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怎么找到AG官方网站传感器技术期末考试题及答案

发布日期:2020-10-08 07:58

  1 传感器技术 考试题型: 填空:(PPT 的红字部分) 单选:(PPT 的红字部分) 简答:(作业和例题) 计算:(作业和例题) 天涯古巷 出品 2 【传感器部分】 第一章 传感器的一般特性 Part I 填空、选择 一、 传感器的静态特性 1、定义:传感器在被测量的各个值处于 稳定状态 时,输出量和输入量之间的关系称为 静态特性 。 2、传感器的七个静态特性 ①线性度 ②灵敏度 ③精确度 ④迟滞 ⑤重复性 ⑥零点漂移 ⑦温漂 3、输出和输入量的关系 1多项式: 2分类 ①理想线性: ②奇次阶项: (近似线性) ③偶次阶项: ④奇、偶次介项: 4、相关概...

  1 传感器技术 考试题型: 填空:(PPT 的红字部分) 单选:(PPT 的红字部分) 简答:(作业和例题) 计算:(作业和例题) 天涯古巷 出品 2 【传感器部分】 第一章 传感器的一般特性 Part I 填空、选择 一、 传感器的静态特性 1、定义:传感器在被测量的各个值处于 稳定状态 时,输出量和输入量之间的关系称为 静态特性 。 2、传感器的七个静态特性 ①线性度 ②灵敏度 ③精确度 ④迟滞 ⑤重复性 ⑥零点漂移 ⑦温漂 3、输出和输入量的关系 1多项式: 2分类 ①理想线性: ②奇次阶项: (近似线性) ③偶次阶项: ④奇、偶次介项: 4、相关概念 1拟合直线静态校准曲线:用一定精度的校准设备,对传感器进行多次测试,即可得到 一组(输出/输入)数据 。将这些散点数据列成表格,再画出各被测量值(正行程和反行程)对应输出平均值的连线,即为传感器的 静态校准曲线、定义:校准曲线与拟合直线间 最大偏差 与 满量程 (FS)输出值的百分比称为 线、非线性误差是以一定的 拟合直线 或者理想直线为基准直线、拟合直线方法 ①端基法:以 校准曲线 的 零点 输出和 满量程 输出值连成直线。 ②最小二乘法:使 为 最小值 Y = a 1 XY = a 1 X + a 2 X3+ a 3 X5+Y = a 1 X + a 2 X2+ a 3 X4+Y = a 1 X + a 2 X2+ a 3 X3+ a 3 X4+Y = a 1 X=Dnii12 3 三、 灵敏度 1、定义 指到达稳定工作状态时, 输出 变化量与 输入 变化量之比。校准曲线的 斜率 就是静态灵敏度 K 2、非线性传感器的灵敏度:其数值等于所对应的最小二乘法 拟合直线、精密度:描述测量结果的 分散性 。 2、正确度 :描述测量结果 偏离线、精确度 : 精密度 与 正确度 两者之和,即 测量的综合优良程度 。 4、精确度等级A:传感器 最大误差 与 测量范围的百分比,即 五、迟滞 1、定义: 在相同工作条件下,对应同一输入量程往返测量,其 正行程 和 反行程 输出值间出现偏差。 2、表示:用 最大偏差 与 满量程 百分比表示。 3、迟滞现象反映了传感器 机械结构 和 制造工艺上 的缺陷。 六、重复性 1、定义 在同一工作条件下,输入量按同一方向在全测量范围内连续 变动多次 所得特性曲线、表示:用各测量值正、反量程 标准偏差 最大值的2倍或3倍与满量程的百分比表示。 七、零点漂移 指传感器 无输入 (或某一输入值不变)时, 每隔一段时间 进行读数,其输出 偏离零值 ,即零点漂移。 八、温漂 温漂表示 温度变化 时,传感器输出值的偏离程度。 % 100 D=×S FYAA 4 Part II 简答、计算 1、 ⼀ 一 台精度等级为 0.5 级、量 量 程范围为 600~1200℃的温度测量 量 仪表,它允许的最⼤ 大 绝对误差为多⼤ 大 ?检验时发现某点最⼤ 大 绝对误差为 4℃,问该仪表是否合格? 【公式】 精度: 解:依题意, , 由精度定义表达式得: 最大绝对误差: ∵ 检验时发现某点最⼤ 大 绝对误差为4℃>3℃ 该仪表不 不 合格 % 100 D=×S FYAA;F SAAY×D????????????????????????????????A= 0.5% Y FiS = (1200600) ! CA= AY FiS = 0.5%×(1200600) = 3 ! C 5 第二章 应变式传感器 Part I 填空、选择 一、金属应变片式传感器 1、核心元件 金属应变片式传感器的核心元件是 金属应变片 ,将试件的 应变(形变) 转化成 电阻 的变化。 2、金属应变片式传感器的优缺点 1优点 ① 精度高,测量范围广 ② 频率响应特性好 ③ 结构简单,尺寸小,质量轻。 2缺点 ① 大应变时存在明显非线性; ② 输出信号弱,抗干扰能力差; ③ 测量仅局限于应变片部位,周围情况不能表达。 二、金属丝和薄板应变片 1、金属丝:将试件上的 应变 转化成 电阻 变化。 电阻变化 与 轴向应变 之间存在 线既受轴向应变影响,又受横向应变影响,称为 横向效应 。 2对敏感栅材料的要求: ①电阻温度系数小; ②抗氧化,耐腐蚀; ③较大应变灵敏系数,且为常数(稳定性好); ④高而稳定的电阻率,便于造小栅长应变片 三、温度的影响: ①应变片的电阻丝具有一定温度系数; ②电阻线材料与试件材料线膨胀系数不同。 四、温度补偿方法: ①单丝自补偿应变片 ②双丝组合式自补偿应变片 ③电路补偿法:用两个相同的应变片,一个工作片,一个补偿片 6 Part II 简答、计算 1、将100电阻应变片贴在弹性试件上,若试件受力横截面积S=0.5×10-4 m 2 ,弹性模量正E=2×1011 N/m 2 ,若有F=5×10 4 N的拉力引起应变电阻变化为1。试求该应变片的灵敏度系数? 【公式】 电阻相对变化量: ( 为应变片灵敏度系数) 应变: 应力: 解:由题意得应变片电阻相对变化量 根据材料力学理论可知:应变 (为试件所受应力, ) 故应变: 应变片灵敏度系数: 2、 根据下图推导公式: 解:设流过 、 、 、 的电流分别为: 、 、 、 由基尔霍夫定律得: ① ② ③ ④ ⑤ 由①③得 ,即: ⑥ 由②④得 ,即: ⑦ 将⑥⑦带入⑤并且移项得: RR= K S K S =E =FS1001=DRR =E =FS005 . 0= =E SFe2/=D=eR RKR 1 R 2 R 3 R 4 I 1 I 2 I 3 I 4I g = I 2 I 1I g = I 3 I 4E = I 1 R 1 + I 2 R 2E = I 3 R 3 + I 4 R 4I g R g = I 4 R 4 I 2 R 2E = (I 2 I g )R 1 + I 2 R 2I 2 =E + I g R 1R 1 + R 2E = (I 4 + I g )R 3 + I 4 R 4I 4 =E + I g R 3R 3 + R 4 7 第三章 电容式传感器 Part I 填空、选择 一、电容式传感器 1、定义:电容式传感器是将 被测量 转换成 电容量 的装置。 2、电容式传感器的优缺点 1优点 ①测量范围大,相对变化量可达100%。 ②动态响应时间短。 ③灵敏度高。 ④机械损失小,结构简单,适应性强。 2缺点 ①寄生电容 ②变间隙原理进行测量时,具有非线变面积型( S ):测量角位移、直线变介电常数型( ):测量液面高度,介电常数,湿度 3变极板间距型( d ):仅适用于测量微小位移,非线、非线性误差较大,该用差动结构 差动结构优点: ①灵敏度提高一倍; ②非线性误差减小一个数量级 二、计算公式 1、灵敏度: 2、电容定义: 3、 1ddD! 时,线%LdddD= K =dC xdx0 r SSCd de e e= = 8 Part II 简答、计算 1、变间距(d)型平板电容传感器,当 时,若要求测量线%。求:允许间距测量最大变化量是多少? 解:当变间距平板型电容传感器的 1ddD! 时,其线%LdddD= 由题意,故得 0.1% ( ) 100%1d D= ,即测量允许变化量 0.001 d D = mm 2、如何改善单极式变极距型电容传感器的非线性? 答:可以采用差动式结构,可以使非线性误差减小一个数量级。 3、如图所示平板式电容位移传感器。已知:极板尺寸 ,间隙 ,极板间介质为空气。求该传感器静态灵敏度;若极板沿 x 方向移动 2mm,求此时电容量。 解:依题意:0 000 0( ),r rxb a x abC Cd de e e e -= = 由公式 得:静态灵敏度 此时的电容量 12 3001( 10 ) 1 (4 10 ) (4 2)( )3.60.1420.5rxb a xC pFde ep- - --= = = d 0 =1mmK =dC xdxK =dC xdx= 0 r bd 0=13.6 ×10 12 ×1×4×10 30.5F / mm= 0.07pF / mmd 0 =0.5mm a =b= 4mm×10 3 9 第四章 电感式传感器 Part I 填空、选择 一、电感式传感器 1、原理:利用线圈自感和互感的变化,实现非电量测量。 2、分类:可分为自感式和互感式两种。 3、优缺点 1优点 ①结构简单、可靠,测量力小。 ②分辨力高。 ③重复性好,线缺点 频率响应低,不易快速动态测量。 二、自感式传感器 1、气隙型电感传感器 原理:面积 S ,长度 l 磁阻R m 电感L 电压 U 四、差动变压器 1、螺管型差动变压器 原理:初、次级线圈间的互感随被测位移的改变而变化。 五、电涡流式传感器 1、电涡流 当导体置于交变磁场中时,就会在导体中产生感生自行闭合的电流。 2、涡流效应 从能量角度看,电涡流的产生必然要消耗一部分能量,从而使产生磁场的激励线圈的电参数发生变化。 3、优点:非接触测量。 4、测量:位移、振动、厚度、转速、应力、硬度、无损探伤。 10 Part II 简答、计算 1、如图气隙型电感传感器,衔铁断面积S=4×4mm2 ,气隙总长度 l =0.8mm,衔铁最大位移△ l =0.08 mm,激励线匝,导线mm,电阻率 = 1.75×10-6 cm。当激励电源频率 f= 4 000Hz时,忽略漏磁及铁损。 求计算: (1)线)电感的最大变化量; (3)当线时求其直流电阻值; (4)线)当衔铁最大位移l =0.08mm时,分别计算: l =+0.08mm时电感L 1 为 l =-0.08mm时电感L 2 为 所以当衔铁最大位移变化0.08mm时相应的电感变化量L=L 2 -L 1 =65mH (3)线圈直流电阻 式中 l CP 为线圈的平均每匝长度。根据铁心截面积4×4mm2 及线 计算每匝总长度 lCP =4×7.5=30mm (4)线圈品质因数 mHlS NL 15710 8 . 010 4 4 10 4 250036 7 2020= = =-- -p dmHl lS NL 13110 08 . 0 2 8 . 010 4 4 10 4 2500236 7 2021= + =D +=-- -? ?p d dmHl lS NL 19610 08 . 0 2 8 . 010 4 4 10 4 2500236 7 2022= =D=-- -? ? ? ?p d dW = = =-464) 10 06 . 0 (3 2500 10 75 . 1 4 42 162p pr?dNlRCPe5 . 846410 157 4000 2 23= = = =-p p we eRfLRLQ 11 第五章 压电式传感器 Part I 填空、选择 一、压电式传感器 1、特点:有源传感器(发电) 2、原理 压电效应:在外力作用下,电介质表面产生电荷。 3、优点: 体积小、重量轻、频带宽、灵敏度高 二、压电效应 1、定义 某些晶体,在一定方向受到外力作用时,内部产生极化现象,在两个表面产生符号相反的电荷。 2、石英晶体 沿X和Y轴有压电效应,在X轴垂直平面产生电荷,压力与电压呈线性关系。Z轴无压电效应。 三、逆压电效应 对晶体X方向施加电场