2013A武汉大学2012—2013学年度第2学期传感器技术

武汉大学2012—2013学年度第2学期
《传感器技术》试卷（A ）
_________学院 ___________专业 学号 姓名____________注意事项: 所有答案必须全部写到答题纸上，写在试卷上无效。

答题纸务必写清班级、姓名、学号等个人信息。

满分100分，答题时间120分钟。

一、填空题(每空1.5分，共20空，共30分)
1.传感器主要由_____、转换元件和测量电路三部分组成。

2.传感器的主要静态特性指标有______ 、______、精确度、精密度、准确度、迟滞、温漂、零漂等(列两种即可)。

3.金属应变片工作原理是基于_____效应，半导体应变片工作原理是基于_____效应。

4.对于平行板式电容传感器，变面积型可用于检测_____位移。

5.差动变压器的位移-电压特性为_____(填直流或交流)特性，因而存在_____辨别问题，解决此问题常采用相敏检波电路。

6.压电式传感器前置放大电路主要有_____放大器和电压放大器两种形式。

两个压电片串联使用时，总的电荷_____（填大于、小于或等于）单片压电片。

7.6个码道的二进制码盘最小角分辨率为_____；光栅传感器是根据_____原理制成的。

8.热电偶的工作原理是基于_____效应。

热敏电阻主要有_____、NTC 以及CTR 三种类型。

为了减小引线电阻的影响，热电阻温度传感器常采用_____或四线制连接方式，其中，四线制常采用_____供电方式。

9.霍尔传感器由于采用了____材料，元件才有实用价值。

它一般可检测电流强度、_____、角度等参数。

10.光电池是基于内光电效应里面的______效应，光电倍增管是基于_____效应。

二、判断题(每题1.5分，共10题，共15分，注意：正确的画“○”，错误的打“×”)1.
传感器的灵敏度为系统处于稳定工作状态时，输出量与输入量之比。

( )2.
准确高的传感器，其精密度也一定高。

( )3.
某传感器在量程内的最大相对误差为0.48%，那么其精度等级应为0.5级。

( )4.
金属应变片的灵敏度系数一般大于其所用线材的灵敏度系数。

( )5.
电容式传感器组成测量电桥时，一般应采用交流供电。

( )6.
电涡流传感器是基于电磁感应原理进行测量的，其主要有高频透射式和低频反射式两种。

( )7.
对于码盘式传感器，与二进制编码相比，采用循环编码可以有效消除粗误差。

( )8.
压电式传感器在机械轴方向施加作用力的时候，并不会产生压电效应。

( )9.温差热电偶测温起主要作用的是接触电势，而不是温差电势。

( )
10.光电二极管在进行光强检测时，一般应采用短路电流输出方式进行测量。

( )
三、分析计算题(共4题，共35分)
1.某温度计微分方程式为4+2 Q 0 = 5×10-3 Q i ，式中Q 0为电压输出信号强度（V ）；Q i 为被测温度（℃）。

0dQ dt
试确定该温度计的时间常数和静态灵敏度系数。

(5分)2.采用四片相同的金属丝应变片（K=2.5），将其贴在实心圆柱形测力弹性元件上。

如
图所示，力F=1000kg 。

圆柱断面半径r=2cm ，杨氏模量E=2×107N/cm 2，泊松比μ =0.3。

求(重
力加速度按10.0进行计算)：
(1)画出应变片在圆柱上贴粘位置及相应测量桥路原理图；
(2)各应变片的应变ε =？电阻相对变化量△R/R=？
(3)当桥路电源电压为8V ，负载为无穷大时，桥路输出电压是多少？
(4)这种测量方法是否具有温度补偿作用？为什么？ (10分)3.如图所示为差动电感传感器测量电路。

L 1、L 2是差动电感，D 1－D 4是检
波二极管(设其正向电阻为零，反向电阻为无穷大)，C 1是滤波电容，其
阻抗很大，输出端电阻R 1 =R 2 =R ，输出端电压由C 、D 引出为e CD ，
U p 为正弦波信号源。

(1)分析电路工作原理(即指出铁芯移动方向与输出电压e CD 极性的关系)。

(2)分别画出铁芯上移及下移时流经电阻R 1和R 2的电流i R1和i R2及输出
端电压e CD 的波形图。

(10分)
4.已知某热电偶的分布表如下表所示。

利用该热电偶进行温度测量，如果冷
端放置在35℃的环境里，仪表显示510℃。

试问若热端温度不变，设法使冷端温度保持在70℃，此时该仪表指示会是多少度？(要求：表中无法直接查出来的值，采用两点线性插值的方法进行计算。

10分
)
四、设计题(每题10分，共2题，共20分)
要求：需要说明所选择的传感器、传感器的安装方式、基本测量原理。

1.
当今汽车集成了一个十分复杂的传感器系统，如果你来设计汽车，你会在汽车上装哪些传感器？请简要说明你所安装的传感器类型，以及其实现的功能。

(要求：至少要列出4种传感器)2.某工厂透明玻璃瓶(高20cm)分装不透光液体，每瓶装同样多的液体(离瓶口约2cm)，然后每个玻璃瓶自
动贴上白色纸标签(贴在瓶子中部)，盖上金属瓶盖，并通过传送带进行传送。

请设计传感器系统，实现如下功能：1)检测每瓶液体液位是否漫过最少量刻度线；2)检测标签是否漏贴；3)检测瓶盖是否漏盖。