传感器与检测技术期末复习题。

传感器与检测技术期末复习题2010.5

1、根据国标,传感器的定义是:P2

2、传感器一般由敏感元件、转换元件、转换电路三部分组成。

3、绝对误差

4、相对误差

5、系统误差

6、随机误差

7、引用误差

8、对一台确定的仪表或一个检测系统,最大引用误差是一个定值

9、测量仪表一般采用最大引用误差不能超过的允许值作为划分精度等级的尺度。

10、某仪表的精度等级为0.1级,是表示。在使用时它的最大引用误差不超过±1.0%;即

在整个量程内它的绝对误差最大值不会超过其量程的±1.0%。

11、精度等级已知的测量仪表只有在被测量值接近满量程时,才能发挥它的测量精度。

12、静态特性表示传感器在被测量各个值处于稳定状态时的输入输出关系。静态特性的主

要技术指标有:线性度、迟滞特性、重复性、灵敏度、分辨力和阈值、稳定性和温度稳定性、漂移、静态误差等。

13、传感器的动态性能指标主要有:固有频率、阻尼系数、频响范围、频率特性、时间常

数、上升时间、响应时间、过冲量、衰减率、稳态误差、临界速度、临界频率等。

14、分辨力(分辨率)指传感器能检测到的最小的输入增量,可用绝对值、也可用满量程

的百分数表示。

15、阈值:自控系统中能产生一个校正动作的最小输入值。

16、分辨力说明了传感器的最小的可测出的输入变量;阈值说明了传感器的最小可测出的

输入量。

17、传感器的命名由主题词加四修饰语构成:主题词——;第一级修饰语——;第二级修

饰语——;第三级修饰语——;第四级修饰语——。传感器的代号依次为:主称——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;转换原理——用一个或两个汉语拼音的第一个大写字母标记;序号——用数字标记,厂家自定。

18、传感器的标定是利用精度高一级的标准器具对传感器进行定度的过程,有静态标定和

动态标定两种。静态标定用于检验测试传感器的静态特性指标,如线性度、灵敏度、滞后和重复性等。动态标定是为了确定动态灵敏度、固有频率和频响范围等动态指标。19、电阻式传感器是利用力、位移、加速度、角速度、温度、光照强度等非电学量的变化

引起电路中电阻阻值的变化,从而将非电量转化为电量进行测量的传感器。

20、电阻应变效应:导电材料在外力的作用下发生几何(机械)形变,引起其电阻值变化

的现象。

21、金属材料的电阻相对变化与其线应变成正比。

22、压阻效应,是指当半导体受到应力作用时,由于载流子迁移率的变化,使其电阻

率发生变化的现象。压阻效应有各向异性特征,沿不同的方向施加应力和沿不同方向通过电流,其电阻率变化会不相同。压阻效应被用来制成各种压力、应力、应变、速度、加速度传感器,把力学量转换成电信号。

23、金属铂(Pt)的电阻值随温度变化而变化时,具有很好的重现性和稳定性,可用来制

作铂电阻温度传感器。如Pt100的电阻变化率为0.3851Ω/℃,环境温度为0℃时,其阻值为100Ω。

24、三线制铂电阻温度传感器为消除线路导线电阻引起的测量误差,采用了全等臂电桥。

四线制铂电阻温度传感器用两条附加测试线提供恒定电源(接恒流源),另两条线测待测电阻的压降(换算出阻值),因电压表输入阻抗高(电流很小),故误差小,不必采用电桥。

25、电感式传感器是利用电磁感应把被测的物理量如位移,压力,流量,振动等转换

成线圈的自感系数和互感系数的变化,再由电路转换为电压或电流的变化量输出,实现非电量到电量的转换。常见的有自感式,互感式和涡流式三种。

26、电涡流效应是指金属导体置于交变磁场中会产生电涡流,且该电涡流所产生磁场

的方向与原磁场方向相反的一种物理现象。

27、电涡流传感器的敏感元件是线圈,当给线圈通以交变电流并使它接近金属导体

时,线圈产生的磁场就会被导体电涡流产生的磁场部分抵消,使线圈的电感量、阻抗和品质因数发生变化。这种变化与导体的几何尺寸、导电率、导磁率有关,也与线圈的几何参量、电流的频率和线圈到被测导体间的距离有关。

28、电容式传感器将被测的机械量,如位移、压力等转换为电容量变化的传感器。它

的敏感部分就是具有可变参数的电容器。其最常用的形式是由两个平行电极组成、极间以空气为介质的电容器。若忽略边缘效应,平板电容器的电容为εA/δ,式中ε为极间介质的介电常数,A为两电极互相覆盖的有效面积,δ为两电极之间的距离。δ、

A、ε 三个参数中任一个的变化都将引起电容量变化,并可用于测量。因此电容式传

感器可分为极距变化型、面积变化型、介质变化型三类。

29、热电效应:把两种不同金属导体接成闭合回路,如果两端温度不同(设T>TO),则

在回路中就会产生热电势。这种由于温度不同而产生电动势的现象,称为热电效应。若两端的温差越大,产生的热电势也越大。

30、热电偶用于测温目的的基本性质可归结为以下四条。

1.等值定律

用两种不同的金属组成闭合电路,如果两端温度不同,则会产生热电动势。其大小取决于两种金属的性质和两端的温度,与金属导线尺寸、导线途中的温度及测量热电动势在电路中所取位置无关。

2.均匀导线定律

如用同一种金属组成闭合电路则不管截面是否变化,也不管在电路内存在什么样的温度梯度,电路中都不会产生热电动势。

3.中间导线定律

在热电偶插入第三种金属,只要插入金属的两端温度相同,不会使热电偶的热电动势发生变化。

4.叠加定律

在热电偶插入第三种金属,插入金属的两端温度不同,发生附加热电动势后的总热电动势,等于各接点之间所产生热电动势的代数和。

31、热电偶冷端温度补偿方法有:恒温法,公式修正法,显示仪表机械零点调整法,补偿

导线法,补偿电桥法等。

32、热电偶产生的热电势取决于其两端的温度,只有在冷端温度保持恒定时,其输出的热

电势才是测量端(热端)温度的单值函数。

33、压电效应压电效应可分为正压电效应和逆压电效应。正压电效应是指:当晶体

受到某固定方向外力的作用时,内部就产生电极化现象,同时在某两个表面上产生符号相反的电荷;当外力撤去后,晶体又恢复到不带电的状态;当外力作用方向改变时,电荷的极性也随之改变;晶体受力所产生的电荷量与外力的大小成正比。压电式传感

器大多是利用正压电效应制成的。逆压电效应是指对晶体施加交变电场引起晶体机械变形的现象,又称电致伸缩效应。

34、压电传感器只能应用于动态测量:

由于外力作用在压电元件上产生的电荷只有在无泄漏的情况下才能保存,即需要测量回路具有无限大的输入阻抗,这实际上是不可能的,因此压电式传感器不能用于静态测量。

35、压电传感器可用于力,压力,速度,加速度,振动等非电量的测量。

36、霍尔效应是磁电效应的一种,这一现象是霍尔(A.H.Hall,1855—1938)于1879年

在研究金属的导电机构时发现的。当电流垂直于外磁场通过导体时,在导体的垂直于磁场和电流方向的两个端面之间会出现电势差,这一现象便是霍尔效应。这个电势差也被叫做霍尔电势差。后来发现半导体、导电流体等也有这种效应,而半导体的霍尔效应比金属强得多,利用这现象制成的各种霍尔元件,广泛地应用于工业自动化技术、检测技术及信息处理等方面。

37、霍尔效应是研究半导体材料性能的基本方法。通过霍尔效应实验测定的霍尔系数,能

够判断半导体材料的导电类型、载流子浓度及载流子迁移率等重要参数。

38、流体中的霍尔效应是研究“磁流体发电”的理论基础。

39、霍尔开关有碰头式,滑近式,磁屏蔽式,集磁式几种形式。

40、霍尔电流传感器原理与特点

由于通电螺线管内部存在磁场,其大小与导线中的电流成正比,故可以利用霍尔传感器测量出磁场,从而确定导线中电流的大小。利用这一原理可以设计制成霍尔电流传感器。其优点是不与被测电路发生电接触,不影响被测电路,不消耗被测电源的功率,特别适合于大电流传感。

41、磁栅尺的结构,原理及应用P130

42、使用磁栅尺进行位置测量时测量结果只与位置有关与速度无关,当磁尺与拾磁磁头间

相对运动速度很低或处于相对静止状态时,也能进行位置测量。

43、光照射到某些物质上,引起物质的电性质发生变化,也就是光能量转换成电能。

这类光致电变的现象被人们统称为光电效应。

44、光电效应分为光电子发射、光电导效应和光生伏特效应。前一种现象发生在物体

表面,又称外光电效应。后两种现象发生在物体内部,称为内光电效应。

45、基于内光电效应的光电元器件有:光敏电阻,光敏二极管,光敏三级管

46、光敏电阻的主要参数有光电流,亮阻;暗电流,暗阻。

47、光电元件选用时应注意的特性有:光照特性,光谱特性,伏安特性,频率特性,温度

特性,响应时间等。

48、热释电效应:当一些晶体受热时,在晶体两端将会产生数量相等而符号相反的电

荷。这种由于热变化而产生的电极化现象称为热释电效应。

49、凡在绝对零度(-273℃)以上的环境,无所不有地发射出不同程度的红外线。现代物

理学称之为热射线。

50、红外线的特性P162

51、菲涅尔透镜多是由聚烯烃材料注压而成的薄片,镜片表面一面为光面,另一面刻

录了由小到大的同心圆(或一组平行棱柱),它的纹理是利用光的干涉及扰射和根据相对灵敏度和接收角度要求来设计的,透镜的要求很高,一片优质的透镜必须是表面光洁,纹理清晰,其厚度随用途而变,多在1mm左右,特性为面积较大,厚度薄及侦测距离远。

菲涅尔透镜的在很多时候相当于红外线及可见光的凸透镜,效果较好,但成本比普通的凸透镜低很多。

52、菲涅尔透镜作用有两个:一是聚焦作用,即将热释红外信号折射(反射),第

二个作用是将探测区域内分为若干个明区和暗区,使进入探测区域的移动物体能以温度变化的形式在PIR上产生变化热释红外信号。

53、菲涅耳透镜可以把透过窄带干涉滤光镜的光聚焦在硅光电二级探测器的光敏面上,

菲涅尔透镜由有机玻璃制成,不能用任何有机溶液(如酒精等)擦拭,除尘时可先用蒸馏水或普通净水冲洗,再用脱脂棉擦拭。

54、如果你站在湖边,低头看脚下的水,你会发现水是透明的,反射不是特别强烈;如

果你看远处的湖面,你会发现水并不是透明的,但反射非常强烈。这就是“菲涅尔效应”。

55、人体在非聂耳透镜前,静止时传感器无输出信号,活动时则能检测到,故也称为人体

运动传感器。

56、莫尔条纹:以透射光栅为例,当指示光栅上的线纹和标尺光栅上的线纹之间形成

一个小角度θ,并且两个光栅尺刻面相对平行放置时,在光源的照射下,位于几乎垂直的栅纹上,形成明暗相间的条纹。这种条纹称为“莫尔条纹” (右图所示)。严格地说,莫尔条纹排列的方向是与两片光栅线纹夹角的平分线相垂直。莫尔条纹中两条亮纹或两条暗纹之间的距离称为莫尔条纹的宽度,以W表示。

57、莫尔条纹具有以下特征:

(1)莫尔条纹的变化规律:两片光栅相对移过一个栅距,莫尔条纹移过一个条纹距离。由于光的衍射与干涉作用,莫尔条纹的变化规律近似正(余)弦函数,变化周期数与光栅相对位移的栅距数同步。

(2)放大作用

在两光栅栅线夹角较小的情况下,莫尔条纹宽度ω和光栅栅距W、栅线角θ之间有下列关系。式中,θ的单位为rad,W的单位为mm。由于倾角很小,sinθ很小,则

W=ω /θ 若ω =0.01mm,θ=0.01rad,则上式可得W=1,即光栅放大了100倍。

(3)均化误差作用

莫尔条纹是由若干光栅条纹共用形成,例如每毫M100线的光栅,10mm宽度的莫尔条纹就有1000条线纹,这样栅距之间的相邻误差就被平均化了,消除了由于栅距不均匀、断裂等造成的误差。

58、辨向电路

无论测量直线位移还是测量角位移,都必须能够根据传感器的输出信号判别移动的方向,即判断是正向移动还是反向移动,是顺时针旋转还是逆时针旋转。

但是,仅有一个光电元件的输出无法判别光栅的移动方向,因为在一点观察时,不论主光栅向哪个方向运动,莫尔条纹均作明暗交替变化。为了辨别方向,通常采用在相隔1/4莫尔条纹间距B的位置上安放两个光电元件,获得相位差为90o的两个信号,然后送到辨向电路进行处理。

细分的方法有多种,如直接细分、电桥细分、锁相细分、调制信号细分、软件细分等。下面介绍常用的直接细分方法。

直接细分又称位置细分,常用细分数为4,因此也称为四倍频细分。图12.1.7给出了一种四倍频细分电路及其波形。在上述辨向电路的基础上,将获得的两个相位相差90o的正弦信号分别整形和反相,就可得到4个相位依次为0°C、

90oC、180oC、270oC的方波信号,经RC微分电路后就可在光栅移动一个栅距时,得到均匀分布的4个计数脉冲,再送到可逆计数器进行加法或减法计数,这样可将分辩率提高4倍。

59、光电编码器,可分为增量式、绝对式以及混合式三种。

60、 1 增量式编码器:增量式编码器是直接利用光电转换原理输出三组方波脉冲A、B和Z 相;A、B两组脉冲相位差90。,从而可方便的判断出旋转方向,而Z相为每转一个脉冲,用于基准点定位。它的优点是原理构造简单,机械平均寿命可在几万小时以上,抗干扰能力强,可靠性高,适合于长距离传输。其缺点是无法输出轴转动的绝对位置信息。

2 绝对式编码器:绝对式编码器是直接输出数字的传感器,在它的圆形码盘上沿径向有若干同心码盘,每条道上有透光和不透光的扇形区相间组成,相邻码道的扇区树木是双倍关系,码盘上的码道数是它的二进制数码的位数,在吗盘的一侧是光源,另一侧对应每一码道有一光敏元件,当吗盘处于不同位置时,各光敏元件根据受光照与否转换出相应的电平信号,形成二进制数。这种编码器的特点是不要计数器,在转轴的任意位置都可读书一个固定的与位置相对应的数字码。显然,吗道必须N条吗道。目前国内已有16位的绝对编码器产品。

3 混合式绝对编码器:混合式绝对编码器,它输出两组信息,一组信息用于检测磁极位置,带有绝对信息功能;另一组则完全同增量式编码器的输出信息。

61、增量式编码器需要计数和辨向系统,绝对式直接输出自然二进制码或格雷码,不需辨

向电路,掉电不影响编码数据获得;而增量式断电后则丢失位置信号。

62、多普勒效应是为纪念奥地利物理学家及数学家克里斯琴·约翰·多普勒(Christian Johann Doppler)而命名的,他于1842年首先提出了这一理论。主要内容为:物体辐射的波长因为光源和观测者的相对运动而产生变化。在运动的波源前面,波被压缩,波长变得较短,频率变得较高(蓝移blue shift);当运动在波源后面时,会产生相反的效应。波长变得较长,频率变得较低(红移red shift)。波源的速度越高,所产生的效应越大。根据光波红(蓝)移的程度,可以计算出波源循着观测方向运动的速度。

63、光纤传感器可以分为两大类:一类是功能型(传感型)传感器。另一类是非功能

型(传光型)传感器。

一、功能型传感器:功能型传感器是利用光纤本身的特性把光纤作为敏感元件, 被测量对光纤内传输的光进行调制, 使传输的光的强度、相位、频率或偏振态等特性发生变化, 再通过对被调制过的信号进行解调, 从而得出被测信号。

光纤在其中不仅是导光媒质,而且也是敏感元件,光在光纤内受被测量调制,多采用多模光纤。

优点:结构紧凑、灵敏度高。

缺点:须用特殊光纤,成本高,

典型例子:光纤陀螺、光纤水听器等

二、非功能型传感器:非功能型传感器是利用其它敏感元件感受被测量的变化, 光纤仅作为信息的传输介质,常采用单模光纤。

光纤在其中仅起导光作用,光照在光纤型敏感元件上受被测量调制。

优点:无需特殊光纤及其他特殊技术;比较容易实现,成本低。

缺点:灵敏度较低。

实用化的大都是非功能型的光纤传感器。

64、光纤传感器是最近几年出现的新技术,可以用来测量多种物理量,比如声

场、电场、压力、温度、角速度、加速度等,还可以完成现有测量技术难以完成的测

量任务。在狭小的空间里,在强电磁干扰和高电压的环境里,光纤传感器都显示出了独特的能力。目前光纤传感器已经有70多种,大致上分成光纤自身传感器和利用光纤的传感器。

65、光纤传感器的频率调制技术是应用多普勒效应实现的。

66、电光效应electro-optical effect某些各向同性的透明物质在电场作用下显示出光

学各向异性,物质的折射率因外加电场而发生变化的现象为电光效应。利用电光效应可对光纤传感器进行偏振调制。

67、磁光效应是指处于磁化状态的物质与光之间发生相互作用而引起的各种光学现

象。包括法拉第效应、克尔磁光效应、塞曼效应和科顿-穆顿效应等。这些效应均起源于物质的磁化,反映了光与物质磁性间的联系。法拉第效应1845年由M.法拉第发现。当线偏振光(见光的偏振)在介质中传播时,若在平行于光的传播方向上加一强磁场,则光振动方向将发生偏转,偏转角度ψ与磁感应强度B和光穿越介质的长度l 的乘积成正比,即ψ=VBl,比例系数V称为费尔德常数,与介质性质及光波频率有关。偏转方向取决于介质性质和磁场方向。上述现象称为法拉第效应或磁致旋光效应。该效应可用来分析碳氢化合物,因每种碳氢化合物有各自的磁致旋光特性;在光谱研究中,可借以得到关于激发能级的有关知识;在激光技术中可用来隔离反射光,也可作为调制光波的手段。科顿-穆顿效应1907年A.科顿和H.穆顿首先在液体中发现。光在透明介质中传播时,若在垂直于光的传播方向上加一外磁场,则介质表现出单轴晶体(见双折射)的性质,光轴沿磁场方向,主折射率之差正比于磁感应强度的平方。此效应也称磁致双折射。W.佛克脱在气体中也发现了同样效应,称佛克脱效应,它比前者要弱得多。当介质对两种互相垂直的振动有不同吸收系数时,就表现出二向色性的性质,称为磁二向色性效应。克尔磁光效应入射的线偏振光在已磁化的物质表面反射时,振动面发生旋转的现象,1876年由J.克尔发现。克尔磁光效应分极向、纵向和横向三种,分别对应物质的磁化强度与反射表面垂直、与表面和入射面平行、与表面平行而与入射面垂直三种情形。极向和纵向克尔磁光效应的磁致旋光都正比于磁化强度,一般极向的效应最强,纵向次之,横向则无明显的磁致旋光。克尔磁光效应的最重要应用是观察铁磁体的磁畴(见磁介质、铁磁性)。不同的磁畴有不同的自发磁化方向,引起反射光振动面的不同旋转,通过偏振片观察反射光时,将观察到与各磁畴对应的明暗不同的区域。用此方法还可对磁畴变化作动态观察。利用电光效应可对光纤传感器进行偏振调制。

68、光弹效应(photoelastic effect)光弹效应也叫应力双折射效应。光弹性效应:当

外力或振动作用于弹性体产生应变时,弹性体的折射率发生变化,呈现双折射性质,这种有内应力的透明介质中o光和e光折射率不相等,它与应力分布有关。这种现象即为光弹性效应。

69、电阻式半导体气体传感器主要是指半导体金属氧化物陶瓷气体传感器,是一种用金属

氧化物薄膜(例如:Sn02,ZnO Fe203,Ti02等)制成的阻抗器件,其电阻随着气体含量不同而变化。气味分子在薄膜表面进行还原反应以引起传感器传导率的变化。为了消除气味分子还必须发生一次氧化反应。传感器内的加热器可加热到200~400℃,可烧掉附着的油污,尘埃,加速气体吸附,有助于氧化反应进程,提高了灵敏度和响应速度.

70、绝对湿度:单位体积空气中所含水蒸汽的质量,叫做空气的“绝对湿度”。它是大气干

湿程度的物理量的一种表示方式。通常以1立方M空气内所含有的水蒸汽的克数来表示。

71、相对湿度空气中实际所含水蒸汽密度和同温度下饱和水蒸汽密度的百分比值,叫做空

气的“相对湿度”。也可以用水汽压强的比来表示。

72、露点温度是指空气在水汽含量和气压都不改变的条件下,冷却到饱和时的温度。

形象地说,就是空气中的水蒸气变为露珠时候的温度叫露点温度。露点温度本是个温度值,可为什么用它来表示湿度呢?这是因为,当空气中水汽已达到饱和时,气温与露点相同;当水汽未达到饱和时,气温一定高于露点温度。所以露点与气温的差值可以表示空气中的水汽距离饱和的程度。在100%的相对湿度时,周围环境的温度就是露点温度。露点越小于周围环境的温度,结露的可能性就越小,也就意味着空气越干燥,露点不受温度影响,但受压力影响。

73、湿度传感器具有如下特点:(1)、精度和长期稳定性

湿度传感器的精度应达到±2%~±5%RH,达不到这个水平很难作为计量器具使用,湿度传感器要达到±2%~±3%RH的精度是比较困难的,通常产品资料中给出的特性是在常温(20℃±10℃)和洁净的气体中测量的。在实际使用中,由于尘土、油污及有害气体的影响,使用时间一长,会产生老化,精度下降,湿度传感器的精度水平要结合其长期稳定性去判断,一般说来,长期稳定性和使用寿命是影响湿度传感器质量的头等问题,年漂移量控制在1%RH水平的产品很少,一般都在±2%左右,甚至更高。(2)、湿度传感器的温度系数

湿敏元件除对环境湿度敏感外,对温度亦十分敏感,其温度系数一般在0.2~0.8%RH/℃范围内,而且有的湿敏元件在不同的相对湿度下,其温度系数又有差别。温漂非线性,这需要在电路上加温度补偿式。采用单片机软件补偿,或无温度补偿的湿度传感器是保证不了全温范围的精度的,湿度传感器温漂曲线的线性化直接影响到补偿的效果,非线性的温漂往往补偿不出较好的效果,只有采用硬件温度跟随性补偿才会获得真实的补偿效果。湿度传感器工作的温度范围也是重要参数。多数湿敏元件难以在40℃以上正常工作。(3)、湿度传感器的供电金属氧化物陶瓷,高分子聚合物和氯化锂等湿敏材料施加直流电压时,会导致性能变化,甚至失效,所以这类湿度传感器不能用直流电压或有直流成份的交流电压。必须是交流电供电。(4)、互换性目前,湿度传感器普遍存在着互换性差的现象,同一型号的传感器不能互换,严重影响了使用效果,给维修、调试增加了困难,有些厂家在这方面作出了种种努力,(但互换性仍很差)取得了较好效果。(5)、湿度校正校正湿度要比校正温度困难得多。温度标定往往用一根标准温度计作标准即可,而湿度的标定标准较难实现,干湿球温度计和一些常见的指针式湿度计是不能用来作标定的,精度无法保证,因其要求环境条件非常严格,一般情况,(最好在湿度环境适合的条件下)在缺乏完善的检定设备时,通常用简单的饱和盐溶液检定法,并测量其温度。

74,对湿度传感器性能作初步判断的几种方法在湿度传感器实际标定困难的情况下,可以通过一些简便的方法进行湿度传感器性能判断与检查。(1)、一致性判定,同一类型,同一厂家的湿度传感器产品最好一次购买两支以上,越多越说明问题,放在一起通电比较检测输出值,在相对稳定的条件下,观察测试的一致性。若进一步检测,可在24h内间隔一段时间记录,一天内一般都有高、中、低3种湿度和温度情况,可以较全面地观察产品的一致性和稳定性,包括温度补偿特性。(2)、用嘴呵气或利用其它加湿手段对传感器加湿,观察其灵敏度、重复性、升湿脱湿性能,以及分辨率,产品的最高量程等。 (3)、对产品作开盒和关盒两种情况的测试。比较是否一致,观察其热效应情况。 (4)、对产品在高温状态和低温状态(根据说明书标准)进行测试,并恢复到正常状态下检测和实验前的记录作比较,考查产品的温度适应性,并观察产品的一致性情况。产品的性能最终要依据质检部门正规完备的检测手段。利用饱和盐溶液作标定,也可使用名牌产品作比对检测,产品还应进行长期使用过程中的长期标定才能较全面地判断湿度传感器的质量。

75,生物传感器1.根据生物传感器中分子识别元件即敏感元件可分为五类:酶传感器(enzymesensor),微生物传感器(microbialsensor),细胞传感器

(organallsensor),组织传感器(tis-suesensor)和免疫传感器(immunolsensor)。显而易见,所应用的敏感材料依次为酶、微生物个体、细胞器、动植物组织、抗原和抗体。 2.根据生物传感器的换能器即信号转换器分类有:生物电极(bioelectrode)传感器,半导体生物传感器(semiconductbiosensor),光生物传感器(opticalbiosensor),热生物传感器(calorimetricbiosensor),压电晶体生物传感器(piezoelectricbiosensor)等,换能器依次为电化学电极、半导体、光电转换器、热敏电阻、压电晶体等。

76,智能传感器定义:所渭智能式传感器就是一种带行微处理机的,兼有信息检测、信息处理、信息记忆、逻辑思维与判断功能的传感器。

77,智能传感器的功能

概括而言,智能传感器的主要功能是:

(1) 具有自校零、自标定、自校正功能;

(2) 具有自动补偿功能;

(3) 能够自动采集数据,并对数据进行预处理;

(4) 能够自动进行检验、自选量程、自寻故障;

(5) 具有数据存储、记忆与信息处理功能;

(6) 具有双向通讯、标准化数字输出或者符号输出功能;

(7) 具有判断、决策处理功能。

78,智能传感器特点

与传统传感器相比,智能传感器的特点是:

1. 精度高

2. 高可靠性与高稳定性

3. 高信噪比与高的分辨力

4. 强的自适应性

5. 低的价格性能比

传感器(sensor)一词来自拉丁语sentire,意思是“觉察,领悟”。其作用是对于诸如热、光、力、声、运动等物理或化学的刺激做出反应,感受被测刺激后定量地将其转化为电信号,信号调理电路对该信号进行放大、调制等处理,再由变送器转化成适于记录和显示的形式输出。

79.抗干扰技术

干扰的产生:干扰来自测量系统内部或外部。干扰的产生有两大类:电气设备干扰和放电干扰。电气设备干扰主要有射频干扰,工频干扰和感应干扰;放电干扰主要有弧光放电干扰,火花放电干扰,电晕放电干扰和天体,天电干扰。

干扰的类型:机械干扰,热干扰,光干扰,温度干扰,化学干扰,电磁干扰等

干扰的耦合方式:电磁耦合,静电电容耦合,漏电电流耦合,共阻抗耦合等。

抑制干扰的措施:抑制干扰源,切断干扰途径,消除被干扰对象的敏感性(干扰的三要素)。

1.接地技术:低频电路(f<1MH)一点接地,可克服地电位差的影响和公共地线共阻抗引起

的干扰。高频电路(f>10MH)大面积就近多点接地。要求强电地线与信号地线分设;模拟与数字,交流与直流电路地线分设

2.屏蔽技术:有静电屏蔽,低频磁屏蔽,电磁屏蔽,驱动屏蔽(使用电压跟随器,“1:1

电压”使输出与输入电压幅值相同,相位一致,可有效抑制寄生电容耦合干扰。)

3.浮空(浮置):公共线不接机壳,大地,则与其无电的联系,阻断了干扰通路。

4.滤波技术:电源滤波;信号滤波;软件滤波。

5.隔离:光电隔离

传感器原理及应用期末考试试卷(含答案)

传感器原理及应用 一、单项选择题(每题2分.共40分) 1、热电偶的最基本组成部分是()。 A、热电极 B、保护管 C、绝缘管 D、接线盒 2、为了减小热电偶测温时的测量误差,需要进行的温度补偿方法不包括( )。 A、补偿导线法 B、电桥补偿法 C、冷端恒温法 D、差动放大法 3、热电偶测量温度时( )。 A、需加正向电压 B、需加反向电压 C、加正向、反向电压都可以 D、不需加电压 4、在实际的热电偶测温应用中,引用测量仪表而不影响测量结果是利用了热电偶的哪 个基本定律( )。 A、中间导体定律 B、中间温度定律 C、标准电极定律 D、均质导体定律 5、要形成测温热电偶的下列哪个条件可以不要()。 A、必须使用两种不同的金属材料; B、热电偶的两端温度必须不同; C、热电偶的冷端温度一定要是零; D、热电偶的冷端温度没有固定要求。 6、下列关于测温传感器的选择中合适的是()。 A、要想快速测温,应该选用利用PN结形成的集成温度传感器; B、要想快速测温,应该选用热电偶温度传感器; C、要想快速测温,应该选用热电阻式温度传感器; D、没有固定要求。 7、用热电阻测温时,热电阻在电桥中采用三线制接法的目的是( )。 A、接线方便 B、减小引线电阻变化产生的测量误差 C、减小桥路中其他电阻对热电阻的影响 D、减小桥路中电源对热电阻的影响 8、在分析热电偶直接插入热水中测温过程中,我们得出一阶传感器的实例,其中用到了()。 A、动量守恒; B、能量守恒; C、机械能守恒; D、电荷量守恒; 9、下列光电器件中,基于光电导效应工作的是( )。 A、光电管 B、光敏电阻 C、光电倍增管 D、光电池

磁电式传感器的汽车检测系统设计

摘要 汽车车速传感器设计是一种智能限速装置,利用速度传感器将转变成的电压信号输送给ECU(Electronic Control Unit),来控制速度,速度达到规定值时切断电路达到限速的目的。本文介绍了限速装置的工作原理,详细讲述了系统的组成、原理和测试方法。系统采用硬件建软件对测量过程及测量结果进行处理。与传统的限速装置相比,此限速器具有结构简单、新颖、易于实现的特点。实验证明在整个调速范围内都取得了良好的效果,系统具有良好的稳态精度及动态响应性能,同时也提高了限速装置的整体性能。 关键词 数据采集控制装置磁电式传感器

目录 摘要................................... 错误!未定义书签。前言................................................... III 1传感器的工作原理.. (1) 1.1汽车车速传感器的工作原理 (1) 1.2汽车磁电式车速传感器 (1) 1.3控制装置的工作原理 (2) 2车辆限速装置的设计 (4) 2.1控制装置系统的设计 (4) 2.2数据采集系统的设计 (5) 2.3系统总体设计 (6) 3车辆限速装置的性能测试 (8) 3.1性能指标 (8) 3.2测试方法与结果 (8) 3.3干扰问题 (9) 4汽车车速传感器装置的应用 (9) 5汽车车速传感器装置的发展趋势 (10) 结论.................................................... I 参考文献 (1)

前言 随着电子技术的发展,汽车电子化程度不断提高,通常的机械系统已经难以解决某些与汽车功能要求有关的问题,而被电子控制系统代替。传感器的作用就是根据规定的被测量的大小,定量提供有用的电输出信号的部件,亦即传感器把光、时间、电、温度、压力及气体等的物理、化学量转换成信号的变换器。传感器作为汽车电控系统的关键部件,它直接影响汽车的技术性能的发挥。 近年来,汽车保有量迅速增加,车辆安全性已成为人们最关心的问题。为了保障人民生命财产安全,政府部门制定了相关的道路交通安全法规,为了满足安全法规和消费者对车辆安全性的要求,厂商采取了多方面措施来改善车辆的安全性能,其中电子技术起了很大的作用。随着现代电子技术的发展,车辆电子化的程度越来越高,车辆传感器成为汽车电子控制系统的重要组成部件,也是车辆电子技术领域研究的核心技术之一。车辆内传感器的工作环境十分恶劣,因此对传感器的要求也十分严格。这些传感器必须要经受40℃~150℃的温度变化,而且要求精度高、可靠性好、反应快、抗干扰和抗振动能力强,才能准确地实时检测车辆运行的有关状态,速度传感器是列车安全行驶的重要设备,它能否稳定工作,将直接影响到车辆的正常运行。 作为现代信息技术三大支柱之一的传感器技术,已成为21世纪人们在高新技术发展方面争夺的一个制高点。在现代汽车电子控制中,传感器广泛用于发动机控制系统、底盘控制系统、车身控制系统和导航系统中,传感器的使用数量和技术水平决定了现代车辆控制系统的性能,为汽车性能的改善提供了有力保障。传感器是汽车电子控制系统的信息源,是促进汽车高档化、电子化、自动化的关键部件,也是汽车电子技术领域研究的核心内容之一。普通汽车上大约装有10-20只传感器,高级豪华轿车则更多。传感器能及时识别外界和系统本身的变化,对温度、压力、位置、转速、体积流量等信息进行实时、准确的测量,并将信息传递给电脑进行处理,从而实现汽车各系统的电子控制。现代社会对车辆性能的要求越来越高,促使汽车传感器技术不断发展,今后汽车传感器的发展趋势是实现微型化、智能化和多功能化,开发新材料、新工艺和新型传感器。

传感器技术期末试题1答案

辽宁地质工程职业学院2008~2009学年度 第一学期期末《检测技术》试卷A 使用班级:07电气1、2、3班 出题人:杜慧 审题人:王春 考试时间:90分钟 一、填空题(每空1分,共20分) 1、1、 误差产生的原因和类型很多,其表现形式一般分为三种,分别是(粗大误差 )、(系统误差) 、(随机误差 )。 2、2、传感器灵敏度是指( K=x y ??)。 3、MQN 气敏电阻可测量的(还原性气体)浓度。 3、4、电涡流传感器的最大特点是(非接触式)测量。 5、用万用表交流电压档(频率上限为5KHZ ),10V 左右的高频电压,发现示值还不到2V ,误差属于( 系统 )误差 6、自感式传感器常见的类型有(变隙式)(变面积式)(螺线管式)这三种形式 7、热电阻测量转换电桥电路通常采用(三线制)制连接法。 8、实际差动变压器的线性范围仅约为线性骨架长度的( 1/10 )左右。 9、气敏电阻工作时必须加热的目的有两方面,分别是(加速被测气体的化学吸附过程)、(烧去气敏电阻表面的污物)。 10、电流变送器电流输出为(4-20 )mA 。 11、调频法电路的并联谐振频率f=(C O L π21 )。 12、接近开关采用三线制接线方式,棕色为电源正极,黑色是(输出端)。可直接 带继电器。 13、电容传感器的测量转换电路有三种,分别是(调频电路)、(电桥电路)、(运算放大电路)。 二、选择题(每题2分,共30分) 1、某压力仪表厂生产的压力表满度相对误差均控制在 0.4%~0.6% ,该压力表的精度等级应定为(B ) A. 0 .2 B. 0 .5 C. 1 .0 D. 1.5 2、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左右为宜。(C ) A.3 倍 B.10 倍 C.1.5 倍 D.0.75 倍 3、湿敏电阻用交流电作为激励电源是为了( B )。 A. 提高灵敏度 B. 防止产生极化、电解作用 C. 减小交流电桥平衡难度 4、已知待测拉力约为 70N 左右。现有两只测力仪表,1为 0.5 级,测量范围为 0 ~ 500N ;2为 1.0 级,测量范围为 0 ~ 100N 。问选用哪一只测力仪表较好(B ) A.1 B.2 C.3 D.4 5、希望远距离传送信号,应选用具有( D )输出的标准变送器。 A. 0~2V B.1~5V C.0~10mA D.4~20mA 6、螺线管式自感传感器采用差动结构是为了( B )。 A. 加长线圈的长度从而增加线性范围 B. 提高灵敏度,减小温漂 C. 降低成本 D. 增加线圈对衔铁的吸引力 7、电涡流接近开关可以利用电涡流原理检测出( C )的靠近程度。 A. 人体 B. 水 C. 黑色金属零件 D. 塑料零件 8、欲测量镀层厚度,电涡流线圈的激励源频率约为( D )。 A. 50~100Hz B. 1~10kHz C.10~50kHz D. 100kHz~2MHz 9、在电容传感器中,若采用调频法测量转换电路,则电路中 ( B ) A. 电容和电感均为变量 B. 电容是变量,电感保持不变 C. 电容保持常数,电感为变量 D. 电容和电感均保持不变 10、在使用测谎器时,被测试人由于说谎、紧张而手心出汗,可用(D )传感器来检测。 A. 应变片 B. 气敏电阻 C. 热敏电阻 D. 湿敏电阻 11、使用压电陶瓷制作的力或压力传感器可测量( C ) A. 人的体重 B. 车刀的压紧力 C. 车刀在切削时感受到的切削力的变化量 D. 自来水管中的水的压力 12、超声波在有机玻璃中的声速比 在水中的生速(A ),比在钢中的声速( B ) 题 号 一 二 三 四 五 六 七 八 总 分 得 分 批卷人: 审 核: 得分 得分 装 订 线 注意:考生在填写个人 信息时,必须字迹工整、数据准确、不得漏填。答题时 ,装订 线内禁 考场号:____ 级:____________ 姓名:____ 学号:

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。

无线传感器检测系统

边坡监测传感器系统的硬件设计 尧春燕余清华林兴立 (暨南大学土木工程系广州510632) 摘要:本文从系统组成、工作原理及硬件设计三个方面详细介绍本创新成果——边坡监测传感器系统。 无线传感器网络WSN是随着微电子技术、计算机技术和无线通信技术的进步而兴起的一项新技术,它由部署在监测区域内大量的廉价微型传感器节点组成,通过无线通信方式形成的一个多跳的自组织网络系统,其目的是协作地感知、采集、和处理网络覆盖区域中感知对象的信息,并发送给观察者。本课题将无线传感器网络应用于边坡稳定的长期监测,可以实现一天二十四小时自动监测,从而实时获取精确的监测数据,具有自动化、智能化程度高和效率高等特点。 1、边坡监测传感器系统组成 本边坡监测传感器系统基于无线传感器网络,其主要由硬件部分和软件部分组成,硬件部分包括监测区域内的节点模块、基站模块(中继)、GPRS模块和监测中心计算机;软件部分包括单片 机控制程序和监测中心计算机中的应用程序。系统中每一部分都是模块化的,具有结构紧凑、易于维护等优点。 传感器系统组成简图

2、系统的工作原理 本监测系统主要有数据采集、数据传输、数据转换并加入数据库、数据处理五项功能。数据采集由监测区域内各节点完成,监测区域内的节点组成数据采集网络,单个节点可以是加速度传感器、土压力传感器、孔隙水压力传感器、温度传感器等及其组合,用于测量该节点各层土体中的土压力、土体位移、孔隙水压力、土体温度等数据,并将数据通过传感器内置的单片机进行初步处理,再通过埋设的电缆把数据传递给埋设在表层的无线发射装置。各节点的无线发射装置将数据汇集到监测区域的基站中,数据采集过程完成。数据传输过程则由基站将数据通过GPRS发射装置发送到无线GSM网络,经由国际互联网,传递到数据接收终端(这里采用个人计算机)。终端接收到数据后,数据采集装换软件将数据纳入数据库。数据库处理软件便可以通过长期监测建立起来的数据库调用数据,列出供人查询,更进一步,软件可以根据数据绘制出边坡位移、压力、温度等曲线,直观的将边坡的变化呈现出来,通过设定位移等参数的阀值,并设置数据自动更新,可以动态地监测边坡的变化并在数据达到阀值时发出报警。 3、传感器系统硬件设计: 3、1、传感器模块(原理参照中期成果) 加速度传感器、电阻应变式土压力传感器以及温度传感器。由于本系统主要用来监测边坡位移,因此节点设计的重点放在加速度传感器上。 本设计采用MMA7260Q高集成度三轴加速度传感器。MMA7260Q是一种低成本单芯片三轴向高灵敏度加速度传感器,基于表面微机械结构,集成信号调理电路、单极点低通滤波器和温度补偿部分,并且具有4种不同的灵敏度选择模式。滤波器截止频率已在出厂前设定,不需要外部调整。同时它包含一种睡眠模式,使其成为小型电池供电便携式设备的理想之选。MMA7260Q能在XYZ三个轴向上以极高的灵敏度读取低重力水平的坠落、倾斜、移动、放置、震动和摇摆,它是同类产品中的第一个单芯片三轴向加速器。主要具有以下特点:①XYZ:在一个设备中提供三轴向检测灵敏度。②可选灵敏度:1.5、2、4和6 g。③低功耗:500uA 。 ④睡眠模式:3uA ,是电池供电的手持电子产品的理想之选。⑤低压运行:2.2—3.6 V。⑥快速启动:lms。⑦低噪音:达到更高的分辨率、更高的精确度。 ⑧封装:16引脚6 mm×6 mm×1.45 mm方体扁平封装(QFN)。

传感器检测技术及应用期末考试试题

《自动检测技术》复习题 ........... 一、填空题: 1.自动检测系统分为开环系统和闭环系统,气象观测系统属于开环系统,炉温自动系统属于闭环系统。 2.有人把计算机比喻为一个人的大脑,传感器则是人的感官。 3.对仪表读数不需经过任何运算就能直接得到测量的结果,就叫直接测量。对被测物理量必须经过方程组才能得到最后结果,就叫间接测量。 4.传感器命名:由主题词加四级修饰语构成,第一级修饰语是指被测量;第三级修饰语是指特征描述;第四级修饰语是指主要技术指标。 5.1994年12月1日国家批准实施的GB/T14479-93《传感器图用图形符号》已与国际接轨。按照它的规定,传感器图用图形符号由符号要素正方形和等边三角形组成,其中要素正方形表示转换元件。等边三角形表示敏感元件。 6.我国电工仪表的准确度等级S就是按满度相对误差γm分级的;按大小依次分成,,,,,。例如某电表S=即表明它的准确度等级为3级,也就是它的满度误差不超过±%,即|γm|≤,或习惯上写成γm=±。为了减小测量中的示值,在进行量程选择时应尽可能使示值接近满度值,一般以示值不小于满度值的2/3为宜。

7.某级电流表,满度值A=100μA,求测量值分别为x1=100μA时的示值相对误差为±1%。x2=80μA时的示值相对误差为±%;x3=20μA时的示值相对误差为±0,5%。 9.家用电器的温度检测中,空调器属于湿度传感器,电冰箱属于温度传感器。 10.热敏电阻按其性能分为正温度系数(PTC),负温度系数(NTC),临界温度系数(CTC)三种,电机的过热保护属PTC保护,晶体管保护属NTC保护。 11.电容式传感器有三种基本类型,即变极距型、变面积型和变介电常数型。 12按误差产生的特性可将误差分为绝对误差和相对误差。 13.0.5级电工仪表的引用误差的最大值不超过±%.。 14.标称值为102μf,容许误差为±5%的电容,其实际值范围是测量100℃的温度用级温度计可能产生的绝对误差+,示值相对误差 16.由温包、毛细管和压力敏感元件组成的是压力式温度计。 17.热敏电阻按性能分为临界温度热敏电阻、PTC热敏电阻和nTC热敏电阻。 18.辐射测温方法分辐射法、和。 19.电容式传感器的基本类型有3种。 20.在流量检测中,先测出流体和流速,再乘以管道截面,即可得出流量的方法称为速度法。

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卷及答案

传感器与检测技术试卷及答案 ((((试卷一试卷一试卷一试卷一)))) 第一部分选择题(共24 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选项中只有一个选项 是符合题目要求的,请将正确选项前的字母填在题后的括号内。错选、多选和未选均无分。1.下列被测物理量适合于使用红外传感器进行测量的是() A.压力B.力矩C.温度D.厚度 2.属于传感器动态特性指标的是() A.重复性B.线性度C.灵敏度D.固有频率 3.按照工作原理分类,固体图象式传感器属于() A.光电式传感器B.电容式传感器 C.压电式传感器D.磁电式传感器 4.测量范围大的电容式位移传感器的类型为() A.变极板面积型B.变极距型 C.变介质型D.容栅型 5.利用相邻双臂桥检测的应变式传感器,为使其灵敏度高、非线性误差小()A.两个桥臂都应当用大电阻值工作应变片 B.两个桥臂都应当用两个工作应变片串联 C.两个桥臂应当分别用应变量变化相反的工作应变片 D.两个桥臂应当分别用应变量变化相同的工作应变片 6.影响压电式加速度传感器低频响应能力的是() A.电缆的安装与固定方式B.电缆的长度 C.前置放大器的输出阻抗D.前置放大器的输入阻抗 7.固体半导体摄像元件CCD 是一种() A.PN结光电二极管电路B.PNP 型晶体管集成电路 C.MOS型晶体管开关集成电路D.NPN型晶体管集成电路 8.将电阻R 和电容C 串联后再并联到继电器或电源开关两端所构成的RC吸收电路,其作用是 () A.抑制共模噪声B.抑制差模噪声 C.克服串扰D.消除电火花干扰 9.在采用限定最大偏差法进行数字滤波时,若限定偏差△Y≤0.01,本次采样值为0.315,上次 采样值为0.301,则本次采样值Yn应选为() A.0.301 B.0.303 C.0.308 D.0.315 10.若模/数转换器输出二进制数的位数为10,最大输入信号为2.5V,则该转换器能分辨出的最 小输入电压信号为() A.1.22mV B.2.44mV C.3.66mV D.4.88mV 11.周期信号的自相关函数必为() A.周期偶函数B.非周期偶函数 C.周期奇函数D.非周期奇函数 12.已知函数x(t)的傅里叶变换为X(f),则函数y(t)=2x(3t)的傅里叶变换为()

《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。

传感器试题(答案)

《传感器及应用技术》期末考试试题(C套)答案 1、填空题(每空1分,共30分): 1、现代信息技术的三大支柱是指:传感器技术、通信技术、计算机技术 2、国家标准(GB7665-87)对传感器(Transducer/Sensor)的定义: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。 3、传感器由敏感元件、传感元件、测量转换电路和辅助电源三部分组成。 4、现代科学技术使人类社会进入了信息时代,来自自然界的物质信息都需要通过传感器进行采集才能获取。 5、测量结果与被测量的约定真值之间的差别就称为误差。 6、对测量结果评价的三个概念(1)精密度、(2)准确度、(3)精确度 7、对传感器的输出量与输入量之间对应关系的描述--称为传感器的特性。 8、电阻应变式传感器的工作原理是将电阻应变片粘贴到各种弹性敏感元件上,使物理量的变化变成应变片的应力、应变变化,从而变成电阻值变化。 9、热电阻温度计是利用金属导体或半导体材料的电阻率随温度而变化的特性进行温度测量。 10、电感式传感器是利用电磁感应原理,将被测非电量的变化转换成线圈的电感变化的一种传感器。 11、压电传感器是一种典型的自发电式传感器。它以某些电介质的压电效应为基础,在外力作用下,在电介质的表面产生电荷,从而实现非电量的电测转换。 12、热电偶产生的热电势一般由⑴接触电势和⑵温差电势组成。 13光电式传感器是利用光敏元件将光信号转换为电流信号的装置。 14、霍尔传感器是利用霍尔效应原理制成的传感器,主要用来测量磁场的大小。 15、电容式传感器有变面积式、变间隙式和变介质式三种。 16、当输入端加电流I,并在元件平面法线方向加磁感强度为B的磁场,那么在垂直于电流和磁场方向上将产生电动势,这种现象就是霍尔效应。

传感器期末考试试卷问题详解

一、填空题(每题3分) 1、传感器通常由直接响应于被测量的敏感元件、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。 2、金属材料的应变效应是指金属材料在受到外力作用时,产生机械变形,导致其阻值发生变化的现象叫金属材料的应变效应。 3、半导体材料的压阻效应是半导体材料在受到应力作用后,其电阻率发生明显变化,这种现象称为压阻效应。 4、金属丝应变片和半导体应变片比较其相同点是它们都是在外界力作用下产生机械变形,从而导致材料的电阻发生变化。 5、金属丝应变片和半导体应变片比较其不同点是金属材料的应变效应以机械形变为主,材料的电阻率相对变化为辅;而半导体材料则正好相反,其应变效应以机械形变导致的电阻率的相对变化为主,而机械形变为辅。 6、金属应变片的灵敏度系数是指金属应变片单位应变引起的应变片电阻的相对变化叫金属应变片的灵敏度系数。 7、固体受到作用力后电阻率要发生变化,这种现象称压阻效应。 8、应变式传感器是利用电阻应变片将应变转换为电阻变化的传感器。 9、应变式传感器是利用电阻应变片将应变转换为电阻变化的传感器。 10、应变式传感器是利用电阻应变片将应变转换为电阻变化的传感器,传感器由在弹性元件上粘贴电阻敏感元件构成,弹性元件用来感知应变,电阻敏感元件用来将应变的转换为电阻的变化。 11、应变式传感器是利用电阻应变片将应变转换为电阻变化的传感器,传感器由在弹性元件上粘贴电阻敏感元件构成,弹性元件用来感知应变,电阻敏感元件用来将应变的转换为电阻的变化。 12、应变式传感器是利用电阻应变片将应变转换为电阻变化的传感器,传感器由在弹性元件上粘贴电阻敏感元件构成,弹性元件用来感知应变,电阻敏感元件用来将应变的转换为电阻的变化。 13、应变式传感器是利用电阻应变片将应变转换为电阻变化的传感器,传感器由在弹性元件上粘贴电阻敏感元件构成,弹性元件用来感知应变,电阻敏感元件用来将应变的转换为电阻的变化。 14、要把微小应变引起的微小电阻变化精确地测量出来,需采用特别设计的测量电路,通常采用电桥电路。 15、电容式传感器利用了将非电量的变化转换为电容的变化来实现对物理量的测量。 16、变极距型电容传感器做成差动结构后,灵敏度提高原来的2倍。 17、电容式传感器的优点主要有测量围大、灵敏度高、动态响应时间短、机械损失小、 结构简单、适应性强。 18、电容式传感器主要缺点有寄生电容影响较大、当电容式传感器用于变间隙原理进行测量时具有非线性输出特性。 19、电感式传感器是建立在电磁感应基础上的一种传感器。 20、电感式传感器可以把输入的物理量转换为线圈的自感系数或线圈的互感系数的变化,并通过测量电路进一步转换为电量的变化,进而实现对非电量的测量。 21、21、电感式传感器可以把输入的物理量转换为线圈的自感系数或线圈的互感系数的变化,并通过测量电路进一步转换为电量的变化,进而实现对非电量的测量。22、电涡流传感器可用于位移测量、振幅测量、转速测量和无损探伤。 23、电涡流传感器可用于位移测量、振幅测量、转速测量和无损探伤。 24、电涡流传感器可用于位移测量、振幅测量、转速测量和无损探伤。 25、电涡流传感器可用于位移测量、振幅测量、转速测量和无损探伤。 26、电涡流传感器从测量原理来分,可以分为高频扫射式和低频透射式两大类。 27、电感式传感器可以分为自感式、互感式、涡流式三大类。 28、压电式传感器可等效为一个电荷源和一个电容并联,也可等效为一个与电容相串联的电压源。 29、压电式传感器是一种典型的自发电型传感器(或发电型传感器) ,其以某些电介质的压电效应为基础,来实现非电量检测的目的。 30、某些电介质当沿一定方向对其施力而变形时部产生极化现象,同时在它的表面产生符号相反的电荷,当外力去掉后又恢复不带电的状态,这种现象称为极化效应;在介质极化方向施加电场时电介质会产生形变,这种效应又称电致伸缩效应。 31、压电式电压放大器特点是把压电器件的高输出阻抗变换为传感器的低输出阻抗,并保持输出电压与输入电压成正比。 32、电荷放大器的特点是能把压电器件的高阻的电荷源变换为传感器低阻的电压源,以实现阻抗匹配,并使其输出电压与输入电压成正比,且其灵敏度不受电缆变化的影响。 33、热电动势来源于两个方面,一部分由两种导体的接触电势构成,另一部分是单一导体的温差电势。 34、补偿导线法常用作热电偶的冷端温度补偿,它的理论依据是中间温度定律。 35、常用的热电式传感元件有热电偶和热敏电阻。 36、热电偶是将温度变化转换为电势的测温元件,热电阻和热敏电阻是将温度转换为电阻变化的测温元件。 37、热电偶是将温度变化转换为电势的测温元件,热电阻和热敏电阻是将温度转换为电阻变化的测温元件。 38、热电阻最常用的材料是铂和铜,工业上被广泛用来测量中低温区的温度,在测量温度要求不高且温度较低的场合,铜热电阻得到了广泛应用。 39、热电阻引线方式有三种,其中三线制适用于工业测量,一般精度要求场合;二线制适用于引线不长,精度要求较低的场合;四线制适用于实验室测量,精度要求高的场合。 40、霍尔效应是指在垂直于电流方向加上磁场,由于载流子受洛仑兹力的作用,则在平行于电流和磁场的两端平面分别出现正负电荷的堆积,从而使这两个端面出现电势差 的现象。 41、制作霍尔元件应采用的材料是半导体材料,因为半导体材料能使截流子的迁移率与电阻率的乘积最大,而使两个端面出现电势差最大。 42、应该根据元件的输入电阻、输出电阻、灵敏度等合理地选择霍尔元件的尺寸。 43、按照工作原理的不同,可将光电式传感器分为光电效应传感器、红外热释电传感器、固体图像传感器和光纤传感器。 44、按照测量光路组成,光电式传感器可以分为透射式、反射式、辐射式和开关式光电传感器。 45、光电传感器的理论基础是光电效应。 46、用石英晶体制作的压电式传感器中,晶面上产生的电荷与作用在晶面上的压强成正比,而与晶片几何尺寸和面积无关。 47、把被测非电量的变化转换成线圈互感变化的互感式传感器是根据变压器的基本原理制成的,其次级绕组都用同名端反向形式连接,所以又叫差动变压器式传感器。 48.电阻应变片是将被测试件上的应变转换成电阻的传感元件。

相关文档
最新文档