传感器考试试题.doc

第一章 概述 传感器的定义：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。 传感器的组成：敏感元件和转换元件 传感器的分类： 按传感器的输入量（即被测参数）进行分类：位移传感器、速度传感器、温度传感器、湿度传感器、压力传感器等 按传感器的输出量进行分类：模拟式传感器、数字式传感器 按传感器的工作原理进行分类：电阻式传感器、电容式传感器、电感式传感器、压电式传感器、磁敏式传感器、热电式传感器、光电式传感器 按传感器的基本效应分类：物理传感器（物性型传感器、结构型传感器）、化学传感器、生物传感器 按传感器的能量关系进行分类：能量变换型传感器、能量控制型传感器 按传感器所蕴含的技术特征：普通传感器、新型传感器 第二章 传感器的基本特征 衡量传感器静态特征的主要指标是：线性度、灵敏度、分辨率、迟滞、重复性和漂移 线性度：线性度是指传感器的输出与输入成线性关系的程度。 实际特性曲线与拟合直线间的偏差称为传感器的非线性误差，取其最大值与输出满刻度值（即全量程）之比作为评价非线性误差（或线性度）的指标。 灵敏度：灵敏度是传感器在稳态下输出量变化对输入量变化的比值，用Sn来表示，即 Sn=输出量的变化/输入量的变化=K；灵敏度越高，就越容易受外界干扰的影响，系统的稳定性就越差。 传感器的动态特性： 一阶特性的指标只有时间常数（），且越小越好。 二阶特性的指标：传感器的固有角频率Wn ，传感器的阻尼系数（） 第三章 电阻式传感器 电阻式传感器的基本工作原理：电阻应变效应（将被测量的变化转化为传感器电阻值的变化，再经一定的测量电路实现对测量结果的输出） 电阻式传感器的分类：电位器式电阻传感器、应变式电阻传感器、热电阻、热敏电阻 应变式电阻传感器的基本工作原理：通过弹性元件的传递将被测量引起的形变转换为传感器敏感元件的电阻值变化。 p24 常用的电阻应变片有2种：金属电阻应变片、半导体应变片 金属电阻应变片以压变效应为主 半导体应变片以压阻效应为主 测量电路： P28 电感式传感器 电感式传感器的工作原理：电磁感应 差动变压器式传感器的应用：差动变压器式传感器（把被测量的非电量变化转换为线圈互感量变化的传感器）可直接用于测量位移或与位移相关的机械量，如振动、压力、加速度、应变、比重、张力、厚度等。 电涡流式传感器的工作原理：电涡流效应 电涡流式传感器的最大特点是能对位移、厚度、表面温度、速度、应力、材料损伤等进行非接触式连续测量。 电涡流式传感器的应用：1）位移测量2）振幅测量3）转速测量4）无损探伤 第五章 电容式传感器 电容式传感器可分为：变面积型、变介质型(测量液位)、变极距型 P60 P62 电容式传感器的测量电路：调频电路、运算放大器、二极管双T型交流电桥、脉冲宽度调制电路 第六章 压电式传感器 压电式传感器的工作原理：压电效应 正压电效应：就是对某些电介质沿一定方向施以外力使其变形时，其内部将产生极化现象而使其表面出现电荷聚集的现象。 逆压电效应：当在片状压电材料的2个电极面上加上交流电压，那么压电片将产生机械振动，即压电片在电极方向上产生伸缩形变，压电材料的这种现象称为电致伸缩效应，也称逆压电效应。 石英晶体，经过六面体的棱线并垂直于Z轴的轴为X轴，称为电轴（压电效应只在该轴的2个表面产生电荷积聚），沿该方向受力产生的压电效应称为“纵向压电效应” 与X、Z轴同时垂直的轴称为Y轴，成为机械轴。沿该方向受力产生的压电效应称为“横向压电效应”。 压电式传感器的应用：用压电式传感器作为检测汽车碰撞的基本器件，设计电子式安全气囊检测控制系统 第七章 磁敏式传感器 磁敏式传感器：主要有磁电感应式传感器、霍尔式传感器 磁电感应式传感器的工作原理：电磁感应 霍尔式传感器的工作原理：霍尔效应 磁电感应式传感器的应用：磁电感应式振动速度传感器，它测量的是振动速度参数，如果在测量电路中接入积分电路，则输出电动势与位移成正比；如果在测量电路中接入微分电路，则输出电动势与加速度成正比。 霍尔效应：当载流半导体或半导体处于与电流垂直的磁场中时，在其2端将产生电位差，这一现象称为霍尔效应。霍尔效应产生的电动势被称为霍尔电动势 P95 为了提高霍尔传感器的灵敏度，霍尔元件常制成薄片形状，一般来说元件的厚度d为0.1—0.2mm，薄膜式霍尔元件只有1um左右 第八章 热电式传感器 热电式传感器：有热电偶、热电阻、热敏电阻 热电偶的工作原理：热电效应 2种不同的导体2端相互紧密地连接在一起，组成一个闭合回路。当2接点温度不等时，回路中就会产生大小和方向与半导体材料及2接点的温度有关的电动势，从而形成电流，这种现象称为热电效应。 热电偶的基本定律的作用 中间导体定律：在热电偶测温电路内接入第三种导体，只要其2端温度相同，则对回路的总热电动