2007年本科生“传感技术及应用”试题(B卷) 一、简述传感器技术在信息技术中的重要地位。(15分) 二、简述弹性敏感元件的弹性后效和蠕变的物理意义？它们影响传感器的哪些 性能？(15分) 三、详细比较压阻效应和应变效应。(15分) 四、利用圆平膜片的应力特性测量气体压力时，圆平膜片的几何结构参数应当 如何设计？(15分) 五、谐振式传感器的核心问题是什么？详细说明你的理由。(20分) 六、图示基于科氏质量流量计的智能化传感系统示意图，请详细说明该图揭示 的信息。(20分) 批控罐装 流体入 科氏效应 解算Qm m=Qmdt m 闭环 放大器 谐振特性 V 解算P v-器at 基本传感器 7 流体出 双组份流 体解算 一双组分信息 设定双组分 密度P1,P2 信息处理单元 题六图基于科氏质量流量计的智能化传感系统示意图
1 2007 年本科生“传感技术及应用”试题（B 卷） 一、简述传感器技术在信息技术中的重要地位。（15 分） 二、简述弹性敏感元件的弹性后效和蠕变的物理意义？它们影响传感器的哪些 性能？（15 分） 三、详细比较压阻效应和应变效应。（15 分） 四、利用圆平膜片的应力特性测量气体压力时，圆平膜片的几何结构参数应当 如何设计？（15 分） 五、谐振式传感器的核心问题是什么？详细说明你的理由。（20 分） 六、图示基于科氏质量流量计的智能化传感系统示意图，请详细说明该图揭示 的信息。（20 分） 题六图 基于科氏质量流量计的智能化传感系统示意图 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 f f
2007年本科生“传感技术及应用”试题(B卷一参考答案) 一、简述传感器技术在信息技术中的重要地位。(15分) 回答要点： 1.信息技术包括，信息获取、信息传输、信息处理。传感器是信息获取，是关 键，被称为信息技术的源头，具有重要的地位(9分)。 2.信息技术中的传感器技术发展相对缓慢，在一定程度上制约了信息技术的发 展。因此，更要大力发展传感器技术(6分)。 二、简述弹性敏感元件的弹性后效和蠕变的物理意义？它们影响传感器的哪些 性能？(15分) 回答要点： 1.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)。 2.蠕变：当外力保持恒值时，弹性元件在一个较长时间范围内仍然继续缓慢变 形的现象称为蠕变(4分)。 3.弹性后效主要影响传感器的重复性和快速性(4分)： 4.弹性蠕变影响传感器的稳定性(4分)。 注：可以用图示来说明弹性后效和蠕变的物理意义。 三、详细比较压阻效应和应变效应。(15分) 回答要点： 1.要对压阻效应、应变效应进行简要说明(9分)。 2.指出压阻效应与应变效应的不同点和相同点(6分)。 3.最好通过图来说明。 2
2 2007 年本科生“传感技术及应用”试题（B 卷－参考答案） 一、 简述传感器技术在信息技术中的重要地位。（15 分） 回答要点: 1. 信息技术包括,信息获取、信息传输、信息处理。传感器是信息获取，是关 键，被称为信息技术的源头，具有重要的地位(9 分)。 2. 信息技术中的传感器技术发展相对缓慢，在一定程度上制约了信息技术的发 展。因此，更要大力发展传感器技术(6 分)。 二、简述弹性敏感元件的弹性后效和蠕变的物理意义？它们影响传感器的哪些 性能？（15 分） 回答要点： 1. 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)。 2. 蠕变：当外力保持恒值时，弹性元件在一个较长时间范围内仍然继续缓慢变 形的现象称为蠕变 (4 分)。 3. 弹性后效主要影响传感器的重复性和快速性 (4 分)； 4. 弹性蠕变影响传感器的稳定性 (4 分)。 注：可以用图示来说明弹性后效和蠕变的物理意义。 三、详细比较压阻效应和应变效应。（15 分） 回答要点： 1. 要对压阻效应、应变效应进行简要说明 (9 分)。 2. 指出压阻效应与应变效应的不同点和相同点 (6 分)。 3. 最好通过图来说明
四、利用圆平膜片的应力特性测量气体压力时，圆平膜片的几何结构参数应当 如何设计？(15分) 1.画出利用圆平膜片的应力特性实现压力测量的原理示意图(6分)。 2.指出圆平膜片的几何结构参数就是膜片的厚度与半径，说明膜片厚度与半径 对应变特性的影响规律（定性就行）(5分)。 3.说明利用压力测量范围决定敏感元件（圆平膜片）的灵敏度、应变范围、应 力范围等(4分)。 五、谐振式传感器的核心问题是什么？详细说明你的理由(20分) 1.谐振式传感器的核心问题是Q值（机械品质因数）(5分)。 2.说明理由时，可以通过机械品质因数的含义、谐振点频率的扰动、闭环自激 系统幅值、相位条件的实现、传感器的性能等来进行说明(15分)。 六、图示基于科氏质量流量计的智能化传感系统示意图，请详细说明该图揭示 的基本信息。(20分) 批控罐装 流体入 科氏效应 解算Qm m=)Qmdt m 闭环 放大器 谐振特性 解算P v=∫at 基本传感器 流体出 双组份流 体解算 双组分信息 设定双组分 密度P1,P2 信息处理单元 题六图基于科氏质量流量计的智能化传感系统示意图 3
3 四、利用圆平膜片的应力特性测量气体压力时，圆平膜片的几何结构参数应当 如何设计？（15 分） 1. 画出利用圆平膜片的应力特性实现压力测量的原理示意图(6 分)。 2. 指出圆平膜片的几何结构参数就是膜片的厚度与半径，说明膜片厚度与半径 对应变特性的影响规律(定性就行)(5 分)。 3. 说明利用压力测量范围决定敏感元件（圆平膜片）的灵敏度、应变范围、应 力范围等(4 分)。 五、谐振式传感器的核心问题是什么？详细说明你的理由（20 分） 1. 谐振式传感器的核心问题是 Q 值（机械品质因数）(5 分)。 2. 说明理由时，可以通过机械品质因数的含义、谐振点频率的扰动、闭环自激 系统幅值、相位条件的实现、传感器的性能等来进行说明(15 分)。 六、 图示基于科氏质量流量计的智能化传感系统示意图，请详细说明该图揭示 的基本信息。（20 分） 题六图 基于科氏质量流量计的智能化传感系统示意图 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 f f
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)：基本 传感器是基于科氏效应的谐振式质量流量传感器(2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）(3分)。 3.通过对流量参数的测量，实现批控，用于灌装(3分)
4 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）；基本 传感器是基于科氏效应的谐振式质量流量传感器（2 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）（3 分）。 3. 通过对流量参数的测量，实现批控，用于灌装（3 分）