傳感器與檢測技術(shù)總復(fù)習(xí)(精華)Word版

整理為word格式整理為word格式整理為word格式填空：1.傳感器是把外界輸入的非電信號轉(zhuǎn)換成(電信號)的裝置。2.傳感器是能感受規(guī)定的(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。3.傳感器一般由(敏感元件)與轉(zhuǎn)換元件組成。(敏感元件)是指傳感器中能直接感受被測量的部分(轉(zhuǎn)換元件)是指傳感器中能將敏感元件輸出量轉(zhuǎn)換為適于傳輸和測量的電信號部分。4.半導(dǎo)體應(yīng)變片使用半導(dǎo)體材料制成，其工作原理是基于半導(dǎo)體材料的(壓阻效應(yīng))。5.半導(dǎo)體應(yīng)變片與金屬絲式應(yīng)變片相比較優(yōu)點(diǎn)是(靈敏系數(shù))比金屬絲高50~80倍。6.壓阻效應(yīng)是指半導(dǎo)體材料某一軸向受到外力作用時(shí)，其(電阻率ρ)發(fā)生變化的現(xiàn)象。7.電阻應(yīng)變片的工作原理是基于(應(yīng)變效應(yīng)),即在導(dǎo)體產(chǎn)生機(jī)械變形時(shí),它的電阻值相應(yīng)發(fā)生變化。8.金屬應(yīng)變片由(敏感柵)、基片、覆蓋層和引線等部分組成。9.常用的應(yīng)變片可分為兩類:(金屬電阻應(yīng)變片)和(半導(dǎo)體電阻應(yīng)變片)。半導(dǎo)體應(yīng)變片工作原理是基于半導(dǎo)體材料的(壓阻效應(yīng))。金屬電阻應(yīng)變片的工作原理基于電阻的(應(yīng)變效應(yīng))。10.金屬應(yīng)變片有（絲式電阻應(yīng)變片）、（箔式應(yīng)變片）和薄膜式應(yīng)變片三種。11.彈性敏感元件及其基本特性:物體在外力作用下而改變原來尺寸或形狀的現(xiàn)象稱為(變形),而當(dāng)外力去掉后物體又能完全恢復(fù)其原來的尺寸和形狀，這種變形稱為(彈性變形)。12.直線電阻絲繞成敏感柵后，雖然長度相同，但應(yīng)變不同，園弧部分使靈敏系數(shù)K↓下降，這種現(xiàn)象稱為(橫向效應(yīng))。13.為了減小橫向效應(yīng)產(chǎn)生的測量誤差,現(xiàn)在一般多采用(箔式應(yīng)變片)。14.電阻應(yīng)變片的溫度補(bǔ)償方法1)應(yīng)變片的自補(bǔ)償法這種溫度補(bǔ)償法是利用自身具有溫度補(bǔ)償作用的應(yīng)變片(稱之為溫度自補(bǔ)償應(yīng)變片)來補(bǔ)償?shù)模瑧?yīng)變片的自補(bǔ)償法有（單絲自補(bǔ)償）和（雙絲組合式自補(bǔ)償）。15.產(chǎn)生應(yīng)變片溫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(線膨脹系數(shù)不同)的影響整理為word格式整理為word格式整理為word格式16.寫出三種能夠測量加速度的傳感器（電阻應(yīng)變片式傳感器）（電容傳感器）（壓電傳感器）17.根據(jù)電容式傳感器工作原理可以將電容傳感器分成三類(變介電常數(shù)型)、變面積型和(變極距型)。18.電容傳感器測量液位時(shí)的電容值c與(液位高度h成線性)關(guān)系，所以可以用作液位傳感器19.交、直流電橋的平衡條件是什么？R1R4=R2R3判斷：金屬電阻應(yīng)變片的敏感柵有絲式、箔式和薄膜式三種。其中絲式電阻應(yīng)變片的優(yōu)點(diǎn)是散熱條件好,允許通過的電流較大,可制成各種所需的形狀,便于批量生產(chǎn)。（X）單臂電橋，顧名思義就是只有一個(gè)應(yīng)變片的測量電路就是單臂橋，相反就不是單臂（×）直流電橋平衡條件是其相鄰兩臂電阻的比值應(yīng)相等。(√)電容傳感器因?yàn)闃O板間添加的是絕緣物質(zhì)所以不能測量導(dǎo)電性液體(）5.壓電陶瓷與天然晶體是具有相同性質(zhì)的壓電效應(yīng)的壓電材料。(×) 6.壓電陶瓷極化后才具有壓電特性，未極化時(shí)是非壓電體。（√）選擇：演示位移傳感器的工作原理如右圖示，物體M在導(dǎo)軌上平移時(shí)，帶動(dòng)滑動(dòng)變阻器的金屬滑桿p，通過電壓表顯示的數(shù)據(jù)，來反映物體位移的大小x。假設(shè)電壓表是理想的，則下列說法正確的是()A物體M運(yùn)動(dòng)時(shí)，電源內(nèi)的電流會發(fā)生變化B物體M運(yùn)動(dòng)時(shí)，電壓表的示數(shù)會發(fā)生變化C物體M不動(dòng)時(shí)，電路中沒有電流D物體M不動(dòng)時(shí)，電壓表沒有示數(shù)2.下列不屬于按輸出信號分類的傳感器是？(B)A開關(guān)型傳感器B能量轉(zhuǎn)換型傳感器C模擬型傳感器D數(shù)字型傳感器3、應(yīng)變測量中，希望靈敏度高、線性好、有溫度自補(bǔ)償功能，應(yīng)選擇以下哪種類型的測量轉(zhuǎn)換電路。(C)A.單臂半橋B.雙臂半橋C.差動(dòng)全橋D.有溫度補(bǔ)償?shù)膯伪蹣?、按照工作應(yīng)變片的個(gè)數(shù)分類的是？(C)A.直流電橋B.對稱橋C.差動(dòng)全橋D.電源對稱橋整理為word格式整理為word格式整理為word格式5.通常用應(yīng)變式傳感器測量（C）。A溫度

B密度

C

加速度

D

電阻6.測量溫度不可用傳感器（B）。A.

熱電阻

B.

熱電偶

C.

電阻應(yīng)變片

D.熱敏電阻7.下列屬于按被測量分類的傳感器是？（D）A溫度補(bǔ)償應(yīng)變片B壓電傳感器C模擬傳感器D重量傳感器8.下列加速度傳感器的那個(gè)部分是敏感元件？其中，1是等強(qiáng)度梁2是質(zhì)量塊3外殼4應(yīng)變片(A)A.1和2B.3C.2D.1BA.25~200mmB.25~200μmC.25~200nmD.25~200cm9.云母片的相對介電常數(shù)是空氣的7倍，其擊穿電壓不小于1000kV/mm，而空氣僅為3kV/mm。因此有了云母片，極板間起始距離可大大減小。一般變極板間距離電容式傳感器的起始電容在20~100pF之間，極板間距離在25~200μm的范圍內(nèi)。最大位移應(yīng)小于間距的(B1/10)，故在微位移測量中應(yīng)用最廣。A.1/5B.1/10C.1/20D.1/210.在壓電片的x方向施加壓力時(shí)，以下選項(xiàng)正確的是（A）A在X軸的正方向出現(xiàn)正電荷；B在X軸的正方向出現(xiàn)負(fù)電荷；C在Y軸的正方向出現(xiàn)正電荷D在Y軸的正方向出現(xiàn)正電荷11.那些材料適合做霍爾元件？（C）A絕緣材料B金屬材料CN型半導(dǎo)體DP型半導(dǎo)體大題：1.應(yīng)當(dāng)指出，若要實(shí)現(xiàn)完全補(bǔ)償，上述分析過程必須滿足以下4個(gè)條件：①在應(yīng)變片工作過程中，保證R3=R4整理為word格式整理為word格式整理為word格式②R1和RB兩個(gè)應(yīng)變片應(yīng)具有相同的電阻溫度系數(shù)α、線膨脹系數(shù)β、應(yīng)變靈敏度系數(shù)K和初始電阻值R0。③粘貼補(bǔ)償片的補(bǔ)償塊材料和粘貼工作片的被測試件材料必須一樣，兩者線膨脹系數(shù)相同。④兩應(yīng)變片應(yīng)處于同一溫度場。2.金屬電阻應(yīng)變片的材料對電阻絲(敏感柵)材料應(yīng)有如下要求：①靈敏系數(shù)大，且在相當(dāng)大的應(yīng)變范圍內(nèi)保持常數(shù)；②ρ值大，即在同樣長度、同樣橫截面積的電阻絲中具有較大的電阻值；③電阻溫度系數(shù)小，否則因環(huán)境溫度變化也會改變其阻值；④與銅線的焊接性能好，與其它金屬的接觸電勢?。虎輽C(jī)械強(qiáng)度高，具有優(yōu)良的機(jī)械加工性能。3.電阻應(yīng)變片的測量電路測量電路的分類:按工作應(yīng)變片個(gè)數(shù)來分:1）、單臂電橋2）、雙臂電橋（差動(dòng)半橋）3）、全橋（差動(dòng)全橋）討論：單臂電橋、雙臂電橋、全橋誰的靈敏度最高？1.測量電路的靈敏度---單臂電橋當(dāng)R1=R2=R3=R4時(shí)，電橋電壓靈敏度最高，此時(shí)有：測量電路的靈敏度----雙臂電橋（差動(dòng)半橋）當(dāng)R1=R2=R3=R4時(shí)，電橋電壓靈敏度最高，此時(shí)有：整理為word格式整理為word格式整理為word格式測量電路的靈敏度----全橋（差動(dòng)全橋）當(dāng)R1=R2=R3=R4時(shí)，電橋電壓靈敏度最高，此時(shí)有：4.克服非線性誤差方法：差動(dòng)測量電路為了減小和克服非線性誤差，常采用差動(dòng)電橋如圖所示，在試件上安裝兩個(gè)工作應(yīng)變片，一個(gè)受拉應(yīng)變，一個(gè)受壓應(yīng)變，接入電橋相鄰橋臂，稱為半橋差動(dòng)電路，如圖（a）所示。（a）半橋差動(dòng)電橋(b)全橋差動(dòng)電橋5、應(yīng)變片的溫度誤差由于測量現(xiàn)場環(huán)境溫度的改變而給測量帶來的附加誤差，稱為應(yīng)變片的溫度誤差。產(chǎn)生應(yīng)變片溫度誤差的主要因素有下述兩個(gè)方面。產(chǎn)生溫度誤差的原因:1)電阻溫度系數(shù)的影響2)試件材料和電阻絲材料的線膨脹系數(shù)不同的影響1.電阻應(yīng)變片的溫度補(bǔ)償方法:1)應(yīng)變片的自補(bǔ)償法:應(yīng)變片的自補(bǔ)償法有(單絲自補(bǔ)償）和（雙絲組合式自補(bǔ)償）2)橋路補(bǔ)償法（線路補(bǔ)償）6.對于應(yīng)變片式傳感器單臂橋測量電路進(jìn)行溫度補(bǔ)償時(shí)，若要實(shí)現(xiàn)完全補(bǔ)償，必須滿足的條件是？整理為word格式整理為word格式整理為word格式①在應(yīng)變片工作過程中，保證R3=R4②R1和RB兩個(gè)應(yīng)變片應(yīng)具有相同的電阻溫度系數(shù)α、線膨脹系數(shù)β、應(yīng)變靈敏度系數(shù)K和初始電阻值R0。③粘貼補(bǔ)償片的補(bǔ)償塊材料和粘貼工作片的被測試件材料必須一樣，兩者線膨脹系數(shù)相同。④兩應(yīng)變片應(yīng)處于同一溫度場。7.今有一懸臂梁，在其中上部上、下兩面各貼兩片應(yīng)變片，組成全橋，如下圖所示。該梁在其懸臂梁一端受一向下力F=0.5N，試求此時(shí)這四個(gè)應(yīng)變片的電阻值。已知：應(yīng)變片靈敏系數(shù)K=2.1；應(yīng)變片空載電阻R0=120Ω。8.電容式傳感器的工作原理和結(jié)構(gòu)平板電容器,由絕緣介質(zhì)分開的兩個(gè)平行金屬板組成的平板電容器，如果不考慮(邊緣)效應(yīng)，其電容量為:9.變介電常數(shù)型電容傳感器整理為word格式整理為word格式整理為word格式概述:測量液位高度結(jié)構(gòu)簡單，沒有可動(dòng)部分，電容值c與液位高度h(成線性關(guān)系)變面積型電容式傳感器當(dāng)動(dòng)極板沿長度方向平移Δx時(shí)，電容相對變化量為這種形式的傳感器其電容量C與(水平位移Δx)呈線性關(guān)系。變面積型電容式傳感器--------角位移型可以看出，傳感器的電容量C與(角位移θ)呈線性關(guān)系。1.1.變極距型電容傳感器為了提高靈敏度,應(yīng)減小起始間隙d0，但(非線性誤差)卻隨著d0的減小而增大。1.怎樣減少非線性誤差？在實(shí)際應(yīng)用中，為了提高靈敏度，減小非線性誤差，大都采用（差動(dòng)式結(jié)構(gòu)）。1.差動(dòng)測量法靈敏度得到一倍的改善整理為word格式整理為word格式整理為word格式線性度得到改善1.測量電路電容傳感器的等效電路(自學(xué))減小誤差的方法：1）減小溫度、濕度等變化所產(chǎn)生的誤差，保證絕緣材料的絕緣性能2）消除和減小邊緣效應(yīng)（p83）3）消除和減小寄生電容的影響（p83）1.對于變極距型電容傳感器采用運(yùn)算放大器測量電路時(shí)的輸出電壓與(極板間距離d)成線性關(guān)系。1.壓電元件受力后,(表面電荷與外力成正比關(guān)系)1.(壓電陶瓷制作傳感器靈敏度比壓電晶體高)

壓電陶瓷是人工制造的多晶體壓電材料，材料的內(nèi)部晶粒有許多自發(fā)極化的（電疇），他有一定的極化方向。6.1逆壓電效應(yīng)1.

壓電效應(yīng)是可逆的在介質(zhì)極化的方向施加電場時(shí)，電介質(zhì)會產(chǎn)生形變，將電能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能，這種現(xiàn)象稱（逆壓電效應(yīng)）.2.所以壓電元件可以將機(jī)械能——轉(zhuǎn)化成（電能）也可以將電能——轉(zhuǎn)化成機(jī)械能。

整理為word格式整理為word格式整理為word格式壓電元件壓電元件機(jī)械能電能1.渦流效應(yīng)原理：閉合鐵芯（或一大塊導(dǎo)體）處于交變磁場中，交變的（磁通量）使閉合鐵芯（或一大塊導(dǎo)體）中產(chǎn)生感應(yīng)電流，形成（渦電流。2.假如鐵芯（或?qū)w）是純鐵（純金屬）的，則由于電阻很小，產(chǎn)生的渦電流很大，電流的（熱效應(yīng)）可以是鐵（或金屬）的溫度達(dá)到很高的，甚至是鐵（或金屬）的熔點(diǎn)，使鐵熔化。3.導(dǎo)體的外周長越長，交變磁場的（頻率越高），渦流就越大1.發(fā)射線圈ω1和接收線圈ω2分別放在被測材料G的上下低頻(音頻范圍)電壓e1加到線圈ω1的兩端后,在周圍空間產(chǎn)生一交變磁場,并在被測材料G中產(chǎn)生渦流,此渦流損耗了部分能量,使貫穿ω2的磁力線減少,從而使ω2產(chǎn)生的感應(yīng)電勢e2減小。e2的大小與G的厚度及材料性質(zhì)有關(guān),實(shí)驗(yàn)與理論證明,e2隨材料厚度h增加按負(fù)指數(shù)規(guī)律減小。1.概述磁電式傳感器是通過磁電作用將被測量（如：振動(dòng)、位移、轉(zhuǎn)速）轉(zhuǎn)換成（電信號）的一種傳感器。常用的有磁電感應(yīng)式傳感器、霍爾式傳感器。磁電感應(yīng)式傳感器是利用導(dǎo)體和磁場發(fā)生相對運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生（感應(yīng)電動(dòng)勢）；霍爾式傳感器是載流半導(dǎo)體在磁場中有電磁效應(yīng)而輸出電動(dòng)勢。是典型的（有源傳感器）?；魻杺鞲衅骶褪腔诨魻栃?yīng)，把一個(gè)導(dǎo)體（半導(dǎo)體薄片）兩端通以控制電流I，在薄片垂直方向施加磁感強(qiáng)度B的磁場，在薄片的另外兩側(cè)會產(chǎn)生一個(gè)與控制電流I和磁場強(qiáng)度B的乘積成比例的電動(dòng)勢UH（H是下角標(biāo)）。2.通電的導(dǎo)體（半導(dǎo)體）放在磁場中，電流I與磁場B方向垂直，在導(dǎo)體另外兩側(cè)會產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，這種現(xiàn)象稱（霍爾效應(yīng)）。1.霍爾式傳感器的霍爾電動(dòng)勢產(chǎn)生的原理？整理為word格式整理為word格式整理為word格式答：一塊長為l、寬為b、厚為d的半導(dǎo)體薄片至于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的磁場（磁場方向垂直于薄片）中，當(dāng)有電流I流過時(shí)，在垂直于電流和磁場的方向上將產(chǎn)生電動(dòng)勢，這種現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)。是因?yàn)檩d流子（電子）按著電流反方向運(yùn)動(dòng)，由于外磁場B的作用，使電子受到洛侖茲力作用而發(fā)生偏轉(zhuǎn)。結(jié)果在半導(dǎo)體的后端面上電子有所積累。而前端缺少電子，因此后端面帶負(fù)電，前端面帶正電，形成電場。稱為霍爾電場。1.當(dāng)霍爾元件的激勵(lì)電流為I時(shí),若元件所處位置磁感應(yīng)強(qiáng)度為零,則它的霍爾電勢應(yīng)該為零,但實(shí)際不為零。這時(shí)測得的空載霍爾電勢稱(不等位電勢)。1.當(dāng)霍爾元件通以激勵(lì)電流I時(shí)，若磁場B=0，理論上霍爾電勢UH=0,但實(shí)際UH不等于0，這時(shí)測得的空載電勢稱(不等位電勢U0)。產(chǎn)生的原因（霍爾引出電極安裝不對稱）（半導(dǎo)體材料不均勻）1.簡述霍爾傳感器位移測量原理？2.簡述霍爾式轉(zhuǎn)速傳感器工作原理圖7-13是幾種不同結(jié)構(gòu)的霍爾式轉(zhuǎn)速傳感器。磁性轉(zhuǎn)盤的輸入軸與被測轉(zhuǎn)軸相連,當(dāng)被測轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),磁性轉(zhuǎn)盤隨之轉(zhuǎn)動(dòng),固定在磁性轉(zhuǎn)盤附近的霍爾傳感器便可在每一個(gè)小磁鐵通過時(shí)產(chǎn)生一個(gè)相應(yīng)的脈沖,檢測出單位時(shí)間的脈沖數(shù),便可知被測轉(zhuǎn)速。磁性轉(zhuǎn)盤上小磁鐵數(shù)目的多少決定了傳感器測量轉(zhuǎn)速的分辨率。填空電感式傳感器是應(yīng)用電磁感應(yīng)原理將非電量參數(shù)如：位移、壓力、應(yīng)變、流量等轉(zhuǎn)換成電感量的變化，然后通過相應(yīng)的測量電路轉(zhuǎn)換成電壓或電流形式輸出，實(shí)現(xiàn)非電量測量的一種裝置。某些晶體或多晶陶瓷，當(dāng)沿著一定方向受到外力作用時(shí)，內(nèi)部就產(chǎn)生極化現(xiàn)象，同時(shí)在某兩個(gè)表面上產(chǎn)生符號相反的電荷，當(dāng)作用力方向改變時(shí)，電荷的極性也隨著改變；晶體受力所產(chǎn)生的電荷量與外力的大小成正比。上述現(xiàn)象稱為正壓電效應(yīng)。從傳感器的角度看光電效應(yīng)可分為兩大類：外光電效應(yīng)和內(nèi)光電效應(yīng)。根據(jù)電容式傳感器工作原理可以將電容傳感器分成三類變極距型、變面積型和變介電常數(shù)型。傳感器是能感受規(guī)定的被測量并按照一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的器件，傳感器通常由敏感或裝置元件和轉(zhuǎn)換元件組成。電感式傳感器是應(yīng)用電磁感應(yīng)原理將非電量參數(shù)如：位移、壓力、應(yīng)變、流量等轉(zhuǎn)換成整理為word格式整理為word格式整理為word格式電感量的變化，然后通過相應(yīng)的測量電路轉(zhuǎn)換成電壓或電流形式輸出，實(shí)現(xiàn)非電量測量的一種裝置。根據(jù)電容式傳感器工作原理可以將電容傳感器分成三類變極距型、變面積型和變介電常數(shù)型。根據(jù)壓電元件的工作原理及兩種等效電路，與壓電元件配套的測量電路的前置放大器也有兩種形式：一種是電壓放大器。其輸出電壓與輸入電壓成正比；另一種是電荷放大器，其輸出電壓與輸入電荷成正比。熱電偶所產(chǎn)生的熱電熱勢是由兩種導(dǎo)體的接觸電勢和單一導(dǎo)體的溫差電勢組成。壓磁式傳感器的工作原理是：某些鐵磁物質(zhì)在外界機(jī)械力作用下，其內(nèi)部產(chǎn)生機(jī)械壓力，從而引起極化現(xiàn)象，這種現(xiàn)象稱為正壓電效應(yīng)。相反，某些鐵磁物質(zhì)在外界磁場的作用下會產(chǎn)生機(jī)械變形，這種現(xiàn)象稱為負(fù)壓電效應(yīng)。判斷當(dāng)被測量接近于量程的起始零點(diǎn)，相對誤差趨于無限大。 （）在實(shí)驗(yàn)中電渦流式位移傳感器的輸出電壓隨金屬圓盤遠(yuǎn)離渦流傳感器而減?。ǎ┒啻沃貜?fù)測量取算數(shù)平均值可以消除系統(tǒng)誤差。 （）霍爾元件越薄，靈敏度系數(shù)就越大。 （）天然晶體的電軸方向壓電效應(yīng)最顯著。 （）壓電陶瓷是一種多晶體鐵電體，天然具有壓電效應(yīng)。 （）電壓放大器電纜電容與放大器輸入電容不會對輸出電壓產(chǎn)生影響，故電纜引線長度變化不會帶來測量誤差。 （）由光敏電阻的伏安特性可知，在一定偏壓下，光照強(qiáng)度越大，光電流越大。（）由光敏電阻的溫度特性可知，隨著溫度升高，光電流增大。 （）0.1級儀表測量電壓準(zhǔn)確度比1級儀表要高，誤差要小。 （）應(yīng)變片的靈敏系數(shù)低于單根金屬絲的靈敏系數(shù)。 （）在實(shí)驗(yàn)中電渦流式位移傳感器的輸出電壓隨著金屬圓盤靠近渦