傳感器原理及應(yīng)用復(fù)習(xí)(簡答題)

一．簡答題（40分）傳感器的基本概念及基本功能？傳感器就是借助于檢測元件（敏感元件）接受一定形式的信息，并按一定的規(guī)律將它轉(zhuǎn)換成另一種信息的裝置。它獲取的信息，可以是各種物理量、化學(xué)量和生物量，而轉(zhuǎn)化后的信息也有各種形式。目前，將傳感器接收到的信息轉(zhuǎn)化為電信號是最常用的一種形式（電信號包括電壓，電流及頻率信號）基本功能：信息收集，信號數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換傳感器的基本組成并說出每部分的功能？傳感器通常是由敏感元件，轉(zhuǎn)換元件和調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)換電路三部分組成被測量敏感元件被測量敏感元件非電量轉(zhuǎn)換元件電量調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)換電路適合電量輔助電源圖1-1傳感器的組成傳感器的發(fā)展趨勢？新特性（努力實(shí)現(xiàn)傳感器的新特性）可靠性（確保傳感器的可靠性，延長其使用壽命）集成智能（體感傳感器的集成化和智能化程度）微型（傳感器微型化）仿生（發(fā)展仿生物傳感器）新材料（新型功能材料開發(fā)）多融合（多傳感器信息融合）按被測量的不同傳感器可以分為哪幾類？按感知外界信息基本效應(yīng)不同分為物理傳感器，化學(xué)傳感器，和生物傳感器等按被測量不同分為力學(xué)量熱量/液體成分/氣體成分/真空/光/磁/離子/放射線傳感器等按敏感材料不同分為金屬半導(dǎo)體/光纖/陶瓷/高分子材料/復(fù)合材料傳感器等/電感式/電容式/壓電式/磁電式/光電式/熱電式/氣敏/濕敏傳感器等傳感器的特性及其概念？傳感器的靜態(tài)特性包括那幾個重要指標(biāo)？傳感器的特性是指傳感器的輸入量和輸出量之間的對應(yīng)關(guān)系。通常分為靜態(tài)特性：輸入不隨時間變化而變化的特性（重要指標(biāo)包括線性度、靈敏度、重復(fù)性、遲滯、零點(diǎn)漂移、溫度漂移等）動態(tài)特性：輸入隨時間變化而變化的特性（可從時域和頻率方面即對應(yīng)階躍響應(yīng)法和頻率響應(yīng)法方面分析）第1頁共5頁7..電感式傳感器的概念及每類傳感器的基本概念？應(yīng)變式傳感器：基于電阻應(yīng)變片的應(yīng)變效應(yīng)（對半導(dǎo)體應(yīng)變片而言為壓阻效應(yīng)）。電感式傳感器：基于電磁感應(yīng)原理，利用磁路磁阻變化引起傳感器線圈的電感（自感系數(shù)或互感系數(shù)變化來檢測非電量的一種機(jī)電轉(zhuǎn)換裝置。常見有自感式，互感式，渦流式等。距型，變面積型，變介質(zhì)型。壓電式傳感器是典型的有源傳感器，常見有單向力，雙向力，三向力。傳感器。常見有磁電感應(yīng)式，霍爾式，磁敏電阻，慈磁敏二極管，磁敏晶體管。通過光電器件把光量的變化轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的電量變化，實(shí)現(xiàn)非電量測量。常見有光敏電阻，光敏二極管，光敏晶體管。特性來達(dá)到測量目的。常見有熱電阻，熱電偶，熱敏元件。見分為半導(dǎo)體氣敏傳感器和非半導(dǎo)體氣敏傳感器兩類。濕敏傳感器：用以感受大氣濕度并轉(zhuǎn)化為適當(dāng)電信號的傳感器。畫圖并說明電渦流傳感器測轉(zhuǎn)速的基本原理？在一個旋轉(zhuǎn)金屬體上加一個有N電渦流傳感器將周期地改變輸出信號，改輸出信號的頻率可由頻率計(jì)測出，由此可計(jì)算出轉(zhuǎn)速A根據(jù)電容量大小的公式說明電容式傳感器的幾種類型，并畫出電容式傳感器的等效電路？A電容式傳感器的電容量為Cd

，其中0r0

8.851012F/mr為極板間介質(zhì)相對介電常數(shù)；A為兩平行板所覆蓋的面積；d為兩平行板間的距離。據(jù)此原理，故可將電容式傳感器分為變極距型，變面積型，變介質(zhì)型。其等效電路如圖所示。A第2頁共5頁B其中Rs

代表引線電阻、電容支架和極板間的電阻（其值隨著f增大而增大，故在高頻時才加以考慮）。L應(yīng)包括電纜的電感。Rp為并聯(lián)損耗電阻,代表極板間的泄漏電阻和極板間的介質(zhì)損耗（隨著f增大其值即容抗減小，對系統(tǒng)的影響隨之減弱）什么是壓電效應(yīng)及其分類。為什么不能用壓電傳感器測靜態(tài)壓力？表面上便產(chǎn)生符號相反的電荷；當(dāng)外力去掉后，又重新恢復(fù)不帶電狀態(tài)的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象又稱為正壓電效應(yīng)。（當(dāng)作用力的方向改變時，電荷的極性也隨著改變）正壓電正壓電（壓力）逆壓電機(jī)械能能（電場）電能壓電傳感器可以等效為一個電荷發(fā)生器或電容器，但其產(chǎn)生的電荷量很微弱,在極短的時間內(nèi)便會由自身泄漏掉，只有在動態(tài)力作用下，電荷才可以不斷補(bǔ)充，不至于完全泄漏掉。故在靜態(tài)作用力作用下，無論是否受力，無論受力多大，都無信號輸出。所以壓電傳感器不能用于靜態(tài)測量。說明壓電傳感器轉(zhuǎn)換電路中的電壓放大器與電荷放大器的優(yōu)缺點(diǎn)及各自要解決的問題？前置放大器，其作用為：1.把它的高輸出阻抗變換為低輸出阻抗；2.放大傳感器輸出的微弱信號。壓電傳感器的輸出可以是電壓信號，也可以是電荷信號，因此前置放大器也有兩種形式：電壓放大器和電荷放大器。電壓放大器：輸出電壓U 與壓電元件的輸出電壓成正比，但易受電纜電容C的影響。sc c電荷放大器：基于密勒效應(yīng)。低頻響應(yīng)較電壓放大器好得多，可以實(shí)現(xiàn)對準(zhǔn)靜態(tài)的物理量進(jìn)行測量。輸出電壓U 與q成正比，與電纜電容C無關(guān)。價格高，電路復(fù)雜，維護(hù)較為困難。sc c磁電感應(yīng)式傳感器的基本概念及其分類（與第七題重合）？適用于振動，轉(zhuǎn)速，扭矩等測量。常見有磁電感應(yīng)式，霍爾式，磁敏電阻，慈磁敏二極管，磁敏晶體管?；魻杺鞲衅骰驹砑捌淇赡軕?yīng)用場合？BIU=c h勢稱為霍爾電動勢，這種薄片（一般為半導(dǎo)體）稱為霍爾片或霍爾元件?；魻栐袑Υ艌雒舾?，結(jié)構(gòu)簡單，頻率響應(yīng)寬，動態(tài)范圍大，壽命長，無接觸等優(yōu)點(diǎn)，可廣泛用于測量技術(shù)、自動化技術(shù)、和信息處理等方面。例如霍爾位移傳感器，霍爾轉(zhuǎn)速測量，汽車霍爾點(diǎn)火器，霍爾傳感器無接觸測電流。什么是外光電效應(yīng)，內(nèi)光電效應(yīng)？什么是光生伏特效應(yīng)，光電導(dǎo)效應(yīng)，分別列舉相關(guān)器件？第3頁共5頁光電效應(yīng)即為光電器件在光能的激發(fā)下產(chǎn)生某些電特性的變化。理工作的光電式傳感器有光電管和光電倍增管。稱為內(nèi)光電效應(yīng)。內(nèi)光電效應(yīng)分為和光電導(dǎo)效應(yīng)和光生伏特效應(yīng)。的現(xiàn)象。基于此原理工作的光電式傳感器有光敏電阻。PN結(jié)兩端產(chǎn)生電動勢的現(xiàn)象稱為光生伏特效應(yīng)?；诖嗽砉ぷ鞯墓怆娛絺鞲衅饔泄饷舳O管，光敏晶體管（又稱光敏三極管）。- -- P - N+-光生電子—空穴對圖15-2-bPN結(jié)光生伏特效應(yīng)原理圖什么叫熱電效應(yīng)，熱電偶的基本工作原理是什么？在兩種不同的導(dǎo)體（或半導(dǎo)體B會產(chǎn)生一個電動勢，通常稱這種電動勢為熱電動勢，這種現(xiàn)象就是熱電效。熱電偶的工作原理便是基于熱電效應(yīng)。A測量端 參考端B圖16熱電偶結(jié)構(gòu)熱電偶有哪些基本定律？AB以及熱電極的尺寸和形狀無關(guān)。AB有影響。TT0AB組成熱電偶的熱電動勢等于熱電偶AC和熱電偶CB的熱電動勢的代數(shù)和。什么是智能傳感器，常見的智能傳感器的形式？的功能與微處理器的信息處理功能有機(jī)的融合在一起。簡而言之，智能傳感器就是帶有智能芯片的集成傳感器。形式：12傳感器通過總線接口直接匹配微處理器。第4頁共5頁功能：具有自校準(zhǔn)和故障自診斷功能具有數(shù)據(jù)儲存、邏輯判斷、和信息處理功能具有組態(tài)功能，使用靈活特點(diǎn)：精度高量程寬多參數(shù)多功能測量自適應(yīng)能力強(qiáng)較高的性能價格比20.C語言和匯編語言混合編程形式？1C語言內(nèi)嵌匯編語言2匯編語言使用C語言定義的全局變量3C語言中調(diào)用匯編函數(shù)4匯編語言中調(diào)用C語言函數(shù)HART(HighwayAddressableRemoteHART(HighwayAddressableRemote1.1-wire1.1-wire總線(單總線)2IInter－Integrated3.SMBUSSystemManagement4.S