感測器和訊號調理

2022-09-06 13:00:09 字數 1545 閱讀 8638

感測器與訊號調理模擬題

1 第1題圖是一根導體受拉伸後發生引數變化的示意圖,試推導其應變效應的數學表示式。

第1題圖金屬材料的應變效應示意圖

2 第2題圖變極距型電容感測器示意圖,試推導其輸出特性。採用差動技術帶來了哪些優勢?

第2題圖變極距型電容感測器示意圖

3 第3題圖是變氣隙型自感感測器示意圖,推倒其感測特性表示式

第3題圖變氣隙型自感感測器示意圖

4 闡述壓電效應和逆壓電效應的基本概念。第4題圖時壓電感測器與電荷放大器連線的示意圖,推導其輸出電壓與感測器受力之間的關係式

第4題圖壓電感測器與電荷放大器連線的示意圖

5 第5題圖是熱電偶冷端溫度電橋補償法的原理圖,詳細闡述其補償原理。

第5題圖熱電偶冷端溫度電橋補償法原理圖

解:答:熱電偶冷端溫度電橋補償法對冷端溫度波動能夠自動補償,電橋產生的不平衡電勢正好補償冷端溫度波動引起的熱電勢波動。因此

①補償條件時,

時, ②補償結果:

③注意點:

1°給定的熱電偶只能選配與其相適應的補償器

2°補償器只能在規定的溫度範圍內使用,即

3°補償器極性不能接反a、b不能接反,e不能反接

6通過恆流源激勵和在輸入端併聯溫度敏感電阻,可補償溫度對霍爾感測器的影響。如第6題圖所示。設溫度從t0 上公升到t時,霍爾片的輸入電阻從r0變到r,霍爾片的靈敏係數從kh0變到kh,選用的溫度補償電阻從r0變到r,且kh= kh0+αkh0(t- t0); r= r0+βr0(t- t0); r= r0+δr0(t- t0),在霍爾片一定的前提下,確定補償電阻。

第6題圖霍爾感測器的溫度補償

答:採用恆流源供電並且在輸入迴路併聯電阻,實際流過霍爾元件的電流隨溫度的波動自動改變,正好補償霍爾元件特性隨溫度的改變,保證霍爾電勢不隨溫度波動而波動。因

按上述要求推導出輸入迴路併聯電阻應為

一般δ很小,可忽略不計,且α<<β,故有

7 闡述整合感測器的基本概念。第7題圖是整合霍爾開關,說明各部分的作用。

第7題圖整合霍爾開關

答:整合感測器將感測器、溫度補償、校準和訊號調理於同一塊晶元上。

整合霍爾開關由霍爾元件h、差分放大v1和v2、施密特觸發器v3和v4、輸出級v5至v8組成

8 隨機誤差具有哪些特徵?隨機誤差產生的原因是什麼?有三颱測壓儀表,量程均為0-0.

6mpa,精度等級分別為2.5級、2.0級、1.

5級,現需測量0.5mpa左右的壓力,要求相對誤差不超過2.5%,選用哪台儀表更合理?

解:正態分佈的隨機誤差的統計特點:

1)對稱性――絕對值相同的正、負誤差出現的次數相同。

2)抵償性:

3)單蜂性:在處,概率最大

4)有界性:隨機誤差的絕對值不會超過一定界限。

隨機誤差是由數量眾多、但每個因素對結果影響有很微弱的因素造成。

2.5級測壓儀表最大絕對誤差為0.015mpa, 2.

0級測壓儀表最大絕對誤差為0.012mpa. 測量0.

5mpa左右的壓力,要求相對誤差不超過2.5%,即要求最大絕對誤差低於0.0125mpa,故應選用2.

0級的儀表。

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