傳感器原理與應(yīng)用期末復(fù)習(xí)資料.doc

1.1什么是傳感器？傳感器是能夠感受規(guī)定的被測(cè)量并按照一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的器件和裝置。1.2傳感器的共性是什么？傳感器的共性就是利用物理定律或物質(zhì)的物理、化學(xué)或生物特性，將非電量輸入轉(zhuǎn)換成電量輸出。1.3傳感器一般由哪幾部分組成？傳感器的基本組成分為敏感元件和轉(zhuǎn)換元件兩部分。另外有信號(hào)調(diào)理與轉(zhuǎn)換電路，輔助電源。1.4傳感器是如何分類(lèi)的？按傳感器的輸入量進(jìn)行分類(lèi)，以被測(cè)物理量命名，如位移傳感器、速度傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器、壓力傳感器等。按傳感器的輸出量進(jìn)行分類(lèi)，分為模擬式和數(shù)字式傳感器。按傳感器的工作原理進(jìn)行分類(lèi)，可以分為電阻式傳感器、電感式傳感器、電容式傳感器、壓電式傳感器、磁敏式傳感器、熱電式傳感器、光電式傳感器等。按傳感器的基本效應(yīng)進(jìn)行分類(lèi)，可以分為物理傳感器、化學(xué)傳感器和生物傳感器。按傳感器的能量關(guān)系進(jìn)行分類(lèi)，可以分為能量變換型和能量控制型傳感器。按傳感器所蘊(yùn)含的技術(shù)進(jìn)行分類(lèi)，可以分為普通和新型傳感器。1.6改善傳感器性能的技術(shù)途徑有哪些？答：差動(dòng)技術(shù)；平均技術(shù)；補(bǔ)償與修正技術(shù)；屏蔽、隔離與干擾抑制；穩(wěn)定性處理。2.1什么是傳感器的靜態(tài)特性？描述傳感器靜態(tài)特性的主要指標(biāo)有哪些？傳感器的靜態(tài)特性是它在穩(wěn)態(tài)信號(hào)作用下的輸入、輸出關(guān)系。靜態(tài)特性所描述的傳感器的輸入-輸出關(guān)系中不含時(shí)間變量。衡量傳感器靜態(tài)特性的主要指標(biāo)是線(xiàn)性度、靈敏度、分辨率、遲滯、重復(fù)性和漂移。線(xiàn)性時(shí)不變系統(tǒng)兩個(gè)特性：疊加性和頻率保持特性。采用階躍信號(hào)和正弦信號(hào)傳感器的標(biāo)定和校準(zhǔn)是為了保證傳感器測(cè)量結(jié)果的可靠性和精確度，也為了保證測(cè)量的統(tǒng)一和便于量值的傳遞。標(biāo)定是利用某種標(biāo)準(zhǔn)儀器對(duì)新研制或生產(chǎn)的傳感器進(jìn)行技術(shù)檢定和標(biāo)度。校準(zhǔn)是指對(duì)使用或存儲(chǔ)一段時(shí)間后的傳感器性能進(jìn)行再次測(cè)試和校正。電阻式傳感器的基本工作原理是將被測(cè)量的變化轉(zhuǎn)化為傳感器電阻值的變化，再經(jīng)一定的測(cè)量電路實(shí)現(xiàn)對(duì)測(cè)量結(jié)果的輸出。3.2電阻應(yīng)變片的種類(lèi)有哪些？各有什么特點(diǎn)？金屬電阻應(yīng)變片：主要基于應(yīng)變效應(yīng)導(dǎo)致其材料幾何尺寸的變化；半導(dǎo)體電阻應(yīng)變片：主要基于半導(dǎo)體材料的壓阻效應(yīng)。3.4試分析差動(dòng)測(cè)量電路在應(yīng)變電阻式傳感器測(cè)量中的好處。單臂電橋測(cè)量電路存在非線(xiàn)性誤差，而半橋差動(dòng)和全橋差動(dòng)電路均無(wú)非線(xiàn)性誤差。半橋差動(dòng)電路的電壓輸出靈敏度比單臂電橋提高了一倍。全橋差動(dòng)電路的電壓輸出靈敏度是單臂電橋的4倍。3.74.9引起零點(diǎn)殘余電壓的原因是什么？如何消除零點(diǎn)殘余電壓？零點(diǎn)殘余電壓的產(chǎn)生原因：傳感器的兩個(gè)二次繞組的電氣參數(shù)和幾何尺寸不對(duì)稱(chēng)，導(dǎo)致它們產(chǎn)生的感生電動(dòng)勢(shì)幅值不等、相位不同，構(gòu)成了零點(diǎn)殘余電壓的基波；由于磁性材料磁化曲線(xiàn)的非線(xiàn)性，產(chǎn)生了零點(diǎn)殘余電壓的高次諧波；勵(lì)磁電壓本身含高次諧波。零點(diǎn)殘余電壓的消除方法：盡可能保證傳感器的幾何尺寸、線(xiàn)圈電氣參數(shù)和磁路的對(duì)稱(chēng)；采用適當(dāng)?shù)臏y(cè)量電路，如差動(dòng)整流電路。5.27.5什么是霍爾效應(yīng)？霍爾電動(dòng)勢(shì)與哪些因素有關(guān)？當(dāng)載流導(dǎo)體或半導(dǎo)體處于與電流相垂直的磁場(chǎng)中時(shí)，在其兩端將產(chǎn)生電位差，這種現(xiàn)象稱(chēng)為霍爾效應(yīng)?；魻栯妱?shì)與霍爾電場(chǎng)EH、載流導(dǎo)體或半導(dǎo)體的寬度b、載流導(dǎo)體或半導(dǎo)體的厚度d、電子平均運(yùn)動(dòng)速度v、磁場(chǎng)感應(yīng)強(qiáng)度B、電流I有關(guān)。霍爾傳感器的靈敏度。為了提高霍爾傳感器的靈敏度，霍爾元件常制成薄片形狀。又霍爾元件的靈敏度與載流子濃度成反比，所以可采用自由電子濃度較低的材料作霍爾元件。8.2熱電偶的工作原理是什么?熱電偶測(cè)溫基本原理：熱電偶測(cè)溫是基于熱電效應(yīng)的基本原理。根據(jù)熱電效應(yīng)，任何兩種不同的導(dǎo)體或半導(dǎo)體組成的閉合回路，如果將它們的兩個(gè)接點(diǎn)分別置于溫度不同的熱源中，則在該回路中會(huì)產(chǎn)生熱電動(dòng)勢(shì)，在一定條件下，產(chǎn)生的熱電動(dòng)勢(shì)與被測(cè)溫度成單值函數(shù)關(guān)系。因此，我們只需測(cè)得熱電動(dòng)勢(shì)值，就可間接獲得被測(cè)溫度。8.3什么是中間導(dǎo)體定律、中間溫度定律、標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)體定律、均質(zhì)導(dǎo)體定律？中間導(dǎo)體定律熱電偶測(cè)溫時(shí)，若在回路中插入中間導(dǎo)體，只要中間導(dǎo)體兩端的溫度相同，則對(duì)熱電偶回路總的熱電勢(shì)不產(chǎn)生影響。在用熱電偶測(cè)溫時(shí)，連接導(dǎo)線(xiàn)及顯示儀表等均可看成中間導(dǎo)體。中間溫度定律任何兩種均勻材料組成的熱電偶，熱端為t，冷端為0t時(shí)的熱電勢(shì)等于該熱電偶熱端為t冷端為ct時(shí)的熱電勢(shì)與同一熱電偶熱端為ct，冷端為0t時(shí)熱電勢(shì)的代數(shù)和。應(yīng)用：對(duì)熱電偶冷端不為0時(shí)，可用中間溫度定律加以修正。熱電偶的長(zhǎng)度不夠時(shí)，可根據(jù)中間溫度定律選用適當(dāng)?shù)难a(bǔ)償線(xiàn)路。標(biāo)準(zhǔn)電極定律如果A、B兩種導(dǎo)體（熱電極）分別與第三種導(dǎo)體C（參考電極）組成的熱電偶所產(chǎn)生的熱電動(dòng)勢(shì)已知，則由這兩個(gè)導(dǎo)體A、B組成的熱電偶產(chǎn)生的熱電勢(shì)為=-實(shí)用價(jià)值：可大大簡(jiǎn)化熱電偶的選配工作。在實(shí)際工作中，只要獲得有關(guān)熱電極與標(biāo)準(zhǔn)鉑電極配對(duì)的熱電勢(shì)，那么由這兩種熱電極配對(duì)組成熱電偶的熱電勢(shì)便可由上式求得，而不需逐個(gè)進(jìn)行測(cè)定。均質(zhì)導(dǎo)體定律如果組成熱電偶的兩個(gè)熱電極的材料相同，無(wú)論兩接點(diǎn)的溫度是否相同，熱電偶回路中的總熱電動(dòng)勢(shì)均為0。均質(zhì)導(dǎo)體定律有助于檢驗(yàn)兩個(gè)熱電極材料成分是否相同及熱電極材料的均勻性。光照射到物體上使物體發(fā)射電子，或電導(dǎo)率發(fā)生變化，或產(chǎn)生光生電動(dòng)勢(shì)等，這些因光照引起物體電學(xué)特性改變的現(xiàn)象稱(chēng)為光電效應(yīng)。一個(gè)8位光電碼盤(pán)的最小分辨率是多少？如果要求每個(gè)最小分辨率對(duì)應(yīng)的碼盤(pán)圓弧長(zhǎng)度至少為0.01mm，則碼盤(pán)半徑應(yīng)有多大？解：一個(gè)n位二進(jìn)制碼盤(pán)的最小分辨率是。8位光電碼盤(pán)的最小分辨率是。盤(pán)周長(zhǎng)為，碼盤(pán)半徑為2.56mm/20.4074mm兩塊具有相同柵線(xiàn)寬度和柵距的長(zhǎng)光柵疊合在一起，中間