传感器总复习

总复习一、填空题•传感器的静态特性指标主要有________、________、________、________等，而其动态特性指标主要有________和________两部分。•传感器由_________、_________、__________三部分组成•一阶传感器的传递函数为__________，幅频特性为__________，相频特性为__________。•差动式电感传感器的特点是：____________、_______________、_______________。•常用的热电阻有_____电阻和______电阻。•热电回路中热电势恒等于零的充分必要条件是____________、_____________。•光电效应分为三类，即：_________,相应的器件有______________；__________效应，相应的器件有_________________；_________效应，相应的器件有____________。•根据测量原理，码盘式传感器可分为反射式和____________。二、不定项选择题１、一阶系统的动态表征参数是()A.线性度B.固有频率C.阻尼比D.时间常数2、将电阻应变片贴在()上，就可以分别做成测力、位移、加速度等参数的传感器。A.质量块B.导体C.弹性元件D.机器组件3、用相邻双臂桥检测的应变式传感器，为使其灵敏度高、非线性误差小（）A．两个桥臂都应当用大电阻值工作应变片B．两个桥臂都应当用两个工作应变片串联C．两个桥臂应当分别用应变量变化相反的工作应变片D．两个桥臂应当分别用应变量变化相同的工作应变片4、常用交流电桥的平衡条件（）A、Z1R2=R3Z4B、R1R3=R2R4C、Z1Z3=Z2Z4D、Z2=Z3Z45、压电式传感器可等效为（）A、电荷源B、电流源C、电压源D、电阻6、半导体应变片具有()等优点。A.灵敏度高B.温度稳定性好C.可靠性高D.接口电路复杂7、通常用螺管型电感传感器测量（）A.电场强度B.交流电流C.位移D.压力8、差动电桥由环境温度变化引起的误差为()A.B.C.D.01121RR1211RR1211RR1141RRERR1121三、名词解释1、传感器：2、线性度：3、压电效应：4、霍尔效应：5、热电偶：四、回答问题1、在应变式传感器的测量电路中，温度补偿是如何实现的？2、对于一个指针式仪表,一般情况下总是要求其工作在阻尼比ζ=0.6~0.7的条件下，为什么？3、热电偶测温的电路中，常用的冷端温度补偿的方法有哪些？4、压电式传感器测量电路分几类？各有什么特点？5、与其他的测温传感器相比，热敏电阻有什么样的优缺点。五、计算题1、如图所示平板电容位移传感器，已知：极板尺寸a=b=4mm,极距d０=0.5mm，极板间介质为空气。求该传感器静态灵敏度；若极板沿x方向移动2mm，求此时的电容输出。2、有一金属电阻应变片，其灵敏度k=2.5，R=120Ω,设工作时其应变为1200με，问ΔR是多少？若将应变片与2V直流电源组成回路，画出电路图，并求无应变时和有应变时回路的电流各是多少？六、综合分析题•下图是光栅式位移传感器的辨向电路原理图，试画出个点波形图以分析其辨向原理一、填空题•传感器的静态特性指标主要有线性度、灵敏度、精确度、迟滞等，而其动态特性指标主要有传递函数和频响函数两部分。•传感器由敏感元件、转换元件、测量电路三部分组成。•一阶传感器的传递函数为H(S)=k/1+τs，幅频特性为A(ω)=，相频特性为。•差动式电感传感器的特点是：提高了灵敏度、改善了非线性、抑制了温漂，减小了误差。•常用的热电阻有铜热电阻和铂热电阻。。)()(arctg2)(11•热电回路中热电势恒等于零的充分必要条件是EAB(t0,t0)≡0、EAA(t,t0)≡0。•光电效应分为三类，即：外光电效应,相应的器件有光电管（光电倍增管）；光电导效应，相应的器件有光敏电阻；光生伏特效应，相应的器件有光电池。•根据测量原理，码盘式传感器可分为反射式和透射式。二、不定项选择题１、一阶系统的动态表征参数是(D)A.线性度B.固有频率C.阻尼比D.时间常数2、将电阻应变片贴在(C)上，就可以分别做成测力、位移、加速度等参数的传感器。A.质量块B.导体C.弹性元件D.机器组件3、用相邻双臂桥检测的应变式传感器，为使其灵敏度高、非线性误差小（C）A．两个桥臂都应当用大电阻值工作应变片B．两个桥臂都应当用两个工作应变片串联C．两个桥臂应当分别用应变量变化相反的工作应变片D．两个桥臂应当分别用应变量变化相同的工作应变片4、常用交流电桥的平衡条件（C）A、Z1R2=R3Z4B、R1R3=R2R4C、Z1Z3=Z2Z4D、Z2=Z3Z45、压电式传感器可等效为（AC）A、电荷源B、电流源C、电压源D、电阻6、半导体应变片具有(A)等优点。A.灵敏度高B.温度稳定性好C.可靠性高D.接口电路复杂7、通常用螺管型电感传感器测量（CD）A.电场强度B.交流电流C.位移D.压力8、差动电桥由环境温度变化引起的误差为(D)A.B.C.D.01121RR1211RR1211RR1141RRERR1121三、名词解释1、传感器：传感器是将各种非电量按一定规律转换成便于处理和传输的另一种物理量的装置。2、线性度：在规定条件下，传感器校准曲线与理论拟和直线间的最大偏差与满量程输出值的百分比称为线性度。3、压电效应：指某些物质当受到外力作用，几何尺寸发生变化时，内部极化，表面上出现电荷集聚，形成电场。当外力去掉时，又重新回到原来状态，这种现象称为压电效应。4、霍尔效应：在与磁场垂直的半导体薄片上通以电流，由于受到洛仑兹力的作用，电子将向一侧偏转，并使该侧形成电子的积累，而另一侧形成正电荷积累，于是元件的横向形成了电场，这种现象就称为霍尔效应。5、热电偶：利用热电效应制成的一种进行温度测量的传感器。四、回答问题1、在应变式传感器的测量电路中，温度补偿是如何实现的？答：温度补偿有以下几种：1）单丝自补偿应变片2）双丝组合式补偿应变片3）电路补偿法，测量电路中常用这种方法实现温度补偿，利用的是电桥的和差特性，通过在应变片相邻的桥臂上做一个补偿片来抵消温度的影响。2、对于一个指针式仪表,一般情况下总是要求其工作在阻尼比ζ=0.6~0.7的条件下，为什么？答：对于二阶装置来说，其动态特性有如下特点：1）当ζ＝0.7时，几乎无共振现象，其幅频特性曲线水平段最长，这意味着测量装置对这段频率范围内任意频率的信号，具有相同的缩放能力，信号不易产生幅频失真。2）相频特性曲线几乎是一条斜直线，这意味着各输出信号的滞后相角与其相应的频率成正比，信号不易产生相频失真。3)ζ＝0.7左右时系统属于欠阻尼系统，响应快，无共振。ζ＝0.7左右，测量装置的误差最小，精度最高，所以，二阶装置一般总要求其阻尼比在0.6-0.7左右3、热电偶测温的电路中，常用的冷端温度补偿的方法有哪些？答：1)冷端恒温法2)冷端温度校正法3)补偿导线法4)补偿电桥法4、压电式传感器测量电路分几类？各有什么特点？答：分为两类：电压放大器和电荷放大器电压放大器：输出电压与输入电荷成正比，且其输出受导线的影响较大，故要求导线长度小于1.5米。电荷放大器：输出电压与输入电荷成正比，其输出受导线的影响可忽略，故导线可长达数百米，但价格比较昂贵。5、与其他的测温传感器相比，热敏电阻有什么样的优缺点。优点：1）灵敏度高；2）体积小,热惯性小，响应快；3）使用方便。缺点：元件的稳定性和互换性较差，非线性误差较大五、计算题1、如图所示平板电容位移传感器，已知：极板尺寸a=b=4mm,极距d０=0.5mm，极板间介质为空气。求该传感器静态灵敏度；若极板沿x方向移动2mm，求此时的电容输出。解：1）传感器的静态灵敏度K=dCx/dx=-Co/a而Co=K=-Co/a=0.2829/0.4=0.0707(PF/cm)2)电容输出C=)(2829.005.014.36.310446.32PFdabdsoro)(142.005.014.36.310246.32PFdxabdsoo2、有一金属电阻应变片，其灵敏度k=2.5，R=120Ω,设工作时其应变为1200με，问ΔR是多少？若将应变片与2V直流电源组成回路，画出电路图，并求无应变时和有应变时回路的电流各是多少？•解：1）电阻变化量ΔR：•由•可得：ΔR=kεR=2.5×1200×10-6×120=0.36Ω•2）电路图如右图所示。•无应变时输出：•有应变时输出：kRR)(0167.01202ARUi)(0166.036.01202ARRUikRR六、综合分析题•下图是光栅式位移传感器的辨向电路原理图，试画出个点波形图以分析其辨向原理Theend