传感器与自动检测技术复习提纲.doc

传感器与自动检测技术复习提纲 1. 传感器的组成及其系统组成框图。（P10）2. 传感器的静（动）态特性，性能指标。3. 测量误差的分类及其表示方法。（分类：系统误差、随机误差、粗大误差；表示方法：绝对误差、相对误差、引用误差、分贝误差）4. 电阻式传感器的类型及其测量电路。（类型：电位器式、电阻应变片式、热敏效应式；测量电路：P48）5. 减小半导体应变片的测量电路的非线性误差的方法。（提高桥臂比、采用差动电桥、采用高内阻的恒流源电桥）6. 电容传感器的特点：优点:受本身发热影响小；静态引力小；动态响应好；结构简单，适应性强；可进行非接触式测量；缺点：输出阻抗较高，带负载能力差；寄生电容影响大。7. 电容传感器的类型。（变极距型、变极板面积型、变介质型）8. 电感传感器的类型。（自感式传感器、互感式传感器）9. 电感式传感器的特点;结构简单，传感器无活动电触点；工作可靠，寿命长；灵敏度和分辨率高；线性度和重复性好。10. 压电式传感器的等效电路。P84。11. 光电式传感器的概念，工作原理，主要光电器件。12. 光电隔离器件的应用。（将输入与输出端两部分电路的地线分隔开，并各自使用一套电源供电，实现电平转换，提高驱动能力。）13. 为减小由温度引起的温差电压对霍尔元件输出的影响，采用的补偿方法。（恒流源补偿，利用输出电路的负载进行补偿）14. 数字传感器的概念及其按输出信号形式的分类。（数字传感器是把被测模拟量直接转换为数字量输出的传感器；按输出信号形式，常用的数字传感器可分为;脉冲输出式数字传感器、编码输出式数字传感器、频率输出式数字传感器）15. 测力传感器的类型。(位移型、加速型、生物型)按其工作原理可分为弹性式、电阻应变片式、电感式、电容式、压电式。16.下图所示为电容式传感器组成的测厚仪原理框图。被测带材的上下侧各为一块面积相等，与带材距离相等的极板。带材与两块极板可分别组成两个电容器C1、C2。两块极板被导线连接，其总电容为,电容与固定电容及变压器构成电桥。试简述该仪器的工作原理。解：由题意及原理图知：当被轧板材的厚度相对于要求值发生变化时，则发生变化。增大，表示板材厚度变厚； 减小，表示板材厚度变薄。的变化经过电桥调节后，由耦合电容输出给运放进行放大，再经过整流滤波和差动放大后，一方面由显示仪表读出板材厚度，一方面通过反馈回路将偏差信号送给压力调节器，使板材厚度控制在规定范围内。17下图为差动式电感测厚仪的原理图。如图示，图中电感和为电感传感器的两个线圈，由，构成桥路相邻两桥臂，另外两个桥臂是、。桥路对角线输出用4只二极管和4只附加组成相敏整流器，电流由检流计G指示。是调零电位器，用来调节电流表满刻度值。电桥电源由变压器T供电。T采用磁饱和交流稳压器， ,起滤波作用。 解：P7318、下图为电涡流式传感器的调频式测量电路原理图，试简述其工作原理。解：P7619下图为电感传感器测量电路，试简述其工作原理并作出其工作波形图。P(71-72) 例题1.电阻应变片阻值为120，灵敏系数K=2,沿纵向粘贴与直径为0.05m的圆形圆柱表面，刚材的，=0.3，求钢柱受10T拉力作用时，应变片的变化量R和相对变化量R/R。又若应变片沿钢柱圆柱方向粘贴，受同样拉力作用时，应变片电阻的相对变化量为多少？解：因为 且 所以有 2.石英晶体,石英晶体的长度是宽度的2倍，是厚度的3倍。求：（1）当沿电轴施加的压力时的电荷量；（2）当沿机械轴施加的压力时的电荷量；（3）在石英晶体表面上标注电荷极性。解：（1） （2） （3）石英晶体表面上的电荷极性分别如P82图3.47（a）、（c）示。3.压电陶瓷片,用反馈电容的电荷放大器测出输出电压幅值，求所受力大小。解：因为 所以 又因为 即4.用镍铬-镍硅热电偶测炉温时，其冷端温度,在直流电位计上测得的热电动势为30.839mv，试求炉温。解：查镍铬-镍硅热电偶K分度表：又因为 再查分度表的温度值为770。5.当T为100摄氏度，T0为0摄氏度时，铬合金-铂热电偶的，铝合金-铂热电偶 为-1.02mv，求铬合金-铝合金组成热电耦合材料的热电动势。 解：设铬合金为A,铝合金为B,铂为C，即 则 6.选用,控制电流为5mA的霍尔元件作为线性测量元件，若要测量1Gs-10kGs的磁场，则霍尔器件最低输出电压及最高输出电压分别为多少？ 解;霍尔元件的最低输出电压为： 霍尔元件的最高输出电压为： 7.用两种方法测得工件L1=100mm的误差分别为：，从绝对误差看，显然第一种方法精确度较高，但若有用第三种测得L3=180mm时的误差为从绝对误差上不好判定精度的高低，因为L2,L1不是同一被测量，此时三者的相对误差为：；由此可见，第一种方法的精度最好，第三种方法次之，第二种方法最差。8TTL门电路在导通状态下，从直流电源引出5mA左右的电流，截止状态下为1mA，在5ns的时间内其电流变化为4mA，如果在配电线上具有0.5H的电感，当这个门电路改变状态时，配电线上产生的噪声电压比为多少？ 解： 如果将这个数与典型系统的大量门电路的个数相乘，可看到，虽然这种门电路的供电电压仅5V，但引起的干扰噪声将是非常显著的。9转矩测量中，测量转矩方法，按照其基本原理可以分为：平衡力法（反力法）、传递法（扭轴法）和能量转换法等三大类。10分析下面几个图的原理并说明其怎样工作：全波和半波检波差动变压器测量电路11液位测量框图工作原理：12. 13：试用双螺管线圈差动型电感传感器做成一个测力传感器。(1)用简图说明该传感器的结构，并简要说明其作用原理；(2)用图说明两个线圈在电桥电路中的接法。(1)传感器的结构如图a所示，它由传力块、弹性圆桶、双螺管线圈、衔铁、传感器座等几部分组成。原理：被测力F通过传力块作用在弹性圆桶上，弹性圆桶的变形带动衔铁移动，使双螺管线圈的电感量发生变化，从而实现力的测量。问答题：1简述压电式传感器分别与电压放大器和电荷放大器相连时各自的特点。2简述压磁式压力传感器的工作原理。3说明薄膜热电偶式温度传感器的主要特点。4. 试画出低通、高通、带通、带阻的幅频特性。5.有源滤波器与无源滤波器相比有哪些优点?6.什么是系统误差 产生系统误差的原因是什么 如何发现系统误差 减少系统误差有哪几种方法 7.为什么电感式、电容式传感器都要组成差动式结构？答:差动传感器的三个优点:灵敏度提高一倍,非线性误差降低一级,补偿温度误差.8.电感式传感器的测量电路为什么要采用相敏检波电路?答: 电感式传感受器必须彩交流电桥测量电路.普通电桥输出的极性不能反映衔铁的运动方向,为此,须采用相敏检波电路辨别衔铁的运动方向.9涡流式传感器测量位移与其它位移传感器比较，其主要优点是什么?涡流传感器能否测量大位移量?为什么?优点：能实现非接触测量，结构简单，不怕油等介质污染。涡流传感器不能测量大位移量，只有当测量范围较小时，才能保证一定的线性度。应用题：1、