传感器课后作业8-1.doc

8.1列述检测传感系统的组成内容及其具有的功能。答：通常由传感器、中间转换（信号处理）电路、微机接口电路、分析处理及控制显示电路等部分组成。 功能：分别完成信息的获取、转换（调制）、传输、分析处理、显示记录等功能。8.2电桥的零测法与偏差测量法有何不同？它们各适用于在什么场合下应用？答：不同经过改变是否可以回零，零测法一个电阻经过人工改变可回到零位，而偏差测法经过变化输出电压不再为零。 零测法应用于电桥的平衡状态而偏差测量法应用于电桥的不平衡状态。8.3电桥的灵敏度与非线性误差如何定义？答：电桥的灵敏度就是电压的相对变化量与电阻的相对变化量之比； 非线性误差是线性化后的输出电压和电桥的输出电压之差与电桥输出电压之比。8.4在用电桥测量前，为什么要将电桥调零？答：测量时，由于是利用了电桥的不平衡输出反映被测量的变化情况，因此，测量前电桥的输出应调为零。8-5.滤波方式有几种？各有什么特点？答：1.滤波方式有无源滤波、有源滤波和数字滤波。2.无源滤波器：（1）一阶RC低通滤波器的输出电压及频率特性。 （2）一阶高通滤波器的输出电压及频率特性。 （3）带通滤波器的输出电压及频率特性。3.有源滤波器：(1)有源滤波器不用电感线圈，因而在体积、质量、价格、线性度等方面具有明显的优越性，便于集成化。 （2）由于运算放大器输入阻抗高，输出阻抗低，可以提供良好的隔离性能，并可能提供所需增益。 （3）可以使低频截止频率达到很低范围。4.数字滤波能够用数学计算的方法增强信号，降低干扰，提取有用信息。它与RC滤波相比有许多优点：由于数字滤波利用程序来实现，因而不需要增加硬件，而且可靠性高，稳定性好，灵活方便。8-6.什么叫低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器及带阻滤波器？答：1.电路具有低频信号容易通过并抑制高频信号的作用，故称为高通滤波器。 2.电路具有高频信号容易通过并抑制低频信号的作用，故称为低通滤波器。 3.在通频带以外，幅值衰减很大，因此称此电路为带通滤波器。 4.抑制某个频率范围内的频率分量，使其衰减，而让此频带以外的频率寻利通过， 故称为带阻滤波器。8-11.在检测系统中，为什么通常要加入调制与解调环节？答：1.常用调制器把直流信号先变成某种频率的交流信号，经交流放大器后，再通过 解调器，使交流信号重新恢复到原来的被测信号。 2.一个将直流信号调制成交流信号，交流信号再解调回直流信号的电路。8-14.测量放大器有什么特点？答：没有数据保护端，对远处传感器送来的信号，可采用屏蔽电缆传送到测量放大器。8-15 影响多路模拟开关对信号传递精度的因素是多少？如何加以改善？8-16试分析采样保持器的工作原理？采样保持器的原理就是两个运放，一个采样，一个保持采样运放把输入传到保持电容，要求能够驱动大电容负载。保持时采样运放输出和电容断开。保持运放把保持点容上的电压送到输出。要求运放输入电流小。8-17系统中干扰与噪声的主要来源有哪些？按照干扰的来源可分为两类，一类是系统内部的干扰，另一类来自系统外部的干扰。产生内部干扰的因素有：信号通过公共电源，地线和传输线的阻抗相互耦合形成的干扰：元件之间，导线之间通过寄生电容或互感耦合造成的干扰：大功率和高压元件产生的电场：电子开关元件的电压或电流急剧变化而产生的干扰源：工作电源，交叉走线等。外部干扰因素有：外部高压电源因绝缘不良形成的漏电：广播电视，高频感应加热等；空间电磁波的辐射；周围机械振动和冲击的影响等。噪声源的种类也很多，如电源噪声，放电噪声，电器设备噪声，固有噪声，热噪声等.8-18抑制干扰主要有哪些？1 接地 指在测量系统中有四种接地系统：安全地，信号源地、数字信号地和模拟信号地。2屏蔽 防止电场或磁场干扰的有效方法是屏蔽，3隔离 当信号电路在两端接地是，很容易形成环路电流，引起噪音干扰，这时常采用隔离方法4滤波采用滤波器可以抑制电源噪音及耦合电路中的噪音8-19传感器与微机接口的作用是什么？是将被测的模拟量，如位移、速度、加速度、角位移、角速度、角加速度、压力、流速、温度、扭力、振动等非电量，经过传感器，放大器，采样保持器，A/D转换后输入微型计算机。8-20传感器与微机的基本接口方式有哪些？答：开关量接口方式，数字量接口方式，模拟量接口方式！8-21简述A/D转换器的数据转换与传送中，CPU的控制方式。答：延时等待式，中断式，查询式。8-23为何对传感器信号进行线性化及温度补偿？答：因为在非线性情况下，会影响测量精度，如果直接由计算机进行数据分析，则增加其数据处理的难度。 而环境温度对传感器、特别是各种半导体传感器的输出信号有较大影响。为了消除环境温度影响，需要对传感器信号进行温度补偿。8-24 采用计算机软件进行温度补偿时，常用的方法有哪两种？说明其步骤。答：有公式法和表格法。1 温度补偿公式法德步骤1） 给定m+1个温度值T0,T1,T2，Tn，Tm，测出每一温度下传感器静态特性曲线在y轴上的截距Y0,Y1,Y2,Yn,Ym,2） 将Y表示成以温度T为自变量的n次代数多项式（nm）用最小二乘曲线拟合法确定3） 在测得每一个y值及相应的T值时，首先式计算出Y值，然后再按下式求得传感器的输入值x2 温度补偿表格法的步骤1） 在一组温度值下，实际测量与之一一对应的一组截距。2） 将以上数据以线性表格形式按顺序存入计算机。3） 以后每一组输入y和T，就查一次表格，先得到与T相应的温度区间，然后用线性插值法求出截距8-25 说明采用计算机软件进行线性化处理的方法及步骤。答：1.公式法（曲线拟合法）首先将传感器静态特性的反函数用下述多项式表示在满足给定精度的前提下取有限项则线性化的公式法步骤为：1） 实验测试传感器的静态特性，取得足够多的数据组2） 通过曲线拟合方法用计算机求出多项式中的系数，使在给定点与实测值的误差满足测量精度。3） 以后在采集数据时，每采入一个值，就由计算机算出一个值，作为输入数据的真值，供进一步分析。2表格法（分段线性插补法）1）密化数据点，在允许误差范围内，用多段折线逼近传感器的静态特性曲线。密化可通过增加实验测试点实现。2）将上述密化后的N组数据以表格形式由计算机存储起来。3）计算机每输入一个数据，就查一次表格，找到y所在的区间，然后用线性内插法求出。8-26 试说明光栅式传感器四倍细分原理及其辨向原理。答：让每一相信号在其变化一个周期内形成一个计数脉冲，则在主光栅相对移动一个栅距时，四个相位信号可依次得到四个计数脉冲信号。这就是四倍细分。 辨向原理：在光栅式数字检