内蒙古大学内蒙古大学传感与检测技术期末考试试卷(两套)及答案

1、内蒙古大学电子信息工程学院 自动化 系传感与检测技术 期末考试试卷（A）学号 姓名 专业 年级 重修标记 闭卷 120 分钟题号一二三四总分 评分一、填空题 （每空1分，共15分）1. 电阻式传感器主要有（ ）和（ ）两大类。2. 电涡流传感器的线圈与被测物体间的距离减小，互感系数M将（ ）。3. 热电效应产生的热电势由（ ）和（ ）两部分组成。4. 传感器的静态特性主要包括（ ）、（ ）、（ ）等。 5. 电容式传感器是将被测量的变化转换成电容量变化的一种传感器，主要类型有 （ ）、（ ）、（ ），若测量微小位移应采用（ ）。6. 若进行位移测量可采用（ ）、（ ）等传感器。7. 半导体应变片在应力作用下电阻率发生变化，这种现象称为( )效应。二、简答（每题5分，共25分）1. 应变效应2. 热电偶冷端补偿方式有哪些？3. 什么是外光电效应，基于外光电效应的器件有哪些？4. 影响电容式极距变化型传感器灵敏度的因素有哪些？为提高其灵敏度可以采取什么措施？5. 差动式与单线圈电感式传感器比较有何优点？三、按要求完成下列各题（40分）1. 证明：热电偶中插入第三种材料，只要其两端温度相同，

2、总电势不变。（10分） 图12. 试用两种传感器分别对压力P进行测量，请绘出可行性方案原理图，并简述工作过程。 3. 图2为热电阻桥式测温电路，测温范围为0200，其中Rt=10(1+0.02t)k为感温热电阻，Rs为常值电阻，R0=10k，E为工作电压，M、N两点间的电位差为输出电压。（10分） 求：(1) 如果0时电路输出电压为零，常值电阻Rs取多少？ (2) 采用上述常值电阻值，若测温电路平均灵敏度为15mV/， 其工作电压E应取多少？ 图24. 如图2所示用悬臂梁测力P，给出4个应变片类型及其在梁上的布局示意图，画出测量电路图,并分析测量原理。 （12分） 图3四、(20分)下图为二极管相敏检波电路及其输入电压和参考电压，其中U2U1且同相位，试分析其工作原理并画出流过二极管D1，D2，D3，D4及电表M的电流波形。 图4 图5 试卷（A）答案一、填空题（每空1分，共10分）8. 电位计式电阻传感器，应变式电阻传感器9. 越大10. 接触电势，温差电势11. 变极距型，变面积型，变介质型，变极距型12. 压阻效应二、简答（每题6分，共30分）6. 应变效应：导体或半导体在受到外

3、力作用时，产生机械形变，导致阻值变化，这种因形变而使其阻值发生变化的现象称为应变效应。7. 热电偶冷端补偿方式有冰水保温瓶法，恒温槽法，冷端自动补偿法。8. 外光电效应：在光线的作用下，物体内的电子逸出物体表面向外发射的现象称为外光电效应。4分基于外光电效应的光电器件有光电管、光电倍增管等。2分9. 电容极板距离初始值影响电容传感器的灵敏度，距离越小传感器灵敏度越高，但初始距离太小容易引起电容器击穿，可以在极板间放置云母片防止击穿。10. 差动式与单线圈电感式传感器比较有如下优点：（1）线性好；2分（2）灵敏度提高一倍，即衔铁位移相同时，输出信号大一倍；2分（3）温度变化、电源波动、外界干扰等对传感器精度的影响，由于能互相抵消而减小，电磁吸力对测力变化的影响也由于能相互抵消而减小。2分三、5. 10分证明：EABC(T,T0)=eAB(T)+eBC(T0)+eCA(T0) （1） 当T=T0时,有EABC(T0)=eAB(T0 )+eBC(T0)+eCA(T0)=0由此得eAB(T0 )-eBC(T0)-eCA(T0)代入（1）式EABC(T,T0)=eAB(T)-eAB(T0)=EA

4、B(T,T0) 6. 选择传感器（每个2分）说明工作原理（每个3分）7. (1) Rs=10k 5分 (2) E=9v 5分8. 布局示意图1所示：上面两个为受拉型，下面两个为受压型。（2分）图1 测量电路如图2所示：四个应变片为两个受拉，两个受压，并且相邻桥臂上的应变片类型相反。当受到向下的力时，上面两个应变片受拉形变，下面两个应变片受压形变，导致应变片的电阻发生变化，电桥不平衡产生输出电压。（测量电路4分，工作原理分析4分） 图2四、波形图10分，工作原理10分 U1与U2同频同相正半周时D3 D4正相导通，D1 D2反向截止，流过电流表的电流从左向右为正方向：故i i，流经RL的电流为i= i i 0负半周时D3 D4反向截止，D1 D2 正相导通，故i i，流经RL的电流为i= i i 0 tU10U2t0ti10ti20ti40tiM0ti30内蒙古大学电子信息工程学院传感与检测技术 期末考试试卷（B）（闭卷 120 分钟）重修标记 学号 姓名 专业 年级 一、填空题（20分，每空1分）1. 传感器的静态特性指标主要有 、 、 、 、 、 、 等。2. 电阻式传感器主要有 和

5、 两大类。3. 应变式电阻传感器减小非线性误差的方法是 和 。4. 电容式传感器是将被测量的变化转换成电容量变化的一种传感器，主 要类型有 、 、 ，若测量微小位移应采用 。5. 变气隙式自感传感器，当街铁移动靠近铁芯时，铁芯上的线圈电感量 。6. 电涡流传感器的线圈与被测物体间的距离减小，互感系数M将 。7. 热电效应产生的热电势由 和 两部分组成。8. 热电阻是将温度转换为 的热电式传感器。二、简答题（50分）1. 简述传感器的定义并画出传感器的组成框图？同时画出自动控制系统原理框图并指明传感器在系统中的位置和作用。（12分）2. 简述热电偶的工作原理。（8分）3. 什么是光电效应？光电效应分为哪几种类型，它们的应用分别是什么？(12分)4. 简述霍尔电动势产生的原理。（8分）5. 智能传感器只是将被测信号数字化，意义不大，你同意此观点否？分析说明你的理由。（10分）三、证明题（15分）如图所示电路是电阻应变仪中所用的不平衡电桥的简化电路，图中R2=R3=R是固定电阻，R1与R4是电阻应变片，工作时R1受拉，R4受压，R=0，桥路处于平衡状态，当应变片受力发生应变时，桥路失去平衡，

6、这时，就用桥路输出电压Ucd表示应变片变后电阻值的变化量。试证明：Ucd=-（E/2）(R/R)。（10分）四、分析题（15分）下图为二极管相敏检波电路及其输入电压和参考电压，其中U2U1且同相位，试分析其工作原理并画出流过二极管D1，D2，D3，D4及电表M的电流波形。 试卷（B）答案一、填空题（20分，每空1分）1. 传感器的静态特性指标主要有线性度、灵敏度、重复性、迟滞、分辨力、稳定性、漂移等。9. 电阻式传感器主要有电位计式电阻传感器和应变式电阻传感器两大 类。10. 应变式电阻传感器减小非线性误差的方法提高桥臂比和采用差动技 术。11. 电容式传感器是将被测量的变化转换成电容量变化的一种传感器，主 要类型有变极距型、变面积型、变介质型，若测量微小位移应采用变极距型。12. 变气隙式自感传感器，当街铁移动靠近铁芯时，铁芯上的线圈电感量增加。13. 电涡流传感器的线圈与被测物体间的距离减小，互感系数M将越大。14. 热电效应产生的热电势由接触电势和温差电势两部分组成。15. 热电阻是将温度转换为 电阻值大小 的热电式传感器。二、简答题（40分）1. 简述传感器的定义并画出传感器的组成框图？同时画出自动控制系统原理框图并指明传感器在系统中的位置和作用。答：传感器是能感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成。辅助电源信号调节转换电路传感元件被测量敏感元件组成框图：自动控制系统原理框图：传感器的作用：感受被测量并转换成可用输出信号传送给控制对象。扰动e给定 +对象传感器反

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