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传感器与检测技术试题11班^学号姓名成绩1）压电式传感器的前置放大器的作用是什么？电压式与电荷式前置放大器各有何特点？2）用石英晶体加速度计测量机器的振动，已知加速度计的灵敏度为5pC/g（g为重力加速度），电荷放大器的灵敏度为50mV/pC,当机器振动达到最大加速度时,相应的输出幅值为2V,求机器的振动加速度（lPC=10-i2c）3）图示电荷放大器中Ca=100pF,Ra=8,pF若考虑引线电容Cc影响，当4=104=,C=10RF OOF o时，要求输出信号衰减小于1%,求使用90pF/m的电缆，其最大允许长度为多少？
二、什么是金属应变片的灵敏系数？请解释它与金属丝灵敏系数的区别
三、光纤传感器的主要优点是什么？求〃1=
1.46,2=
1.45的阶跃型光纤的数值孔径值；如果外部介质为空气,求光纤的最大入射角
四、什么是传感器的可靠性？可靠性设计程序和原则是什么？
五、产生系统误差的原因有哪些？减少系统误差的方法有哪些
六、用温度传感器对某温度进行12次等精度测量，获得测量数据如下（单位℃）
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20.51要求对测量数据进行加工整理，并写出最后结果（取置信系数为2）
七、1）制作霍尔元件应采用什么材料，为什么？2）为何霍尔元件都比较薄，而且长宽比一般为213）某霍尔元件1Xb Xd为LOX
0.35X
0.1cm3,当方向通以电流/=
1.0mA,在垂直1b方向加有均匀磁场3=
0.3］传感器的灵敏系数为22V/AT,试求其霍尔电动势及载流子浓度
八、1）试证明热电偶的中间导体定律2）将一只灵敏度为
0.08mV/℃的热电偶与毫伏表相连，已知接线端温度为50C,毫伏表的输出为60mv,求热电偶热端的温度为多少？3）热电阻与热敏电阻的电阻-温度特性有什么不同？
九、下图为变极距型平板电容电容传感器的一种测量电路，其中Cx为传感器电容,为固定电容，假设运放增益A=8,输入阻抗Z=8；试推导输出电压Uo与极板间距的关系，并分析其工作特点
十、1）有一数字温度计，测量范围为-50〜150℃,精度
0.5级，求当示值分别为-20℃,100℃时的绝对误差和示值相对误差2）欲测量250V电压，要求测量示值相对误差不大于±
0.5%,问选用量程为250V电压表，其精度为那一级？若选用量程为300V和500V的电压表，其精度又分别为哪一级？3）已知待测电压为400V左右，现有两只电压表，一只
1.5级，测量范围0〜500V;另一只
0.5级，测量范围1000V,问选用那只表测量较好为什么？〜
十一、推导差分自感式传感器的灵敏度，并与单极式相比较传感器与检测技术试题答案班^学号姓名成绩4）压电式传感器的前置放大器的作用是什么？电压式与电荷式前置放大器各有何特点？答作用是将输出电压放大，并与输入电压或输入电流成正比电压放大器将压电式传感器的高输出阻抗经放大器变换为低阻抗输出，并将微弱的电压信号进行适当放大，但其所接配的压电式传感器的电压灵敏度将随电缆分布电容及传感器自身电容的变化而变化，而且电缆的的更换得引起重新标定的麻烦电荷放大器是一种具有深度电容负反馈的高增益运算放大器，其虽然允许使用很长的电缆，并且电容Ce变化不影响灵敏度，但它比电压放大器价格高，电路较复杂，调整也比较困难5）用石英晶体加速度计测量机器的振动，已知加速度计的灵敏度为5pC/g（g为重力加速度），电荷放大器的灵敏度为50mV/pC,当机器振动达到最大加速度时,相应的输出幅值为2V,求机器的振动加速度（lpC=10-i2c）2V答----------------=40PC40PC=8g=
88.2m/s2a=5PC/g50m V/PC6）图示电荷放大器中Ca=100pF,Ra=8,pF若考虑引线电容Cc影响，当Ao=l（）R=8,C=10F Fo4时，要求输出信号衰减小于i%,求使用90pF/m的电缆，其最大允许长度为多少？答a=—0a+0—1%解得Cc=
9.O9xlO-loFC+C+1+A Cac OF所以L=3华m=90xlT2
二、什么是金属应变片的灵敏系数？请解释它与金属丝灵敏系数的区别答应变片一般做成丝栅状，测量应变时，将应变片贴在试件表面上，试件的变形很容易传到应变片上金属应变片的灵敏系数与金属丝灵敏系数是不同的第一，零件的变形是通过剪力传到金属丝上的第二，丝沿长度方向承受应变时，应变片弯角部分也承受应变，其截面积变大，则应变片直线部分电阻增加时，弯角部分的电阻值减少，也使变化的灵敏度下降因此，应变片的灵敏系数比金属丝灵敏系数低
三、光纤传感器的主要优点是什么？求〃1=
1.46,“2=
1.45的阶跃型光纤的数值孔径值；如果外部介质为空气〃0=1,求光纤的最大入射角答优点抗电磁干扰能力强；灵敏度高；几何形状具有多方面的适应性，可以制成任意形状的光纤传感器，可以制造传感各种不同物理信息的器件；光纤传感器可用于高压，电气噪声，高温，腐蚀或其他恶劣环境；而且具有与光纤遥测技术的内在相容性=
1.462-
1.452^=
0.17NA=nsmO,所以sina=2VA=
0.17,6b=
9.82°o c
四、什么是传感器的可靠性？可靠性设计程序和原则是什么？答传感器的可靠性是指传感器在规定条件、规定时间，完成规定功能的能力可靠性设计原则
①尽量简单、组件少、结构简单
②工艺简单
③使用简单
④维修简单
⑤技术上成熟
⑥选用合乎标准的原材料和组件
⑦采用保守的设计方案
五、产生系统误差的原因有哪些？减少系统误差的方法有哪些？答系统误差出现的原因有
①工具误差指由于测量仪表或仪表组成组件本身不完善所引起的误差
②方法误差指由于对测量方法研究不够而引起的误差
③定义误差是由于对被测量的定义不够明确而形成的误差
④理论误差是由于测量理论本身不够完善而只能进行近似的测量所引起的误差
⑤环境误差是由于测量仪表工作的环境（温度、气压、湿度等）不是仪表校验时的标准状态，而是随时间在变化，从而引起的误差
⑥安装误差是由于测量仪表的安装或放置不正确所引起的误差
⑦个人误差是指由于测量者本人不良习惯或操作不熟练所引起的误差减小系统误差的方法
1.引入更正值法；
2.替换法；
3.差值法；
4.正负误差相消法；
5.选择最佳测量方案
六、用温度传感器对某温度进行12次等精度测量，获得测量数据如下（单位℃）
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20.520,51要求对测量数据进行加工整理，并写出最后结果（取置信系数为2）答1=
20.495=
0.02%35=
20.43〜
20.55
七、1）制作霍尔元件应采用什么材料，为什么？2）为何霍纪元件都比较薄，而且长宽比一般为213）某霍尔元件1Xb Xd为
1.0X
0.35X
0.1cm3,当方向通以电流7=
1.0mA,在垂直Zb方向加有均匀磁场B=
0.3T,传感器的灵敏系数为22V/AT,试求其霍尔电动势及载流子浓度答1）采用半导体材料因为其灵敏度高，输出霍尔电动势大2）因为元件越薄，灵敏度系数越大3=心•3=60066V因为4%〃所以〃=%.〃=
2.841°2UH1111
八、1）试证明热电偶的中间导体定律2）将一只灵敏度为
0.08mV/℃的热电偶与毫伏表相连，已知接线端温度为50℃,毫伏表的输出为60mV,求热电偶热端的温度为多少3）热敏电阻的电阻-温度特性有什么不同？答1）证明（，））（）4=7ZBC B因为BC（T，）=以B
（7）+琮C（）+电区））-.（T，）+4（7,T）（）T£B二）（）2AT=—+50℃=2000℃
0.083）热敏电阻的电阻温度系数大，电阻与温度的关系近似于线性或为平滑曲线
九、下图为变极距型平板电容电容传感器的一种测量电路，其中Cx为传感器电容,为固定电容，假设运放增益A=8,输入阻抗z=8；试推导输出电压Uo与极板间答案略
十、1）有一数字温度计，测量范围为一50〜150℃,精度
0.5级，求当示值分别为-20℃,100℃时的绝对误差和示值相对误差2）欲测量250V电压，要求测量示值相对误差不大于±
0.5%,问选用量程为250V电压表，其精度为那一级？若选用量程为300V和500V的电压表，其精度又分别为哪一级？3）已知待测电压为400V左右,现有两只电压表,一只
1.5级,测量范围0〜500V;另一只
0.5级，测量范围0〜1000V,问选用那只表测量较好为什么？答1）绝对误差为150x
0.5%=
0.75℃075-20℃时相对误差为5=^・100%=
3.75%20075100℃时相对误差为方二^・100%=
0.75%1001252）绝对误差为250*
0.5%=
1.25丫所以*^=.005250即选用精度为
0.5级的250V电压表125125—=
0.004,—=
0.0025300500则量程为300V的应用精度为
0.4级，量程为500V的精度为
0.25级753）第一只绝对误差为500x
1.5%=
7.5V相对误差为——xl00%=
1.875%400第二只绝对误差为1000x
0.5%=5V相对误差为工x100%=
1.25%400所以应用第二只表
十一、推导差分自感式传感器的灵敏度，并与单极式相比较答案略。
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