傳感器技術(shù)課后題答案重點(diǎn)

1衡量傳感器靜態(tài)特性的主要指標(biāo)有哪些？說(shuō)說(shuō)它們的含義。答：1〔或偏離〕程度的指標(biāo)。23〔輸入量增大〕反〔輸入量減小〕行程過(guò)程中對(duì)應(yīng)于同一輸入量，輸出量曲線(xiàn)的不重合程度指標(biāo)。5、重復(fù)性：衡量傳感器在同一工作條件下，輸入量按同一方向作全程連續(xù)屢次變動(dòng)時(shí)，所得特性曲線(xiàn)間全都程度的指標(biāo)。的區(qū)分力。7、穩(wěn)定性：傳感器在相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)仍保持其性能的力量。需要的變化。9離(靠近)程度。它表示承受該傳感器進(jìn)展靜態(tài)測(cè)量時(shí)所得數(shù)值的不確定度。計(jì)算傳感器線(xiàn)性度的方法有哪幾種？差異何在？答：12為零，中間大。3但只可用圖解法或計(jì)算法得。4據(jù)的殘差平方和最小但擬合出的直線(xiàn)與標(biāo)定曲線(xiàn)的最大偏差確定值不肯定最小，最大正負(fù)偏差確實(shí)定值也不肯定相等。1—622-1變計(jì)各種靈敏系數(shù)〔指材料的和應(yīng)變片的〕概念的不同物理意義。答：一樣點(diǎn)，兩者都由外力作用產(chǎn)生形變而使得電阻變化。機(jī)械形變導(dǎo)致的電阻率的相對(duì)變化為主。對(duì)于金屬材料，靈敏系數(shù)Ko=Km=(1+2μ)+C(1-2μ)。前局部為受力后金屬的局部。靈敏系數(shù)Ko=Ks=(1+2μ)+πE后局部為半導(dǎo)體材料的壓阻效應(yīng)所致，而πE》(1+2μ)，Ko=Ks=πE。應(yīng)變片的靈敏系數(shù) K表示安裝在被測(cè)試件上的應(yīng)變片在其軸R/R與其單向應(yīng)力引起的試件外表軸向110應(yīng)變tK質(zhì)量?jī)?yōu)劣的重要標(biāo)志?！车木売杉捌溲a(bǔ)償方法。答：電阻應(yīng)變計(jì)的溫度效應(yīng)及其熱輸出由兩局部組成：前局部為熱阻效應(yīng)所造溫度誤差。補(bǔ)償方法：1、溫度自補(bǔ)償法(2)2、橋路補(bǔ)償法雙絲半橋式補(bǔ)償塊法試述應(yīng)變電橋產(chǎn)生非線(xiàn)性的緣由及消減非線(xiàn)性誤差的措施。ΔRi/Ri系。措施：差動(dòng)電橋補(bǔ)償法片到達(dá)補(bǔ)償目的。常用的有半橋差動(dòng)電路和全橋差動(dòng)電路。恒流源補(bǔ)償法誤差主要由于應(yīng)變電阻ΔRi源，可減小誤差。2-12比有何優(yōu)缺點(diǎn)？如何抑制？答：壓阻效應(yīng)，半導(dǎo)體單晶硅、鍺等材料在外力的作用下電阻率發(fā)生變化的現(xiàn)象。優(yōu)點(diǎn)：尺寸、橫向效應(yīng)、機(jī)械滯后都很小，靈敏系數(shù)比金屬電阻應(yīng)變片大集中硅式適合做小量程傳感器，精度更高，電阻應(yīng)變片適合做大量程傳感器缺點(diǎn)：溫度穩(wěn)定性差(電阻值隨溫度變化)；靈敏度的非線(xiàn)性較大，可造成±3%～5%的測(cè)量誤差：在使用時(shí)需承受溫度補(bǔ)償和非線(xiàn)性補(bǔ)償?shù)却胧?3-1異同。答：一樣點(diǎn)：都應(yīng)用電磁感應(yīng)原理，都有差動(dòng)過(guò)程。不同點(diǎn)：差動(dòng)變氣隙式自感傳感器由兩個(gè)電氣參數(shù)和磁路完全一樣的線(xiàn)圈3由構(gòu)造尺寸和參數(shù)一樣的兩個(gè)線(xiàn)圈反相串接而成，相當(dāng)于變壓器的副邊。3-5螺管式電感傳感器做成瘦長(zhǎng)形有什么好處？欲擴(kuò)大其線(xiàn)性范圍可以實(shí)行哪施：適當(dāng)增加線(xiàn)圈長(zhǎng)度、承受階梯形線(xiàn)圈。3-9緣由：(1)(2)材料的電阻率溫度系數(shù)引起線(xiàn)圈銅阻的變化(3)系數(shù)和線(xiàn)圈幾何尺寸變化引起線(xiàn)圈電感量及寄生電容的轉(zhuǎn)變等造成。措施圈。還可實(shí)行穩(wěn)定鼓勵(lì)電流的方法。Ok！4電容式傳感器可分為哪幾類(lèi)？各自的主要用途是什么？答：1、變極距型電容傳感器：差動(dòng)式比單極式靈敏度提高一倍，且非線(xiàn)性誤差0.01μm最廣。2、變面積型電容傳感器：變面積型電容傳感器與變極距型相比，其靈敏度度。變介質(zhì)型電容傳感器：可用于非導(dǎo)電散材物料的物位測(cè)量?？梢杂脕?lái)測(cè)體物質(zhì)的濕度。Ok！變極距型電容傳感器產(chǎn)生非線(xiàn)性誤差的緣由及如何減??？答：緣由：靈敏度與初始極距的平方成反比，用削減初始極距的方法來(lái)提高靈敏度，但初始極距的減小會(huì)導(dǎo)致非線(xiàn)性誤差增大。承受差動(dòng)式，構(gòu)上的對(duì)稱(chēng)性，它還能有效地補(bǔ)償溫度變化所造成的誤差。Ok！決？電容式傳感器由于受構(gòu)造與尺寸的限制，其電容量都很小，屬于小出特性，甚至?xí)](méi)有用信號(hào)而不能使用。解決：驅(qū)動(dòng)電纜法、整體屏蔽法、承受組合式與集成技術(shù)。Ok！4-5為什么高頻工作的電容式傳感器連接電纜的長(zhǎng)度不能隨便變動(dòng)？答：電纜在低頻狀態(tài)下的電阻微小，而在高頻狀態(tài)下，它自身的寄生參數(shù)比方影響高頻信號(hào)的質(zhì)量。Ok！5何謂霍爾效應(yīng)？利用霍爾效應(yīng)可以進(jìn)展哪些參數(shù)的測(cè)量？〔1〕霍爾效應(yīng)指由導(dǎo)電材料〔金屬導(dǎo)體或半導(dǎo)體〕用而產(chǎn)生電勢(shì)的物理現(xiàn)象。〔2〕利用霍爾效應(yīng)可以測(cè)量大電流、微氣隙磁場(chǎng)、微位移、轉(zhuǎn)速、加速度、震驚、壓力、流量、和液位等可以與敏感元件轉(zhuǎn)換成位移關(guān)系的參數(shù)。方式來(lái)減小之？〔1〕緣由：②半導(dǎo)體材料不均勻造成了電阻率不均勻或是幾何尺寸不均勻；③鼓勵(lì)電極接觸不良造成鼓勵(lì)電流不均勻分布等。外接電路來(lái)補(bǔ)償不等位電勢(shì)。掌握電流為溝通時(shí)，要同時(shí)進(jìn)展幅值和相位的補(bǔ)償?！?〕溫度誤差緣由：霍爾元件的霍爾系數(shù)、電阻率、和載流子遷移率、UH、輸入電阻、輸出電阻都是溫度的函數(shù)，所以溫度變化會(huì)引起誤差。減小措施：使用溫度系數(shù)小的元件，并依據(jù)精度要求進(jìn)展補(bǔ)償。補(bǔ)償時(shí)承受橋路補(bǔ)償器法。還有電流掌握方法6何謂壓電效應(yīng)？何謂縱向壓電效應(yīng)和橫向壓電效應(yīng)？電狀態(tài)的現(xiàn)象。且作用力方向轉(zhuǎn)變時(shí)，電荷極性也隨著轉(zhuǎn)變。這種現(xiàn)象稱(chēng)為正壓電效應(yīng)，或簡(jiǎn)稱(chēng)壓電效應(yīng)。當(dāng)在電介質(zhì)的極化方向施加電場(chǎng)時(shí)，這些電介質(zhì)就在相應(yīng)方向上產(chǎn)生氣械現(xiàn)象稱(chēng)為逆壓電效應(yīng)，或稱(chēng)電致伸縮。石英晶體沿電軸X-X方向的力作用下產(chǎn)生電荷的壓電效應(yīng)稱(chēng)為“縱向壓電Y-Y點(diǎn)。答：主要特性參數(shù)：壓電常數(shù)、彈性常數(shù)、介電常數(shù)、機(jī)電耦合系數(shù)、電阻、壓電單晶：時(shí)間穩(wěn)定性好，居里點(diǎn)高，在高溫、強(qiáng)幅射條件下，仍具有良好機(jī)械和熱沖擊性差。：壓電常數(shù)大，靈敏度高，制造工藝成熟，成形工藝性好，本錢(qián)低廉，利于廣泛應(yīng)用，還具有熱釋電性。于一體，研制成型集成壓電傳感器測(cè)試系統(tǒng)。6-4組合，試說(shuō)明其組合的方式和適用的場(chǎng)合?！?〕并聯(lián)：緩變信號(hào)，且以電荷作為輸出的場(chǎng)合。〔2〕串聯(lián):特點(diǎn)是輸出電壓大，本身電容小，適合于以電壓作為輸出信號(hào)，且測(cè)量電路輸出阻抗很高的場(chǎng)合。Ok！感器可能用來(lái)測(cè)量準(zhǔn)靜態(tài)量，為什么？答：由于外力作用在壓電元件上產(chǎn)生的電荷只有在無(wú)泄漏的狀況下才能保存，〔防止電荷經(jīng)測(cè)量電路的漏失或使之減小到最低程度這樣可以用來(lái)測(cè)量準(zhǔn)靜態(tài)量。其如何合理選擇回路參數(shù)。答：電壓放大器輸入電壓成正比；缺點(diǎn)：低頻特性差電荷放大器抗匹配，并使其輸出電壓與輸入電荷成正比；缺點(diǎn)：有零漂現(xiàn)象。7熱電式傳感器有哪幾類(lèi)？它們各有什么特點(diǎn)？答：熱電式傳感器可分為兩大類(lèi)：熱電阻傳感器和熱電偶傳感器。熱電阻傳感器的特點(diǎn)〔1)(2)良好的輸出特性。(4)良好的工藝性，以便于批量生產(chǎn)、降低本錢(qián)?！?〕構(gòu)造簡(jiǎn)潔〔2〕制造便利〔3〕測(cè)溫范圍寬〔4〕性小〔5〕準(zhǔn)確度高〔6〕輸出信號(hào)便于遠(yuǎn)傳。缺點(diǎn):測(cè)量準(zhǔn)確度難以超過(guò)0.2℃，·在〔如氧化、復(fù)原〕等而發(fā)生劣化答：常用的熱電阻有鉑熱電阻和銅電阻。鉑熱電阻適用范圍：0~660°C和-190~0°C。銅熱電阻適用范圍：-50~+150°C。熱敏電阻與熱電阻相比較有什么優(yōu)缺點(diǎn)？用熱敏電阻進(jìn)展線(xiàn)性溫度測(cè)量時(shí)必需留意什么問(wèn)題？〔1〕10〔2〕構(gòu)造簡(jiǎn)潔〔3〕易于維護(hù)和進(jìn)展遠(yuǎn)距離掌握〔5〕制造簡(jiǎn)潔，使用壽命長(zhǎng)。阻值大，可以不考慮引線(xiàn)電阻影響。缺點(diǎn)：互換性差，非線(xiàn)性嚴(yán)峻。穩(wěn)定性差進(jìn)展線(xiàn)性溫度測(cè)量時(shí)應(yīng)留意圍內(nèi)。或者要先進(jìn)展非線(xiàn)性校正。利用熱電偶測(cè)溫度必需具備哪兩個(gè)條件？〔1〕用兩種不同材料作熱電極2〕熱電偶兩端的溫度不能一樣什么是中間導(dǎo)體定律和連接導(dǎo)體定律？它們?cè)诶脽犭娕紲y(cè)溫度時(shí)有什么實(shí)際意義？答：中間導(dǎo)體定律：導(dǎo)體A、B組成的熱電偶，當(dāng)引入第三導(dǎo)體時(shí)，只要保持第三導(dǎo)體兩端溫度一樣，則第三導(dǎo)體對(duì)回路總熱電勢(shì)無(wú)影響。意義：利用這個(gè)定律可以將第三導(dǎo)體換成毫伏表，只要保證兩個(gè)接點(diǎn)溫度全都，就可以完成熱電勢(shì)的測(cè)量而不影響熱電偶的輸出?；芈返目傠妱?shì)等于熱電偶電勢(shì)EAB(T,To)與連接導(dǎo)線(xiàn)電勢(shì)EAB(Tn,To)的代數(shù)和。意義：連接導(dǎo)體定律是工業(yè)上運(yùn)用補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)進(jìn)展溫度測(cè)量的理論根底。什么是中間溫度定律和參考電極定律？它們各有什么實(shí)際意義？意義：為定制分度表奠定了理論根底。參考電極定律:參考電極與各種電極配對(duì)時(shí)的總熱電勢(shì)為兩電極配對(duì)后的電勢(shì)之差。意義：利用參考電極定律可以大大簡(jiǎn)化熱電偶選配工作。用鎳鉻鎳硅熱電偶測(cè)得介質(zhì)溫度為°C°C，問(wèn)介質(zhì)的實(shí)際溫度為多少？答：t=介質(zhì)溫度+k*參考溫度，800+1*25=825°C 熱電式傳感器除了用來(lái)測(cè)量溫度外是否還能用來(lái)測(cè)量其他量？舉例。答：測(cè)量管道流量，測(cè)氣體成分，鑒別金屬材質(zhì)。—鉑熱電偶、鉑電阻器和半導(dǎo)體熱敏電阻器，今300~400°C，要求精度到達(dá)±2°C，問(wèn)應(yīng)選哪種？為什么？答：鉑電阻，溫度范圍0~660°C，測(cè)量精度高。鉑銠——鉑熱電偶，溫度范圍0~1600°C，主要測(cè)非固體。-100~+300°C，高溫非線(xiàn)性嚴(yán)峻。綜合上述條件可知應(yīng)選鉑電阻。8簡(jiǎn)述光電式傳感器的特點(diǎn)和應(yīng)用場(chǎng)合，用框圖表示光電式傳感器的組成。答：特點(diǎn)：非接觸、響應(yīng)快、性能牢靠。換為光量變化的量，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域和科學(xué)技術(shù)各個(gè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。組成框圖：〔課本截圖〕何謂外光電效應(yīng)，光電導(dǎo)效應(yīng)和光生伏特效應(yīng)？使導(dǎo)電性能增加的現(xiàn)象。光生伏特效應(yīng)：光照引起PN結(jié)兩端產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)的效應(yīng)。Ok！試比較光電池、光敏晶體管、光敏電阻及光電倍增管在使用性能上的差異。1112答：光電池：與外電路連接有短路電流輸出和開(kāi)路電壓輸出兩種形式。兩種方件。光敏晶體管：敏三極管和三極管在使用時(shí)要留意保持光源與光敏管的適宜位置。測(cè)元件，但可作開(kāi)關(guān)元件。光電倍增管：光電流大，靈敏度高，可用來(lái)檢測(cè)和放大微弱光信號(hào)。通常用哪些主要特性來(lái)表征光電器件的性能？它們對(duì)正確選用器件有什么作用？答：光照特性：表征光電器件的靈敏度。光譜特性：指相對(duì)靈敏度與入射光波長(zhǎng)的關(guān)系。作用：包含光源與光電器件的傳感器應(yīng)依據(jù)光電器件的光譜特性來(lái)選擇匹波長(zhǎng)選擇光電器件。響應(yīng)時(shí)間/頻率特性：反映光電器件的動(dòng)態(tài)特性。峰值探測(cè)率：對(duì)噪聲的衡量。作用：峰值探測(cè)率大則噪聲等功率小，衡量光電器件的性能。溫度特性，作用：依據(jù)光電器件的溫度特性可以知道在實(shí)際應(yīng)用時(shí)應(yīng)當(dāng)依據(jù)環(huán)境溫度選用適宜的光電器件，或者可以知道是否該進(jìn)展溫度補(bǔ)償。伏安特性，作用：選用時(shí)要依據(jù)實(shí)際選擇適宜電壓和電流參數(shù)的光電器件。怎樣依據(jù)光照特性和光譜特性來(lái)選擇光敏元件？試舉例說(shuō)明。答：光照特性，例如光敏晶體管的光照特性是靈敏度和線(xiàn)性度都很好，在需要線(xiàn)性度好的應(yīng)用中就可以選擇光敏晶體管。例如由光譜特性可知鍺在入射光波長(zhǎng)較大的時(shí)候相對(duì)靈敏度要比從而在一樣的輻射功率下到達(dá)較高的靈敏度要求。試指出光電轉(zhuǎn)換電路中減小溫度、光源亮度及背景光等因素變動(dòng)引起輸出信號(hào)漂移承受的措施。答：溫度影響：恒溫掌握或進(jìn)展溫度補(bǔ)償。背景光影響：電橋補(bǔ)償法，調(diào)制法簡(jiǎn)述光電傳感器的主要形式及應(yīng)用。答：按輸出量的性質(zhì)，可分為模擬式和開(kāi)關(guān)式。模擬式中還可分透射式、反射式、遮光式、輻射式。應(yīng)用：光電式數(shù)字轉(zhuǎn)速表，光電式物位傳感器，視覺(jué)傳感器，細(xì)絲類(lèi)物件的在線(xiàn)檢測(cè)。明原理。答：光電轉(zhuǎn)速傳感器 P195號(hào)，經(jīng)過(guò)放大整形電路輸出整齊的脈沖信號(hào)，轉(zhuǎn)速由該脈沖頻率打算。試說(shuō)明圖8-33〔b〕所示光電式數(shù)字測(cè)速儀的工作原理。假設(shè)承受紅外發(fā)光器件為光源，雖看不見(jiàn)燈亮但電路卻能正常工作，為什么？當(dāng)改用小白熾燈作光源后，卻不能正常工作，分析緣由。換成方波信號(hào)，由數(shù)字頻率計(jì)可測(cè)得電機(jī)的轉(zhuǎn)速。由于紅外發(fā)光器件發(fā)出的光〔照舊可以是方向性好，光束小的光，雖可以正常工作。是波長(zhǎng)不匹配的緣由。99-1試用折線(xiàn)分析方法，說(shuō)明階躍光纖的導(dǎo)光原理，并解釋光纖數(shù)值孔徑的物理意義。答：階躍