传感器复习题

1.传感器的定义是：传感器是利用各种物理效应、化学效应（或反应）以及生物效应实现非电量到电量转换的装置或器件。2.传感器的作用是：信息的收集、信息数据的交换及控制信息的采集。3.传感器的组成是：传感器通常由敏感元件、转换元件及转换电路组成。4.传感器常用的分类方法有：按输入量(被测对象)、转换原理、输出信号的形式、输入和输出的特性、能量转换的方式分类5.传感器按被测量分类为：物理量、化学量、生物量。6.传感器按转换原理分类为：结构型、物性型和复合型三大类。第1章7.传感器按输出信号形式分类为：开关式、模拟式和数字式。8.传感器按能量转换方式分类为：有源型和无源型两类。9.传感器按输入输出特性分类为：线性和非线性两类。10.传感器的静态特性包括：灵敏度、分辨力(或分辨率)、测量范围及误差特性。11.传感器的灵敏度定义为：传感器输出变化量与输入变化量的比值。12.传感器的分辨力定义为：在规定的测量范围内能够检测出的被测量的最小变化量。13.传感器的量程定义为：传感器能够测量的上限值与下限值的差称为量程，14.传感器的误差特性分为：线性度、迟滞、重复性、零漂和温漂等。15.传感器的误差表示方法有：绝对误差、相对误差16.传感器的准确度定义为：准确度常用最大引用误差来定义17.弹性敏感元件的作用是：将力、力矩、压力、温度等物理量变换成位移、转角或应变。18.应力的定义是：物体受外力作用并处于平衡状态时，在单位面积上引起的内力。19.应变的定义是：物体受外力作用时产生的相对变形。20.应力和应变的关系是：在弹性范围内应力和应变成正比。21.纵向应变和横向应变的关系是：εr=－µεl22.弹性敏感元件的刚度定义为：弹性敏感元件单位变形所需的外力。23.弹性敏感元件的灵敏度定义为：单位外力是弹性敏感元件变形量。24.弹性敏感元件的类型分为：变换力的弹性敏感元件和变换压力的弹性元件25.弹性敏感元件的泊松比一般是：0.31.为什么说线性位移传感器是其他传感器的基础？线性位移传感器与弹性敏感元件或其他变换机构组合，可构成速度、加速度、力、压力、流量、液位等各种物理量的传感器。2.应变式传感器由哪几部分组成？弹性敏感元件、电阻应变片、应变电桥。3.应变式传感器能测量哪些物理量？广泛应用于应变、荷重、压力和加速度等机械量的测量。4.电阻应变片的种类有：金属和半导体。5.电阻应变片的特性是：电阻的相对变化与应变成正比。6.金属应变片的应变灵敏度近似为：27.应变式传感器的转换电路是：直流或交流电桥。8.差动电桥的配桥原则是：相邻桥臂传感器应变方向应相反，相对桥臂传感器应变方向应相同。第2章9.差动电桥的特性是：可提高电桥的灵敏度，减小非线性、还可实现温度补偿。10.电位器传感器有哪些种类？直线位移和角位移传感器。11.电位器传感器的转换电路是：电阻分压电路或电桥电路。12.电位器传感器能测量哪些物理量？直线位移、角位移、压力、液位、高度等。13.根据电容式传感器的原理可分为哪几种？变极距式、变极板间面积式、变极板间介质式。14.变极距式电容传感器有什么特点？非线性大，测量范围小，但灵敏度高。15.变面积式电容传感器有什么特点？线性好，测量范围宽，但灵敏度较低。16.变介质式电容传感器有什么特点？线性好，测量范围宽，但灵敏度较低。17.差动式电容传感器有什么特点？线性好，测量范围宽，灵敏度较高。18.电容式传感器的转换电路是：谐振电路、脉冲调宽电路、运算放大器式电路、交流电桥等。19.电容式传感器能够测量哪些物理量？直线位移、角位移及介质几何尺寸等，金属的表面状况、距离尺寸、油膜厚度、原油及粮食中的含水量，压力和液位、料位的高度等。20.电感式传感器有哪些类型？自感式和互感式。21.变气隙长度式电感传感器有什么特点？线性度差、示值范围窄、自由行程小，但在小位移下灵敏度很高。22.变气隙面积式电感传感器有什么特点？线性度好、示值范围宽、自由行程大，但灵敏度较低。23.差动式电感传感器有什么特点？线性度好、示值范围宽、灵敏度高。24.自感传感器的转换电路是：常用交流阻抗电桥和谐振电路。25.差动变压器的转换电路是：差动整流电路和相敏检波电路。26.电感传感器能够测量哪些物理量？直接测量直线位移和角位移，通过敏感元件检测振动、压力、应变、流量和比重等。27.电涡流式传感器的原理是什么？电涡流效应引起线圈阻抗变化。28.电涡流式传感器有能测量哪些物理量？测量位移、厚度、振动、速度、流量和硬度等。29.电涡流式传感器使用时应注意哪些事项？电涡流轴向贯穿深度的影响、电涡流的径向形成范围、电涡流强度与距离的关系、非被测金属物的影响。30.电涡流式传感器的转换电路是：谐振电路。31.什么是压电效应？电介质在外力作用下产生电荷的现象。32.压电材料常有哪几种？石英晶体、压电陶瓷、高分子压电材料。33.压电元件的输出量是什么？电荷。34.压电元件能构成哪些传感器？应力、加速度等可变换成力的物理量传感器以及超声波传感器。35.电荷放大器有什么特点？输出电压仅与输入电荷成正比，与电缆分布电容无关。36.超声波有哪些特点？方向性好，穿透力强，遇到杂质或分界面会产生显著的反射。37.超声波探头有哪些类型？按原理有压电式、磁致伸缩式、电磁式等，按工作方式有单探头和双探头，单探头分为直探头、斜探头。38.超声波传感器有哪些用途？测距、测速，测量压力、流量，无损探伤、声纳、医学、防盗报警等。39.霍尔传感器有哪几部分组成？霍尔元件、磁场和电源。40.霍尔传感器有哪些用途？测量磁场，磁通量，电流及电功率等电磁量，检测位移、转速及加速度等非电磁量，用作非接触开关、无刷电机、各种运算器、混频器和调制器等。41.霍尔集成电路有哪几种？线性型和开关型两类。42.说明霍尔式位移传感器的结构。由霍尔元件和永久磁铁构成的梯度磁场组成。43.光电效应有哪几种类型？外光电效应、内光电效应。44.外光电效应生成什么光电元件？光电二极管、光电倍增管、紫外线传感器。45.内光电效应生成什么光电元件？光敏电阻、光电池、光敏二极管、光敏晶体管、光敏晶闸管。46.光电检测需要具备什么条件？光源、被测物和光电元件。47.光电传感器有哪几种类型？被测物发光、被测物反光、被测物透光、被测物遮光。48.光电传感器有哪些应用？能够变换为光信号的物理量。49.试述光耦合器的类型与应用。直射型光断续器、反射型光断续器。直射型主要用于光电控制和光电计量等电路中及检测物体的有无、运动方向、转速等。50.光纤传感器的类型与组成：光纤传感器由光发送器、敏感元件(光纤或非光纤)、光接收器、信号处理系统及光纤构成。光发送器发出的光经入射光纤引导到敏感元件，在这里，光的某一性质受到被测量的调制。已调光经出射光纤耦合到光接收器，使光信号变成电信号，再经信号处理，得到被测量的值。光纤传感器可按光纤在传感器中的作用、光参量调制种类、所应用的光学效应和检测的物理量分类。按光纤在传感器中的作用，可分为功能型、非功能型和拾光型三大类。51.光纤位移传感器的特性：答：当光纤探头紧贴在被测物体上时，接收光纤接受不到反射光，光电转换元件输出的光电流为零。当被测物体逐渐远离光纤探头时，由于入射光纤照亮被测物体表面的面积越来越大，相应的发射光锥和接收光锥重合面积也越来越大，因此接收光纤受反射光照射的面积也逐渐增大，使光电转换电路输出的光电流也逐渐增大，直到曲线上的最亮点Imax。到达Imax之后，当被测物体继续远离时，反射光射入接收光纤的面积逐渐减小，所以光电转换电路的输出信号也逐渐减弱。其特性曲线分为前坡区和后坡区。前坡区灵敏度很高，范围很小，用以测量μm级位移。后坡区的I∝d，灵敏度低，范围很宽，用于较远距离而线性度、灵敏度和精度要求不高的位移测量，此时可把位移的原点移至曲线的dm处。52.激光器的类型与特点：激光传感器利用激光作为光源，具有高方向性、高亮度、高单色性和高相干性等优点。激光器常按工作物质进行分类为固体激光器、气体激光器、液体激光器、半导体激光器。53.振弦式传感器的工作原理是什么？其激励方式有哪几种？答：振弦式传感器是以被拉紧了的细弦作为敏感元件，弦的横向振动的固有频率f与张力之间的关系为：通过测量弦的自振频率可以测量力、压力、应力与应变等物理量。54.智能式传感器主要有哪几个部分组成？答：智能式传感器一般由主传感器、辅助传感器和微机硬件系统构成。第3章（33）1.普通机床安装数显装置有什么意义？答：普通机床配装数显装置后，即具有坐标显示功能，可以满足绝大多数零件的加工精度要求；并且特别适于加工复杂形状零件、腔体类异形零件、大型零件和有分度要求的零件等。2.角数字编码器的结构可分为哪几种？它们之间的区别是什么？答：按照编码器的输出形式，可分为绝对码编码器和增量码编码器。绝对式编码器是按位移量直接进行编码的转换器，它将被测点的绝对位置转换为二进制（或BCD码、格雷码）的数字编码输出，即便中途断电，重新上电后也能读出当前位置的数据；若要求分辨力越高和量程越大，二进制的数位就越多，结构越复杂。增量式光电码盘以脉冲数字形式输出当前状态与前一状态的差值，即增量值，然后用计数器计取脉冲数。因此它需要规定一个脉冲当量，即一个脉冲所代表的被测物理量的值。一旦中途断电，将无法得知运动部件的绝对位置。3.如何用角数字编码器测量转速？答：将增量式光电码盘安装在被测转轴上，码盘每周的刻线数为n，用频率计测量其输出脉冲频率，则转速为r=60f/n（转/分）。4.如何用角数字编码器测量直线位移？答：将光电旋转编码器安装在机丝杆上，丝杆螺距为d（mm），码盘每周的刻线数为n，用计数器测量其输出脉冲数N，则位移为x=Nd/n（mm）。5.角数字编码器在使用时应注意哪些事项？答：（1）安装时不要给轴施加直接的冲击，应使用柔性连接器。安装场所应避免振动。不要将旋转编码器进行拆解，防滴型产品不适宜长期浸在水、油中，表面有水、油时应擦拭干净。（2）配线应在电源OFF状态下进行，应充分注意电源的极性等，应和高压线、动力线分开另行配线，延长电线时，应在10m以下，要尽量用最短距离。（3）忌用兆欧表测试。（4）注意噪声抑制电缆配线不要与动力线平行及同在一个管道内配线。控制盘内的继电器、开关等发生的火花，应尽量用电容及浪涌吸收器件将其除去。应避免放在电焊接机、电炉等附近使用，或者采用屏蔽电磁的对策。电缆延长时，务必使用屏蔽电缆。编码器外壳与控制盘箱体之间存在电位差时，需在两者间用3～5.5mm2的电线连接。根据旋转编码器与外围机器关系的不同，选择不同的接地方法。一般的接也方法如表3-1所示。6.直线感应同步器主要由哪几部分组成？答：直线式感应同步器由定尺和滑尺组成。7.将几根定尺接起来使用时应注意什么问题？答：必须保持安装平整。8.光栅传感器的工作原理是什么？答：光源（LED）通过标尺光栅和指示光栅组成的光栅副形成莫尔条纹，光敏三极管将莫尔条纹的移动信号转换成电信号，光栅每移过一个栅距W，莫尔条纹就移过一个间距B。通过测量莫尔条纹移过的数目，即可得出光栅的位移量。9.莫尔条纹特点有哪些？答：①对位移的光学放大作用。②连续变倍的作用。③对光栅的刻线的误差均衡作用。10.说明光栅传感器的安装数据和组件安装方法。答：由图3-13和图3-16，将燕尾板安装在机器的滑动部件上，每隔203mm一个M6螺钉，再将标尺光栅尺壳安装到燕尾板上并用螺钉固定，图3-14中的3为螺钉孔；将指示光栅安装到机器的固定部件上，固定螺钉孔距为36.5mm。11.磁栅传感器由哪几部分组成？答：磁栅传感器由磁头、磁栅尺和检测电路组成。12.动态磁头和静态磁头的主要区别是什么？答：动态磁栅用于检测匀速运动的被测物体，读出磁头通常采用速度响应式磁头(其工作原理相当于录音机磁头)；静态磁栅用于检测变速运动的被测物体，读出磁头需用调制式的磁通响应式磁头(又称静态磁头)。13.分别说明带型磁栅和线型磁栅张紧力的调整方法。答：带型磁栅必须在安装现场调整磁栅尺的张紧力，来校正累积误差。通过旋转张力调整机构的调整螺钉，张紧滑块