上檢測與轉(zhuǎn)換技術(shù)復(fù)習(xí)提綱答案完整版

1、“檢測與轉(zhuǎn)換技術(shù)”復(fù)習(xí)提綱20112012（2）學(xué)期1. 現(xiàn)代信息技術(shù)的三大支柱是指哪些技術(shù)？ 一是信息的采集技術(shù)（感測技術(shù)），二是信息的傳輸技術(shù)（通信技術(shù)），第三是信息的處理技術(shù)（計算機技術(shù)）2. 傳感器的定義、敏感器的定義。傳感器是將非電量轉(zhuǎn)換為與之有確定對應(yīng)關(guān)系電量輸出的器件或裝置，它本質(zhì)上是非電系統(tǒng)與電系統(tǒng)之間的接口。敏感器就是把能把能被測非電量轉(zhuǎn)換為可用非電量的器件或裝置。3物理型傳感器分為哪兩種？每一種的意義。一、結(jié)構(gòu)：物性型傳感器(物理特性變化實現(xiàn)信號轉(zhuǎn)換換)和結(jié)構(gòu)型傳感器(結(jié)構(gòu)參數(shù)變花實現(xiàn)信號轉(zhuǎn)換)。二、能量：能量轉(zhuǎn)換型)和)能量控制型。三、輸出信號：模擬式和數(shù)字式4傳感器的線

2、性度、靈敏度、分辨率的含義。線性度：在規(guī)定條件下，傳感器校準曲線與擬合直線間的最大偏差（Ymax）與滿量程輸出（Y）的百分比，稱為線性度（線性度又稱為“非線性誤差”），該值越小，表明線性特性越好。r=Ymax/Y(FS)X100%靈敏度：計量儀器的響應(yīng)變化值除以相應(yīng)激勵變化值。（靈敏度是傳感器對被測量變化的反應(yīng)能力，是傳感器的基本指標(biāo)。）K=y/x(特性曲線的斜率)分辨率：指傳感器可感受到的被測量的最小變化的能力。第3 章阻抗（電阻、電容、電感）的測量5. 恒壓源供電直流不平衡電橋的分類、連接、特點及輸出電壓計算方法。分類連接特點輸出電壓計算方法電橋單臂變化（單臂等臂電橋）1、單臂電橋靈敏度最

3、低。2、存在線性誤差電橋相對兩臂同向變化電阻增量正負號相同，可以使輸出電壓Uo成倍地增大。電橋相鄰兩臂反向變化（半差動等臂電橋）電阻增量正負號相反，可以使輸出電壓Uo成倍地增大。采用差動電橋可消除差非線性誤差非。電橋四臂差動工作（全差動等臂電橋）電橋四臂差動工作方式的靈敏度最高，采用差動電橋，可以使輸出電壓Uo成倍地增大。(還能實現(xiàn)溫度自補償。)可以減小和消除非線性6. 交流不平衡電橋的特點、分類和計算，電阻平衡臂，變壓器電橋分類計算，特點電阻平衡臂交流電橋變壓器電橋阻抗電壓轉(zhuǎn)換方法，P38 歐姆法比例運放法差動脈沖調(diào)寬法第4 章阻抗型傳感器7. 組成應(yīng)變電阻效應(yīng)；基本組成部件包括：應(yīng)變片、測

4、量電路、彈性敏感元件及一此附體。8. 什么是應(yīng)變電阻效應(yīng)？P47 導(dǎo)體或半導(dǎo)體材料在受到外力作用時產(chǎn)生機械性變，時機械變形導(dǎo)致形其阻值變化，這種因形變而使變其阻值變化的現(xiàn)象稱為“應(yīng)變電阻效應(yīng)”。9. 怎樣連接應(yīng)變電橋，能夠減小溫度變化影響和非線性誤差？(差動電橋連接方式)將四個電阻應(yīng)變片傳感器組成全差動等臂電橋電路連接方法。PPt第4章1 P20 書本P5010. 壓阻式傳感器的原理（壓阻效應(yīng)）和特點（優(yōu)缺點），P54壓阻效應(yīng)：半導(dǎo)體材料當(dāng)受到應(yīng)力作用時，其電阻率會發(fā)生變化的現(xiàn)象。特點：（1）優(yōu)點：靈敏度高、分辨力高、傳感器面積小、頻率響應(yīng)高、可測低頻和直線加速度；（2）缺點：溫度誤差大，當(dāng)溫

5、度升高時，壓阻系數(shù)變小，傳感器靈敏度降低。需采用溫度補償電路或在恒溫的條件下使用。11. 金屬熱電阻傳感器的原理，鉑電阻的特點。金屬熱電阻傳感器：金屬材料的電阻率隨溫度變化。鉑電阻的特點：物理化學(xué)性能極為穩(wěn)定，良好的工藝性，易于提純，缺點是電阻溫度系數(shù)較小12. 熱敏電阻有哪幾種類型？他們的特點和用途。P56 類型：正溫度系數(shù)熱敏電阻PTC,CTC臨界溫度系數(shù)熱敏電阻,NTC負溫度系數(shù)熱敏電阻;特點用途：由于PTC和系CTC在一定溫度范圍內(nèi)，阻值將隨溫度而劇烈變化，因此可用作開關(guān)元件。NTC電阻溫度系數(shù)大，靈敏度高，大約是金屬熱電阻的10倍。結(jié)構(gòu)簡單、體積小，可測量點溫度，電阻率高，熱慣性小，

6、適合動態(tài)測量。用于溫度測量。13. 采取什么方法對NTC 熱敏電阻進行線性化處理？P57并聯(lián)一個溫度系數(shù)很小的固定電阻，使等效電阻與溫度的關(guān)系在一定的溫度范圍內(nèi)線性特征明顯14. 熱敏電阻組成的溫度控制器電路和工作原理。熱敏電阻是正溫度系數(shù)熱敏電阻，應(yīng)安裝在恒溫控制室內(nèi)，當(dāng)實際溫度比設(shè)定溫度低時，RT阻值較小，V1的be間電壓大于三極管導(dǎo)通電壓，V1導(dǎo)通，V2也導(dǎo)通，繼電器工作，常開觸點K閉合，電熱絲通電加熱;當(dāng)實際溫度比設(shè)定溫度高時，RT阻值較大，V1的be間電壓降低，使V1截止，導(dǎo)致V2也截止，繼電器不工作，常開觸點K斷開，電熱絲斷電停止加熱。RP作用是調(diào)節(jié)設(shè)定溫度。（繼電器也可用J表示）

7、下圖光電二極管控制路燈電路。15. 氣敏電阻的原理，(工作原理)P58頁氣敏電阻是利用半導(dǎo)體與氣體接觸而電阻發(fā)生變化的效應(yīng)制成的氣敏元件。16. 氣敏電阻的加熱器作用以便燒掉附著在探測部位處的油霧、塵埃、同時加速氣體的吸附，從而提高元件的靈敏度和響應(yīng)速度，對多種可燃性氣體敏感。一般將元件加熱到200-400度。17. 氣敏電阻組成家用燃氣泄漏、酒精氣體報警器電路和工作原理（參考教材P232,P233第6題）18.電容式傳感器的原理和分類C=s/d， E(介電常數(shù))P62原理：以電容器為敏感元件，將被測量變化轉(zhuǎn)換為電容量變化的傳感器稱為電容式傳感器。分類：變極距型，變面積，變介質(zhì)19. 電容式傳

8、感器的接口電路選擇，P64差動式電容傳感器 20. 自感式傳感器的原理和分類原理：(可變氣隙的鐵心線圈)由線圈、鐵心、銜鐵組成；當(dāng)銜鐵隨被測量變化而移動時，鐵心與銜鐵之間的氣隙磁阻隨之變化，引起線圈的自感反生變化。 分類：變氣隙式，變面積式，螺管式21. 互感式傳感器的原理和分類，P69分類同上原理：由線圈、鐵心、銜鐵組成；初級線圈接入交流激勵電壓，次級線圈感應(yīng)產(chǎn)生輸出電壓。被測量使銜鐵移動，引起初次級線圈間的互感變化，輸出電壓因而也相應(yīng)變化，次級線圈有兩個且按差動式方式連接分類: 變氣隙式，變面積式，螺管式22. 什么是電渦流效應(yīng)？P75 金屬板置于激勵線圈產(chǎn)生的交變磁場中，會產(chǎn)生感應(yīng)電流i

9、1，這種電流在金屬體內(nèi)是閉合的曲線，類似水渦形狀。 23. 電渦流傳感器的原理、分類和特點，P75 兩種原理：電渦流效應(yīng)分類：反射式、透射式特點：反射式渦流傳感器：位移測量；透射式渦流傳感器應(yīng)用：測量金屬板的厚度。第5 章電壓型傳感器24. 磁電式傳感器的原理特點和用途原理：利用電磁感應(yīng)原理將運動速度轉(zhuǎn)變成感應(yīng)電勢輸出的傳感器。特點：不需要電源，是有源傳感器；輸出功率較大性能穩(wěn)定，具有一定的工作寬帶用途：測速25. 什么是壓電效應(yīng)、逆壓電效應(yīng)？正壓電效應(yīng)：某些電介質(zhì)，在一定方向受到外力作用時，內(nèi)部將產(chǎn)生極化現(xiàn)象，相應(yīng)地在晶體的兩個表面產(chǎn)生符號相反的電荷；當(dāng)外力作用除去時，又恢復(fù)到不帶電狀態(tài)。當(dāng)

10、作用力方向改變時，電荷極性也隨之變化。逆壓電效應(yīng)：當(dāng)在電介質(zhì)的極化方向施加電場時，電介質(zhì)也會發(fā)生變形，電場去掉后，電介質(zhì)的變形也隨之消失。(電致伸縮效應(yīng))26. 壓電元件的等效電路，壓電元件接口電路有哪兩種？電壓放大器和電荷放大器。27. 壓電傳感器應(yīng)用在哪些方面？PPt 第5 章電壓型傳感器2（壓電式） P32壓電式傳感器可用于力、壓力、速度、加速度、振動等許多非電量的測量，可做成力傳感器、壓力傳感器、振動傳感器等等。28. 熱電偶傳感器的原理和基本定律及計算，P90原理(熱電效應(yīng))：兩種不同導(dǎo)體（或半導(dǎo)體）兩端分別焊接在一起，形成閉合回路，當(dāng)兩個接點處于不同溫度時，回路產(chǎn)生電動勢，形成電流

11、?；径杉坝嬎悖?9. 什么是光電效應(yīng)？光電效應(yīng)有哪幾種？紅限頻率意義P95光照射到某些物質(zhì)上，引起物質(zhì)的電性質(zhì)發(fā)生變化，也就是光能量轉(zhuǎn)換成電能。這類光致電變的現(xiàn)象被人們統(tǒng)稱為光電效應(yīng)。外光電效應(yīng)：在光照作用下,物體內(nèi)的電子逸出物體表面向外發(fā)射的現(xiàn)象。光導(dǎo)效應(yīng)（內(nèi)光電）：大多數(shù)高電阻率半導(dǎo)體，受光照射吸收光子能量后，產(chǎn)生電阻率降低易于導(dǎo)電現(xiàn)象。光生伏特效應(yīng):光照射到光敏材料制成的PN結(jié)兩端,光生電子和空穴分開而產(chǎn)生電位差的現(xiàn)象。 紅限頻率：能使光電材料產(chǎn)生光電子發(fā)射的光的最低頻率和為紅限頻率。fo=A/h。不同的物質(zhì)具有不同的紅限頻率。當(dāng)入射光的頻率低于紅限頻率時，無論入射光多強，照射時間多

12、久，都不能激發(fā)出光子；當(dāng)入射光頻率高于紅限頻率時，不管它多么微弱，也會使被照射的物體激發(fā)電子。30. 光敏傳感器的光照特性、光譜特性、伏安特性、頻率特性、溫度特性含義光照特性：電壓一定，I=F(E)，E是照度；光譜特性：電壓一定，波長一定的單色光，入射功率相同，I=F（入）；伏安特性：光通量或照度一定，I=F(U); 頻率特性:U和E一定，當(dāng)入射光強以不同的正弦變頻調(diào)制時，I或S(靈敏度)隨著調(diào)制頻率f的變化，I=F1(f)，或S=F2(f)；溫度特性：溫度變化后，電子熱運動也隨之變化，由此引起光電元件的光學(xué)、電學(xué)性質(zhì)也發(fā)生變化。31. 光電管、光電倍增管、光敏電阻、光敏二極管、光敏三極管、光

13、電池原理和特點P95光電管：外光電效應(yīng)。真空和充氣，真空：溫度影響小和靈敏度穩(wěn)定的場合，充氣：光電流增加，靈敏度增加，光電流與入射光強不成比例關(guān)系，穩(wěn)定性較差溫度影響大，容易衰老。光電倍增管：外光電效應(yīng)。能將微小的光電流放大，適合測量微弱的光，用于測量儀器。光敏電阻、光敏二極管、光敏三極管：光導(dǎo)效應(yīng)。光敏電阻：靈敏度高，體積小，重量輕，性能穩(wěn)定，價格便宜；光敏二極管、光敏三極管：保持光源與光敏管的合適位置，使入射光恰好聚焦在管芯所在的位置，靈敏度大，為避免其改變，必須保持光源與光敏管的相對位置不變。光電池：光生伏特效應(yīng)；直接將光能轉(zhuǎn)換為電動勢的光電器件。32. 由光敏傳感器組成路燈自動控制電路

14、和工作原理，圖中有自然光照射光敏二極管時，光敏二極管電流增加，使A點電位升高，V1、V2均導(dǎo)通，繼電器K工作，常閉觸點斷開，路燈熄滅；沒有自然光照射光敏二極管時，光敏二極管電流減少，使A點電位降低，V1、V2均截止，繼電器K不工作，常閉觸點閉合，路燈通電發(fā)光。（光敏二極管應(yīng)安裝在路燈燈光不能照到地方，繼電器也可用J表示） 33. 光電傳感器的基本應(yīng)用類型有哪五種及原理？P 103透射式、反射式、輻射式、遮擋式、開關(guān)式。34. 什么是霍爾效應(yīng)？半導(dǎo)體，薄片置于磁場中，當(dāng)有電流流過時，在與磁場和電流都垂直的方向上將產(chǎn)生電動勢，這種現(xiàn)象為霍爾效應(yīng)。35. 霍爾集成電路元件的分類、特性和用途，用途：它

15、可以直接測量磁場及微位移量，也可以間接測量液位、壓力等工業(yè)生產(chǎn)過程參數(shù)?；魻柤呻娐房煞譃榫€性型和開關(guān)型兩大類。線性型集成電路：將霍爾元件和恒流源、線性差動放大器等做在一個芯片上，輸出電壓為伏級，比直接使用霍爾元件方便得多。開關(guān)型霍爾集成電路：將霍爾元件、穩(wěn)壓電路、放大器、施密特觸發(fā)器、OC門（集電極開路輸出門）等電路做在同一個芯片上。當(dāng)外加磁場強度超過規(guī)定的工作點時，OC門由高阻態(tài)變?yōu)閷?dǎo)通狀態(tài)，輸出變?yōu)榈碗娖?；?dāng)外加磁場強度低于釋放點時，OC門重新變?yōu)楦咦钁B(tài)，輸出高電平。36. 霍爾元件的符號(看書P105)、基本測量電路，輸出霍爾電勢與哪些因素有關(guān)？位移x的大小,提高磁場強度B和增大激勵電

16、流I，也可獲得較大的霍爾電勢。第6 章半導(dǎo)體傳感器37. 熱敏二極管、熱敏三極管傳感器的原理和特點、測量溫度范圍。二極管：當(dāng)正向電流恒定時，在一定溫度范圍內(nèi)，PN結(jié)的正向電壓隨溫度增加而線性減少的原理。特點：輸出特性成線性，測溫精度高。范圍： -50+1500C。在0250范圍內(nèi)，溫度升高1攝氏度，正向電壓降低2mV三極管：晶體管發(fā)射結(jié)有更好線性和互換性，常把晶體管的基極、集電極短接作溫度傳感器。發(fā)射結(jié)的正向壓降隨溫度上升而近似線性下降。范圍：約-2mV/度，測溫范圍-50- +150度。35. 霍爾集成電路元件的分類(開并型集成霍爾傳感器、線性集成霍爾傳感器)、特性和用途。38. 集成溫度傳

17、感器(測溫范圍-50+1500C)的特點和分類，P120原理：將PN結(jié)及輔助電路集成在同一芯片上的半導(dǎo)體溫度傳感器。特點:線性度好,體積小,穩(wěn)定性好,輸出信號大,后續(xù)電路簡單。分類：電壓輸出型、電流輸出型(最寬-55+150度)、數(shù)字輸出型(最寬-55+150度)。第7 章數(shù)字式傳感器(不考)39.編碼器的原理與轉(zhuǎn)角計算P124（轉(zhuǎn)角計算看書）是直接將角位移或線位移轉(zhuǎn)換為二元碼的數(shù)字式傳感器。碼盤式編碼器也稱為絕對編碼器，它將角度或直線坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為數(shù)字編碼。40.光柵原理與莫爾條紋的主要特性光柵原理：上面有很多等節(jié)距的刻線均勻相間排列的光器件（在鍍膜玻璃上均勻刻制許多有明暗相間、等間距分布的細小

18、條紋（又稱為刻線），這就是光柵。）主要用于線位移和角位移的測量。還可以擴展到速度、加速度、振動、質(zhì)量和表面輪廓等方面?！澳獱枟l紋”：當(dāng)指示光柵和標(biāo)尺光柵的線紋相交一個微小的夾角時，由于擋光效應(yīng)，在與光柵線紋大致垂直的方向上(兩線紋夾角的等分線上)產(chǎn)生出亮、暗相間的條紋。主要特性：移動方向、移動距離、平均效應(yīng)41.感應(yīng)同步器的原理。定尺或滑尺其中一種繞組上通以交流激勵電壓，由于電磁耦合，在另一種繞組上就產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，該電動勢隨定尺與滑尺的相對位置不同呈正弦、余弦函數(shù)變化。再通過對此信號的處理，便可測量出直線位移量。第8 章新型傳感器42.CCD 器件的工作原理。CCD是一種半導(dǎo)體器件，由若干個電荷耦合單元組成。CCD的最小單元是在P型（或N型）硅襯底上生長一層SiO2，再在SiO2層上依次沉積金屬或摻雜多晶硅電極而構(gòu)成金屬-氧化物-半導(dǎo)體的光敏元。當(dāng)柵極加正電壓時，空穴被排斥，電子被半導(dǎo)體吸引，表面形成耗盡層，叫表面勢阱，當(dāng)光照射半導(dǎo)體時，若光子能量大于半導(dǎo)體禁帶寬度，半導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生光生載流子，在柵極電壓作用下，電子被勢阱吸收，勢阱內(nèi)吸收的光