傳感器技術課后題答案重點

1衡量傳感器靜態(tài)特性的主要指標有哪些？說說它們的含義。答：1〔或偏離〕程度的指標。23〔輸入量增大〕反〔輸入量減小〕行程過程中對應于同一輸入量，輸出量曲線的不重合程度指標。5、重復性：衡量傳感器在同一工作條件下，輸入量按同一方向作全程連續(xù)屢次變動時，所得特性曲線間全都程度的指標。的區(qū)分力。7、穩(wěn)定性：傳感器在相當長時間內仍保持其性能的力量。需要的變化。9離(靠近)程度。它表示承受該傳感器進展靜態(tài)測量時所得數值的不確定度。計算傳感器線性度的方法有哪幾種？差異何在？答：12為零，中間大。3但只可用圖解法或計算法得。4據的殘差平方和最小但擬合出的直線與標定曲線的最大偏差確定值不肯定最小，最大正負偏差確實定值也不肯定相等。1—622-1變計各種靈敏系數〔指材料的和應變片的〕概念的不同物理意義。答：一樣點，兩者都由外力作用產生形變而使得電阻變化。機械形變導致的電阻率的相對變化為主。對于金屬材料，靈敏系數Ko=Km=(1+2μ)+C(1-2μ)。前局部為受力后金屬的局部。靈敏系數Ko=Ks=(1+2μ)+πE后局部為半導體材料的壓阻效應所致，而πE》(1+2μ)，Ko=Ks=πE。應變片的靈敏系數 K表示安裝在被測試件上的應變片在其軸R/R與其單向應力引起的試件外表軸向110應變tK質量優(yōu)劣的重要標志?！车木売杉捌溲a償方法。答：電阻應變計的溫度效應及其熱輸出由兩局部組成：前局部為熱阻效應所造溫度誤差。補償方法：1、溫度自補償法(2)2、橋路補償法雙絲半橋式補償塊法試述應變電橋產生非線性的緣由及消減非線性誤差的措施。ΔRi/Ri系。措施：差動電橋補償法片到達補償目的。常用的有半橋差動電路和全橋差動電路。恒流源補償法誤差主要由于應變電阻ΔRi源，可減小誤差。2-12比有何優(yōu)缺點？如何抑制？答：壓阻效應，半導體單晶硅、鍺等材料在外力的作用下電阻率發(fā)生變化的現象。優(yōu)點：尺寸、橫向效應、機械滯后都很小，靈敏系數比金屬電阻應變片大集中硅式適合做小量程傳感器，精度更高，電阻應變片適合做大量程傳感器缺點：溫度穩(wěn)定性差(電阻值隨溫度變化)；靈敏度的非線性較大，可造成±3%～5%的測量誤差：在使用時需承受溫度補償和非線性補償等措施。33-1異同。答：一樣點：都應用電磁感應原理，都有差動過程。不同點：差動變氣隙式自感傳感器由兩個電氣參數和磁路完全一樣的線圈3由構造尺寸和參數一樣的兩個線圈反相串接而成，相當于變壓器的副邊。3-5螺管式電感傳感器做成瘦長形有什么好處？欲擴大其線性范圍可以實行哪施：適當增加線圈長度、承受階梯形線圈。3-9緣由：(1)(2)材料的電阻率溫度系數引起線圈銅阻的變化(3)系數和線圈幾何尺寸變化引起線圈電感量及寄生電容的轉變等造成。措施圈。還可實行穩(wěn)定鼓勵電流的方法。Ok！4電容式傳感器可分為哪幾類？各自的主要用途是什么？答：1、變極距型電容傳感器：差動式比單極式靈敏度提高一倍，且非線性誤差0.01μm最廣。2、變面積型電容傳感器：變面積型電容傳感器與變極距型相比，其靈敏度度。變介質型電容傳感器：可用于非導電散材物料的物位測量?？梢杂脕頊y體物質的濕度。Ok！變極距型電容傳感器產生非線性誤差的緣由及如何減??？答：緣由：靈敏度與初始極距的平方成反比，用削減初始極距的方法來提高靈敏度，但初始極距的減小會導致非線性誤差增大。承受差動式，構上的對稱性，它還能有效地補償溫度變化所造成的誤差。Ok！決？電容式傳感器由于受構造與尺寸的限制，其電容量都很小，屬于小出特性，甚至會漂浮沒有用信號而不能使用。解決：驅動電纜法、整體屏蔽法、承受組合式與集成技術。Ok！4-5為什么高頻工作的電容式傳感器連接電纜的長度不能隨便變動？答：電纜在低頻狀態(tài)下的電阻微小，而在高頻狀態(tài)下，它自身的寄生參數比方影響高頻信號的質量。Ok！5何謂霍爾效應？利用霍爾效應可以進展哪些參數的測量？〔1〕霍爾效應指由導電材料〔金屬導體或半導體〕用而產生電勢的物理現象?！?〕利用霍爾效應可以測量大電流、微氣隙磁場、微位移、轉速、加速度、震驚、壓力、流量、和液位等可以與敏感元件轉換成位移關系的參數。方式來減小之？〔1〕緣由：②半導體材料不均勻造成了電阻率不均勻或是幾何尺寸不均勻；③鼓勵電極接觸不良造成鼓勵電流不均勻分布等。外接電路來補償不等位電勢。掌握電流為溝通時，要同時進展幅值和相位的補償?！?〕溫度誤差緣由：霍爾元件的霍爾系數、電阻率、和載流子遷移率、UH、輸入電阻、輸出電阻都是溫度的函數，所以溫度變化會引起誤差。減小措施：使用溫度系數小的元件，并依據精度要求進展補償。補償時承受橋路補償器法。還有電流掌握方法6何謂壓電效應？何謂縱向壓電效應和橫向壓電效應？電狀態(tài)的現象。且作用力方向轉變時，電荷極性也隨著轉變。這種現象稱為正壓電效應，或簡稱壓電效應。當在電介質的極化方向施加電場時，這些電介質就在相應方向上產生氣械現象稱為逆壓電效應，或稱電致伸縮。石英晶體沿電軸X-X方向的力作用下產生電荷的壓電效應稱為“縱向壓電Y-Y點。答：主要特性參數：壓電常數、彈性常數、介電常數、機電耦合系數、電阻、壓電單晶：時間穩(wěn)定性好，居里點高，在高溫、強幅射條件下，仍具有良好機械和熱沖擊性差。：壓電常數大，靈敏度高，制造工藝成熟，成形工藝性好，本錢低廉，利于廣泛應用，還具有熱釋電性。于一體，研制成型集成壓電傳感器測試系統(tǒng)。6-4組合，試說明其組合的方式和適用的場合?！?〕并聯：緩變信號，且以電荷作為輸出的場合?！?〕串聯:特點是輸出電壓大，本身電容小，適合于以電壓作為輸出信號，且測量電路輸出阻抗很高的場合。Ok！感器可能用來測量準靜態(tài)量，為什么？答：由于外力作用在壓電元件上產生的電荷只有在無泄漏的狀況下才能保存，〔防止電荷經測量電路的漏失或使之減小到最低程度這樣可以用來測量準靜態(tài)量。其如何合理選擇回路參數。答：電壓放大器輸入電壓成正比；缺點：低頻特性差電荷放大器抗匹配，并使其輸出電壓與輸入電荷成正比；缺點：有零漂現象。7熱電式傳感器有哪幾類？它們各有什么特點？答：熱電式傳感器可分為兩大類：熱電阻傳感器和熱電偶傳感器。熱電阻傳感器的特點〔1)(2)良好的輸出特性。(4)良好的工藝性，以便于批量生產、降低本錢?！?〕構造簡潔〔2〕制造便利〔3〕測溫范圍寬〔4〕性小〔5〕準確度高〔6〕輸出信號便于遠傳。缺點:測量準確度難以超過0.2℃，·在〔如氧化、復原〕等而發(fā)生劣化答：常用的熱電阻有鉑熱電阻和銅電阻。鉑熱電阻適用范圍：0~660°C和-190~0°C。銅熱電阻適用范圍：-50~+150°C。熱敏電阻與熱電阻相比較有什么優(yōu)缺點？用熱敏電阻進展線性溫度測量時必需留意什么問題？〔1〕10〔2〕構造簡潔〔3〕易于維護和進展遠距離掌握〔5〕制造簡潔，使用壽命長。阻值大，可以不考慮引線電阻影響。缺點：互換性差，非線性嚴峻。穩(wěn)定性差進展線性溫度測量時應留意圍內。或者要先進展非線性校正。利用熱電偶測溫度必需具備哪兩個條件？〔1〕用兩種不同材料作熱電極2〕熱電偶兩端的溫度不能一樣什么是中間導體定律和連接導體定律？它們在利用熱電偶測溫度時有什么實際意義？答：中間導體定律：導體A、B組成的熱電偶，當引入第三導體時，只要保持第三導體兩端溫度一樣，則第三導體對回路總熱電勢無影響。意義：利用這個定律可以將第三導體換成毫伏表，只要保證兩個接點溫度全都，就可以完成熱電勢的測量而不影響熱電偶的輸出?；芈返目傠妱莸扔跓犭娕茧妱軪AB(T,To)與連接導線電勢EAB(Tn,To)的代數和。意義：連接導體定律是工業(yè)上運用補償導線進展溫度測量的理論根底。什么是中間溫度定律和參考電極定律？它們各有什么實際意義？意義：為定制分度表奠定了理論根底。參考電極定律:參考電極與各種電極配對時的總熱電勢為兩電極配對后的電勢之差。意義：利用參考電極定律可以大大簡化熱電偶選配工作。用鎳鉻鎳硅熱電偶測得介質溫度為°C°C，問介質的實際溫度為多少？答：t=介質溫度+k*參考溫度，800+1*25=825°C 熱電式傳感器除了用來測量溫度外是否還能用來測量其他量？舉例。答：測量管道流量，測氣體成分，鑒別金屬材質?！K熱電偶、鉑電阻器和半導體熱敏電阻器，今300~400°C，要求精度到達±2°C，問應選哪種？為什么？答：鉑電阻，溫度范圍0~660°C，測量精度高。鉑銠——鉑熱電偶，溫度范圍0~1600°C，主要測非固體。-100~+300°C，高溫非線性嚴峻。綜合上述條件可知應選鉑電阻。8簡述光電式傳感器的特點和應用場合，用框圖表示光電式傳感器的組成。答：特點：非接觸、響應快、性能牢靠。換為光量變化的量，在國民經濟領域和科學技術各個領域得到廣泛應用。組成框圖：〔課本截圖〕何謂外光電效應，光電導效應和光生伏特效應？使導電性能增加的現象。光生伏特效應：光照引起PN結兩端產生電動勢的效應。Ok！試比較光電池、光敏晶體管、光敏電阻及光電倍增管在使用性能上的差異。1112答：光電池：與外電路連接有短路電流輸出和開路電壓輸出兩種形式。兩種方件。光敏晶體管：敏三極管和三極管在使用時要留意保持光源與光敏管的適宜位置。測元件，但可作開關元件。光電倍增管：光電流大，靈敏度高，可用來檢測和放大微弱光信號。通常用哪些主要特性來表征光電器件的性能？它們對正確選用器件有什么作用？答：光照特性：表征光電器件的靈敏度。光譜特性：指相對靈敏度與入射光波長的關系。作用：包含光源與光電器件的傳感器應依據光電器件的光譜特性來選擇匹波長選擇光電器件。響應時間/頻率特性：反映光電器件的動態(tài)特性。峰值探測率：對噪聲的衡量。作用：峰值探測率大則噪聲等功率小，衡量光電器件的性能。溫度特性，作用：依據光電器件的溫度特性可以知道在實際應用時應當依據環(huán)境溫度選用適宜的光電器件，或者可以知道是否該進展溫度補償。伏安特性，作用：選用時要依據實際選擇適宜電壓和電流參數的光電器件。怎樣依據光照特性和光譜特性來選擇光敏元件？試舉例說明。答：光照特性，例如光敏晶體管的光照特性是靈敏度和線性度都很好，在需要線性度好的應用中就可以選擇光敏晶體管。例如由光譜特性可知鍺在入射光波長較大的時候相對靈敏度要比從而在一樣的輻射功率下到達較高的靈敏度要求。試指出光電轉換電路中減小溫度、光源亮度及背景光等因素變動引起輸出信號漂移承受的措施。答：溫度影響：恒溫掌握或進展溫度補償。背景光影響：電橋補償法，調制法簡述光電傳感器的主要形式及應用。答：按輸出量的性質，可分為模擬式和開關式。模擬式中還可分透射式、反射式、遮光式、輻射式。應用：光電式數字轉速表，光電式物位傳感器，視覺傳感器，細絲類物件的在線檢測。明原理。答：光電轉速傳感器 P195號，經過放大整形電路輸出整齊的脈沖信號，轉速由該脈沖頻率打算。試說明圖8-33〔b〕所示光電式數字測速儀的工作原理。假設承受紅外發(fā)光器件為光源，雖看不見燈亮但電路卻能正常工作，為什么？當改用小白熾燈作光源后，卻不能正常工作，分析緣由。換成方波信號，由數字頻率計可測得電機的轉速。由于紅外發(fā)光器件發(fā)出的光〔照舊可以是方向性好，光束小的光，雖可以正常工作。是波長不匹配的緣由。99-1試用折線分析方法，說明階躍光纖的導光原理，并解釋光纖數值孔徑的物理意義。答：階躍