14傳感器技術(shù)及其應(yīng)用

第14章《傳感器原理及應(yīng)用技術(shù)》

內(nèi)容提要和基本要求重點傳感器的基本概念及其基本特性（靜態(tài)、動態(tài)特性）傳感器的標(biāo)定和校準(zhǔn)方法各類傳感器的轉(zhuǎn)換原理特性分析及其設(shè)計方法測量電路實際應(yīng)用

教學(xué)安排講課42學(xué)時；實驗12學(xué)時考核方法：實驗50%+開卷50%Chapter1傳感器基礎(chǔ)知識1.簡要說明傳感器的地位和作用2.簡要說明傳感器的概念3.分析傳感器技術(shù)的發(fā)展方向4.舉例說明傳感器的應(yīng)用

Chapter2傳感器基本特性1.傳感器部分組成？按照物理原理分類有哪些傳感器？2.傳感器的輸出-輸入校準(zhǔn)曲線是在什么條件下得到和建立的?3.傳感器的靜態(tài)、動態(tài)特性區(qū)別何在？衡量傳感器的靜態(tài)、動態(tài)特性的主要指標(biāo)有哪些？簡述其含義。

4．有一溫度傳感器，其微分方程x為輸入，y為電壓信號輸出，單位為mv，求：①時間常數(shù)②靜態(tài)靈敏度③如x是周期為2ｓ的正弦信號，問幅值和相位是多少？

Chapter3熱電傳感器1.用熱電偶理論說明熱電偶的幾點結(jié)論。2.試比較測溫電阻器和半導(dǎo)體熱敏電阻器的異同。3.用熱電偶測溫時，為什么要進(jìn)行冷端溫度補償？溫度補償方法有哪幾種?4.試用AD590溫度傳感器設(shè)計一個直接顯示攝氏溫度-50~50℃的數(shù)字溫度計。Chapter3熱電傳感器說明電動機(jī)過熱保護(hù)裝置原理

Chapter3熱電傳感器1.說明溫差測量電路各器件的作用2.分析測溫電路的原理

Chapter4應(yīng)變傳感器1.線繞電位器的負(fù)載特性在什么情況下才呈現(xiàn)線性特性？為什么？2.金屬電阻應(yīng)變片測量外力的原理是什么？其靈敏系數(shù)及其物理意義是什么？受哪兩個因素影響？3.在半導(dǎo)體應(yīng)變片電橋電路中,其一橋臂為半導(dǎo)體應(yīng)變片,其余均為固定電阻,該橋路受到ε=4300×10-6的壓變作用。若該電橋測量應(yīng)變時的非線性誤差為1%,n=R1／R2=1,該壓變片的靈敏系數(shù)為多少？

Chapter4應(yīng)變傳感器4.減小交流電橋的非線性誤差有哪些方法？盡可能地提高供橋電源有什么利弊？5.交、直流電橋的平衡條件是什么？試設(shè)計一交流電橋電路,消除空載時不平衡電橋的輸出電壓。6.比較薄膜型和體型電阻應(yīng)變片對應(yīng)變式傳感器性能的影響。Chapter5磁敏傳感器1.什么是霍爾效應(yīng)？什么是磁阻效應(yīng)？什么是形狀效應(yīng)？2.簡述磁敏二極管、磁敏三極管的工作原理。 3.試設(shè)計一種非接觸電流監(jiān)視系統(tǒng),監(jiān)視8個用戶的用電情況。要求畫出方案方框圖、電原理圖,并給出簡要說明。Chapter5磁敏傳感器1.說明磁敏三極管的特性曲線的意義2.兩個圖形的本質(zhì)區(qū)別？3.你能總結(jié)出那些結(jié)論？Chapter6電位器式傳感器◆1.試分析電位器式傳感器的負(fù)載特性。2.簡述分路（并聯(lián)）電阻式非線性電位器的工作原理3.根據(jù)負(fù)載系數(shù)曲線圖示分析負(fù)載特性與負(fù)載誤差的關(guān)系Chapter7電容式傳感器◆1.電容式傳感器的分類、工作原理、結(jié)構(gòu)和特性2.常用的測量電路3.求出圖示輸出電壓與輸入電壓的函數(shù)關(guān)系式Chapter8壓電傳感器1.什么叫順壓電效應(yīng)？什么叫逆壓電效應(yīng)？舉例說明在實際傳感器中是如何利用這兩種壓電效應(yīng)的。2.壓電傳感器有哪些方面的應(yīng)用？壓電傳感器能否用于靜態(tài)測量？為什么？Chapter8壓電傳感器如圖所示的壓電式傳感器測量電路,已知壓電傳感器S=0.0004m2,t=0.02m，運算放大器開環(huán)增益k=104,輸出電壓Usc=2V,試求q=?

Usr=?Chapter9光纖傳感器1.光纖傳感器可以分為哪些類型？一般有那些部分組成？各有什么作用？2.光在光纖中是怎樣傳輸?shù)?？對入射光的入射角有何要求?.簡述光纖傳感器的調(diào)制方式和原理4.利用光纖傳感器設(shè)計工業(yè)探傷成像系統(tǒng)所需要的設(shè)備。Chapter10光柵傳感器1.透射式光柵傳感器的莫爾條紋是怎樣產(chǎn)生的？條紋間距、柵距和夾角的關(guān)系是什么？一個200線／mm的透射式光柵，兩個柵之間的夾角0.06°時莫爾條紋放大倍數(shù)是多少？2.怎樣理解光柵的誤差平均特性？ 3.如何判別光柵傳感器的運動方向？ 4.查閱資料,對計量光柵的軟、硬件細(xì)分各提出一種方案。Chapter11光電傳感器1.試說明愛因斯坦光電效應(yīng)方程的含義。2.敘述外光電效應(yīng)的光電倍增管的工作原理。若入射光為103個光子（1個光子等效于1個電子電量）,光電倍增管共有16個倍增極,輸出陽極電流為20A,且16個倍增極二次發(fā)射電子數(shù)按自然數(shù)的平方遞增,試求光電倍增管的電流放大倍數(shù)和倍增系數(shù)3.試比較光敏電阻、光電池、光敏二極管和光敏三極管的性能差異,給出什么情況下應(yīng)選用哪種器件最為合適的評述。Chapter11光電傳感器4.試分別使用光敏電阻、光電池、光敏二極管和光敏三極管設(shè)計一種適合TTL電平輸出的光電開關(guān)電路,并敘述其工作原理。5.論述脈沖驅(qū)動CCD工作機(jī)理。6.何謂CCD勢阱？論述CCD的電荷轉(zhuǎn)移過程。7.如何實現(xiàn)線型CCD電荷的四相定向轉(zhuǎn)移？試畫出定向轉(zhuǎn)移圖。Chapter11光電傳感器8.光電二極管的連接電路和伏安特性如圖所示。若光電二極管上照度的變化Ev=100+100sinωt(lx),為使光電二極管上有10V的電壓變化,求所需的負(fù)載電阻RL和電源電壓E,并給出電流和電壓的變化曲線。Chapter11光電傳感器1.說明硅光電池的特性曲線的規(guī)律2.總結(jié)負(fù)載的使用方法Chapter12氣濕敏傳感器1.半導(dǎo)體氣敏元件是如何進(jìn)行分類的？試述表面控制型電阻式半導(dǎo)體氣敏傳感器的結(jié)構(gòu)與特點。2.半導(dǎo)體氣敏元件必備條件3.濕敏傳感器的基本要求4.為了保證棉紡織產(chǎn)品的質(zhì)量,紡紗車間必須有一個良好的溫度、濕度環(huán)境。試用學(xué)過的知識,對紡紗車間的工作環(huán)境進(jìn)行優(yōu)化控制設(shè)計。Chapter13傳感器應(yīng)用技術(shù)1.