傳感器及檢測(cè)技術(shù)期末復(fù)習(xí)Word版

整理為word格式整理為word格式整理為word格式看前注意：紅色為老師上課提到的，可能不全。藍(lán)色僅作參考，黃色加亮是期末A卷考過的，補(bǔ)考不一定會(huì)考。一．簡(jiǎn)答整理：【11】氣敏傳感器使用前為什么要預(yù)熱？（10’）【問答Q：氣敏傳感器為什么工作在高溫？】燒去附著在敏感元件上的塵埃、油霧。加速氣體的吸附，提高其靈敏度與響應(yīng)速度?！?】磁電式傳感器與電感式傳感器的異同？（10’）電磁感應(yīng)的磁電式感應(yīng)器與電感式傳感器相似點(diǎn)是都有線圈，不同點(diǎn)是基于電磁感應(yīng)的磁電式傳感器有永磁體，而電感式的磁路中沒有永磁體，因此兩者原理和應(yīng)用上有不同。磁電感應(yīng)式傳感器是有源傳感器?！?0】醫(yī)學(xué)臨床用B超的工作原理？（10’）【填空Q：B超使用的傳感器？（超聲波傳感器）】超聲波向一定方向傳播時(shí)可以穿透物體，若碰到障礙物會(huì)產(chǎn)生回聲，且不同障礙物產(chǎn)生回聲不同，人們通過儀器將這種回聲收集并顯示在屏幕上，可用于了解物體內(nèi)部結(jié)構(gòu)?！?】解釋什么是傳感器?傳感器的基本組成包括哪兩大部分?這兩大部分各自起什么作用?【問答Q：我國國標(biāo)（GB/T7665-2005）定義傳感器？】傳感器是能感受被測(cè)量并按照一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的器件或裝置。傳感器的基本組成包括敏感元件和轉(zhuǎn)換元件兩部分。

敏感元件是傳感器中能直接感受(或響應(yīng))被測(cè)信息(非電量)的元件,起檢測(cè)作用。

轉(zhuǎn)換元件則是指?jìng)鞲衅髦心軐⒚舾性母惺?或響應(yīng))信息轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的部分,起轉(zhuǎn)換作用?！?】傳感器技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)？提高與改善技術(shù)性能。（途徑：差動(dòng)技術(shù)、平均技術(shù)、補(bǔ)償與修正技術(shù)、屏蔽隔離與干擾抑制、穩(wěn)定性處理）開展基礎(chǔ)理論研究。集成化。智能化。網(wǎng)絡(luò)化。微型化?！?】零點(diǎn)殘余電壓的產(chǎn)生原因？傳感器的兩個(gè)二次繞組幾何尺寸和線圈電氣參數(shù)不對(duì)稱，導(dǎo)致其產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)不一樣，構(gòu)成零點(diǎn)殘余電壓的基波。由于磁性材料磁化曲線的非線性，產(chǎn)生了零點(diǎn)殘余電壓的高次諧波。勵(lì)磁電壓本身含高次諧波。整理為word格式整理為word格式整理為word格式【4】零點(diǎn)殘余電壓的消除方法？盡可能保證傳感器的幾何尺寸、線圈電氣參數(shù)和磁路的對(duì)稱。采用適當(dāng)?shù)臏y(cè)量電路，如差動(dòng)整流電路?！?】熱電偶的基本定律？它們的意義？不同分度號(hào)對(duì)應(yīng)的測(cè)溫范圍？【選擇題Q：分度號(hào)為S的測(cè)溫范圍？（0~1600℃）】1.中間導(dǎo)體定律在熱電偶測(cè)溫回路內(nèi)接入第三種導(dǎo)體，只要其兩端溫度相同，則對(duì)回路的總熱電勢(shì)沒有影響。中間導(dǎo)體定律的意義在于：在實(shí)際的熱電偶測(cè)溫應(yīng)用中，測(cè)量?jī)x表（如動(dòng)圈式毫伏表、電子電位差計(jì)等）和連接導(dǎo)線可以作為第三種導(dǎo)體對(duì)待。中間溫度定律為補(bǔ)償導(dǎo)線的使用提供了理論依據(jù)。它表明：如果熱電偶的兩個(gè)電極通過連接兩根導(dǎo)體的方式來延長(zhǎng)，只要接入的兩根導(dǎo)體的熱電特性與被延長(zhǎng)的兩個(gè)電極的熱電特性一致，且它們之間連接的兩點(diǎn)間溫度相同，則回路總的熱電動(dòng)勢(shì)只與延長(zhǎng)后的兩端溫度有關(guān)，與連接點(diǎn)溫度無關(guān)。標(biāo)準(zhǔn)電極定律【填空題】的意義在于：純金屬的種類很多，合金的種類更多，要得出這些金屬間組成熱電偶的熱電動(dòng)勢(shì)是一件工作量極大的事。在實(shí)際處理中，由于鉑的物理化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，通常選用高純鉑絲作標(biāo)準(zhǔn)電極，只要測(cè)得它與各種金屬組成的熱電偶的熱電動(dòng)勢(shì)，則各種金屬間相互組合成熱電偶的熱電動(dòng)勢(shì)就可根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)電極定律計(jì)算出來。均質(zhì)導(dǎo)體定律：如果組成熱電偶的兩個(gè)熱電極的材料相同，無論兩接點(diǎn)的溫度是否相同，熱電偶回路中的總熱電動(dòng)勢(shì)均為0。均質(zhì)導(dǎo)體定律有助于檢驗(yàn)兩個(gè)熱電極材料成分是否相同及熱電極材料的均勻性?！?】熱電偶為什么要進(jìn)行冷端補(bǔ)償？電熱偶的冷端補(bǔ)償有幾種？由于電熱偶冷端離工作端很近，又處于大氣中，其溫度受到測(cè)量對(duì)象和周圍環(huán)境溫度波動(dòng)的影響，因而冷端溫度難以保持恒定，這樣會(huì)帶來誤差，因此要進(jìn)行冷端補(bǔ)償。補(bǔ)償導(dǎo)線法。冷端恒溫法。冷端溫度校正法。自動(dòng)補(bǔ)償法。芯片補(bǔ)償法?！?】電阻應(yīng)變片電橋補(bǔ)償法為保證補(bǔ)償效果，應(yīng)注意？R3=R4。R1和R2具有相同的電阻溫度系數(shù)α、線膨脹系數(shù)β、應(yīng)變靈敏度K、初始電阻R0。粘貼補(bǔ)償片的材料和粘貼工作片的被測(cè)試件材料一樣，兩者線膨脹系數(shù)相同。工作片和補(bǔ)償片處于同一溫度場(chǎng)中?！?】什么是互感式傳感器？把被測(cè)的非電量變化轉(zhuǎn)換為線圈互感量變化的傳感器稱為互感式傳感器?！?】分析變氣隙厚度電感式傳感器工作原理。當(dāng)銜鐵移動(dòng)時(shí)，氣隙厚度δ發(fā)生改變，引起磁路中磁阻變化，從而導(dǎo)致電感線圈的電感值整理為word格式整理為word格式整理為word格式變化，因此只要能測(cè)出這種電感量的變化，就能確定銜鐵位移量的大小和方向?！?】什么是壓電效應(yīng)？什么是逆壓電（電致伸縮）效應(yīng)？逆壓電效應(yīng)說明了什么？某些電介質(zhì)在沿一定方向上受到外力的作用而變形時(shí)，其內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生極化現(xiàn)象，同時(shí)在它的兩個(gè)相對(duì)表面上出現(xiàn)正負(fù)相反的電荷。當(dāng)外力去掉后，它又會(huì)恢復(fù)到不帶電的狀態(tài)，這種現(xiàn)象稱為正壓電效應(yīng)。逆壓電效應(yīng)指在片狀壓電材料的兩個(gè)電極上加交流電壓，壓電片將產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)。它說明了壓電效應(yīng)具有可逆性。【6】壓電式傳感器的測(cè)量電路通常需要接入一個(gè)高輸入阻抗的前置放大器，其作用為？把它的高輸入阻抗（一般1000MΩ以上）變換為低輸出阻抗（小于100Ω）；對(duì)傳感器輸出的微弱信號(hào)進(jìn)行放大?！?】霍爾元件中不等位電阻是什么？產(chǎn)生原因？未加磁場(chǎng)時(shí)，不等位電動(dòng)勢(shì)與相應(yīng)電流的比值為不等位電阻?；魻栯姌O安裝位置不對(duì)稱或不在同一等電位上；半導(dǎo)體材料不均勻造成了電阻率不均勻或幾何尺寸不對(duì)稱；激勵(lì)電極接觸不良造成激勵(lì)電流不均勻分配。【8】作為測(cè)溫用的熱電阻一般要求？電阻值與溫度變化有良好的線性關(guān)系。電阻溫度系數(shù)大，對(duì)溫度變化敏感。電阻率高，熱電容小，有較快的響應(yīng)速度。在測(cè)量范圍內(nèi)具有穩(wěn)定的物理化學(xué)性質(zhì)。容易加工，價(jià)格盡量便宜。二．計(jì)算、畫圖題整理：【3】直流電橋帶圖（10’）【P38】【5】電容式傳感器測(cè)量電路圖與工作原理【P84】【選擇題Q：下列哪些是電容式傳感器測(cè)量電路？（兩路兩橋一器五種名字要記住）】【8】K型熱電偶，將0—500℃的溫度轉(zhuǎn)換為0-5V電壓信號(hào)。已知1℃對(duì)應(yīng)熱電偶輸出電壓40uV，500℃對(duì)應(yīng)滿量程電壓20.64mV。求（1）信號(hào)電路增益Av？（2）電路部分作用？整理為word格式整理為word格式整理為word格式（1）（2）R3、C1為低通濾波器，消除噪聲；LM35D及其周圍電路補(bǔ)償冷端溫度；R6完成斷線檢測(cè)的保護(hù)作用。【18】?jī)x表放大器【P338】【Q：整理為word格式整理為word格式整理為word格式2.分析運(yùn)放A1A2A3A5的作用；3.分析A4作用】三．概念整理：Chapter1.概述傳感器起源于仿生研究。感知、通信和計(jì)算技術(shù)是ICT的三大支柱?；貧w分析：最小二乘法【填空】（常用于求靜態(tài)特性線性度的擬合直線）、一元線性擬合、多元線性擬合、曲線擬合。傳感器的共性是利用物化生特性將非電量輸入轉(zhuǎn)換成電量輸出。利用電路中電信號(hào)的強(qiáng)弱傳送信息的方法稱為“電傳送”。能量變換型傳感器，又稱發(fā)電型或有源型傳感器。無需外加電源，沒有能量放大作用，因此要求從被測(cè)對(duì)象獲取大能量。包括熱電偶、磁電感應(yīng)式傳感器、壓電式傳感器光電池等。（Q：按照能量關(guān)系進(jìn)行分類，熱電偶屬于___型傳感器）【選擇題：下列哪個(gè)是發(fā)電型傳感器】能量控制型傳感器，又稱參量型或無源型傳感器。特點(diǎn)與有源型相反。包括電阻式、電感式、電容式霍爾式和部分光電式傳感器等。MEMS：微機(jī)電系統(tǒng)?！咎羁誕：MEMS是什么】完整的MEMS是由微傳感器、微執(zhí)行器、信號(hào)處理和控制電路、通訊接口和電源等部件組成的一體化的微型器件或系統(tǒng)。其目標(biāo)是把信息的獲取、處理和執(zhí)行集成在一起，組成具有多功能的微型系統(tǒng)，集成于大尺寸系統(tǒng)中，從而大幅度地提高系統(tǒng)的自動(dòng)化、智能化和可靠性水平。整理為word格式整理為word格式整理為word格式Chapter2.傳感器的基本特性傳感器的基本特性指?jìng)鞲衅鞯妮斎?輸出關(guān)系特性。傳感器的靜態(tài)特性指?jìng)鞲衅髟诜€(wěn)態(tài)信號(hào)作用下的輸入-輸出關(guān)系。線性時(shí)不變系統(tǒng)的兩個(gè)重要性質(zhì)：疊加性和頻率保持特性。傳感器的標(biāo)定：對(duì)新出廠的傳感器進(jìn)行技術(shù)檢定和標(biāo)度。（選擇Q:一種新的傳感器出廠前要進(jìn)行（標(biāo)定）?）傳感器的校準(zhǔn)：對(duì)用過一段時(shí)間的傳感器性能進(jìn)行再次測(cè)試和矯正。國標(biāo)的三級(jí)精度：Chapter3.電阻式傳感器最常用、有效的電阻應(yīng)變片溫度誤差補(bǔ)償方法：電橋補(bǔ)償法。（給出四個(gè)對(duì)稱電阻或幾對(duì)相垂直的貼片電阻分析其作用，80%可能是溫度補(bǔ)償）整理為word格式整理為word格式整理為word格式直流電橋Uo=0時(shí)有R1R4=R2R3，此為電橋平衡條件。（會(huì)畫電橋圖，注意電阻位置）應(yīng)變電阻式傳感器是由彈性元件、電阻式應(yīng)變片及一些附件組成的測(cè)量裝置。應(yīng)變是物體在外力作用下發(fā)生形變的現(xiàn)象。當(dāng)外力去除后物體又能完全恢復(fù)其原來的尺寸和形狀的應(yīng)變稱為彈性應(yīng)變。具有彈性應(yīng)變特性的物體稱為彈性元件。彈性元件作用是將其他的物理量轉(zhuǎn)換成應(yīng)變。電阻傳感器——電子秤、數(shù)字血壓計(jì)?！咎羁誕：電子秤、數(shù)字血壓計(jì)的設(shè)計(jì)主要基于啥傳感器】Chapter4.電感式傳感器整理為word格式整理為word格式整理為word格式【選擇Q：下屬于自感式傳感器的有？】差動(dòng)整流電路：消除零點(diǎn)殘余電壓（R0作為電位器的作用就是消除零點(diǎn)殘余電壓）相敏檢波電路【填空Q：電感式傳感器檢測(cè)電路包括】：判斷位移的大小和方向。（R起限流作用）相敏體現(xiàn)在輸入電壓與參考電壓同相或反相，導(dǎo)致輸出電壓的極性不同，從而反映位移的方向。Chapter5.電容式傳感器在實(shí)際應(yīng)用中，為了既提高靈敏度，又減小非線性誤差，通常采用差動(dòng)結(jié)構(gòu)。Chapter6.壓電式傳感器壓電陶瓷（人工）：有外電場(chǎng)和壓力共同作用，且溫度不超過居里點(diǎn)時(shí)有壓電效應(yīng)。壓電陶瓷的居里點(diǎn)：壓電材料開始失去壓電特性的溫度。電荷放大器【填空Q：電壓放大器和電荷放大器捆綁】的輸出電壓Uo與電纜電容C近似無關(guān)，而與Q成正比，這是電荷放大器的突出優(yōu)點(diǎn)。整理為word格式整理為word格式整理為word格式在反饋電容兩端并聯(lián)一個(gè)Rf作用：穩(wěn)定直流工作點(diǎn)，減少零點(diǎn)漂移。并聯(lián)法：與單片時(shí)相比，在外力作用下，正負(fù)電極上的電荷量增加了一倍,總電容量增加了一倍，其輸出電壓與單片時(shí)相同。并聯(lián)法輸出電荷大、本身電容大、時(shí)間常數(shù)大，適宜測(cè)量慢變信號(hào)且以電荷作為輸出量的場(chǎng)合。串聯(lián)法：在外力作用下，兩壓電元件產(chǎn)生的電荷在中間粘結(jié)處正負(fù)電荷中和，上、下極板的電荷量Q與單片時(shí)相同，總電容量為單片時(shí)的一半，輸出電壓增大了一倍。串聯(lián)法輸出電壓大、本身電容小，適宜以電壓作輸出信號(hào)且測(cè)量電路輸入阻抗很高的場(chǎng)合。Chapter7.磁敏式傳感器磁電作用主要分為電磁感應(yīng)和霍爾效應(yīng)?！井媹D題：畫出霍爾式傳感器的基本測(cè)量電路，說出霍爾式傳感器的至少兩種測(cè)量物理量】霍爾元件分為線性特性和開關(guān)特性兩種。線性特性是指霍爾元件的輸出電動(dòng)勢(shì)UH分別和基本參數(shù)I、B成線性關(guān)系。開關(guān)特性是指霍爾元件的輸出電動(dòng)勢(shì)UH在一定區(qū)域隨B的增加迅速增加的特性。整理為word格式整理為word格式整理為word格式當(dāng)載流導(dǎo)體或半導(dǎo)體處于與電流相垂直的磁場(chǎng)中時(shí)，在其兩端將產(chǎn)生電位差，這一現(xiàn)象被稱為霍爾效應(yīng)?；魻栃?yīng)的產(chǎn)生是由于運(yùn)動(dòng)電荷受磁場(chǎng)中洛倫茲力作用的結(jié)果。Chapter8.熱電式傳感器兩種不同的導(dǎo)體兩端相互緊密地連接在一起，組成一個(gè)閉合回路。當(dāng)兩接點(diǎn)溫度不等時(shí)（設(shè)t>t0），回路中就會(huì)產(chǎn)生大小和方向與導(dǎo)體材料及兩接點(diǎn)的溫度有關(guān)的電動(dòng)勢(shì)，從而形成電流，這種現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)。該電動(dòng)勢(shì)稱為熱電動(dòng)勢(shì)；把這兩種不同導(dǎo)體的組合稱為熱電偶，稱A、B兩導(dǎo)體為熱電極。兩個(gè)接點(diǎn)，一個(gè)為工作端或熱端（t），測(cè)溫時(shí)將它置于被測(cè)溫度場(chǎng)中；另一個(gè)叫自由端或冷端（t0），一般要求它恒定在某一溫度。實(shí)際上，熱電動(dòng)勢(shì)來源于兩個(gè)方面，一部分由兩種導(dǎo)體的接觸電動(dòng)勢(shì)構(gòu)成，另一部分是單一導(dǎo)體的溫差電動(dòng)勢(shì)。熱電偶回路中所產(chǎn)生的熱電動(dòng)勢(shì)主要是由接觸電動(dòng)勢(shì)引起的，溫差電動(dòng)勢(shì)所占比例極小，可以忽略不計(jì)。【填空：分度號(hào)為啥的用于做標(biāo)準(zhǔn)電極？？（記不太清了）】鉑銠30-鉑銠6熱電偶【分度號(hào)：B】0~1700℃（超高溫）鉑銠10-鉑熱電偶【分度號(hào)：S】0~1600℃（超高溫）【選擇】鎳鉻-鎳硅熱電偶【分度號(hào)：K】-200~1200℃（高溫）鎳鉻-銅鎳熱電偶【分度號(hào)：E】-200~900℃（中溫） 銅-康銅熱電偶【分度號(hào)：T】-200~-350℃（低溫）以上的BSKE為四種工業(yè)上常用的標(biāo)準(zhǔn)化電熱偶。其中【材料A材料B數(shù)字】的格式指材料A的質(zhì)量分?jǐn)?shù)占【100%-數(shù)字%】，材料B的質(zhì)量分?jǐn)?shù)占【數(shù)字%】。數(shù)字為下標(biāo)。電熱偶【-】符號(hào)之前的為正電熱極，之后的為負(fù)電熱極。熱電阻分度號(hào)為【材料數(shù)字（10為下標(biāo)）】代表在0℃時(shí)電阻為【數(shù)字Ω】。利用熱電偶的中間溫度定律可以對(duì)參考端溫度不為0的熱電動(dòng)勢(shì)進(jìn)行修正。為了防止電阻體出現(xiàn)電感，熱電阻絲通常采用雙線并繞法。熱電阻在工業(yè)上被廣泛用來測(cè)量中低溫區(qū)－200～500℃的溫度。根據(jù)半導(dǎo)體的電阻－溫度特性，熱敏電阻可分為三類，即負(fù)溫度系數(shù)（NTC）熱敏電阻、正溫度系數(shù)（PTC）熱敏電阻和臨界溫度系數(shù)熱敏電阻（CTR）整理為word格式整理為word格式整理為word格式Chapter9.光電式傳感器光纖傳感器核心部分是纖芯和包層，纖芯粗細(xì)、纖芯材料和包層材料的折射率，對(duì)光纖的特性起決定性影響。數(shù)值孔徑是光纖的一個(gè)重要參數(shù)，它能反映光纖的集光能力，光纖的NA越大，表明它可以在較大入射角范圍內(nèi)輸