现代传感技术2015秋试题
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遵 守 考 场 纪 律 主管 领导 审核 签字 4. 2. 3.
共六道试题，满分 60 分 各试题分数相同，均为 10 分
All questions carry equal marks
注意事项：
1. 考试解答内容请记录于答题册中，答在本试题题签上无效；题签空白处及背面可作为草纸使用；考 试完毕，请将本题签夹在答题册中一同递交； 可以使用计算器，但该计算器不得有编程计算、文本存储显示和无线通讯功能； 在考试过程中，如有违纪行为，如交谈、抄袭等，取消本次考试资格及成绩，并按有关规定进一步 处理； 本次卷面笔试成绩占总成绩 60%，学术讨论发表占 30%，平时测验占 10%。考试最终结果将在 ftp 有关地址和目录下公布；对成绩有异议的同学，可在成绩公布 2 日内查卷核实。
Q3
一个一阶系统的系统函数，可由下式描述：
H ( s)
Baidu Nhomakorabea
K 1 s
式中，K 为增益，为时间延迟常数。该系统对单位阶跃 u(t)的零状态响应 y(t)为
y(t ) Ku(t )1 et /
该系统对斜坡函数 slope(t )
0, t 0 （m 为常实数）的状态响应 y(t)为 mt, t 0
Q4
利用薄膜 Pt100 传感器(Minco 公司 S245PD)， 以 0.1C 的分辨率测量 20 C ~100 C 范围的水流温度。薄膜 Pt100 在 0C 时电阻为 100，＝0.00385/K，在流速为 0.4m/s 的水流中热损耗系数 ＝40mW/K。 a)若 Vr=5V，试计算 Rr 取值范围； b)若进一步要求传感器测温系统的灵敏度为 1mV/C, 则 Rr=?
第 1 页（共 3 页）
Q1 填空题 （每空 1 分）
a) 传感器的静态特性有线性度、 灵敏度和( 等技术指标。 ① )等技术指标； 二阶动态特性则有阻尼比和 （ ② ）
b) 物联网技术将是 21 世纪网络技术与传感技术的重要应用， 其英文缩写 IOT 的英文意思是 Internet of Things 它的应用基础是传感技术、 （ ③ ） 、通讯技术、和（ ④ ）等。 c) 激光在传感技术中有许多应用。它具有（ ⑤ ）等特点，可以用来测量距离。由于光速很快，可达到 310-8m/s，因此测量装置需要精确地测量时间。假设要达到 1mm 的测量分辨率，则要求时间分辨率至少 达到（ ⑥ ）ps。 d) 热电阻在应用时，抑制引线电阻的影响可采用（ ⑦ ）电路；同样作为温度传感器，如 Pt 电阻传感器除 可以测量温度，原理上还可以测量风速或水流速度，利用的是其（ ⑧ ）效应。 e) 今年揭示的诺贝尔生理-医学奖获得者有中国的女科学家（ ⑨ 取，用于治疗（ ⑩ ）疾病。 ） ；她的主要贡献是青蒿素的发现及提
光电流 I 光 照 V
数字输出 放大器 A I/V 模拟 量输 入 ADC D N-1 D
N-2
TSL251
接地
D
0
Q6 试设计一个系统，对航空母舰（舰载机轮胎与甲板）的磨擦系数进行测量，试给出传感技术和系统实现的思路。 （可画简图说明）
（考试答案必须写在答题纸上，写在本处无效）
第 3 页（共 3 页）
2015 年 秋 季学期研究生课程考试试题
考试科目：现代传感技术 学生所在院（系） ： 电气工程及自动化学院 自动化测试及控制系
注 意 行 为 规 范
学生所在学科：仪器科学与技术
S0501004C
Date: Nov. 28th, 2015
Advanced Sensing Technology
Answer 6 questions
y(t ) Kmet / t
请解答： a)一个一阶压力传感器必须满足下列动态响应的要求： 1) 在阶跃输入后，在 0.05s 时刻至少保持 90%的精度； 2) 对于 200.0psi/s 的斜坡输入稳态误差不超过 2psi。 求出这种传感器的最大允许时间常数 b)一个无外壳的温度传感器(一阶动态响应)用于测量起伏达 100Hz 的湍流。若动态误差要维持小于 10%，试 问传感器的时间常数应多大？ 第 2 页（共 3 页）
Q2 简答题 （每小题 2 分，请简明解答；赘述不得分）
a) 某具有线性、时不变特性的传感器，系统函数为 H(j)。如输入信号为 x(t)=ej t，给出传感器输出信号表 达式。
0
b) 给出热敏电阻伏安特性典型曲线，要求横轴为电流值，纵轴为电压值。 c) 布拉格光纤光栅传感器测量压力的机理是什么？ d) 光纤的“入射孔径”与光纤的那些参数有关？ e) 光电管的“红线频率”指的是什么物理概念？
Q5
TSL251 将光电二极管和 I/V 变换器集成在一起， 并具有 45mV/(W/cm2)的灵敏度和 3mV 的暗电压， 输出与 ADC 2 相连。若 ADC 有 5V 的输入范围且希望在黑暗时有零数字输出、输入幅照度为 50W/cm 时有最大数字输出，试 确定放大器的增益和 ADC 位数。 若传感器的温度系数为 1mV/K，试确定在不影响 ADC 输出的情况下，传感器可能承受的最大温度变化。
共六道试题，满分 60 分 各试题分数相同，均为 10 分
All questions carry equal marks
注意事项：
1. 考试解答内容请记录于答题册中，答在本试题题签上无效；题签空白处及背面可作为草纸使用；考 试完毕，请将本题签夹在答题册中一同递交； 可以使用计算器，但该计算器不得有编程计算、文本存储显示和无线通讯功能； 在考试过程中，如有违纪行为，如交谈、抄袭等，取消本次考试资格及成绩，并按有关规定进一步 处理； 本次卷面笔试成绩占总成绩 60%，学术讨论发表占 30%，平时测验占 10%。考试最终结果将在 ftp 有关地址和目录下公布；对成绩有异议的同学，可在成绩公布 2 日内查卷核实。
Q3
一个一阶系统的系统函数，可由下式描述：
H ( s)
Baidu Nhomakorabea
K 1 s
式中，K 为增益，为时间延迟常数。该系统对单位阶跃 u(t)的零状态响应 y(t)为
y(t ) Ku(t )1 et /
该系统对斜坡函数 slope(t )
0, t 0 （m 为常实数）的状态响应 y(t)为 mt, t 0
Q4
利用薄膜 Pt100 传感器(Minco 公司 S245PD)， 以 0.1C 的分辨率测量 20 C ~100 C 范围的水流温度。薄膜 Pt100 在 0C 时电阻为 100，＝0.00385/K，在流速为 0.4m/s 的水流中热损耗系数 ＝40mW/K。 a)若 Vr=5V，试计算 Rr 取值范围； b)若进一步要求传感器测温系统的灵敏度为 1mV/C, 则 Rr=?
第 1 页（共 3 页）
Q1 填空题 （每空 1 分）
a) 传感器的静态特性有线性度、 灵敏度和( 等技术指标。 ① )等技术指标； 二阶动态特性则有阻尼比和 （ ② ）
b) 物联网技术将是 21 世纪网络技术与传感技术的重要应用， 其英文缩写 IOT 的英文意思是 Internet of Things 它的应用基础是传感技术、 （ ③ ） 、通讯技术、和（ ④ ）等。 c) 激光在传感技术中有许多应用。它具有（ ⑤ ）等特点，可以用来测量距离。由于光速很快，可达到 310-8m/s，因此测量装置需要精确地测量时间。假设要达到 1mm 的测量分辨率，则要求时间分辨率至少 达到（ ⑥ ）ps。 d) 热电阻在应用时，抑制引线电阻的影响可采用（ ⑦ ）电路；同样作为温度传感器，如 Pt 电阻传感器除 可以测量温度，原理上还可以测量风速或水流速度，利用的是其（ ⑧ ）效应。 e) 今年揭示的诺贝尔生理-医学奖获得者有中国的女科学家（ ⑨ 取，用于治疗（ ⑩ ）疾病。 ） ；她的主要贡献是青蒿素的发现及提
光电流 I 光 照 V
数字输出 放大器 A I/V 模拟 量输 入 ADC D N-1 D
N-2
TSL251
接地
D
0
Q6 试设计一个系统，对航空母舰（舰载机轮胎与甲板）的磨擦系数进行测量，试给出传感技术和系统实现的思路。 （可画简图说明）
（考试答案必须写在答题纸上，写在本处无效）
第 3 页（共 3 页）
2015 年 秋 季学期研究生课程考试试题
考试科目：现代传感技术 学生所在院（系） ： 电气工程及自动化学院 自动化测试及控制系
注 意 行 为 规 范
学生所在学科：仪器科学与技术
S0501004C
Date: Nov. 28th, 2015
Advanced Sensing Technology
Answer 6 questions
y(t ) Kmet / t
请解答： a)一个一阶压力传感器必须满足下列动态响应的要求： 1) 在阶跃输入后，在 0.05s 时刻至少保持 90%的精度； 2) 对于 200.0psi/s 的斜坡输入稳态误差不超过 2psi。 求出这种传感器的最大允许时间常数 b)一个无外壳的温度传感器(一阶动态响应)用于测量起伏达 100Hz 的湍流。若动态误差要维持小于 10%，试 问传感器的时间常数应多大？ 第 2 页（共 3 页）
Q2 简答题 （每小题 2 分，请简明解答；赘述不得分）
a) 某具有线性、时不变特性的传感器，系统函数为 H(j)。如输入信号为 x(t)=ej t，给出传感器输出信号表 达式。
0
b) 给出热敏电阻伏安特性典型曲线，要求横轴为电流值，纵轴为电压值。 c) 布拉格光纤光栅传感器测量压力的机理是什么？ d) 光纤的“入射孔径”与光纤的那些参数有关？ e) 光电管的“红线频率”指的是什么物理概念？
Q5
TSL251 将光电二极管和 I/V 变换器集成在一起， 并具有 45mV/(W/cm2)的灵敏度和 3mV 的暗电压， 输出与 ADC 2 相连。若 ADC 有 5V 的输入范围且希望在黑暗时有零数字输出、输入幅照度为 50W/cm 时有最大数字输出，试 确定放大器的增益和 ADC 位数。 若传感器的温度系数为 1mV/K，试确定在不影响 ADC 输出的情况下，传感器可能承受的最大温度变化。