传感器与检测技术总温习(精华).docx

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1、传感器与检测技术总温习(精华)填空：1.传感器是把外界输入的非电信号转换成(电信号)的装置。2.传感器是能感受规定的(被测量)并根据一定规律转换成可用(输出信号)的器件或装置。3.传感器一般由(敏感元件)与转换元件组成。(敏感元件)是指传感器中能直接感受被测量的部分(转换元件)是指传感器中能将敏感元件输出量转换为适于传输和测量的电信号部分。4.半导体应变片使用半导体材料制成，其工作原理是基于半导体材料的(压阻效应)。5.半导体应变片与金属丝式应变片相比拟优点是(灵敏系数)比金属丝高5080倍。6.压阻效应是指半导体材料某一轴向遭到外力作用时，其(电阻率)发生变化的现象。7.电阻应变片的工作原理

2、是基于(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。8.金属应变片由(敏感栅)、基片、覆盖层和引线等部分组成。9.常用的应变片可分为两类:(金属电阻应变片)和(半导体电阻应变片)。半导体应变片工作原理是基于半导体材料的(压阻效应)。金属电阻应变片的工作原理基于电阻的(应变效应)。10.金属应变片有丝式电阻应变片、箔式应变片和薄膜式应变片三种。11.弹性敏感元件及其基本特性:物体在外力作用下而改变原来尺寸或形状的现象称为(变形),而当外力去掉后物体又能完全恢复其原来的尺寸和形状，这种变形称为(弹性变形)。12.直线电阻丝绕成敏感栅后，固然长度一样，但应变不同，园弧部分使灵敏系数K

3、下降，这种现象称为(横向效应)。13.为了减小横向效应产生的测量误差,如今一般多采用(箔式应变片)。14.电阻应变片的温度补偿方法1)应变片的自补偿法这种温度补偿法是利用本身具有温度补偿作用的应变片(称之为温度自补偿应变片)来补偿的，应变片的自补偿法有单丝自补偿和双丝组合式自补偿。15.产生应变片温度误差的主要因素有下述两个方面。1)(电阻温度系数)的影响2)试件材料和电阻丝材料的(线膨胀系数不同)的影响16.写出三种能够测量加速度的传感器电阻应变片式传感器电容传感器压电传感器17.根据电容式传感器工作原理能够将电容传感器分成三类(变介电常数型)、变面积型和(变极距型)。18.电容传感器测量液

4、位时的电容值c与(液位高度h成线性)关系，所以能够用作液位传感器19.交、直流电桥的平衡条件是什么？R1R4=R2R34321RRRR判定：金属电阻应变片的敏感栅有丝式、箔式和薄膜式三种。其中丝式电阻应变片的优点是散热条件好,允许通过的电流较大,可制成各种所需的形状,便于批量生产。X2.单臂电桥，顾名思义就是只要一个应变片的测量电路就是单臂桥，相反就不是单臂3.直流电桥平衡条件是其相邻两臂电阻的比值应相等。()4.电容传感器由于极板间添加的是绝缘物质所以不能测量导电性液体(5.压电陶瓷与天然晶体是具有一样性质的压电效应的压电材料。()6.压电陶瓷极化后才具有压电特性，未极化时是非压电体。选择：

5、1.演示位移传感器的工作原理如右图示，物体M在导轨上平移时，带动滑动变阻器的金属滑杆p，通过电压表显示的数据，来反映物体位移的大小x。假设电压表是理想的，则下列讲法正确的是()A物体M运动时，电源内的电流会发生变化B物体M运动时，电压表的示数会发生变化C物体M不动时，电路中没有电流D物体M不动时，电压表没有示数2.下列不属于按输出信号分类的传感器是？(B)A开关型传感器B能量转换型传感器C模拟型传感器D数字型传感器3、应变测量中，希望灵敏度高、线性好、有温度自补偿功能，应选择下面哪种类型的测量转换电路。(C)A.单臂半桥B.双臂半桥C.差动全桥D.有温度补偿的单臂桥4、根据工作应变片的个数分类

6、的是？(C)A.直流电桥B.对称桥C.差动全桥D.电源对称桥5.通常用应变式传感器测量C。A温度B密度C加速度D电阻6.测量温度不可用传感器B。A.热电阻B.热电偶C.电阻应变片D.热敏电阻7.下列属于按被测量分类的传感器是？DA温度补偿应变片B压电传感器C模拟传感器D重量传感器8.下列加速度传感器的那个部分是敏感元件？其中，1是等强度梁2是质量块3外壳4应变片(A)32141等强度梁；2质量块；3壳体；4电阻应变敏感元体A.1和2B.3C.2D.1BA.25200mmB.25200mC.25200nmD.25200cm9.云母片的相对介电常数是空气的7倍，其击穿电压不小于1000kV/mm，

7、而空气仅为3kV/mm。因而有了云母片，极板间起始距离可大大减小。一般变极板间距离电容式传感器的起始电容在20100pF之间，极板间距离在25200m的范围内。最大位移应小于间距的(B1/10)，故在微位移测量中应用最广。A.1/5B.1/10C.1/20D.1/210.在压电片的x方向施加压力时，下面选项正确的是AA在X轴的正方向出现正电荷；B在X轴的正方向出现负电荷；C在Y轴的正方向出现正电荷D在Y轴的正方向出现正电荷11.那些材料合适做霍尔元件？CA绝缘材料B金属材料CN型半导体DP型半导体大题：1.应当指出，若要实现完全补偿，上述分析经过必须知足下面4个条件：在应变片工作经过中，保证R

8、3=R4R1和RB两个应变片应具有一样的电阻温度系数、线膨胀系数、应变灵敏度系数K和初始电阻值R0。粘贴补偿片的补偿块材料和粘贴工作片的被测试件材料必须一样，两者线膨胀系数一样。两应变片应处于同一温度场。2.金属电阻应变片的材料对电阻丝(敏感栅)材料应有如下要求：灵敏系数大，且在相当大的应变范围内保持常数；值大，即在同样长度、同样横截面积的电阻丝中具有较大的电阻值；电阻温度系数小，否则因环境温度变化也会改变其阻值；与铜线的焊接性能好，与其它金属的接触电势小；机械强度高，具有优良的机械加工性能。3.电阻应变片的测量电路测量电路的分类:按工作应变片个数来分:1、单臂电桥2、双臂电桥差动半桥3、全桥

9、差动全桥讨论：单臂电桥、双臂电桥、全桥谁的灵敏度最高？1.测量电路的灵敏度-单臂电桥当R1=R2=R3=R4时，电桥电压灵敏度最高，此时有：4411EKRREUUo=?=测量电路的灵敏度-双臂电桥差动半桥当R1=R2=R3=R4时，电桥电压灵敏度最高，此时有：112RREUo?=测量电路的灵敏度-全桥差动全桥当R1=R2=R3=R4时，电桥电压灵敏度最高，此时有：EKRREUUo=?=114.克制非线性误差方法：差动测量电路为了减小和克制非线性误差，常采用差动电桥如下图，在试件上安装两个工作应变片，一个受拉应变，一个受压应变，接入电桥相邻桥臂，称为半桥差动电路，如图a所示。R1?R1R4R3A

10、CBEDR2?R2Uo(a)R1?R1ACBEDR2?R2Uo(b)R3?R3R4?R4a半桥差动电桥(b)全桥差动电桥5、应变片的温度误差由于测量现场环境温度的改变而给测量带来的附加误差，称为应变片的温度误差。产生应变片温度误差的主要因素有下述两个方面。产生温度误差的原因:1)电阻温度系数的影响2)试件材料和电阻丝材料的线膨胀系数不同的影响1.电阻应变片的温度补偿方法:1)应变片的自补偿法:应变片的自补偿法有(单丝自补偿和双丝组合式自补偿2)桥路补偿法线路补偿6.对于应变片式传感器单臂桥测量电路进行温度补偿时，若要实现完全补偿，必须知足的条件是？在应变片工作经过中，保证R3=R4R1和RB两

11、个应变片应具有一样的电阻温度系数、线膨胀系数、应变灵敏度系数K和初始电阻值R0。粘贴补偿片的补偿块材料和粘贴工作片的被测试件材料必须一样，两者线膨胀系数一样。两应变片应处于同一温度场。7.今有一悬臂梁，在其中上部上、下两面各贴两片应变片，组成全桥，如下列图所示。该梁在其悬臂梁一端受一向下力F=0.5N，试求此时这四个应变片的电阻值。已知：应变片灵敏系数K=2.1；应变片空载电阻R0=120。lxPaEmmt21107035=?=cmWcmlFWEtxlx625)(62=-= ()10.0)003.0(107006.05.0)225.025.0(66252=?-?=-=WEtFxlx=?=?2.

12、2510.01201.20xkRR=+=?+=2.1452.25120031RRRR=-=?-=8.942.25120042RRRR8.电容式传感器的工作原理和构造平板电容器,由绝缘介质分开的两个平行金属板组成的平板电容器，假如不考虑 (边缘)效应，其电容量为:dSC=9.变介电常数型电容传感器概述:测量液位高度DdHh1构造简单，没有可动部分，电容值c与液位高度h(成线性关系)1.2.当动极板沿长度方向平移xaxCC?=?0这种形式的传感器其电容量C与(水平位移x)呈线性关系。1.变面积型电容式传感器-角位移型动极板定极板能够看出，传感器的电容量C与(角位移)呈线性关系。1.gdgd001.

13、变极距型电容传感器为了提高灵敏度,应减小起始间隙d0，但(非线性误差)却随着d0的减小而增大。1.如何减少非线性误差？在实际应用中，为了提高灵敏度，减小非线性误差，大都采用差动式构造。1.差动测量法灵敏度得到一倍的改善002CdCd?001CdCd?线性度得到改善20100%dd?=?0100%dd?=?1.测量电路电容传感器的等效电路(自学)减小误差的方法：1减小温度、湿度等变化所产生的误差，保证绝缘材料的绝缘性能2消除和减小边缘效应p833消除和减小寄生电容的影响p831.对于变极距型电容传感器采用运算放大器测量电路时的输出电压与(极板间距离d)成线性关系。1.压电元件受力后,(外表电荷与

14、外力成正比关系)1.(压电陶瓷制作传感器灵敏度比压电晶体高)1.压电陶瓷是人工制造的多晶体压电材料，材料的内部晶粒有很多自发极化的电畴，他有一定的极化方向。6.1逆压电效应1.压电效应是可逆的在介质极化的方向施加电场时，电介质会产生形变，将电能转化成机械能，这种现象称逆压电效应.2.所以压电元件能够将机械能转化成电能可以以将电能转化成机械能。1.涡流效应原理：闭合铁芯或一大块导体处于交变磁场中，交变的磁通量使闭合铁芯或一大块导体中产生感应电流，构成涡电流。2.假设铁芯或导体是纯铁纯金属的，则由于电阻很小，产生的涡电流很大，电流的热效应能够是铁或金属的温度到达很高的，甚至是铁或金属的熔点，使铁熔化。3.导体的外周长越长，交变磁场的频率越高，涡流就越大压电元件机械能电能