傳感器課后題答案.docx

第一章1.何為準(zhǔn)確度、精密度、精確度？并闡述其與系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差的關(guān)系。 答：準(zhǔn)確度：反映測量結(jié)果中系統(tǒng)誤差的影響程度。 精密度：反映測量結(jié)果中隨機(jī)誤差的影響程度。 精確度：反映測量結(jié)果中系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差綜合的的影響程度，其定量特征可用測量的不確定度表示。4.為什么在使用各種指針式儀表時(shí)，總希望指針偏轉(zhuǎn)在全量程的2/3以上范圍內(nèi)使用？ 答：選用儀表時(shí)要考慮被測量的大小越接近儀表上限越好，為了充分利用儀表的準(zhǔn)確度，選用儀表前要對被測量有所了解，其被測量的值應(yīng)大于其測量上限的2/3。14.何為傳感器的靜態(tài)標(biāo)定和動(dòng)態(tài)標(biāo)定？試述傳感器的靜態(tài)標(biāo)定過程。 答：靜態(tài)標(biāo)定：確定傳感器的靜態(tài)特性指標(biāo)，如線性度、靈敏度、滯后和重復(fù)性等。 動(dòng)態(tài)標(biāo)定：確定傳感器的動(dòng)態(tài)特性參數(shù)，如頻率響應(yīng)、時(shí)間常數(shù)、固有頻率和阻尼比等。 靜態(tài)標(biāo)定過程：將傳感器全量程分成如干等間距點(diǎn)。 根據(jù)傳感器量程分點(diǎn)情況，由小到大一點(diǎn)一點(diǎn)地輸入標(biāo)準(zhǔn)量值，并記錄與各輸入值相應(yīng)的輸出值。 將輸入值由大到小一點(diǎn)一點(diǎn)減小，同時(shí)記錄與各輸入值相對應(yīng)的輸出值。 按、所述過程，對傳感器進(jìn)行正反行程往復(fù)循環(huán)多次測試，將得到的輸出-輸入測試數(shù)據(jù)用表格列出或作出曲線。對測試數(shù)據(jù)進(jìn)行必要的處理，根據(jù)處理結(jié)果就可以確定傳感器的線性度、靈敏度、遲滯和重復(fù)性等靜態(tài)特性指標(biāo)。 第二章1.什么叫應(yīng)變效應(yīng)？利用應(yīng)變效應(yīng)解釋金屬電阻應(yīng)變片的工作原理。 答：應(yīng)變效應(yīng)：金屬絲的電阻隨著它所受的機(jī)械形變的大小而發(fā)生相應(yīng)的變化的現(xiàn)象稱為金屬應(yīng)變效應(yīng)。 工作原理：在電阻絲拉伸極限內(nèi)，電阻的相對變化與應(yīng)變成正比， 即：RR=K0 (K0：電阻絲的靈敏系數(shù)、：導(dǎo)體的縱向應(yīng)變)2.金屬電阻應(yīng)變片與的工作原理有何區(qū)別？各有何優(yōu)缺點(diǎn)？ 答：區(qū)別：金屬電阻變化主要是由機(jī)械形變引起的；半導(dǎo)體的阻值主要由電阻率變化引起的。 優(yōu)缺點(diǎn)：金屬電阻應(yīng)變片的主要缺點(diǎn)是應(yīng)變靈敏系數(shù)較小，半導(dǎo)體應(yīng)變片的靈敏度是金屬電阻應(yīng)變片50倍左右。6.什么是直流電橋？若按橋臂工作方式不同，可分為哪幾種？各自的輸出電壓如何計(jì)算？ 答：直流電橋：電橋電路的工作電源E 為直流電源，則該電橋稱為直流電橋。 分類及輸出電壓：單臂電橋：U0=U4*RR 半橋差動(dòng)：U0=U2*RR 全橋差動(dòng)：U0=U*RR 第三章1.自感式傳感器測量電路的主要任務(wù)是什么？變壓器式電橋和帶相敏檢波的交流電橋，哪個(gè)能更好地完成這一任務(wù)？為什么？ 答：主要任務(wù)：實(shí)現(xiàn)被測量的變化轉(zhuǎn)換成電感量的變化。 比較變壓器式電橋和帶相敏檢波的交流電橋這兩種方式可知：輸出電壓的幅值表示了銜鐵移動(dòng)的方向。根據(jù)其整流電路輸出電壓特性曲線，使用相敏整流電路，輸出電壓U0不僅能反映銜鐵位移x的大小和方向，而卻還消除了零點(diǎn)殘余電壓的影響。4.何為零點(diǎn)殘余電壓？說明該電壓產(chǎn)生的原因及消除方法。 答：當(dāng)銜鐵處于中心位置時(shí)，差動(dòng)變壓器的輸出電壓并不等于零，把差動(dòng)變壓器在零位移時(shí)的輸出電壓稱為零點(diǎn)殘余電壓。 產(chǎn)生原因：由于兩個(gè)二次測量線圈的等效參數(shù)不對稱，使其輸出的基波感應(yīng)電動(dòng)勢的幅值和相位不同，調(diào)整磁芯位置時(shí)，也不能達(dá)到幅值和相位相同。 由于鐵心的B-H特性的非線性，產(chǎn)生高次諧波不同，不能相互抵消。 消除方法：在設(shè)計(jì)和工藝上，力求做到磁路對稱、線圈對稱。 采用拆圈的實(shí)驗(yàn)方法減小零點(diǎn)殘余電壓。 在電路上進(jìn)行補(bǔ)償。10.利用電渦流傳感器測量板材厚度的原理是什么？ 答：原理:當(dāng)金屬板得厚度變化時(shí)，將使傳感器探頭與金屬板間的距離改變，從而引起輸出電壓的變化。通常在被測板的上、下方各裝一個(gè)傳感器探頭，其間距離為D，而它們與板的上、下表面分別相距 x1和x2，這樣板厚t=D-(x1+x2), ，當(dāng)兩個(gè)傳感器在工作在工作時(shí)分別測得x1和x2，轉(zhuǎn)換成電壓值后相加。相加后的電壓值與兩傳感器間距離D對應(yīng)的設(shè)定電壓相減，就得到與板厚相對應(yīng)的電壓值。第四章5.什么叫CCD勢阱？論述CCD的電荷轉(zhuǎn)移過程。 答：CCD勢阱：當(dāng)MOS電容器柵壓大于開啟電壓Uth時(shí)，由于表面勢升高，如果周圍存在電子，并迅速地聚集到電極下的半導(dǎo)體表面處，由于電子在那里的勢能較低，所以可以形象地說，半導(dǎo)體表面形成了對于電子的勢阱。 CCD的電荷轉(zhuǎn)移過程：使MOS電容陣列的排列足夠緊密，以致相鄰MOS電容的勢阱相互溝通。當(dāng)加在MOS電容上的電壓越高，且在MOS陣列上所加的各路電壓脈沖即時(shí)鐘脈沖，必須嚴(yán)格滿足相位要求，根據(jù)產(chǎn)生的勢阱越深的原理，通過控制相鄰MOS電容柵極電壓的高低調(diào)節(jié)勢阱的深淺，使信號電荷由勢阱淺處流向勢阱深處。7.說明光導(dǎo)纖維的組成并分析其導(dǎo)光原理，指出光導(dǎo)纖維導(dǎo)光的必要條件是什么？ 答：光導(dǎo)纖維組成：光發(fā)送器、敏感元件、光接收器、信號處理系統(tǒng)、光纖 導(dǎo)光原理：由光發(fā)送器發(fā)出的光源經(jīng)光纖引導(dǎo)至敏感元件，光的某一性質(zhì)受到被測量的調(diào)制，已調(diào)光經(jīng)接收光纖耦合到光接收器，使光信號變?yōu)殡娦盘?，最后?jīng)信號處理系統(tǒng)得到所期待的被測量。 必要條件E=Bsin(t+)10.光柵傳感器的基本原理是什么？莫爾條紋是如何形成的？有何特點(diǎn)？ 答：基本原理：光柵傳感器由光源、透鏡、光柵副和光電接收元件組成。當(dāng)標(biāo)尺光柵相對于指示光柵移動(dòng)時(shí)，形成亮暗交替變化的莫爾條紋。利用光電接收元件將莫爾條紋亮暗變化的光信號，轉(zhuǎn)換成電脈沖信號，并用數(shù)字顯示，便可測量出標(biāo)尺光柵的移動(dòng)距離。 形成過程：把光柵常數(shù)相等的主光柵和指示光柵相對疊合在一起，并使兩者柵線之間保持很小的夾角，于是在近于垂直柵線的方向上出現(xiàn)明暗相間的條紋