傳感器問答題

1、1- 1 何為傳感器靜態(tài)特性 ,靜態(tài)特性技術指標有哪些 傳感器在被測量的各個值處于穩(wěn)定狀態(tài)時,輸出量與輸入量之間的關系稱為傳感器的靜態(tài)特性;其主要指標有線性度、靈敏度、精確度、最小檢測量 與分辨力、遲滯、重復性、零點漂移、溫漂。 -2 何為傳感器動態(tài)特性,動態(tài)特性技術指標有哪些 動態(tài)特性就是指傳感器對隨時間變化的輸入量的響應特性 ;(2) 描述動態(tài)特性的指標: 對一階傳感器 :時間常數(shù) 對二階傳感器 :固有頻率、阻尼比。 1- 3 傳感器的等級精度就是如何確定的 傳感器的精度等級就是允許的最大絕對誤差相對于其測量范圍的百分數(shù)，即A =A A/YFS * 100% 1- 4 傳感器的線性度就是怎

2、樣確定的,擬合刻度直線有幾種方法 傳感器標定曲線與擬合直線的最大偏差與滿量程輸出值的百分比叫傳感器的線性度;(2) 擬合直線的常用求法有:端基法與最小二乘法 。 1- 5 一階傳感器怎樣確定輸入信號頻率范圍 由一階傳感器頻率傳遞函數(shù)w(jw)=K/(1+j COT ),確定輸出信號失真、測量結(jié)果在 所要求精度的工作段，即由B/A=K/(1+( ot )2)1/2,從而確定o，進而求出 仁o /(2 n )、 1- 6 什么就是傳感器的差動測量方法,有何特點 若某傳感器的位移特性曲線方程為y1=a0+a1x+a2x2+a3x3+、讓另一傳感器感受相反方向的位移，其特性曲線方程為 y2=a0 a1

3、x+ a2x2 a3x3 +，則A y=y1 y2=2(a1x+a3x3+a5x5),這種方法稱為差動測量法。其特點輸出信號中沒有偶次項，從而使線性范圍增大，減小了非線性誤差，靈 敏度也提高了一倍 ，也消除了零點誤差。 第二章 2-1 什么就是金屬材料的應變效應 ，什么就是半導體材料的壓阻效應 1)金屬材料在受到外力作用時 ， 產(chǎn)生機械變形 ，導致其阻值發(fā)生變化的現(xiàn)象叫金屬材料的應變效應。 (2)半導體材料在受到應力作用后 ，其電阻率發(fā)生明顯變化，這種現(xiàn)象稱為壓阻效應。 2- 2 比較金屬絲應變片與半導體應變片相同點與不同點 相同點 :它們都就是在外界力作用下產(chǎn)生機械變形，從而導致材料的電阻發(fā)

4、生變化所;不同點 :金屬材料的應變效應以機械形變?yōu)橹鳎牧系碾娮杪氏鄬?變化為輔 ;而半導體材料則正好相反，其應變效應以機械形變導致的電阻率的相對變化為主，而機械形變?yōu)檩o。 2- 3 什么就是金屬絲應變片的靈敏度系數(shù)，它與金屬絲靈敏度函數(shù)有何不同 金屬應變片單位應變引起的應變片電阻的相對變化叫金屬應變片的靈敏度系數(shù);它與金屬絲應變靈敏度函數(shù)不同，應變片由于由金屬絲彎折而成，具有 橫向效應 ，使其靈敏度小于金屬絲的靈敏度。 2- 4 采用應變片進行測量時為什么要進行溫度補償 ，常用溫補方法有哪些 因為 (1)金屬應變片的電阻絲本身具有一定溫度系數(shù)，從而使其產(chǎn)生附加的熱應變; 電阻絲材料與測試材料

5、的線膨脹系數(shù)不同，就會引起附加的由線膨脹引起的應變;常用的溫度補償法有單絲自補償，雙絲組合式自補償與電路補償法 2- 5 固態(tài)壓阻器件的結(jié)構(gòu)特點就是什么 ，受溫度影響會產(chǎn)生哪些溫度漂移 ，如何進行補償 固態(tài)壓阻器件的特點就是:屬于物性型傳感器 ，就是利用硅的壓阻效應與微電子技術制成的壓阻式傳感器，具有靈敏度高、動態(tài)響應好、精度高易于集 成化、微型化等特點。 (2)受溫度影響 ，會產(chǎn)生零點溫度漂移 (主要就是由個橋臂電阻及其溫度系數(shù)不一致引起)與靈敏度溫度漂移(主要靈敏度系數(shù)隨 溫度漂移引起 )。 (3)對零點溫度漂移可以用在橋臂上串聯(lián)電阻(起調(diào)零作用 )、并聯(lián)電阻 (主要起補償作用 );對靈敏

6、度漂移的補償主要就是在電源供電回 路里串聯(lián)負溫度系數(shù)的二極管 ，以達到改變供電回路的橋路電壓從而改變靈敏度的。 2-6 直流電橋就是如何分類的 ， 各類橋段輸出電壓與電橋靈敏度關系如何 1 )直流電橋根據(jù)橋臂電阻的不同分成:等臂電橋、第一對稱電橋與第二等臂電橋; (2)等臂電橋在RA R的情況下，橋路輸出電壓與應變成線性關系；第一對稱電橋(鄰 臂電阻相等)的輸出電壓等同于等臂電橋；第二對稱電橋(對臂電阻相等)的輸出電壓的大小與靈敏度取決于鄰臂電阻的比值，當k小于1時，輸出電壓、 線性度均優(yōu)于等臂電橋與第一對稱電橋。 2-17 壓阻式傳感器電橋恒壓供電與恒流供電各自的特點就是什么 壓阻式傳感器電

7、橋恒壓供電可以實現(xiàn)靈敏度溫度補償，而恒流供電可以實現(xiàn)溫度補償。 第三章 3-1 電容式傳感器有哪些優(yōu)點與缺點 測量范圍大。靈敏度高。動態(tài)響應時間短。機械損失小。結(jié)構(gòu)簡單 ，適應性強。寄生電容影響較大。當電容式傳感器用于變間隙原理 進行測量時具有非線性輸出特性。 3-2 分布與寄生電容的存在對電容傳感器有什么影響？一般采取哪些措施可以減小其影響。 答:改變傳感器總的電容量 ， 甚至有時遠大于應該傳遞的 信號引起的電容的變化 ;使傳感器電容變的不穩(wěn)定 ，對傳感器產(chǎn)生嚴重干擾?？梢圆扇§o電屏蔽措施與電纜驅(qū)動技術 3- 3 如何改善單極式變極距型電容傳感器的非線性？ 答:采用可以差動式結(jié)構(gòu) ，可以使非

8、線性誤差減小一個數(shù)量級， 并使其靈敏度提高一倍。 3- 4 何為驅(qū)動電纜技術 ，采用的目的就是什么 驅(qū)動電纜技術就是指傳感器與后邊轉(zhuǎn)換輸出電路間引線采用雙層屏蔽電纜 ，而且其內(nèi)屏蔽層與信號傳輸線(芯線)通過 1:1 放大器實現(xiàn)等電位 ，由于屏蔽 電纜線上有隨傳感器輸出信號變化而變化的信號電壓 ，所以稱之為“電纜驅(qū)動技術” 。它能有效地消除芯線與屏蔽層之間的寄生電容。其中 ， 外屏蔽線 則就是用來接地以防止其她外部電場干擾 ，起到一般屏蔽層的作用。 內(nèi)、外屏蔽層之間仍存在寄生電容則成為 1:1放大器的負載 ，所以，該 1:1放大器就 是一個具有極高輸入阻抗 (同相輸入 )、放大倍數(shù)為 1、具有容

9、性負載的同性放大器。這種“驅(qū)動電纜技術”的線路比較復雜 ， 要求也比較高 ， 但消除寄 生電容的影響極好 ，它在傳感器輸出電容變化只有1PF 時仍能正常識別、工作。 3-5 差動脈沖寬度調(diào)制電路用于電容傳感器測量電路 ， 具有什么特點 差動脈沖寬度調(diào)制電路通過雙穩(wěn)態(tài)出發(fā)器的 Q 端、 Q 端依次借 R1、R2、D1、D2 對差動 C1、C2 充放電 ，在雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的兩輸出端各自產(chǎn)生一寬 度受 C1、C2 調(diào)制的方波脈沖。差動電容的變化使充電時間不同 ， 從而使雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器輸出端的方波脈沖寬度不同。因此 ，A，B 兩點間輸出直流電壓 USC 也不同 ，而且具有線形輸出特性。此外調(diào)寬線路還具有如

10、下特點 :與二極管式線路相似 ，不需要附加解調(diào)器即能獲得直流輸出;輸出信號一般為 100KHZ-1MHZ 的矩形波 ，所以直流輸出只需低通濾波器簡單地引出。 由于低通濾波器的作用 ，對輸出波形純度要求不高，只需要一電壓穩(wěn)定度較高的 直流電源 ，這比其她測量線路中要求高穩(wěn)定度的穩(wěn)頻、穩(wěn)幅交流電源易于做到。 3- 6 球平面型電容式差壓變送器在結(jié)構(gòu)上有何特點？ 答:利用可動的中央平面金屬板與兩個固定的半球形狀的上下電極構(gòu)成差動式電容傳感器。 3- 7 為什么高頻工作時的電容式傳感器其連接電纜的長度不能任意變化？ 答:因為連接電纜的長度變化會導致傳感器的分布電容、等效電感都會發(fā)生變化 ，會使等效電容

11、等參數(shù)會發(fā)生改變 ，最終導致了傳感器的使用條件與標 定條件發(fā)生了改變 ，從而改變了傳感器的輸入輸出特性。 第四章 4-1 何為電感式傳感器 ，電感式傳感器分為幾類，各有何特點 ，可以用來測量位移、振動、壓力、應變、流量、比重等參數(shù)。 電感式傳感器就是利用線圈自感與互感的變化實現(xiàn)非電量電測的一種裝置 根據(jù)轉(zhuǎn)換原理不同可分為自感式與互感式兩種 ，互感器傳感器利用互感特性 ，一般包含兩個以上的電感元件，且電感元件之間有較緊密的電磁耦合。自 感傳感器利用自感特性 ，利用的就是被測量變化引起電感值變化的特性。 根據(jù)結(jié)構(gòu)形式不同 ，可分為氣隙型與螺管型兩種、氣隙型電感傳感器的主要特性就是線性度與靈敏度 ，

12、行程小。螺管式傳感器的靈敏度低 ，但線性范圍 大，易受外部磁場干擾 ，線圈分布電容大。 4- 2 說明差動式電感傳感器與差動變壓式傳感器工作原理的區(qū)別 差動式電感傳感器就是通過改變銜鐵的位置來改變兩個差動線圈磁路的磁阻而使兩個差動結(jié) 構(gòu)的線圈改變各自的自感系數(shù)實現(xiàn)被測量的檢測 ，而差 動變壓器式傳感器則就是通過改變銜鐵的位置改變兩個原副線圈的互感系數(shù)來檢測相關物理量的。 4- 3 說明差動變壓器零點殘余電壓產(chǎn)生的原因并指出消除殘余電壓的方法 由于差動變壓器兩個次級組不可能完全一致 ，因此它的等效電路參數(shù)(互感 M， 自感L及損耗電阻R)不可能相同，從而使兩個次級繞組的感應電勢數(shù)值不等。 又因初

13、級線圈中銅損電阻及導磁材料的鐵損與材質(zhì)的不均勻 ， 線圈匝間 電容的存在等因素 ，使激勵電流與所產(chǎn)生的磁通相位不同。上述因素使得兩個次級線圈中的感應電勢不僅數(shù)值上不等 ， 相位也存在誤差 ， 因相位誤差所 產(chǎn)生的零點殘余電壓 ，無法通過調(diào)節(jié)銜鐵的位移來消除;高次諧波分量主要由導磁材料磁化曲線的非線性引起。 由于磁滯損耗與鐵磁飽與的影響 ，使得 激勵電流與磁通波形不一致 ，產(chǎn)生了非正弦 (主要就是三次諧波 )磁通 ，從而在次級繞組感應出非正弦電勢。同樣可以分析 ，由于磁化曲線的非線性影響 使正弦磁通產(chǎn)生尖頂?shù)碾娏鞑ㄐ?亦包含三次諧波 )。消除方法 :(1)、從設計與工藝上保證結(jié)構(gòu)對稱性 ;(2)

14、 、選用合適的測量線路 ;(3)、采用補償線路。 4-4 如何提高差動變壓器的靈敏度 1)、 由 4 62 式 K1=(N2/N1)*A 可知 ，增大匝數(shù)比可提高靈敏度 (2)、 由4 61式K1正比于el可知，增大初級線圈激勵電壓可提高靈敏度；(3)、若在低頻率段,K1正比于頻率f,可以增加頻率來提高靈敏度。 4- 5 電渦流式傳感器有何特點 ，畫出應用于測板材厚度的原理框圖 渦流式傳感器測量范圍大，靈敏度高，結(jié)構(gòu)簡單 抗干擾能力強以及可以非接觸測量等特點； 示意圖：被測板1的上，下各裝一個傳感器探頭2,其間距為D。而她們與板的上,下表面分別相距 X1與X2,這樣板厚t=D (X1+X2),

15、當兩個傳感器在工 作時分別測得X1與X2,轉(zhuǎn)換成電壓值后相加。相加后的電壓值與兩傳感器距離D對應的設定電壓再相減，就得到與板厚相對應的電壓值。 第五章5-1何謂壓電效應，正壓電效應傳感器能否測靜態(tài)信號，為什么 某些電介質(zhì)，當沿著一定方向?qū)ζ涫┘恿Χ顾污E時，內(nèi)部產(chǎn)生極低化現(xiàn)象，同時在它的兩個表面上產(chǎn)生符號相反的電荷；當外力去掉后，又重新恢復 不帶電的狀態(tài)，這種現(xiàn)象稱為壓電效應。 不能，傳感器內(nèi)部不可能沒有泄漏，外界測量電路的輸入電阻也不可能無窮大，它們都將將壓電材料產(chǎn)生的電荷泄漏掉，只有外力以較高頻率不斷地作 用，傳感器的電荷才得以補充，所以正壓電式不能測量靜止電荷。 5- 2石英晶體的壓電

16、效應有何特點，標出圖中壓電片上電荷的極性，并結(jié)合下圖說明什么叫縱向壓電效應，什么叫橫向壓電效應 1在壓電效應中，其作用力與電荷之間呈線性關系2晶體在那個方向上有正壓電效應，則在此方向上一定存在逆壓電效應3石英晶體不就是在任何方 向上都存在壓電效應的 (2)b圖在上表面為負電荷,(c)圖上表面為負電荷;(d)圖上表面為正電荷。(3)通常將沿電軸 X X方向的作用力作用下產(chǎn)生的電荷的壓電效應稱為“縱 向電效應； 將沿機械軸 YY方向的力作用下產(chǎn)生電荷的效應稱為“橫向壓電效應 5 -3壓電式傳感器的前置放大器作用？比較電壓式與電荷式前置放大器各有何特點，說明為何電壓靈敏度與電纜長度有關？而電荷靈敏度

17、與電纜長 度無關？ 壓電式傳感器前置放大器的作用：一就是把壓電式傳感器的高輸出阻抗變換為低阻抗輸出，二就是放大壓電式傳感器的輸出弱信號。 (2)電壓放大器特點就是輸出電壓與輸入電壓成正比。而電荷放大器的特點就是壓電器件其輸出電壓與輸入電荷成正比。 3)因為由(5 21式)可知電纜長度改變時,Cc將改變，因而電壓靈敏度也發(fā)生變化。而由(5 24)式知當A0足夠大時，傳感器本身的電容與電纜長短將不 影響電荷放大器的輸出，輸出電壓只決定于輸入電荷及反饋回路的電容與電阻、 5- 4壓電元件在使用時常采用多片串接或并接的結(jié)構(gòu)形式，試述在不同接法下輸出電壓、電荷、電容的關系，它們分別適用于何種應用場合？

18、1)并聯(lián):C = 2C,q =2q,U =U,因為輸出電容大，輸出電荷大，所以時間常數(shù)，適合于測量緩變信號，且以電荷作為輸出的場合。 (2)串聯(lián):q =q,U =U,C =C/2,特點:輸出電壓大，本身電容小，適合于以電壓作為輸出信號,且測量電路輸出阻抗很高的場合 5- 5何為電壓靈敏度與電荷靈敏度？并說明兩者之間的關系 1)電壓靈敏度就是指單位作用力產(chǎn)生的電壓Ku = Uo/F (2)電荷靈敏度就是指單位作用力產(chǎn)生的電荷Kq = qO/F(3)由qO/Uo=C知,Kq=CKU 5-13說明壓電式傳感器可測動態(tài)信號頻率范圍與那些因素有關 一般來說壓電傳感器適用于動態(tài)信號的測試，其高頻響應較好，

19、低頻響應特征與測試電路密切相關，例如在采用電荷放大器電路測量時，其低頻端-3dB 截止頻率 仁1/2RfCf,即取決于反饋電路參數(shù)Rf與Cf;配置電壓放大器時，低頻端響應特性與放大器輸入內(nèi)阻Ri有關,Ri越大，低頻響應越好。 7-1熱電偶測溫原理就是什么，熱電偶測溫計就是由哪幾部分組成 中間導體定律，標準電極定律，連接導體定律與中間溫度定律熱電極，絕緣套管，保護套管，接線盒 7-2什么叫熱點效應？熱電勢有哪幾種部分組成？熱電偶產(chǎn)生熱電勢的必要條件就是什么？ (1)把兩種不同的導體或半導體材料連接成閉合回路，將它們的兩個接點分別置于不同的熱源中，則在該回路就會產(chǎn)生熱電動勢叫熱電效應。(2)熱電勢

20、 由接觸電勢與溫差電勢兩種組成。A:組成熱電極的必須就是不同材料;B兩個接點必處于不同的溫度場中。 7-3熱電偶測溫時為什么要進行冷端溫度補償，其冷端溫度補償?shù)姆椒ㄓ袔追N 1)因為熱電偶的熱電勢只有當冷端的溫度恒定時才就是溫度的單值函數(shù)，而熱電偶的標定時就是在冷端溫度特定的溫度下進行的，為了使熱電勢能反 映所測量的真實溫度，所以要進行冷端補償。 (2)A:補償導線法B:冷端溫度計算校正法C:冰浴法D:補償電橋法 7-4試述熱電偶測溫原理。常用熱電阻的種類有哪些，R0各為多少 鉑電阻，Pt10的Ro就是10歐姆,Pt1OO的Ro就是100歐姆；銅電阻，Cu50的Ro就是50歐姆,Cu100的Ro

21、就是100歐姆 7-5常用熱電偶有哪幾種，所配用的補償導線就是什么，選擇補償導線有什么要求 1)A:鉑銠一鉑熱電偶，補償導線用銅一康銅B:鎳鉻一鎳硅熱電偶，補償導線用銅一康銅C:鎳鉻一考銅熱電偶，補償導線用其本身 D鉑銠30 鉑銠6熱 電偶，補償導線用銅一康銅E:銅一康銅熱電偶，補償導線用。 (2)選擇補償導線的要求就是一就是熱電性能相近，二就是價格便宜 7- 6熱敏電阻測溫有什么特點，熱敏電阻可分為幾種類型、電阻溫度系數(shù)大。熱容量小電阻率大，尺寸小在工作范圍內(nèi)，物理與化學性能穩(wěn)定 材料的復制性能好，價格便宜。(2)鉑電阻與銅電阻兩種。 8-1何為霍爾效應，制作霍爾元件應采用什么材料，為什么，

22、如何確定霍爾元件尺寸 1)在垂直于電流方向加上磁場，由于載流子受洛侖茲力的作用，則在平行于電流與磁場的兩端平面內(nèi)分別出現(xiàn)正負電荷的堆積，從而使這兩個端面出現(xiàn) 電勢差，這種現(xiàn)象稱為霍爾效應。 (2) 應該選用半導體材料，因為半導體材料能使截流子的遷移率與電阻率的乘積最大，而使兩個端面出現(xiàn)電勢差最大。 (3) 應該根據(jù)元件的輸入電阻、輸出電阻、靈敏度等合理地選擇元件的尺寸。 8- 2霍爾片不等位電勢就是怎樣產(chǎn)生的，減小不等位電勢可以采用哪些方法，為了減小霍爾元件的溫度誤差應采用哪些補償方法 1)不等位電勢的重要起因就是不能將霍爾電極焊接在同一等位面上，可以通過機械修磨或用化學腐蝕的方法或用網(wǎng)絡補償法校正。 (2)在兩個控制電極間并聯(lián)一個電阻，使其滿足8 26式，也可以用熱敏電阻按圖8 16進行補償。 8-3霍爾壓力傳感器就是怎樣工作的，說明其轉(zhuǎn)換原理 由于彈簧管一端固定，另一端安裝霍爾元件，當輸入彈簧管的壓力增加時，彈簧管伸長，使處于恒定磁場中的霍爾元件發(fā)生相應位移，霍爾元件輸出電勢 的大小就反映了被測壓力的大小。