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传感器与检测技术试题答案11

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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？

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。

2）用石英品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。（1pC=10-12C）

答：一2V一=40PC

50mV/PC

a=''PC=8g=88.2m/s2

5PC/g&

3）图示电荷放大器中Ca=100pF，Ra=8，RF=8,CF=10pF。若考虑引线电容CC影响，当A0=104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？

解得CC=9.09X10-10F答：――CZ￡V1%rC+CC+(1+A0

解得CC=9.09X10-10F

所以L=9.09

所以L=

9.09x10-10

90X10-12

m=10.1m

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？求泊=1.46,n2=1.45的阶跃型光纤的数值孔径值；如果外部介质为空气n0=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。

NA=(n2-n2)12=(1.462-1")%=0.17

NA=n0sin9,所以sin0=NA=0.17,Oc=9.82°

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：

尽量简单、组件少、结构简单

工艺简单

使用简单

维修简单

技术上成熟

选用合乎标准的原材料和组件

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：

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。

方法误差：指由于对测量方法研究不够而引起的误差。

定义误差：是由于对被测量的定义不够明确而形成的误差。

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。

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。

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。

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:

引入更正值法；

替换法；

差值法；

正负误差相消法；

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。C)

20.46、20.52、20.50、20.52、20.48、20.47、

20.50、20.49、20.47、20.49、20.51、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)。

答：如=20.495=0.02

x=x土35=20.43?20.55

七、1)制作霍尔元件应采用什么材料，为什么？

为何霍尔元件都比较薄，而且长宽比一般为2:1?

某霍尔元件lXbXd为1.0X0.35X0.1cm3,当方向通以电流/=1.0mA,在垂直/b方向加有均匀磁场8=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