南工程14届传感器与检测胡向东整理复习.doc

14届考试参考方向 第1章 概述 1.1 什么是传感器？ P6 答：传感器是能够感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件和装置，通常由敏感元件和转换元件组成。 1.2 传感器的共性是什么？ P6 答：传感器的共性就是利用物理定律或物质的物理、化学或生物特性，将非电量（如位移、速度、加速度、力等）输入转换成电量（电压、电流、频率、电荷、电容、电阻等）输出。 1.3 传感器一般由哪几部分组成？ P7 答：传感器的基本组成分为敏感元件和转换元件两部分，分别完成检测和转换两个基本功能。 另外还需要信号调理与转换电路，辅助电源。 1.6 改善传感器性能的技术途径有哪些？ P10-11 答：① 差动技术；② 平均技术；③ 补偿与修正技术；④ 屏蔽、隔离与干扰抑制；⑤ 稳定性处理。 第2章 传感器的基本特性 2.1 什么是传感器的静态特性？描述传感器静态特性的主要指标有哪些？ P15 答：传感器的静态特性是它在稳态信号作用下的输入、输出关系。静态特性所描述的传感器的输入-输出关系中不含时间变量。衡量传感器静态特性的主要指标是线性度、灵敏度、分辨率、迟滞、重复性和漂移。 P24 传感器的标定：利用某种标准仪器对新研制或生产的传感器进行技术检定和标度；它是通过实验建立传感器输入量与输出量间的关系，并确定出不同使用条件下的误差关系或测量精度。 传感器的标定分为静态标定和动态标定两种。 第3章 电阻式传感器 3.2 电阻应变片的种类有哪些？各有什么特点？P30-31 答：常用的电阻应变片有两种：金属电阻应变片和半导体电阻应变片。金属电阻应变片的工作原理是主要基于应变效应导致其材料几何尺寸的变化；半导体电阻应变片的工作原理是主要基于半导体材料的压阻效应。 P41 电阻式力传感器的分类和各类别的适用场合：电阻式力传感器分为柱式、环式、悬臂式等，柱式力传感器为为实心的，结构简单、紧凑，可承受很大载荷，如火箭发动机实验；载荷较小，为增大柱的曲率半径，便于粘贴电阻片等，使用空心筒式结构；环式多用于测量较大载荷，它应力分布有正有负，易接成差动电桥；悬臂梁式弹性元件结构简单，加工容易，电阻应变片容易粘贴，灵敏度较高，适用于测量小载荷。 本章主要公式： 1）轴向应变（即电阻丝轴向长度相对变化量） ε=ΔL/L 2）电阻丝的灵敏度系数 K=（ΔR/R）/ε=1+2μ+Δρ/ρε 3）应力与应变的关系 σ=Εε（σ为被测试件的应力，Ε为弹性模量） 4）应力σ与力F和受力面积A的关系 σ=F/A 5）直流电桥平衡条件，相邻两臂电阻的比值相等，即R1/R2=R3/R4 6）电桥的电压灵敏度为 Ku=Uo/(⊿R1/R1)=En/（1+n）2 （桥臂比n=R2/R1） 7）n=1时，即R1=R2=R3 =R4，Ku值最大，灵敏度最高，各单臂电桥此时Uo=（E/4）（⊿R1/R1）；Ku=E/4；非线性误差为 γL =（⊿R1/R1）/（2+⊿R1/R1） 8）半桥差动：如图a，两个相邻桥臂接入电阻应变片，若⊿R1=⊿R2，R1=R2=R3 =R4，则Uo=（E/2）（⊿R1/R1），Ku=E/2，无非线性误差 全桥差动：如图b，电桥四臂都接入电阻应变片，若⊿R1=⊿R2=⊿R3=⊿R4，R1=R2=R3 =R4，则Uo=E（⊿R1/R1），Ku=E，无非线性误差 书中例题 P37 P38 第4章 电感式传感器 4.2试分析变气隙厚度电感式传感器的工作原理。 P58 当压力进入膜盒时，膜盒的顶端在压力p的作用下产生与压力p大小成正比的位移。于是衔铁也发生位移，使气隙厚度发生变化，流过线圈的电流也发生相应的变化，电流表指示值将反映被测压力的大小。 4.4差动式比单线圈式结构的变磁阻电感式传感器在灵敏度和线性度方面有什么优势？为什么？ P56 差动式的灵敏度提高了一倍。因为差动式非线性项比单线圈多乘了(Δσ/σ)因子；不存在偶次项，因Δσ/σ1，线性度得到改善。 4.7试分析变压器式交流电桥测量电路的工作原理。 详见P57 衔铁上下移动时，输出电压相位相反，大小随衔铁的位移而变化。 4.9 引起零点残余电压的原因是什么？如何消除零点残余电压？ P62 1）零点残余电压的产生原因：①（线圈）传感器的两个二次绕组的电气参数和几何尺寸不对称，导致它们产生的感生电动势幅值不等、相位不同，构成了零点残余电压的基波；②（铁心）由于磁性材料磁化曲线的非线性（磁饱和、磁滞），产生了零点残余电压的高次谐波（主要是三次谐波）；③（电源）励磁电压本身含高次谐波。 2）零点残余电压的消除方法：①尽可能保证传感器的几何尺寸、线圈电气参数和磁路的对称；②采用适当的测量电路，如差动整流电路。 4.11 如何通过相敏检波电路实现对位移大小和方向的判定？ P65 答：相敏检测电