《传感器与检测技术》试题
一、填空：（20分）
1，测量系统的静态特性指标主要有线性度、迟滞、重复性、分辨力、稳定性、温度稳定性、各种抗干扰稳定性等。（2分）
2.霍尔元件灵敏度的物理意义是表示在单位磁感应强度相单位控制电流时的霍尔电势大小。
3、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三类。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。
4.热电偶所产生的热电势是两种导体的接触电势和单一导体的温差电势组成的，其表达式为Eab（T，To）=TBATTBA0d)(NNln)TT(ek0。在热电偶温度补偿中补偿导线法（即冷端延长线法）是在连接导线和热电偶之间，接入延长线，它的作用是将热电偶的参考端移至离热源较远并且环境温度较稳定的地方，以减小冷端温度变化的影响。
5.压磁式传感器的工作原理是：某些铁磁物质在外界机械力作用下，其内部产生机械压力，从而引起极化现象，这种现象称为正压电效应。相反，某些铁磁物质在外界磁场的作用下会产生机械变形，这种现象称为负压电效应。（2分）
6. 变气隙式自感传感器，当街铁移动靠近铁芯时，铁芯上的线圈电感量（①增加②减小③不变）（2分）
7. 仪表的精度等级是用仪表的（① 相对误差 ② 绝对误差 ③ 引用误差）来表示的（2分）
8. 电容传感器的输入被测量与输出被测量间的关系，除（① 变面积型 ② 变极距型 ③ 变介电常数型）外是线性的。（2分）
9. 电位器传器的（线性），假定电位器全长为Xmax, 其总电阻为Rmax，它的滑臂间的阻值可以用Rx = （① Xmax/x Rmax,②x/Xmax Rmax,③ Xmax/XRmax ④X/XmaxRmax）来计算，其中电阻灵敏度Rr=（① 2p(b+h)/At, ② 2pAt/b+h, ③ 2A(b+b)/pt, ④ 2Atp(b+h)）
1-2 自动检测系统通常由几个部分组成？其中对传感器的一般要求是什么？
首先由各种传感器将非电被测物理或化学成分参量转化成电参量信号，然后经信号调理，数据采集，信号处理后，进行显示，输出，加上系统所需的交，直流稳压电源和必要的输入设备，便构成了一个完整的自动检测系统。
对传感器通常有如下要求：1，准确性 2，稳定性 3，灵敏度 4其他：如耐腐蚀性，功耗，输出信号形式，体积，售价等。
1-3 试述信号调理和信号处理的主要功能和区别，并说明信号调理单元和信号处理单元通常由哪些部分组成。
信号调理在检测系统中的作用是对传感器输出的微弱信号进行检波，转换，滤波，放大等，以便检测系统后续处理或显示。
信号处理模块是自动检测仪表，检测系统进行数据处理和各种控制的中枢环节，其作用和大脑相类似。
信号调理电路通常包括滤波、放大、线性化等环节。
信号处理模块通常以各种型号的嵌入式微控制器、专用高速处理器（DSP）和大规模可编程集成电路，或直接采用工业控制计算机来构建。
2-1 随机误差，系统误差，粗大误差产生的原因是什么？对测量结果的影响有什么不同？从提高测量准确度看，应如何处理这些误差？ 随机误差主要是由于检测仪器或测量过程中某些未知或无法控制的随机因素综合作用的结果。
系统误差产生的原因大体上有：测量所用的仪器本身性能不完善或安装，布置，调整不当；在测量过程中温度，湿度，气压，电磁干扰等环境条件发生变化；测量方法不完善，或者测量所依据的理论本身不完善；操作人员视读方式不当等。
粗大误差一般由外界重大干扰或仪器故障或不正确的操作等引起的。
减小和消除系统误差的方法——1，针对产生系统误差的主要原因采取相应措施
2，采用修正方法减小恒差系统误差
3，采用交叉读书法减小线性系统误差
一、1.1什么是传感器？传感器特性在检测技术系统中起什么作用？
答：（1）能感受（或响应）规定的被测量，并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装
置，通常由敏感元件和转换元件组成。（2）传感器是检测系统的第一个环节，其主要作用是
将感知的被测非电量按一定的规律转化为某一种量值输出，通常是电信号。
1.2画出传感器系统的组成框图，说明各环节的作用。
答：（1）被测信息→敏感元件→转换元件→信号调理电路→输出信息
其中转换元件、信号调理电路都需要再接辅助电源电路；
（2）敏感元件：感受被测量并输出与被测量成确定关系的其他量的元件；转换元件：可
以直接感受被测量而输出与被测量成确定关系的电量；信号调理电路与转换电路：能把传感
元件输出的电信号转换为便于显示、记录和控制的有用电路。
1.3什么是传感器的静态特性？它有哪些性能指标？如何用公式表征这些性能指标？
答：（1）指检测系统的输入、输出信号不随时间变化或变化缓慢时系统所表现出得响应特性。
（2）性能指标有：测量范围、灵敏度、非线性度、回程误差、稳定度和漂移、重复性、分
辨率和精确度。（3）灵敏度：s=&y/&x；非线性度=B/A*100%；回程误差=Hmax/A*100%；
不重复性Ex=+-&max/Yfs*100%；精度：A=&A/ Yfs*100%；
1.4什么是传感器的灵敏度？灵敏度误差如何表示？
答：（1）指传感器在稳定工作情况下输出量变化&y对输入量变化&x的比值；（2）灵敏度
越高，测量精度就越大，但灵敏度越高测量范围就越小，稳定性往往就越差。
1.5什么是传感器的线性度？常用的拟合方法有哪几种？
答：(1)通常情况下，传感器的实际静态特性输出是条曲线而非直线，在实际工作中，为使
仪器（仪表）具有均匀刻度的读数，常用一条拟合直线近似地代表实际的特性曲线，线性度
就是这个近似程度的一个性能指标。（2）方法有：将零输入和满量程输出点相连的理论直线
作为一条拟合直线；将与特性曲线上个点偏差的平方和为最小理论直线作为拟合直线，此拟
南京工程学院
课程设计任务书
课 程 名 称
检测技术与自动化仪表
院（系、部、中心） 自动化学院
专 业 自动化
班 级
起 止 日 期 第16周
指 导 教 师 乐建华 王东霞
1．课程设计应达到的目的
课程设计的目的是使学生能够将《传感器与检测技术》课程的内容有机的联系起来，形成系统的概念，培养学生综合应用知识的能力，掌握智能检测（或仪表）系统设计的基本思想和方法。
2．课程设计题目及要求
一、题目
智能测速仪
二、设计要求
1．性能要求：
测量范围：5～1000rpm；精度：0.1%
2．功能要求：
采用MCS51系列单片机完成测量，并将测量值按精度要求显示于数码管上。
3．课程设计任务及工作量的要求〔包括课程设计计算说明书、图纸、实物样品等要求〕
根据任务书要求，在教师的指导下，完成以下设计任务：
1．系统整体方案设计，包括课题分析、传感器选择、单片机选择等。
2．系统硬件设计，包括：
1）智能仪表的前向通道设计
（1）测量电路设计；
（2）信号处理；
2）微机系统设计
接口电路设计。
3．智能仪表的软件模块设计；
（1）管理软件:只要求编写程序框图；
（2）功能模块:只要求编写程序框图。
完成设计任务后，由指导教师进行验收。验收过程中，由指导教师通过答辩方式对设计情况进行考查。
认真、规范地撰写课程设计报告，报告应包括：
封面
目录
内容部分包含：
一、设计任务（要求）
二、总体方案
三、硬件原理图
四、软件框图
五、设计总结
六、参考文献
4．主要参考文献
1．张靖等．检测技术与系统．设计中国电力出版社，2001年。
2．陈润泰．检测技术与智能仪表．中南工业大学出版社，1990年。
