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文檔簡介
1、.第一章1、何為傳感器及傳感技術(shù)?人們通常將能把被測物理量或化學(xué)量轉(zhuǎn)換為與之有對應(yīng)關(guān)系的電量輸出的裝置稱為傳感器,這種技術(shù)被稱為傳感技術(shù)。2、傳感器通常由哪幾部分組成?通常傳感器可以分為哪幾類?若按轉(zhuǎn)換原理分類,可以分成幾類?傳感器通常由敏感元件、傳感元件和其他輔助元件組成,有時也把信號調(diào)節(jié)和轉(zhuǎn)換電路、輔助電源作為傳感器的組成部分。傳感器一般按測定量和轉(zhuǎn)換原理兩種方法進行分類。按轉(zhuǎn)換原理分類可以分為能量轉(zhuǎn)換型傳感器和能量控制型傳感器。3、傳感器的特性參數(shù)主要有哪些?選用傳感器應(yīng)注意什么問題?傳感器的特性參數(shù):1 靜態(tài)參數(shù):精密度,表示測量結(jié)果中隨機誤差大小的程度。正確度,表示測量結(jié)果中系統(tǒng)誤差
2、大小程度。準確度,表示測量結(jié)果與被測量的真值之間的一致程度。穩(wěn)定度、鑒別度、分辨力、死區(qū)、回程誤差、線性誤差、零位誤差等。動態(tài)參數(shù):時間常數(shù)t:在恒定激勵理第二章1、光電效應(yīng)有哪幾種?與之對應(yīng)的光電器件和有哪些?光電傳感器的工作原理基于光電效應(yīng)。光電效應(yīng)總共有三類:外光電效應(yīng)(光電原件有:光電管、光電倍增管等、內(nèi)光電效應(yīng)(光敏電阻)、光生伏特效應(yīng)(光電池、光敏二極管和光敏三極管)2、什么是光生伏特效應(yīng)?光生伏特效應(yīng):在光線的作用下能使物體產(chǎn)生一定方向電動勢的現(xiàn)象。3、試比較光敏電阻、光電池、光敏二極管和光敏三極管的性能差異,并簡述在不同的場和下應(yīng)選用哪種器件最為合適。光敏二極管:非線性器件,具
3、有單向?qū)щ娦浴#≒N 結(jié)裝在管殼的頂部,可以直接愛到光的照射)通常處于反向偏置狀態(tài),當(dāng)沒有交照射時,其反向電阻很大反向,反向電流很小,這種電流稱為暗電流。當(dāng)有光照射時,PN 結(jié)及附近產(chǎn)生電子-空穴對,它們的反向電壓作用下參與導(dǎo)電,形成比無光照時大得多的反向電流,該反向電流稱為光電流。不管硅管還是鍺管,當(dāng)入射光波長增加時,相對靈敏度都下降。,因為光子能量太小不足以激發(fā)電子-空穴對,而不能達到PN 結(jié),因此靈敏度下降。探測可見光和赤熱物時,硅管。對紅外光進行探測用鍺管。光敏三極管:有兩個PN 結(jié),比光敏二極管擁有更高的靈敏度。光敏電阻:主要生產(chǎn)的光敏電阻為硫化鎘。7、簡述光纖的結(jié)構(gòu)和傳光原理。光纖
4、傳感器有哪些類型?他們之間有什么區(qū)別?光纖是一種多層介質(zhì)結(jié)構(gòu)的對稱圓柱體,包括纖芯、包層、涂敷套。傳光原理:P62 光線以入射角大于臨界從光密介質(zhì)入射光介質(zhì),光線就不會透過其臨界面而全部反射到光密介質(zhì)內(nèi)部,即發(fā)生全反射。這時光線射入光纖面時與光纖軸的夾角PI/2 減去入射角小于一定值,光線就不會射出光芯,不斷在纖芯和包層界面產(chǎn)生全反射而向前傳播。按工作原理,光纖傳感器可分為兩類:傳光型、傳感型。傳光型:將光源的光通過光纖裝入調(diào)制器,使待測信號與光相互作用,導(dǎo)致光的性質(zhì)發(fā)生變化成為調(diào)制器,再經(jīng)光纖送入光探測器經(jīng)解調(diào)后獲得被測參數(shù)的信息。其中光纖是不連續(xù)的,只起傳導(dǎo)功能,而其它敏感元件感覺信息。傳
5、感型:光纖是連續(xù)的,它不僅傳導(dǎo)光,而且利用它對外界信號的敏感能力和檢測功能,使入射光的光學(xué)性質(zhì)發(fā)生變化來實現(xiàn)傳和感功能。第三章1、光柵的莫爾條紋有哪幾個特性?試說明莫爾條紋的形成原理。.摩爾光柵的特性有:1 消除光柵線的不均勻誤差2 位移的放大特性3 移動特性4 光強與位置關(guān)系,摩爾條紋是指兩塊光柵疊合時,出現(xiàn)光的明暗相間的條紋,從光學(xué)原理來講,如果光柵珊距與光的波長相比較是很大的話,就可以按幾何光學(xué)原理來進行分析,兩塊珊距相等的光柵疊合在一起,并使它們的刻線之間的夾角為θ時,這時光柵上就會出現(xiàn)若干條明暗相間的條紋,就是莫爾條紋.2、什么叫細分?什么叫辯向?它們各有什么用途?.當(dāng)光
6、柵相對移動一個柵距w 時,則莫爾條紋移過一個艱巨B,與門輸出一個計數(shù)脈沖.這樣其分辨率為w,為了能辯分比w 更小的位移量,就鼻血對電路進行處理,使之能在移動一個w 內(nèi)等間距地輸出若干個計數(shù)脈沖,這種方法就叫細分.3、簡述磁柵測量的工作原理,磁頭的形式有哪幾種?分別用于哪些場合?動態(tài)磁頭和靜態(tài)磁頭,動態(tài)磁頭在磁頭與磁尺間相對運動時,才有型號輸出,故不使用于速度不均勻時走時停的機床,而靜態(tài)磁頭就是在磁頭與磁珊間沒有相對運動也有信號輸出.4、磁柵測量的信號處理有幾種類型?工作原理如何?鑒相處理方式,就是利用輸出信號的相位大小來反映磁頭的位置或磁尺的相對位置的信號處理方式.奸夫處理方式,就是利用輸出信
7、號的幅值大小來反映磁頭的位移量或磁尺的相對位置的信號處理方式5、簡述編碼器的類型及用途。用于各種位移量的測量,為科學(xué)研究和工業(yè)生產(chǎn)提供了了對位移量進行精密的檢測的手段,需要檢測角度變化的場合,廣泛用于各種位移量的測量.第四章1、什么叫熱電式傳感器?它有何作用?答:熱電式傳感技術(shù)是將溫度變化轉(zhuǎn)換為電量變化的一種技術(shù),它所利用的傳感元器件就是熱電式傳感器。熱電式傳感器應(yīng)用最為廣泛,凡是需要調(diào)溫、控溫、測溫的地方都需要用到它。2、什么是金屬導(dǎo)體的“熱點效應(yīng)”?補償導(dǎo)線的作用是什么?使用補償導(dǎo)線的原則有哪些?答:在兩種不同的金屬所組成的閉合回路中,當(dāng)兩接觸點的溫度不同時,回路中就要產(chǎn)生熱電式,這個物理
8、現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)。補償導(dǎo)線是用來延伸熱電極即移動熱電偶的冷端,與顯示儀表聯(lián)接構(gòu)成測溫系統(tǒng)。在使用熱電偶補償導(dǎo)線時必須注意型號相配,極性不能接錯,補償導(dǎo)線與熱電偶連接端的溫度不能超過1003、電阻式溫度傳感器有哪幾種?它們各有何特點及用途?答:熱敏電阻、鉑電阻、銅電阻。鉑電阻具有電阻溫度系數(shù)穩(wěn)定,電阻率高、線性度好、測量范圍寬等特點,被用作工業(yè)測溫元件和作為溫度標準。銅電阻具有成本低,在-50150 度范圍內(nèi)呈線性的特點,被用作測量精度要求不高、測量范圍不大的場合。4、簡述熱電偶的幾個重要定律,并分別說明它們的實用價值。答:中間導(dǎo)體定律,標準電極定律,中間溫度定律5、試述熱電偶冷端溫度補償?shù)膸追N
9、主要方法和補償原理。用熱電偶測表面溫度要注意哪些問題?答:冷端溫度修正法,對于冷端溫度不等于零度,但能保持恒定不變的情況可以使用修正法。電橋補償法,利用電橋的不平衡電壓去消除冷端溫度變化的影響。第五章1、什么叫電阻式傳感器、電感式傳感器和電容式傳感器?答:電阻式傳感器是將被測量的非電量轉(zhuǎn)換成電阻的變化量的傳感元件,并通過對電阻值的測量電路變換為電壓或電流,達到檢測非電量的目的。電感式傳感器是將被測量轉(zhuǎn)換成電感或互感變化的傳感器。電容式傳感器是兩塊極板間間隙變化,或是表面積變化,將使電容量改變的傳感器。2 電阻式傳感器有哪些類型,各有和優(yōu)點、缺點?答:電位器式,優(yōu)點:結(jié)構(gòu)簡單,價格便宜,有一定可
10、靠性,輸出功能大,使用比較方便;缺點:有滑動觸電,可靠性不太好,靈敏度低。電阻應(yīng)變片式,優(yōu)點:應(yīng)用極廣,占世界上所有傳感器應(yīng)用總量83%。缺點:靈敏度系數(shù)較低。3、電感式傳感器有哪些類型,各有和優(yōu)點、缺點?答:可動鐵芯式,改變鐵芯導(dǎo)流率式,改變磁路中空氣隙式,高頻反射渦流式。優(yōu)點:結(jié)構(gòu)簡單,工作可靠,輸出功率較大,不經(jīng)放大可以直接指示或記錄儀表??伸o態(tài)、動態(tài)測量。缺點:輸出量與電源的頻率有密切關(guān)系,要求電源頻率穩(wěn)定4、電容式傳感器有哪些類型,各有和優(yōu)點、缺點?答:改變兩極板間距d 型,改變極板間覆蓋面積S 型,改變極板間介質(zhì)型。優(yōu)點:能檢測百分之幾微米數(shù)量級位移值,能量低、動態(tài)響應(yīng)快、靈敏度高
11、、誤差小、不怕高溫。缺點:輸出特性非線性,泄露電容的影響將引起誤差。5、簡述R、L、C 三種傳感器主要用途答:R:主要用于位移、壓力、力矩、應(yīng)變、溫度、濕度、輻射熱、氣流流速、液體流量等物理參數(shù)的檢測。L:主要用于里、力矩、壓力、位移、速度、厚度、振動等參數(shù)檢測。C:主要用于聲強、液位、含水量、振動、壓力、厚度、位移、角度、加速度、差壓、液面、料位、成分含量等參數(shù)檢測。第六章1、什么是壓電晶體的“壓電效應(yīng)”?敘述壓電式傳感器的工作原理。當(dāng)沿著某些晶體介質(zhì)的電軸方向施加作用力時,在垂直于電軸線的晶體平面上即產(chǎn)生電荷,當(dāng)做用力除去時,電荷也隨之消失的現(xiàn)象就稱為“壓電效應(yīng)”。壓電式傳感器的工作原理是
12、基于某些晶體受力后,在其表面產(chǎn)生電荷的壓電效應(yīng),其剛度大、固有頻率高,配上電荷放大器,尤其適合測量迅速變化的參數(shù)。2、壓電式傳感器測量電路的作用是什么?其核心要解決什么問題?壓電式傳感器測量電路的前級輸入端有足夠的阻抗,防止電荷的速度泄露而使測量誤差減小。壓電式傳感器的前置放大器的兩大作用:一是把傳感器的高阻抗輸出變換為低阻抗輸出,二是把傳感器的微弱信號進行放大。其核心要解決的問題是為了放大器的工作穩(wěn)定,減小零漂,在反饋電容Cf 兩端并聯(lián)一反饋電阻,形成流負反饋,用以穩(wěn)定放大器的直流工作點。3、何為“磁阻效應(yīng)”?磁敏電阻有何作用?當(dāng)一載流導(dǎo)體置于磁場中,其電阻會隨磁場變化的現(xiàn)象叫做磁阻效應(yīng)。磁
13、敏電阻的作用是利用磁敏電阻阻值與磁感應(yīng)強度的數(shù)量關(guān)系測量磁感應(yīng)強度,還可以利用磁敏電阻器阻值的變化,精確地測試出磁場的相對位移。4、磁敏二極管和磁敏三極管有何特點?適合于什么場合使用?磁敏二極管和磁敏三極管都具有輸出信號大、靈敏度高、工作電流小和體積小的特點;都比較適合磁場、轉(zhuǎn)速、探傷等方面的檢測和控制。5、什么是“霍爾效應(yīng)”?一個霍爾元件在一定的電流控制下,其霍爾電勢與哪些因素有關(guān)?置于磁場中的靜止載流導(dǎo)體,當(dāng)它的電流方向與磁場方向不一致時,載流導(dǎo)體上平行于電流和磁場方向上的兩個面之間產(chǎn)生電動勢的現(xiàn)象叫做霍爾效應(yīng)。一個霍爾元件在一定的電流控制下,由公式UH=IB/(ned)知其霍爾電勢與電場強度B、金屬電板單位體積內(nèi)電子數(shù)n、單位電子所帶電荷e 和金屬電板的厚度d 等四個因素有關(guān)。6、溫度變化對霍爾元件輸出電勢有什么影響?
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