傳感器簡答題總結(jié)

1、簡做題第一章1傳感器的定義,組成和分類.定義：人們通常將能把被測物理量或者化學(xué)量轉(zhuǎn)換為與之有確定對應(yīng)關(guān)系的電量輸出的裝置稱為傳感器組成：傳感器由敏感元件、傳感元件和其他輔助件組成,有時也將信號調(diào)節(jié)與轉(zhuǎn)換電路、輔助電源作為傳感器的組成局部.分類：一、根據(jù)輸入物理量可分為：位移傳感器、壓力傳感器、速度傳感器、溫度傳感器及氣敏傳感器等.二、根據(jù)工作原理可分為：電阻式、電感式、電容式及電勢式等.三、 根據(jù)輸出信號的性質(zhì)可分為：模擬式傳感器和數(shù)字式傳感器.即模擬式傳感器輸出模擬信號,數(shù)字式傳感器輸出數(shù)字信號四、根據(jù)能量轉(zhuǎn)換原理可分為：有源傳感器和無源傳感器.第二章1愛因斯坦光電效應(yīng)方程.1 2hv mv

2、0 A022光電效應(yīng),外光電效應(yīng),內(nèi)光電效應(yīng),光生伏特效應(yīng).光電效應(yīng)：當(dāng)光照射物體時,物體受到一連串具有能量的光子的轟擊,于是物體中的電子吸收了入射光子的能量,而發(fā)生相應(yīng)的效應(yīng)外光電效應(yīng)：在光線作用下使電子逸出物體外表的現(xiàn)象內(nèi)光電效應(yīng)：在光線作用下能使物體的電阻率改變的現(xiàn)象光生伏特效應(yīng)：在光線作用下能使物體產(chǎn)生一定方向電動勢的現(xiàn)象3光敏電路分析.4光電傳感器報警原理,測轉(zhuǎn)速計算.5光電池結(jié)構(gòu).硅光電池是在一塊 N型硅片上,用擴(kuò)散的方法慘入一些P型雜質(zhì)形成PN結(jié)制作而成.硒光電池是在鋁片上涂硒, 再用濺射的工藝,在硒層上形成一層半透明的氧化鎘.在正反兩面上低溶合金作為電極.6光電倍增管結(jié)構(gòu)和工作

3、原理,什么是倍增系數(shù).光電倍增管結(jié)構(gòu)：由光陰極、次陰極倍增極以及陽極3局部組成.工作原理：光電倍增管除光電陰極外,還有假設(shè)干個倍增電極. 使用時在各個倍增電極上均加上電壓.陰極電位最低,從陰極開始,各個倍增電極的電位依次升高,陽極電位最高.陽極 電位最高.同時這些倍增電極用次級發(fā)射材料制成,這種材料在具有一定能量的電子轟擊下,能夠產(chǎn)生更多的“次級電子.由于相鄰兩個倍增電極之間有電位差,因此存在加速電場, 對電子加速.從陰極發(fā)出的光電子,在電場的加速下,打到第一個倍增電極上,弓I起二次電 子發(fā)射.每個電子能從這個倍增電極上打出36倍個次級電子；被打出來的次級電子再經(jīng)過電場的加速后,打在第二個倍增

4、電極上,電子數(shù)又增加 36倍,如此不斷倍增,陽極最后收 集到的電子數(shù)將到達(dá)陰極發(fā)射電子數(shù)的105106倍.即光電倍增管的放大倍數(shù)可到達(dá)幾萬倍到幾百萬倍.光電倍增管的靈敏度就比普通光電管高幾萬到幾百萬倍.因此在很微弱的光照時,它就能產(chǎn)生很大的光電流.倍增系數(shù)：倍增系數(shù)等于各倍增電極的二次電子發(fā)射系數(shù)的乘積.7紅外光傳感器分類,什么是熱釋電效應(yīng).紅外光傳感器分類：按工作原理可以分為光量子型和熱電型兩大類熱釋電效應(yīng)：熱釋電效應(yīng)是指極化強(qiáng)度隨溫度改變而表現(xiàn)出的電荷釋放現(xiàn)象,宏觀上是溫度的改變是在材料的兩端出現(xiàn)電壓或產(chǎn)生電流.8菲涅爾透鏡的作用.一是聚焦作用,即將熱釋紅外信號折射反射在人體熱式傳感器上,

5、第二個作用是將探測區(qū)域內(nèi)分為假設(shè)干個明區(qū)和暗區(qū),使進(jìn)入探測區(qū)域的移動物體能以溫度變化的形式在人體熱式傳感器上產(chǎn)生變化熱釋紅外信號.9光纖結(jié)構(gòu).光纖傳感器的分類.什么是強(qiáng)度調(diào)制原理.光纖結(jié)構(gòu)是一種具有多層介質(zhì)結(jié)構(gòu)的對稱圓柱體,包括纖芯、包層、涂敷層及護(hù)套.光纖傳感器的分類： 一類是傳光型,也稱非功能型光纖傳感器,又可細(xì)分為光纖傳輸回路型和光纖探頭型；另一類是穿感型,或稱功能型光纖傳感器,又可以細(xì)分為干預(yù)型、非干預(yù)性 和光電混合型.強(qiáng)度調(diào)制原理：光源發(fā)射的光經(jīng)入射光纖傳輸?shù)秸{(diào)制器一一它由可動反射器等組成,經(jīng)反射器把光反射到出射光纖,通過出射光纖傳輸?shù)焦怆娊邮掌?而可動反射器的動作受到被測信號的限制

6、,因此反射出的光強(qiáng)是隨被測量變化的.光電接收器接收到光強(qiáng)變化的信號,經(jīng)解調(diào)得到被測物理量的變化.當(dāng)然還可采用可動透射調(diào)制器或內(nèi)調(diào)制型一微彎調(diào)制等.可動反射調(diào)制器中出射光纖能收到多少光強(qiáng),由入射光纖射出的光斑在反射屏上形成的基圓大小決定,而圓半徑由反射面到入射光纖的距離決定,它又受待測物理量限制如微位移、熱膨脹 等,因此出射光纖收到的光強(qiáng)調(diào)制信號代表了待測物理量的變化,經(jīng)解調(diào)可得到與待測物理量成比例的電信號,運算即得到待測量的變化.10圖為光電傳感器電路,GP IS01是光電斷路器.分析電路工作原理：(1)當(dāng)用物體遮擋光路時晶體三極管VT狀態(tài)是導(dǎo)通還是截止?(2 )二極管是一個什么器件,在電路中

7、起到什么作用？(3)如果二極管反相連接晶體管VT狀態(tài)如何？解:截止；紅外發(fā)射管,起限制作用；截止.第四章1熱電效應(yīng).是當(dāng)受熱物體中的電子(空穴),因隨著溫度梯度由高溫區(qū)往低溫區(qū)移動時,所產(chǎn)生電流或 電荷堆積的一種現(xiàn)象.2中間溫度定律及其實際意義.中間溫度定律：當(dāng)熱電偶的兩個接點的溫度分別為T和TO時,所產(chǎn)生的熱電勢等于該熱電偶兩接點溫度為 T、Tn和Tn、TO時所產(chǎn)生的熱電勢之代數(shù)和.即:Eab 仃,To)二 Eab(T,TJ Eab(,To)實際意義：由于熱電偶E-T之間通常呈非線性關(guān)系,當(dāng)冷端溫度不為0攝氏度時,不能利用回路實際熱電勢 E(T,T0)直接查表求取熱端溫度值；也不能利用回路實

8、際熱電勢E(T,T0)直接查表求取的溫度值,再加上冷端溫度確定熱端被測溫度值,需按中間溫度定律進(jìn)行修正.3熱電偶標(biāo)準(zhǔn)電極定律有何實際意義？直接計算各種金屬之間相互組合而成的熱電偶的熱電動勢4中間導(dǎo)體定律及其實際意義.中間導(dǎo)體定律.Eabc T,To =Eab T -Eab T.= Eab T,T.只要該導(dǎo)體兩端的溫度相同,插入導(dǎo)體后對回路總的測量儀表|由導(dǎo)體A、B組成的熱電偶,當(dāng)插入第三種導(dǎo)體時,熱電勢無影響.5熱電偶回路的熱電動勢由那兩局部組成. 接觸電動勢和溫差電動勢6溫敏晶閘管電路分析.7 AD590 特點.(1)流過器件的電流(卩A)等于器件所處環(huán)境的熱力學(xué)溫度 (開爾文)度數(shù)：Ir/

9、T=1 (1)式中,Ir 流過器件(AD590)的電流,單位為 卩A; T熱力學(xué)溫度,單位為 K;AD590 的測溫范圍為-55 C +150C;AD590的電源電壓范圍為 430 V,可以承受44 V正向電壓和20 V反向電壓,因而器件即使反接也不會被損壞;(4) 輸出電阻為710 mQ ; 精度高,AD590在-55 C +-150 C范圍內(nèi),非線性誤差僅為土0.3 C.第五章1 什么是應(yīng)變效應(yīng)？試說明金屬應(yīng)變片與半導(dǎo)體應(yīng)變片的相同和不同之處. 應(yīng)變效應(yīng)：是指導(dǎo)體產(chǎn)生機(jī)械形變時,它的電阻值相應(yīng)的發(fā)生變化相同的是都是 在一定條件下可改變自身的物理性質(zhì),但是他們的材料組成不同,靈敏度不 同,金

10、屬是自身的特性,半導(dǎo)體是許多不同物質(zhì)在一起改變了自身的特性.2 單臂、半橋、全橋電橋電路靈敏度特點,輸出電壓大小.靈敏度特點： ,半橋電路的電壓靈敏度比單臂電橋提升一倍, 全橋電路的電壓靈敏度是單臂電橋的四倍,輸出電壓大?。簡伪垭姌蛴捎谳敵鲭妷汉雎粤朔帜钢械腁R/R項,因而得出的是近似值,存在非線性誤差,而半橋電路和全橋電路的輸出電壓與 R/R成嚴(yán)格的線性關(guān)系,沒有非線性誤差.3 交流電橋的平衡條件是什么？設(shè)四個橋臂,Z1 (Zx)、Z2、Z3、Z4,交流電橋的平衡條件是：相對橋臂的阻抗的乘積相等,即 Z1 X Z3=Z2X Z4.4 為什么電感式傳感器一般都采用差動形式 ? 差動式結(jié)構(gòu),除了

11、可以改善非線性,提升靈敏度外,對電源電壓、頻率的波動及溫度變化等 外界影響也有補(bǔ)償作用.5 簡述變磁阻式傳感器的工作原理及其分類. 將位移、轉(zhuǎn)速、加速度等非電物理量轉(zhuǎn)換為磁阻變化的傳感器.它包括電感式傳感器、變壓 器式傳感器和電渦流式傳感器.6 畫出變極距型電容位移傳感器測量線位移的原理示意圖,并分析其測量原理.7 什么是有源傳感器.舉例說明.什么是無源傳感器.舉例說明.有源型傳感器即能量限制型傳感器, 是從外部供應(yīng)輔助能量使其工作的,并由被測量來限制外部供應(yīng)能量的變化.例如,電阻應(yīng)變測量中,應(yīng)變計接于電橋上,電橋工作能源由外部供 給,而由于被測量變化所引起應(yīng)變計的電阻變化來限制電橋的不平衡程

12、度.此外電感式測微 儀、電容式測振儀等均屬此種類型.無源型傳感器即能量轉(zhuǎn)換型傳感器, 是直接由被測對象輸入能量使其工作的, 例如,熱電偶 溫度計、彈性壓力計等.但由千這類傳感器是被測對象與傳感器之間的能量傳輸,必然導(dǎo)致被測對象狀態(tài)的變化,而造成測量誤差.8渦流效應(yīng)及其渦流傳感器分析在一根導(dǎo)體外面繞上線圈, 并讓線圈通入交變電流, 那么線圈就產(chǎn)生交變磁場.由于線圈中間的導(dǎo)體在圓周方向是可以等效成一圈圈的閉合電路,閉合電路中的磁通量在不斷發(fā)生改 變,所以在導(dǎo)體的圓周方向會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流,電流的方向沿導(dǎo)體的圓周方向轉(zhuǎn)圈,就像一圈圈的漩渦,所以這種在整塊導(dǎo)體內(nèi)部發(fā)生電磁感應(yīng)而產(chǎn)生感應(yīng)電流的現(xiàn)

13、象稱為 渦流現(xiàn)象.1正壓電效應(yīng).逆壓電效應(yīng).縱向壓電效應(yīng).橫向壓電效應(yīng).正壓電效應(yīng)：對于某些電介質(zhì)沿一定的方向施以壓力使其變形時,其內(nèi)部產(chǎn)生極化現(xiàn)象而使其出現(xiàn)電荷聚集的現(xiàn)象逆壓電效應(yīng)：當(dāng)在片狀壓電材料的兩個電極面上加上交流電壓,那么壓電片將產(chǎn)生機(jī)械振動,即壓電片在電極方向上產(chǎn)生伸縮變形,壓電材料的這種現(xiàn)象稱也為電致伸縮效應(yīng).縱向壓電效應(yīng)：沿石英晶體的 X軸電軸方向受力產(chǎn)生的壓電效應(yīng).橫向壓電效應(yīng)：沿石英晶體的 Y軸機(jī)械軸方向受力產(chǎn)生的壓電效應(yīng).2壓電傳感器常用材料及其特點.石英晶體：性能穩(wěn)定,自振頻率高,動態(tài)響應(yīng)好,機(jī)械強(qiáng)度高絕緣性能好,遲滯小,重復(fù)性好,線性范圍寬,居里點高575C,但壓電系

14、數(shù)小2.31 X 10-12C/N 用作標(biāo)準(zhǔn)傳感器和高精度傳感器鈦酸鋇：壓電常數(shù)高190X 10-12C/N 居里點較低120C機(jī)械強(qiáng)度低根本不用鋯鈦酸鉛：壓電常數(shù)高200500X 10-12C/N,較高的居里點,500C,應(yīng)用廣鈮鎂酸鉛：壓電常數(shù)高 800900 X 10-12C/N,居里點一般200 C高分子壓電材料：包括聚偏二氟乙烯 PVF2或PVTF、聚氟乙烯PVF、改性聚氟乙烯PVC 等,不易破碎,防水,價格廉價,測量動態(tài)范圍達(dá)80dB,頻率響應(yīng)寬0.1109HZ,壓電常數(shù)高,但居里點低100 C,機(jī)械強(qiáng)度差3壓電片串聯(lián)和并聯(lián)特點.并聯(lián)：輸出電荷大,本身電容大,時間常數(shù)大,適合測量慢

15、變信號并且以電荷作為輸出的場 合.串聯(lián)：輸出電壓大,本身電容小,適合用于以電壓作為輸出信號,并且輸出測量電路輸入阻 抗很高.4壓電傳感器前置放大電路的作用.壓電式傳感器的前置放大器的作用是改變阻抗.解決傳感器與放大器之間的匹配.隔離放大器輸入電阻小的問題.5壓電式傳感器是否適合靜態(tài)測量？為什么？壓電式傳感器不是更適用于靜態(tài)測量.由于壓電式傳感器屬于加速度型傳感器,靜態(tài)沒有加速度,所以不能測量靜態(tài)的信號,勻速運動也不能測6簡述壓電式傳感器分別與電壓放大器和電荷放大器相連時各自的特點.答：傳感器與電壓放大器連接的電路 ,其輸出電壓與壓電元件的輸出電壓成正比,但容易受電纜電容的影響.傳感器與電荷放大器連接的電路 ,其輸出電壓與壓電元件的輸出電荷成正比,電纜電容的影響小.7簡述霍爾電動勢產(chǎn)生的原理.什么是不等位電勢,產(chǎn)生原因.當(dāng)一塊半導(dǎo)體薄片置于磁場中有電流流過時,電子將受到 洛倫茲力的作用而發(fā)生偏轉(zhuǎn),在半導(dǎo)體薄片的另外兩端將產(chǎn)生霍爾電動勢.在額定限制電流下,不加磁場時霍爾輸出電極間的空載霍爾電勢稱為不等位電勢.產(chǎn)生原