传感器试题(同名23218).doc

第一章1、信息技术系统的“感官”“神经”“大脑”分别指的什么技术？答：传感器检测技术、无线电通讯技术 、计算机控制技术.2、人们形象的把传感器比喻为_.答：“电五官”。3、传感器的定义是什么？它一般包含哪两种元件？这两种元件分别是如何定义的？答：能感受规定的被测量，并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成。敏感元件（sensing element）：传感器中能直接感受或响应被测量的部分。转换元件（transduction element）：传感器中能将敏感元件感受或响应的被测量转换成适于传输或测量的电信号部分。4、传感器的分类方法有哪几种？分别是什么？答：1)按被测物理量分类：机械式,电气式,光学式,流体式等。2)按信号变换特征:能量转换型和能量控制型。3)按敏感元件与被测对象之间的能量关系:物性型、结构型。4）根据传感器对信号的检测转换过程：直接转换型传感器、间接转换型传感器5)按传感器工作原理分为：物理型、电化学型、生物型。5、举几个物性型传感器和结构性传感器的例子。答：物性型:利用某些功能材料本身所具有的内在特性及效应把被测量直接转换为电量的传感器。(依靠敏感元件材料本身物理性质的变化来实现信号变换） 例如：利用压电晶体本身所具有的正压电效应而制成的压电晶体传感器可以测量压力。又如利用半导体材料的光电导效应可制成光敏电阻传感器。又如水银传感器。结构型:结构型传感器是以材料的结构（如形状、尺寸等）为基础，利用某些物理规律实现把被测信息转换为电量。(依靠传感器结构参数的变化实现信号转变) 例如:电容式和电感式传感器。 6、举几个直接转换型传感器和间接转换型传感器的例子。答：直接转换型：如光敏电阻受光照时，电阻值会发生变化，它直接把光信号转换为电信号输出。间接转换型：例如，采用弹簧敏感元件制成的压力传感器就属于这一类，当有压力作用到弹簧上时，弹簧管产生形变，传感器再把变形量转换为电信号输出。 7、新型敏感材料包含哪几种？答：半导体敏感材料、陶瓷敏感材料、有机敏感材料。8、传感器静态特性中，灵敏度、迟滞、重复性的定义是什么？各自表示的公式是什么？答：（1）.灵敏度：传感器在稳态下输出增量y与引起该增量的输入增量x之比值即为其静态灵敏度，其表达式为Kyx（2）.迟滞：传感器在正向(输入量增大)行程和反向(输入量减小)行程期间，输出输入不重合的现象称为迟滞。HHmaxyFS100% （3）.重复性:重复性表示传感器在输入量按同一方向作全量程多次测试时，所得特性曲线不一致性的程度.R（RmaxyFS）100%第二章1 电阻式传感器主要分为哪两种?2 电阻应变片能将_变化转换为电阻的变化,它主要分为_和_两种.金属3电阻式传感器按工作原理主要分为_和_。4电阻应变片分为哪两种？金属电阻应变片分为哪两种？5电阻相对变化量由那两方面决定？对于金属电阻应变片，哪一项重要？6 说出金属电阻应变片的结构？7 金属应变片的灵敏系数的定义？8 什么是横向效应？采用_和_横栅可减小横向效应的影响。9电阻应变片产生温度误差的两个原因。 10应变片的电阻R=120，k=2.05，用作应变为80m/m的传感元件。（1）求R和R/R；（2）若电源电压U=3V，求初始平衡时惠斯登电桥的输出电压Uo。11 应变式传感器分为哪三种？12 应变式加速度传感器的原理？1.变阻器式、电阻应变式2. 被测量 金属丝应变片 箔式应变片3. 变阻器式、电阻应变式4. 金属电阻应变片 半导体应变片 金属丝应变片 箔式应变片 5. 一是几何尺寸变化（应变）引起的； 二是电阻率变化引起的 对金属材料，前一项是主要的6. 引线 覆盖层 基片 电阻丝式敏感栅7. 金属材料的灵敏系数为 k0=1+2u8.应变片的横栅部分将纵栅部分的电阻变化抵消了一部分，从而降低了整个电阻应变片的灵敏度，带来测量误差，其大小与敏感栅的构造及尺寸有关。敏感栅的纵栅愈窄、愈长，而横栅愈宽、愈短，则横向效应的影响愈小。 短接式 直角式9. 敏感栅电阻随温度的变化引起的误差；试件材料和敏感栅材料的线膨胀系数不同，应变片产生附加应变，引起误差。10. 解：R/R=K=2.05x800m/106m =1.64x10 -3 则R=1.64x10-3 x R=1.64x10-3 x 120=0.197 (2) U0 = Ui/4 xK= 3/4X 1.64 X10-3 = 1.23mV 11. 应变式力传感器、应变式压力传感器、应变式加速度传感器12.应变式加速度传感器主要用于物体加速度的测量。其基本工作原理是：物体运动的加速度与作用在它上面的力成正比， 与物体的质量成反比，即a=F/m传感器第三章1 电容式传感器分为哪三种？其公式？给出一种传感器，要会判断其类型。2 变极距式电容传感器中，单板式和差动式的灵敏系数关系。3 电容式传感器为什么要设置保护环（等位环）？4 变面积式电容传感器分为哪两种？其灵敏系数分别如何计算？5 变介电常数式电容传感器的电容值如何计算？6 运算放大器式电路和脉冲宽度调制电路的工作原理分别是什么?并会画脉冲宽度调制电路输出电压图.1、 答 ：电容传感器分为（1）变极距型、（2）变极板面积型以及（3）变介电常数型；（1） 公式 （2） 角位移：电容灵敏度：线位移：C =(0bx )/ 灵敏度 圆柱线位移： 灵敏度： （3） 2、 答 ： 差动式比单板式的灵敏系数多一倍。3、 答 ： 为了消除边缘效应的影响， 可以采用设置保护环的方法 。4、 答 ：有角位移以及线位移两种； 角位移的灵敏系数 Kc = （C/C）/ = 1/ ； 线位移的灵敏系数 Kc = （C/C）/b = 1/b (沿b方向平移) ；5、 答 ： 6、 答：运算放大器原理：两个输入端，先后分别输入相同的量，则输出端会得到，两个电压相同但是极性相反的两个输出值。 差动脉宽原理：对传感器电容的充放电使电路输出脉冲的宽度随传感器电容量变化而变化。 第四章 1 电感式传感器的定义和分类.2 自感式传感器的自感公式最后是什么?和哪两个量有关?3 单圈变气隙式自感传感器和差动式自感传感器的灵敏度分别为多少?4 自感式传感器的测量电路中,变压器式交流电桥的工作原理以及输出电压的公式.5 二极管相敏检波电路的工作原理和输出波形.6 电涡流式传感器的工作原理 回答的内容1、定义：是一种利用线圈自感和互感的变化实现非 电量电测的装置。（将非电量转换成线圈自 感或互感的变化） 种类：根据转换原理，分自感式、互感式、电涡 流式三种； 根据结构型式，分气隙型、面积型和螺管 型。2、L N2R = 0 AN22 与A及 有关如果A保持不变，则L为的单值函数，构成变气隙式自感传感器若保持不变，使A随被测量（如位移）变化，则构成变截面式自感传感器。 3、差动式与单线圈电感式传感器相比，灵敏度提高一倍，即衔铁位移相同时，输出信号大一倍；单圈：K = | L00 |；差动：K = | 2L00 |；4、公式：U0 = UAB =UA UB =UCD2（Z1-Z2）（Z1+Z2）；原理：当衔铁向上、向下移动相同的距离时，产生的输出电压大小相等，但极性相反。由于是交流信号，要判断衔铁位移的大小及方向同样需要经过相敏检波电路的处理。 5、工作原理：容易做到输出平衡，便于阻抗匹配。图中比较电压和同频，经过移相器使和保持同相或反相，且满足 。当衔铁T1在中间位置时，位移x1（t）= 0，传感器输出电压=0,只有起作用。（1）正半周时，D3、D4导通因为是从中心抽头，所以u1= u ，故i= i。流经RL的电流为i= i i =，（2）负半周时D1、D2导通 ，同理可知i= i，所以流经RL的电流为i= i i =0.当衔铁T1在零位以上时，位移x1（t） 0，与同频同相。正半周时，故i i，流经RL的电流为i= i i ，当衔铁T1在零位以下时，位移x1（t） 0，与同频反相。正半周负半周，故i i。流经RL的电流为i=