传感器与检测技术复习提纲2011(共5页).doc

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1、精选优质文档-倾情为你奉上传感器与检测技术复习提纲第0章 传感器与检测技术概念u 什么是传感器？传感器在检测系统中有什么作用？u 作用：传感器处于研究对象与测试系统的接口位置，即检测与控制之首。传感器是感知、获取与检测信息的窗口，一切科学研究与自动化生产过程要获取的信息都要通过传感器获取并通过它转换成容易传输与处理的电信号，其作用与地位特别重要。敏感元件：指传感器中直接感受被测量的部分。 信号调理器：对于输入和输出信号进行转换的装置。 变送器：能输出标准信号的传感器。u 传感器一般由哪几部分组成？各部分分别起什么作用？P1u 传感器有哪几种常见的分类方法？P2u 传感器的发展趋势是什么？P2-

2、P3第1章 传感器的特性u 传感器的主要特性是什么？什么是传感器的静态特性？什么是传感器的动态特性？u 传感器的静态特性指标常见的有那些（产生误差的几方面原因或因素）？各是如何定义的？（如：某位移传感器，在输入量变化5mm时，输出电压变化为300mV，求其灵敏度。）u 研究传感器动态特性的目的是什么？传感器的动态特性可以从哪两个方面进行分析？u 在时域内研究传感器动态特性时，可以采用哪几种典型输入信号？采用什么数学模型？有哪几个动态性能指标？一阶、二阶传感器的时域动态性能指标有哪几个？u 在频域内研究传感器动态特性时，采用的是哪种典型输入信号？采用什么数学模型？有哪些主要性能指标？第2章 电阻

3、式传感器u 主要内容：电位器式电阻传感器（比较简单，不作为重点）应变片式电阻传感器u 线性电位器结构、工作原理及输入输出关系u 非线性电位器工作原理（以变骨架式电位器为例）u 线性电位器应用实例u 电阻应变片的工作原理u 按所使用的材料划分，电阻应变片一般分哪两类？u 金属丝式电阻应变片与金属箔式电阻应变片相比，各有什么特点？u 电阻应变片温度误差的电桥补偿法工作原理u 电阻应变片的测量电路：电桥直流电桥的平衡条件（单臂桥、双臂桥、全桥）；电桥的电压灵敏度；同相变化或差动变化的传感器如何接入电桥。u 电阻应变片应用实例第3章 电感式传感器u 主要内容：自感式传感器变压器式传感器（互感式传感器）

4、涡流式传感器压磁式传感器感应同步器u 自感式传感器的工作原理；线圈自感与哪些因素有关？u 几种类型自感式传感器：气隙型截面型差分型变气隙式自感传感器差分型变截面积式自感传感器u 上述几种类型自感传感器灵敏度及非线性结论变截面积型为线性；变气隙长度型为非线性。差动式比单极式灵敏度提高一倍。u 自感式传感器转换电路主要有哪几类？具体线路原理（了解）：调幅；调频；调相u 自感式传感器特点u 应用实例u 什么是变压器式传感器u 差动气隙型、差动截面积型结构及工作原理u 差动变压器式传感器测量电路（了解）相敏检测电路；差分整流电路；u 应用实例u 什么是涡流效应u 涡流式传感器的工作原理u 涡流式传感器

5、转换电路：主要类型，线路工作原理（了解）u 应用：可有哪几个主要方面的应用？u 压磁效应、磁致伸缩效应、正磁致伸缩、负磁致伸缩u 压磁效应与磁场强度的关系（磁场强度、外力、磁导率之间关系）u 压磁式传感器工作原理u 利用单一方向磁导率变化的压磁式传感器：结构及工作原理；与自感式传感器结构类似的压磁式传感器（单线圈）；与互感式传感器结构类似的压磁式传感器（双线圈）；压磁应变片；互感型压磁应变片u 利用两个方向磁导率变化的压磁式传感器：利用材料不受力时，磁阻各向相同；受外力时，磁阻各向异性。u 维捷曼效应、逆维捷曼效应、顺维捷曼效应；维捷曼效应传感器实例（测扭矩、气体压力）第4章 电容式传感器u

6、电容式传感器的工作原理u 电容式传感器的类型：变极距型、变极板面积型、变介电常数型；差动型；u 电容式传感器的线性性、灵敏度（），结论u 电容式传感器的转换电路类型、电路原理（了解）u 电容式传感器应用实例第5章 磁电式传感器u 主要内容：磁电感应式传感器霍尔式传感器u 磁电式传感器基本特点u 磁电式传感器总体工作原理u 结构类型及工作原理变磁通式：开磁路式，闭磁路式恒定磁通式：动圈式，动铁式u 霍尔效应u 霍尔传感器基本测量电路u 霍尔传感器的不等位电势（不等位电阻）补偿（为什么补偿，如何补偿）u 霍尔传感器的温度补偿（为什么补偿，如何补偿）u 霍尔传感器的应用实例第6章 压电式传感器u 压

7、电效应、正压电效应、逆压电效应u 有源性、双向性、效应的各向异性u 石英晶体压电效应的特点u 压电陶瓷压电效应的特点u 压电元件的两种等效电路：电荷源等效电路、电压源等效电路u 压电元件的串联、并联u 应用实例第7章 光电式传感器u 光电效应、外光电效应、内光电效应、光电导效应、光生伏特效应u 外光电效应方程、红限频率u 光的频率、光强与光电效应强弱之间的关系u 利用几种效应制成的典型光电器件u 真空光电管、充气光电管、光电倍增管工作原理u 光敏电阻工作原理u 光敏二极管、光敏三极管工作原理u 光电池工作原理u 光纤传感器结构及光纤传光原理第8章 热电式传感器u 热电阻传感器的工作原理、材料特

8、点、常用的热电阻材料u 热电阻传感器的测量电路（测量电桥，三线、四线热电阻在测量电桥电路中的接法、目的和区别）u 热电效应、热电偶、温差电势、接触电势u 热电偶的基本定律u 热电偶的测温电路u 热敏电阻的测温原理u 热敏电阻材料特点u 热敏电阻的应用实例一、选择与填空题：（30分）1、变面积式自感传感器，当衔铁移动使磁路中空气缝隙的面积增大时，铁心上线圈的电感量（增大，减小，不变）。2、在平行极板电容传感器的输入被测量与输出电容值之间的关系中，（变面积型，变极距型，变介电常数型）是线性的关系。3、在变压器式传感器中，原方和副方互感M的大小与原方线圈的匝数成（正比，反比，不成比例），与副方线圈的

9、匝数成（正比，反比，不成比例），与回路中磁阻成（正比，反比，不成比例）。4、传感器是能感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置，传感器通常由直接响应于被测量的敏感元件 和产生可用信号输出的转换元件以及相应的信号调节转换电路组成。5、热电偶所产生的热电热是由两种导体的接触电热和单一导体的温差电热组成。6、偏差式测量是指在测量过程中，用仪表指针的位移（即偏差）决定被测量的方法；零位测量是指在测量过程中，用指零仪表的零位指示，检测测量系统的平衡状态；在测量系统达到平衡时，用已知的基准量决定被测未知量的方法；微差式测量是综合了偏差式测量法与零位式测量法的优点而提出的方法。二、简答题

10、：（50分）1、 简述霍尔电动热产生的原理。（6分）答：一块长为l、宽为d的半导体薄片置于磁感应强度为磁场（磁场方向垂直于薄片）中，当有电流I流过时，在垂直于电流和磁场的方向上将产生电动势Uh。这种现象称为霍尔效应，也是霍尔电动热的产生原理。2、 简述热电偶的工作原理。（6分）答：热电偶的测温原理基于物理的“热电效应”。所谓热电效应，就是当不同材料的导体组成一个闭合回路时，若两个结点的温度不同，那么在回路中将会产生电动势的现象。两点间的温差越大，产生的电动势就越大。引入适当的测量电路测量电动势的大小，就可测得温度的大小。3、 以石英晶体为例简述压电效应产生的原理。（6分）答：石英晶体在沿一定的

11、方向受到外力的作用变形时，由于内部电极化现象同时在两个表面上产生符号相反的电荷，当外力去掉后，恢复到不带电的状态；而当作用力方向改变时，电荷的极性随着改变。晶体受力所产生的电荷量与外力的大小成正比。这种现象称为正压电效应。反之，如对石英晶体施加一定变电场，晶体本身将产生机械变形，外电场撤离，变形也随之消失，称为逆压电效应。石英晶体整个晶体是中性的，受外力作用而变形时，没有体积变形压电效应，但它具有良好的厚度变形和长度变形压电效应。4、 简述电阻应变片式传感器的工作原理（6分）答：电阻应变片的工作原理是基于电阻应变效应，即在导体产生机械变形时，它的电阻值相应发生变化。5、 什么是传感器动态特性和

12、静态特性，简述在什么频域条件下只研究静态特性就能够满足通常的需要，而在什么频域条件下一般要研究传感器的动态特性？（10分）答：传感器的动态特性是指当输入量随时间变化时传感器的输入输出特性。静态特性是指当输入量为常量或变化极慢时传感器输入输出特性。在时域条件下只研究静态特性就能够满足通常的需要，而在频域条件下一般要研究传感器的动态特性。输入输出相对真值测量误差测量值6、 绘图并说明在使用传感器进行测量时，相对真值、测量值、测量误差、传感器输入、输出特性的概念以及它们之间的关系。（10分）答：框图如下： 测量值是通过直接或间接通过仪表测量出来的数值。 测量误差是指测量结果的测量值与被测量的真实值之间的差值。 当测量误差很小时，可以忽略，此时测量值可称为相对真值。专心-专注-专业