傳感器及應(yīng)用復(fù)習(xí)

1、傳感器及應(yīng)用復(fù)習(xí)名詞解釋：10道第1章 傳感器的基本知識傳感器：傳感器就是利用物理效應(yīng)、化學(xué)效應(yīng)、生物效應(yīng)，把被側(cè)的物理量、化學(xué)量、生物量等非電量轉(zhuǎn)換成電量的器件或裝置。應(yīng)力：截面積為S的物體受到外力F的作用并處于平衡狀態(tài)時，在物體單位截面積上引起的內(nèi)力稱為應(yīng)力。=FS應(yīng)變：應(yīng)變是物體受外力作用時產(chǎn)生的相對變形。=lll：縱向應(yīng)變，r：橫向應(yīng)變r=rr=-l1=10-6胡克定律與彈性模量：胡克定律：當(dāng)應(yīng)力未超過某一限值時，應(yīng)力與應(yīng)變成正比；=E=GE為彈性模量或楊氏模量，單位為N/m2；G為剪切模量或剛性模量，為切應(yīng)力第2張 線性位移傳感器及應(yīng)用應(yīng)變式傳感器由彈性敏感元件、電阻應(yīng)變片和應(yīng)變電橋

2、組成。電感式傳感器原理：把可移動的鐵心稱為銜鐵，通過測桿與被側(cè)運動物體接觸，就可把運動物體的位移轉(zhuǎn)換成電感或互感的變化。電渦流式傳感器原理：電渦流式傳感器是一個繞在骨架上的導(dǎo)線所構(gòu)成的空心線圈，它與正弦交流電源接通，通過線圈的電流會在線圈的周圍空間產(chǎn)生交變磁場。壓電效應(yīng)：當(dāng)某些電介質(zhì)受到一定方向外力作用而變形時，其內(nèi)部便會產(chǎn)生極化現(xiàn)象，在他們的上下表面會產(chǎn)生符號相反的等量電荷；當(dāng)外力的方向改變時，其表面產(chǎn)生的電荷極性也隨之改變；當(dāng)外力消失后又恢復(fù)不帶電狀態(tài)，這種現(xiàn)象稱為壓電效應(yīng)?；魻栃?yīng)：在通有電流的金屬板上加一勻強磁場，當(dāng)電流方向與磁場方向垂直時，在與電流和磁場都垂直的金屬板的兩表面間出現(xiàn)電

3、勢差，這個現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)。光電效應(yīng)：當(dāng)物質(zhì)受光照射后，物質(zhì)的電子吸收了光子的能量所產(chǎn)生的電現(xiàn)象稱為光電效應(yīng)。外光電效應(yīng)：外光電效應(yīng)即光電子發(fā)射效應(yīng)，在光的作用下使電子逸出物體表面；內(nèi)光電效應(yīng)：內(nèi)光電效應(yīng)有光電導(dǎo)效應(yīng)、光電動勢效應(yīng)及熱電效應(yīng)。第3章 位移傳感器在制造業(yè)中的應(yīng)用第4章 力與運動學(xué)量傳感器及應(yīng)用第5章 壓力、流量和物位傳感器及應(yīng)用第6章 溫度傳感器及應(yīng)用 熱電效應(yīng)（賽克威爾效應(yīng)）：將兩種不同導(dǎo)體A、B兩端連接在一起組成閉合回路，并使兩端處于不同溫度環(huán)境，在回路中會產(chǎn)生熱電動勢而形成電流，這一現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)。熱電阻：熱電阻是利用導(dǎo)體電阻隨溫度變化這一特性來測量溫度的。第7章 氣體與

4、濕度傳感器及應(yīng)用可燃性氣體：可燃性氣體是指在空氣中達到一定濃度、觸及火種可引起燃燒的氣體。氣體傳感器：氣體傳感器是將氣體中所含某種特性氣體的成分或含量轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號的器件或裝置。固體電解質(zhì)：具有離子導(dǎo)電特性而無電子導(dǎo)電特性的固體材料稱為固體電解質(zhì)。簡答題：6道或7道補充：1. 傳感器的組成：從功能上講，傳感器通常由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件及轉(zhuǎn)換電路組成。敏感元件：敏感元件是指傳感器中能直接感受（或響應(yīng)）被測量的部分。轉(zhuǎn)換元件：轉(zhuǎn)換元件是指能將感受到的非電量直接轉(zhuǎn)換成電量的器件或元件。轉(zhuǎn)換電路：轉(zhuǎn)換電路是指將無源型傳感器輸出的電參量轉(zhuǎn)換成電量。2. 傳感器的靜態(tài)特性：靈敏度：靈敏度是指穩(wěn)態(tài)時傳感器

5、輸出量y和輸入量x之比，用K表示；分辨力：傳感器在規(guī)定的范圍內(nèi)能夠檢測出的被測量的最小變化量稱為分辨力；測量范圍和量程：在允許誤差范圍內(nèi)，傳感器能夠測量的下限值到上限值之間的范圍成為測量范圍，上限值與下限值的差值稱為量程；誤差特性：傳感器的誤差特性包括線性度、遲滯、重復(fù)性、零漂和溫漂等；3. 熱電偶的參考端（冷端）溫度處理（溫度補償或修正措施）：參考端恒溫法：將熱電偶的參考端放在有冰水混合的保溫瓶中；補償導(dǎo)線法：采用補償導(dǎo)線將熱電偶延伸到溫度恒定或溫度波動較小處；熱電動勢修正法：根據(jù)熱電偶中間溫度定律：EAB(T,T0)= EAB(T,Tn)+ EAB(Tn,T0)電橋補償法：利用熱電偶測溫電

6、橋產(chǎn)生的電動勢來補償熱電偶參考端因溫度變化而產(chǎn)生的熱電勢。4. 電容式傳感器改變電容值的方法：改變介質(zhì)，從而改變；改變兩金屬板的相對有效面積S；改變兩金屬板間的距離d；3-15.接近傳感器的特點。非接觸測量，無機械力影響，測量精度高；無機械磨損和疲勞破壞，使用壽命長；反應(yīng)快，轉(zhuǎn)換頻率可達100次/秒；可采用封閉式結(jié)構(gòu)，有防塵和防濕的功能；無觸點、無火花、無噪聲，輸出信號靈活，能適應(yīng)各種后置處理的需要；體積小，能適應(yīng)各種使用場合，也便于設(shè)計造型； 精壽反封，觸花噪體3-18.說明超聲波無損檢測的方法和特點。方法：透射測試法特點：當(dāng)材料內(nèi)有缺陷時，材料內(nèi)的不連續(xù)性成為超聲波傳輸?shù)恼系K，超聲波通過這

7、種障礙時只能透射一部分聲能。只要有百分之幾那樣的細裂紋，在無損檢測中即可構(gòu)成超聲波不能透過的阻擋層。方法：反射測試法特點：脈沖發(fā)生器通過探頭將超聲波脈沖向試件發(fā)射，如果有缺陷，其回波會在示波管上顯示，根據(jù)示波器上的讀數(shù)所獲得的脈沖間隔時間即可測得缺陷的深度。用反射法的脈沖回波技術(shù)精度高。5-4.安裝壓力表時，導(dǎo)壓管的安裝應(yīng)注意哪些事項？鋪設(shè)導(dǎo)壓管時，應(yīng)保持對水平有1：101：20的傾斜度，以利于導(dǎo)壓管內(nèi)流體的排出；導(dǎo)壓管中的介質(zhì)為氣體時，在導(dǎo)壓管最低處需裝排水閥；為液體時，則在導(dǎo)壓管最高處需裝排氣閥；若被測液體易冷凝或凍結(jié)，必須加裝管道保溫設(shè)備；在靠近取壓口的地方應(yīng)裝切斷閥，以備檢修壓力計時使

8、用；在需要進行現(xiàn)場校驗和經(jīng)常沖洗導(dǎo)壓管的情況下，應(yīng)裝三通開關(guān)；導(dǎo)壓管內(nèi)徑一般為610mm，長度50m，否則要裝變送器。5-6.說明壓差式流量傳感器的原理和投入運行方法。原理：利用管路內(nèi)的節(jié)流裝置，將管路中流體的瞬時流量轉(zhuǎn)換成節(jié)流裝置前后的壓力差，然后用壓差傳感器將壓差信號轉(zhuǎn)換成電信號，或直接用差壓變送器把壓差信號轉(zhuǎn)換為與流量對應(yīng)的標準電流信號或電壓信號，以供測量、顯示、記錄或控制。投入運行方法：壓差式流量計投入運行時，要特別注意其彈性元件不能突然受到壓力沖擊，更不要處于單向受壓狀態(tài)。開表前，必須使引壓管內(nèi)充滿液體或隔離液，引壓管中的空氣要通過排氣閥和儀表的放氣排除干凈。開表過程中，先打開平衡閥

9、，并逐漸打開正壓側(cè)切斷閥，使正負壓力室承受同樣的壓力，然后打開負壓側(cè)切斷閥，并逐漸關(guān)閉平衡閥，便可投入運行。7-1.現(xiàn)能檢測的氣體有哪些種類？易爆易燃氣體：液化石油氣、煤氣、CH4、可燃性氣體或蒸氣、CO等未完全燃燒氣體；有毒氣體：H2S、有機含硫化合物、鹵族氣體、NH3等；環(huán)境氣體：H2O、大氣污染物、O2；工程氣體：CO(防止燃燒不完全)、H2O(食品加工)；其他氣體：酒精呼氣、煙、粉塵； 7-8.濕度測量方法有哪些？毛發(fā)濕度計法；干濕球濕度計法； 露點計法；阻容式濕度計法；體積小，速度快，便于將濕度轉(zhuǎn)換成電信號，穩(wěn)定性差，不耐so2的腐蝕 。（體速便性耐）2和3 失效小，可用于高精度測量

10、，但體積大，響應(yīng)速度低，無電信號，不能用于遙測和濕度自動控制。（時經(jīng)體速店）8-5.說明氣體傳感器在汽車中的應(yīng)用、安裝位置和檢修方法。應(yīng)用：氧傳感器用于電子控制燃油噴射裝置進行反饋控制；稀燃傳感器用于稀燃發(fā)動機的空燃比反饋控制統(tǒng)；煙霧傳感器用于4與空氣凈化器的配套使用；排煙傳感器用于柴油機的電子控制系統(tǒng)檢測發(fā)動機排氣中形成的炭煙或未燃燒的炭粒；安裝位置：氧傳感器和排煙傳感器安裝在排氣管或三元催化轉(zhuǎn)化器上；稀燃傳感器安裝在催化轉(zhuǎn)化器上；煙霧傳感器安裝在車廂內(nèi)； 檢修方法：氧傳感器的檢修需要高輸入電阻的數(shù)字萬用表或示波器，主要檢測加熱電阻和反饋電壓；稀燃傳感器的檢修是在二氧化鈷元件的兩端加上電壓，

11、電流強度與排氣中的氧濃度成正比例關(guān)系；煙霧傳感器的檢修是有煙霧進入時，因煙霧粒子的漫反射使間歇紅外光進入光敏元件，從而使空氣凈化器的鼓風(fēng)機的電動機運轉(zhuǎn)起來；8-7.說明加速度傳感器在汽車中的應(yīng)用、安裝位置和檢修方法。應(yīng)用：加速度傳感器在汽車安全氣囊系統(tǒng)中檢測碰撞強度，以便及時啟動安全氣囊。安裝位置： 兩側(cè)翼子板內(nèi)；兩側(cè)前照燈支架下；散熱器支架左右兩側(cè)；駕駛室儀表盤和手套箱下方或車身前部中央位置；檢修方法：使用高輸入電阻的數(shù)字式萬用表或示波器，檢測其反饋信號的變化在正常的范圍內(nèi)。9-3.說明電飯鍋中所用的熱敏鐵氧體傳感器的工作原理。傳感器的受熱板緊靠內(nèi)鍋鍋底，當(dāng)壓下煮飯開關(guān)時，通過杠桿將永久磁鐵

12、推上，與熱敏鐵氧體相吸，簧片開關(guān)接通電源。當(dāng)熱敏鐵氧體的溫度超過居里點溫度，將失去磁化特性。彈簧力將永久磁鐵壓下，電源被切斷。9-6.為什么微波-熱釋電紅外探測技術(shù)報警器的誤報率最低？因為熱釋電探測器可消除微波探測器受電磁反射物和電磁干擾的影響，而微波則減輕熱釋電器件受溫度變化的影響。9-22.三元復(fù)合火災(zāi)探測器是如何組成的？將感煙、感溫及氣體這三種火災(zāi)探測技術(shù)結(jié)合，構(gòu)成三元復(fù)合火災(zāi)探測器。復(fù)合型探測器算法是其關(guān)鍵技術(shù)。采用復(fù)合偏置濾波算法，將多種火災(zāi)特征信號如煙霧信號、CO氣體信號、溫度信號綜合，提高了火災(zāi)探測效率及可靠性。10-5.測量放大器有哪些重要的技術(shù)指標？非線性度：非線性度決定著系

13、統(tǒng)精度，放大器增益越高非線性度越大，意味著系統(tǒng)精度降低；位置漂移：位置漂移是指工作溫度變化1時，相應(yīng)的直流偏置變化量；建立時間：放大器的建立時間是指從輸入階躍信號起到輸出電壓達到滿足給定誤差的穩(wěn)定值為止所需用的時間；恢復(fù)時間：放大器的恢復(fù)時間是指從斷掉輸入IA（儀表放大器）的過載信號起到IA的輸入信號恢復(fù)至穩(wěn)定值時的時間；共模抑制比：共模抑制比決定著IA抗干擾能力。10-11.外部干擾源有哪些？人為干擾的來源有哪些？內(nèi)部干擾源有哪些？外部干擾源：機械干擾、熱干擾、溫度計化學(xué)干擾、電磁干擾；人為干擾源：各類電氣、電子設(shè)備產(chǎn)生的電磁場和電火花，及其他機械干擾、熱干擾、化學(xué)干擾等；內(nèi)部干擾源：固有噪

14、聲源的熱噪聲、散粒噪聲、低頻噪 聲、和接觸噪聲；計算題：3道或4道1-11.有三臺測溫儀表量程均為600，精度等級分別為2.5級、2級和1.5級，現(xiàn)要測量溫度為500的物體，允許相對誤差不超過2.5%。問選用哪一臺最合適（從精度和經(jīng)濟性綜合考慮）？解：由題意可知三臺測溫儀表的AF.S=600，AX=500；其中準確度S1=2.5，S2=2，S3=1.5；則：Yx1=±S1*AF.SAX%=±3%Yx2=±S2*AF.SAX%=±2.4%Yx3=±S3*AF.SAX%=±1.8%由于測溫儀允許相對誤差yx2.5%，且綜合考慮精度和經(jīng)濟效

15、益；所以精度為2級的測溫儀表合適。1-13.有一圓桿件，直徑D=1.6cm，長度l=2m,外施拉力F=20000N，桿件絕對伸長l=0.1cm。求材料的彈性模量。若材料的泊松比=0.3，求桿件的橫向應(yīng)變及拉伸后的直徑變量是多少？解：由題意可知l=0.1cm=0.1×10-2m=0.001m材料的縱向應(yīng)變?yōu)閘=ll=0.0012=0.0005S=*r2=3.14*(1.6/2*10-2)2m2=2.0*10-4 m2材料的彈性模量：E=l=FS*l=2*1011N/ m2由于材料的泊松比=0.3，則材料的橫向應(yīng)變：r=-*l=-0.3*0.0005=-1.5*10-4r=r*r=-1.

16、5*10-4*1.6*1/2cm=-1.2*10-4cm材料拉伸后的直徑：D1=D+2*r=1.6-1.2*10-4*2cm=1.59976cm2-7.有兩片PZ-120型應(yīng)變片貼在題1-13所給的桿件上，其中R1沿軸向粘貼，R2沿圓周方向粘貼。試求在該題的拉伸條件下，R1和R2各位多少歐？解：RR=K，K=2,R=120縱向應(yīng)變：l=ll；橫向應(yīng)變：r=-*lR1=0.12，R2=-0.036；-R1=R*(1+ K)=120.048;R2=R*(1-K)=119.98362-8.有一45鋼空心圓柱，外徑D2=3cm，內(nèi)徑D1=2.8cm，鋼管表面沿軸向貼兩個應(yīng)變片R1、R2，沿圓周貼兩個應(yīng)

17、變片R3、R4，其型號都是PZ-120型。請畫出將四個應(yīng)變片接成全橋差動電橋的電路圖，并計算當(dāng)電橋輸入電壓為5V，泊松比=0.3，拉力為1000N時，電橋的輸出電壓。解：S=*D222-*D1/22=FS,=E*l;且r=-*l=1.098*107N/m2；l=0.55*10-4；Ui4*K(1-3+2-4)=Ui4*K*2(1-3)=Ui4*K*2*(l+r)=Ui4*K*2*l(1+)=3.575*10-4V3-2.一個刻線數(shù)為1024增量式角編碼器安裝在車床的絲杠轉(zhuǎn)軸上，已知絲杠的螺距為2mm，編碼器在10S內(nèi)輸出204800個脈沖，試求刀架的位移量和絲杠的轉(zhuǎn)速。解：204800/102

18、4×2=400mm；204800/1024/10=20rad/s；3-12.某光柵傳感器，刻線數(shù)為100線/mm，未細分時測得莫爾條紋數(shù)為1000，問光柵位移為多少毫米？若經(jīng)四倍頻細分后，計數(shù)脈沖仍為1000，問光柵位移是多少？此時測量分辨力為多少？解：1000/100=10mm;1000/100/4=2.5mm; 6-9.用鎳鉻-鎳硅（K）熱電偶測溫度，已知冷端溫度為40，用高精度毫伏表測得這時的熱電動勢為29.186mv，求被測點溫度。解：根據(jù)熱電偶中間溫度定律：EAB(T,T0)= EAB(T,Tn)+ EAB(Tn,T0)EAB(40,0)=1.612mvEAB(T,T0)=29.186+1.6