传感器与检测技术

简答题1．金属电阻应变片与半导体材料的电阻应变效应有什么不同?性能有什么差别？答：金属电阻的应变效应主要是由于其几何形状的变化而产生的，半导体材料的应变效应则主要取决于材料的电阻率随应变所引起的变化产生的。金属电阻应变片是基于金属的电阻应变效应原理。半导体应变片是基于压阻效应。压阻式的优点：灵敏度高，机械滞后小，横向效应小，精度高，体积小、重量轻、动态频响高，易于集成缺点：温度稳定性差，灵敏度分散度大，较大的应力作用下非线性误差大，机械强度低。电阻应变式传感器特点：精度高，测量范围广；使用寿命长，性能稳定可靠；结构简单，体积小，重量轻；频率响应较好，既可用于静态测量又可用于动态测量；缺点：应变灵敏系数较小2差动变压器零点残留电压对传感器性能有什么影响答：由于差动变压器二只次级线圈的等效参数不对称，初级线圈的纵向排列的不均匀性，二次级的不均匀、不一致，铁芯B－H特性的非线性等，因此在铁芯处于差动线圈中间位置时其输出电压并不为零，称其为零点残余电压。+P67的第4小点。第67页最下面一段。3.光电效应有哪几种？与之对应的光电效应元件有哪些？答光电效应分为光电子发射、光电导效应和光生伏特效应。前一种现象发生在物体表面，又称外光电效应。后两种现象发生在物体内部，称为内光电效应。光电子发射：现在常用的半导体发光材料基本上都可以属于这一类，常见的元器件有LED（发光二极管）。光电导效应：光敏电阻。光伏特效应：光伏板（太阳能电池板）书P1004.何为测量的准确度和精密度，他们与系统误差和随机误差有什么关系？答：准确度是指你得到的测定结果与真实值之间的接近程度。精密度是指在相同条件下n次重复测定结果彼此相符合的程度。准确度，反映测量结果中系统误差的影响程度；即测量的准确度高，是指系统误差较小，这时测量数据的平均值偏离真值较少，但数据分散的情况，即偶然误差的大小不明确。精密度，反映测量结果中随机误差的影响程度；即测量精密度高，是指偶随机误差比较小，这时测量数据比较集中。5.什么是霍尔效应，简述霍尔效应传感器的工作原理。答：当电流垂直于外磁场通过导体时，在导体的垂直于磁场和电流方向的两个端面之间会出现电势差，这一现象就是霍尔效应。霍尔式压力传感器,一般由两部分组成，一部分是弹性元件，用它来感受压力，并将压力转换为位移量；另一部分是霍尔元件和磁系统。通常将霍尔元件固定在弹性元件上，这样，当弹性元件产生位移时，将带动霍尔元件在具有均匀梯度的磁场中移动，从而产生霍尔电势，完成将压力变换为电量的任务。第143页6.什么是热偶接触电势，温差电势，简述它们产生的原因（第172页）答：接触电势：两块不同的金属导体A和B相互接触，由于金属的费米能级不同，相互接触时发生电子交换，达到平衡后,两块金属中产生接触电势差。温差电势，是一根导体上因两端温度不同而产生的热电动势。温差电势的大小取决于导体的电子密度，而接触电势的大小取决于两种不同导体的材料性质以及他们接触点的温度。计算1.某位5mm300mV2.P8-P94.一、计算1、图为一直流应变电桥，E=4V，R1=R2=R3=R4=350Ω，求：①R1为应变片，其余为外接电阻，R1增量为△R1=3.5Ω时输出U0=?。②R1、R2是应变片，感受应变极性大小相同其余为电阻，电压输出U0=?。③R1、R2感受应变极性相反,输出U0=?。④R1、R2、R3、R4都是应变片,对臂同性，邻臂异性，电压输出U0=?。6.在一测温系统中，用铂铑——铂热电偶测温，当冷端温度为t0=30℃时，在热端温度t时测的热电势E=(t，30℃)=6.63mV，求被测对象的真实温度。解：查表可得：E=(30，0)=0.173mV，E(t，30℃)=6.63mV，所以E(T，0)=6.63+0.173=0.803mV反查铂铑——铂分度表可得，t=121℃