傳感器原理與應用期末復習資料

本文格式為Word版，下載可任意編輯——傳感器原理與應用期末復習資料1.1什么是傳感器？

傳感器是能夠感受規(guī)定的被測量并依照一定規(guī)律轉換成可用輸出信號的器件和裝置。

1.2傳感器的共性是什么？

傳感器的共性就是利用物理定律或物質的物理、化學或生物特性，將非電量輸入轉換成電量輸出。1.3傳感器一般由哪幾部分組成？

傳感器的基本組成分為敏感元件和轉換元件兩部分。另外有信號調理與轉換電路，輔助電源。1.4傳感器是如何分類的？

①按傳感器的輸入量進行分類，以被測物理量命名，如位移傳感器、速度傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器、壓力傳感器等。②按傳感器的輸出量進行分類，分為模擬式和數(shù)字式傳感器。③按傳感器的工作原理進行分類，可以分為電阻式傳感器、電感式傳感器、電容式傳感器、壓電式傳感器、磁敏式傳感器、熱電式傳感器、光電式傳感器等。

④按傳感器的基本效應進行分類，可以分為物理傳感器、化學傳感器和生物傳感器。

⑤按傳感器的能量關系進行分類，可以分為能量變換型和能量控制型傳感器。

⑥按傳感器所蘊含的技術進行分類，可以分為普通和新型傳感器。1.6改善傳感器性能的技術途徑有哪些？

答：①差動技術；②平均技術；③補償與修正技術；④屏蔽、隔離與干擾抑制；⑤穩(wěn)定性處理。

2.1什么是傳感器的靜態(tài)特性？描述傳感器靜態(tài)特性的主要指標有哪些？

傳感器的靜態(tài)特性是它在穩(wěn)態(tài)信號作用下的輸入、輸出關系。靜態(tài)特性所描述的傳感器的輸入-輸出關系中不含時間變量。

衡量傳感器靜態(tài)特性的主要指標是線性度、靈敏度、分辯率、遲滯、重復性和漂移。

線性時不變系統(tǒng)兩個特性：疊加性和頻率保持特性。采用階躍信號和正弦信號

傳感器的標定和校準是為了保證傳感器測量結果的可靠性和確切度，也為了保證測量的統(tǒng)一和便于量值的傳遞。

標定是利用某種標準儀器對新研制或生產的傳感器進行技術檢定和標度。校準是指對使用或存儲一段時間后的傳感器性能進行再次測試和校正。

電阻式傳感器的基本工作原理是將被測量的變化轉化為傳感器電阻值的變化，再經一定的測量電路實現(xiàn)對測量結果的輸出。

3.2電阻應變片的種類有哪些？各有什么特點？

金屬電阻應變片：主要基于應變效應導致其材料幾何尺寸的變化；半導體電阻應變片：主要基于半導體材料的壓阻效應。

3.4試分析差動測量電路在應變電阻式傳感器測量中的好處。①單臂電橋測量電路存在非線性誤差，而半橋差動和全橋差動電路均無非線性誤差。

②半橋差動電路的電壓輸出靈敏度比單臂電橋提高了一倍。全橋差動電路的電壓輸出靈敏度是單臂電橋的4倍。

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4.9引起零點剩余電壓的原因是什么？如何消除零點剩余電壓？零點剩余電壓的產生原因：①傳感器的兩個二次繞組的電氣參數(shù)和幾何尺寸不對稱，導致它們產生的感生電動勢幅值不等、相位不同，構成了零點剩余電壓的基波；②由于磁性材料磁化曲線的非線性，產生了零點剩余電壓的高次諧波；③勵磁電壓本身含高次諧波。零點剩余電壓的消除方法：①盡可能保證傳感器的幾何尺寸、線圈電氣參數(shù)和磁路的對稱；②采用適當?shù)臏y量電路，如差動整流電路。

5.2

7.5什么是霍爾效應？霍爾電動勢與哪些因素有關？

①當載流導體或半導體處于與電流相垂直的磁場中時，在其兩端將產生電位差，這種現(xiàn)象稱為霍爾效應。②霍爾電勢

與霍爾電場EH、載流導體或半導體的寬度b、載流導體或半導體的厚度d、電子平均運動速度v、磁場感應強度B、電流I有關。③霍爾傳感器的靈敏度

。為了提高霍爾傳感器的靈敏度，霍

爾元件常制成薄片形狀。又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。

8.2熱電偶的工作原理是什么?

熱電偶測溫基本原理：熱電偶測溫是基于熱電效應的基本原理。根據熱電效應，任何兩種不同的導體或半導體組成的閉合回路，假使將它們的兩個接點分別置于溫度不同的熱源中，則在該回路中會產生熱電

動勢，在一定條件下，產生的熱電動勢與被測溫度成單值函數(shù)關系。因此，我們只需測得熱電動勢值，就可間接獲得被測溫度。8.3什么是中間導體定律、中間溫度定律、標準導體定律、均質導體定律？中間導體定律

熱電偶測溫時，若在回路中插入中間導體，只要中間導體兩端的溫度一致，則對熱電偶回路總的熱電勢不產生影響。在用熱電偶測溫時，連接導線及顯示儀表等均可看成中間導體。中間溫度定律

任何兩種均勻材料組成的熱電偶，熱端為t，冷端為0t時的熱電勢等于該熱電偶熱端為t冷端為ct時的熱電勢與同一熱電偶熱端為ct，冷端為0t時熱電勢的代數(shù)和。

應用：對熱電偶冷端不為0℃時，可用中間溫度定律加以修正。熱電偶的長度不夠時，可根據中間溫度定律選用適當?shù)难a償線路。標準電極定律

假使A、B兩種導體（熱電極）分別與第三種導體C（參考電極）組成的熱電偶所產生的熱電動勢已知，則由這兩個導體A、B組成的熱電偶產生的熱電勢為

??

實用價值：可大大簡化熱電偶的選配工作。在實際工作中，只要獲得有關熱電極與標準鉑電極配對的熱電勢，那么由這兩種熱電極配對組

成熱電偶的熱電勢便可由上式求得，而不需逐個進行測定。均質導體定律

假使組成熱電偶的兩個熱電極的材料一致，無論兩接點的溫度是否一致，熱電偶回路中的總熱電動勢均為0。

均質導體定律有助于檢驗兩個熱電極材料成分是否一致及熱電極材料的均勻性。

光照射到物體上使物體發(fā)射電子，或電導率發(fā)生變化，或產生光生電動勢等，這些因光照引起物體電學特性改變的現(xiàn)象稱為光電效應。

一個8位光電碼盤的最小分辯率是多少？假使要求每個最小分辯率對應的碼盤圓弧長度至少為0.01mm，則碼盤半徑應有多大？解：一個n位二進制碼盤的最小分辯率是電碼盤的最小分辯率是

。

盤周長為碼

盤

半

徑

為

2.56mm/2

π

≈

，

0.4074mm??！?位光

兩塊具有一致柵線寬度和柵距的長光柵疊合在一起，中間留有很小的間隙，并使兩者的柵線之間形成一個很小的夾角θ，則在大