傳感復(fù)習(xí)題部分答案

1、簡答和計(jì)算題3 .超聲波的波型有幾種是根據(jù)什么來分類的答：超聲波的波型有縱波、橫波、表面波（亦稱瑞利波）、蘭姆波。依據(jù)超聲場中質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)與聲能量傳播方向之間的關(guān)系來分。4 .簡述電容式傳感器的工作原理。答：兩平行極板組成的電容器，其電容量為c=s?/d。當(dāng)被測量的變化使式中的任一參數(shù)發(fā)生變化時(shí)，電容量C也就隨之變化。電容式傳感器檢測被測量的變化，并將其轉(zhuǎn)化為電容量的變化，通過測量電路又轉(zhuǎn)化為電壓量或是電流量的變化，從而測量出被測量的大小。5 .|什么是應(yīng)變效應(yīng)什么是壓阻效應(yīng)什么是橫向效應(yīng)答：金屬導(dǎo)體的電阻值隨著它受力所產(chǎn)生機(jī)械變形（拉伸或壓縮）的大小而發(fā)生變化的現(xiàn)象稱之為金屬的電阻應(yīng)變效應(yīng)。壓

2、阻效應(yīng)：對(duì)半導(dǎo)體施加一定的應(yīng)力時(shí)，其電阻率產(chǎn)生變化的現(xiàn)象；橫向效應(yīng)：應(yīng)變片由于縱向應(yīng)變和橫向應(yīng)變的影響，電阻值減小。6 .|試說明金屬應(yīng)變片與半導(dǎo)體應(yīng)變片的相同和不同之處。答：相同點(diǎn)：在一定條件下能改變自身的物理性質(zhì)，并且將其轉(zhuǎn)變成電阻的變化。不同點(diǎn)：材料不同，靈敏度不同。半導(dǎo)體基于壓阻效應(yīng)，也就是受到壓力時(shí)其電阻值會(huì)發(fā)生變化，但半導(dǎo)體應(yīng)變片的靈敏系數(shù)比金屬應(yīng)變片要大很多，用于大信號(hào)輸出的場合，但是機(jī)械強(qiáng)度低，受溫度影響大。金屬應(yīng)變片機(jī)械輕度高，靈敏度低，成本也低。8單臂電橋存在非線性誤差，試說明解決方法。答：為了減小和克服非線性誤差，常采用差動(dòng)電橋在試件上安裝兩個(gè)工作應(yīng)變片，一個(gè)受拉應(yīng)變，一

3、個(gè)受壓應(yīng)變，接入電橋相鄰橋臂，稱為半橋差動(dòng)電路。比單臂工作時(shí)靈敏度提高一倍，同時(shí)具有溫度補(bǔ)償?shù)淖饔谩? .渦流式傳感器的主要優(yōu)點(diǎn)是什么電渦流傳感器除了能測量位移外，還能測量哪些非電量答：優(yōu)點(diǎn)：能對(duì)位移，厚度，表面溫度，速度，應(yīng)力，材料損傷等進(jìn)行非接觸式連續(xù)測量，具有體積小，靈敏度高，頻率響應(yīng)寬等特點(diǎn)，應(yīng)用廣泛。10 .寄生電容與電容傳感器相關(guān)聯(lián)影響傳感器的靈敏度，它的變化為虛假信號(hào)影響傳感器的精度。試闡述消除和減小寄生電容影響的幾種方法和原理。金屬殼體，專用屏蔽線11 .簡述電容式傳感器的優(yōu)缺點(diǎn)。電容式傳感器測量電路的作用是什么答：優(yōu)點(diǎn)：溫度穩(wěn)定性好，結(jié)構(gòu)簡單，動(dòng)態(tài)響應(yīng)好，可以實(shí)現(xiàn)非接觸測量具

4、有平均效應(yīng)。缺點(diǎn)：輸出阻抗大，負(fù)載能力差，寄生電容較大。12 .簡述正、逆壓電效應(yīng)。能否用壓電傳感器測量靜態(tài)壓力為什么串聯(lián)連接和并聯(lián)連接的特點(diǎn)各是什么答：某些電介質(zhì)在沿一定的方向受到外力作用變形時(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)外力去掉時(shí)，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。晶體受力產(chǎn)生的電荷量與外力的大小成正比，這種現(xiàn)象稱為正壓電效應(yīng)。反之，如對(duì)晶體施加一定變電場，晶體本身將產(chǎn)生機(jī)械變形，外電場撤離，變形隨之消失，稱為逆壓電效應(yīng)。并聯(lián)形式，其輸出電容C?為單片電容C的兩倍，但輸出電壓UU等于單片電壓U,極板上電荷量q'為單片電荷量q

5、的兩倍，串聯(lián)形式，輸出的總電荷q'等于單片電荷q,而輸出電壓U?為單片電壓U的二倍，總電容C?為單片電容C的一半。13 .說明霍爾效應(yīng)的原理霍爾靈敏度與霍爾元件厚度之間有什么關(guān)系寫出你認(rèn)為可以用霍爾傳感器來檢測的物理量。設(shè)計(jì)一個(gè)采用霍爾傳感器的液位控制系統(tǒng)。答：一個(gè)金屬（導(dǎo)體）薄片或半導(dǎo)體薄片，當(dāng)在它的兩端通過控制電流I并且同時(shí)在薄片的垂直方向上加上磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的磁場時(shí)，在垂直于電流和磁場的方向上就會(huì)產(chǎn)生電動(dòng)勢UH,這種現(xiàn)象叫做霍爾效應(yīng)。靈敏度和厚度有關(guān)，厚度越小，靈敏度越高，但是考慮到厚度對(duì)其他因素的影響，厚度不是越小越好。能來測量位移、轉(zhuǎn)速等。液位控制系統(tǒng)原理，霍爾元件固定不動(dòng)，

6、磁鐵與探測桿固定在一起，連接到裝液體的容器旁邊，通過管道與內(nèi)部連接。當(dāng)液位達(dá)到控制位置時(shí)霍爾元件輸出控制信號(hào)，通過處理電路和電磁閥來控制液壓閥門的開啟和關(guān)閉，如液位低于控制位置時(shí)開啟閥門，超過控制位置時(shí)則關(guān)閉閥門。14 .磁敏式傳感器與電感式傳感器有何不同答：磁敏式傳感器是利用半導(dǎo)體材料中的自由電子或空穴隨磁場改變其運(yùn)動(dòng)方向這一特性而制成。而電感式傳感器是一種機(jī)電轉(zhuǎn)換裝置，利用電磁感應(yīng)定律將被測非電量轉(zhuǎn)換為電感或互感的變化。15 .什么是熱電勢、接觸電勢和溫差電勢答：兩種不同的導(dǎo)體或半導(dǎo)體A和B組合成閉合回H若導(dǎo)體A和B的連接處溫度不同，則在此閉合回路中就有電流產(chǎn)生，也就是說回路中有電動(dòng)勢存在

7、，這種電動(dòng)勢叫做熱電動(dòng)勢，是由接觸電勢和溫差電勢組成。接觸電勢：在不同金屬的接觸面形成的電位差，溫差電勢在單一導(dǎo)體因?yàn)閮啥说臏囟炔煌a(chǎn)生的電動(dòng)勢。16 .說明熱電偶測溫的原理及熱電偶的基本定律。試述熱電偶冷端溫度補(bǔ)償?shù)膸追N主要方法和補(bǔ)償原理?，F(xiàn)用一支銀銘-康銅(E)熱電偶測溫。其冷端溫度為30C,動(dòng)圈顯示儀表(機(jī)械零位在0C)指示值為400C,則認(rèn)為熱端實(shí)際溫度為430C,對(duì)不對(duì)答：一是勻質(zhì)導(dǎo)體定律：如果熱電偶回路中的兩個(gè)熱電極材料相同，無論兩接點(diǎn)的溫度如何，熱電動(dòng)勢為零。根據(jù)這個(gè)定律，可以檢驗(yàn)兩個(gè)熱電極材料成分是否相同，也可以檢查熱電極材料的均勻性。二是中間導(dǎo)體定律：在熱電偶回路中接入第三

8、種導(dǎo)體，只要第三種導(dǎo)體的兩接點(diǎn)溫度相同，則回路中總的熱電動(dòng)勢不變。它使我們可以方便地在回路中直接接入各種類型的顯示儀表或調(diào)節(jié)器，也可以將熱電偶的兩端不焊接而直接插入液態(tài)金屬中或直接焊在金屬表面進(jìn)行溫度測量。三是標(biāo)準(zhǔn)電極定律：如果兩種導(dǎo)體分別與第三種導(dǎo)體組成的熱電偶所產(chǎn)生的熱電動(dòng)勢已知，則由這兩種導(dǎo)體組成的熱電偶所產(chǎn)生的熱電動(dòng)勢也就已知。只要測得各種金屬與純粕組成的熱電偶的熱電動(dòng)勢，則各種金屬之間相互組合而成的熱電偶的熱電動(dòng)勢可直接計(jì)算出來。四是中間溫度定律：熱電偶在兩接點(diǎn)溫度t、t。時(shí)的熱電動(dòng)勢等于該熱電偶在接點(diǎn)溫度為t、tn和tn、t0時(shí)的相應(yīng)熱電動(dòng)勢的代數(shù)和。中間溫度定律為補(bǔ)償導(dǎo)線的使用提

9、供了理論依據(jù)。熱電偶冷端溫度補(bǔ)償?shù)姆椒ㄖ饕校阂皇抢涠撕銣胤ā＿@種方法將熱電偶的冷端放在恒溫場合；二是補(bǔ)償導(dǎo)線法。將熱電偶的冷端延伸到溫度恒定的場所(如儀表室)。根據(jù)中間溫度定律，只要熱電偶和補(bǔ)償導(dǎo)線的二個(gè)接點(diǎn)溫度一致，是不會(huì)影響熱電動(dòng)勢輸出的；三是計(jì)算修正法。修正公式為：EAB(t,t0)EAB(t,t1)EAB(t1,t0)j四是電橋補(bǔ)償法。不對(duì)。17 .Pt100和Cu50分別代表什么傳感器分析熱電阻傳感器測量電橋之三線、四線連接法的主要作用。答：Pt100表示0C時(shí)電阻為100歐姆，Cu50表示0C時(shí)電阻為50歐姆。18 .試比較熱電阻與熱敏電阻的異同。答：均能制成溫度傳感器，熱電阻材

10、料是金屬，熱敏電阻材料是半導(dǎo)體，熱電阻是中低溫區(qū)最常用的一種溫度檢測器，其熱電特性是線性的；半導(dǎo)體熱敏電阻有很高的電阻溫度系數(shù)，其靈敏度比熱電阻高得多，適于在-100C300c之間測溫，其熱電特性是非線性的。19 .什么是光電效應(yīng)，依其表現(xiàn)形式如何分類，并予以解釋。在光線的作用下，物體內(nèi)的電子逸出物體表面向外發(fā)射的現(xiàn)象稱為外光電效應(yīng)。當(dāng)光照射在物體上，使物體的電阻率p發(fā)生變化，或產(chǎn)生光生電動(dòng)勢的現(xiàn)象叫做內(nèi)光電效應(yīng)，它多發(fā)生于半導(dǎo)體內(nèi)。根據(jù)工作原理的不同，內(nèi)光電效應(yīng)分為光電導(dǎo)效應(yīng)和光生伏特效應(yīng)兩類。21、哪些傳感器可選作小位移傳感器22、渦流傳感器測量位移與其它位移傳感器比較，其主要優(yōu)點(diǎn)是什么渦

11、流式傳感器能否測量大位移量為什么答：優(yōu)點(diǎn)：能對(duì)位移，厚度，表面溫度，速度，應(yīng)力，材料損傷等進(jìn)行非接觸式連續(xù)測量，體積小，結(jié)構(gòu)簡單，不怕油等介質(zhì)污染。渦流傳感器不能測量大位移量，只有當(dāng)測量范圍較小時(shí)，才能保證一定的線性度。23、電渦流傳感器除了能測量位移外，還能測量哪些非電量答：厚度，表面溫度，速度，應(yīng)力。24 .電渦流傳感器能否測量塑料物體移動(dòng)的位移若能測量理由是什么不能測量理由是什么應(yīng)采取什么措施改進(jìn)，就可以用電渦流傳感器測量了。答：電渦流傳感器不能測量塑料物體移動(dòng)的位移，因?yàn)闄z測對(duì)象錯(cuò)誤。塑料不能產(chǎn)生渦流，要在塑料上加裝金屬材質(zhì)的物體。25 .壓電式加速度傳感器與壓電式力傳感器在結(jié)構(gòu)上有何

12、不同，為什么答：加速度傳感器要通過質(zhì)量塊把加速度轉(zhuǎn)換為力作用在壓電片上26、某電容傳感器(平行極板電容器)的圓形極板半徑，工作初始極板間距離，介質(zhì)為空氣。問：(1)如果極板間距離變化量,電容的變化量是多少答：c=£s/d(2)如果測量電路的靈敏度，讀數(shù)儀表的靈敏度(格/mV在時(shí)，讀數(shù)儀表的變化量為多少27.畫出傳感器系統(tǒng)的組成框圖，并說明各組成部分的作用。答：傳感器由敏感元件，轉(zhuǎn)換元件，和測量電路組成。敏感元件是將被測非電量預(yù)先變換為另一種易于變換成電量的非電量，轉(zhuǎn)換元件是將非電量直接轉(zhuǎn)換為電量的器件，測量電路是將輸出的電量變成便于顯示,記錄，控制和處理的有用電信號(hào)的電路。度效應(yīng)，簡

13、述產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因。答：環(huán)境溫度變化時(shí)，由于敏感柵材料的電阻溫度系數(shù)的存在，引起應(yīng)變片電阻相對(duì)變化；環(huán)境溫度變化時(shí)，敏感柵材料和試件材料的膨脹系數(shù)不同，應(yīng)變片產(chǎn)生附加的拉長(或壓縮)，引起電阻的相對(duì)變化。29.如圖所示是電容式差壓傳感器結(jié)構(gòu)示意圖及其轉(zhuǎn)換電路，圖中1為玻璃盤，2為鍍金層，3為金屬膜片，介紹其工作原理。答：電容式差壓傳感器由兩個(gè)玻璃圓盤和一個(gè)金屬膜片組成。兩玻璃圓盤上的凹面上各鍍以金作為電容傳感器的兩個(gè)固定電極，夾在兩凹圓盤中的膜片則為傳感器的可動(dòng)電極。當(dāng)兩邊壓力相等時(shí)，膜片處在中間位置與左、右固定電極間距相等，轉(zhuǎn)換電路輸出U0=0;當(dāng)P1>P2(或P2>P1)時(shí)，膜片彎向右側(cè)(或左側(cè))，Cdb<Cab(或Cab>Cdb),U0輸出與|P1-P2|成比例的信號(hào)。35什么是粗誤差粗誤差可以通過什么手段來消除答：如果由于刻劃誤差等原因，某一較高位提前或延后改變，就會(huì)造成粗誤差。消除粗誤差的方法有雙讀數(shù)頭法；循環(huán)碼代替二進(jìn)制碼。36.什么是中間溫度定律什么是中間導(dǎo)體定律使用K型熱電