傳感復(fù)習(xí)題部分答案

1、簡(jiǎn)答和計(jì)算題3 超聲波的波型有幾種？是根據(jù)什么來(lái)分類(lèi)的？答：超聲波的波型有縱波、橫波、外表波亦稱(chēng)瑞利波、蘭姆波。依據(jù)超聲場(chǎng)中質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)與聲能量傳播方向之間的關(guān)系來(lái)分。4.簡(jiǎn)述電容式傳感器的工作原理。答：兩平行極板組成的電容器，其電容量為c=s?/d 。當(dāng)被測(cè)量的變化使式中的任一參數(shù)發(fā)生變化時(shí)，電容量C也就隨之變化。電容式傳感器檢測(cè)被測(cè)量的變化，并將其轉(zhuǎn)化為電容量的變化，通過(guò)測(cè)量電路又 轉(zhuǎn)化為電壓量或是電流量的變化，從而測(cè)量岀被測(cè)量的大小。5J什么是應(yīng)變效應(yīng)？什么是壓阻效應(yīng)？什么是橫向效應(yīng)？答：金屬導(dǎo)體的電阻值隨著它受力所產(chǎn)生機(jī)械變形拉伸或壓縮的大小而發(fā)生變化的現(xiàn)象稱(chēng)之為金屬的電阻應(yīng)變效應(yīng)。壓阻

2、效應(yīng)：對(duì)半導(dǎo)體施加一定的應(yīng)力時(shí)，其電阻率產(chǎn)生變化的現(xiàn)象；橫向效應(yīng)：應(yīng)變片由于縱向應(yīng)變和橫向應(yīng)變的影響，電阻值減小。6. |試說(shuō)明金屬應(yīng)變片與半導(dǎo)體應(yīng)變片的相同和不同之處。答：相同點(diǎn)：在一定條件下能改變自身的物理性質(zhì)，并且將其轉(zhuǎn)變成電阻的變化。不同點(diǎn)：材料不同，靈敏度不同。半導(dǎo)體基于壓阻效應(yīng)，也就是受到壓力時(shí)其電阻值會(huì)發(fā)生變化，但半導(dǎo) 體應(yīng)變片的靈敏系數(shù)比金屬應(yīng)變片要大很多，用于大信號(hào)輸岀的場(chǎng)合，但是機(jī)械強(qiáng)度低，受溫度影響大。 金屬應(yīng)變片機(jī)械輕度高，靈敏度低，本錢(qián)也低。8單臂電橋存在非線性誤差，試說(shuō)明解決方法。答：為了減小和克服非線性誤差，常采用差動(dòng)電橋在試件上安裝兩個(gè)工作應(yīng)變片，一個(gè)受拉應(yīng)變，

3、一個(gè)受 壓應(yīng)變，接入電橋相鄰橋臂，稱(chēng)為半橋差動(dòng)電路。比單臂工作時(shí)靈敏度提高一倍，同時(shí)具有溫度補(bǔ)償?shù)淖?用。9. 渦流式傳感器的主要優(yōu)點(diǎn)是什么 ？電渦流傳感器除了能測(cè)量位移外，還能測(cè)量哪些非電量？ 答：優(yōu)點(diǎn)：能對(duì)位移，厚度，外表溫度，速度，應(yīng)力，材料損傷等進(jìn)行非接觸式連續(xù)測(cè)量，具有體積小， 靈敏度高，頻率響應(yīng)寬等特點(diǎn)，應(yīng)用廣泛。10. 寄生電容與電容傳感器相關(guān)聯(lián)影響傳感器的靈敏度，它的變化為虛假信號(hào)影響傳感器的 精度。試闡述消除和減小寄生電容影響的幾種方法和原理。金屬殼體，專(zhuān)用屏蔽線11. 簡(jiǎn)述電容式傳感器的優(yōu)缺點(diǎn)。電容式傳感器測(cè)量電路的作用是什么？答：優(yōu)點(diǎn)：溫度穩(wěn)定性好，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，動(dòng)態(tài)響應(yīng)好，

4、可以實(shí)現(xiàn)非接觸測(cè)量具有平均效應(yīng)。缺點(diǎn)：輸岀阻抗大，負(fù)載能力差，寄生電容較大。12. 簡(jiǎn)述正、逆壓電效應(yīng)。能否用壓電傳感器測(cè)量靜態(tài)壓力？為什么？串聯(lián)連接和并聯(lián)連接的特點(diǎn)各是什么？答：某些電介質(zhì)在沿一定的方向受到外力作用變形時(shí)，由于內(nèi)部電極化現(xiàn)象同時(shí)在兩個(gè)外表上產(chǎn)生符號(hào)相 反的電荷，當(dāng)外力去掉時(shí)，恢復(fù)到不帶電的狀態(tài)；而當(dāng)作用力方向改變時(shí)，電荷的極性隨著改變。晶體受 力產(chǎn)生的電荷量與外力的大小成正比，這種現(xiàn)象稱(chēng)為正壓電效應(yīng)。反之，如對(duì)晶體施加一定變電場(chǎng)，晶體 本身將產(chǎn)生機(jī)械變形，外電場(chǎng)撤離，變形隨之消失，稱(chēng)為逆壓電效應(yīng)。并聯(lián)形式，其輸出電容C?為單片電容C的兩倍，但輸岀電壓 U等于單片電壓U,極板上

5、電荷量q'為單片電荷量q的兩倍，串聯(lián)形式，輸岀 的總電荷q'等于單片電荷q，而輸出電壓U?為單片電壓U的二倍，總電容 C?為單片電容C的一半。13. 說(shuō)明霍爾效應(yīng)的原理？霍爾靈敏度與霍爾元件厚度之間有什么關(guān)系？寫(xiě)岀你認(rèn)為可以用霍爾傳感器來(lái) 檢測(cè)的物理量。設(shè)計(jì)一個(gè)采用霍爾傳感器的液位控制系統(tǒng)。答：一個(gè)金屬導(dǎo)體薄片或半導(dǎo)體薄片，當(dāng)在它的兩端通過(guò)控制電流I并且同時(shí)在薄片的垂直方向上加上磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B的磁場(chǎng)時(shí)，在垂直于電流和磁場(chǎng)的方向上就會(huì)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)Uh，這種現(xiàn)象叫做霍爾效應(yīng)。靈敏度和厚度有關(guān)，厚度越小，靈敏度越高，但是考慮到厚度對(duì)其他因素的影響，厚度不是越小越好。能 來(lái)測(cè)量位移、轉(zhuǎn)

6、速等。液位控制系統(tǒng)原理，霍爾元件固定不動(dòng)，磁鐵與探測(cè)桿固定在一起，連接到裝液體的容器旁邊，通過(guò) 管道與內(nèi)部連接。當(dāng)液位到達(dá)控制位置時(shí)霍爾元件輸岀控制信號(hào)，通過(guò)處理電路和電磁閥來(lái)控制液壓閥門(mén) 的開(kāi)啟和關(guān)閉，如液位低于控制位置時(shí)開(kāi)啟閥門(mén)，超過(guò)控制位置時(shí)那么關(guān)閉閥門(mén)。14. 磁敏式傳感器與電感式傳感器有何不同？答：磁敏式傳感器是利用半導(dǎo)體材料中的自由電子或空穴隨磁場(chǎng)改變其運(yùn)動(dòng)方向這一特性而制成。而電感 式傳感器是一種機(jī)電轉(zhuǎn)換裝置，利用電磁感應(yīng)定律將被測(cè)非電量轉(zhuǎn)換為電感或互感的變化。15. 什么是熱電勢(shì)、接觸電勢(shì)和溫差電勢(shì)？答：兩種不同的導(dǎo)體或半導(dǎo)體 A和B組合成閉合回路，假設(shè)導(dǎo)體 A和B的連接處溫度

7、不同，那么在此閉合回 路中就有電流產(chǎn)生，也就是說(shuō)回路中有電動(dòng)勢(shì)存在，這種電動(dòng)勢(shì)叫做熱電動(dòng)勢(shì)，是由接觸電勢(shì)和溫差電勢(shì) 組成。接觸電勢(shì)：在不同金屬的接觸面形成的電位差，溫差電勢(shì)在單一導(dǎo)體因?yàn)閮啥说臏囟炔煌a(chǎn)生的 電動(dòng)勢(shì)。16. 說(shuō)明熱電偶測(cè)溫的原理及熱電偶的根本定律。試述熱電偶冷端溫度補(bǔ)償?shù)膸追N主要方法和補(bǔ)償原理。現(xiàn)用一支鎳鉻-康銅E熱電偶測(cè)溫。其冷端溫度為 30C，動(dòng)圈顯示儀表機(jī)械零位在0C指示值為400C， 那么認(rèn)為熱端實(shí)際溫度為 430'C，對(duì)不對(duì)？答：一是勻質(zhì)導(dǎo)體定律：如果熱電偶回路中的兩個(gè)熱電極材料相同，無(wú)論兩接點(diǎn)的溫度如何，熱電動(dòng)勢(shì)為 零。根據(jù)這個(gè)定律，可以檢驗(yàn)兩個(gè)熱電極材料

8、成分是否相同，也可以檢查熱電極材料的均勻性。二是中間導(dǎo)體定律：在熱電偶回路中接入第三種導(dǎo)體，只要第三種導(dǎo)體的兩接點(diǎn)溫度相同，那么回路中 總的熱電動(dòng)勢(shì)不變。它使我們可以方便地在回路中直接接入各種類(lèi)型的顯示儀表或調(diào)節(jié)器，也可以將熱電 偶的兩端不焊接而直接插入液態(tài)金屬中或直接焊在金屬外表進(jìn)行溫度測(cè)量。三是標(biāo)準(zhǔn)電極定律：如果兩種導(dǎo)體分別與第三種導(dǎo)體組成的熱電偶所產(chǎn)生的熱電動(dòng)勢(shì)，那么由這兩 種導(dǎo)體組成的熱電偶所產(chǎn)生的熱電動(dòng)勢(shì)也就。只要測(cè)得各種金屬與純鉑組成的熱電偶的熱電動(dòng)勢(shì)，那么 各種金屬之間相互組合而成的熱電偶的熱電動(dòng)勢(shì)可直接計(jì)算岀來(lái)。四是中間溫度定律：熱電偶在兩接點(diǎn)溫度t、t0時(shí)的熱電動(dòng)勢(shì)等于該熱電

9、偶在接點(diǎn)溫度為t、tn和tnt0時(shí)的相應(yīng)熱電動(dòng)勢(shì)的代數(shù)和。中間溫度定律為補(bǔ)償導(dǎo)線的使用提供了理論依據(jù)。熱電偶冷端溫度補(bǔ)償?shù)姆椒ㄖ饕校阂皇抢涠撕銣胤?。這種方法將熱電偶的冷端放在恒溫場(chǎng)合；二是補(bǔ)償導(dǎo)線法。將熱電偶的冷端延伸到溫度恒定的場(chǎng)所如儀表室。根據(jù)中間溫度定律，只要熱電偶和補(bǔ)償導(dǎo)線的二個(gè)接點(diǎn)溫度一致，是不會(huì)影響熱電動(dòng)勢(shì)輸岀的；三是計(jì)算修正法。修正公式為：Eab t, tg EABt,tJ EABti，to；四是電橋補(bǔ)償法。不對(duì)。17. Pt100和Cu50分別代表什么傳感器？分析熱電阻傳感器測(cè)量電橋之三線、四線連接法的主要作用。 答：Pt100表示0C時(shí)電阻為100歐姆，Cu50表示0C時(shí)電

10、阻為50歐姆。18. 試比擬熱電阻與熱敏電阻的異同。答：均能制成溫度傳感器，熱電阻材料是金屬，熱敏電阻材料是半導(dǎo)體，熱電阻是中低溫區(qū)最常用的一種溫度檢測(cè)器，其熱電特性是線性的；半導(dǎo)體熱敏電阻有很高的電阻溫度系數(shù)，其靈敏度比熱電阻高得多， 適于在-100 C300C之間測(cè)溫，其熱電特性是非線性的。19. 什么是光電效應(yīng)，依其表現(xiàn)形式如何分類(lèi)，并予以解釋。在光線的作用下，物體內(nèi)的電子逸出物體外表向外發(fā)射的現(xiàn)象稱(chēng)為外光電效應(yīng)。當(dāng)光照射在物體上，使物 體的電阻率 p發(fā)生變化，或產(chǎn)生光生電動(dòng)勢(shì)的現(xiàn)象叫做內(nèi)光電效應(yīng)，它多發(fā)生于半導(dǎo)體內(nèi)。根據(jù)工作原 理的不同，內(nèi)光電效應(yīng)分為光電導(dǎo)效應(yīng)和光生伏特效應(yīng)兩類(lèi)。21

11、、哪些傳感器可選作小位移傳感器？22、渦流傳感器測(cè)量位移與其它位移傳感器比擬，其主要優(yōu)點(diǎn)是什么？渦流式傳感器能否測(cè)量大位移量？ 為什么？答：優(yōu)點(diǎn)：能對(duì)位移，厚度，外表溫度，速度，應(yīng)力，材料損傷等進(jìn)行非接觸式連續(xù)測(cè)量，體積小，結(jié)構(gòu) 簡(jiǎn)單，不怕油等介質(zhì)污染。渦流傳感器不能測(cè)量大位移量，只有當(dāng)測(cè)量范圍較小時(shí)，才能保證一定的線性度。23. 電渦流傳感器除了能測(cè)量位移外，還能測(cè)量哪些非電量？答：厚度，外表溫度，速度，應(yīng)力。24. 電渦流傳感器能否測(cè)量塑料物體移動(dòng)的位移？假設(shè)能測(cè)量理由是什么？不能測(cè)量理由是什么？應(yīng)采取什 么措施改良，就可以用電渦流傳感器測(cè)量了。答：電渦流傳感器不能測(cè)量塑料物體移動(dòng)的位移，

12、因?yàn)闄z測(cè)對(duì)象錯(cuò)誤。塑料不能產(chǎn)生渦流，要在塑料上加 裝金屬材質(zhì)的物體。25. 壓電式加速度傳感器與壓電式力傳感器在結(jié)構(gòu)上有何不同，為什么？答：加速度傳感器要通過(guò)質(zhì)量塊把加速度轉(zhuǎn)換為力作用在壓電片上26. 某電容傳感器(平行極板電容器)的圓形極板半徑，工作初始極板間距離，介質(zhì)為空氣。問(wèn)：(1 )如果極板間距離變化量 ，電容的變化量 是多少？答：c= £ s/d(2 )如果測(cè)量電路的靈敏度，讀數(shù)儀表的靈敏度(格/ mV在時(shí)，讀數(shù)儀表的變化量為多少27. 畫(huà)出傳感器系統(tǒng)的組成框圖，并說(shuō)明各組成局部的作用。答：傳感器由敏感元件，轉(zhuǎn)換元件，和測(cè)量電路組成。敏感元件是將被測(cè)非電量預(yù)先變換為另一種易

13、于變 換成電量的非電量，轉(zhuǎn)換元件是將非電量直接轉(zhuǎn)換為電量的器件，測(cè)量電路是將輸岀的電量變成便于顯示,記錄，控制和處理的有用電信號(hào)的電路。度效應(yīng)，簡(jiǎn)述產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因。答：環(huán)境溫度變化時(shí)，由于敏感柵材料的電阻溫度系數(shù)的存在，引起應(yīng)變片電阻相對(duì)變化；環(huán)境溫度變化時(shí)，敏感柵材料和試件材料的膨脹系數(shù)不同，應(yīng)變片產(chǎn)生附加的拉長(zhǎng)(或壓縮)，引起電阻的相對(duì)變化。29.如下圖是電容式差壓傳感器結(jié)構(gòu)示意圖及其轉(zhuǎn)換電路，圖中1為玻璃盤(pán)，2為鍍金層，3為金屬膜片，介紹其工作原理。答：電容式差壓傳感器由兩個(gè)玻璃圓盤(pán)和一個(gè)金屬膜片組成。兩玻璃圓盤(pán)上的凹面上各鍍以金作為電容傳 感器的兩個(gè)固定電極，夾在兩凹圓盤(pán)中的膜片那么為傳感器的可動(dòng)電極。當(dāng)兩邊壓力相等時(shí)，膜片處在中間位置與左、右固定電極間距相等，轉(zhuǎn)換電路輸出U0 = 0;當(dāng)P1 >P2(或P2 > P1)時(shí)，膜片彎向右側(cè)(或左側(cè))，Cdb v Cab(或Cab > Cdb)，U0輸出與| P1-P2 |成比例的信號(hào)。35什么是粗誤差？粗誤差可以通過(guò)什么手段來(lái)消除 ？答：如果由于刻劃誤差等原因，某一較高位提前或延后改變，就會(huì)造成粗誤差。消除粗誤差的方法有雙讀數(shù)頭法；循環(huán)碼代替二進(jìn)制碼。36.什么是中間溫度定律？什么是中間導(dǎo)體定律？使用 K型熱電偶，基準(zhǔn)接點(diǎn)為09,測(cè)量接點(diǎn)為 30。C 和900° C時(shí)，溫差