传感器与检测技术笔记(2202详细版本)

传感器与检测技术笔记(2202详细版本)
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传感器与检测技术2202

第一章:概述

传感器的定义:传感器是能够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。

第一节:机电一体化常用传感器

一传感器的组成1敏感元件:一直感受被测物力量并以确定关系输出另一物理量元件

2转换元件:将敏感元件输出的非电量转换成电路参数

3基本转换电路:将电信号转换成便于输出,处理的电量

传感器的组成原理:被测量------敏感元件---转换元件---基本转换电路----电量

二传感器的分类

1按被测量对象分类

①内部信息传感器:主要检测系统内部的位置,速度,力,力矩,温度以及异常变化

②外部信息传感器:主要检测系统外部环境,它与人体五种器官相对应的接触式和非接触式

2按工作机理分类

①物性型传感器:利用某种物质的某种性质随被测参数的变换而变化的激励制成的如光电式传感器,压电式传感器等

②结构型传感器:利用物理学中厂的定律和运动定律等构成的,其被测参数变化引起传感器的结构变换,从而使输出电量变化,电感式传感器,电容式传感器,关山是传感器都是这种类型。

3按照被测物理量分类

表明了传感器的用途,便于使用者选择。

4 按照工作机理

5按照传感器能量源分类

①无源型(能量转换型):不需要外加电源,而是将被测相关两转换成电量输出如压电式

磁电感应式,电热式,光电式等传感器

②有源型(能量控制型):需要外加电源这类传感器有电阻式,电容式,电感式,霍尔式等,电阻式有光敏电阻,热敏电阻,湿敏电阻等形式

6 按照输出信号的性质分类

①开关型(二值型):接触型(微动开关,行程开关,接触开关)

非接触型(光电开关,接触开关)

模拟型:电阻型(电位器,电阻应变片)

电压电流型(热电偶,光电电池)

传感器电感,电容型(电感,电容式位置传感器)

数字型:计数型

代码型

三传感器的特性及主要性能指标

传感器的特性主要是指输出与输入之间的关系,有静态特性和动态特性

1.静态特性:当传感器的输入量为常数或随时间作缓慢变化时,传感器的输出与输入之间的

关系2.动态特性:传感器的输出量对于随时间变化的输入量的响应特性

3.传感器的性能指标(P5牢记)

传感器的性能要求

高精度,低成本

②高灵敏度

③工作可靠

④稳定性好

⑤抗干扰能力强

⑥动态特性好

⑦结构简单,小巧

第二节传感检测技术的地位和作用

第三节重点:传感器及检测系统基本特性的评价值白哦与选择则原则

一、测量范围及量程

①测量范围:传感器在允许误差限内,其被测量值的范围

②量程:传感器在测量范围内的最高值与最低值之差

③过载能力:在不导致引起传感器规定性能直白哦永久改变的条件下

传感器允许超过其测量范围的能力

④过载能力通常用超值除以量程

二灵敏度

①灵敏度:传感器的输出量的变化量与引起变化的输入量的变化量之比

②总灵敏度:k=k1*k2.....kn

③灵敏度误差:rs= k0/k0

④灵敏度表示传感器或者传感器检测系统对被测物理量变化的反应能力。

⑤一般灵敏度越高越好,因为灵敏度高,传感器所能感知的变化量越小

三线性度(越趋近于直线越好)

用手写上

四重复性

①重复性是衡量在同一工作条件下,对同一被测量进行多次连续测量所得结果之间的不一

致程度

②所得结果分散范围越小,重复性越好

五稳定性

①稳定性:在相同时间,相当长时间内,其输入/输出特性不发生变化的能力。

②稳定性一般以室温条件下经过一定时间后传感器的输出与起始标定时输出的差异来表示

③影响传感器稳定性的因素是时间和环境

六精确度(高-----越接近实际值)

①精确度简称精度:传感器的输出结果与被测量的实际值之间的符合程度,是检测值的精

密程度与准确程度的综合反映

七动态特性

①传感器的动态特性反映了传感器对于随时间变化的动态量的响应特性

②传感器的响应特性必须在所测频率范围内努力保持不是真的测量条件

第四节传感器的标定与校准

标定:在明确传感器输入输出变换关系的前提下,利用某种标准器具产生已知的标准非电量

输入,确定其输出电量与输入量之间的关系的过程校准:进行校核

传感器的标定系统的组成

①被测非电量的标准发生器或被测非电量的标准测试系统

②待标定传感器

③它所配接的信号调节器及显示,记录器等

力值传递系统

①国家标准测力计(国家一级计量中心)-----允许测量误差:正负0..001%

②一级标准测力机(省部一级计量站)----------------------------------正负0.01%

③二等标准测力计(市企业计量站)--------------------------------正负0.1%

④三等标准测力计,传感器-------------------------------正负0.3-0.5%

注意:力值传递系统只能按此系统用上一级标准装置检测下一集传感器及配套仪表

一静态标定

①静态标定:给传感器输入已知不变的标准非电量,测出其输出,给出标定曲线,标定方

程和标定常数,计算其灵敏度,线性度,等传感器的静态指标

②静态标定系统的关键在于被非电量的标准发生器及标准测试系统

二动态标定

①动态标定的目的:检验测试传感器的动态性能指标。

第五节传感器与检测技术的发展方向

一、开发新型传感器

①利用新材料制作传感器

②利用新加工技术制作传感器

③采用新原理制作传感器

二传感器检测技术的智能化

①传感检测系统目前正由模拟式,数字式向智能化方向发展

三复合传感器

①复合传感器是同时检测几种物理量具有复合检测功能的传感器

四研究生物感官,开发仿生传感器

第二章位移检测传感器

位移:线位移和角位移

电测法:利用各种传感器讲位移量变换为电量或电参数,再经后接测量仪器进一步变换完成对位

移检测的一种方法第一节:参量型位移传感器

参量型位移传感器工作原理:将被测物理量转化为电参数(电阻,电感,电容)

一、电阻式位移传感器

①其电阻值取决于材料的几何尺寸和物理特性

公式如下

②改变其中任意参数都可以使电阻值发生变化。

③电位计和应变片就是根据这个原理制成的

④电位计是一种常用的机电元件

⑤电位计的电阻元件通常有:1线绕电阻

2薄膜电阻

3导电塑料

⑥电位计优点:结构简单,输出信号大,性能稳定,并容易实现任意函数关系。

缺点:要求输出能量大,电刷与电阻元件之间有干摩擦,产生噪音

公式如下

⑦阶梯特性:对于线绕电位计,其电阻和电压输出空载特性并不是一条理想直线,而是成

阶梯状它限制了线绕电位计的精度和分辨力

⑧非线性电位计空载特性

:非线性电位计其输出电压与电刷位移直接按具有非线性函数关系。

⑨阶梯误差不是常数,最大阶梯误差发生在特性曲线斜率最高处

二电阻应变式位移传感器

①电阻应变式位移传感器是将被测位移引起的应变元件产生改变,经后续电路变换成电信

号输出,从而测出位移三电容式位移传感器

①电容式位移传感器是利用电容量的变化来测量线位移或角位移的装置

②分类:变极距型,变面积型,变介质型。

1.变极距型(小位移)公式如下

2 变面积型

①可用于线位移测量和角位移测量

②分类:平板型极板,圆筒型极板或者锯齿型。这类传感器输入/输出具有线性特性

公式如下

3变介质型(测液面)

公式如下

4 容栅式电容位移传感器(大量程)

①容栅式电容位移传感器是在面机型电容位移传感器发展起来的一种新型电容位移传感器

②分为:长容栅和圆容栅

公式如下

③容栅式电容传感器因多级电容及平均效应,所以分辨率高,精度高,量程大(测量范围大)

四电感式位移传感器

电感式位移传感器是将被测物理量位移转化为自感,护肝的变化,并通过测量电感量的变化确定

位移量主要类型:自感事,互感式,涡流式,压磁式。

电感式位移传感器优点:输出功率大,灵敏度高,稳定性好

①自感式

②互感式位移传感器--差动变压器的工作原理与结构

互感式位移传感器是将被测位移量的变化转换成互感系数的变化,其基本结构原理与常变压器类似(变压器式位移传感器)

互感式位移传感器常接成差动形式故称--差动变压器式位移传感器

产生零点残压的原因:由于两次侧线圈的结构不对称,一次侧线圈铜损电阻的存在,铁磁材料不

均匀,线圈间的分布电容等因素

③涡流式位移传感器

涡流式位移传感器:是利用电涡流效应将被测量变换为传感器线圈阻抗Z变化的一种装置。

涡流:块状金属属于变化的磁场中或在磁场中运动史,金属体内都要产生感应

电流,此电流的流线在金属体内自己闭合分类:高频反射,低频透射

流式位移传感器的特点:结构简单,易于进行非接触测量,灵敏度高,应用广泛,可测位移,

厚度,振动

第二节发电型位移传感器------------电压位移传感器

①发电型位移传感器是将被测物理量转换为电源性参量,如电动势,电荷

②压电式位移传感器的工作原理是将位移量转换为力的变化,然后利用压电效应将力的变

化转换为电信号第三节大位移传感器

一磁栅式位移传感器

①分类:长礠栅用于测量线位移

圆磁珊用于测量角位移

②磁头:a. 动态磁头(速度磁头),只有一个绕组,当磁头相对运动是再有信号输出

输出正弦波,同名磁极处输出信号最强

b. 静态磁头(磁通响应式磁头),有两个绕组:励磁绕组,输出绕组

公式如下

③实际上静态磁头有两种

二光栅式位移传感器

①分类:长光栅-----测量线位移

圆光栅-----测量角位移

②长光栅位移传感器的工作原理:长光栅式在两个光学玻璃上或具有强反射能力的金属表面上,客商相同的均匀密集的平行线。如果将这两块玻璃板重叠放置,并在可仙剑留一小角,由于光的干涉效应在光栅垂直方向产生明暗相间的条文,莫尔条纹,根据莫尔条纹设计的光栅传感

器公式如下

三感应同步器

①感应同步器是利用电磁感应原理将线位移和角位移转换成电信号的一种装置。

②感应同步器有一个固定绕组和一个可动绕组

③鉴相式:根据脉冲发生器发出频率一定的脉冲序列,经脉冲相位变换器进行分频,输出

参考信号方波和指令信号方波鉴幅式:根据感应电动势的幅值鉴别位移量x的大小

公式如下

四激光式位移传感器

①组成:激光器,光学元件。光电转换元件,构成了激光测量系统,将被测量转换为电信号

②优点:精度高,测量范围大,测试时间段,非接触,易数字化,效率高

第三章力,扭矩和压力传感器

第一节测力传感器

用于测量力的传感器多为:电气式。

电气式测力传感器,根据转换方式分为:1 参量型电阻应变式电容式电感式

2 发电型压电式压磁式

一电阻应变式测力传感器

①工作原理:将力作用在弹性元件上,弹性元件在力作用下产生应变,利用贴在弹性元件上的

应变片将应变转换为电阻的变化②弹性元件:

柱形

薄壁环型

梁型

③金属丝的作用:感受机械测试的应变变化

④压阻效应:固体受到应力作用时,其电阻率发生变化

⑤应变效应:电阻丝的集合尺寸发生变化引起的

⑥半导体应变片的应变灵敏度系数比电阻应变片大,因而适用于需要大信号输出的场合。此外,半导体应变片横向效应小,其横向灵敏度几乎是0,机械滞后小,可以做成小型和超小型片子,这对测量局部应变很有用。

⑦半导体应变片缺点:离散性大,机械强度低,非线性误差大,温度系数大。

二压电式力传感器

①压电式力传感器是基于电压元件的压电效应而工作的

②压电效应:1 正压电效应:当某些晶体沿着某一方向受外力作用变形时,在其相应的两

个相对表面产生极性相反的电荷,当外力去掉后,又恢复到不带电状态

2 逆压电效应:在某些晶体的极化方向施加外电场,晶体本身将产生机械变

形,当外电场撤去后,变形也随之消失P42重点

③压电式力传感器是利用电晶体的纵向和剪切向电效应。

三压磁式力传感器

①压磁效应:在机械力作用下,铁磁材料内部产生力,或应力变化,是磁阻率变化。

②常用的铁磁材料:硅钢片坡莫合金

用铁磁材料做成的弹性体称为铁磁体称为铁磁体或者压磁元件

第二节扭矩传感器pass

第三节压力传感器

一液柱式压力转换原理

①液柱式压力计是利用液柱产生的压力与被测介质压力相平衡的原理进行测压。

二活塞式压力转换原理

①广泛应用与基准和标定工作中,利用力的平衡原理制成

三弹性式压力传感元件

①指针式压力计和压力传感器都是根据弹性变形原理工作的。

②感受压力的弹性元件是压力传感器的关键元件

③弹性敏感元件:波灯管膜片波纹管(大多数指针压力机的弹性元件)

四电量式压力计

电量式压力计是用各种传感器或测量元件将压力变换成电量或电参数,在京后接相应电路进一步变换,最后由显示和记录仪显示或记录下来以实现压力测量的装置

①电容式压力传感器:将压力转换成电容的变化,经电路变换成电量输出

特点:灵敏度高,适合测量微压,抗干扰能力较强

②应变式压力传感器:利用应变片将弹性元件在压力作用下产生的应变转换成电量的变化。

③压阻式压力传感器:利用压阻效应将压力变换成电阻的变化实现压力测量。

特点:频响款,动态效应快,测量范围从吉Pa到3乘以10 的九次方,

特别适用于爆炸,冲击压力的测量

④电感式压力传感器:将压力变换成电感变化,在通过测量电路在讲电感变化转换成电量

实现压力测量优点:频响低,适合静态,变化缓慢的压力的测试

⑤涡流式压力传感器:利用涡流效应将压力变换成相劝阻抗的变化,在经测量电路转换成

电量。

优点:良好的动态特性,适合在爆炸等极其恶劣的条件下工作,如测冲击波

⑥霍尔式压力传感器:工作原理----当霍尔元件通过恒定电流适,产生与被测雅典成正比的

霍尔式电动势,完成压电至电量的变换特点:频响低,适合静态,变化缓慢压力的测量

⑦压电式压力传感器:压力通过薄片或活塞,压块作用在晶片上,晶片产生呢个了电荷,经后接放大器的变换,由显示或记录器显示或记录,实现对压力的测量

适用于测量动态力和冲击力,但不适于测静态力。

第五章视觉触觉传感器

第一节视觉传感器

视觉传感器在机电一体化中的作用

①进行位置检测

②进行图像识别

③进行物体形状尺寸缺陷的检测

视觉传感器以光电变换为基础,一般由以下四部分组成

①照明部:充分发挥传感器性能的重要条件

②接受部:抽出有效信息的功能

③光电转换部:将光学信息转换成电信号

④扫描部:将二维图像的电信号转换为时间序列的一维信号

视觉传感器:接受部,光电转换部,扫描部分

一光电式摄影机原理

①这种摄影机是由接受部,光电转化部,扫描部组成的二维视觉传感器

二固体半导体摄影机原理

①它是由许多光电二极管组成阵列,作为摄影机的感光部分以代替光导摄像管。

②固体半导体摄影机由摄像元件,信号处理电路,驱动电路和电源组成

③工作原理:

三激光式视觉传感器原理

①利用激光作为定向性高密度光源的视觉传感器典型构成原理

四红外图像传感器

①红外图像传感器是把波长2---20的红外光图像变换成如同电视图像的时序扫描信号输出传感器

②有红外敏感元件和电子扫描电路组成例如:热点型红外线敏感元件将被测物体发出的红

外作为热源,接受其能够产生热点效应而变成电信号第二节人工视觉

一人工视觉系统的硬件构成

构成:

①图像输入:通过视觉传感器将对象物体变为二维或三维图像,在经光电变换将光信号变为电信号,通过扫描采样将图像分解成许多像素,在把表示各个像

素信息的数据输入计算机进行图像处理

①图像处理:是在研究图像时,对获得的图像信息惊醒预处理(前处理),来滤去干扰噪声

并作几何,色彩方面校正,来提高噪声比图像处理的目的:主要是改善图像的质量,以利用进行图像识别

②图像存储:将各个信息送到存储器中的存储。

③图像输出:一类是只要求知道处理结果

二类是可以长时间保存结果

二物体识别

①物体图像信息的输入:被输入的信息主要有:明亮度信息,颜色信息,距离信息

②图像信息的处理技术和方法

前处理:将全部像素的集合进行再处理,以构成为线段或区域等有效的像素组合,从所需要

的物体图像中去掉不必要的像。

③图像处理的方法:微分法,区域法常用的一次微分方法用于求梯度

第三节触觉传感器

触觉感知是否同其他物体接触

人的触觉:接触觉,压觉,力觉,冷热绝,滑动觉,痛觉等。

①接触觉传感器,硅橡胶与金属电极对置,接触。由于硅橡胶受压其电阻值就改变。

②压觉传感器

③滑动觉传感器被用于工业机器人手指把吃面与操作对象之间的相对运动,以实现实时控制指部的夹紧力。他与触觉,压觉传感器的不同之处是仅检测指部与操作物体在切向的相对位移,而不是检测接触便面法向的接触或压力。

第六章温度传感器

温度是经常要进行测量的一个物理量。

温度代表物质的冷热程度,是物质内部分子运动剧烈程度的标志。

接触式的特点:感温元件与被测对象直接物理接触,进行热传导。

非接触式特点:感温原件与被测对象不物理接触,而通过热辐射进行热传递

第一节热偶式温度传感器

①热偶式温度传感器属于接触式热电动势型传感器,工作原理基于热电效应

②热点效应:接触点的温度不同,回路中将长生热电动势,并有电流通过,把热能转换成热电能的现象

③热电动势:接触电动势:两种不同道题的自由电子密度不同在接触处形成的电动势

温差电动式:同一根导体中两端温度不同而产生的电动势

④热电动势的大小与两种金属材料及热锻与冷锻的温度差有关

二热电偶的组成,分类特点

①组成:热电极,绝缘材料,接线盒,保护套。

②分类:普通热电偶:用于测量液体和气体的温度

铠装热电偶:特点:测量结热容量小,热惯性小,动态响应快,适合普通热电偶

不能测量的空间温度薄膜热电偶:特点:电容小,时间常数小,反映速度快

并联热点偶:热电偶可用于测量平均温度

串联热电偶:输出电动势是每个电动势之和

③热电偶输出电动势反映出两个结点之间的温度差,为了使输出电动势本报告正确反映被测温度的真实值,要求参考端的温度T0恒为0,但是实际热电偶使用的环境不能保证T0为0。所以就得采取方法处理。常用的方法有恒温法,

温度修正法

电桥补偿法

冷锻补偿法

电位补偿法

第二节电阻式温度传感器

分类:金属热电阻

热敏电阻式

一金属热电阻式温度传感器

①测温机理:金属导体两端加压后,使其内部杂乱无章运动的自由电子形成有规律的定向运动,而使导体导电。当温度升高是,由于自由电子获得较多的能量,能从定向运动中挣脱出来,从而定向运动被消弱,导电率降低,电阻率增大。

二热敏电阻式温度传感器

①测温机理:在低温下,电子---空穴浓度很低,故电阻率很大,随着温度的升高,电子---空穴的浓度按指数规律增加,电阻率迅速见效

公式如下

②分类:

正温度系数热敏电阻:在测量温度范围内,其阻值随温度增加而增加最高温度通常不超过140度临界温度热敏电阻的特点:在临界温度附近电阻有急剧变化,因此不适于叫宽温度范围内的测量负温度系数热敏电阻:其阻值随温度增加而呈下降趋势,一般用于(负50到300度)之间的测量

第三节非接触式温度传感器

这种传感器采用热辐射和光电检测的方法测量温度

工作机理:当物体受热后电子运动的动能增加,有一部分热能转变为热辐射能,辐射能量的多少

与物体的温度有关。

当物体温度降低时,热毒蛇能力很弱,当温度较高时,辐射能力很强

当温度高于一定值之后,可以用肉眼观察到发光,其发光亮度与温度值有一定关系。分类:

①全辐射式温度传感器:利用物体在全光谱范围内总辐射能量与温度的关系测量温度。

1 由于实际维耶里的吸收能力小鱼绝对黑体,所以用圈辐射温度传感器测

的温度总是低于物体的真实温度

②亮度式温度传感器:利用物体的单色辐射量度随温度变化的原理,并以被测物体光谱的一个

狭窄区域内的亮度与标准辐射体的亮度惊醒比较来测量温度

1 亮度式温度传感器的形式:

灯丝隐灭式亮度传感器:以其内部高温灯泡灯丝的单色亮度作为标准,

并以被测辐射体的单色亮度进行比较来测温。

光电亮度式温度传感器:利用光电元件进行亮度比较,从而实现自动

化③比色式温度传感器:一测量两个波长的辐射量度之比为基础。

通常将波长选在光谱的红色和蓝色区域内、

如果两个波长的单色发射系数相等,则测量的真实温度T与比色温度相

比色温度传感器可用于连续自动检测钢水,贴水炉渣和表面没有覆盖物的

高温物体温度,其量程为800---2000摄氏度,测量精度为0.5%。

优点:反应速度快,测量范围宽,测量温度接近于实际值第四节半导体温度传感器

①原理:利用晶体二极管与晶体三极管作为感温元件

②采用半导体作为温度传感器优点简单,价廉,可以制成半导体温度计,范围0-50度

③采用晶体三极管制成的温度传感器优点:测量精度高,范围较宽,在-50到150摄氏度

第七章气敏湿度水分传感器

气敏传感器是一种将检测到的气体成分和浓度转换为电信号的传感器

半导磁:利用陶瓷工艺制成的具有半导体特性的材料。

一气敏元件工作机理

①半导体气敏电阻的组织将随媳妇气体的数量和种类而改变

二常用气敏元件的种类

将结构分为:

①烧结型:以SnO2为基体材料添加不同的杂志,采用传统制陶方法进行烧结

②薄膜型气敏元件:采用蒸发或溅射方法在适应基片上形成一薄层氧化物半导体薄膜

实践证明:SnO2和ZnO薄膜的气敏特性最好

③厚膜气敏元件:厚膜工艺制成的元件一致性较好,机械强度高,适合于批量生产

以上三种亲民元件都附有加热器

三气敏元件的集中应用实例(重点)

①气敏电阻简陋报警器

②矿灯瓦斯报警器

③一氧化碳报警器

④煤气传感器

第二节湿度传感器

①湿敏元件:利用湿敏材料吸收空气中的水分而导致本身电阻值发生变化的原理而制成

一相对湿度与绝对湿度

①绝对湿度:指一定空间大小空间中水蒸气的绝对含量

绝对湿度也可以称为水汽浓度或水汽密度

二氯化锂湿敏元件

实践证明:溶液的当量电到随着溶液浓度的增高而下降。当溶液置于一定温度环境中时,若环境的相对湿度高,溶液将因吸收水分二浓度降低,反之,环境的相对湿度低,则溶液的浓度高。因此氯化锂湿敏元件的电阻值将随环境相对湿度的改变而改变,从而实现对湿度的电测量

三半导体陶瓷湿敏元件

制造半导体陶瓷湿敏元件的材料,主要是不同类型的金属氯化物。

传感器与检测技术习题解答

传感器与检测技术(胡向东,第2版)习题解答 王涛 第1章概述 什么是传感器? 答:传感器是能够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和装置,通常由敏感元件和转换元件组成。 传感器的共性是什么? 答:传感器的共性就是利用物理定律或物质的物理、化学或生物特性,将非电量(如位移、速度、加速度、力等)输入转换成电量(电压、电流、频率、电荷、电容、电阻等)输出。 传感器一般由哪几部分组成? 答:传感器的基本组成分为敏感元件和转换元件两部分,分别完成检测和转换两个基本功能。 为普遍。 ①按传感器的输入量(即被测参数)进行分类 按输入量分类的传感器以被测物理量命名,如位移传感器、速度传感器、温度传感器、湿度传感器、压力传感器等。 ②按传感器的工作原理进行分类

根据传感器的工作原理(物理定律、物理效应、半导体理论、化学原理等),可以分为电阻式传感器、电感式传感器、电容式传感器、压电式传感器、磁敏式传感器、热电式传感器、光电式传感器等。 ③按传感器的基本效应进行分类 根据传感器敏感元件所蕴含的基本效应,可以将传感器分为物理传感器、化学传感器和生物传感器。 改善传感器性能的技术途径有哪些? 答:①差动技术;②平均技术;③补偿与修正技术;④屏蔽、隔离与干扰抑制;⑤稳定性处理。 第2章传感器的基本特性 什么是传感器的静态特性?描述传感器静态特性的主要指标有哪些?答:传感器的静态特性是它在稳态信号作用下的输入、输出关系。静态特性所描述的传感器的输入-输出关系中不含时间变量。 衡量传感器静态特性的主要指标是线性度、灵敏度、分辨率、迟滞、重复性和漂移。 利用压力传感器所得测试数据如下表所示,计算非线性误差、迟滞和重复性误差。设压力为0MPa时输出为0mV,压力为时输出最大且为。

《传感器与检测技术》习题答案周杏鹏

传感器与检测技术习题答案 第一章 答:随着我国工业化、信息化步伐加快,现代化建设中的各行各业高效生产对传感器也检测技术的依赖逐步加深。比如:先进的传感器技术助力现代化石油钻井平台建设。 为了能够可靠地采集钻井平台钴机塔架上运动部件的终点位置,使用了感应式传感器。在整个新型钻井中共使用了60个这样的感应式传感器,方形的接近开关对钢质目标的感应距离增大到20mm, 满足了近海海上勘探工作环境极为恶劣的所有要求。 ②稳定性:传感器的输入、输出的单值函数关系最好不随时间和温度二变化,受外界其他因素的干扰影响亦很小,重复性要好。 ③灵敏度:即被测参量较小的变化就可使传感器获得较大的输出信号。

④其他:如耐腐蚀性、功耗、输出信号形式、体积、售价等。 答:功能: 信号调理:在检测系统中的作用是对传感器输出的微弱信号进行检波、转换、滤波、放大等,以方便检测系统后续处理或显示。 信号处理:信号处理时自动检测仪表,检测系统进行数据处理和各种控制的中枢环节,其作用和人类的大脑相类似。 区别: 信号调理作用是把信号规格化,滤除干扰,信号处理则是提取信号中的信息,并对这些信息按照功能要求进行处理。可以说,信号调理是进行信号处理的基础。 组成: 信号调理:信号放大、信号滤波、A/D转换 信号处理:主要是各种信号的嵌入式微控制器、专用高速数据处理器(DSP)等答:分类见表1-1(P8) 答:按照被测参量分类,可以分成测量:电工量、热工量、机械量、物性和成分量、

光学量、状态量等。 答:1.不断拓展测量范围,提高管检测精度和可靠性 2重视非接触式检测技术研究 3检测系统智能化 第二章 答:随机误差:检测仪器或者测量过程中某些未知或无法控制的随机因素(如仪器某些原件器件性能不稳定、外界温度、湿度变化,空中电磁波扰动等)综合作用的结果。随机误差的变化通常难以预测,因此也无法通过实验的方法确定、修正和消除。但是通过足够多的测量比较可以发现随机误差服从某种统计规律。从而进行消除。 系统误差:产生原因大体有:测量所用的工具本身性能不完善或者安装、布置、调整不当;在测量过程中的温度湿度、气压、电磁干扰等环境条件发生变化;测量方法不完善、或者测量所依据的理论本身不完善;操作人员视读方式不当等。系统误差产生的原因和变化规律一般可以通过实验和分析查出,因此系统误差可以设法确定并消除。 粗大误差:一般由外界重大干扰或者仪器故障或不正确的操作引起。存在粗大误差

传感器与检测技术题库

《传感器与检测技术》题库 一、名词解释 二、单项选择题 3.某采购员分别在三家商店购买100 kg大米.10 kg苹果.1 kg巧克力,发现均缺少约0.5 kg,但该采购员对卖巧克力的商店意见最大,在这个例子中,产生此心理作用的主要因素是 B 。 A.绝对误差 B.示值相对误差 C.满度相对误差 D.精度等级 4.在选购线性仪表时,必须在同一系列的仪表中选择适当的量程。这时必须考虑到应尽量使选购的仪表量程为欲测量的 C 左右为宜。 A.3 倍 B.1.0 倍 C.1.5 倍 D.0.75 倍 5.用万用表交流电压档(频率上限仅为 5 kHz)测量频率高达500 kHz.10 V左右的高频电压,发现示值还不到 2 V,该误差属于B 。 A.系统误差 B.粗大误差 C.随机误差 D.动态误差 6.用万用表交流电压档(频率上限仅为5 kHz)测量5号干电池电压,发现每次示值均为1.8 V,该误差属于 A 。 A.系统误差 B.粗大误差 C.随机误差 D.动态误差 7.重要场合使用的元器件或仪表,购入后需进行高、低温循环老化试验,其目的是为了 D 。

A.提高精度 B.加速其衰老 C.测试其各项性能指标 D. 提高可靠性 8.有一温度计,它的测量范围为0~200 ℃,精度为0. 5级,试求 该表可能出现的最大绝对误差为 A 。 A.1℃ B.0.5℃ C.10℃ D.200℃ 9.有一温度计,它的测量范围为0~200 ℃,精度为0.5 级,当示值 为20 ℃时的示值相对误差为 B A.1℃ B.5% C.1% D.10% 10.有一温度计,它的测量范围为0~200 ℃,精度为0.5 级,当示 值为100 ℃时的示值相对误差为 C 。 A. 1℃ B.5% C. 1% D.10% 11.欲测240 V左右的电压,要求测量示值相对误差的绝对值不大于 0.6%,若选用量程为 250 V电压表,其精度应选 B 级。 A. 0.25 B.0.5 C. 0.2 D.1.0 12.欲测240 V左右的电压,要求测量示值相对误差的绝对值不大于 0.6%,若选用量程为 300 V,其精度应选 C 级。 A.0.25 B. 0.5 C. 0.2 D.1.0 13.欲测240 V左右的电压,要求测量示值相对误差的绝对值不大于

《传感器与检测技术》实验实施方案1

自考“机电一体化”专业衔接考试《传感器与检测技术》课程 实验环节实施方案 一、实验要求 根据《传感器与检测技术》课程教学要求,实验环节应要求完成3个实验项目。考虑到自考课程教学实际情况,结合我院实验室的条件,经任课教师、实验指导教师、教研室主任和我院学术委员会认真讨论,确定开设3个实验项目。实验项目、内容及要求详见我院编制的《传感器》课程实验大纲。 二、实验环境 目前,我院根据编制的《传感器》课程实验大纲,实验环境基本能满足开设的实验项目。实验环境主要设备为: 1、486微机配置 2、ZY13Sens12BB型传感器技术实验仪 三、实验报告要求与成绩评定 学生每完成一个实验项目,要求独立认真的填写实验报告。实验指导教师将根据学生完成实验的态度和表现,结合填写的实验报告评定实验成绩。成绩的评定按百分制评分。 四、实验考试 学生在完成所有实验项目后,再进行一次综合性考试。教师可以根据学生完成的实验项目,综合出3套考试题,由学生任选一套独立完成。教师给出学生实验考试成绩作为最终实验成绩上报。 五、附件

附件1 《传感器与检测技术》课程实验大纲 附件2 实验报告册样式 以上对《传感器与检测技术》课程实验的实施方案,妥否,请贵校批示。 重庆信息工程专修学院 2009年4月14日

附件1 《传感器与检测技术》课程实验教学大纲 实验课程负责人:段莉开课学期:本学期 实验类别:专业课程实验类型:应用性实验 实验要求:必修适用专业:机电一体化 课程总学时:15 学时课程总学分: 1分 《传感器与检测技术》课程实验项目及学时分配

实验一 金属箔式应变片性能—单臂电桥 一、 实验目的 1、观察了解箔式应变片的结构及粘贴方式。 2、测试应变梁变形的应变输出。 3、比较各桥路间的输出关系。 二、 实验内容 了解金属箔式应变片,单臂电桥的工作原理和工作情况。(用测微头实现) 三、 实验仪器 直流稳压电源、电桥、差动放大器、双平行梁测微头、一片应变片、电压表、主、副电源。 四、 实验原理 电阻丝在外力作用下发生机械变形时,其电阻值发生变化,这就是电阻应变效应,描述电阻应变效应的关系式为: R Ku R ?=式中 R R ?为电阻丝电阻相对变化,K 为应变灵敏系数, l u l ?=为电阻丝长度相对变化,金属箔式应变片就是通过光刻、腐蚀等工艺制成的应变敏感元件,通过它转换 被测部位受力状态变化、电桥的作用完成电阻到电压的比例变化,电桥的输出电压反映了相应的受力状态。对单臂电桥输出电压 14 O EKu U = 。 五、 实验注意事项 1、直流稳压电源打到±2V 档,电压表打到2V 档,差动放大增益最大。 2、电桥上端虚线所示的四个电阻实际上并不存在,仅作为一标记,让学生组桥容易。 3、做此实验时应将低频振荡器的幅度旋至最小,以减小其对直流电桥的影响。 六、 实验步骤 1、了解所需单元、部件在实验仪上的所在位置,观察梁上的应变片,应变片为棕色衬底箔式结构小方薄片。上下二片梁的外表面各贴二片受力应变片和一片补偿应变片,测微头在双平行梁前面的支座上,可以上、下、前、后、左、右调节。 2、将差动放大器调零:用连线将差动放大器的正(+)、负(-)、地短接。将差动放大器的输出端与电压表的输入插口Vi 相连;开启主、副电源;调节差动放大器的增益到最大位置,然后调整差动放大器的调零旋钮使电压表显示为零,关闭主、副电源,拆去实验连线。 3、根据图1接线。R1、R2、R3为电桥单元的固定电阻。R X =R4为应变片;将稳压电源的切换开关置±4V 档,电压表置20V 档。调节测微头脱离双平行梁,开启主、副电源,调节电桥平衡网络中的W1,使电压表显示为零,然后将电压表置2V 档,再调电桥W1(慢慢地调),使电压表显示为零。

《传感器与检测技术》课程综述

《传感器与检测技术》课程学习综述

目录 第一章摘要 (1) 第二章传感器基本特性 (3) 一、传感器的静态特性 (3) 二、传感器的动态特性 (4) 第三章传感器 (5) 一、电阻式传感器 (5) 二. 电感式传感器 (5) 三、电容式传感器 (6) 四、压电式传感器 (7) 五、磁敏感式传感器 (8) 六、热电式传感器 (9) 七、光电式传感器 (10) 八、辐射与波式 (10) 九、化学传感器 (11) 十、新型传感器 (12) 第四章检测技术 (14) 一、参数检测基本概念 (14) 二、参数检测的一般方法 (16) 三、基本参数测量 (17) 第五章测量不确定度与回归分析 (19) 一、测量误差 (19) 二、测量不确定度 (20) 第六章自动监测系统 (21) 一、组成 (21) 二、设计方案 (22) 第七章课程总结 (25)

第一章摘要 《传感器与检测技术》顾名思义围绕着传感器和检测技术来进行的讲解,对于传感器和检测技术的学习对于自动化与电气工程类的我而言十分重要。传感器位于研究对象与测控系统之间的接口位置,是感知、获取与检测信息的窗口同时传感器也是实现对物理环境或人类社会信息获取的基本工具,是检测系统的首要环节,是信息技术的源头。 作为自动化与电气工程类的学生,即使专业分流之后我们还是会用到大量的传感器知识,掌握传感器方面的知识对我们以后的发展尤为重要。 本课程先从传感器的概述谈起,先让我们知道什么叫做传感器以及传感器的特点和传感器技术的发展再到传感器的基本特性的讲解。在了解了传感器的基本概述和基本特性之后就需要实例来深入对传感器与检测技术的了解。本书列举了许多经典的传感器类型,由易到难,从电阻式传感器到电感、电容式传感器、压电式传感器、磁敏式传感器、热电式传感器与光电式传感器等,同时也涵盖了参数检测自动检测系统等来进行了全面详细的讲解。从原理到测量电路再到应用,环环相扣使人了解原理。 在学习传感器之前我对传感器的理解就是一个很简单的工具,根据物理学原理而实现的各种测量。学习了之后才明白传感器并非那么简单,不同的参数需要我们用不同的传感器去进行测量,同时有的传

最新l0月高等教育自学考试全国统一命题考试传感器与检测技术试卷课程代码2202汇总

2007年l0月高等教育自学考试全国统一命题考试传感器与检测技术试卷课程代码 2202

2007年l0月高等教育自学考试全国统一命题考试 传感器与检测技术试卷 (课程代码2202) 本试卷共5页,满分100分,考试时间150分钟。 总分题号一二三四五 核分人题分24 12 24 24 16 复查人得分 一、单项选择题(本大题共12小题,每小题2分.共24分)在每小 题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的,请将其代码填写在题后的括号内。错选、多选或未选均无分。 1.传感器的分辨力越高,表示传感器【】 A.迟滞越小 B.重复性越好 C.线性度越好 D.能感知的输入变化量越小 2.属于传感器静态特性指标的是【】 A.量程 B.阻尼比 C.临界频率 D.固有频率 3.适合于使用红外传感器进行测量的被测物理量是【】 A.转速 B.温度 C.厚度 D.加速度 4.在下述位移传感器中,既适宜于测量大的线位移,又适宜于测量大的角位移的是【】 A.电容式传感器 B.电感式传感器 C.光栅式传感器 D.电阻应变式传感器 5.测量范围小的电容式位移传感器的类型为【】 A.容栅型 B.变介质型 C.变极距型 D.变极板面积型 6.当某些晶体沿一定方向受外力作用而变形时,其相应的两个相对表面产生极性相反的电荷,去掉外力时电荷消失,这种现象称为【】 A.压阻效应 B.压电效应 C.应变效应 D.霍尔效应 7.热敏电阻式湿敏元件能够直接检测【】 A.温度 B.温度差 C.绝对湿度 D.相对湿度 8.红外光导摄像管中红外图像所产生的温度分布可以在靶面上感应出相应电压分布图像的物理基 础 是【】 A.压电效应 B.电磁感应 C.光电效应 D.热电效应 9.便于集成化的有源带通滤波器由运算放大器和【】 A.RC网络组成 B.LC网络组成 C.RL网络组成 D.RLC网络组成 10.在典型噪声干扰抑制方法中,差分放大器的作用是【】 A.克服串扰 B.抑制共模噪声 C.抑制差模噪声 D.消除电火花干扰 11.已知信号x(t)与y(t)的互相关函数R xy(),当=0时相关程度最高,则y(t)与 x(t)的互相关函数尺,R yx()相关程度最高时,应满足【】A.τ<0 B.τ=0 C.τ>0 D.τ=l 12.若周期信号x(t)的基波角频率为ω,则其周期为【】 A. ω 1 B. ω π 2 C. ω π D. ω π2 二、填空题(本大题共12小题,每小题1分,共12分)请在每小题 的空格中填上正确答案。错填、不填均无分。 13.在不致引起规定性能指标永久改变的条件下,传感器允许超过测量范围的能力称为 _______ ____________。 14.检测系统中.模拟式显示在读数时易引起____________________误差。 仅供学习与交流,如有侵权请联系网站删除谢谢2

传感器与检测技术题库

一、选择题 1.传感器的线性范围愈宽,表明传感器工作在线性区域内且传感器的(A) A.工作量程愈大C.精确度愈高 B.工作量程愈小D.精确度愈低 2.属于传感器动态特性指标的是(B) A.固有频率C.阻尼比 B.灵敏度D.临界频率 3.封装在光电隔离耦合器内部的是(D) A两个光敏二极管 C一个光敏二极管和一个光敏三极管B两个发光二极管 D一个发光二极管和一个光电三极管 4.适合在爆炸等极其恶劣的条件下工作的压力传感器是(B) A.霍尔式C.电感式 B.涡流式D.电容式 5.当某晶体沿一定方向受外力作用而变形时,其相应的两个相对表面产生极性相反的电荷,去掉外力时电荷消失,这种现象称为(D) A压阻效应B应变效应C霍尔效应D压电效应 6.热电偶式温度传感器的工作原理是基于(B) A.压电效应C.应变效应 B.热电效应D.光电效应 7.矿灯瓦斯报警器的瓦斯探头属于(A) A.气敏传感器C.湿度传感器 B.水份传感器D.温度传感器 8.高分子膜湿度传感器用于检测(D) A.温度C.绝对湿度 B.温度差D.相对湿度 9.下列线位移传感器中,测量范围最大的类型是(B) A自感式B差动变压器式C电涡流式D变极距电容式10. ADC0804是八位逐次逼近型的(B) A.数/模转换器C.调制解调器 B.模/数转换器D.低通滤波器 11.热电偶的热电动势包括(A) A接触电势和温差电势B接触电势和非接触电势

C非接触电势和温差电势D温差电势和汤姆逊电势 12. 为了进行图像处理,应当先消除图像中的噪声和不必要的像素,这一过程称为(C) A 编码 B 压缩 C 前处理 D 后处理 13热敏电阻式湿敏元件能够直接检测(B) A相对湿度B绝对湿度C温度D温度差 14衡量在同一工作条件下,对同一被测量进行多次连续测量所得结果之间的不一致程度的指标是(A) A.重复性C.线性度 B.稳定性D.灵敏度 15热电偶传感器通常利用电桥不平衡原理进行补偿,其作用是(C) A扩大量程B提高灵敏度C确保测量精度D提高测量速度 16.便于集成化的有源带通滤波器由运算放大器和(A) A RC网络组成 B LC网络组成 C RL网络组成 D RLC网络组成 17.在下列传感器中,将被测物理量的变换量直接转换为电荷变化量的是(A)A压电传感器B电容传感器C电阻传感器D电感传感器 18.灵敏度高,适合测量微压,频响好,抗干扰能力较强的压力传感器是(A) A.电容式C.电感式 B.霍尔式D.涡流式 19.适合于使用红外传感器进行测量的被测物理量是(D) A厚度B加速度C转速 D 温度 20.欲检测金属表面裂纹采用的传感器是(B) A压磁式B电涡流式C气敏式D光纤式 21.相邻信号在导线上产生的噪声干扰称为(B) A电火花干扰B串扰C共模噪声干扰D差模噪声干扰

传感器与检测技术实验报告

“传感器与检测技术”实验报告 学号: 913110200229 姓名:杨薛磊 序号: 83

实验一电阻应变式传感器实验 (一)应变片单臂电桥性能实验 一、实验目的:了解电阻应变片的工作原理与应用并掌握应变片测量电路。 二、基本原理:电阻应变式传感器是在弹性元件上通过特定工艺粘贴电阻应变片来组成。一种利用电阻材料的应变效应将工程结构件的内部变形转换为电阻变化的传感器。此类传感器主要是通过一定的机械装置将被测量转化成弹性元件的变形,然后由电阻应变片将弹性元件的变形转换成电阻的变化,再通过测量电路将电阻的变化转换成电压或电流变化信号输出。它可用于能转化成变形的各种非电物理量的检测,如力、压力、加速度、力矩、重量等,在机械加工、计量、建筑测量等行业应用十分广泛。 三、需用器件与单元:主机箱中的±2V~±10V(步进可调)直流稳压电源、±15V直流 1位数显万用表(自备)。 稳压电源、电压表;应变式传感器实验模板、托盘、砝码; 4 2 四、实验步骤: 应变传感器实验模板说明:应变传感器实验模板由应变式双孔悬臂梁载荷传感器(称重传感器)、加热器+5V电源输入口、多芯插头、应变片测量电路、差动放大器组成。实验模板中的R1(传感器的左下)、R2(传感器的右下)、R3(传感器的右上)、R4(传感器的左上)为称重传感器上的应变片输出口;没有文字标记的5个电阻符号是空的无实体,其中4个电阻符号组成电桥模型是为电路初学者组成电桥接线方便而设;R5、R6、R7是350Ω固定电阻,是为应变片组成单臂电桥、双臂电桥(半桥)而设的其它桥臂电阻。加热器+5V是传感器上的加热器的电源输入口,做应变片温度影响实验时用。多芯插头是振动源的振动梁上的应变片输入口,做应变片测量振动实验时用。

《传感器与检测技术》试题及答案

《传感器与检测技术》试题 一、填空:(20分) 1,测量系统的静态特性指标主要有线性度、迟滞、重复性、分辨力、稳定性、温度稳定性、各种抗干扰稳定性等。(2分) 2.霍尔元件灵敏度的物理意义是表示在单位磁感应强度相单位控制电流时的霍尔电势大小。 3、光电传感器的理论基础是光电效应。通常把光线照射到物体表面后产生的光电效应分为 三类。第一类是利用在光线作用下光电子逸出物体表面的外光电效应,这类元件有光电管、 光电倍增管;第二类是利用在光线作用下使材料部电阻率改变的光电 效应,这类元件有光 敏电阻;第三类是利用在光线作用下使物体部产生一定方向电动势的光生伏特效应,这类元 件有光电池、光电仪表。 4.热电偶所产生的热电势是两种导体的接触电势和单一导体的温差电势组成的,其表达式为 Eab (T ,To )=T B A T T B A 0d )(N N ln )T T (e k 0σ-σ?+-。在热电偶温度补偿中补偿导线法(即冷端延长线法)是在连接导线和热电偶之间,接入延长线,它的作用是将热电偶的参考端移 至离热源较远并且环境温度较稳定的地方,以减小冷端温度变化的影响。 5.压磁式传感器的工作原理是:某些铁磁物质在外界机械力作用下,其部产生机械压力,从 而引起极化现象,这种现象称为正压电效应。相反,某些铁磁物质在外界磁场的作用下会产 生机械变形,这种现象称为负压电效应。(2分) 6. 变气隙式自感传感器,当街铁移动靠近铁芯时,铁芯上的线圈电感量(①增加②减小③ 不变)(2分) 7. 仪表的精度等级是用仪表的(① 相对误差 ② 绝对误差 ③ 引用误差)来表示的(2分) 8. 电容传感器的输入被测量与输出被测量间的关系,除(① 变面积型 ② 变极距型 ③ 变 介电常数型)外是线性的。(2分) 9. 电位器传器的(线性),假定电位器全长为Xmax, 其总电阻为Rmax ,它的滑臂间的阻值 可以用Rx = (① Xmax/x Rmax,②x/Xmax Rmax ,③ Xmax/XRmax ④X/XmaxRmax )来计算, 其中电阻灵敏度Rr=(① 2p(b+h)/At , ② 2pAt/b+h, ③ 2A(b+b)/pt, ④ 2Atp(b+h)) 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(①增大,②减小,③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,(①变面积型, ②变极距型,③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(①正比, ②反比,③不成比例),与副方线圈的匝数成(①正比,②反比,③不成比例),与回路中磁 阻成(①正比,②反比,③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。 2、电阻应变片式传感器按制造材料可分为① _金属_ 材料和②____半导体__体材 料。它们在受到外力作用时电阻发生变化,其中①的电阻变化主要是由 _电阻应变效应 形 成的,而②的电阻变化主要是由 温度效应造成的。 半导体 材料传感器的灵敏度较大。 3、在变压器式传感器中,原方和副方互感M 的大小与 绕组匝数 成正比,与 穿过 线圈的磁通_成正比,与磁回路中 磁阻成反比,而单个空气隙磁阻的大小可用公式 __ 表示。 1.热电偶所产生的热电势是由两种导体的接触电势和单一导体的温差电势组成的,其表达式 为E ab (T,T o )=T B A T T B A 0d )(N N ln )T T (e k 0σ-σ?+-。在热电偶温度补偿中,补偿导线法(即冷端延长线法)是在连接导线 和热电偶之间,接入延长线它的作用是将热电偶的参 考端移至离热源较远并且环境温度较稳定的地方,以减小冷端温度变化的影响。(7分) 3.电位器或电阻传感器按特性不同,可分为线性电位器和非线性电位器。线性电位器的

传感器与检测技术实验的报告.doc

精品资料 “传感器与检测技术”实验报告 序号实验名称 1 电阻应变式传感器实验 2 电感式传感器实验 学号: 3 电容传感器实验913110200229 姓名:杨薛磊 序号:83

实验一电阻应变式传感器实验 (一)应变片单臂电桥性能实验 一、实验目的:了解电阻应变片的工作原理与应用并掌握应变片测量电路。 二、基本原理:电阻应变式传感器是在弹性元件上通过特定工艺粘贴电阻应变片来组成。 一种利用电阻材料的应变效应将工程结构件的内部变形转换为电阻变化的传感器。此类传感 器主要是通过一定的机械装置将被测量转化成弹性元件的变形,然后由电阻应变片将弹性元 件的变形转换成电阻的变化,再通过测量电路将电阻的变化转换成电压或电流变化信号输出。 它可用于能转化成变形的各种非电物理量的检测,如力、压力、加速度、力矩、重量等,在 机械加工、计量、建筑测量等行业应用十分广泛。 三、需用器件与单元:主机箱中的± 2V ~± 10V (步进可调)直流稳压电源、±15V 直 流稳压电源、电压表;应变式传感器实验模板、托盘、砝码; 4 12位数显万用表(自备)。 四、实验步骤: 应变传感器实验模板说明:应变传感器实验模板由应变式双孔悬臂梁载荷传感器(称重传感器)、加热器 +5V 电源输入口、多芯插头、应变片测量电路、差动放大器组成。实验模 板中的 R1( 传感器的左下 )、R2( 传感器的右下 )、R3( 传感器的右上 )、R4( 传感器的左上)为称重传感器上的应变片输出口;没有文字标记的 5 个电阻符号是空的无实体,其中 4 个电阻 符号组成电桥模型是为电路初学者组成电桥接线方便而设;R5、R 6、R7是 350 Ω固定电阻, 是为应变片组成单臂电桥、双臂电桥(半桥)而设的其它桥臂电阻。加热器+5V是传感器 上的加热器的电源输入口,做应变片温度影响实验时用。多芯插头是振动源的振动梁上的应 变片输入口,做应变片测量振动实验时用。 1、将托盘安装到传感器上,如图 1 —4 所示。

02202传感器与检测技术200410

2004年下半年高等教育自学考试全国统一命题考试 传感器与检测技术试卷 (课程代码2202) 一、单项选择题(本大题共12小题,每小题2分,共24分) 在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的。请将其代码填写在题后的括号内。错选、多选或未选均无分。 1.属于传感器动态特性指标之一的是【】 A.灵敏度B.固有频率 C.线性度D.重复性 2.采用直流放大器对微弱的、变化缓慢的信号进行放大时,影响测量精度的主要原因是【】 A.零点漂移B.信号微弱 C.放大倍数不足D.噪声干扰 δ=0.1mm,为保证测量的线性度,应3.变极距型电容式位移传感器的初始极距 使被测位移量δ ?满足【】 A.|δ?|>>0.1mm B.|δ?|>0.1mm C.|δ?|<0.1mm D.|δ?|<<0.1mm 4.电荷放大器是一个具有反馈电容的高增益运算放大器。该运算放大器的输入阻抗应【】 A.<109ΩB.>109Ω C.<1012ΩD.>1012Ω 5.在相同工作条件下,对同一被测物理量进行多次连续测量所得结果的一致性越好,说明该传感器的【】 A.线性度越好B.灵敏度越高 C.重复性越好D.稳定性越好 6.固体半导体摄像机的感光部分是【】 A.光电转换及放大元件B.电荷耦台器件 C.热电元件D.光导摄像管

7.有源滤波器由运算放大器和【】 A.RC网络组成B.RL网络组成 C.LC网络组成D.RLC网络组成 8.发光二极管显示器的英文缩写为【】 A.LCD B.LED C.BCD D.CRT 9.静电屏蔽的作用在于消除静电荷对测量仪器产生的【】 A.高次谐波干扰B.放电干扰 C.静电场干扰D.漏电流干拢 10.由RLC串联网络组成的带通滤波器的中心频率为500Hz,带宽为200Hz,则品质因数为【】 A.0.4 B.0.8 C.2.5 D.5 11.已知一信号的直流分量为零,交流分量的幅值不为零,则该信号的【】A.方差等于均方值B.方差等于零 C.均值等于均方值D.均方值等于零 12.信号x(t)与信号y(t)为频率相同、幅值不同、相位差恒定的两个周期信号,则其互相关函数R xy ( )与这两个信号的【】 A.频率无关,相位差无关B.频率有关,相位差有关 C.频率无关.相位差有关D.频率有关,相位差无关 二.填空题(本大题共12小题.每小题1分,共12分】 不写解答过程,将正确的答案写在每小题的空格内。错填或不填均无分。13.用表格法进行传感器输出线性化处理的实质是________线性补偿。 14.对传感器输入相同幅值、不同频率的正弦信号,测量传感器的输出特性,这种试验是对传感器进行________标定。 15.电位计式位移传感器的电阻灵敏度与电位计电阻元件的有效长度成反比,与电位计的总电阻成_________。 16.用电涡流位移传感器测量旋转轴的转速,其测速齿轮必须用_________材料制成。

传感器与检测技术期末考试试题与答案

第一章传感器基础 l.检测系统由哪几部分组成? 说明各部分的作用。 答:一个完整的检测系统或检测装置通常是由传感器、测量电路和显示记录装置等几部分组成,分别完成信息获取、转换、显示和处理等功能。当然其中还包括电源和传输通道等不可缺少的部分。下图给出了检测系统的组成框图。 检测系统的组成框图 传感器是把被测量转换成电学量的装置,显然,传感器是检测系统与被测对象直接发生联系的部件,是检测系统最重要的环节,检测系统获取信息的质量往往是由传感器的性能确定的,因为检测系统的其它环节无法添加新的检测信息并且不易消除传感器所引入的误差。 测量电路的作用是将传感器的输出信号转换成易于测量的电压或电流信号。通常传感器输出信号是微弱的,就需要由测量电路加以放大,以满足显示记录装置的要求。根据需要测量电路还能进行阻抗匹配、微分、积分、线性化补偿等信号处理工作。 显示记录装置是检测人员和检测系统联系的主要环节,主要作用是使人们了解被测量的大小或变化的过程。 2.传感器的型号有几部分组成,各部分有何意义? 依次为主称(传感器)被测量—转换原理—序号 主称——传感器,代号C; 被测量——用一个或两个汉语拼音的第一个大写字母标记。见附录表2; 转换原理——用一个或两个汉语拼音的第一个大写字母标记。见附录表3; 序号——用一个阿拉伯数字标记,厂家自定,用来表征产品设计特性、性能参数、产品系列等。若产品性能参数不变,仅在局部有改动或变动时,其序号可在原序号后面顺序地加注大写字母A、B、C等,(其中I、Q不用)。 例:应变式位移传感器:C WY-YB-20;光纤压力传感器:C Y-GQ-2。 3.测量稳压电源输出电压随负载变化的情况时,应当采用何种测量方法? 如何进行? 答:测定稳压电源输出电压随负载电阻变化的情况时,最好采用微差式测量。此时输出电压认可表示为U0,U0=U+△U,其中△U是负载电阻变化所引起的输出电压变化量,相对U来讲为一小量。如果采用偏差法测量,仪表必须有较大量程以满足U0的要求,因此对△U,这个小量造成的U0的变化就很难测准。测量原理如下图所示: 图中使用了高灵敏度电压表——毫伏表和电位差计,R r和E分别表示稳压电源的内阻和电动势,凡表示稳压电源的负载,E1、R1和R w表示电位差计的参数。在测量前调整R1使电位差计工作电流I1为标准值。然后,使稳压电源负载电阻R1为额定值。调整RP的活动触点,使毫伏表指示为零,这相当于事先用零位式测量出额定输出电压U。正式测量开始后,只需增加或减小负载电阻R L的值,负载变动所引起的稳压电源输出电压U0的微小波动值ΔU,即可由毫伏表指示出来。根据U0=U+ΔU,稳压电源输出电压在各种负载下的值都可以准确地测量出来。微差式测量法的优点是反应速度快,测量精度高,特别适合于在线控制参数的测量。

传感器与自动检测技术实验指导书.

传感器与自动检测技术验 指导书 张毅李学勤编著 重庆邮电学院自动化学院 2004年9月

目录 C S Y-2000型传感器系统实验仪介绍 (1) 实验一金属箔式应变片测力实验(单臂单桥) (3) 实验二金属箔式应变片测力实验(交流全桥) (6) 实验三差动式电容传感器实验 (9) 实验四热敏电阻测温实验 (12) 实验五差动变压器性能测试 (14) 实验六霍尔传感器的特性研究 (17) 实验七光纤位移传感器实验 (21)

CSY-2000型传感器系统实验仪介绍 本仪器是专为《传感器与自动检测技术》课程的实验而设计的,系统包括差动变压器、电涡流位移传感器、霍尔式传感器、热电偶、电容式传感器、热敏电阻、光纤传感器、压阻式压力传感器、压电加速度计、压变式传感器、PN结温度传感器、磁电式传感器等传感器件,以及低频振荡器、音频震荡器、差动放大器、相敏检波器、移相器、低通滤波器、涡流变换器等信号和变换器件,可根据需要自行组织大量的相关实验。 为了更好地使用本仪器,必须对实验中使用涉及到的传感器、处理电路、激励源有一定了解,并对仪器本身结构、功能有明确认识,做到心中有数。 在仪器使用过程中有以下注意事项: 1、必须在确保接线正确无误后才能开启电源。 2、迭插式插头使用中应注意避免拉扯,防止插头折断。 3、对从各电源、振荡器引出的线应特别注意,防止它们通过机壳造成短路,并 禁止将这些引出线到处乱插,否则很可能引起一起损坏。 4、使用激振器时注意低频振荡器的激励信号不要开得太大,尤其是在梁的自振 频率附近,以免梁振幅过大或发生共振,引起损坏。 5、尽管各电路单元都有保护措施,但也应避免长时间的短路。 6、仪器使用完毕后,应将双平行梁用附件支撑好,并将实验台上不用的附件撤 去。 7、本仪器如作为稳压电源使用时,±15V和0~±10V两组电源的输出电流之和 不能超过1.5A,否则内部保护电路将起作用,电源将不再稳定。 8、音频振荡器接小于100Ω的低阻负载时,应从LV插口输出,不能从另外两个 电压输出插口输出。

传感器与检测技术总复习精华

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)并按照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较优点是(灵敏系数)比金属丝高50~80倍。 6.压阻效应是指半导体材料某一轴向受到外力作用时,其(电阻率ρ)发生变化的现象。 7.电阻应变片的工作原理是基于(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,虽然长度相同,但应变不同,园弧部分使灵敏系数K↓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, 现在一般多采用(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自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

(整理)年l0月高等教育自学考试全国统一命题考试传感器与检测技术试卷课程代码2202.

2007年l0月高等教育自学考试全国统一命题考试 传感器与检测技术 试卷 (课程代码2202) 本试卷共5页,满分100分,考试时间150分钟。 一、单项选择题(本大题共12小题,每小题2分.共24分)在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的,请将其代码填写在题后的括号内。错选、多选或未选均无分。 1.传感器的分辨力越高,表示传感器 【 】 A .迟滞越小 B .重复性越好 C .线性度越好 D .能感知的输入变化量越小 2.属于传感器静态特性指标的是 【 】 A .量程 B .阻尼比 C .临界频率 D .固有频率 3.适合于使用红外传感器进行测量的被测物理量是 【 】 A .转速 B .温度 C .厚度 D .加速度 4.在下述位移传感器中,既适宜于测量大的线位移,又适宜于测量大的角位移的是 【 】 A .电容式传感器 B .电感式传感器 C .光栅式传感器 D .电阻应变式传感器 5.测量范围小的电容式位移传感器的类型为 【 】 A .容栅型 B .变介质型 C .变极距型 D .变极板面积型 6.当某些晶体沿一定方向受外力作用而变形时,其相应的两个相对表面产生极性相反的电荷,去掉外力时电荷消失,这种现象称为 【 】 A .压阻效应 B .压电效应 C .应变效应 D .霍尔效应 7.热敏电阻式湿敏元件能够直接检测 【 】 A .温度 B .温度差 C .绝对湿度 D .相对湿度 8.红外光导摄像管中红外图像所产生的温度分布可以在靶面上感应出相应电压分布图像的物理基础是 【 】 A .压电效应 B .电磁感应 C .光电效应 D .热电效应 9.便于集成化的有源带通滤波器由运算放大器和 【 】 A .RC 网络组成 B .L C 网络组成 C .RL 网络组成 D .RLC 网络组成 10.在典型噪声干扰抑制方法中,差分放大器的作用是 【 】 A .克服串扰 B .抑制共模噪声 C .抑制差模噪声 D .消除电火花干扰 11.已知信号x(t)与y(t)的互相关函数R xy (),当=0时相关程度最高,则y(t)与 x(t)的互相关函数尺,R yx ()相关程度最高时,应满足 【 】 A .τ<0 B .τ=0 C .τ>0 D .τ=l 12.若周期信号x(t)的基波角频率为ω,则其周期为 【 】 A .ω1 B .ωπ2 C .ω π D .ωπ2 二、填空题(本大题共12小题,每小题1分,共12分)请在每小题的空格中填上正确答案。错填、不填均无分。 13.在不致引起规定性能指标永久改变的条件下,传感器允许超过测量范围的能力称为 _______ ____________。 14.检测系统中.模拟式显示在读数时易引起____________________误差。 15.光纤陀螺式角速度传感器利用了____________________相干光的干涉现象。 16.传感器在同一工作条件下,对同一被测量进行多次连续测量所得结果之间不一致程度的指标,称为____________________。 17.气敏传感器是一种将检测到的气体成份和__________________转换为电信号的传感器。 18.设一圆形截面绕线式位移传感器的线圈半径为5mm ,共绕制100圈,线圈总电阻为1,则传感器的灵敏度为____________________。 19.硅芯片式流速传感器的输出信号与流速的平方根成_______________关系。 20.数据处理中使用的温度补偿方法有表格法和____________________。 21.热敏电阻常数小于零的是____________________温度系数的热敏电阻。 22.随机信号是指不能准确预测未来瞬时值,也无法用确切的__________________关系式描述的信号。 23.当信号的标准差变为原来信号的2倍时,信号的方差变为原来信号的______倍。 24.周期信号频谱的特点是离散性、谐波性和____________________。 三、问答题(本大题共6小题,每小题4分.共24分) 25.一般情况下,如何表示传感器的稳定性? 26.简述电荷放大器的特点及电荷放大器与压电式传感器相连时的特点。 27.简要说明人工视觉系统的硬件构成。 28.简述亮度式温度传感器的工作原理。

2007年10月全国自考传感器与检测技术试题

2007年10月全国自考《传感器与检测技术》试卷 课程代码:2202 本试卷共8页满分100分,考试时间150分钟一、单项选择题(本大题共12小题,每小题2分,共24分) 1.传感器的分辨力越高,表示传感器() A、迟滞越小 B、重复性越好 C、线性度越好 D、能感知的输入变化量越小 2.属于传感器静态特性指标的是()。 A、量程 B、阻尼比 C、临界频率 D、固有频率 3.适合于使用红外线传感器进行测量的被测物理量是()。 A、转速 B、温度 C、厚度 D、加速度 4.在下述传感器中,既适宜测量大的线位移,又适宜测量大的角位移的是()。 A、电容式传感器 B、电感式传感器 C、光栅式传感器 D、电阻应变式传感器 5.测量范围小的电容式位移传感器的类型为() A、容栅型 B、变介质型 C、变极距型 D、变极板面积型 6.当某些晶体沿一定方向受外力作用而变形时,其相应的两个相对表面产生极性相反的电荷,去掉外力时电荷消失,这种现象称为()。 A、压阻效应 B、压电效应 C、应变效应 D、霍尔效应 7.热敏电阻式湿敏元件能够直接检测()。 A、温度 B、温度差 C、绝对湿度 D、相对湿度 8.红外光导摄像管中,红外图像所产生的温度分布可以在靶面上感应出相应电压分布图像的物理基础是()。 A、压电效应 B、电磁感应 C、光电效应 D、热电效应 9.便于集成化的有源带通滤波器由运算放大器和()。 A、RC网络组成 B、LC网络组成 C、RL网络组成 D、RLC 网络组成 10.在典型噪声干扰抑制方法中,差分放大器的作用是()。 A、克服串扰 B、抑制共模噪声 C、抑制差模噪声 D、消除电火花

传感器与检测技术试题

中国自考人(https://www.360docs.net/doc/6014275789.html,)——700门自考课程永久免费、完整在线学习快快加入我们吧! 中国自考人(https://www.360docs.net/doc/6014275789.html,)——700门自考课程永久免费、完整在线学习快快加入我们吧! 浙江省2003年1月自考传感器与检测技术试题 课程代码:02202 一、填空题(每空1分,共15分) 1. 如果所测试的信号随时间周期变化或变化很快,这种测试称为________测试。 2. 确定静态标定系统的关键是选用被测非电量(或电量)的_______和标准测试系统。 3. 涡流传感器的线圈与被测物体的距离减小时,互感系数M将________。 4. 半导体应变片以压阻效应为主,它的灵敏度系数为金属应变片的________倍。 5. 测量准静态力信号时,要求电荷放大器的输入阻抗________1012(Ω)。 6. 周期信号展开为傅立叶级数后,其中A0表示直流分量的幅值,A n表示________分量的幅值。 7. 当τ→∞时,信号x(t)的自相关函数R x(τ)呈周期性变化,说明该信号为________。 8. LCD是液晶显示器,是一种________功耗器件。 9. A/D卡的转换速率表示________。 10. 在电桥测量中,由于电桥接法不同,输出电压的灵敏度也不同,________接法可以得到最大灵敏度输出。 11. 一阶有源低通滤波器的主要优点是带负载能力强,主要缺点是________。为克服该缺点,可采用二阶或二阶以 上有源低通滤波器。 12. 绝对湿度给出了水分在空间的具体含量,而相对湿度给出了大气的________程度,它比绝对湿度使用更广泛。 13. 氧化型气体吸附到N型半导体气敏元件上,将使截流子数目减少,从而使材料的电阻率________。 14. 半导体温度传感器以P-N结的温度特性为理论基础。二极管感温元件利用P-N结在恒定电流下,其________与 温度之间的近似线性关系实现。 15. 图像处理的主要目的是________。 二、单项选择题(在每小题的四个备选答案中选出一个正确答案,并将其号码填在题后的括号内。每小题1分,共 15分) 1. 为了抑制干扰,常采用的电路有( ) A. A/D转换器 B. D/A转换器 C. 变压器耦合 D. 调谐电路 2. 选择二阶装置的阻尼比ζ=0.707,其目的是( )。 A. 阻抗匹配 B. 增大输出量 C. 减小输出量 D. 接近不失真条件 3. 自相关函数一定是( )函数。 A. 偶 B. 奇 C. 周期 D. 随机 4. 用脉冲锤激振时,为了获得较宽的激振频率,可( ) A. 增加敲击力 B. 增加锤头硬度 C. 增大锤重 D. 减小冲击力 5. 记录磁带慢录快放,放演信号的频宽将( ) A. 扩展,幅值减小 B. 变窄,幅值减小

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