傳感器及檢測技術(shù)期末復(fù)習(xí)

1、看前注意：紅色為老師上課提到的，可能不全。藍(lán)色僅作參考，黃色加亮是期末A卷考過的，補(bǔ)考不一定會考。一簡答整理：【11】氣敏傳感器使用前為什么要預(yù)熱？（10）【問答Q：氣敏傳感器為什么工作在高溫？】1. 燒去附著在敏感元件上的塵埃、油霧。2. 加速氣體的吸附，提高其靈敏度與響應(yīng)速度?！?】磁電式傳感器與電感式傳感器的異同？（10）電磁感應(yīng)的磁電式感應(yīng)器與電感式傳感器相似點(diǎn)是都有線圈，不同點(diǎn)是基于電磁感應(yīng)的磁電式傳感器有永磁體，而電感式的磁路中沒有永磁體，因此兩者原理和應(yīng)用上有不同。磁電感應(yīng)式傳感器是有源傳感器?！?0】醫(yī)學(xué)臨床用B超的工作原理？（10）【填空Q：B超使用的傳感器？（超聲波傳感器）

2、】超聲波向一定方向傳播時(shí)可以穿透物體，若碰到障礙物會產(chǎn)生回聲，且不同障礙物產(chǎn)生回聲不同，人們通過儀器將這種回聲收集并顯示在屏幕上，可用于了解物體內(nèi)部結(jié)構(gòu)。【1】解釋什么是傳感器?傳感器的基本組成包括哪兩大部分?這兩大部分各自起什么作用?【問答Q：我國國標(biāo)（GB/T7665-2005）定義傳感器？】傳感器是能感受被測量并按照一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的器件或裝置。傳感器的基本組成包括敏感元件和轉(zhuǎn)換元件兩部分。敏感元件是傳感器中能直接感受(或響應(yīng))被測信息(非電量)的元件,起檢測作用。轉(zhuǎn)換元件則是指傳感器中能將敏感元件的感受(或響應(yīng))信息轉(zhuǎn)換為電信號的部分,起轉(zhuǎn)換作用?！?】傳感器技術(shù)的發(fā)展趨勢？

3、1. 提高與改善技術(shù)性能。（途徑：差動技術(shù)、平均技術(shù)、補(bǔ)償與修正技術(shù)、屏蔽 隔離與干擾抑制、穩(wěn)定性處理）2. 開展基礎(chǔ)理論研究。3. 集成化。4. 智能化。5. 網(wǎng)絡(luò)化。6. 微型化?！?】零點(diǎn)殘余電壓的產(chǎn)生原因？1. 傳感器的兩個二次繞組幾何尺寸和線圈電氣參數(shù)不對稱，導(dǎo)致其產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢不一樣，構(gòu)成零點(diǎn)殘余電壓的基波。2. 由于磁性材料磁化曲線的非線性，產(chǎn)生了零點(diǎn)殘余電壓的高次諧波。3. 勵磁電壓本身含高次諧波?！?】零點(diǎn)殘余電壓的消除方法？1. 盡可能保證傳感器的幾何尺寸、線圈電氣參數(shù)和磁路的對稱。2. 采用適當(dāng)?shù)臏y量電路，如差動整流電路?！?】熱電偶的基本定律？它們的意義？不同分度號對

4、應(yīng)的測溫范圍？【選擇題Q：分度號為S的測溫范圍？（01600）】1. 中間導(dǎo)體定律在熱電偶測溫回路內(nèi)接入第三種導(dǎo)體，只要其兩端溫度相同，則對回路的總熱電勢沒有影響。中間導(dǎo)體定律的意義在于：在實(shí)際的熱電偶測溫應(yīng)用中，測量儀表（如動圈式毫伏表、電子電位差計(jì)等）和連接導(dǎo)線可以作為第三種導(dǎo)體對待。2. 中間溫度定律為補(bǔ)償導(dǎo)線的使用提供了理論依據(jù)。它表明：如果熱電偶的兩個電極通過連接兩根導(dǎo)體的方式來延長，只要接入的兩根導(dǎo)體的熱電特性與被延長的兩個電極的熱電特性一致，且它們之間連接的兩點(diǎn)間溫度相同，則回路總的熱電動勢只與延長后的兩端溫度有關(guān)，與連接點(diǎn)溫度無關(guān)。3. 標(biāo)準(zhǔn)電極定律【填空題】的意義在于：純金屬

5、的種類很多，合金的種類更多，要得出這些金屬間組成熱電偶的熱電動勢是一件工作量極大的事。在實(shí)際處理中，由于鉑的物理化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，通常選用高純鉑絲作標(biāo)準(zhǔn)電極，只要測得它與各種金屬組成的熱電偶的熱電動勢，則各種金屬間相互組合成熱電偶的熱電動勢就可根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)電極定律計(jì)算出來。4. 均質(zhì)導(dǎo)體定律：如果組成熱電偶的兩個熱電極的材料相同，無論兩接點(diǎn)的溫度是否相同，熱電偶回路中的總熱電動勢均為0。均質(zhì)導(dǎo)體定律有助于檢驗(yàn)兩個熱電極材料成分是否相同及熱電極材料的均勻性?！?】熱電偶為什么要進(jìn)行冷端補(bǔ)償？電熱偶的冷端補(bǔ)償有幾種？由于電熱偶冷端離工作端很近，又處于大氣中，其溫度受到測量對象和周圍環(huán)境溫度波動的影響，因而

6、冷端溫度難以保持恒定，這樣會帶來誤差，因此要進(jìn)行冷端補(bǔ)償。1. 補(bǔ)償導(dǎo)線法。2. 冷端恒溫法。3. 冷端溫度校正法。4. 自動補(bǔ)償法。5. 芯片補(bǔ)償法?！?】電阻應(yīng)變片電橋補(bǔ)償法為保證補(bǔ)償效果，應(yīng)注意？1. R3=R4。2. R1和R2具有相同的電阻溫度系數(shù)、線膨脹系數(shù)、應(yīng)變靈敏度K、初始電阻R0。3. 粘貼補(bǔ)償片的材料和粘貼工作片的被測試件材料一樣，兩者線膨脹系數(shù)相同。4. 工作片和補(bǔ)償片處于同一溫度場中。【4】什么是互感式傳感器？把被測的非電量變化轉(zhuǎn)換為線圈互感量變化的傳感器稱為互感式傳感器?！?】分析變氣隙厚度電感式傳感器工作原理。當(dāng)銜鐵移動時(shí)，氣隙厚度發(fā)生改變，引起磁路中磁阻變化，從而

7、導(dǎo)致電感線圈的電感值變化，因此只要能測出這種電感量的變化，就能確定銜鐵位移量的大小和方向?！?】什么是壓電效應(yīng)？什么是逆壓電（電致伸縮）效應(yīng)？逆壓電效應(yīng)說明了什么？某些電介質(zhì)在沿一定方向上受到外力的作用而變形時(shí)，其內(nèi)部會產(chǎn)生極化現(xiàn)象，同時(shí)在它的兩個相對表面上出現(xiàn)正負(fù)相反的電荷。當(dāng)外力去掉后，它又會恢復(fù)到不帶電的狀態(tài)，這種現(xiàn)象稱為正壓電效應(yīng)。逆壓電效應(yīng)指在片狀壓電材料的兩個電極上加交流電壓，壓電片將產(chǎn)生機(jī)械振動。它說明了壓電效應(yīng)具有可逆性?！?】壓電式傳感器的測量電路通常需要接入一個高輸入阻抗的前置放大器，其作用為？1. 把它的高輸入阻抗（一般1000M以上）變換為低輸出阻抗（小于100）；2.

8、 對傳感器輸出的微弱信號進(jìn)行放大?！?】霍爾元件中不等位電阻是什么？產(chǎn)生原因？未加磁場時(shí)，不等位電動勢與相應(yīng)電流的比值為不等位電阻。1. 霍爾電極安裝位置不對稱或不在同一等電位上；2. 半導(dǎo)體材料不均勻造成了電阻率不均勻或幾何尺寸不對稱；3. 激勵電極接觸不良造成激勵電流不均勻分配。 【8】作為測溫用的熱電阻一般要求？1. 電阻值與溫度變化有良好的線性關(guān)系。2. 電阻溫度系數(shù)大，對溫度變化敏感。3. 電阻率高，熱電容小，有較快的響應(yīng)速度。4. 在測量范圍內(nèi)具有穩(wěn)定的物理化學(xué)性質(zhì)。5. 容易加工，價(jià)格盡量便宜。二計(jì)算、畫圖題整理：【3】直流電橋帶圖（10）【P38】【5】電容式傳感器測量電路圖與

9、工作原理【P84】【選擇題Q：下列哪些是電容式傳感器測量電路？（兩路兩橋一器五種名字要記?。俊?】K型熱電偶，將0500的溫度轉(zhuǎn)換為0-5V電壓信號。已知1 對應(yīng)熱電偶輸出電壓40uV，500 對應(yīng)滿量程電壓20.64mV。求（1）信號電路增益Av？（2）電路部分作用？（1）（2）R3、C1為低通濾波器，消除噪聲；LM35D及其周圍電路補(bǔ)償冷端溫度；R6完成斷線檢測的保護(hù)作用。【18】儀表放大器【P338】【Q：2.分析運(yùn)放A1A2A3A5的作用；3.分析A4作用】三概念整理：Chapter 1. 概述傳感器起源于仿生研究。感知、通信和計(jì)算技術(shù)是ICT的三大支柱?；貧w分析：最小二乘法【填空】

10、（常用于求靜態(tài)特性線性度的擬合直線）、一元線性擬合、多元線性擬合、曲線擬合。傳感器的共性是利用物化生特性將非電量輸入轉(zhuǎn)換成電量輸出。利用電路中電信號的強(qiáng)弱傳送信息的方法稱為“電傳送”。能量變換型傳感器，又稱發(fā)電型或有源型傳感器。無需外加電源，沒有能量放大作用，因此要求從被測對象獲取大能量。包括熱電偶、磁電感應(yīng)式傳感器、壓電式傳感器光電池等。（Q：按照能量關(guān)系進(jìn)行分類，熱電偶屬于_型傳感器）【選擇題：下列哪個是發(fā)電型傳感器】能量控制型傳感器，又稱參量型或無源型傳感器。特點(diǎn)與有源型相反。包括電阻式、電感式、電容式霍爾式和部分光電式傳感器等。MEMS：微機(jī)電系統(tǒng)。【填空Q：MEMS是什么】完整的ME

11、MS是由微傳感器、微執(zhí)行器、信號處理和控制電路、通訊接口和電源等部件組成的一體化的微型器件或系統(tǒng)。其目標(biāo)是把信息的獲取、處理和執(zhí)行集成在一起，組成具有多功能的微型系統(tǒng)，集成于大尺寸系統(tǒng)中，從而大幅度地提高系統(tǒng)的自動化、智能化和可靠性水平。Chapter 2. 傳感器的基本特性傳感器的基本特性指傳感器的輸入-輸出關(guān)系特性。傳感器的靜態(tài)特性指傳感器在穩(wěn)態(tài)信號作用下的輸入-輸出關(guān)系。線性時(shí)不變系統(tǒng)的兩個重要性質(zhì)：疊加性和頻率保持特性。傳感器的標(biāo)定：對新出廠的傳感器進(jìn)行技術(shù)檢定和標(biāo)度。（選擇Q:一種新的傳感器出廠前要進(jìn)行（標(biāo)定）?）傳感器的校準(zhǔn)：對用過一段時(shí)間的傳感器性能進(jìn)行再次測試和矯正。國標(biāo)的三級

12、精度：Chapter 3. 電阻式傳感器最常用、有效的電阻應(yīng)變片溫度誤差補(bǔ)償方法：電橋補(bǔ)償法。（給出四個對稱電阻或幾對相垂直的貼片電阻分析其作用，80%可能是溫度補(bǔ)償）直流電橋Uo=0時(shí)有R1R4=R2R3，此為電橋平衡條件。（會畫電橋圖，注意電阻位置）應(yīng)變電阻式傳感器是由彈性元件、電阻式應(yīng)變片及一些附件組成的測量裝置。應(yīng)變是物體在外力作用下發(fā)生形變的現(xiàn)象。當(dāng)外力去除后物體又能完全恢復(fù)其原來的尺寸和形狀的應(yīng)變稱為彈性應(yīng)變。具有彈性應(yīng)變特性的物體稱為彈性元件。彈性元件作用是將其他的物理量轉(zhuǎn)換成應(yīng)變。電阻傳感器電子秤、數(shù)字血壓計(jì)。【填空Q：電子秤、數(shù)字血壓計(jì)的設(shè)計(jì)主要基于啥傳感器】Chapter

13、4. 電感式傳感器【選擇Q：下屬于自感式傳感器的有？】差動整流電路：消除零點(diǎn)殘余電壓（R0作為電位器的作用就是消除零點(diǎn)殘余電壓）相敏檢波電路【填空Q：電感式傳感器檢測電路包括】：判斷位移的大小和方向。（R起限流作用）相敏體現(xiàn)在輸入電壓與參考電壓同相或反相，導(dǎo)致輸出電壓的極性不同，從而反映位移的方向。Chapter 5. 電容式傳感器在實(shí)際應(yīng)用中，為了既提高靈敏度，又減小非線性誤差，通常采用差動結(jié)構(gòu)。Chapter 6. 壓電式傳感器壓電陶瓷（人工）：有外電場和壓力共同作用，且溫度不超過居里點(diǎn)時(shí)有壓電效應(yīng)。壓電陶瓷的居里點(diǎn)：壓電材料開始失去壓電特性的溫度。電荷放大器【填空Q：電壓放大器和電荷放大

14、器捆綁】的輸出電壓Uo與電纜電容C近似無關(guān)，而與Q成正比，這是電荷放大器的突出優(yōu)點(diǎn)。在反饋電容兩端并聯(lián)一個Rf作用：穩(wěn)定直流工作點(diǎn)，減少零點(diǎn)漂移。并聯(lián)法：與單片時(shí)相比，在外力作用下，正負(fù)電極上的電荷量增加了一倍,總電容量增加了一倍，其輸出電壓與單片時(shí)相同。并聯(lián)法輸出電荷大、本身電容大、時(shí)間常數(shù)大，適宜測量慢變信號且以電荷作為輸出量的場合。串聯(lián)法：在外力作用下，兩壓電元件產(chǎn)生的電荷在中間粘結(jié)處正負(fù)電荷中和，上、下極板的電荷量Q與單片時(shí)相同，總電容量為單片時(shí)的一半，輸出電壓增大了一倍。串聯(lián)法輸出電壓大、本身電容小，適宜以電壓作輸出信號且測量電路輸入阻抗很高的場合。Chapter 7. 磁敏式傳感器

15、磁電作用主要分為電磁感應(yīng)和霍爾效應(yīng)?！井媹D題：畫出霍爾式傳感器的基本測量電路，說出霍爾式傳感器的至少兩種測量物理量】霍爾元件分為線性特性和開關(guān)特性兩種。線性特性是指霍爾元件的輸出電動勢UH分別和基本參數(shù)I、B成線性關(guān)系。開關(guān)特性是指霍爾元件的輸出電動勢UH在一定區(qū)域隨B的增加迅速增加的特性。當(dāng)載流導(dǎo)體或半導(dǎo)體處于與電流相垂直的磁場中時(shí)，在其兩端將產(chǎn)生電位差，這一現(xiàn)象被稱為霍爾效應(yīng)?；魻栃?yīng)的產(chǎn)生是由于運(yùn)動電荷受磁場中洛倫茲力作用的結(jié)果。Chapter 8. 熱電式傳感器兩種不同的導(dǎo)體兩端相互緊密地連接在一起，組成一個閉合回路。當(dāng)兩接點(diǎn)溫度不等時(shí)（設(shè)t>t0），回路中就會產(chǎn)生大小和方向與導(dǎo)

16、體材料及兩接點(diǎn)的溫度有關(guān)的電動勢，從而形成電流，這種現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)。該電動勢稱為熱電動勢；把這兩種不同導(dǎo)體的組合稱為熱電偶，稱A、B兩導(dǎo)體為熱電極。兩個接點(diǎn)，一個為工作端或熱端（t），測溫時(shí)將它置于被測溫度場中；另一個叫自由端或冷端（t0），一般要求它恒定在某一溫度。實(shí)際上，熱電動勢來源于兩個方面，一部分由兩種導(dǎo)體的接觸電動勢構(gòu)成，另一部分是單一導(dǎo)體的溫差電動勢。熱電偶回路中所產(chǎn)生的熱電動勢主要是由接觸電動勢引起的，溫差電動勢所占比例極小，可以忽略不計(jì)?！咎羁眨悍侄忍枮樯兜挠糜谧鰳?biāo)準(zhǔn)電極？（記不太清了）】鉑銠30 - 鉑銠6熱電偶【分度號：B】01700（超高溫）鉑銠10 - 鉑 熱電偶【分

17、度號：S】01600（超高溫）【選擇】鎳鉻 - 鎳硅 熱電偶【分度號：K】-2001200（高溫）鎳鉻 - 銅鎳 熱電偶【分度號：E】-200900（中溫） 銅 - 康銅 熱電偶【分度號：T】-200-350（低溫）以上的BSKE為四種工業(yè)上常用的標(biāo)準(zhǔn)化電熱偶。其中【材料A材料B數(shù)字】的格式指材料A的質(zhì)量分?jǐn)?shù)占【100%-數(shù)字%】，材料B的質(zhì)量分?jǐn)?shù)占【數(shù)字%】。數(shù)字為下標(biāo)。電熱偶【-】符號之前的為正電熱極，之后的為負(fù)電熱極。熱電阻分度號為【材料數(shù)字（10為下標(biāo)）】代表在0時(shí)電阻為【數(shù)字】。利用熱電偶的中間溫度定律可以對參考端溫度不為0的熱電動勢進(jìn)行修正。為了防止電阻體出現(xiàn)電感，熱電阻絲通常采用

18、雙線并繞法。熱電阻在工業(yè)上被廣泛用來測量中低溫區(qū)200500的溫度。根據(jù)半導(dǎo)體的電阻溫度特性，熱敏電阻可分為三類，即負(fù)溫度系數(shù)（NTC）熱敏電阻、正溫度系數(shù)（PTC）熱敏電阻和臨界溫度系數(shù)熱敏電阻（CTR）Chapter 9. 光電式傳感器光纖傳感器核心部分是纖芯和包層，纖芯粗細(xì)、纖芯材料和包層材料的折射率，對光纖的特性起決定性影響。數(shù)值孔徑是光纖的一個重要參數(shù)，它能反映光纖的集光能力，光纖的NA越大，表明它可以在較大入射角范圍內(nèi)輸入全反射光，集光能力就越強(qiáng)，光纖與光源的耦合越容易，且保證實(shí)現(xiàn)全反射向前傳播。光敏電阻暗電阻越大、亮電阻越小性能越好?！咎羁眨夯趦?nèi)光電效應(yīng)的光電導(dǎo)效應(yīng)有？】碼盤式編碼器光路上的窄縫是為了方便取光和提高光電轉(zhuǎn)換效應(yīng)。Chapter 10. 輻射與波式傳感器紅外輻射本質(zhì)上是一種熱輻射。電鐵體在外加電壓去除后仍保持極化狀態(tài)，溫度升到一定時(shí)極化突然消失，該溫度為它的居里點(diǎn)（與壓電陶瓷區(qū)分）。頻率高于2×104Hz的機(jī)械波，稱為超聲波。Chapter 1120電阻式氣敏傳感器按結(jié)構(gòu)分類：燒結(jié)型、薄膜型、厚膜型。氣敏傳感器的應(yīng)用【