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1、项目单元一 传感器检测技术基础一、 填空题1. 开环测控系统通常由 传感器 、测量电路 和 输出单元 等部分组成。2. 通常传感器由敏感元件、转换元件、基本转换电路三部分组成，是能把外界非电量转换成电量的器件和装置。 3. 在选用仪表时，最好能使其工作在不小于满刻度值 2/3 的区域。4. 准确度表征系统误差的大小程度，精密度表征随机误差的大小程度，而精确度则指准确度和精密度的综合结果。5. 仪表准确度等级是由系统误差中的基本误差决定的，而精密度是由随机误差和系统误差中的附加误差决定的。6. 若已知某直流电压的大致范围，选择测量仪表时，应尽可能选用那些其量程大于被测电压而又小于被测电压1.5倍
2、的电压表。（因为U2/3Umax）7. 有一温度计，它的量程范围为0200，精度等级为0.5级。该表可能出现的最大误差为 1 ，当测量100 时的示值相对误差为 1% 。 8. 某位移传感器，当输入量变化5mm时，输出电压变化300mv，其灵敏度为 60 mv/mm 。9. 仪表的准确度等级是指仪表的最大绝对误差与仪表最大量限比值的百分数。最大引用误差愈小，仪表的基本误差就 ，准确度 。10. 传感器的过载能力是指传感器在不致引起规定性能指标永久改变的条件下，允许超过测量范围 的能力。 11灵敏度是传感器在稳态下输出量增量y 与 引起输出量增量 的 相应输入量增量x之比 。12迟滞现象是指传感
3、器在正向行程(输入量增大) 和 反向行程(输入量减小)期间，输出输入特性曲线不一致的程度。二、选择题1在一个完整的检测系统中，完成信息采集和信息转换主要依靠 A 。A传感器 B. 测量电路 C. 输出单元2构成一个传感受器必不可少的部分是 B 。A转换元件 B敏感元件 C转换电路 D嵌入式微处理器3有四台量程均为0-600的测量仪表。今要测一约为500的温度，要求相对误差2.5%，选用精度为 D 的最为合理。A5.0级 B2.5级 C2.0级 D1.5级4有四台量程不同，但精度等级均为1.0级的测温仪表。今欲测250的温度，选用量程为 C 的最为合理。A01000 B300500 C0300
4、D05005某采购员分别在三家商店购买100kg大米、10kg苹果、1kg巧克力，发现缺少约0.5kg，但该采购员对卖巧克力的商店意见最大，在这个例子中，产生此心理作用的主要因素是 。A绝对误差 B示值相对误差 C满度相对误差 D精度等级6在选购线性仪器时，必须在同一系列的仪表中选择适当的量程。这时必须考虑到应尽量使选购的仪表量程为欲测量的 左右为宜。A3倍 B10倍 C1.5倍 D0.75倍7用万用表交流电压档（频率上限为5kHz）测量100kHz、10V左右的高频电压，发现示值不到2V，该误差属于 D 。用该表主流电压档测量5号电池电压，发现每次示值均为1.8V,该误差属于 A 。A系统误
5、差 B粗大误差 C随机误差 D动态误差8重要场合使用的元器件或仪表，购入后需进行高、低温循环老化试验，其目的是为了 。A提高精度 B加速其衰老 C测试其各项性能指标 D提高可靠性能9仪表偏离工作条件产生的误差称为（）。A基本误差； B相对误差；C偶然误差； D附加误差。三、计算题1有一温度计，它的测量范围为0200，精度为0.5级，求： 1）该仪表可能出现的最大绝对误差。 2）当示值分别为20、100时的示值相对误差。2已知待测拉力约为70N左右。现有两只仪表，一只为0.5级,测量范围为0500N；另一只为1.0级，测量范围为0100N。问选用哪一只测力仪表较好？为什么？3我国的模拟仪表有哪些
6、精度等级？现欲测量240V左右的电压，要求测量示值相对误差的绝对值不大于0.6%，问：若选用量程为250V的电压表，其精度应选哪一级？若选用量程为500V的电压表，其精度又应选哪一级？项目单元二 电阻传感器一、填空题 1下图是汽车进气管道中使用的热丝式气体流速（流量）仪的结构示意图。在通有干净且干燥气体、截面积为A的管道中部，安装有一根加热到200左右的细铂丝R1 ( Rt1 )。另一根相同长度的细铂丝（Rt2）安装在与管道相通、但不受气体流速影响的小室中，请分析填空。1)当气体流速v0时，Rt1的温度与Rt2的温度 相等 ，电桥处于 平衡 状态。当气体介质自身的温度发生波动时，Rt1与Rt2
7、同时感受到此波动，电桥仍然处于 平衡 状态，所以设置Rt2是为了起到温度补偿的作用。2)当气体介质流动时，将带走Rt1的热量，使Rt1的温度变 低 ，电桥 失去平衡 ，毫伏表的示值与气体流速的大小成一定的函数关系。图中的RP1 称为 调零 电位器，RP2称为 调满偏 电位器。3)设管道的截面积A=0.01m2,气体流速v=2m/s，则通过该管道的气体的体积流量qV=Av=0.02 m3/s。4)如果被测汽体含有水气，则测量得到的流量值将偏 大 （大/小），这是因为 水汽的传热系数大，带走的热量多；如果Rt1、Rt2改用铜丝，会产生 氧化 问题。2下图为自动吸排油烟机原理框图，请分析填空。1)图
8、中气敏电阻是 UL-281 类型，被测汽体浓度越高，其电阻值就越 小 。2)气敏电阻必须使用加热电源的原因是 加速被测气体的化学吸附和电离的过程并烧去气敏电阻表面的污物，通常须将气敏电阻加热到 200300 左右。因此使用电池为电源、作长期监测仪表使用时，电池的消耗较 大 (大/小)。3)当气温升高后，气敏电阻的灵敏度将 降低 (升高/降低)。所以必须设置温度补偿电路，使电路的输出不随气温的变化而变化。4)比较器的参考电压UR越小，检测装置的灵敏度就越 高 。若希望灵敏度不要太高，可将RP往 右 （左/右）调节。5)该自动吸排油烟机使用无触点的晶闸管而不用继电器来控制排气扇的原因是防止 电弧
9、。6）由于即使在开启排气扇后器敏电阻的阻值也不能立即恢复正常，所以在声光报警电路，还应串接一只控制开关，以消除喇叭（喇叭/LED）继续烦人的报警。3热敏电阻按其温度系数可分为负温度系数热敏电阻（NTC）和正温度系数热敏电阻（PTC）两大类。4对于电阻应变片，最好和最常用的温度补偿方法是电桥补偿法，其中尤其以双臂工作（或称半桥差动）电桥补偿法最常见。5金属丝在外力作用下发生机械形变时它的电阻值将发生变化，这种现象称为效应；电阻应变片式压力传感器通常用测量电桥作为转换电路。6半导体应变片是利用半导体材料 压阻效应 制成的一种纯电阻性元件。7最常见的电阻应变片的基准电阻值为120。8金属热电阻主要包
10、括铂、铜和镍电阻等。半导体热敏电阻主要包括PTC、 NTC 二种类型。9、利用热敏电阻对电动机实施过热保护，应选择 突变 型热敏电阻。10、热电阻主要是利用电阻随温度升高而 增大 这一特性来测量温度的。11、金属电阻的 应变效应 是金属电阻应变片工作的物理基础。12、应变式传感器在外力作用下主要是 电阻率 发生变化，压阻式传感器在外力作用下主要是 压阻系数 发生变化，两者都引起 电阻值 发生变化。13、 常用的电阻应变片分为两大类： 金属应变片 和 半导体应变片 。二、选择题1利用相邻双臂桥检测的应变式传感器，为使其灵敏度高、非线性误差小（ ） A两个桥臂都应当用大电阻值工作应变片 B两个桥臂
11、都应当用两个工作应变片串联 C两个桥臂应当分别用应变量变化相反的工作应变片 D两个桥臂应当分别用应变量变化相同的工作应变片2热电阻测量转换电路采用三线制是为了 D 。A提高测量灵敏度 B减小非线性误差 C提高电磁兼容性 D减小引线电阻的影响3电子秤中所使用的应变片应选择 B 应变片；为提高集成度，测量气体压力应选择 D 。A金属丝式 B金属箔式 C电阻应变仪 D固态压阻式传感器4应变测量中，希望灵敏度高、线性好、有温度自补偿功能，应选择 C 测量转换电路。A单臂半桥 B双臂半桥 C四臂全桥5在使用测谎仪时，被测试人由于说谎、紧张而手心出汗，可用 D 传感器来检测。 A应变片 B热敏电阻 C气敏
12、电阻 D湿敏电阻6MQN气敏电阻可测量 C 的TiO2气敏电阻可测量 D 的浓度。A CO2 BN2 C气体打火机车间的有害气体 D锅炉烟道中剩余的氧气7、制作应变片敏感栅的材料中，用的最多的金属材料是 B ：A、铜；B、铂；C、康铜；D、镍铬合金。8、气敏传感器构成的换气扇自动控制电路。换气扇通电采用SCR器件进行控制。这是为了 B :A、使系统响应快 ；B、避免产生电火花 ，提高安全性 ；C、降低成本 ；D、便于电路设计。9、气敏元件开机通电时的电阻很小，经过一定时间后，才能恢复到稳定状态；另一方面也需要加热器工作，以便烧掉油雾、尘埃。因此，气敏检测装置需开机预热 C 后，才可投入使用。A
13、、几小时；B、几天；C、几分钟；D、几秒钟10、将电阻应变片贴在( )上，就可以分别做成测力、位移、加速度等参数的传感器。 A.质量块 B.导体 C.弹性元件 D.机器组件 三、计算题1. 有一金属热电阻，分度号为Pt100,与三固定电阻R2=R3=R4=100组成平衡电桥，Ui=5V，求（1）该电阻的材料；（2）0的电阻值；（3）计算t=40时电桥的开路输出电压Uo.(由分度表可知，40时Pt100的阻值为119.54)2、采用阻值为120、灵敏度系数K=2.0的金属电阻应变片和阻值为120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。当应变片上的应变分别为1和1000时，试求单
14、臂工作电桥、双臂工作电桥以及全桥工作时的输出电压，并比较三种情况下的灵敏度。四、分析题1、下图所示功率晶体管保护电路中，Rt使用的是PTC元件，试述其工作原理。1、工作原理：GTR为被保护的功率晶体管，RL为负载电阻，Rt为PTC元件，该元件随着温度升高电阻阻值增大。当GTR功率晶体管正常工作时，Rt阻值适当，给晶体管提供一定工作电流。当GTR功率晶体管随着功率增大而温度升高或出现负载短路而使GTR功率晶体管电流过载温度迅速上升时，Rt阻值增大，Rt与RC组成的分压电路使RC分压减小。当温度上升过高其RC分压不足以使GTR导通时，GTR关闭，保护了功率晶体管。 2、下图所示为由热敏元件组成的一种新型热继电器，试分析如下几个问题： 1）、该热敏元件应选用什么类型的热敏元件？ 2）、分析其工作原理， 3）、BG的动作点应怎样调节？3图为酒精测试仪电路，A是显示驱动
