傳感器復(fù)習(xí)提綱(全部)

1、考試題型1、填空題（20-30分）2、選擇題（20分）3、簡(jiǎn)答題（30-40分）4、計(jì)算題（20分）第一章傳感與檢測(cè)技術(shù)的理論基礎(chǔ)1、名詞解釋：測(cè)量、引用誤差、隨機(jī)誤差、系統(tǒng)誤差、粗大誤差2、關(guān)鍵點(diǎn)：測(cè)量根據(jù)測(cè)量方法分：直接測(cè)量、間接測(cè)量和組合測(cè)量；測(cè)量根據(jù)測(cè)量方式分：偏差式測(cè)量、零位法測(cè)量與微差法測(cè)量；等精度和不等精度測(cè)量的區(qū)別變送器將傳感器輸出的信號(hào)變換成便于傳輸和處理的信號(hào)測(cè)量誤差是測(cè)得值減去被測(cè)量的真值修正值是與絕對(duì)誤差大小相等、符號(hào)相反的值儀表精度等級(jí)是根據(jù)最大引用誤差來(lái)確定的系統(tǒng)誤差分恒值系統(tǒng)誤差和變值系統(tǒng)誤差在數(shù)據(jù)處理時(shí)要采用的誤差不應(yīng)該包含粗大誤差，即所有的壞值都應(yīng)當(dāng)剔除算術(shù)平

2、均值是反映隨機(jī)誤差的分布中心，而均方根偏差則反映隨機(jī)誤差的分布范圍。各測(cè)量值與算術(shù)平均值差值稱為殘余誤差，絕對(duì)值大于3b的誤差是不可能出現(xiàn)的，通常把這個(gè)誤差稱為極限誤差8lim。即極限誤差Slim=3o-3b 準(zhǔn)則就是如果一組測(cè)量數(shù)據(jù)中某個(gè)測(cè)量值的殘余誤差的絕對(duì)值|vi|3b 時(shí)則該測(cè)量值為可疑值（壞值），應(yīng)剔除。最小二乘法原理就是要獲得最可信賴的測(cè)量結(jié)果，使各測(cè)量值的殘余誤差平方和為最小。3、簡(jiǎn)答題：畫出測(cè)量系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)框圖（圖1-1）隨機(jī)誤差有哪些性質(zhì)？如何減小和消除系統(tǒng)誤差？5、計(jì)算題課后題1-3第二章1、名詞解釋：傳感器、靈敏度、遲滯、漂移二階傳感器對(duì)階躍信號(hào)的響應(yīng)在很大程度上取決于阻

3、尼比E和固有頻率 3n。傳感器的頻率響應(yīng)特性的好壞主要取決于傳感器的固有頻率con和阻尼比E。為了減小動(dòng)態(tài)誤差和擴(kuò)大頻率響應(yīng)范圍，一般是提高傳感器固有頻率no3、簡(jiǎn)答題課后題2-1、2-2第三章應(yīng)變式傳感器1、名詞解釋：應(yīng)變效應(yīng)：在導(dǎo)體產(chǎn)生機(jī)械變形時(shí)，它的電阻值相應(yīng)發(fā)生變化。壓阻效應(yīng)：半導(dǎo)體材料的電阻率P隨作用應(yīng)力的變化而發(fā)生變化的現(xiàn)象2、關(guān)鍵點(diǎn)：電阻應(yīng)變片的工作原理是基于應(yīng)變效應(yīng)半導(dǎo)體應(yīng)變片的工作原理是基于應(yīng)阻效應(yīng)金屬應(yīng)變片由敏感柵、基片、覆蓋層和引線等部分組成金屬電阻應(yīng)變片的敏感柵有絲式、箔式和薄膜式三種。2、關(guān)鍵點(diǎn)寫出靈敏度和線性度的公式S=Ay/AxT值是一階傳感器重要的性能參數(shù)。時(shí)間

4、常數(shù)T越小maxYFS100%響應(yīng)速度越快康銅是目前應(yīng)用最為廣泛的應(yīng)變絲材料目前應(yīng)變片的電阻值（標(biāo)稱值）也有一個(gè)系列，如60、120、350、600、1000等，其中以120最為常用。電阻應(yīng)變片的溫度補(bǔ)償方法通常有線路補(bǔ)償法和應(yīng)變片自補(bǔ)償兩大類。線路補(bǔ)償法測(cè)量應(yīng)變時(shí)，工作應(yīng)變片R1粘貼在被測(cè)試件表面上，補(bǔ)償應(yīng)變片RB粘貼在與被測(cè)試件材料完全相同的補(bǔ)償塊上，且僅工作應(yīng)變片承受應(yīng)變。畫出圖3-10,半橋和全橋，寫出電橋輸出電壓（3-46）（3-47）和靈敏度欲使直流電橋平衡，其相鄰兩臂電阻的比值應(yīng)相等，或相對(duì)兩臂電阻的乘積相等。對(duì)交流電橋，除要滿足電阻平衡條件外，還必須滿足電容平衡條件3、簡(jiǎn)答題課

5、后題3-34、計(jì)算題課后題3-53-6第四章電感式傳感器1、名詞解釋：電感式傳感器：利用電磁感應(yīng)原理將被測(cè)非電量如位移、壓力、流量、振動(dòng)等轉(zhuǎn)換成線圈自感量L或互感量M的變化，再由測(cè)量電路轉(zhuǎn)換為電壓或電流的變化量輸出，這種裝置稱為電感式傳感器互感式傳感器：把被測(cè)的非電量變化轉(zhuǎn)換為線圈互感量變化的傳感器2、關(guān)鍵點(diǎn)電感式傳感器種類很多，主要有自感式、互感式和電渦流式三種傳感器自感式電感傳感器是利用線圈自感量的變化來(lái)測(cè)量的，由線圈、鐵芯和銜鐵三部分組成。又稱為磁阻傳感器自感式電感傳感器又可分為變氣隙厚度8的傳感器和變氣隙面積S0的傳感器。使用最廣泛的是變氣隙厚度式電感傳感器。變間隙式電感傳感器的測(cè)量范

6、圍與靈敏度及線性度相矛盾，所以變隙式電感式傳感器用于測(cè)量微小位移時(shí)是比較精確的。為了減小非線性誤差，實(shí)際測(cè)量中廣泛采用差動(dòng)變隙式電感傳感器。自感式電感傳感器的測(cè)量電路有交流電橋式、變壓器式以及諧振式等幾種形式。對(duì)于變壓器式由于輸入電壓是交流電壓，輸出指示無(wú)法判斷位移方向，必須配合相敏檢波電路來(lái)解決零點(diǎn)殘余電壓主要由基波分量和高次諧波分量組成，零點(diǎn)殘余電壓的存在造成零點(diǎn)附近的不靈敏區(qū)，限制了分辨率的提高。差動(dòng)變壓器結(jié)構(gòu)形式較多，有變隙式、變面積式和螺線管式等，差動(dòng)變壓器輸出的是交流電壓，為了達(dá)到能辨別移動(dòng)方向及消除零點(diǎn)殘余電壓的目的，實(shí)際測(cè)量時(shí)，常常采用差動(dòng)整流電路和相敏檢波電路。相敏檢波電路輸

7、出電壓U0的值反映位移Ax的大小，而uL的極性則反映了位移Ax的方向。根據(jù)電渦流效應(yīng)制成的傳感器稱為電渦流式傳感器。3、簡(jiǎn)答題：課后題4-1參考圖4-3及其原理說(shuō)明4、計(jì)算題課后題4-84-9第五章電容式傳感器1、名詞解釋：電容式傳感器是將非電量的變化轉(zhuǎn)換為電容量變化的一種傳感器。2、關(guān)鍵點(diǎn)電容式傳感器可分為三種：變極板間距離的變極距型、改變極板面積的變面積型、改變介質(zhì)介電常數(shù)的變介質(zhì)型圖5-1分清各種結(jié)構(gòu)形式的傳感器類型變極距型電容傳感器，極板間可采用高介電常數(shù)的材料（云母、塑料膜等）作介質(zhì)，有了云母片，極板間起始距離可大大減小。一般變極板間距離電容式傳感器的起始電容在20100pF之間，極

8、板間距離在25200師的范圍內(nèi)，最大位移應(yīng)小于間距的1/10,故在微位移測(cè)量中應(yīng)用最廣。變面積型電容傳感器的應(yīng)用場(chǎng)合：主要應(yīng)用于測(cè)量線位移和角位移。變介質(zhì)型電容傳感器是利用不同介質(zhì)的介電常數(shù)各不相同，通過(guò)介質(zhì)的改變來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)被測(cè)量的檢測(cè)，并通過(guò)電容式傳感器的電容量的變化反映出來(lái)除變極距型電容傳感器外，其它幾種形式傳感器的輸入量與輸出電容量之間的關(guān)系均為線性的差動(dòng)脈寬調(diào)制電路能適用于變極板距離以及變面積式差動(dòng)式電容傳感器，并具有線性特性。3、簡(jiǎn)答題：1）說(shuō)明單極式變極距型電容傳感器靈敏度和非線性誤差間的關(guān)系，根據(jù)所學(xué)知識(shí)說(shuō)明如何提高其提高靈敏度，減小非線性誤差。（課后題5-2類似，參看其答案）答：

9、對(duì)于變極距型電容傳感器，靈敏度與非線性誤差對(duì)d0的要求是矛盾的。即K大，非線性誤差大；K小，非線性誤差小。為了提高靈敏度，減小非線性誤差結(jié)構(gòu)，如此一來(lái)，靈敏度得到一倍的改善，由d線性度得到改善由100%變?yōu)閐02）課后題5-13）課后題5-34、計(jì)算題課后題5-4第六章壓電式傳感器1、名詞解釋：1）正壓電效應(yīng)（順壓電效應(yīng)）：某些電介質(zhì)，當(dāng)沿著一定方向?qū)ζ涫┝Χ顾冃螘r(shí)，內(nèi)部就產(chǎn)生極化現(xiàn)象，同時(shí)在它的一定表面上產(chǎn)生電荷，當(dāng)外力去掉后，又重新恢復(fù)不帶電狀態(tài)的現(xiàn)象。當(dāng)作用力方向改變時(shí)，電荷極性也隨著改變。大都采用差動(dòng)式_C/d.1 變?yōu)镃0d02100%d02d02）逆壓電效應(yīng)（電致伸縮效應(yīng)）：當(dāng)

10、在電介質(zhì)的極化方向施加電場(chǎng)，這些電介質(zhì)就在定方向上產(chǎn)生機(jī)械變形或機(jī)械壓力，當(dāng)外加電場(chǎng)撤去時(shí)，這些變形或應(yīng)力也隨之消失的現(xiàn)象。3）居里點(diǎn)溫度：壓電材料開(kāi)始喪失壓電特性的溫度。2、關(guān)鍵點(diǎn)：1）壓電式傳感器基于壓電材料的壓電效應(yīng)，是有源傳感器。2）壓電材料可以分為兩大類：壓電晶體和壓電陶瓷3）石英晶體的壓電系數(shù)比壓電陶瓷低得多（壓電陶瓷的壓電靈敏度高）4）錯(cuò)鈦酸鉛與鈦酸鋼相比，壓電系數(shù)更大，居里點(diǎn)溫度高（在300C以上），各項(xiàng)機(jī)電參數(shù)受溫度影響小，時(shí)間穩(wěn)定性好，因此錯(cuò)鈦酸鉛系壓電陶瓷（PZT）是目前壓電式傳感器中應(yīng)用最廣泛的壓電材料。3、簡(jiǎn)答題1）為什么壓電晶體不適合于靜態(tài)測(cè)量？答：由于外力作用在壓

11、電元件上產(chǎn)生的電荷只有在無(wú)泄漏的情況下才能保存，即需要轉(zhuǎn)換電路具有無(wú)限大的輸入阻抗，事實(shí)上，傳感器內(nèi)部不可能沒(méi)有泄漏，外電路負(fù)載也不可能無(wú)窮大，只有外力以較高頻率不斷地作用，傳感器的電荷才能得以補(bǔ)充，因此，壓電晶體不適合于靜態(tài)測(cè)量。2）畫出壓電元件的兩種等效電路P107圖6-7（課后題6-4）3）課后題6-54）課后題6-6第七章磁電式傳感器1、名詞解釋1）磁電式傳感器，是利用磁電作用將被測(cè)量（如振動(dòng)、位移、轉(zhuǎn)速等）轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的一種傳感器。5）霍爾效應(yīng)：置于磁場(chǎng)中的靜止載流導(dǎo)體，當(dāng)它的電流方向與磁場(chǎng)方向不一致時(shí)，在垂直于電流和磁場(chǎng)的方向會(huì)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)（霍爾電勢(shì)），這種現(xiàn)象稱霍爾效應(yīng)2、關(guān)鍵點(diǎn)6

12、）磁電式傳感器是一種有源傳感器，有磁電感應(yīng)式傳感器和霍爾式傳感器等2）兩種磁電式傳感器結(jié)構(gòu)：變磁通式和恒磁通式。變磁通式又稱為磁阻式3）霍爾傳感器是基可:霍爾效應(yīng)的一種傳感器4）霍爾電勢(shì)正比于激勵(lì)電流及磁感應(yīng)強(qiáng)度，其靈敏度與霍爾常數(shù)RH成正比而與霍爾片厚度d成反比。為了提高靈敏度，霍爾元件常制成薄片形狀。3、簡(jiǎn)單題1）課后題7-12）課后題7-4什么是霍爾效應(yīng)，霍爾電勢(shì)與哪些因素相關(guān)？3）答：置于磁場(chǎng)中的靜止載流導(dǎo)體，當(dāng)它的電流方向與磁場(chǎng)方向不一致時(shí)，在垂直于電流和磁場(chǎng)的方向會(huì)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)（霍爾電勢(shì)），這種現(xiàn)象稱霍爾效應(yīng)。霍爾電勢(shì)正比于激勵(lì)電流及磁感應(yīng)強(qiáng)度，其靈敏度與霍爾常數(shù)RH成正比而與霍爾片

13、厚度d成反比。為了提高靈敏度，霍爾元件常制成薄片形狀。4、計(jì)算題課后題7-7第八章光電式傳感器1、名詞解釋1）光電式傳感器2）外光電效應(yīng)3）內(nèi)光電效應(yīng)4）光電耦合器件是由發(fā)光元件（如發(fā)光二極管）和光電接收元件合并使用，以光作為媒介傳遞信號(hào)的光電器件5）CCD2、關(guān)鍵點(diǎn)1）光電器件工作的物理基礎(chǔ)是光電效應(yīng)。光電效應(yīng)分為外光電效應(yīng)和內(nèi)光電效應(yīng)兩大類2）在光線作用下，能使電子逸出物體表面的現(xiàn)象稱為外光電效應(yīng)，如光電管、光電倍增管就屬于這類光電器件。3）受光照的物體導(dǎo)電率發(fā)生變化，或產(chǎn)生光生電動(dòng)勢(shì)的效應(yīng)叫內(nèi)光電效應(yīng)，內(nèi)光電效應(yīng)又可分為光電導(dǎo)效應(yīng)和光生伏特效應(yīng)4）光電導(dǎo)效應(yīng)： 在光線作用下， 電子吸收光

14、子能量從鍵合狀態(tài)過(guò)渡到自由狀態(tài)， 而引起材料電阻率變化，這種效應(yīng)稱為光電導(dǎo)效應(yīng)。基于這種效應(yīng)的器件有光敏電阻等。5）在光線作用下，能使物體產(chǎn)生一定方向的電動(dòng)勢(shì)的現(xiàn)象稱為光生伏特效應(yīng)，如光電池就屬于這類光電器件。6）光敏電阻的亮電流與暗電流之差稱為光電流7）由于光敏電阻的光照特性呈非線性，因此不宜作為測(cè)量元件，一般在自動(dòng)控制系統(tǒng)中常用作開(kāi)關(guān)式光電信號(hào)傳感元件。8）光電池是在光線照射下，直接將光能轉(zhuǎn)換為電能的光電器件9）光敏二極管在電路中一般是處于反向工作狀態(tài)10）光電耦合器件分為用于實(shí)現(xiàn)電隔離的光電耦合器和用于檢測(cè)有無(wú)物體的光電開(kāi)關(guān)兩類，11 ）電荷耦合器件（ChargeCoupleDevice,簡(jiǎn)稱CCD）是一種金屬氧化物半導(dǎo)體（MOS）集成電路器件。它以電荷作為信號(hào)，具有光電信號(hào)轉(zhuǎn)換、存儲(chǔ)、移位并讀出信號(hào)電荷的功能12 ）面型CCD圖像傳感器有三種基本類型：線轉(zhuǎn)移、幀轉(zhuǎn)移和隔列轉(zhuǎn)移。13）功能型傳感器是利用光纖本身的特性把光纖作為敏感元件，被測(cè)量對(duì)光纖內(nèi)傳輸?shù)墓膺M(jìn)行調(diào)制，使傳輸?shù)墓獾膹?qiáng)度、相位、頻率或偏振態(tài)等特性發(fā)生變化，再通過(guò)對(duì)被調(diào)制過(guò)的信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，從而得出被測(cè)信號(hào)。1