传感器带答案.doc

1. 简述光纤传感器的工作原理光纤传感器的基本工作原理是将来自光源的光经过光纤送入调制器，使待测参数与进入调制区的光相互作用后，导致光的光学性质（如光的强度、波长、频率、相位、偏正态等）发生变化，称为被调制的信号光，再过利用被测量对光的传输特性施加的影响，完成测量.2. 粘贴到试件上的电阻应变片，环境温度变化会引起电阻的相对变化，产生虚假应变，这种现象称为温度效应，简述产生这种现象的原因粘贴到试件上的电阻应变片，除感受机械应变而产生电阻相对变化外，在环境温度变化时，也会引起电阻的相对变化，产生虚假应变，这种现象称为温度效应。温度变化对电阻应变片的影响是多方面的，这里仅考虑以下两种影响：环境温度变化 时，由于敏感栅材料的电阻温度系数 的存在，引起电阻相对变化 环境温度变化 时，敏感栅材料和试件材料的膨胀系数不同，应变片产生附加的拉长(或压缩)，引起电阻的相对变化。 由温度引起的总的电阻变化量为：相应的虚假应变：3. 简述简述霍尔电动势产生的原理霍尔效应的本质是：固体材料中的载流子在外加磁场中运动时，因为受到洛仑兹力的作用而使轨迹发生偏移，并在材料两侧产生电荷积累，形成垂直于电流方向的电场，最终使载流子受到的洛仑兹力与电场斥力相平衡，从而在两侧建立起一个稳定的电势差即霍尔电压。正交电场和电流强度与磁场强度的乘积之比就是霍尔系数。平行电场和电流强度之比就是电阻率。霍尔电动势产生的原因：当一块半导体薄片置于磁场中有 电流流过时，电子将受到 洛伦兹力的作用而发生偏转，在半导体薄片的另外两端将产生霍尔电动势。4. 采用逐次逼近的模/数转换主要由哪几部分组成（1）组成部分：逐次逼近型模数转换器一般由顺序脉冲发生器、逐次逼近寄存器、数模转换器和电压比较器等几部分组成。（2）原理图：5. 摩尔效应是怎样产生的的？它具有哪些特性（1）原理：指示光栅与标尺光栅叠放在一起，中间留有适当的微小间隙，并使两块光栅的刻线之间保持一很小的夹角口，两块光栅的刻线相交，当在诸多相交刻线的垂直方向有光源照射时，光线就从两块光栅刻线重和处的缝隙通过，于是就形成了明暗条纹，这些条文成为莫尔条纹。（2）特性：调整夹角即可得到很大的莫尔条纹宽度，起到了放大作用，又提高了测量精度莫尔条纹有位移放大作用莫尔条纹对光栅刻线的误差起到了平均作用6. 为什么要对变片式电阻传感器进行温度补偿，分析说明该类型传感器温度误差补偿方法（1） 应变片的温度误差 由于测量现场环境温度的改变而给测量带来的附加误差， 称为应变片的温度误差。 原因如下： 电阻温度系数的影响 试件材料和电阻丝材料的线膨胀系数的影响 当试件与电阻丝材料的线膨胀系数相同时，不论环境温度如何变化，电阻丝的变形仍和自由状态一样，不会产生附加变形。 当试件与电阻丝材料的线膨胀系数不同时，由于环境温度的变化，电阻丝会产生附加变形，从而产生附加电阻变化。（2）电阻应变片的温度补偿方法电阻应变片的温度补偿方法通常有线路补偿和应变片自补偿两大类。 1) 线路补偿法 电桥补偿是最常用且效果较好的线路补偿。2) 应变片的自补偿法 这种温度补偿法是利用自身具有温度补偿作用的应变片(称之为温度自补偿应变片)来补偿的。7. 为什么说压电传感器只适合动态测量而不适合静态测量（1）压电式传感器的基本原理就是利用压电材料的压电效应这个特性，即当有力作用在压电材料上时，传感器就有电荷（或电压）输出。 （2）动态测量的原因：由于外力作用而在压电材料上产生的电荷只有在无泄漏的情况下才能保存，即需要测量回路具有无限大的输入阻抗，这实际上是不可能的， 因此压电式传感器不能用于静态测量。压电材料在交变力的作用下，电荷可以不断补充，以供给测量回路一定的电流，故适用于动态测量。8. 霍尔效应产生是由于运动的电荷受磁场中洛伦兹力作用的结果磁电感应式传感器又称磁电式传感器， 是利用电磁感应原理将被测量（如振动、位移、转速等）转换成电信号的一种传感器。它不需要辅助电源， 就能把被测对象的机械量转换成易于测量的电信号，是一种有源传感器。9. 简述变磁阻式传感器的工作原理及其特点（1）原理：自感式电感传感器是利用线圈自感量的变化来实现测量的。传感器结构如右图所示。它由线圈、铁芯和衔铁三部分组成。铁芯和衔铁由导磁材料如硅钢片或坡莫合金制成，在铁芯和衔铁之间有气隙，气隙厚度为，传感器的运动部分与衔铁相连。当被测量变化时，使衔铁产生位移，引起磁路中磁阻变化，从而导致电感线圈的电感量变化，因此只要能测出这种电感量的变化，就能确定衔铁位移量的大小和方向。这种传感器又称为变磁阻式传感器。（2）特点：结构简单：工作中没有活动电接触点，因而比电位器工作可靠，寿命长。灵敏度高分辨率大：能测出0.01um甚至更小的机械位移变化，能感受小到0.1的微小角度变化，传感器的输出信号强，电压灵敏度一般每一毫米可达数百毫伏，因此有利于信号的传输与放大。重复性好线信度优良：在一定位移范围内，输出特性的线性度好，并且比较稳定，高精度的变磁组式传感器，非线性误差仅0.1%。缺点：存在交流零位信号，不易于高频动态测量。计算题测量数据的估计和处理 （1）正态分布 随机误差一般具有以下几个性质： 对称性：绝对值相等的正误差与负误差出现的次数大致相等，误差所具有的这个特性。 有界性：在一定测量条件下的有限测量值中，其随机误差的绝对值不会超过一定的界限的特性。 单峰性：绝对值小的误差出现的次数比绝对值大的误差出现的次数多的特性。 误差的抵偿性： 对同一量值进行多次测量，其误差的算术平均值随着测量次数n的增加趋向于零的特性。 设对某一被测量进行多次重复测量，得到一系列的测量值为xi，设被测量的真值为L，则测量列中的随机误差：i为 i=xi-L i=1,2, ,n正态分布的概率分布密度f()为（2）随机误差的数字特征 1)算术平均值 x 正态分布是以x=L为对称轴，它是正态总体的平均值。有限次直接测量中算术平均值是诸测量值中最可信赖的，把它作为等精度多次测量的结果， 即被测量的最佳估计值。 vi为xi的残余误差（简称残差）2)标准偏差 标准偏差简称为标准差，又称均方根误差。标准差刻划总体的分散程度，图1-5给出了L相同，不同（=0.5，=1，=1.5）的正态分布曲线，标准偏差值愈大，曲线愈平坦，即随机变量的分散性愈大；反之，愈小，曲线愈尖锐（集中），随机变量的分散性愈小。xi第i次测量值； xn次测量值的算术平均值； vi 残余误差，即vi=xi-x。算术平均值的标准差x来评定，它与标准差的估计值s的关系如下： （3）正态分布随机误差的概率计算随机变量落在任意区间（a，b）的概率为