傳感器復(fù)習(xí)資料(終極版)

1、立身以立學(xué)為先，立學(xué)以讀書為本1、在平行極板電容傳感器的輸入被測量與輸出電容值之間的關(guān)系中，（變 面積型，變極距型，變介電常數(shù)型）是線性的關(guān)系。2、傳感器是能感受規(guī)定的被測量并按照一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的器件或 裝置，傳感器由敏感元件、傳感元件、測量轉(zhuǎn)換電路三部分組成。3、電阻應(yīng)變片式傳感器按制造材料可分為金屬材料和半導(dǎo)體體材料。它們 在受到外力作用時電阻發(fā)生變化，其中的電阻變化主要是由電阻應(yīng)變效應(yīng)形成 的。4、光電傳感器的工作原理是基于物質(zhì)的光電效應(yīng)，目前所利用的光電效應(yīng)大致 有三大類：第一類是利用在光線作用下材料中電子溢出表面的現(xiàn)象，即外光電效應(yīng)，光電管以及光電倍增管傳感器屬于這一類；

2、 第二類是利用在光線作用下材料 電阻率發(fā)生改變的現(xiàn)象，即內(nèi)光電效應(yīng)。光敏電阻傳感器屬于這一類。第三類是 利用在光線作用下光勢壘現(xiàn)象，即光生伏特效應(yīng)，光敏二極管及光敏三極管_傳 感器屬于這一類。在光線作用下電子逸出物體表面向外發(fā)射稱外光電效應(yīng)； 入射光強改變物質(zhì)導(dǎo)電 率的現(xiàn)象稱光電導(dǎo)效應(yīng)；半導(dǎo)體材料吸收光能后在 PN結(jié)上產(chǎn)生電動式的效應(yīng)稱 光生伏特效應(yīng)。光電式傳感器是將光信號轉(zhuǎn)換為電信號的光敏元件， 其中內(nèi)光電效應(yīng)可以分為光 電導(dǎo)效應(yīng)、光生伏特效應(yīng)光電倍增管是利用 二次電子釋放效應(yīng)，將光電流在管 內(nèi)部進行放大。它由光電陰極、若干倍增極和陽極三部分組成。說明光電管工作原理。5、絕對式編碼器輸出二進

3、制編碼，增量式編碼器輸出脈沖。絕對式編碼器的碼 制絕大多數(shù)采用格雷碼 增量式編碼器輸出信號要進行辨向、零標志和倍頻等處理 旋轉(zhuǎn)式編碼器可以測量轉(zhuǎn)軸的角位移，其中絕對式編碼器在任意位置都有固定的數(shù)字編碼與位置對應(yīng)，線數(shù)為360線的增量式編碼器分辨力為1 （角）度。6、莫爾條紋：光柵常數(shù)相同的兩塊光柵相互疊合在一起時，若兩光柵刻線之間保持很小的夾角q,由于遮光效應(yīng)，兩塊光柵刻線的相交處形成亮帶，而在刻線 彼此錯開處形成暗帶。在近于垂直柵線方向出現(xiàn)若干明暗相間的條紋光柵傳感器結(jié)構(gòu)為：光源一標尺光柵一指示光柵一光電元件為了測得比柵距 W更小的位移量，光柵傳感器要采用細分技術(shù)。莫爾條紋的光強度變化近似正

4、弦變化， 因此，便于將電信號作進一步細分，即采 用倍頻技術(shù)”技術(shù)。光柵傳感器中莫爾條紋的一個重要特性是具有位移放大作用。如果兩個光柵距相 等，即W=0.02mm,其夾角8 =0.1 ° ,則莫爾條紋的寬度B=11.46 mm莫爾條紋的 放大倍數(shù)K= 57327、把一導(dǎo)體（或半導(dǎo)體）兩端通以控制電流I ,在垂直方向施加磁場B,在另外 兩側(cè)會產(chǎn)生一個與控制電流和磁場成比例的電動勢， 這種現(xiàn)象稱霍爾效應(yīng)，這個 電動勢稱為霍爾電勢。制作霍爾元件應(yīng)采用什么材料，為什么？為何霍爾元件都比較薄，而且長寬比一股為2 : 1 ?簡述霍爾電動勢產(chǎn)生的原理?；魻栯妱觿菖c哪些因素有關(guān)？如何提高霍爾傳感器的靈

5、敏度？霍爾電動勢與霍爾電場Eh、載流導(dǎo)體或半導(dǎo)體的寬度b、載流導(dǎo)體或半導(dǎo)體的厚 度d、電子平均運動速度u、磁場感應(yīng)強度B、電流I有關(guān)?；魻杺鞲衅鞯撵`敏度Kh = k H =RH =I .、一一，一ner為了提圖霍爾傳感器的靈敏度,霍爾元件常制成薄片形。又因為霍爾元件的靈敏度與載流子濃度成反比， 所以可 采用自由電子濃度較低的材料作霍爾元件。8、外加磁場使半導(dǎo)體（導(dǎo)體）的電阻值隨磁場變化的現(xiàn)象成磁阻效應(yīng)。變磁阻式傳器是利用被測量調(diào)制磁路的磁阻，導(dǎo)致線圈電感量改變，實現(xiàn)對被測 量測量的。某些電介質(zhì)當(dāng)沿一定方向?qū)ζ涫┝Χ冃螘r內(nèi)部產(chǎn)生極化現(xiàn)象， 同時在它的表面 產(chǎn)生符號相反的電荷，當(dāng)外力去掉后又恢復(fù)

6、不帶電的狀態(tài)， 這種現(xiàn)象稱為正壓電 效應(yīng)；在介質(zhì)極化方向施加電場時電介質(zhì)會產(chǎn)生形變， 這種效應(yīng)又稱逆壓電效應(yīng)。電阻應(yīng)變片 磁敏電阻霍爾元件 氣敏傳感器濕敏傳感器光電耦合器 壓電傳感器 電容傳感器 熱敏電阻CCD電荷耦合器壓阻式傳感器 光纖傳感器 磁電傳感器 光電二極管差動變壓器熱釋電器件 磁敏晶體管 電渦流傳感器 光電池超聲波傳感器熱電偶紅外傳感器色敏傳感器正確選擇以上傳感器填入以下空內(nèi)：1 .可以進行位移測量的傳感器有光纖傳感器、差動變壓器、電阻傳感器；2 .可以完成溫度測量的有熱電偶、熱敏電阻；熱釋電；3 .半導(dǎo)體式傳感器是磁敏、霍爾元件、氣敏傳感器、壓阻傳感器；4 .光電傳感器有光電耦合

7、器、色敏傳感器、光纖傳感器、光電二極管；5 .用于磁場測量的傳感器霍爾器件、磁敏晶體管；6 .進行振動（或加速度）測量的傳感器磁電傳感器、壓電傳感器；7 .利用物體反射進行非電量檢測的傳感器超聲波傳感器、紅外傳感器；8、電容式液位傳感器屬于下列那一種型式：變介質(zhì)型根據(jù)電容式傳感器工作原理，可將其分為幾種類型？每種類型各有什么特點 用于什么場合？ 答：根據(jù)電容式傳感器的工作原理，可將其分為 3種：變極板間距的變極距型、 變極板覆蓋面積的變面積型和變介質(zhì)介電常數(shù)的變介質(zhì)型。變極板間距型電容式傳感器的特點是電容量與極板間距成反比，適合測量位移 量。變極板覆蓋面積型電容傳感器的特點是電容量與面積改變量

8、成正比，適合測量線位移和角位移。變介質(zhì)型電容傳感器的特點是利用不同介質(zhì)的介電常數(shù)各不相同，通過改變介質(zhì)的介電常數(shù)實現(xiàn)對被測量的檢測，并通過電容式傳感器的電容量的變化反映出 來。適合于介質(zhì)的介電常數(shù)發(fā)生改變的場合。測量微位移工作臺的位移量（行程 200pm,分辨力1 pm）,可選用電容傳感器數(shù)碼照相機中用于自動調(diào)焦的測距傳感器為紅外傳感器變間隙型電容式傳感器輸出特性屬于非線性9、為了減小非線性誤差，采用差動變隙式電感傳感器，其靈敏度和單線圈式傳感器相比提高一倍電感式傳感器采用變壓器式交流電橋作為測量電路時， 如想分辨出銜鐵位移的方 向，則應(yīng)在電路中加相敏檢波電路。10、壓電陶瓷與天然石英的壓電性

9、能比較，通常壓電常數(shù)大，居里點低光敏元件中光電池是直接輸出電壓的.11、利用熱電偶測溫時，只有在保持熱電偶冷端溫度恒定條件下才能進行.一應(yīng)變片，所受應(yīng)變c為1000 n ,若取Ks=3, n=1,非線性誤差為0.15%熱電偶產(chǎn)生的熱電勢由哪幾種電勢組成，試證明熱電偶的中間導(dǎo)體定律。熱電偶測溫時，為什么要進行冷端溫度補償？答（1）因為熱電偶的熱電勢只有當(dāng)冷端的溫度恒定時才是溫度的單值函數(shù)，而 熱電偶的標定時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(dǎo)線法B:冷端溫度計算校正法C:冰浴法D:補償電橋法。12、熱電阻傳感器主要分為哪兩

10、種類型？它們分別應(yīng)用在什么場合？答：（l）鋁電阻傳感器：特點是精度高、穩(wěn)定性好、性能可靠。主要作為標準電阻溫 度計使用，也常被用在工業(yè)測量中。止匕外，還被廣泛地應(yīng)用于溫度的基準、標準 的傳遞，是目前測溫復(fù)現(xiàn)性最好的一種。銅電阻傳感器：價錢較鉛金屬便宜。在測溫范圍比較小的情況下，有很好的穩(wěn)定性。溫度系數(shù)比較大，電阻值與溫度之間接近線性關(guān)系。材料容易提純，價格便宜。不足之處是測量精度 較鋁電阻稍低、電阻率小。光電效應(yīng)可分為哪三種類型，簡單說明傳感器的原理并分別列出以之為基礎(chǔ)的光 電傳感器。13、根據(jù)傳感器感知外界信息所依據(jù)的基本效應(yīng)，可將傳感器分為三大類，分別是： 物理傳感器、化學(xué)傳感器、生物傳感

11、器 試述傳感器的定義、共性及組成。傳感器的定義：能感受被測量并按照一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的器件或裝 置；傳感器的共性：利用物理定律和物質(zhì)的物理、化學(xué)或生物特性，將非電量 （如位移、速度、加速度、力等）轉(zhuǎn)換為電量（電壓、電流、電容、電阻等）；傳 感器的組成：傳感器主要由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成。14、熱電效應(yīng)15、壓阻效應(yīng)16、什么是正壓電效應(yīng)？什么是逆壓電效應(yīng)？什么是縱向壓電效應(yīng)？什么是橫向壓 電效應(yīng)？答：正壓電效應(yīng)就是對某些電介質(zhì)沿一定方向施以外力使其變形時，其內(nèi)部將產(chǎn)生極化現(xiàn)象而使其出現(xiàn)電荷集聚的現(xiàn)象。當(dāng)在片狀壓電材料的兩個電極面上加上交流電壓， 那么壓電片將產(chǎn)生機械振 動，即壓電片在電

12、極方向上產(chǎn)生伸縮變形， 壓電材料的這種現(xiàn)象稱為電致伸縮效 應(yīng)，也稱為逆壓電 效應(yīng)。沿石英晶體的x軸（電軸）方向受力產(chǎn)生的壓電效應(yīng)稱為"縱向壓電效應(yīng)"。沿 石英晶體的y軸（機械軸）方向受力產(chǎn)生的壓電效應(yīng)稱為"橫向壓電效應(yīng)"。電渦流效應(yīng)：根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，塊狀金屬導(dǎo)體置于變化的磁場中或在磁場中作切割磁力線運動時，通過導(dǎo)體的磁通將發(fā)生變化，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，該電動勢在導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生電流，并形成閉合曲線，狀似水中的渦流，壓電式傳感器往往采用多片壓電晶片串聯(lián)或并聯(lián)方式，當(dāng)采用多片壓電晶片并聯(lián)方式時，適合于測量何種信號？17、圖為光電傳感器電路，GPIS01是光電斷路器。分析電路工作原理：GF7 初 I當(dāng)用物體遮擋光路時晶體三極管 VT狀態(tài)是導(dǎo)通還是截止？二極管是一個什么器件，在電路中起到什么作用？如果二極管反相連接晶體管 VT狀態(tài)如何？解：截止；紅外發(fā)射管，起控制作用；截止。18、試分析差動式變極距型電容傳感器電容的變化量以及靈敏度。19、已知某霍爾元件尺寸長 L=100mm,寬b=3.5mm,厚d=1mm。沿L方向通以電流I=1.0mV,在垂直于bMd兩方向上加均勻磁場