《测试技术》课补充复习题及答案

《测试技术》课补充复习题及答案

简答题：

1. 传感器（或测试仪表）在第一次使用前和长时间使用后需要进行标定工作，试说明标定的意义？

答：确定传感器静态特性指标和动态特性参数。

2. 以自感式传感器为例说明差分式传感器可以提高灵敏度的原理。

解：0

0202l S W L μ=

⎪⎪⎭

⎫ ⎝⎛-∆+=-∆+=-=∆122)(200

0002000200020l l l l S W l S W l l S W L L L μμμ 差分式灵敏度:⎥⎥⎦

⎤⎢⎢⎣⎡+⎪⎪⎭⎫

⎝⎛∆+∆--= (122)

0000l l l l l L S 与单极式传感器灵敏度⎥⎥⎦

⎤⎢⎢⎣⎡+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∆+∆--= (12)

0000l l l l l L S 比较 灵敏度提高一倍，非线性大大减少。 3. 简述霍尔电动势产生的原理。

答：一块半导体薄片置于磁感应强度为B 的磁场(磁场方向垂直于薄片)中，当有电流I 流过时，电子受到洛伦兹力作用而发生偏转。结果在半导体的后端面上电子有所积累。而前端面缺少电子，因此后端面带负电，前端面带正电，在前后端面形成电场，该电场产生的力阻止电子继续偏转当两力相平衡时，电子积累也平衡，这时在垂直于电流和磁场的方向上将产生电场，相应的电动势称为霍尔电动势U H 。 4. 光电池的工作原理，指出它应工作在电流源还是电压源状态。

答：光电池是基于光生伏特效应制成的，是自发电式；是有源器件。它有较大面积的P━N结，当光照射在P━N结上时则在结的两端出现电动势。它应工作在电压源状态。

5. 按照传感型（功能型）和传输型光纤传感器的特点应该选用哪种光纤（单模/多模），为什么？

答：功能型(或称物性型、传感型)光纤不仅作为光传播的波导而且具有测量的功能。它可以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。可分为振幅调制型、相位调制型及偏振态调制型。多模单模皆可

非功能型(或称结构型、传光型) 其光纤只是作为传光的媒介，还需加上其他敏感元件才能组成传感器。多模。

6. 光纤传感器的工作原理。

答：光导纤维工作的基础是光的全内反射，当射入的光线的入射角大于纤维包层间的临界角时，就会在光纤的接口上产生全内反射，并在光纤内部以后的角度反复逐次反射，直至传递到另一端面。

光纤传感器利用光导纤维，按其工作原理来分有功能型（或称物性型、传感型）与非功能型（或称结构型、传光型）两大类。功能型光纤传感器其光纤不仅作为光传播的的波导，而且具有测量的功能。非功能型光纤传感器其光纤只是作为传光的媒介，还需加上其他敏感元件才能组成传感器。

7. 简述电阻应变片式传感器的工作原理。

答：电阻应变片的工作原理是基于电阻应变效应，即在导体产生机械

变形时，它的电阻值相应发生变化。

8. 什么是传感器静态特性？

答：传感器的静态特性是指当输入量为常量或变化极慢时传感器输入—输出特性。

9. 改善传感器性能的技术途径有哪些？

答：进行可靠性设计。其典型的设计程序如下：

首先是明确可靠性指标，产品的可靠性指标应与产品的功能、性能一起被确定。可靠性指标应符合产品的特点，它可以是单一的可靠性特征值，也可以是由多个可靠性特征值构成的可靠性指标体系，确定产品可靠性指标以后的可靠性设计程序依次：建立系统可靠性模型；可靠性分配；可靠性分析；可靠性预测；可靠性设计和评审；试制品的可靠性试验和最终的改进设计。

可靠性设计的原则是：首先要尽量简单，元件少、结构简单、工艺简单、使用简单、维修简单，其次是技术上成熟、选用合乎标准的原材料和元件、采用保守的设计方案。对于看似先进但不够成熟的产品或技术应持慎重的态度。采用局部失效不致对全局造成严重后果和预测可靠性高的方案。

10. 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。

可靠性设计程序：

①建立系统可靠性模型

②可靠性分配

③可靠性分析

④可靠性预测

⑤可靠性设计评审 ⑥试制品的可靠性试验 ⑦最终的改进设计 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 计算题：

1、将一只灵敏度为0.08mV/℃ 的热电偶与毫伏表相连,已知接线端温度为50℃,毫伏表的输出为60 mV, 求热电偶热端的温度为多少?

答：20005008

.060

=+=

∆T ℃ 2、

用石英晶体加速度计测量机器的振动，已知加速度计的灵敏度

为5 pC/g （g 为重力加速度），电荷放大器的灵敏度为50 mV/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：

PC 40PC

/mV 50V

2=

a=2s /m 2.78g 8g

/PC 5PC 40==(80m/s 2

) 3、

某传感器为一阶系统，当受阶跃函数作用时，在t=0时，输出

为10mV ；t →∞时，输出为100mV ；在t=5s 时，输出为50mV,试求该传感器的时间常数。

解：此题做飞升曲线: y （t ）=10+（1-e -t/T ） 由y （5）=50 则 T=-5/ln5/9=8.51

4、已知以阻值R=120Ω，灵敏度S=2.5的电阻丝应变片与阻值为120Ω的固定电阻组成电桥，供桥电压为4V ，并假定负载电阻无穷大，当应变片的应变为1000με时，分别求出单臂、双臂电桥的输出电压。 解：单臂：

36000105.241010005.24

141414--⨯=⨯⨯⨯⨯==⋅∆=⋅∆=

u S u R R u R R u y εV 双臂：

3600010541010005.22

121212--⨯=⨯⨯⨯⨯==⋅∆=⋅∆=

u S u R R u R R u y εV 综合题：

一、根据五题图所示电路，试分析并说明其检测电路中以下几个问题：

题图

① 传感器是一什么类型的传感器？

热电阻R t,用三根导线①、②、③引至测温电桥。其中两根引线的内阻（r 1、r 4）分别串入测量电桥相邻两臂的R 1、R 4上，引线的长度变化不影响电桥的平衡，所以可以避免因连接导线电阻受环境影响而引起的测量误差。r i 与激励源E i 串联，不影响电桥的平衡。三