西南大学网络与继续教育学院课程考试答题卷。
类别： 网教专业： 机电一体化技术 201 5 年 12 月。
课程名称【编号】：传感器与测试技术【0928】 a卷。
横线以下为答题区）
一、 什么是系统误差？产生系统误差的原因是什么？如何发现系统误差？减少系统误差有哪几种方法？
答：当我们对同一物理量进行多次重复测量时，如果误差按照一定的规律性出现，则把这种误差称为系统误差。减小系统误差的方法有 ：
引入更正值法替换法差值法正负误差相消法选择最佳测量方案。
二、光电传感器的理论基础是光电效应。通常把光线照射到物体表面后产生的光电效应分为哪三类。
答：第一类是利用在光线作用下光电子逸出物体表面的外光电效应，这类元件有光电管、光电倍增管；
第二类是利用在光线作用下使材料内部电阻率改变的内光电效应，这类元件有光敏电阻；
第三类是利用在光线作用下使物体内部产生一定方向电动势的光生伏特效应，这类元件有光电池、光电仪表。
三、 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，相应的电势称为霍尔电动势uh
四、简述热电偶的工作原理。
答：热电偶的测温原理基于物理的"热电效应”。所谓热电效应，就是当不同材料的导体组成一个闭合回路时，若两个结点的温度不同，那么在回路中将会产生电动势的现象。
两点间的温差越大，产生的电动势就越大。引入适当的测量电路测量电动势的大小，就可测得温度的大小。
五、以石英晶体为例简述压电效应产生的原理。
答：石英晶体在沿一定的方向受到外力的作用变形时，由于内部电极化现象同时在两个表面上产生符号相反的电荷，当外力去掉后，恢复到不带电的状态；而当作用力方向改变时，电荷的极性随着改变。晶体受力所产生的电荷量与外力的大小成正比。
这种现象称为正压电效应。反之，如对石英晶体施加一定变电场，晶体本身将产生机械变形，外电场撤离，变形也随之消失，称为逆压电效应。 石英晶体整个晶体是中性的，受外力作用而变形时，没有体积变形压电效应，但它具有良好的厚度变形和长度变形压电效应。
六、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。
七、 什么是传感器动态特性和静态特性，简述在什么频域条件下只研究静态特就能够满足通常的需要，而在什么频域条件下一般要研究传感器的动态特性？
答：传感器的特性是指传感器所特有性质的总称。而传感器的输入输出特性是其基本特性，一般把传感器作为二端网络研究时，输入输出特性是二端网络的外部特性，即输入量和输出量的对应关系。
由于输入量的状态（静态、动态）不同分静态特性和动态特性。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。动态特性指当输入量随时间变化时传感器的输入━输出特性。
可以从时域和频域来研究动态特性。
八、如图所示，rt是pt100铂电阻，分析下图所示热电阻测量温度电路的工作原理，以及三线制测量电路的温度补偿作用。
答：该热电阻测量温度电路由热敏电阻、测量电阻和显示电表组成。
图中g为指示电表，r1、r2、r3为固定电阻，ra为零位调节电阻。热电阻都通过电阻分别为r2、r3、rg的三个导线和电桥连接，r2和r3分别接在相邻的两臂，当温度变化时，只要它们的rg分别接在指示电表和电源的回路中，其电阻变化也不会影响电桥的平衡状态，电桥在零位调整时，应使r4=ra+rt0为电阻在参考温度（如0c）时的电阻值。三线连接法的缺点之一是可调电阻的接触电阻和电桥臂的电阻相连，可能导致电桥的零点不稳。
九、什么叫做热电动势、接触电动势和温差电动势？说明热电偶测温原理及其工作定律的应用。分析热电偶测温的误差因素，并说明减小误差的方法。
答：热电动势：两种不同材料的导体（或半导体）a、b串接成一个闭合回路，并使两个结点处于不同的温度下，那么回路中就会存在热电动势。
有电流产生相应的热电动势称为温差电动势或塞贝克电动势，通称热电动势。
接触电动势：接触电动势是由两种不同导体的自由电子，其密度不同而在接触处形成的热电动势。它的大小取决于两导体的性质及接触点的温度，而与导体的形状和尺寸无关。
温差电动势：是在同一根导体中，由于两端温度不同而产生的一种电动势。热电偶测温原理：
热电偶的测温原理基于物理的"热电效应"。所谓热电效应，就是当不同材料的导体组成一个闭合回路时，若两个结点的温度不同，那么在回路中将会产生电动势的现象。两点间的温差越大，产生的电动势就越大。
引入适当的测量电路测量电动势的大小，就可测得温度的大小。
热电偶三定律：
a 中间导体定律：
热电偶测温时，若在回路中插入中间导体，只要中间导体两端的温度相同，则对热电偶回路总的热电动势不产生影响。在用热电偶测温时，连接导线及显示一起等均可看成中间导体。
b 中间温度定律：
任何两种均匀材料组成的热电偶，热端为t，冷端为t 时的热电动势等于该热电偶热端为t，冷端为tn时的热电动势与同一热电偶热端为tn，冷端为t0 时热电动势的代数和。
应用：对热电偶冷端不为0℃时，可用中间温度定律加以修正。热电偶的长度不够时，可根据中间温度定律选用适当的补偿线路。
c参考电极定律：
如果a、b两种导体（热电极）分别与第三种导体c（参考电极）组成的热电偶在结点温度为（t，t0 ）时分别为eac(t,t0)和ebc(t,t0)，那么受相同温度下，又a、b两热电极配对后的热电动势为。
实用价值：可大大简化热电偶的选配工作。在实际工作中，只要获得有关热电极与标准铂电极配对的热电动势，那么由这两种热电极配对组成热电偶的热电动势便可由上式求得，而不需逐个进行测定。
误差因素：参考端温度受周围环境的影响。
减小误差的措施有：
a 0oc恒温法。
b 计算修正法（冷端温度修正法）
c 仪表机械零点调整法。
d 热电偶补偿法。
e 电桥补偿法。
f 冷端延长线法
十、霍尔元件的不等位电动势的概念是什么？温度补偿的方法有哪几种？
答：霍尔组件的不等位电势是霍尔组件在额定控制电流作用下，在无外加磁场时，两输出电极之间的空载电势，可用输出的电压表示。
温度补偿方法：a 分流电阻法：适用于恒流源供给控制电流的情况。 b 电桥补偿法。
0928 《传感器与测试技术》大作业A
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