传感器复习题李章红.docx

传感器复习题1.1、什么是传感器？按国标定义，“传感器”应如何说明含义？答：从广义的角度来说，感知信号检出器件和信号处理部分总称为传感器。我们对传感器的定义：一种能把特定信息（物理、化学、生物）按一定规律转换成某种可用信号输出的器件和装置。从狭义的角度来对传感器定义是：能把外界非电信号转换成电信号输出的器件。我国国家标准（GB7665-87）对传感器的定义是：“能感受规定的被测量件并按照一定的规律(数学函数法则)转换成可用信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成”。定义表明传感器有这样三层含义：它是由敏感元件和转换元件构成的一种检测装置；能按一定规律将被测量转换成电信号输出：传感器的输出与输入之间存在确定的关系。按使用的场合不同传感器又称为变换器、换能器、探测器。1.2、传感器有哪几部分组成？试述它们的作用及相互关系。答：（1）组成：由敏感元件、转换元件、基本电路组成。（2）关系及作用：传感器处于研究对象与测试系统的接口位置，即检测与控制之首。传感器是感知、获取及检测信息的窗口，一切科学研究与自动化生产过程要获取的信息都要通过传感器获取并通过它转换成容易传输与处理的电信号。其作用于地位特别重要1.4、传感器如何分类？按传感器检测的范畴可分为哪几种？答：按照我国制定的传感器分类体系表，传感器分为物理传感器、化学传感器、生物量传感器三大类，含12个小类。按照传感器的检测对象可分为：力学量、热学量、流体量、光学量、电量、磁学量、声学量、化学量、生物量、机器人等等。1.7、请列举出你用到或者看到的传感器，并说明其作用。如果没有传感器，应该出现哪种状况？（答案非标准，自己看着写即可。）答：（1）烟雾报警器，水位报警，温度报警，湿度报警；烟雾报警器，利用烟敏电阻来测量烟雾浓度，从而达到报警目的。（2）声光控开关——控制电灯的亮和灭。在没有安装其他开关的情况下，会造成电灯常亮或者常灭状态；在安装其他开关的情况下，要人去打开或关闭开关，电灯才能照明或息灭。（3）电冰柜——控制冰箱内的温度是否需要继续制冷。如果没有传感器将会导致冰箱内部温度继续单级制冷，会导致冰箱内的东西冻坏，乃至冰箱损坏。2.1、传感器的静态特性是什么？由哪些性能指标描述？答：静态特性是当输入量为常数或者变化极慢时传感器的输入输出特性 其主要指标有线性度、迟滞、重复性、分辨力、稳定性、温度稳定性、各种抗干扰稳定性。传感器的静态特性由其静态特性曲线反映出来。静态特性曲线由实际测绘中获得。人们根据传感器的静态特性来选择合适的传感器。2.2、传感器线性度是如何确定的？确定拟合直线有哪些方法？答：（1）实际传感器有非线性存在，线性度是将近似后的拟合直线与实际曲线进行比较，其中存在偏差，这个最大偏差称为传感器的非线性误差，即线性度。选取拟合的方法很多，主要有：理论线性度（理论拟合）；端基线性度（端点连线拟合）；独立线性度（端点平移拟合）；最小二乘法线性度。线性度是表征实际同学与拟合直线不吻合的参数。传感器的非线性误差是以一条理论直线作为基准，即使是同一传感器基准不同时得出的线性度也不同，所以不能笼统的提出线性度，当提出线性度的非线性误差时，必须说明所依据的基准直线。2.3、传感器动态特性的主要技术指标有哪些？他的意义是什么？答：（1）传感器动态特性主要有：时间常数t；固有频率；基尼系数。（2）含义：t越小系统需要达到稳定的时间越少；固有频率越高响应曲线上升越快；当为常数时响应特性取决于阻尼比，阻尼系数越大，过冲现象减弱，当时，无过冲，不存在震荡基尼比直接影响过冲量和振荡次数。2.5、有一温度传感器微分方程为，其中为输出电压（V），为输入温度（℃），试求该传感器的时间常数和静态灵敏度。解：对微分方程两边进行拉氏变换，则该传感器系统的传递函数为： 该传递函数的时间常数t=10，灵敏度k=0.052.6、有一温度传感器，当被测介质温度为t1，测温传感器显示为t2时可用下列方程表示：。当被测介质温度从25℃突然变化到300℃时。测温传感器的时间常数τ0=120s，试求经过350s后该传感器的动态误差。解：动态误差由稳态误差暂态误差组成，先求稳态误差：对方程两边去拉氏变换得： 则传递函数为：对于一阶系统，阶跃输入下的稳态 误差，再求暂态误差：当t=350s时，暂态误差为：故所求动态误差为:3.1、何为电阻应变效应？怎样利用这种效应制成应变片？答：导体在受到拉力或压力的外界作用时，会产生机械变形，同时机械变形会引起导体阻值的变化，这种导体材料因变形而使其电阻值发生变化的现象称为电阻应变效应。当外力作用时，导体的电阻率，长度，截面积都会发生变化，从而引起电阻值R的变化，通过测量电阻值的变化，检测出外界作用力的大小。3.2、什么是应变片的灵敏系数？它与金属电阻丝的灵敏系数有何不同？为