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传感器与自动检测技术 模拟试卷二参考答案 试卷一 一、单项选择题（本大题共10小题，每小题2分，共20分） 在每小题列出的四个选项中只有一个选项是符合题目要求的，请将正确选项前的字母填在题后的括号内。错选、多选和未选均不得分。 1、C 2、D 3、A 4、C 5、C 6、A 7、A 8、D 9、B 10、A 二、简答题（本大题共5小题，每小题6分，共30分） 解释什么是传感器？传感器的基本组成包括哪两大部分？这两大部分各自起什么作用？ 答：传感器是能感受被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置。传感器的基本组成包括敏感元件和转换元件两部分。 敏感元件是传感器中能直接感受（或响应）被测信息（非电量）的元件，起检测作用。 转换元件则是指传感器中能将敏感元件的感受（或响应）信息转换为电信号的部分，起转换作用。 试对下图利用霍尔式传感器实现转速测量进行解释。 答：转盘的输入轴与被测转轴相连，当被测转轴转动时，转盘随之转动；固定在转盘附近的霍尔式传感器便可在每一个小磁铁通过时产生一个相应的脉冲；检测出单位时间的脉冲数，就可确定被测转速。 简述什么是光电导效应？光生伏特效应？外光电效应？这些光电效应的典型光电器件各自有哪些？ 答：光电导效应是指在光线作用下，半导体材料吸收入射光子的能量，如果入射光子的能量大于或等于半导体材料的禁带宽度，将激发出电子－空穴对，使载流子浓度增加，导电性增加，阻值降低的现象，如光敏电阻。 光生伏特效应是指在光线作用下，能使物体产生一定方向的电动势的现象，如光电池。 外光电效应是指在光线作用下，能使电子逸出物体表面的现象，如光电管（光电二极管、光电晶体管）、倍增管。 简述光栅莫尔条纹测量位移的三个主要特点。 答：光栅莫尔条纹测位移的三个主要特点： （1）位移的放大作用 　　光栅每移动一个栅距W时，莫尔条纹移动一个宽度，莫尔条纹的间距与两光栅夹角的关系为： 　　由此可见，越小，越大，相当于把W放大了1/倍。即光栅具有位移放大作用，从而可提高测量的灵敏度。　　 （2）莫尔条纹移动方向 　　当固定一个光栅时，另一个光栅向右移动时，则莫尔条纹将向上移动；反之，如果另一个光栅向左移动，则莫尔条纹将向下移动。因此，莫尔条纹的移动方向有助于判别光栅的运动方向。 （3）误差的平均效应 　　莫尔条纹是由光栅的大量刻线形成的，对线纹的刻划误差有平均抵消作用。 画出利用热电偶测量两点间温度差的线路图，并解释其工作原理。 答：下图是测量两点间温度差（）的一种线路连接方法。将两个同型号的热电偶配用相同的补偿导线，其接线应使两热电偶反向串联（A接A、B接B），使得两热电动势方向相反，故输入仪表的是其差值，这一差值反映了两热电偶热端的温度差，从而仪表便可测得和间的温度差值。设回路总电动势为，根据热电偶的工作原理可推得： 　　　 因此测得的回路总电动势反映的是两测量工作端的温度差。为了减少测量误差，提高测量精度，应保证两热电偶的冷端温度相同（）。 三、分析计算题（本大题共3小题，每小题10分，共30分） 注意：自动化、电气专业的学生第1小题必做，并从第2－4小题中选做两个小题；测控专业的学生在4个小题中任选3个小题。 1、某电路的电压数值方程为 当电流 , 时，测得电压为50 v； 当电流 ，时，测得电压为80 v； 当电流 ，时，测得电压为120 v； 试用最小二乘法求两只电阻、的值。 解：令， 系数矩阵, 直接测得值矩阵, 被测量估计矩阵 由最小二乘法：，则 2、试分析半桥差动交流电桥的平衡条件，并给出电桥的输出电压表达式。 解： 交流电桥如上图所示。工作应变片和补偿应变片分别加在桥臂Z1和Z2上。由于电源为交流，应变片引线分布电容使得桥臂呈现复阻抗特性，相当于两只应变片各并联了一个电容（C1，C2），每个桥臂的复阻抗为： 　　 　（1） 交流电桥的开路输出电压为： 　　 要满足电桥平衡条件，则有： 　　 将（1）式代入可得： 　 整理可得： 令其实部、虚部分别相等，就可得到交流电桥的平衡条件： 　　 3、已知变气隙电感传感器的铁芯截面积＝2cm2，磁路长度＝20cm，相对磁导率＝5000，气隙＝0.5cm, ＝±0.1mm，真空磁导率＝4×10－7H/m，线