《现代检测技术及仪表》第2版重点整理手打.doc

1. 传感器和传感器的分类。答：i、大体分为物理化学生物三大类。 ii、按构成原理分：1、物性型传感器：物理特性变化实现信号转换，如热、光敏电阻；2、结构型传感器：利用结构参数变化实现信号转换，如变极距型电容式传感器、变气隙型电感式传感器。 iii、按输出信号表示形式分：1、模拟式传感器：阻抗型（电阻、电容、电感等阻抗信号）、电压型（电压信号）；2、数字式传感器：直接编码式传感器、脉冲计数式传感器、频率式传感器。2. 敏感器与传感器的区别。1、 敏感器：能把被测非电量转换为传感器能够接受和转换的非电量(即可用非电量)的装置或器件。2、 传感器：“能把外界非电信息转换成电信号输出的器件或装置”或“能把非电量转换成电量的器件或装置”。3、 二者异同：如果把传感器称为变换器，那么敏感器则可称作预变换器。敏感器与传感器虽然都是对被测非电量进行转换，但敏感器是把被测非电量转换为可用非电量，而不是象传感器那样把非电量转换成电量。3. 测量误差。一、 测量误差的表达方式有以下三种：1、 绝对误差：测量值x偏离被测参数真值A的程度x；2、 相对误差：1） 实际相对误差：实际相对误差是指绝对误差x与被测量A的真值得百分比值；2） 示值相对误差：示值相对误差是指绝对误差x与仪器的示值x的百分比值。为减小示值误差，当选择仪器仪表量程时，应使被测量的数值接近满度值，一般使这类仪器仪表工作在不小于满度值2/3的区域。3、 引用误差：检测系统示值绝对误差x与仪表量程L之比值，称之为仪表示值的引用误差q，常用百分比表示；二、 测量误差根据其性质和产生的原因可分为三类：1、 随机误差：在相同的测量条件下，重复测量同一量值时，每次测量的大小和符号均以不可预知的方式变化的误差，简称随差。随差越小，精密度越高。2、 系统误差：在相同测量条件下，多次重复测量同一量值时，测量误差的大小和符号都保持不变，活在测量条件改变时按一定规律变化的误差，简称系差。系差越小，测量就越准确。3、 粗大误差：在相同条件下，多次重复测量同一量时，明显的歪曲了测量结果的误差，简称粗差。粗差应该科学的舍弃。4. 金属热电阻和热敏电阻的温度特性区别。1、 金属热电阻：温度特性随温度升高而升高；2、 半导体热敏电阻：温度特性视类型而定；5. 光电效应分类，光电传感器分类及对应原件。1、 光电效应：1） 外光电效应：光线照射下，物体内的电子溢出物体表面的现象称为外光电效应，也叫光电发射，向外发射的电子成为光电子，能产生光电效应的物质称为光电材料。典型器件有：光电管、光电倍增管。2） 内光电效应：绝大多数高电阻率半导体，受光照射吸收光子能量后，会产生电阻率降低而易于导电的现象，这种现象称为光导效应。这里没有电子自物质内部向外发射，仅改变物质内部的电阻，因为与外光电效应对应，光电导效应也称之为内光电效应。典型器件有：光敏电阻、光敏二极管、光敏晶体管。3） 光生伏特效应：在光照射下，由结电场引起的光电效应，成为光生伏特效应。典型器件有：光电池。2、 光电传感器组成：1） 光源2） 光学通路3） 光电器件4） 测量电路3、 光电传感器基本类型：根据被测信号转换为光电器件的入射光通量变化的形式，光电传感器可分为以下几类：1） 透射式：光源发出一定的光通量，穿过被测对象，部分被吸收，其余到达光敏元件，转变为电信号输出。2） 反射式：光源发出一定的光通量到被测对象，由于物体性质或状态损失了一部分光通量，余下部分反射到光敏器件上。3） 辐射式:光源本身就是被测对象，被测对象发出的光通量被光敏感器件接受。4） 遮挡式：光源发出一定的光通量，射到光敏器件上，光路途中遇到了被测对象遮挡了一部分光，由此改变了光电器件的光通量。5） 开关式：光源与光敏器件间的光路上，有物体时，光路被切断，没有物体时光路畅通。6. 小数点位数越多，测量精度越高这句话是错误的。7. 电感式传感器分类：1、 自感式传感器：1） 变气隙型自感式传感器（敏感度高，非线性严重）（1） 单一式变气隙型自感式传感器 （2）差动式变气隙型自感式传感器2） 变面积型自感式传感器；3） 螺管型自感式传感器（敏感度低，线性好）。2、 互感式传感器（差动变压器）：组成：一次线圈、二次线圈、铁芯、衔铁。3、 电涡流式传感器：一、 电涡流效应：成块的金属置于激励线圈产生的交变磁场中，金属体内就要产生感应电流，这种电流的流线呈闭合曲线，类似流水涡形状，故称之为电涡流。二、 电涡流传感器分类：1、 反射式涡流传感器：1）变气隙型：主要用来测量位移2）变面积型：主要用来测量位移（线性范围和线性度比变气隙型好）3）螺管型：（不存在铁损，线性范围宽，灵敏度较低）2、 透射式涡流传感器；8. 绝对精度最高，活塞式压力计。9. *的选择，弹簧压力表。10. 并联压电元件作电荷放大器，量低频信号。11. 玻璃转子流量计垂直安装，流体自下而上。12. 传感器动态特性指标（注意固有频率）：1、 传递函数：2、 阶跃响应和时域动态性能指标：1） 阶跃响应；2） 时域动态性能指标；3、 正弦响应和频域动态性能指标1） 稳态正弦响应；2） 频域动态性能指标；4、 无失真检测条件。13. 螺线管电感传感器，用相频减波测位移。14. 热电偶的材质，合金。15. 光电倍增管，特性取决于阴极材料。16. 超声波，直流电桥（不考虑电容）交流电桥（考虑电容）17. 压电传感器的分类：1、 压电材料：1） 压电晶体单晶（压电石英晶体和其他单晶）；2） 压电陶瓷（多晶半导瓷）；3） 新型压电材料（压电半导体，压电有机高分子材料）。2、 压电元件的串并联:1） 串联：使压电传感器时间常数减小，电压灵敏度增大。适用于电压输出、高频信号测量的场合；2） 并联：使压电传感器时间常数增大，电荷灵敏度增大，适用于电荷输出、低频信号测量的场合。 18. 容积式流量计分类。1、 椭圆齿轮流量计。2、 腰轮流量计3、 刮板流量计19. CCD图像传感器：1、 组成：1） MOS光敏元阵列（光电转换）；2） 读出移位寄存器（转移电荷）。2、 CCD传感器结构：1） 线列阵2） 面列阵20. 光纤传感器：1、 光纤的结构：1） 纤芯2） 包层3） 外套2、 光纤的种类：i、材料：1） 玻璃光纤2） 塑料光纤ii、传输模式：1） 单模光纤（纤芯的直径只有传输光波波长的几倍，纤芯细，包层厚，传输性好，制造连接困难）2） 多模光纤（直径比光波波长大好多倍，其余特性与单模光纤相反）iii、折射率分布：1） 阶跃型2） 缓变型/梯度型（自聚焦光纤）3、 光纤传感器的分类：1） 功能型（FF型）：以光纤自身作为敏感元件来感受被测量的变化，被测量通过使光线的某些光学特性变化来实现对光纤传输光的调制，因此功能型光纤传感器又称传感型光纤传感器，这类传感器常使用单模光纤。2） 非功能型（NFF型）：利用其他敏感元件来感受被测量的变化以实现被测量对光纤传输光的调制，光纤只是作为传播光的介质，因此非功能光线传感器又称为传光线传感器，这类传感器常使用多模光纤。4、 光纤传感器光通量调制方式：1） 辐射式；2） 光纤位移式；3） 插入式；4） 微弯损耗式。21. 为何要进行冷端补偿温度变化时，电阻应变片的电阻也会变化，而且，由温度所引起的电阻变化与试件应变所造成的电阻变化几乎具有相同数量级，如果不采取温度补偿措施，就会错误地把温度引起的电阻变化当作应变引起的电阻变化，即产生“虚假视应变”。22. 把两个承受相同应变的应变片接入电桥的相对两臂，是否能补偿温度误差？为什么？把两个承受相同应变的应变片接入电桥的相对两臂，并不能补偿温度误差。从表3-1-1所列图3-（b）计算公式可知，电桥输出电压为，由此可见，温度引起的电阻变化也影响电桥输出电压，此时，从电桥输出电压测出的应变并不是真实应变，而是，其中包含有虚假视应变即温度误差。23. 热电偶：1、 基本定律：1） 中间导体定律（测数引用仪表寻线依据）：在热电偶回路中接入第三种导体时，只要第三种导体两端温度相同，就不会影响热电偶回路的总热电动势。2） 中间温度定律（制定分度表依据）：3） 标准电极定律（简化热电偶的选配工作）：2、 同型热电偶串并联的优缺点。1） 并联：（1） 优点：测量多点平均温度，仪表的分度仍和单独配用一个热电偶时一样（2） 缺点：当有一只热电偶烧坏时，不能很快察觉出来。2） 串联：（1） 优点：热电动势大，精度比单只热电偶高，因此可感受较小信号，或者配灵敏度较低的仪表（2） 缺点：只要有一只断路，整个电路就不能工作，个别热电偶短路，将会引起仪表指示值得显著偏低。24. 磁电式传感元件频率低，压电式传感器无法测量低频信号。1、 正压电效应（压电效应）：某些电介质，当沿着一定方向对其施力而使它变形时，内部就产生极化现象，同时在它的两个相对的表面上便产生符号相反的电荷；当