山东大学20春《传感器和信号调理2》课程测试
传感器与信号调理模拟题 1、按误差所呈现的规律分类，检测误差一般可分为哪几种？现需要测量80℃左右的温度，有两只温度计可选，其一量程300℃ ，0.5级；其二量程100℃ ，1.0级，问应该选用哪一只温度计？2、下图是一根导体受拉伸后发生参数变化的示意图，试推导其应变效应的数学表达式。
第2题图 金属材料的应变效应示意图假定惠斯登电桥的1臂（左上臂）是一个120Ω的应变片（G=2.00），4臂上（左下臂）是用于补偿的相类似的附属应变片。2臂和3臂是固定的120Ω电阻器。流过应变片的最大电流为40mA。若检测应变片粘贴在钢梁（E=210GPa）上，而电桥由5V供电，试问当外加负荷为70Kg/cm2时，电桥的输出电压是多少？假定校准电阻器与1臂上未加负荷的应变片并联，试计算为了产生与钢梁加载700 Kg/cm2相同输出电压所需的校准电阻值。第4题图是角位移测量用差动电容传感器示意图，推导其输出特性表达式。
第4题图 角位移测量用差动电容传感器下图是变气隙型差动变压器结构图，试推导其输出特性。
第5题图 变气隙型差动变压器结构图
参考答案：
答：
所以
（）
所以
中包含同相分量和正交分量
当时
当时
ω继续增加到超过某一数值时(该值视铁心材料而异)，由于导线趋肤效应和铁损等影响而使灵敏度下降。应选取合适的较高的激励频率，以保持灵敏度不变。
6下图分别是压电传感器与电荷放大器连接的示意图和压电传感器与电压放大器连接的示意图，分别推导其输出电压与传感器受力之间的关系式；那种电路形式对电缆长度要求更为苛刻？
第6题图a压电传感器与电荷放大器连接示意图
第6题图b压电传感器与电压放大器连接示意图
参考答案：
压电传感器与电荷放大器连接时，输出电压与传感器受力之间的关系推导：
所以 （一阶高通滤波特性）
当时，
测力时，， 所以
压电传感器与电压放大器连接时，输出电压与传感器受力之间的关系式推导：
（一阶高通滤波特性）
时，
测力时，
压电传感器与电压放大器连接时，因灵敏度与电缆分布参数有关，故对电缆要求苛刻，更换电缆是必须重新标定。
下图是热电偶冷端温度电桥补偿法的原理图，详细阐述其补偿原理。
第7题图 热电偶冷端温度电桥补偿法原理图
参考答案：
热电偶冷端温度电桥补偿法对冷端温度波动能够自动补偿，电桥产生的不平衡电势正好补偿冷端温度波动引起的热电势波动。因此
①补偿条件时，
时，
②补偿结果：
③注意点：
1°给定的热电偶只能选配与其相适应的补偿器
2°补偿器只能在规定的温度范围内使用，即
3°补偿器极性不能接反a、b不能接反，E不能反接
8、阐述集成传感器的基本概念。下图是集成霍尔开关，说明各部分的作用。
第8题图 集成霍尔开关
参考答案：
集成传感器将传感器、温度补偿、校准和信号调理于同一块芯片上。
集成霍尔开关由霍尔元件H、差分放大V1和V2、施密特触发器V3和V4、输出级V5至V8组成。
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