传感器与检测技术(第二版)陈杰黄鸿试题12答案

《传感器与检测技术》考题班级：_______学号：姓名：成绩：_____一、测得某检测装置的一组输入输出数据如下：X0.92.53.34.55.76.7y1.11.62.63.24.05.0试用最小二乘法拟合直线，求其线性度和灵敏度(15分)答：22222)()(,)()(,iiiiiiiiiiiiiiiixxnyxxyxbxxnyxyxnkbkxybkxy带入数据得：68.0k，25.0b25.068.0xy所以%7535.0%100914.0,126.0,11.0,16.0,35.0,238.0max654321FSLyL拟合直线灵敏度0.68,线性度±7%。二、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，ΔR表示应变片发生应变后，电阻值的变化量。当应变片不受力，无应变时ΔR=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，这时，就用桥路输出电压Ucd表示应变片应变后电阻值的变化量。试证明：Ucd=-(E/2)(ΔR/R)。(15分)R2R1R3R4EabdcUcd证：RRRRRR41,dbcbcdUUUERRRRERRRRERRRR2242略去R的第二项，即可得RREUcd2三、什么是光电效应？试说明光纤传感器的工作原理。(15分)答：当用光照射物体时，物体受到一连串具有能量的光子的轰击，于是物体材料中的电子吸收光子能量而发生相应的电效应（如电阻率变化、发射电子或产生电动势等）。这种现象称为光电效应。工作原理：利用外界物理因素改变光纤中光的强度，相位，偏振态或波长从而对外界因素进行测量和数据传输。四、霍尔元件能够测量哪些物理参数？霍尔元件的不等位电动势的概念是什么？温度补偿的方法有哪几种？请详细推导分流电阻法。(15分)答：霍尔元件可测量磁场、电流、位移、压力、振动、转速等。霍尔元件的不等位电势是霍尔组件在额定控制电流作用下，在无外加磁场时，两输出电极之间的空载电势，可用输出的电压表示。温度补偿方法：a分流电阻法：适用于恒流源供给控制电流的情况。b电桥补偿法。分流电阻略。五、人们说，SMART传感器代表着今后传感器发展的总趋势，为什么？(10分)答：智能传感器具有一定的人工智能，可使用电路代替一部分脑力劳动。和微机的结合使智能传感器不仅有视嗅味和听觉功能，还具有存储，思维和逻辑判断，数据处理，自适应能力等功能，从而使传感器技术提高到一个新水平。与传统传感器相比，它有精度高，可靠性和稳定性高，信噪比与分辨率高，自适应强及性价比低等优点。因此，智能化设计的传感器是传感器传统设计的一次革命，是世界传感器的发展趋势。六、什么是传感器的可靠性？可靠性设计程序和原则是什么？什么是传感器的失效？失效有哪几种？失效分析方法有哪几种？（10分）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失效分析的方法：①失效模式、效应及危害度分析②工艺过程FMMEA及质量反馈分析③失效树分析方法产品丧失完成规定功能能力所有状态及事件的总和叫失效。失效的分类：①按失效发生场合分：试验失效、现场失效②按失效的程度分：完全失效、局部失效③按失效前功能或参数变化的性质分：突然失效、退化失效④按失效排除的性质分：稳定性失效、间歇失效⑤按失效的外部表现分：明显失效、隐蔽失效⑥按失效发生的原因分：设计上的失效、工艺上的失效、使用上的失效⑦按失效的起源分：自然失效、人为失效⑧按与其它失效的关系分：独立失效、从属失效⑨按失效浴盆曲线上不同阶段分：早期失效、偶然失效、耗损失效等七、利用所学知识，设计一套湿度传感器（包括敏感元件的选择、测量电路的设计、采用温度补偿及抗干扰措施）。（20分）答案略。