傳感器原理及工程應(yīng)用作業(yè) 甄選

WORD.僅供參考PAGEPAGE16/16doc格式可編輯傳感器原理及工程應(yīng)用作業(yè)（優(yōu)選.)rd目錄第三章43-1.的工作原理。43-2.試述應(yīng)變片溫度誤差的概念，產(chǎn)生原因和補(bǔ)償方法。43.試用應(yīng)變片傳感器實(shí)現(xiàn)一種應(yīng)用。4第四章54-1.說(shuō)明差動(dòng)變隙式電感傳感器的主要組成、工作原理和基本特征。54-3.差動(dòng)變壓器式傳感器有哪幾種結(jié)構(gòu)形式？各有什么特點(diǎn)？54-10.何為渦流效應(yīng)？怎用利用渦流效應(yīng)進(jìn)行位移測(cè)量？54-11.電渦流的形成范圍包括哪些內(nèi)容？他們的主要特點(diǎn)是什么？65.用電感式傳感器設(shè)計(jì)應(yīng)用6第五章65-1.根據(jù)工作原理可以將電容式傳感器分為哪幾類(lèi)？每種類(lèi)型各有什么特點(diǎn)？各適用于什么場(chǎng)合？65-9.簡(jiǎn)述差動(dòng)式電容測(cè)厚傳感器系統(tǒng)的工作原理。6第六章76-1.什么叫正壓電效應(yīng)和逆壓電效應(yīng)？什么叫縱向壓電效應(yīng)和橫向壓電效應(yīng)？76-3.簡(jiǎn)述壓電陶瓷的結(jié)構(gòu)及其特性。73.利用壓電式傳感器設(shè)計(jì)一個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)7第七章77-4.什么是霍爾效應(yīng)？霍爾電勢(shì)與哪些因素有關(guān)？77-6.溫度變化對(duì)霍爾元件輸出電勢(shì)有什么影響？怎樣補(bǔ)償？8第八章88-1.光電效應(yīng)有哪幾種？相對(duì)應(yīng)的光電器件有哪些？88-2.試述光敏電阻、光敏二極管、光敏晶體管和光電池的工作原理，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)各有什么特點(diǎn)？88-6.光在光纖中是怎樣傳輸?shù)?？?duì)光纖及入射光的入射角有什么要求？98-7.試用光電開(kāi)關(guān)設(shè)計(jì)一個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)。9第九章99-1.簡(jiǎn)述氣敏元件的工作原理99-2.為什么多數(shù)氣敏元件都附有加熱器109-3.什么叫濕敏電阻？濕敏電阻有哪些類(lèi)型？各有什么特點(diǎn)？10第十章1010-1.超聲波在介質(zhì)中傳播具有哪些特性？1010-2.10-3中，超聲波探頭的吸收塊作用是什么？1110-3.超聲波物位測(cè)量有幾種方式?各有什么特點(diǎn)？1110-5.28μs，試求物位高度？11第十一章1111-1.簡(jiǎn)述微波傳感器的測(cè)量機(jī)理。1111-2微波傳感器有哪些特點(diǎn)？微波傳感器如何分類(lèi)？1111-4微波無(wú)損檢測(cè)是如何進(jìn)行測(cè)量的12第十二章121213第十三章1313-1.數(shù)字式傳感器有什么特點(diǎn)？可分為哪幾種類(lèi)型？1313-2.光柵傳感器的組成及工作原理是什么？1313-5.碼盤(pán)式轉(zhuǎn)角-數(shù)字傳感器的工作原理是什么？其基本組成部分有哪些？14第十四章1514-1.什么是智能傳感器?它包含哪幾種主要形式?應(yīng)從哪些方面研究開(kāi)發(fā)智能傳感器?1514-2.智能傳感器一般由哪些部分構(gòu)成？它有哪些顯著特點(diǎn)？1514-3.傳感器的智能化與集成智能傳感器有何區(qū)別？16MEMS傳感器16MEMS傳感器？16MEMS16第三章3-1.工作原理。應(yīng)變效應(yīng)：導(dǎo)體在外界作用下產(chǎn)生機(jī)械變形（拉伸或壓縮）時(shí)，其電阻值相應(yīng)發(fā)生變化，這種現(xiàn)象稱(chēng)為電阻應(yīng)變效應(yīng)。為電阻應(yīng)變效應(yīng)。壓阻效應(yīng)：半導(dǎo)體材料的電阻率ρ隨作用應(yīng)力的變化而發(fā)生變化的現(xiàn)象稱(chēng)為壓阻效應(yīng)。F作用時(shí)，將伸長(zhǎng)Δl應(yīng)減少ΔA，電阻率因材料晶格發(fā)生變形等因素影響而變化Δρ，從而引起電阻變化ΔR。半導(dǎo)體應(yīng)變片的工作原理基于半導(dǎo)體材料的壓阻效應(yīng)。用應(yīng)變片測(cè)量應(yīng)變或應(yīng)力時(shí)，根據(jù)上述特點(diǎn)，在外力作用下，被測(cè)對(duì)象產(chǎn)生應(yīng)變（或應(yīng)力）時(shí)，應(yīng)變片隨之發(fā)生相同的變化，同時(shí)應(yīng)變片電阻值也發(fā)生相應(yīng)變化。當(dāng)測(cè)得的應(yīng)變片電阻值變化量為ΔR得到應(yīng)力值σ為σ=E*ε，由此可知，應(yīng)力值σ正比于應(yīng)變?chǔ)牛嚰?yīng)變?chǔ)耪扔陔娮柚档淖兓?。所以?yīng)力σ正比于電阻值的變化，這就是利用應(yīng)變片測(cè)量應(yīng)變的基本原理。3-2.試述應(yīng)變片溫度誤差的概念，產(chǎn)生原因和補(bǔ)償方法。度誤差的主要因素有下述兩個(gè)方面：（1）電阻溫度系數(shù)的影響（2）試件材料和電阻絲材料的線(xiàn)膨脹系數(shù)的影響電阻應(yīng)變片的溫度誤差補(bǔ)償方法：線(xiàn)路補(bǔ)償法應(yīng)變片的自補(bǔ)償法自動(dòng)門(mén)這可以應(yīng)用到一般酒店或?qū)懽謽恰⑸虅?wù)大廈等地方，以方便人群。第四章4-1.說(shuō)明差動(dòng)變隙式電感傳感器的主要組成、工作原理和基本特征。要能測(cè)出這種電感量的變化，就能確定銜鐵位移量的大小和方向。差動(dòng)變隙式電感傳感器基本特征：靈敏度是單邊式的兩倍。線(xiàn)性度得到明顯改善。4-3.差動(dòng)變壓器式傳感器有哪幾種結(jié)構(gòu)形式？各有什么特點(diǎn)？動(dòng)變壓器。特點(diǎn)：μｍ～幾百μｍ困難。變面積式：靈敏度小于變氣隙式，但為常數(shù)，所以線(xiàn)性好、量程大，使用較廣泛。螺線(xiàn)管式：靈敏度低，但量程大它可以測(cè)量1～100mm單、性能可靠、便于制作等優(yōu)點(diǎn)，使用廣泛。4-10.何為渦流效應(yīng)？怎用利用渦流效應(yīng)進(jìn)行位移測(cè)量？將產(chǎn)生呈旋渦狀的感應(yīng)電流，此電流叫電渦流，以上現(xiàn)象稱(chēng)為電渦流效應(yīng)。利用渦流效應(yīng)測(cè)量位移時(shí)，可使被測(cè)物體的電阻率ρ、磁導(dǎo)率μ、線(xiàn)圈與被測(cè)物的尺寸因子rf保持不變，只改變線(xiàn)圈與導(dǎo)體間的距離，這樣測(cè)出的傳感器線(xiàn)圈的阻抗變化，可以反應(yīng)被測(cè)物位移的變化。4-11.電渦流的形成范圍包括哪些內(nèi)容？他們的主要特點(diǎn)是什么？線(xiàn)圈-導(dǎo)體系統(tǒng)產(chǎn)生的電渦流密度既是線(xiàn)圈與導(dǎo)體間距離x的函數(shù)，又是沿線(xiàn)圈半徑方向r的參數(shù)。當(dāng)x一定時(shí)，電渦流密度J與半徑r的關(guān)系如下：1.8~2.5倍范圍內(nèi)，且分布不均勻。r=0處為零。r=傳感器線(xiàn)圈外半徑附近的一個(gè)狹窄區(qū)域內(nèi)。5.用電感式傳感器設(shè)計(jì)應(yīng)用電渦流探傷以探測(cè)地下或墻里埋沒(méi)的管道或金屬體，包括帶金屬零件的地雷。第五章5-1.電容式傳感器可分為三種：變極距型、變面積型和變介電常數(shù)型。變極距型電容式傳感器：輸出特性不是線(xiàn)性關(guān)系，在微位移測(cè)量中應(yīng)用最廣。變面積型電容式傳感器：電容量與水平位移是線(xiàn)性關(guān)系，適合測(cè)量線(xiàn)位移和角位移。的檢測(cè)，并通過(guò)電容式傳感器的電容量變化反映，適合介質(zhì)的介電常數(shù)發(fā)生改變的場(chǎng)合。5-9.簡(jiǎn)述差動(dòng)式電容測(cè)厚傳感器系統(tǒng)的工作原理。在被測(cè)帶材的上下兩側(cè)各置一塊面積相等，與帶材距離相等的極板，這樣極板和帶材就構(gòu)成了兩個(gè)電C1、C2C1+C2，如果帶材厚度發(fā)生變化，將引起電容量的變化，用交流電橋?qū)㈦娙莸淖兓瘻y(cè)出來(lái)，經(jīng)過(guò)放大即可由電表指示測(cè)量結(jié)果。第六章6-1.什么叫正壓電效應(yīng)和逆壓電效應(yīng)？什么叫縱向壓電效應(yīng)和橫向壓電效應(yīng)？通常把沿電軸xy6-3.簡(jiǎn)述壓電陶瓷的結(jié)構(gòu)及其特性。陶瓷內(nèi)極化強(qiáng)度為零。因此原始的壓電陶瓷呈電中性，不具有壓電性質(zhì)?；?，即剩余極化強(qiáng)度很大，這時(shí)的材料才具有壓電特性。3.利用壓電式傳感器設(shè)計(jì)一個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)超載報(bào)警系統(tǒng)測(cè)出車(chē)輛的實(shí)際載重量，當(dāng)超過(guò)額定限度，即發(fā)出警報(bào)。第七章7-4.什么是霍爾效應(yīng)？霍爾電勢(shì)與哪些因素有關(guān)？場(chǎng)方向上的兩個(gè)面之間產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，這種現(xiàn)象稱(chēng)霍爾效應(yīng)?；魻柶骷ぷ鳟a(chǎn)生的霍爾電勢(shì)為UH=RHIB/d=KHIBUH正比于激勵(lì)電流I及磁感應(yīng)強(qiáng)度B，其靈敏度與霍爾系數(shù)RH成正比，而與霍爾片厚度d成反比。7-5.影響霍爾元件輸出零點(diǎn)的因素有哪些？怎樣補(bǔ)償？補(bǔ)償措施：制造工藝上采取措施，減少誤差；選材更精細(xì)；采用補(bǔ)償電路。7-6.溫度變化對(duì)霍爾元件輸出電勢(shì)有什么影響？怎樣補(bǔ)償？霍爾元件的靈敏系數(shù)KHα是正值，因此，它們的霍爾電勢(shì)也將隨溫度升高而增加αΔT倍。補(bǔ)償溫度變化對(duì)霍爾電勢(shì)的影響，通常采用一種恒流源補(bǔ)償電路。基本思想是：在溫度增加的同時(shí)，讓激I0KH*I0KH增加的影響，從而抵消對(duì)霍爾電勢(shì)的影響。第八章8-1.光電效應(yīng)有哪幾種？相對(duì)應(yīng)的光電器件有哪些？光電器件：基于外光電效應(yīng)的光電元件有光電管、光電倍增管、光電攝像管等?；诠怆妼?dǎo)效應(yīng)的光電器件有光敏電阻。基于光生伏特效應(yīng)的光電器件有光電池、光敏二極管、三極管。8-2.試述光敏電阻、光敏二極管、光敏晶體管和光電池的工作原理，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)各有什么特點(diǎn)？器件，使用時(shí)既可加直流電壓，也可以加交流電壓。無(wú)光照時(shí)，光敏電阻值（暗電阻）（暗電流）很小。當(dāng)光敏電阻受到一定波長(zhǎng)范圍的光照時(shí)，它的阻值（亮電阻）值一般在兆歐量級(jí)，亮電阻值在幾千歐以下。光敏二極管的工作原理：在無(wú)光照時(shí)，處于反偏的光敏二極管工作在截止?fàn)顟B(tài)，其反向電阻很大，反向電流很小，這種反向電流稱(chēng)為暗電流。當(dāng)有光照射到光敏二極管的PN結(jié)時(shí)，PN結(jié)附近受光子轟擊，吸收其能量而產(chǎn)生電子-PN電流，該反向電流稱(chēng)為光電流，此時(shí)，光敏二極管的反向電阻下降。若入射光的強(qiáng)度增強(qiáng)，產(chǎn)生的電子-穴對(duì)數(shù)量也隨之增加，光電流也響應(yīng)增大，即光電流與光照度成正比。如果外電路接上負(fù)載，便可獲得隨光照強(qiáng)弱變化的信號(hào)。光敏二極管的光電流I與照度之間呈線(xiàn)性關(guān)系。光敏二極管的光照特性是線(xiàn)性的，所以適合檢測(cè)等方面的應(yīng)用。光敏晶體管的工作原理：大多數(shù)光敏晶體管的基極無(wú)引出線(xiàn)，當(dāng)集電極加上相對(duì)于發(fā)射極為正的電壓而不接基極時(shí)，集電結(jié)就是反向偏壓。當(dāng)光照射在集電結(jié)時(shí)，就會(huì)在結(jié)附近產(chǎn)生電子—到集電極，基區(qū)留下空穴，使基極與發(fā)射極間的電壓升高，這樣便會(huì)有大量的電子流向集電極，形成輸出電流，且集電極電流為光電流的β倍，所以光敏晶體管有放大作用。光電池的工作原理：硅光電池是在一塊N型硅片上用擴(kuò)散的辦法摻入一些P型雜質(zhì)如硼形成PN結(jié)。當(dāng)光照到PN-N這樣N區(qū)和P區(qū)之間出現(xiàn)電位差。若將PN結(jié)兩端用導(dǎo)線(xiàn)連起來(lái)，電路中有電流流過(guò)，電流的方向由P區(qū)流經(jīng)外電路至N區(qū)。若將外電路斷開(kāi)，就可測(cè)出光生電動(dòng)勢(shì)。8-6.光在光纖中是怎樣傳輸?shù)?？?duì)光纖及入射光的入射角有什么要求？又入射到折射率較大的光密介質(zhì)（纖芯）與折射率較小的光疏介質(zhì)（包層）分投射到光疏介質(zhì)，一部分反射回光密介質(zhì)。小于臨界角。8-7.試用光電開(kāi)關(guān)設(shè)計(jì)一個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)。人會(huì)遮擋光束，此時(shí)接收器便可感知有物體經(jīng)過(guò)，再利用別的裝置打開(kāi)門(mén)，達(dá)到自動(dòng)感應(yīng)門(mén)的效果。第九章9-1.簡(jiǎn)述氣敏元件的工作原理半導(dǎo)體氣敏傳感器的敏感部分是金屬氧化物半導(dǎo)體微結(jié)晶粒子燒結(jié)體，當(dāng)它的表面吸附被測(cè)氣體時(shí)，半導(dǎo)體微結(jié)晶粒子接觸表面的導(dǎo)電電子比例就會(huì)發(fā)生變化，從而使氣敏元件的電阻值隨被測(cè)氣體的濃度而改NP型半N氣體吸附到P型半導(dǎo)體上時(shí)，則半導(dǎo)體載流子增多，使半導(dǎo)體電阻值下降。9-2.為什么多數(shù)氣敏元件都附有加熱器的靈敏度和響應(yīng)速度。9-3.什么叫濕敏電阻？濕敏電阻有哪些類(lèi)型？各有什么特點(diǎn)？類(lèi)型：半導(dǎo)體陶瓷濕敏元件；氯化鋰濕敏電阻；有機(jī)高分子膜濕敏電阻。特點(diǎn)：半導(dǎo)體陶瓷濕敏元件：電導(dǎo)率隨濕度呈明顯變化。如四氧化三鐵、氧化鈦、氧化鉀-氧化鐵、鉻酸鎂氧化鈦及氧化鋅-氧化鋰-120度高溫環(huán)境中穩(wěn)定工作；20%RH2%RH。變化，其電容變化量與相對(duì)濕度成正比。第十章10-1.超聲波在介質(zhì)中傳播具有哪些特性？,即橫向振蕩和縱向振蕩。橫向振蕩只能在固體中產(chǎn)生,而縱向振蕩可在固體、液體和氣體中產(chǎn)生。超聲波的折射與反射：在通過(guò)兩種不同的介質(zhì)時(shí),產(chǎn)生折射和反射現(xiàn)象。超聲波的衰減：在通過(guò)同種介質(zhì)時(shí),隨著傳播距離的增加,其強(qiáng)度因介質(zhì)吸收能量而減弱。10-2.10-3中，超聲波探頭的吸收塊作用是什么？加長(zhǎng)超聲波的脈沖寬度，使分辨率變差。10-3.超聲波物位測(cè)量有幾種方式?各有什么特點(diǎn)？小，所以即使發(fā)射的超聲波脈沖幅度較小也可以傳播。波在空氣中的衰減比較厲害。10-5.28μs，試求物位高度？H=C*ΔT/2=1460m/s*28μs/2=2.044*10^-5m物位高度為20.44mm第十一章11-1.簡(jiǎn)述微波傳感器的測(cè)量機(jī)理?？梢燥@示出被測(cè)量，實(shí)現(xiàn)了微波檢測(cè)。11-2特點(diǎn)：有極寬的頻譜（波長(zhǎng)=1.0mm～1.0m）；境下工作；介質(zhì)對(duì)微波的吸收與介質(zhì)的介電常數(shù)成比例，水對(duì)微波的吸收作最強(qiáng)；時(shí)間常數(shù)小，反應(yīng)速度快，可以進(jìn)行動(dòng)態(tài)檢測(cè)與實(shí)時(shí)處理，便于自動(dòng)控制；現(xiàn)遙測(cè)和遙控；微波無(wú)顯著輻射公害。分類(lèi)：根據(jù)微波傳感器的原理可以分為反射式可以測(cè)量物體的位置、位移、厚度等參數(shù)。遮斷式物體或被測(cè)物體的厚度，含水量等參數(shù)的。11-4微波無(wú)損檢測(cè)是如何進(jìn)行測(cè)量的響。通過(guò)測(cè)量微波信號(hào)基本參數(shù)的改變即可達(dá)到檢測(cè)材料內(nèi)部缺陷的目的。第十二章類(lèi)型：器件的某些性能參數(shù)隨入射的輻射通量作用引起的溫度變化的熱探測(cè)器。工作原理：熱探測(cè)器的工作原理：或者氣體體積與壓強(qiáng)變化等，測(cè)量這些物理性能的變化就可以測(cè)定被吸收的紅外輻射能量或功率。光子探測(cè)器的工作原理：光子探測(cè)器是利用光輻射與物質(zhì)相互作用的光子效應(yīng)制成的器件。光子探測(cè)器利用入射光輻射的光子流與探測(cè)器材料中的電子的相互作用，改變電子的能量狀態(tài)，從而引起各種電學(xué)現(xiàn)象。：什么是放射性同位素？輻射強(qiáng)度與什么因素有關(guān)？如果兩個(gè)原子質(zhì)子數(shù)目相同，但中子數(shù)目不同，則他們?nèi)杂邢嗤脑有?，在周期表是同一位置的元素，所以?xún)烧呔徒型凰亍Ｓ蟹派湫缘耐凰胤Q(chēng)為“放射性同位素”,沒(méi)有放射性并且半衰期大于1050稱(chēng)為“穩(wěn)定同位素。輻射強(qiáng)度：跟輻射源的發(fā)射強(qiáng)度有關(guān)。跟輻射源與被輻射點(diǎn)的距離有關(guān)。跟輻射源與被輻射點(diǎn)之間的阻隔物種類(lèi)有關(guān)。第十三章13-1.特點(diǎn)：數(shù)字式傳感器(DigitalSensor)能夠直接將非電量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，這樣就不需要A/D轉(zhuǎn)換，直接用數(shù)字顯示。微機(jī)接口，適宜遠(yuǎn)距離傳輸?shù)?。?lèi)型：碼盤(pán)式傳感器、光柵式傳感器、磁柵式傳感器、感應(yīng)同步式傳感器、頻率輸出式傳感器。13-2.光柵傳感器的組成及工作原理是什么？工作原理：光柵傳感器是根據(jù)光柵的莫爾條紋原理進(jìn)行工作的一種傳感器，莫爾條紋原理是指將兩塊光柵疊合在一起，并且使它們的刻線(xiàn)成角度θ，由于光柵的刻線(xiàn)相交處形成亮帶，而在一塊光柵的刻線(xiàn)與另一塊光柵的縫隙相交處形成暗帶，在與光柵刻線(xiàn)垂直的方向，將出現(xiàn)明暗相間的條紋，這些條紋就成為莫爾條紋。,夾角愈小,條紋寬度愈大,條紋愈稀所以通過(guò)調(diào)整夾角,時(shí),莫爾條紋就沿夾角口平分線(xiàn)的方向移動(dòng)。兩光柵相對(duì)移過(guò)一個(gè)光柵常數(shù),莫爾條紋移過(guò)一個(gè)條紋間距,通過(guò)測(cè)量條紋間距移動(dòng)的距離,可得到光柵移動(dòng)的位移。13-5.碼盤(pán)式轉(zhuǎn)角-數(shù)字傳感器的工作原理是什么？其基本組成部分有哪些？接觸式編碼器8421個(gè)碼道分成若干個(gè)導(dǎo)電和不導(dǎo)電的區(qū)域，將所有導(dǎo)電區(qū)連接到高電位（1）；絕緣區(qū)連到低電平（0）。四個(gè)電刷沿某一徑向安裝，四位二進(jìn)制碼盤(pán)上有四圈碼道，每個(gè)碼道有一個(gè)電刷，電刷經(jīng)電阻接地。當(dāng)碼盤(pán)16種不同的四位二進(jìn)制數(shù)碼。后續(xù)電路通過(guò)判別輸出數(shù)據(jù)就可以知道轉(zhuǎn)到什么角度了。光電式編碼器主要由安裝在旋轉(zhuǎn)軸上的編碼圓盤(pán)（碼盤(pán)）暗區(qū)。光電式編碼器工作原理：當(dāng)光源將光投射在碼盤(pán)上時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)碼盤(pán)，通過(guò)亮區(qū)的光線(xiàn)經(jīng)窄縫后，由光敏元件。當(dāng)碼盤(pán)旋至不同位置時(shí)，光敏元件輸出信號(hào)的組合，反映出按一定規(guī)律編碼的數(shù)字量，代表了碼盤(pán)軸的角位移大小。電磁式編碼器主要由磁鼓與磁阻探頭組成。電磁式編碼器工作原理：電磁式編碼器的碼盤(pán)上按照一定的編碼圖形，做成磁化區(qū)（導(dǎo)磁率高）和非磁化區(qū)（導(dǎo)磁率低），每個(gè)磁頭上繞兩組繞組，原邊繞組用恒幅恒頻的正弦信號(hào)激勵(lì)，副邊繞組用作輸出信號(hào)，副邊繞組感應(yīng)碼盤(pán)上的磁化信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，其感應(yīng)電勢(shì)與兩繞組匝數(shù)比和整個(gè)磁路的磁導(dǎo)率有關(guān)。當(dāng)磁頭對(duì)準(zhǔn)磁化區(qū)時(shí)，磁路飽和，輸出電壓很低，如磁頭對(duì)準(zhǔn)非磁化區(qū)，它就類(lèi)似于變壓器，輸出電壓會(huì)很高，因此可以區(qū)1。幾個(gè)磁頭同時(shí)輸出，就形成了數(shù)碼。第十四章14-1.什么是智能傳感器?它包含哪幾種主要形式?應(yīng)從哪些方面研究開(kāi)發(fā)