南昌大学传感器期末考试试卷-答案

第1页共5页试卷一答案一、填空题(每空1.5分，共30分)得分评阅人1.自源型传感器又称无源型传感器，其敏感元件具有能直接从被测对象吸取能量并转换成电量的效应。2.按构成模式分，智能式传感器可以分为分立模块式和集成一体式两类。3.传感器的动态特性是反映传感器对于随时间变化的输入量的响应特性。4.零示法可以消除指示仪表不准而造成的误差，零示法在传感器技术中应用的实例是平衡电桥。5.光纤传感器可以分成2大类型，分别为功能型（或FF型）光纤传感器和非功能型（或NF型）光纤传感器。6.变磁阻式传感器是利用磁路磁阻变化引起传感器线圈的电感变化来检测非电量的机电转换装置。7.电容式传感器可以分为变极距型、变面积型和变介质型三种。8.压电效应具有自发电和可逆性，是一种典型的双向无源传感器。9.热电阻传感器可以分为金属热电阻式和半导体热电阻式两大类，前者简称热电阻，后者简称热敏电阻。10.光电式传感器主要包括光源、光通路、光电元件和测量电路四部分。11.光电器件的灵敏度可用光照特性来表征，它反映了光电器件输入光量与输出光电流（光电压）之间的关系。二、名词解释(每题4分，共20分)得分评阅人1.计量光栅：计量光栅利用莫尔条纹现象进行工作，可分为透射光栅和反射光栅两种。2.线性度：第2页共5页又称非线性，是表征传感器输出-输入校准曲线与所选定的拟合直线之间的吻合程度的指标3.中间导体定律：导体A、B组成的热电偶，当引入第三导体时，只要保持其两端温度相同，则对回路总热电势无影响。4.分辨力：传感器在规定测量范围内所能检测出的被测输入量的最小变化量5.寄生电容：电容传感器由于受线路布线、电缆等的影响产生的随机电容三、叙述题(每题5分，共10分)得分评阅人1.什么是压电效应，什么是纵向压电效应和横向压电效应？某些离子型晶体在一定方向上施加机械力使其产生变形，会引起晶体内部正负电荷中心相对转移而产生电的极化，从而导致其两个相对表面出现符号相反的束缚电荷，当外力消失又恢复不带电原状，当外力变向，电荷极性相应改变。对于压电陶瓷，在极化方向上，存在d33的位纵向压电效应，存在d31和d32的为横向压电效应。2.画出光电式传感器的组成原理框图，并说明各功能单元的作用光源光通路光电元件测量电路输出量光光电电被测量被测量光源：产生信号，无光源则传感器不能工作光通路：光信号的传输路径，无光通路则光信号无法进行传递光电元件：实现光信号与电信号的转换测量电路：对光电元件输出的电信号进行测量、放大等处理四、计算题(每题10分，共30分)第3页共5页得分评阅人1.根据十进制、二进制，写出二进制码或格雷码十进制二进制格雷码00000000020010001150101011170111010081000110010101011111110111110131101101115111110002.栅长为3mm和5mm两种丝式应变计，其横向效应系数分别为5%和3%，现用来测量泊松比0.33的铝合金构件在单向应力状态下的应力分布（其应力分布梯度较大），应该选哪一种应变计，为什么？解：110015%()(0.2850.33)110.2855%HeH（无误差公式扣1分，无0.285扣1分）220023%()(0.2850.33)110.2853%HeH10212201(1)5(10.2853%)1(1)3(10.2855%)HHeeHH，即第一种产生的误差大，所以应该选5mm，横向效应为3%的应变计3.在压力比指示系统中采用的电容传感器元件及其电桥测量线路如图所示，已知：00.25mm，D=38.2mm，5.1Rk，U=60v（AC），400fHz试求：当电容传感器元件活动极板位移10m时，输出电压0?U第4页共5页002100112r221002C=8.85101A00122C2CCDA2=,,rrrrffAffAAA102CCC，空气中其中为电容器元件活动极板面积然后求出容抗由已知，，且XX解由题意1.当活动极板向上移动时，X，01+212+012+0+112C2CUUUUURUUU2R2RR2R()+ffIIIIII0202110120CCCC1CCCC1CCCCCCCCCCCC根据欧姆定律得输出电压为：（1）、（2）式代入（3）式得X，X（XX），XX（1），（2）XXXXX（X)（3）X（XX）XXXXX100UUR2RU1.2v2.1.2v12CCC代入已知数值得同理求得XXX当活动极板向下移动时五、设计题（共10分）得分评阅人某水泥厂球磨机功率为800kw，需要对支撑轴承进行温度监控与冷却，请利用热敏电阻，比较器、继电器等设计该设备轴承油温监控系统，当油温高于TC时，启动液压泵站，开启液压循环冷却系统，同时开启指示灯报警系统，当轴承温度低于TC时，停止泵站，泵站功率为5kw。要求画出基本电路原理图，并说明该系统的工作原理。解：基本原理图如下（由于设计方案不同，请自行把握评分，原理图5分，功能说明5分）第5页共5页RTJ1JMCABVcc~380v比较放大器光电耦合器Rv功能说明：可调电阻Rv用于调节控制温度的基值，热敏电阻RT测头安放于轴承润滑油轴承出油口测（如安置于轴承进油口测扣2分），比较放大器输出信号驱动光电耦合器，使继电器线圈通电闭合交流接触器，冷却油泵电机工作，循环液压油对轴承进行冷却，当温度低于设定值时，放大器输出低电流，光电耦合器停止工作，交流继电器断开，润滑油泵电机停止工作。