傳感器與檢測(cè)技術(shù)復(fù)習(xí)提綱20111201.doc

傳感器與檢測(cè)技術(shù)復(fù)習(xí)提綱第0章 傳感器與檢測(cè)技術(shù)概念u 什么是傳感器？傳感器在檢測(cè)系統(tǒng)中有什么作用？u 作用：傳感器處于研究對(duì)象與測(cè)試系統(tǒng)的接口位置，即檢測(cè)與控制之首。傳感器是感知、獲取與檢測(cè)信息的窗口，一切科學(xué)研究與自動(dòng)化生產(chǎn)過(guò)程要獲取的信息都要通過(guò)傳感器獲取并通過(guò)它轉(zhuǎn)換成容易傳輸與處理的電信號(hào)，其作用與地位特別重要。敏感元件：指?jìng)鞲衅髦兄苯痈惺鼙粶y(cè)量的部分。 信號(hào)調(diào)理器：對(duì)于輸入和輸出信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換的裝置。 變送器：能輸出標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)的傳感器。u 傳感器一般由哪幾部分組成？各部分分別起什么作用？P1u 傳感器有哪幾種常見(jiàn)的分類(lèi)方法？P2u 傳感器的發(fā)展趨勢(shì)是什么？P2-P3第1章 傳感器的特性u(píng) 傳感器的主要特性是什么？什么是傳感器的靜態(tài)特性？什么是傳感器的動(dòng)態(tài)特性？u 傳感器的靜態(tài)特性指標(biāo)常見(jiàn)的有那些（產(chǎn)生誤差的幾方面原因或因素）？各是如何定義的？（如：某位移傳感器，在輸入量變化5mm時(shí)，輸出電壓變化為300mV，求其靈敏度。）u 研究傳感器動(dòng)態(tài)特性的目的是什么？傳感器的動(dòng)態(tài)特性可以從哪兩個(gè)方面進(jìn)行分析？u 在時(shí)域內(nèi)研究傳感器動(dòng)態(tài)特性時(shí)，可以采用哪幾種典型輸入信號(hào)？采用什么數(shù)學(xué)模型？有哪幾個(gè)動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)？一階、二階傳感器的時(shí)域動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)有哪幾個(gè)？u 在頻域內(nèi)研究傳感器動(dòng)態(tài)特性時(shí)，采用的是哪種典型輸入信號(hào)？采用什么數(shù)學(xué)模型？有哪些主要性能指標(biāo)？第2章 電阻式傳感器u 主要內(nèi)容：電位器式電阻傳感器（比較簡(jiǎn)單，不作為重點(diǎn)）應(yīng)變片式電阻傳感器u 線性電位器結(jié)構(gòu)、工作原理及輸入輸出關(guān)系u 非線性電位器工作原理（以變骨架式電位器為例）u 線性電位器應(yīng)用實(shí)例u 電阻應(yīng)變片的工作原理u 按所使用的材料劃分，電阻應(yīng)變片一般分哪兩類(lèi)？u 金屬絲式電阻應(yīng)變片與金屬箔式電阻應(yīng)變片相比，各有什么特點(diǎn)？u 電阻應(yīng)變片溫度誤差的電橋補(bǔ)償法工作原理u 電阻應(yīng)變片的測(cè)量電路：電橋直流電橋的平衡條件（單臂橋、雙臂橋、全橋）；電橋的電壓靈敏度；同相變化或差動(dòng)變化的傳感器如何接入電橋。u 電阻應(yīng)變片應(yīng)用實(shí)例第3章 電感式傳感器u 主要內(nèi)容：自感式傳感器變壓器式傳感器（互感式傳感器）渦流式傳感器壓磁式傳感器感應(yīng)同步器u 自感式傳感器的工作原理；線圈自感與哪些因素有關(guān)？u 幾種類(lèi)型自感式傳感器：氣隙型截面型差分型變氣隙式自感傳感器差分型變截面積式自感傳感器u 上述幾種類(lèi)型自感傳感器靈敏度及非線性結(jié)論變截面積型為線性；變氣隙長(zhǎng)度型為非線性。差動(dòng)式比單極式靈敏度提高一倍。u 自感式傳感器轉(zhuǎn)換電路主要有哪幾類(lèi)？具體線路原理（了解）：調(diào)幅；調(diào)頻；調(diào)相u 自感式傳感器特點(diǎn)u 應(yīng)用實(shí)例u 什么是變壓器式傳感器u 差動(dòng)氣隙型、差動(dòng)截面積型結(jié)構(gòu)及工作原理u 差動(dòng)變壓器式傳感器測(cè)量電路（了解）相敏檢測(cè)電路；差分整流電路；u 應(yīng)用實(shí)例u 什么是渦流效應(yīng)u 渦流式傳感器的工作原理u 渦流式傳感器轉(zhuǎn)換電路：主要類(lèi)型，線路工作原理（了解）u 應(yīng)用：可有哪幾個(gè)主要方面的應(yīng)用？u 壓磁效應(yīng)、磁致伸縮效應(yīng)、正磁致伸縮、負(fù)磁致伸縮u 壓磁效應(yīng)與磁場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系（磁場(chǎng)強(qiáng)度、外力、磁導(dǎo)率之間關(guān)系）u 壓磁式傳感器工作原理u 利用單一方向磁導(dǎo)率變化的壓磁式傳感器：結(jié)構(gòu)及工作原理；與自感式傳感器結(jié)構(gòu)類(lèi)似的壓磁式傳感器（單線圈）；與互感式傳感器結(jié)構(gòu)類(lèi)似的壓磁式傳感器（雙線圈）；壓磁應(yīng)變片；互感型壓磁應(yīng)變片u 利用兩個(gè)方向磁導(dǎo)率變化的壓磁式傳感器：利用材料不受力時(shí)，磁阻各向相同；受外力時(shí)，磁阻各向異性。u 維捷曼效應(yīng)、逆維捷曼效應(yīng)、順維捷曼效應(yīng)；維捷曼效應(yīng)傳感器實(shí)例（測(cè)扭矩、氣體壓力）第4章 電容式傳感器u 電容式傳感器的工作原理u 電容式傳感器的類(lèi)型：變極距型、變極板面積型、變介電常數(shù)型；差動(dòng)型；u 電容式傳感器的線性性、靈敏度（），結(jié)論u 電容式傳感器的轉(zhuǎn)換電路類(lèi)型、電路原理（了解）u 電容式傳感器應(yīng)用實(shí)例第5章 磁電式傳感器u 主要內(nèi)容：磁電感應(yīng)式傳感器霍爾式傳感器u 磁電式傳感器基本特點(diǎn)u 磁電式傳感器總體工作原理u 結(jié)構(gòu)類(lèi)型及工作原理變磁通式：開(kāi)磁路式，閉磁路式恒定磁通式：動(dòng)圈式，動(dòng)鐵式u 霍爾效應(yīng)u 霍爾傳感器基本測(cè)量電路u 霍爾傳感器的不等位電勢(shì)（不等位電阻）補(bǔ)償（為什么補(bǔ)償，如何補(bǔ)償）u 霍爾傳感器的溫度補(bǔ)償（為什么補(bǔ)償，如何補(bǔ)償）u 霍爾傳感器的應(yīng)用實(shí)例第6章 壓電式傳感器u 壓電效應(yīng)、正壓電效應(yīng)、逆壓電效應(yīng)u 有源性、雙向性、效應(yīng)的各向異性u(píng) 石英晶體壓電效應(yīng)的特點(diǎn)u 壓電陶瓷壓電效應(yīng)的特點(diǎn)u 壓電元件的兩種等效電路：電荷源等效電路、電壓源等效電路u 壓電元件的串聯(lián)、并聯(lián)u 應(yīng)用實(shí)例第7章 光電式傳感器u 光電效應(yīng)、外光電效應(yīng)、內(nèi)光電效應(yīng)、光電導(dǎo)效應(yīng)、光生伏特效應(yīng)u 外光電效應(yīng)方程、紅限頻率u 光的頻率、光強(qiáng)與光電效應(yīng)強(qiáng)弱之間的關(guān)系u 利用幾種效應(yīng)制成的典型光電器件u 真空光電管、充氣光電管、光電倍增管工作原理u 光敏電阻工作原理u 光敏二極管、光敏三極管工作原理u 光電池工作原理u 光纖傳感器結(jié)構(gòu)及光纖傳光原理第8章 熱電式傳感器u 熱電阻傳感器的工作原理、材料特點(diǎn)、常用的熱電阻材料u 熱電阻傳感器的測(cè)量電路（測(cè)量電橋，三線、四線熱電阻在測(cè)量電橋電路中的接法、目的和區(qū)別）u 熱電效應(yīng)、熱電偶、溫差電勢(shì)、接觸電勢(shì)u 熱電偶的基本定律u 熱電偶的測(cè)溫電路u 熱敏電阻的測(cè)溫原理u 熱敏電阻材料特點(diǎn)u 熱敏電阻的應(yīng)用實(shí)例一、選擇與填空題：（30分）1、變面積式自感傳感器，當(dāng)銜鐵移動(dòng)使磁路中空氣縫隙的面積增大時(shí)，鐵心上線圈的電感量（增大，減小，不變）。2、在平行極板電容傳感器的輸入被測(cè)量與輸出電容值之間的關(guān)系中，（變面積型，變極距型，變介電常數(shù)型）是線性的關(guān)系。3、在變壓器式傳感器中，原方和副方互感M的大小與原方線圈的匝數(shù)成（正比，反比，不成比例），與副方線圈的匝數(shù)成（正比，反比，不成比例），與回路中磁阻成（正比，反比，不成比例）。4、傳感器是能感受規(guī)定的被測(cè)量并按照一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的器件或裝置，傳感器通常由直接響應(yīng)于被測(cè)量的敏感元件 和產(chǎn)生可用信號(hào)輸出的轉(zhuǎn)換元件以及相應(yīng)的信號(hào)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)換電路組成。5、熱電偶所產(chǎn)生的熱電熱是由兩種導(dǎo)體的接觸電熱和單一導(dǎo)體的溫差電熱組成。6、偏差式測(cè)量是指在測(cè)量過(guò)程中，用儀表指針的位移（即偏差）決定被測(cè)量的方法；零位測(cè)量是指在測(cè)量過(guò)程中，用指零儀表的零位指示，檢測(cè)測(cè)量系統(tǒng)的平衡狀態(tài)；在測(cè)量系統(tǒng)達(dá)到平衡時(shí)，用已知的基準(zhǔn)量決定被測(cè)未知量的方法；微差式測(cè)量是綜合了偏差式測(cè)量法與零位式測(cè)量法的優(yōu)點(diǎn)而提出的方法。二、簡(jiǎn)答題：（50分）1、 簡(jiǎn)述霍爾電動(dòng)熱產(chǎn)生的原理。（6分）答：一塊長(zhǎng)為l、寬為d的半導(dǎo)體薄片置于磁感應(yīng)強(qiáng)度為磁場(chǎng)（磁場(chǎng)方向垂直于薄片）中，當(dāng)有電流I流過(guò)時(shí)，在垂直于電流和磁場(chǎng)的方向上將產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)Uh。這種現(xiàn)象稱(chēng)為霍爾效應(yīng)，也是霍爾電動(dòng)熱的產(chǎn)生原理。2、 簡(jiǎn)述熱電偶的工作原理。（6分）答：熱電偶的測(cè)溫原理基于物理的“熱電效應(yīng)”。所謂熱電效應(yīng)，就是當(dāng)不同材料的導(dǎo)體組成一個(gè)閉合回路時(shí)，若兩個(gè)結(jié)點(diǎn)的溫度不同，那么在回路中將會(huì)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)的現(xiàn)象。兩點(diǎn)間的溫差越大，產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)就越大。引入適當(dāng)?shù)臏y(cè)量電路測(cè)量電動(dòng)勢(shì)的大小，就可測(cè)得溫度的大小。3、 以石英晶體為例簡(jiǎn)述壓電效應(yīng)產(chǎn)生的原理。（6分）答：石英晶體在沿一定的方向受到外力的作用變形時(shí)，由于內(nèi)部電極化現(xiàn)象同時(shí)在兩個(gè)表面上產(chǎn)生符號(hào)相反的電荷，當(dāng)外力去掉后，恢復(fù)到不帶電的狀態(tài)；而當(dāng)作用力方向改變時(shí)，電荷的極性隨著改變。晶體受力所產(chǎn)生的電荷量與外力的大小成正比。這種現(xiàn)象稱(chēng)為正壓電效應(yīng)。反之，如對(duì)石英晶體施加一定變電場(chǎng)，晶體本身將產(chǎn)生機(jī)械變形，外電場(chǎng)撤離，變形也隨之消失，稱(chēng)為逆壓電效應(yīng)。石英晶體整個(gè)晶體是中性的，受外力作用而變形時(shí)，沒(méi)有體積變形壓電效應(yīng)，但它具有良好的厚度變形和長(zhǎng)度變形壓電效應(yīng)。4、 簡(jiǎn)述電阻應(yīng)變片式傳感器的工作原理（6分）答：電阻應(yīng)變片的工作原理是基于電阻應(yīng)變效應(yīng)，即在導(dǎo)體產(chǎn)生機(jī)械變形時(shí)，它的電阻值相應(yīng)發(fā)生變化。5、 什么是傳感器動(dòng)態(tài)特性和靜態(tài)特性，簡(jiǎn)述在什么頻域條件下只研究靜態(tài)特性就能夠滿足通常的需要，而在什么頻域條件下一般要研究傳感器的動(dòng)態(tài)特性？（10分）答：傳感器的動(dòng)態(tài)特性是指當(dāng)輸入量隨時(shí)間變化時(shí)傳感器的輸入輸出特性。靜態(tài)特性是指當(dāng)輸入量為常量或變化極慢時(shí)傳感器輸入輸出特性。在時(shí)域條件下只研究靜態(tài)特性就能夠滿足通常的需要，而在頻域條