PAGE4練習一一、填空1、傳感器通常又稱為變換器、轉換器等，是一種能夠感受規定的被測量，并按照一定規律轉換成可用輸出信號的器件或裝置。2、最小二乘法作為一種數據處理手段，如用于求解一元線性回歸方程的系數，應使各測量值與回歸直線上相應值的偏差的平方和最小。3、電阻應變片的溫度補償方法，通常可采用自補償法和電路測量補償法。4、差動變壓器式傳感器采用相敏檢波電路正常工作，其參考信號Us與輸入信號U2需要滿足的兩個條件：Us>>U2、同頻同相或者反相。5、壓電材料石英晶體具有各向異性，使用時應注意沿Z軸方向不產生壓電效應。若單片壓電片的等效電容為C；輸出電荷為Q；輸出電壓為U；若將相同兩片并接后，則其總參數C1=2C，Q1=2Q。6、電渦流傳感器的整個測量系統由激勵線圈和塊狀導體兩部分組成，由電渦流貫穿深度與頻率的關系知，其透射式傳感器采用低頻激勵。（填高頻/低頻激勵）。7、在光線作用下電子逸出物體表面向外發射電子的現象稱外光電效應；相應的器件如光電管、光電倍增管。8、光導纖維是一種利用光的全反射原理而傳輸光的器件，其纖芯的折射率應大于包層的折射率。9、光敏二極管一般處于反向偏置工作狀態，由其光譜特性如下圖1可知，若用光敏二極管設計可依據光線亮、暗情況自動開關的路燈控制電路，應選用硅材料的較好。圖1圖2圖310、同型號的熱電偶可串聯或并聯使用，如上圖2（a）、（b）兩種線路中，測兩點平均溫度的是b；測兩點溫度差的是a。11、霍爾傳感器測量轉速，如上圖3，若轉盤上粘帖磁極對數Z=4，測得霍爾傳感器輸出電壓脈沖頻率f=8Hz,則轉速n=120r/min。F=（n*Z）/6012、某光柵傳感器，柵線密度50線/mm，主光柵與指示光柵的夾角0.01rad,則形成的莫爾條紋寬度BH=2mm/rad，莫爾條紋具有位移放大的作用。Bh=1/（W*夾角）13、編碼型數字傳感器測角位移，一個5位二進制碼盤，其最小能分辨的角度是11.25度。二、選擇1、下列特性不是用來描述傳感器靜態特性的是（C）。A、遲滯性B、重復性C、頻率響應特性D、漂移2、測量誤差按其性質和產生原因分三大類，下列關于誤差的說法錯誤的是（D）。A、大間距B、小間距C、高介電常數D、差動式4、自感傳感器采用差動結構是為了（C）。A、加長線圈的長度從而增加線性范圍B、降低成本C、提高靈敏度，減小溫漂D、增加線圈對銜鐵的吸引力5、某客戶需要購買壓力表，希望壓力表的滿度相對誤差小于0.6%，應購買（B）級的壓力表最合適。A、0.2B、0.5C、1.0D、1.56、光纖的纖芯是用(A)材料制成的。A、高折射率的玻璃B、高折射率的塑料C、低折射率的玻璃D、低折射率的塑料7、下列傳感器中，不屬于有源器件的是(B)A、壓電式傳感器B、電容式傳感器C.霍爾傳感器D熱電偶傳感器8、壓電材料石英晶體具有各向異性，下列說法正確的是（A）。A、沿電軸、機械軸方向產生壓電效應B、沿電軸、機械軸方向不產生壓電效應C、沿機械軸、光軸方向產生壓電效應D、沿光軸、電軸方向都不產生壓電效應三、分析簡答1、隨機誤差在測量中不可避免，試說明其分布規律？具有哪些特點？答：分布規律有正態分布、t分布、三角分布和均勻分布等，但測量值大多數都服從正態分布，特點：大小性、對稱性、有界性、補償性什么是霍爾效應？影響霍爾電勢的因素有哪些？答：當電流垂直于外磁場通過導體時，在導體的垂直于磁場和電流方向的兩個端面之間會出現電勢差，這一現象就是霍爾效應。因素：控制電流、磁感應強度、薄片的厚度、半導體材料中的電子濃度3、下圖所示在懸臂梁距端部L位置上下面各貼兩完全相同的電阻應變片R1、R2、R3、R4，其初始電阻相等R1=R2=R3=R4=R，若將測量電路(b)圖中1、2、3、4的4個橋臂分別做（c）、（d）、（e）圖的替換，試分析（c）、（d）、（e）三種橋臂接法的輸出電壓對b輸出電壓的比值分別是多少？（c）2:1（d）2:1（e）4:1R1R2RR1R2R1、R3R2R4R1、R3LR1R3R2R4F(b)(c)(d)(e)四、計算1、已知待測壓力約80N。現有兩只測力計，一只為0.5級，測量范圍為0—500N；另一只為1.0級，測量范圍為0—100N，為盡量減少測量誤差，問選用哪一只壓力計較好？為什么？答：X1=2.5NX2=1N故1.0級的比較好利用電渦流傳感器測板材厚度。已知激勵源頻率f=20MHz，被測材料相對磁導率μr=1電阻率，。若被測板厚約2mm，試求電渦流的貫穿深度h=?該測量應采用反射式還是透射式？并說明理由。答：h=sqrt（p/(n*u0*u1*f)）透射式3、用壓電式單向脈動力傳感器測量一正弦變化的力，壓電常數為200pC/N，電荷放大器的反饋電容Cf=2000pF，測得輸出電壓u0=5sinwt（V）。求：1）該壓電傳感器產生的總電荷Q（峰值）為多少pC？2）此時作用在其上的正弦脈動力（瞬時值）為多少？答：（1）Q=Uo*Cf=10-8C（2）F=Q/d=50N4、用變面積型平行板電容傳感器測位移x，傳感器電容；提供固定電容，采用理想運放測量電路如下圖3。(1)請推導輸出電壓U0與被測位移x成正比的表達式，并在圖3中標明Cx、C0的連接位置。（2）若，求該傳感器輸出電容—位移靈敏度KCx=?測量電路輸出電壓—位移靈敏度Kux=?uuiAu0圖3答：（1）Uo=-（Cx/Co）*Ui=（x-b）*Ui/b(2)Kcx=dux/dxKux=dUo/dxR1R2FFR1R2FFR3R4（1）畫出應變片測量電橋的原理圖（2）各應變片的應變ε=？電阻相對變化量ΔR/R=？答：（2）Uo=E*ΔR1/R1ΔR1/R1=Uo/Eεx=ΔR1/R1/K=F/A*EΔR1/R1=(K*F)/(pi*r*r*E)練習三：一、填空1、通常傳感器由敏感元件、轉換元件、基本轉換電路三部分組成。2.金屬絲在外力作用下發生機械形變時它的電阻值將發生變化，這種現象稱應變效應；固體受到作用力后電阻率要發生變化，這種現象稱壓阻效應。直線的電阻絲繞成敏感柵后長度相同但應變不同，圓弧部分使靈敏度K下降了，這種現象稱為橫向效應。3.差動變壓器式傳感器理論上講，銜鐵位于中心位置時輸出電壓為零，而實際上差動變壓器輸出電壓不為零，我們把這個不為零的電壓稱為零點殘余電壓；利用差動變壓器測量位移時，如果要求區別位移方向（或正負）可采用相敏檢波電路。4.把一導體（或半導體）兩端通以控制電流I，在垂直方向施加磁場B，在另外兩側會產生一個與控制電流和磁場成比例的電動勢，這種現象稱霍爾效應，這個電動勢稱為霍爾電勢。外加磁場使半導體（導體）的電阻值隨磁場變化的現象成磁阻效應。5.某些電介質當沿一定方向對其施力而變形時內部產生極化現象，同時在它的表面產生符號相反的電荷，當外力去掉后又恢復不帶電的狀態，這種現象稱為正壓電效應；在介質極化方向施加電場時電介質會產生形變，這種效應又稱逆壓電效應。6.在光線作用下電子逸出物體表面向外發射稱外光電效應；相應的器件如光電管、光電倍增管入射光改變材料內部電阻率的現象稱光電導效應；相應的器件如光敏電阻半導體材料吸收光能后在PN結上產生電動式的效應稱光生伏特效應。相應的器件如光電池、光電儀表。7、塊狀金屬導體置于變化的磁場中或在磁場中作切割磁力線運動時，導體內部會產生一圈圈閉合的電流，利用該原理制作的傳感器稱電渦流傳感器；這種傳感器只能測量金屬物體。8、最小二乘法的原理：各測量值的殘余誤差平方和最小。9、隨機誤差的特點：單峰性對稱性有界性補償性二、選擇：1、儀表的精度等級是用儀表的(C)來表示的。A.相對誤差B絕對誤差C.引用誤差2、下列測力傳感器中，屬于發電型測力傳感器的是(B)A.自感式傳感器B壓電式傳感器C.電容式傳感器D.應變式傳感器三、分析簡答：1、什么是粗大誤差？如何判斷測量數據中存在粗大誤差？在一定條件下，測量結果明顯偏離真值時所對應的誤差，稱為粗大誤差。如果某個數據與測量平均值之間的差大于3倍的標準差，那么認為那個數據是粗大誤差。試述應變片溫度誤差的概念、產生原因和補償辦法?應變片產生溫度誤差的原因：當測量現場環境溫度變化時，由于敏感柵溫度系數及柵絲與試件膨脹系數之差異性而給測量帶來了附加誤差。應變片的溫度補償方法：通常有線路補償法和應變片自補償兩大類。應變片溫度誤差的概念:在使用的過成中，溫度變化會產生附加的溫度應變簡述相敏檢波電路的工作原理模擬PSD：使用乘法器，通過與待測信號頻率相同的參考信號與待測信號相乘，其結果通過低通濾波器得到與待測信號幅度和相位相關的直流信號。

數字PSD：使用與待測信號頻率相同的參考信號控制同步整流電路，對待測信號的同步整流結果通過低通濾波器得到與待測信號幅度和相位相關的直流信號。簡述環形二極管充放電法測電容的基本原理。電容器的基本作用既是充電和放電，于是直接利用此充電和放電的功能便是電容器的主要用途之一。

在此用途中的電容器，在供給能量高于需求時即予吸收并儲存，而當供給能量低于需求或沒有能量供給時，此儲存的能量即可放出。

在整流電路，二極管僅導通下半周的電流，在導通期間把電能儲存于電容器上，在負半周時，二極管不導電，此時負載所需的電能唯賴電容器供給6、畫出壓電元件的兩種等效電路7、簡述霍爾片不等位電勢的產生原因？減少不等位電勢的方法？產生：受到了電場或磁場的干擾方法：采用電流和磁場換向的對稱測量法。什么是霍爾電勢？霍爾電勢與哪些因素有關？當一塊半導體薄片置于磁場中有電流流過時，電子將受到洛倫茲力的作用而發生偏轉，在半導體薄片的另外兩端將產生霍爾電動勢。因素：控制電流、磁感應強度、薄片的厚度、半導體材料中的電子濃度9、光電效應可分幾類？說明其原理及相應的光電器件？光電效應分為：外光電效應和內光電效應。外光電效應：指在光的照射下，材料中的電子逸出表面的現象。光電管及光電倍增管均屬這一類。內光電效應：指在光的照射下，材料的電阻率發生改變的現象。光敏電阻即屬此類。一.單項選擇題1、某壓力儀表廠生產的壓力表滿度相對誤差均控制在0.4%~0.6%，該壓力表的精度等級應定為B級，另一家儀器廠需要購買壓力表，希望壓力表的滿度相對誤差小于0.9%，應購買C級的壓力表。A.0.2B.0.5C.1.0D.1.52、某采購員分別在三家商店購買100kg大米、10kg蘋果、1kg巧克力，發現均缺少約0.5kg，但該采購員對賣巧克力的商店意見最大，產生此心理作用的主要因素是B。A.絕對誤差B.示值相對誤差C.滿度相對誤差D.精度等級3、在選購線性儀表時，必須在同一系列的儀表中選擇適當的量程。這時必須考慮到應盡量使選購的儀表量程為欲測量的C左右為宜。A.3倍B.10倍C.1.5倍D.0.75倍4、用萬用表交流電壓檔(頻率上限僅為5kHz)測量頻率高達500kHz、10V左右的高頻電壓，發現示值還不到2V，該誤差屬于B。用該表直流電壓檔測量5號干電池電壓，發現每次示值均為1.4V，該誤差屬于A。A.系統誤差B.粗大誤差C.隨機誤差D.動態誤差5、重要場合使用的元器件或儀表，購入后需進行高、低溫循環老化試驗，其目的是為了D。A.提高精度B.加速其衰老C.測試其各項性能指標D.提高可靠性二.有一溫度計，它的測量范圍為0～200℃，精度為0.5級，試求：1、該表可能出現的最大絕對誤差為A。A.1℃B.0.5℃C.10℃D.200℃2、當示值為20℃時的示值相對誤差為B，100℃時的示值相對誤差為C。A.2%B.5％C.1％D.10％4、欲測240V左右的電壓，要求測量示值相對誤差的絕對值不大于0.6%，問：若選用量程為250V電壓表，其精度應選0.5級。若選用量程為300V，其精度應選0.2級，若選用量程為500V的電壓表，其精度應選0.2級。5、壓力傳感器測量砝碼數據如下，試解釋這是一種什么誤差，產生這種誤差的原因是什么。遲滯性誤差1、原材料2、安裝條件N(g)012345正行程(mv)0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5反行程(mv)0

0.9

1.3

1.8

2.3

2.5一臺精度等級為0.5級，量程范圍600—12000C的溫度傳感器，其最大允許的絕對誤差是多少？若檢驗某點的絕對誤差是40C，問此表是否合格？X=3不合格7、已知某一階傳感器的傳遞函數，，求該傳感器輸入信號的工作頻率范圍？8、設5次測量某物體的長度，其測量的結果分別為：9.810.010.19.910.2（厘米），若忽略粗大誤差和系統誤差，試求在99.73％的置信概率下的結果表達。9、測量電阻R消耗的功率時，可間接測量電阻值R、電阻上的電壓V、流過電阻的電流I，然后計算功率：請給出幾種不同的測量方案；假設電阻、電壓、電流測量的相對誤差分別為γR=±2%，γv=±3%，γI＝±1.5