傳感器簡(jiǎn)答題

PAGE2什么是測(cè)量誤差？測(cè)量誤差有幾種表達(dá)方式？它們通常應(yīng)用在什么場(chǎng)合？測(cè)量誤差是測(cè)得值減去被測(cè)值的真值。測(cè)量誤差有五種表達(dá)方式分別是：:當(dāng)被測(cè)量大小相同時(shí)，常用絕對(duì)誤差來(lái)評(píng)定準(zhǔn)確度。:相對(duì)誤差常用來(lái)表示和比較測(cè)量的準(zhǔn)確度。:引用誤差是儀表中通用的一種誤差表示方法。基本誤差:基本誤差和附加誤差常用于儀表和傳感器中。1-6什么是隨機(jī)誤差？系統(tǒng)誤差可以分為哪幾類？系統(tǒng)誤差有哪些檢驗(yàn)方法？如何減小和消除系統(tǒng)誤差？一定規(guī)律變化的誤差稱為系統(tǒng)誤差。（定值統(tǒng)誤差又可分為線性系統(tǒng)誤差、周期性系統(tǒng)誤差和復(fù)雜規(guī)律系統(tǒng)誤差等。檢驗(yàn)方法：實(shí)驗(yàn)對(duì)比法；殘余誤差觀察法；準(zhǔn)則檢查法系統(tǒng)誤差的消除：1.從產(chǎn)生誤差根源上消除系統(tǒng)誤差；2.用修正方法消除系統(tǒng)誤差的影響；在測(cè)量系統(tǒng)中采用補(bǔ)償措施；可用實(shí)時(shí)反饋修正的辦法，來(lái)消除復(fù)雜的變化系統(tǒng)誤差。1-8什么是粗大誤差？如何判斷監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)中存在的粗大誤差？超出在規(guī)定條件下的預(yù)期的誤差成為粗大誤差，粗大誤差又稱為疏忽誤差。判斷粗大誤差的原則是看測(cè)量值是否滿足正態(tài)分布要對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行必要的檢驗(yàn)通常來(lái)判斷粗大誤差的準(zhǔn)則有準(zhǔn)則（萊以特準(zhǔn)則）；肖維勒準(zhǔn)則；格拉布斯準(zhǔn)則。什么叫傳感器？它由哪幾部分組成？他們的作用及相互關(guān)系如何？（或響應(yīng)或裝置。調(diào)理轉(zhuǎn)換電路以及所需的電源都應(yīng)作為傳感器組成的一部份。傳感器的靜態(tài)特性是指被測(cè)量的值處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)的輸出輸入關(guān)系。傳感器的靜態(tài)特性可以用一組性能指標(biāo)來(lái)描述，有靈敏度、遲滯、線性度、重復(fù)性和漂移。①靈敏度是指?jìng)鞲衅鬏敵隽吭隽俊鱵與引起輸出量增量△y的相應(yīng)輸入量增量△x的之比。用S表示靈敏度，即S=△y/△x②傳感器的線性度是指在全量程范圍內(nèi)實(shí)際特性曲線與擬合直線之間的最大偏差值Lmax與滿量程輸出值YFS

之比。線性度也稱為非線性誤差，用

表示，L即 L

LYmax100%FS（正行程（反行程變化期間其輸入輸出特性曲線不重合的現(xiàn)象。即傳感器在全量程范圍內(nèi)最大的遲滯差值Hmax

與滿量程輸出值YFSH

之比稱為遲滯誤差，用H

表示，即： H

Ymax100%FS得特性曲線不一致的程度。重復(fù)性誤差屬于隨機(jī)誤差，常用標(biāo)準(zhǔn)差計(jì)算，也可用正反行程中最大重復(fù)差值Rmax

計(jì)算， (2~100%R YFS即: R

RYmax100%FS移，即周?chē)h(huán)境溫度變化而引起的輸出變化。3-1什么是應(yīng)變效應(yīng)？什么是壓阻效應(yīng)？利用應(yīng)變效應(yīng)和壓阻效應(yīng)解釋金屬電阻應(yīng)變片和半導(dǎo)體應(yīng)變片的工作原理。dRRK*工作原理：應(yīng)變效應(yīng)表達(dá)式為ε，式中K為材料的應(yīng)變靈敏系數(shù)，當(dāng)應(yīng)變材料為dRKR與金屬材料的軸向應(yīng)變?chǔ)纽抨P(guān)系的電阻相對(duì)變化量，這就是金屬電阻應(yīng)變片的工作原理。dR壓阻效應(yīng)表達(dá)式為R

πEε，在外力作用下，被測(cè)對(duì)象產(chǎn)生應(yīng)變時(shí)，應(yīng)變片隨之發(fā)生相4-1說(shuō)明差動(dòng)變隙電壓傳感器的主要組成，工作原理和基本特性答：主要組成：主要由鐵芯，銜鐵，線圈三部分組成。輸出特性：

2

2 L

2L

1

...1 2 00

0L20L 若忽略上式中的高次項(xiàng)，可得0 0.4-3差動(dòng)變壓器式傳感器有幾種結(jié)構(gòu)形式？各有什么特點(diǎn)？器二種結(jié)構(gòu)形式。WU - 20 W

U

W1W1特點(diǎn)：變隙式差動(dòng)變壓器傳感器的輸出特性為W1W

1 0 ，輸出電壓與 2比值U與成正比，然而 2比值與變壓器的體積與零點(diǎn)殘余電壓有關(guān)。應(yīng)綜合考慮；0 0 成反比關(guān)系.因此要求0越小越好，但較小的0使測(cè)量范圍受到約束，通常在0.5mm左右。螺線管式差動(dòng)變壓器式傳感器的輸出特性是激勵(lì)電壓U和激磁頻率f度K與U、ff400Hz～10KHzKU不論在理論上11 1的10到4因此可以測(cè)量大位移圍。410何謂渦流效應(yīng)？怎樣利用渦流效應(yīng)進(jìn)行位移測(cè)量？旋渦狀的感應(yīng)電流，此電流叫電渦流，所產(chǎn)生電渦流的現(xiàn)象稱為電渦流效應(yīng)。1 1 2 電渦流式傳感器的測(cè)試系統(tǒng)由電渦流式傳感器和被測(cè)金屬兩部分組成流時(shí),H1 1 2 H H H新的交變磁物2, 2的作用將反抗原磁物1導(dǎo)致線圈阻抗Z發(fā)生變化的變化完全取 決于導(dǎo)體中的電渦流效應(yīng)，而電渦流效應(yīng)既與導(dǎo)體的電阻率，磁導(dǎo)率，幾何尺寸有關(guān)，又與線圈的幾何參數(shù)、線圈中的激磁電流頻率f有關(guān)，還與線圈和導(dǎo)體間的距離x此，可得等效阻抗Z的函數(shù)差系式為 Z=F（、、r、f、x）式中r為線圈與被測(cè)體的尺寸因子。 以上分析可知，若保持，，r，f參數(shù)不變，而只改變x參數(shù)。則Z就僅僅是關(guān)于x單值函數(shù)。測(cè)量出等效阻抗Z，就可實(shí)現(xiàn)對(duì)位移量x的測(cè)量。51 什么場(chǎng)合？答：類型：根據(jù)電容式傳感器的工作原理，電容式傳感器有三種基本類型，即變極距(d)型（又稱變間隙型）、變面積(A)型和變介電常數(shù)(ε)型。場(chǎng)合：變間隙型可測(cè)量位移，變面積型可測(cè)量直線位移、角位移、尺寸，變介電常數(shù)型可測(cè)量液體液位、材料厚度。差；寄生電容影響較大；輸出為非線性。6.1什么叫做正壓電效應(yīng)和逆壓電效應(yīng)？什么叫做縱向電壓效應(yīng)和橫向電壓效應(yīng)？答：某些電介質(zhì)在沿一定的方向上受到外力的作用而變形時(shí)，內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生極化現(xiàn)象，同時(shí)在其表面上產(chǎn)生電荷，當(dāng)外力去掉后，又重新回到不帶電的狀態(tài)，反之，在電介質(zhì)的極化方向上施加交變電場(chǎng)或電壓，它會(huì)產(chǎn)生機(jī)械變形，當(dāng)去掉外加電場(chǎng)時(shí)，電介質(zhì)變形隨之消失，這種現(xiàn)象稱為“逆壓電效應(yīng)”。在石英晶體中，通常把沿電軸x方向的力作用下產(chǎn)生電荷的壓電效應(yīng)稱為“縱向壓電效應(yīng)”，而把沿機(jī)械軸y6.6簡(jiǎn)述壓電式加速度傳感器的工作原理。一定的情況下與加速度值成正比。在一定條件下，壓電晶體受力后產(chǎn)生的電荷量與所感受到的加速度值成正比。7.1簡(jiǎn)述變磁通式和恒磁通式傳感器的工作原理。答1.通Φ的變化產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。變磁通式又稱磁阻式常用于角速度的測(cè)量。2.恒磁通式傳感器工作原理：氣隙磁通保持不變，感應(yīng)線圈與磁鐵作相對(duì)運(yùn)動(dòng)，線圈切割磁力線產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)。7.4什么是霍爾效應(yīng)？霍爾電勢(shì)與哪些因素有關(guān)？答：1.通電的導(dǎo)體或半導(dǎo)體，在垂直于電流和磁場(chǎng)的方向上將產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，這種現(xiàn)象稱霍爾效應(yīng)。該電勢(shì)稱霍爾電勢(shì)。2.霍爾電勢(shì)正比于激勵(lì)電流及磁感應(yīng)強(qiáng)度，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。為了提高靈敏度，霍爾元件常制成薄片形狀。光電效應(yīng)有哪幾種？相對(duì)應(yīng)的光繼電器件各有哪些？答：1.光電效應(yīng)分為外光電效應(yīng)和內(nèi)光電效應(yīng)兩大類。內(nèi)光電效應(yīng)又可分為光電導(dǎo)效應(yīng)和光生伏特效應(yīng)。2.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?；诠馍匦?yīng)的光電器件有光電池、光敏二極管、三極管。特點(diǎn)？答：1.光敏電阻的工作原理其工作原理是基于光電導(dǎo)效應(yīng)，其阻值隨光照增強(qiáng)而減小。光敏電阻沒(méi)有極性，純粹是一個(gè)電阻器件，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）很大，電路中電流（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）急劇減小，電路中電流迅速增大。一般希望暗電阻越大越好，亮電阻越小越好，此時(shí)光敏電阻的靈敏度高。實(shí)際光敏電阻的暗電阻值一般在兆歐量級(jí)，亮電阻值在幾千歐以下。2.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，這種反向電流稱為暗電流。當(dāng)有光照射到光敏二極管的PN時(shí)，PN-PN結(jié)，形成比無(wú)光照時(shí)大得多的反向電流，該反向電流稱為光電流，此時(shí)，光敏二極管的反向電阻下降。若入射光的強(qiáng)度-空穴對(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，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β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(PN結(jié)。當(dāng)光照到PN-空穴對(duì)，在N區(qū)聚積正電荷，這樣N區(qū)和PPN結(jié)兩端用導(dǎo)線連起來(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)模繉?duì)光纖及入射光的入射角有什么要求？答：1.光在光纖內(nèi)的全內(nèi)反射進(jìn)行傳輸?shù)?，?shí)際工作時(shí)需要光纖彎曲，但只要滿足全反射條件，光線仍然繼續(xù)前進(jìn)?？梢?jiàn)這里的光線“轉(zhuǎn)彎”實(shí)際上是由光的全反射所形成的。應(yīng)滿足i c

arcsin( n )n2n2n21 2一般光纖所處環(huán)境為空氣，則n0=1，這樣上式可表示為arcsin( n2n2)i c 1 29-1簡(jiǎn)述氣敏傳元件的工作原理。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)體電阻值隨被測(cè)氣體的濃度而改變。這種反應(yīng)是可逆的，因而是可重復(fù)使用的。當(dāng)氧化型氣體吸附到N型半導(dǎo)體上，還原型氣體吸附到P型半導(dǎo)體上時(shí)，將使半導(dǎo)體載流子減少，而使半導(dǎo)體電阻值增大。當(dāng)還原型氣體吸附到N型半導(dǎo)體上，氧化型氣體吸附到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。9-3什么叫濕敏電阻？濕敏電阻有哪些類型？各有什么特點(diǎn)?濕敏電阻是利用濕敏材料吸收空氣中的水分而導(dǎo)致本身電阻值發(fā)生變化的電阻。氯化鋰濕敏電阻半導(dǎo)體陶瓷濕敏電阻）5于露點(diǎn)以下測(cè)量，器件性能重復(fù)性不理想，使用壽命短。后者可分為負(fù)特性濕敏半導(dǎo)體陶瓷和正特性濕敏半導(dǎo)體陶瓷。前者電阻率隨濕度的增加而下降，后者的表面電阻隨濕度的增加而加大10-1超聲波在介質(zhì)中傳播具有哪些特性？不同。通常有：縱波、橫波和表面波。超聲波的傳播速度：在固體中，縱波、橫波及其表面波三者的聲速有一定的關(guān)系?？烧J(rèn)為橫波聲速為縱波的一半，表面波聲速為橫波聲速的 90%；氣體中縱波聲速為344。；液體中縱波聲速在900～1900m/s。超聲波的反射和折射：聲波從一種介質(zhì)傳播到另一種介質(zhì)，在兩個(gè)介質(zhì)的分界面上一,另一部分透射過(guò)界面，在另一種介質(zhì)內(nèi)部繼續(xù)傳播。這樣的兩種情況稱之為聲波的反射和折射。（4）能量逐漸衰減，其衰減的程度與聲波的擴(kuò)散、散射及吸收等因素有關(guān)。10-3超聲波物位測(cè)量有幾種方式？各有什么特點(diǎn)？傳感器可分為單換能器和雙換能器能器，而雙換能器的傳感器發(fā)射和接收各由一個(gè)換能器擔(dān)任。簡(jiǎn)述微波傳感器的測(cè)量機(jī)理。過(guò)信號(hào)調(diào)理電路，即可以顯示出被測(cè)量，實(shí)現(xiàn)了微波檢測(cè)。微波傳感器有哪些特點(diǎn)？微波傳感器如何分類？1、微波傳感器作為一種新型的非接觸傳感器具有如下特點(diǎn)：（1）有極寬的頻譜（=1.0mm～1.0m）可供選用，可根據(jù)被測(cè)對(duì)象的特點(diǎn)選擇不同的測(cè)量頻率；在煙霧、粉塵、水汽、化學(xué)氣氛以及高、低溫環(huán)境中對(duì)檢測(cè)信號(hào)的傳播影響極小，因此可以在惡劣環(huán)境下工作；（3）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)微波的吸收作用最強(qiáng)；（4）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；（5）器與微處理器間的接口，便于實(shí)現(xiàn)遙測(cè)和遙控；（6）微波無(wú)顯著輻射公害。因素影響較多，如溫度、氣壓、取樣位置等。12-1紅外探測(cè)器有哪些類型？說(shuō)明它們的工作原理。紅外探測(cè)器的種類很多，按探測(cè)機(jī)理的不同，分為熱探測(cè)器和光子探測(cè)器兩大類。13-1數(shù)字式傳感器有什么特點(diǎn)？可分為哪幾種類型？能夠直接將非電量轉(zhuǎn)換位數(shù)字量，不需要A/D轉(zhuǎn)換，直接用數(shù)字顯示。;②輸出記數(shù)型的離散脈沖信號(hào)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？答：1）、接觸式編碼器由碼盤(pán)和電刷組成。8421碼制的編碼器的碼盤(pán)為例。用四個(gè)同心圓碼道和四個(gè)“；絕緣區(qū)連到低電平。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。2）、光電式碼盤(pán)主要由安裝在旋轉(zhuǎn)軸上的編碼圓盤(pán)（碼盤(pán)）、窄縫以及安裝在圓盤(pán)兩邊的光源律編碼的數(shù)字量，代表了碼盤(pán)軸的角位移大小。3）、電磁式編碼器主要由磁鼓與磁阻探頭組成。（導(dǎo)磁率高）和非磁化區(qū)（導(dǎo)磁率低），13-8感應(yīng)同步器有哪幾種？試述它們的工作原理。90°相角，故又稱為正弦、余弦繞組。工作時(shí)如果在便可測(cè)量出直線或轉(zhuǎn)角的位移量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)智能傳感器一是采用微處理機(jī)或微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)以強(qiáng)化和提高傳統(tǒng)傳感器的功能，即傳感器與微處理機(jī),又稱傳感器的智能化。制作在同一塊芯片上，即成為大規(guī)模集成電路智能傳感器，簡(jiǎn)稱集成智能傳感器。（3）1.物理轉(zhuǎn)化機(jī)理數(shù)據(jù)融合理論CMOS工藝兼容的傳感器制造與集成封裝技術(shù)15-1簡(jiǎn)述熱電偶與熱電阻的測(cè)溫原理。11都能測(cè)溫度