2008-2009 试题及其参考答案(A).pdf

12009 年本科生“传感器技术及应用”试题(A 卷)一、(本题12分)谈谈你对传感器关键词的理解。回答要点:(1)传感器的关键词是：“测量”、“敏感”和“电信号”；(3 分)(2)“测量”指的是传感器的功能、作用；“敏感”指的是传感器的核心是敏感机理，即通过敏感元件直接感受被测量；“电信号”指的是传感器必须输出可用的电信号。(9 分)二、简述弹性敏感元件的弹性滞后和弹性后效的物理意义？它们影响传感器的哪些性能？(12 分)回答要点：弹性滞后：当外力作用下，弹性元件正反行程输出不一致的现象称为弹性滞后。(3 分)弹性后效：弹性元件在阶跃载荷作用下，所产生的变形并不能立刻完成，需要经过一段时间间隔才能完成。这个过程称为弹性元件的弹性后效。(3 分)弹性滞后影响传感器的迟滞误差；(3 分)弹性后效主要影响传感器的重复性和快速性。(3 分)注：可以用图示来说明弹性滞后和弹性后效的物理意义。三、(本题 12 分)论述压阻效应与压电效应的不同点。回答要点：可以从引起效应的机理、特点以及效应的强弱、受温度的影响程度等进行讨论：(1)压阻效应：主要是电阻率的变化，改变的是电阻，需要有电路进行转换；压电效应：主要是电荷(电场)的变化，能够直接输出电信号；(4 分)(2)压阻效应是直流效应，可测量静态，也可以测量动态信号；压电效应是交流效应，不能直接测量静态，主要用于较高频率的动态测量；(4 分)2(3)压阻效应弱于压电效应；(2 分)(4)压阻效应：温度影响大于压电效应。(2 分)四、(本题 16 分)图示为一传感器的工作原理图，这是什么传感器？利用了哪两种原理？画出传感器的框图。题四图 回答要点:(1)电容式加速度传感器；(4 分)(2)一是利用了敏感质量感受加速度，将加速度转变为惯性力的原理；(3 分)二是利用了位移转换为电容的原理，C1、C2，形成差动变换方式；(3 分)(3)准确表述传感器的框图。(6 分)必须包括以下环节：加速度集中力差动电容电容式变换电路输出电信号。五、(本题 16 分)如何提高谐振敏感元件的机械品质因数？回答要点：从材料、工艺、结构、应用环境等四个方面进行论述。答对任意一点 4 分；任意两点 8 分；任意三点 12 分；四点 16 分。六、(本题 16 分)图示为以科氏质量流量传感器为基础传感器的智能化传感系统m绝缘体固定电极弹簧片活动极板(质量块)3示意图，请说明该图揭示的基本信息。题六图 以科氏质量流量传感器为基础传感器的智能化传感系统示意图 回答要点：(1)揭示了科氏质量流量计的智能化传感系统的信号流程示意图；(3 分)(2)利用科氏效应实现对质量流量的直接测量；(3 分)利用谐振频率特性实现对流体密度的直接测量；(3 分)利用同步测出的质量流量与密度，推算出流体的体积流量；(3 分)对于双组分流体，可以实现其各自组分的测量(解算)；(2 分)(3)通过对流量参数的测量，实现批控，用于灌装。(2 分)七、(本题 16 分)建立集合(位移、速度、加速度、集中力)与集合(图 a、图 b、图 c、图 d)的映射关系，简要说明依据。从中挑选任意一种映射关系说明其应用特点。闭 环 放 大 器基 本 传 感 器流 体 出流 体 入批 控 罐 装 科 氏 效 应解 算解 算谐 振 特 性 双 组 份 流体 解 算设 定 双 组 分 密 度 双 组 分 信 息信 息 处 理 单 元ff 4 a b 引出线固定极板(一对)引出线张紧敏感 膜片焊接密封 c d 题七图 几种典型的传感器 回答要点：(1)准确建立集合映射关系 8 分；(位移、速度、加速度、集中力)(图 c、图 a、图 d、图 b)，说明依据 3 分；(2)准确表述出应用特点 5 分。梁x xx