傳感器復習提綱(全部)

1、考試題型1、填空題（20-30分）2、選擇題（20分）3、簡答題（30-40分）4、計算題（20分）第一章傳感與檢測技術的理論基礎1、名詞解釋：測量、引用誤差、隨機誤差、系統(tǒng)誤差、粗大誤差2、關鍵點：測量根據(jù)測量方法分：直接測量、間接測量和組合測量；測量根據(jù)測量方式分：偏差式測量、零位法測量與微差法測量；等精度和不等精度測量的區(qū)別變送器將傳感器輸出的信號變換成便于傳輸和處理的信號測量誤差是測得值減去被測量的真值修正值是與絕對誤差大小相等、符號相反的值儀表精度等級是根據(jù)最大引用誤差來確定的系統(tǒng)誤差分恒值系統(tǒng)誤差和變值系統(tǒng)誤差在數(shù)據(jù)處理時要采用的誤差不應該包含粗大誤差，即所有的壞值都應當剔除算術平

2、均值是反映隨機誤差的分布中心，而均方根偏差則反映隨機誤差的分布范圍。各測量值與算術平均值差值稱為殘余誤差，絕對值大于3b的誤差是不可能出現(xiàn)的，通常把這個誤差稱為極限誤差8lim。即極限誤差Slim=3o-3b 準則就是如果一組測量數(shù)據(jù)中某個測量值的殘余誤差的絕對值|vi|3b 時則該測量值為可疑值（壞值），應剔除。最小二乘法原理就是要獲得最可信賴的測量結果，使各測量值的殘余誤差平方和為最小。3、簡答題：畫出測量系統(tǒng)組成結構框圖（圖1-1）隨機誤差有哪些性質？如何減小和消除系統(tǒng)誤差？5、計算題課后題1-3第二章1、名詞解釋：傳感器、靈敏度、遲滯、漂移二階傳感器對階躍信號的響應在很大程度上取決于阻

3、尼比E和固有頻率 3n。傳感器的頻率響應特性的好壞主要取決于傳感器的固有頻率con和阻尼比E。為了減小動態(tài)誤差和擴大頻率響應范圍，一般是提高傳感器固有頻率no3、簡答題課后題2-1、2-2第三章應變式傳感器1、名詞解釋：應變效應：在導體產生機械變形時，它的電阻值相應發(fā)生變化。壓阻效應：半導體材料的電阻率P隨作用應力的變化而發(fā)生變化的現(xiàn)象2、關鍵點：電阻應變片的工作原理是基于應變效應半導體應變片的工作原理是基于應阻效應金屬應變片由敏感柵、基片、覆蓋層和引線等部分組成金屬電阻應變片的敏感柵有絲式、箔式和薄膜式三種。2、關鍵點寫出靈敏度和線性度的公式S=Ay/AxT值是一階傳感器重要的性能參數(shù)。時間

4、常數(shù)T越小maxYFS100%響應速度越快康銅是目前應用最為廣泛的應變絲材料目前應變片的電阻值（標稱值）也有一個系列，如60、120、350、600、1000等，其中以120最為常用。電阻應變片的溫度補償方法通常有線路補償法和應變片自補償兩大類。線路補償法測量應變時，工作應變片R1粘貼在被測試件表面上，補償應變片RB粘貼在與被測試件材料完全相同的補償塊上，且僅工作應變片承受應變。畫出圖3-10,半橋和全橋，寫出電橋輸出電壓（3-46）（3-47）和靈敏度欲使直流電橋平衡，其相鄰兩臂電阻的比值應相等，或相對兩臂電阻的乘積相等。對交流電橋，除要滿足電阻平衡條件外，還必須滿足電容平衡條件3、簡答題課

5、后題3-34、計算題課后題3-53-6第四章電感式傳感器1、名詞解釋：電感式傳感器：利用電磁感應原理將被測非電量如位移、壓力、流量、振動等轉換成線圈自感量L或互感量M的變化，再由測量電路轉換為電壓或電流的變化量輸出，這種裝置稱為電感式傳感器互感式傳感器：把被測的非電量變化轉換為線圈互感量變化的傳感器2、關鍵點電感式傳感器種類很多，主要有自感式、互感式和電渦流式三種傳感器自感式電感傳感器是利用線圈自感量的變化來測量的，由線圈、鐵芯和銜鐵三部分組成。又稱為磁阻傳感器自感式電感傳感器又可分為變氣隙厚度8的傳感器和變氣隙面積S0的傳感器。使用最廣泛的是變氣隙厚度式電感傳感器。變間隙式電感傳感器的測量范

6、圍與靈敏度及線性度相矛盾，所以變隙式電感式傳感器用于測量微小位移時是比較精確的。為了減小非線性誤差，實際測量中廣泛采用差動變隙式電感傳感器。自感式電感傳感器的測量電路有交流電橋式、變壓器式以及諧振式等幾種形式。對于變壓器式由于輸入電壓是交流電壓，輸出指示無法判斷位移方向，必須配合相敏檢波電路來解決零點殘余電壓主要由基波分量和高次諧波分量組成，零點殘余電壓的存在造成零點附近的不靈敏區(qū)，限制了分辨率的提高。差動變壓器結構形式較多，有變隙式、變面積式和螺線管式等，差動變壓器輸出的是交流電壓，為了達到能辨別移動方向及消除零點殘余電壓的目的，實際測量時，常常采用差動整流電路和相敏檢波電路。相敏檢波電路輸

7、出電壓U0的值反映位移Ax的大小，而uL的極性則反映了位移Ax的方向。根據(jù)電渦流效應制成的傳感器稱為電渦流式傳感器。3、簡答題：課后題4-1參考圖4-3及其原理說明4、計算題課后題4-84-9第五章電容式傳感器1、名詞解釋：電容式傳感器是將非電量的變化轉換為電容量變化的一種傳感器。2、關鍵點電容式傳感器可分為三種：變極板間距離的變極距型、改變極板面積的變面積型、改變介質介電常數(shù)的變介質型圖5-1分清各種結構形式的傳感器類型變極距型電容傳感器，極板間可采用高介電常數(shù)的材料（云母、塑料膜等）作介質，有了云母片，極板間起始距離可大大減小。一般變極板間距離電容式傳感器的起始電容在20100pF之間，極

8、板間距離在25200師的范圍內，最大位移應小于間距的1/10,故在微位移測量中應用最廣。變面積型電容傳感器的應用場合：主要應用于測量線位移和角位移。變介質型電容傳感器是利用不同介質的介電常數(shù)各不相同，通過介質的改變來實現(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除變極距型電容傳感器外，其它幾種形式傳感器的輸入量與輸出電容量之間的關系均為線性的差動脈寬調制電路能適用于變極板距離以及變面積式差動式電容傳感器，并具有線性特性。3、簡答題：1）說明單極式變極距型電容傳感器靈敏度和非線性誤差間的關系，根據(jù)所學知識說明如何提高其提高靈敏度，減小非線性誤差。（課后題5-2類似，參看其答案）答：

9、對于變極距型電容傳感器，靈敏度與非線性誤差對d0的要求是矛盾的。即K大，非線性誤差大；K小，非線性誤差小。為了提高靈敏度，減小非線性誤差結構，如此一來，靈敏度得到一倍的改善，由d線性度得到改善由100%變?yōu)閐02）課后題5-13）課后題5-34、計算題課后題5-4第六章壓電式傳感器1、名詞解釋：1）正壓電效應（順壓電效應）：某些電介質，當沿著一定方向對其施力而使它變形時，內部就產生極化現(xiàn)象，同時在它的一定表面上產生電荷，當外力去掉后，又重新恢復不帶電狀態(tài)的現(xiàn)象。當作用力方向改變時，電荷極性也隨著改變。大都采用差動式_C/d.1 變?yōu)镃0d02100%d02d02）逆壓電效應（電致伸縮效應）：當

10、在電介質的極化方向施加電場，這些電介質就在定方向上產生機械變形或機械壓力，當外加電場撤去時，這些變形或應力也隨之消失的現(xiàn)象。3）居里點溫度：壓電材料開始喪失壓電特性的溫度。2、關鍵點：1）壓電式傳感器基于壓電材料的壓電效應，是有源傳感器。2）壓電材料可以分為兩大類：壓電晶體和壓電陶瓷3）石英晶體的壓電系數(shù)比壓電陶瓷低得多（壓電陶瓷的壓電靈敏度高）4）錯鈦酸鉛與鈦酸鋼相比，壓電系數(shù)更大，居里點溫度高（在300C以上），各項機電參數(shù)受溫度影響小，時間穩(wěn)定性好，因此錯鈦酸鉛系壓電陶瓷（PZT）是目前壓電式傳感器中應用最廣泛的壓電材料。3、簡答題1）為什么壓電晶體不適合于靜態(tài)測量？答：由于外力作用在壓

11、電元件上產生的電荷只有在無泄漏的情況下才能保存，即需要轉換電路具有無限大的輸入阻抗，事實上，傳感器內部不可能沒有泄漏，外電路負載也不可能無窮大，只有外力以較高頻率不斷地作用，傳感器的電荷才能得以補充，因此，壓電晶體不適合于靜態(tài)測量。2）畫出壓電元件的兩種等效電路P107圖6-7（課后題6-4）3）課后題6-54）課后題6-6第七章磁電式傳感器1、名詞解釋1）磁電式傳感器，是利用磁電作用將被測量（如振動、位移、轉速等）轉換成電信號的一種傳感器。5）霍爾效應：置于磁場中的靜止載流導體，當它的電流方向與磁場方向不一致時，在垂直于電流和磁場的方向會產生電動勢（霍爾電勢），這種現(xiàn)象稱霍爾效應2、關鍵點6

12、）磁電式傳感器是一種有源傳感器，有磁電感應式傳感器和霍爾式傳感器等2）兩種磁電式傳感器結構：變磁通式和恒磁通式。變磁通式又稱為磁阻式3）霍爾傳感器是基可:霍爾效應的一種傳感器4）霍爾電勢正比于激勵電流及磁感應強度，其靈敏度與霍爾常數(shù)RH成正比而與霍爾片厚度d成反比。為了提高靈敏度，霍爾元件常制成薄片形狀。3、簡單題1）課后題7-12）課后題7-4什么是霍爾效應，霍爾電勢與哪些因素相關？3）答：置于磁場中的靜止載流導體，當它的電流方向與磁場方向不一致時，在垂直于電流和磁場的方向會產生電動勢（霍爾電勢），這種現(xiàn)象稱霍爾效應。霍爾電勢正比于激勵電流及磁感應強度，其靈敏度與霍爾常數(shù)RH成正比而與霍爾片

13、厚度d成反比。為了提高靈敏度，霍爾元件常制成薄片形狀。4、計算題課后題7-7第八章光電式傳感器1、名詞解釋1）光電式傳感器2）外光電效應3）內光電效應4）光電耦合器件是由發(fā)光元件（如發(fā)光二極管）和光電接收元件合并使用，以光作為媒介傳遞信號的光電器件5）CCD2、關鍵點1）光電器件工作的物理基礎是光電效應。光電效應分為外光電效應和內光電效應兩大類2）在光線作用下，能使電子逸出物體表面的現(xiàn)象稱為外光電效應，如光電管、光電倍增管就屬于這類光電器件。3）受光照的物體導電率發(fā)生變化，或產生光生電動勢的效應叫內光電效應，內光電效應又可分為光電導效應和光生伏特效應4）光電導效應： 在光線作用下， 電子吸收光

14、子能量從鍵合狀態(tài)過渡到自由狀態(tài)， 而引起材料電阻率變化，這種效應稱為光電導效應。基于這種效應的器件有光敏電阻等。5）在光線作用下，能使物體產生一定方向的電動勢的現(xiàn)象稱為光生伏特效應，如光電池就屬于這類光電器件。6）光敏電阻的亮電流與暗電流之差稱為光電流7）由于光敏電阻的光照特性呈非線性，因此不宜作為測量元件，一般在自動控制系統(tǒng)中常用作開關式光電信號傳感元件。8）光電池是在光線照射下，直接將光能轉換為電能的光電器件9）光敏二極管在電路中一般是處于反向工作狀態(tài)10）光電耦合器件分為用于實現(xiàn)電隔離的光電耦合器和用于檢測有無物體的光電開關兩類，11 ）電荷耦合器件（ChargeCoupleDevice,簡稱CCD）是一種金屬氧化物半導體（MOS）集成電路器件。它以電荷作為信號，具有光電信號轉換、存儲、移位并讀出信號電荷的功能12 ）面型CCD圖像傳感器有三種基本類型：線轉移、幀轉移和隔列轉移。13）功能型傳感器是利用光纖本身的特性把光纖作為敏感元件，被測量對光纖內傳輸?shù)墓膺M行調制，使傳輸?shù)墓獾膹姸取⑾辔?、頻率或偏振態(tài)等特性發(fā)生變化，再通過對被調制過的信號進行解調，從而得出被測信號。1