传感器与检测技术复习资料

传感器与检测技术复习资料第一章1、传感器的含义①测量器件或装置②输入信号，被测量的物理量③输入量便于传输④输入量与输出量的关系2、传感器由（敏感元件）、（转换元件）、（测量电路）三部分组成。3、传感器的分类（如何分类）4、传感器的基本特性静态特性的含义：是指在稳态信号作用下，传感器输出量与输入量之间的关系特性。动态特性的含义：系统大多数被测量是随时间变化的动态信号。动态特性指标：频率特性、响应时间、临界速度5、计算题（1-4、1-7、1-11）第二章1、弹簧管：压力转换元件2、电容传感器差动式结构的优点：提高灵敏度、减小非线性。3、调频电路：调频电路是把电容式传感器与一个电感元件配合构成一个振荡器的谐振电路。当电容传感器工作时，（电容量）发生变化，导致振荡频率产生相应的变化。4、电容式压力传感器是（变间距或变间隙）的传感器。5、螺线管式差动变压器的工作原理分析（如下图）外力作用于传力块，传力块作用在弹性圆桶上，使弹性圆桶发生变形，带动衔铁移动，使螺线管线圈的电感量发生变化，从而实现了将位移量转变成电感量的变化。6、①霍尔元件的霍尔电动势的计算②霍尔元件的制导材料是（N型半导体），灵敏度高，霍尔系数大。7、压电式传感器是一种（自发电式传感器），它以压电晶体受外力作用在晶体表面上产生电荷的压电效应为基础，以压电晶体为力的电转换器件。8、什么是压电效应？什么是顺压电效应？什么是逆压电效应？（1）某些电介质，当沿着一定方向对其施加外力而使它变形时，内部就产生极化现象，相应地会在它的两个表面上产生符号相反的电荷，当外力去掉后，又重新恢复到不带电状态，这种现象称压电效应。（2）当外力方向改变时，电荷的极性也随之改变，这种机械能转换为电能的现象，称为正压电效应。（3）当在电介质极化方向施加电场，这些电介质也会产生一定的机械变形或机械应力，这种现象称为逆向压电效应，也称为电致伸缩效应。9、当晶体受到沿Y轴方向的压力作用时，在X轴上出现电荷，在Y轴方向上仍不出现电荷。即Y轴受力，电荷产生在X轴方向。10、热电偶的工作原理热电偶的工作原理是基于物理的热电效应，就是当两种不同材料的导体组成闭合回路时，若两接点温度不同，则在该回路中产生电动势，这种现象称为热电效应。两点间的温度越大，产生的电动势越大。11、接触电动势、温差电动势、热电动势的含义理解（计算题）12、热电偶的补偿方法：冷端导线延长补偿法、电桥补偿法。13、温度变化与电阻阻值的关系（图2—135）书100页14、热敏电阻有正温度系数（PTC）、负温度系数（NTC）、临界温度系数（CTR）。第三章1、加热器的作用（1）加速被测气体的吸附和脱出过程；（2）烧去气敏元件表面的油垢或污物，起清洁作用；（3）提高灵敏度和响应速度；（4）控制不同的加热温度，对不同被测气体有不同的选择性作用。2、具有阴离子吸附性质的气体有O2和NOx等，它们被称为氧化性气体。3、光电式传感器是将光信号转化为电信号的一种传感器。4、什么是光电效应？分为哪三类？（1）光照射在物体上可看成一连串具有能量的光子对物体的轰击，物体吸收光子能量而产生相应的电效应，即光电效应。这是实现光电转换的物理基础。（2）外光电效应（电子逸出）：光电管、光电倍增管、光电摄像管等；内光电效应：光敏电阻、光敏二极管、光敏晶体管、光敏晶闸管等；光生伏特效应：光电池。5、什么是暗电流？什么是光电流？（1）在没有光照射时，光敏二极管的反向电阻很大，反向电流很小，此时的电流称为暗电流；（2）当有光线照射PN结时，在PN结附近激发出光生电子空穴对，它们在外加反向电压作用下，做定向运动形成的电流称为光电流。6、光纤传感器的调制形式分为五类：强度调制型、偏振调制型、频率调制型、波长调制型、相位调制型。按光受被测量的调制形式，光纤传感器可分为五类：强度调制型光纤传感器、偏振调制型光纤传感器、频率调制型光纤传感器、波长调制型光纤传感器、相位调制型光纤传感器。7、超声波的波形按超声场中质点的振动与声能量传播方向之间的关系分类：纵波、横波、表面波（瑞利波）、兰姆波。8、超声波换能器根据其工作原理可分为：压电式、磁致伸缩式和电磁式等。在检测技术中主要采用的是（压电式换能器），其依据的原理是（压电效应）。9、压电式超声波传感器的结构有：直探头、斜探头、双探头、表面波探头、聚焦探头、空气传导探头等。压电式超声波传感器的类型：直探头换能器、斜探头换能器、双探头换能器、表面波探头换能器、聚焦探头换能器、空气传导探头换能器等。10、智能传感器的特点与实现途径？（1）精度高；高可靠性与稳定性；高信噪比与高分辨力；自适应性强；性能价格比高。（2）实现途径：传感器和信号处理装置的功能集成化；新的检测原理与信号处理的智能化相结合；研制人工智能材料。第四章1、运算放大器的差模增益和共模增益之比为运算放大器的共模抑制比。测量放大器的共模抑制比比较高。2、隔离放大器：是指前级放大器与后级放大器之间没有电的联系，而是利用光或磁来耦合信号。一般采用变压器或光耦合器传递信号。3、信号的三要素：幅值、频率、相位。4、调制分为调幅、调频、调相。第五章1、固有噪声干扰热噪声：由于电阻中电子的热运动所形成的。接触噪声：两种材料之间的不完全接触。接触噪声通常是低频电路中最重要的噪声源。电、磁噪声干扰：电晕放电干扰、放电管、火花放电噪声、工频干扰、射频干扰2、噪声耦合方式：静电耦合、电磁耦合、公共阻抗耦合。3、干扰形成的三要素：干扰源、干扰途径、对噪声敏感性较高的接收电路。4、消除或减弱干扰的方法，针对以上三种要素，采取以下三方面的措施：（1）消除或抑制干扰源：如使产生干扰的电气设备原理检测装置；将整流子电动机改为无刷电动机；在继电器、接触器等设备上增加消弧等；（2）破坏干扰途径：提高绝缘；采用隔离变压器、光耦合器等切断干扰途径；滤波等干扰信号的转移；各种屏蔽措施等；（3）削弱接收回路对干扰的敏感性5、常用屏蔽技术（1）静电屏蔽：在静电场中，密闭的空心导体内部无电力线，即内部各点等电位原理（2）电磁屏蔽：利用涡流原理，高频干扰电磁（3）低频磁屏蔽：电涡流作用不明显，低频干扰电磁6、公共基准接地（接地方式的选择）（1）直接接地：适用于大规模的或告速高频的电路系统。（2）悬浮接地：简称浮地，指各个电路部分通过低电阻导体与电气设备的金属底板或金属外壳连接。（3）一点接地：有串联式（干线式）接地和并联式（放射式）接地两种方式。（5）多点接地：为降低接地线长度，减小高频时的接地阻抗，可采用多点接地的方式。第六章1、KJ216煤矿顶板压力监测系统是基于（以太网）平台建立的可实现全矿井在线监测的综合监测系统。2、KJ216煤矿顶板动态（矿压）监测系统（1）此系统由（计算机）、（防雷器）、（KJ216—J矿用数据通信接口）等及其他必要设备组成。（2）与此系统配套的供电电源为（KDW22）、（KDW28）两种隔爆兼本安型电源。KDW22为普通非延时型供电电源，KDW28为带后备延时的供电电源。3、顶板离层监测传感器采用（基点位移测量方法）。4、数据采集部分（1）开机信号：由开机传感器来采集。开机传感器选用（霍尔传感器）。（2）堆煤信号：煤仓中堆煤信号的检测采用（光电式物位传感器）。（3）跑偏信号：检测跑偏信号使用的是（磁电式传感器）。（4）烟雾信号：由烟雾传感器来采集。烟雾传感器选用（半导体气敏传感器）。（5）速度信号：速度传感器选用（霍尔转速表）。（6）温度信号：由AD590型温度传感器来采集。选用AD590型电流型温度传感器。5、热释电红外传感器设计的高速公路车辆自动计数装置，该装置可对高速公路过往的车辆进行准确可靠的计数。第七章1、自动检测系统根据信号传输的方向可构成（开环系统）和（闭环系统）。2、自动检测系统设计原则：环节最少原则、精度匹配原则、阻抗匹配原则、经济原则、标准化与通用性原则。3、软件程序设计是按照（自顶向下）的方法。第八章1、（集散控制系统，DCS）实质上是利用计算机技术对生产过程进行集中监视、操作、管理和分散控制的一种新型控制技术。2、现场总线是连接（智能现场设备）和（自动化测试系统的数字式）、（双向传输多分支结构的通信网络）。3、现场总线的特性：开放性；互可操作性与互换性；设备智能化；彻底分散；现场环境适应性；系统可靠性；易于安装与维护。4、现场总线基金会（FF）：它定义了网络互连模型中的物理层、数据链路层、应用层和用户层。5、虚拟仪器的发展（1）第一代：模拟仪器（2）第二代：数字化仪器（3）第三代：智能仪器（4）第四代：虚拟仪器6、虚拟仪器系统的结构主要由硬件和软件两部分组成。硬件系统一般分为（计算机硬件平台）和（采集与控制功能硬件）两部分；软件系统则由（虚拟仪器软件体系结构，VISA库）、（驱动程序）和（应用程序）组成。