传感期末考重点.doc

第1章 概述 1、 答：传感器是能够感受被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置。传感器是实现传感功能的基本部件。 传感器的共性就是利用物理定律和物质的物理、化学或生物特性，将非电量（如位移、速度、加速度、力等）转换成电量（电压、电流、电容、电阻等）。 2、答：敏感元件是传感器中能直接感受（或响应）被测信息（非电量）的元件（如传感器中的弹性元件）。转换元件是指传感器中能将敏感元件的感受（或响应）信息转换为电信号的部分（如应变式传感器中的电阻应变片）。 传感器通常由敏感元件和转换元件组成。 5、答：分类①按构成分，分为物性型和结构型；②按输入量分按分按分按工作原理分按能量关系分。新材料的开发应用新功能的开发应用传感器的多功能化发展传感器的发展传感器的智能化发展 等精度测量：在同一测量环境下，用相同仪表与测量方法对同一被测量进行多次重复测量。 非等精度测量：用不同精度的仪表或不同的测量方法，或在环境条件不同（相差很大）时，对同一被测量进行多次重复测量。 2、答：直接测量：首先对与被测量有确切函数关系的物理量进行直接测量，然后通过已知的函数关系求出该未知量， 即需要将被测量值经过某种函数关系变换才能确定被测量值的测量方法。 间接测量：测量过程复杂，测量所需时间较长，需要进行计算才能得出最终的测量结果。 组合测量：在测量中，使各个待求未知量和被测量经不同的组合形式出现，根据直接测量或间接测量所得到的被测量数据，通过解一组联立方程求出未知量的数据的测量方法，即这种测量方法必须经过求解联立方程组才能得出最后结果。 第3章 传感器基本特性 4、答：传感器的基本特性是指传感器的输入-输出关系特性。 传感器的基本特性主要包括静态特性和动态特性。其中，静态特性是指传感器在稳态信号作用下的输入-输出关系，描述指标有：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 应变式传感器的基本工作原理：当被测物理量作用在弹性元件上，弹性元件在力、力矩或压力等的作用下发生形变，变换成相应的应变或位移，然后传递给与之相连的应变片，将引起应变敏感元件的电阻值发生变化，通过转换电路变成电量输出。输出的电量大小反映了被测物理量的大小。 3、答：桥臂的供电电源是直流电的称为直流电桥。 按桥臂工作方式不同，可分为单臂直流电桥、半桥差动直流电桥、全桥差动直流电桥。 单臂直流电桥输出电压为： 半桥差动直流电桥输出电压为： 全桥差动直流电桥输出电压为： 4、答：由于应变电桥的输出电压很小，一般要加放大器，但直流放大器易产生零漂， 所以应变电桥多采用交流电桥。又由于交流电桥的供电电源是交流，为了消除应变片引线寄生电容的影响，同时也为了满足交流电桥的平衡条件，（为什么）常采用不平衡电桥测量电路。 交流不平衡电桥采用半桥和全桥的方式是为了消除非线性误差和提高系统灵敏度。 7、答：电阻应变计产生热输出（温度误差）的原因主要有两个方面： 一是由于电阻温度系数的影响； 二是试件材料和电阻丝材料的线膨胀系数的影响。 常采用的温度补偿法有电桥补偿法和应变片自补偿法。 8、答：应变电桥产生非线性误差的原因是电阻相对变化量的影响。 减小或消除非线性误差的方法是： 1）提高桥臂比 2）采用差动电桥 9、 测量线路的接法和应变片粘贴位置 10、答：直流电桥平衡条件是相邻两臂电阻的比值相等。 交流电桥的平衡条件（实部、虚部分别相等）： 11、答：直流电桥适合供电电源是直流电的场合，交流电桥适合供电电源是交流的场合。 半桥电路比单桥电路灵敏度提高一倍，全桥电路比单桥电路灵敏度提高4倍，且二者均无非线性误差。（半桥、全桥与单桥相比） 12、答：前者利用金属形变引起电阻的变化；而后者是利用半导体电阻率变化引起电阻的变化（压阻效应）。（金属与半导体相比） 13、答：①金属电阻应变片由四部分组成：敏感栅、基底、盖层、粘结剂、引线。分为金属丝式和箔式。 ②其主要特性参数：灵敏系数、横向效应、机械滞后、零漂及蠕变、温度效应、应变极限、疲劳寿命、绝缘电阻、最大工作电流、动态响应特性。 15、优点答：①结构简单，使用方便，性能稳定、可靠；易于实现测试过程自动化和多点同步测量、远距测量和遥测；灵敏度高，测量速度快．适合静态、动态测量；可以测量多种物理量。电阻应变式传感器由弹性敏感元件与电阻应变片构成。弹性敏感元件在感受被测量时特产生变形，其表面产生应变。 粘贴在弹性敏感元件表面的电阻应变片将随着弹性敏感元件产生应变，因此电阻应变片的电阻值也产生相应的变化。 这样，通过测量电阻应变片的电阻值变化，就可以确定被测量的大小了。压阻效应的解释,依据HERMY关于半导体多能谷导带价带模型的公式,当力作用于硅晶体时,晶体的晶格发生形变,它使载流子产生一个能谷到另一个能谷