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1、安徽三联学院学年度第二 学期 传感器原理及应用 课程期中考试闭 卷 （开、 闭卷） 该试卷使用范围： 11 年级 电科、电信、电气专业 一、单选题（本大题共5 小题，每小题 2 分，共 10分）。 1、 属于传感器动态特性指标的是（ D ）。 A. 重复性 B.线性度 C.灵敏度 D.固有频率 2、 电桥测量电路的作用是把传感器的参数转换为（ B ）的输出。 A. 电阻 B.电压 C.电容 D.电荷 3、 传感器能感知的输入变化量越小，表示传感器的（ D ）。 A. 线性度越好 B.迟滞越小 C.重复性越好 D.分辨力越高 4、 按照依据的基准线 不同，下面那种线性度是最常用的（ D ）。 A
2、.理论线性度 B.端基线性度 C.独立线 性度 D.最小二乘法线性度 5、 下列哪种温度补偿方法是常用和效果较好的补偿方 法：（ A ）。 A. 电桥补偿法 B.辅助测温元件微型计算机补偿法 C. 应变计自补偿法 D.热敏 电阻补偿法 二、填空题（本大题共20 空，每空 1.5分，共 30分）。 1、灵敏度是描述传感器的输出量 对 输入量 敏感程度的特性参数。其 定义为：传感器 输出量的变化值与相应的 被测量的变化值之比，用公式表示 k（x ）=y/ x 。 2、测量仪表的功能包括变换、选择 、 比较 和显示四种功能。 3、传感器的 静态特性有 灵敏度 、线性度、 分辨力 、 迟滞 和稳定性
3、等。 4、传感器按输出量是模拟量还是数字量，可分为模拟式传感器 和 数字式 传感器 。 5、根据传感器的工作原理，可以将传感器分成应变式 、电容式 、 压电式 、 热电式 等。 6、一个高阶系统的传感器总可以看成是由若干个零阶 系统、 一阶 和 二阶系统组合而成的。 7、依据传感器的工作原理，传感器分敏感元件 、 转换元件 两 个部分组成。 三、判断题（对的打 ，错的打 ，每小题 2 分，总分 10 分）。 1、传感器的输出 -输入校准曲线与理论拟合直线之间的最大偏差与传感器满 量程输出之比，称为该传感器的“ 非线性误差 ” 。（ ） 2、一阶装置动态特性的主要参数是时间常数，一般希望它越大越
4、好。（ ） 3、敏感元件，是指传感器中能直接感受或响应被测量的部分（ ） 4、传感器是一种测量器件或装置，它将被测量按一定规律转换成可用输出， 一般系统有输入和输出，所以均可看作传感器。（） 5、传感器的阈值，实际上就是传感器在零点附近的分辨力。（ ） 四、问答 题（本大题共 2 小题，每小题 10分，总分 20分）。 1、从传感器的静态特性和动态特性考虑，详述如何选用传感器。 答：考虑传感器的静态特性的主要指标，选用线性度小、迟滞小、重复性好、 分辨力强、稳定性高、抗干扰稳定性高的传感器。考虑动态特性，所选的传感器应 能很好的追随输入量的快速变化，即具有很短的暂态响应时间或者应具有很宽的频
5、率响应特性。 2、在传感器测量电路中，直流电桥与交流电桥有什么不同，如何考虑应用场 合? 用电阻应变片组成的半桥、全桥电路与单臂桥相比有哪些改善? 答：直流电桥适合供电电源是直流电的场合，交流电桥适合供电电源是交流的 场合。 半桥电路比单臂桥电路灵敏度提高一倍，全桥电路比单臂桥电路灵敏度提 高 4 倍，且二者均无非线性误差。 五、计算题（本大题共3 小题，每小题 10 分，总分 30分）。 1、有三台测温 仪表，量程均为 0600，精度等级分别为2.5级，2.0级，1.5级。现要测量 500的温度，要求相对误差不超过2.5%，选哪台仪表合理 ? 为什么？ 1、使用 2.5级测温仪表时，最大绝对
6、误差为600 0.025=15。测量 500温 度 时的相对误差为： %3500 15 1 = 。 使用 2.0 级测温仪表时，最大绝对误差为600 0.02=12。测量 500温度 时的相对误差为： %4. 2500 12 2 = 。 使用 1.5 级测温仪表时，最大绝对误差为600 0.015=9。测量 500温度 时的相对误差为： %8. 1500 9 3 = 。 综上，选择 2.0 级的仪表最合理，因为既满足了仪表误差要求，又不浪费 精度指标。 2、当被测介质温度为 1t ，测温传感器示值温度为2t 时，有下列方程成立： 2 120 t t t d d =+。当被测温度从 25突然变化
7、到 300时，测温传感器的时间常数0120s = ，试确定经过 350s 后的动态误差。 解：已知： 2 1 20 dt t t d =+，1 25(0 300(0 t t t ? =? ? ，0120s = 灵敏度 k=1 时，一阶传感器的单位阶跃响应为( 1t y t e -=-。 类似地，该测温传感器的瞬态响应函数可表示为： 02( 25(30025 (1 t e -=+-? - 当 350s =时，225(30025 (1 285.15( t e C -=+- ? -=。 所以，动态误差 12300285.1514.85( t t C -=-=。 3、 图为一直流应变电桥， 4E v
8、=，1234 R R =R=R350= ，求： 1R 为应变片，其余为外接电阻， R1增量为 13.5R ?=时输出 o U ? = 1R 、2R 同是应变片，感受应变极性和大小都相同，其余为纯电阻，电压输 出 o U ? = 1R 、2R 感受应变极性相反，应变大小相同，123.5R R ?=?= ，电压输出 o U ? =。 1R 、2R 、3R 、4R 都是应变片，相对桥臂为同性应变，相邻桥臂为异性应 变，且 12343.5R R R R ?=?=?=?= ，电压输出 o U ? = 解：(1） 1143.50.0144350 o R E U v R ?= ? =-? = （2）由于 1
9、R 、2R 均为应变片，且批号相同，所受应变大小和方向均 相同，则 3311112234341350E 0( ( 2( 2700o R R R R R R U E E V R R R R R R R R R R ?+?+? ? =-=-=-= ? ? ? +?+?+?+ ? ? （3）根据题意，设 11 R R R ?+=，22R R R ?-=， 3311112234344R 0.02( ( 22R o R R R R R R U E E V R R R R R R R R R ?+?+?= -=-= ? ? +?+-?+? ? 反之， R R R R R R ?+=?-=2211, ，v U 02. 00 -= （4）根据题意， 11R R R ?+=，22R R R ?-=，33R R R =-?，44R R R =+? 33111 1223344R 40.04( ( 22R R o R R R R R R R R U E E V R R R R R R R R R ? - ?+?+? -? =-=-= ? ? +?+-?-?+? ?（）（）