傳感器簡(jiǎn)答題

本文格式為Word版，下載可任意編輯——傳感器簡(jiǎn)答題1-2什么是測(cè)量誤差？測(cè)量誤差有幾種表達(dá)方式？它們尋常應(yīng)用在什么場(chǎng)合？測(cè)量誤差是測(cè)得值減去被測(cè)值的真值。測(cè)量誤差有五種表達(dá)方式分別是：

（1）絕對(duì)誤差:當(dāng)被測(cè)量大小一致時(shí)，常用絕對(duì)誤差來評(píng)定確鑿度。（2）實(shí)際相對(duì)誤差:相對(duì)誤差常用來表示和比較測(cè)量的確鑿度。（3）引用誤差:引用誤差是儀表中通用的一種誤差表示方法。（4）基本誤差

（5）附加誤差:基本誤差和附加誤差常用于儀表和傳感器中。

1-6什么是隨機(jī)誤差？系統(tǒng)誤差可以分為哪幾類？系統(tǒng)誤差有哪些檢驗(yàn)方法？如何減小和消除系統(tǒng)誤差？

在同一測(cè)量條件下，屢屢測(cè)量同一量值時(shí)，絕對(duì)值和符號(hào)保持不變，或在條件改變時(shí)，按一定規(guī)律變化的誤差稱為系統(tǒng)誤差。

系統(tǒng)誤差可分為恒值（定值）系統(tǒng)誤差和變值系統(tǒng)誤差。誤差的絕對(duì)值和符號(hào)已確定的系統(tǒng)誤差稱為恒值（定值）系統(tǒng)誤差；絕對(duì)值和符號(hào)變化的系統(tǒng)誤差稱為變值系統(tǒng)誤差，變值系統(tǒng)誤差又可分為線性系統(tǒng)誤差、周期性系統(tǒng)誤差和繁雜規(guī)律系統(tǒng)誤差等。檢驗(yàn)方法：試驗(yàn)對(duì)比法；剩余誤差觀測(cè)法；準(zhǔn)則檢查法系統(tǒng)誤差的消除：

1.從產(chǎn)生誤差根源上消除系統(tǒng)誤差；2.用修正方法消除系統(tǒng)誤差的影響；3.在測(cè)量系統(tǒng)中采用補(bǔ)償措施；

4.可用實(shí)時(shí)反饋修正的方法，來消除繁雜的變化系統(tǒng)誤差。1-8什么是粗大誤差？如何判斷監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)中存在的粗大誤差？

超出在規(guī)定條件下的預(yù)期的誤差成為粗大誤差，粗大誤差又稱為疏忽誤差。

判斷粗大誤差的原則是看測(cè)量值是否滿足正態(tài)分布，要對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行必要的檢驗(yàn)。尋常用來判斷粗大誤差的準(zhǔn)則有：3?準(zhǔn)則（萊以特準(zhǔn)則）；肖維勒準(zhǔn)則；格拉布斯準(zhǔn)則。2-1什么叫傳感器？它由哪幾部分組成？他們的作用及相互關(guān)系如何？

答：傳感器是能感受（或響應(yīng)）規(guī)定的被測(cè)量并依照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的器件或裝置。

尋常傳感器有敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成。其中，敏感元件是指?jìng)鞲衅髦心苤苯痈惺芑蝽憫?yīng)被測(cè)量的部份；轉(zhuǎn)換元件是指?jìng)鞲衅髦心軐⒚舾性惺芑蝽憫?yīng)的被測(cè)量轉(zhuǎn)換成適于傳輸或測(cè)

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量的電信號(hào)部份。由于傳感器輸出信號(hào)一般都很微弱，需要有信號(hào)調(diào)理與轉(zhuǎn)換電路，進(jìn)行放大、運(yùn)算調(diào)制等，此外信號(hào)調(diào)理轉(zhuǎn)換電路以及傳感器的工作必需要有輔助的電源，因此信號(hào)調(diào)理轉(zhuǎn)換電路以及所需的電源都應(yīng)作為傳感器組成的一部份。

2-2什么是傳感器的靜態(tài)特性？它有哪些性能指標(biāo)？分別說明這些性能指標(biāo)的含義。傳感器的靜態(tài)特性是指被測(cè)量的值處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)的輸出輸入關(guān)系。

傳感器的靜態(tài)特性可以用一組性能指標(biāo)來描述，有靈敏度、遲滯、線性度、重復(fù)性和漂移。①靈敏度是指?jìng)鞲衅鬏敵隽吭隽俊鱵與引起輸出量增量△y的相應(yīng)輸入量增量△x的之比。用S表示靈敏度，即S=△y/△x

②傳感器的線性度是指在全量程范圍內(nèi)實(shí)際特性曲線與擬合直線之間的最大偏差值?Lmax與滿量程輸出值YFS之比。線性度也稱為非線性誤差，用?L表示，即?L???Lmax?100%YFS③遲滯是指?jìng)鞲衅髟谝恢碌臈l件下，輸入量由小到大（正行程）及輸入量由大到?。ǚ葱谐蹋┳兓陂g其輸入輸出特性曲線不重合的現(xiàn)象。即傳感器在全量程范圍內(nèi)最大的遲滯差值

?Hmax與滿量程輸出值YFS之比稱為遲滯誤差，用?H表示，

即：?H??Hmax?100%YFS④重復(fù)性是指?jìng)鞲衅髟谝恢碌墓ぷ鳁l件下，輸入量按同一方向作全量程連續(xù)屢屢變化時(shí)，所得特性曲線不一致的程度。重復(fù)性誤差屬于隨機(jī)誤差，常用標(biāo)準(zhǔn)差?計(jì)算，也可用正反行程中最大重復(fù)差值?Rmax計(jì)算，

?R??即:

(2~3)??100%YFS

?R???Rmax?100%YFS⑤漂移是指輸入量不變的狀況下，傳感器輸出量會(huì)隨著時(shí)間變化的現(xiàn)象。最常見的是溫度漂移，即周邊環(huán)境溫度變化而引起的輸出變化。

3-1什么是應(yīng)變效應(yīng)？什么是壓阻效應(yīng)？利用應(yīng)變效應(yīng)和壓阻效應(yīng)解釋金屬電阻應(yīng)變片和半導(dǎo)體應(yīng)變片的工作原理。

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答：在外力作用下，導(dǎo)體或半導(dǎo)體材料產(chǎn)活力械變形，從而引起材料電阻值發(fā)生相應(yīng)變化的現(xiàn)象，稱為應(yīng)變效應(yīng)。半導(dǎo)體的電阻率隨作用應(yīng)力的變化而發(fā)生變化的現(xiàn)象，稱為壓阻效應(yīng)。

dR?K*R工作原理：應(yīng)變效應(yīng)表達(dá)式為ε，式中K為材料的應(yīng)變靈敏系數(shù)，當(dāng)應(yīng)變材料為dR金屬或合金時(shí)，在彈性極限內(nèi)K為常數(shù)。金屬電阻應(yīng)變片的電阻相對(duì)變化量R與金屬材料

的軸向應(yīng)變?chǔ)懦烧?，因此，利用電阻?yīng)變片，可以將被測(cè)物體的應(yīng)變?chǔ)呸D(zhuǎn)換成與之成正比關(guān)系的電阻相對(duì)變化量，這就是金屬電阻應(yīng)變片的工作原理。

dR?壓阻效應(yīng)表達(dá)式為RπEε，在外力作用下，被測(cè)對(duì)象產(chǎn)生應(yīng)變時(shí)，應(yīng)變片隨之發(fā)生相

同的變化，同時(shí)應(yīng)變片電阻也發(fā)生相應(yīng)的變化。當(dāng)測(cè)得的應(yīng)變片電阻值變化量為△R時(shí)，便可得到被測(cè)對(duì)象的應(yīng)變值，根據(jù)應(yīng)力與應(yīng)變的關(guān)系，得到應(yīng)力值正比于應(yīng)變，而試件應(yīng)變正比于電阻值的變化，所以應(yīng)力正比于電阻值的變化，這就是利用應(yīng)變片測(cè)量應(yīng)變的基本原理4-1說明差動(dòng)變隙電壓傳感器的主要組成，工作原理和基本特性答：主要組成：主要由鐵芯，銜鐵，線圈三部分組成。

工作原理：傳感器由兩個(gè)完全一致的電壓線圈合用一個(gè)銜鐵和相應(yīng)磁路。工作時(shí)，銜鐵與被測(cè)件相連，當(dāng)被測(cè)體上下移動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)銜鐵也以一致的位移上下移動(dòng)，使兩個(gè)磁回路中磁阻發(fā)生大小相等方向相反的變化。導(dǎo)致一個(gè)線圈的電感量增加，另一個(gè)線圈的電感量減小，形成差動(dòng)形式。輸出特性：

???????1???L??L1??L2?2L0?0?????022???????????????...????0??

?L???2L?0

若忽略上式中的高次項(xiàng)，可得0為了使輸出特性能得到有效改善，構(gòu)成差動(dòng)的兩個(gè)變隙式電感傳感器在結(jié)構(gòu)尺寸、材料、電氣參數(shù)等方面均應(yīng)完全一致.

4-3差動(dòng)變壓器式傳感器有幾種結(jié)構(gòu)形式？各有什么特點(diǎn)？

答：結(jié)構(gòu)形式：差動(dòng)變壓器式傳感器有變氣隙式差動(dòng)變壓器式和螺線管式差動(dòng)變壓器式傳感器二種結(jié)構(gòu)形式。

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U0?-特點(diǎn)：變隙式差動(dòng)變壓器傳感器的輸出特性為

W2UiW1????W1?0W，輸出電壓與2比值

W1U與?0W成正比，然而2比值與變壓器的體積與零點(diǎn)剩余電壓有關(guān)。應(yīng)綜合考慮；0成反比關(guān)系.因此要求

?0越小越好，但較小的?0使測(cè)量范圍受到約束，尋常在0.5mm左右。

螺線管式差動(dòng)變壓器式傳感器的輸出特性是鼓舞電壓U和激磁頻率f的函數(shù)，理論上，靈敏度K與U、f成正比關(guān)系，而實(shí)際上由于傳感器結(jié)構(gòu)的不對(duì)稱、鐵損、磁漏等因素影響，K與f不成正比關(guān)系，一般在400Hz～10KHz范圍內(nèi)K有較大的穩(wěn)定值，K與U不管在理論上和實(shí)際上都保持較好的線性關(guān)系。一般差動(dòng)變壓器的功率控制在1瓦左右圍為線圈骨架長(zhǎng)度

11的10到4因此可以測(cè)量大位移圍。

4-10何謂渦流效應(yīng)？怎樣利用渦流效應(yīng)進(jìn)行位移測(cè)量？

答：塊狀金屬導(dǎo)體置于變化著的磁物中，或在磁場(chǎng)中作切割磁力線運(yùn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)體內(nèi)將產(chǎn)生呈旋渦狀的感應(yīng)電流，此電流叫電渦流，所產(chǎn)生電渦流的現(xiàn)象稱為電渦流效應(yīng)。

電渦流式傳感器的測(cè)試系統(tǒng)由電渦流式傳感器和被測(cè)金屬兩部分組成。當(dāng)線圈中通以交變電流?1時(shí),其周邊產(chǎn)生交變磁物H1，置于此磁物中的導(dǎo)體將感應(yīng)出交變電渦流?2，?2又產(chǎn)生新的交變磁物H2,H2的作用將抵擋原磁物H1，導(dǎo)致線圈阻抗Z發(fā)生變化，Z的變化完全取決于導(dǎo)體中的電渦流效應(yīng)，而電渦流效應(yīng)既與導(dǎo)體的電阻率

?，磁導(dǎo)率?，幾何尺寸有關(guān)，

又與線圈的幾何參數(shù)、線圈中的激磁電流頻率f有關(guān)，還與線圈和導(dǎo)體間的距離x有關(guān)，因此，可得等效阻抗Z的函數(shù)差系式為Z=F（

?、?、r、f、x）

式中r為線圈與被測(cè)體的尺寸因子。以上分析可知，若保持

?，?，r，f參數(shù)不變，而只改變x參數(shù)。則Z就僅僅是關(guān)于x單值

函數(shù)。測(cè)量出等效阻抗Z，就可實(shí)現(xiàn)對(duì)位移量x的測(cè)量。

5-1根據(jù)工作原理可將電容式傳感器分為那幾種類型？每種類型各有什么特點(diǎn)？各適用于什么場(chǎng)合？

答：類型：根據(jù)電容式傳感器的工作原理，電容式傳感器有三種基本類型，即變極距(d)型（又稱變間隙型）、變面積(A)型和變介電常數(shù)(ε)型。

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場(chǎng)合：變間隙型可測(cè)量位移，變面積型可測(cè)量直線位移、角位移、尺寸，變介電常數(shù)型可測(cè)量液體液位、材料厚度。

特點(diǎn)：電容式傳感器具有以下特點(diǎn)：功率小，阻抗高，由于電容式傳感器中帶電極板之間的靜電引力很小，因此，在信號(hào)檢測(cè)過程中，只需要施加較小的作用力，就可以獲得較大的電容變化量及高阻抗的輸出；動(dòng)態(tài)特性良好，具有較高的固有頻率和良好的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性；本身的發(fā)熱對(duì)傳感器的影響實(shí)際上可以不加考慮；可獲取比較大的相對(duì)變化量；能在比較惡劣的環(huán)境條件下工作；可進(jìn)行非接觸測(cè)量；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于制造；輸出阻抗較高，負(fù)載能力較差；寄生電容影響較大；輸出為非線性。

6.1什么叫做正壓電效應(yīng)和逆壓電效應(yīng)？什么叫做縱向電壓效應(yīng)和橫向電壓效應(yīng)？答：某些電介質(zhì)在沿一定的方向上受到外力的作用而變形時(shí)，內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生極化現(xiàn)象，同時(shí)在其表面上產(chǎn)生電荷，當(dāng)外力去掉后，又重新回到不帶電的狀態(tài)，這種現(xiàn)象稱為壓電效應(yīng)。這種機(jī)械能轉(zhuǎn)化成電能的現(xiàn)象，稱為“順壓電效應(yīng)〞。反之，在電介質(zhì)的極化方向上施加交變電場(chǎng)或電壓，它會(huì)產(chǎn)活力械變形，當(dāng)去掉外加電場(chǎng)時(shí)，電介質(zhì)變形隨之消失，這種現(xiàn)象稱為“逆壓電效應(yīng)〞。在石英晶體中，尋常把沿電軸x方向的力作用下產(chǎn)生電荷的壓電效應(yīng)稱為“縱向壓電效應(yīng)〞，而把沿機(jī)械軸y方向的力作用下產(chǎn)生電荷的壓電效應(yīng)稱為“橫向壓電效應(yīng)〞。

6.6簡(jiǎn)述壓電式加速度傳感器的工作原理。

答：其原理利用壓電晶體的電荷輸出與所受的力成正比，而所受的力在敏感質(zhì)量一定的狀況下與加速度值成正比。在一定條件下，壓電晶體受力后產(chǎn)生的電荷量與所感受到的加速度值成正比。

7.1簡(jiǎn)述變磁通式和恒磁通式傳感器的工作原理。

答1.變磁通式傳感器工作原理：產(chǎn)生磁場(chǎng)的永久磁鐵和線圈都固定不動(dòng)，通過磁通Φ的變化產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e。變磁通式又稱磁阻式常用