传感器1

1.简述传感器的定义? 答：传感器是能感受被测量并转换为有与之确定对应关系的有用输出信号的器件或装置，以满足信息的传输、记录、显示和控制等要求。 2.传感器的的组成和每部分作用？ 答：传感器一般由敏感元件、传感元件和其他辅助元件组成，有时也将信号调节与转换电路，辅助电源作为传感器的组成部分。 敏感元件是感受被测量，并输出与被测量成确定关系的其他量的元件。 传感元件又称转换元件，是传感器是重要组成元件，可以直接感受被测量而输出与被测量成确定关系的电量。 3.传感器的输入非电量可分为热工量、机械量、物性和成分量、状态量。这种分类能够明确地指出传感器的用途，便于使用者选择，缺点是品种繁多，对建立传感器的基本概念、掌握基本原理和分析方法是不利的。 4.按工作原理分类，可分为参量传感器、发电传感器及特殊传感器。这种分类可以把传感器按工作原理分门别类地归纳起来，避免名目过多，且较为系统，有利于专业人士对传感器进行归纳性的研究。缺点：不能明确指出传感器的用途，不利于使用者的选择。 5.如果测量时，测试装置的输入、输出信号不随时间而变化，则称为静态测量。静态测量时，测试装置表现出的响应特性称为静态响应特性。 6.表示静态响应特性的参数，主要有灵敏度、非线性度和回程误差。通常采用静态测量的方法求取输入—输出关系曲线。静态特性的主要技术指标有精度、灵敏阀、分辨力、测量范围、稳定性、可靠性。 7.传感器在输入量按同一方向作全程多次测试时，所得特性曲线不一致的程度称为重复性。 8.为了确定被测对象的量值而进行的实验过程称为测量。测量的最基本形式是比较—将待测的未知量和给定的标准作比较。由测量所得到的被测对象的量值表示为数值和计量单位的乘积。 9.测量的方法：按测量手段分类、直接测量，间接测量，联立测量。按测量方式分类、偏差式测量、零位式测量，微差式测量。 10.直接测量法是工程上广泛采用的方法。这种在使用测量仪表进行测量时，对仪表读数不需要经过任何运算就能直接得到测量结果的方法。 11.间接测量是在使用仪表进行测量时，首先对与被测物理量有确定函数关系的几个量进行测量，将测量值带入函数关系式，经过计算得到测量所需的结果。 12.偏差式测量是在测量过程中，用仪表指针的位移决定被测量的测量方法。 零位式测量是在测量过程中，用指零仪表的零位指示检测测量系统的平衡状态，在测量系统达到平衡时，用已知的基准量决定被测未知量的测量方法。 13.微差式测量是综合了偏差式测量法与零位式测量法的优点而提出的测量方法。 14.真值，即真实值，是指在一定时间和空间条件下，被测物理量客观存在的真实值。。理论真值，规定真值，相对真值。 15.误差存在于一切测量中。定义为测量结果减去被测量的真值。误差的分类：工具误差、方法误差、环境误差、人员误差。。按特点和性质可分为随机误差、系统误差和粗大误差。 16.误差的表示方法，绝对误差、相对误差、引用误差。 17.电工仪表分为那几个等级？，国际规定电测仪表的精度等级指数分为0.1,0.2,0.5,1.0,1.5,2.5,5.0，共7级。 18.传感器常用分类方法有那两种？各有什么特点？ 答：按被测非电量分类和按工作原理分类。<1>按被测非电量分类的优点，这种分类能够明确地指出传感器的用途，便于使用者选择，缺点是各种品种繁多，对建立传感器的基本概念，掌握基本原理和分析方法是不利的。《2》按工作原理分类可以把传感器按工作原理分门别类地归纳起来，避免名目过多，且较为系统，有利于专业人士对传感器进行归纳性的研究。缺点：不能明确指出传感器的用途，不利于使用者的选择。 19.电阻应变片的工作原理是应变效应，即导体或半导体材料在外界作用下产生机械变形，其阻值将发生变化的现象。可分为：金属电阻应变片，半导体应变片。 20.电阻式传感器是利用电阻元件可以测量被测的物理量，如位移，力，温度，形变及加速度等物理量。 21.金属丝应变片的工作原理：金属应变片的电阻丝若在轴向受到应力的作用，其长度变化为△L截面积变化为△A，电阻率变化为△P，而引起电阻变化为△R，金属电阻丝的电阻相对变化与轴向反变成正比。 22.直流电桥电路是指采用直流电源供电的桥式电路。，按桥壁工作方式不同分为半桥单臂和全桥双臂和全桥3种接桥形式。 23.压阻效应是指单晶半导体材料沿某一轴向受到外力作用时，其电阻率发 生变化的现象。 24.电位器传感器分为线绕式和非线绕式两大类。。主要用来测量位移，可将非电量的变化量，变换成与之有一定关系的电阻变化，通过对电阻值的测量达到对非电量测量的目的。 25.根据电容式传感器的工作原理可分为：变极距型、变面积型、变介质型电容传感器。特点：变极距型电容传感器是非线性关系，变面积型和变介质型电容传感器为线性关系。 26.采用差动式电流传感器可以改善变极距型电容传感器的非线性。 26.转换电路目前较为常用的有电桥电路、调频电路和运算放大电路。 27.电容式传感器具有如下优点：温度稳定性好、结构简单、适应性强、动态响应好、可以实现非接触测量，具有平均效应。。缺点：输出阻抗高，负载能力差、寄生电容影响大。 28.电容式差压传感器的特点是灵敏度高、线性好，并减少了由于介电常数受温度影响引起的温度不稳定性。 29.自感式电感传感器由线圈、铁芯和衔铁3部分组成。铁芯和衔铁由导磁材料制成，在铁芯和衔铁之间有气隙，气隙厚度为&，传感器的运动部分与衔铁项链。衔铁随着移动，气隙&发生变化，引起磁路中的磁阻变化，从而使线圈的电感值变化。 30.螺螺线管式差动变压器由初级线圈、两个次级线圈和活动衔铁组成。差动变压器在零位移时的输出电压称为零点残余电压，产生的原因主要是传感器的两次级绕组的电气参数与几何尺寸不对称，以及磁性材料的非线性等，所以，即使活动衔铁位于中间位置时，输出也不为零。 31.其测量值中将包含零点残余电压。为了达到能辨别移动方向及消除零点残压的目的，实际测量时，常常采用差动想敏检波电路。 32.磁电感应式传感器又称感应式传感器，是利用电磁感应原理将被测量转换成电信号的一种有源传感器，不需要外部供电电源，且电路简单，性能稳定，输出阻抗小，又具有一定的频率响应范围，所以得带普遍应用，适用于对振动、转速和扭矩等的测量。 分类：恒定磁通式和变磁通式。即动圈式传感器和磁阻式传感器。 33.动圈式传感器由永久磁铁、线圈、弹簧、壳体和金属骨架等组成。工作原理。。。。。。。。 34金属或半导体薄片至于磁场中，当有电流流过时，在垂直于电流和磁场的方向上将产生电动势，这种物理现象称为霍尔效应。 35.霍尔式传感器也是一种磁电式传感器，它是利用霍尔元件基于霍尔效应原理而将被测量转换成电动势输出的一种传感器。 36.当磁感应强度为零，激励电流为额定值时，霍尔电极间的空载电势称为不等位电势。它主要是由于两个霍尔电极不在同一等位面上所致。另外，霍尔元件的几何形状不对称和材料的电阻率不均匀，电极与基片接触不良，也会产生不等位电势。 37.温度误差及其补偿，，霍尔元件是采用半导体材料制造的，而半导体材料的许多特性参数有具有较大的温度系数，因此造成了霍尔元件的温度误差。为了减小温度的影响，除选用温度系数小的材料或采用恒温等方法外，还可采用适当的补偿电路。常用的补偿电路如，横恒电源激励并联分流电阻补偿电路，恒压源激励输入回路串联电阻补偿电路，电桥补偿电路，以及采用正、负不同温度系数的电阻或合理选取负载电阻的阻值补偿电路等。 38.两根不同的导体或半导体连接在一起组成一个闭合回路，当两节点温度不同时，则在该回路中就会产生电动势，这两种不同的导体或半导体的阻合称为热电偶，两个节点，一个称为工作端，又称为测量端或热端，测温时即将它置于被测介质中，另一端称为自由端，又称为参与端或冷端，与被测仪表引出导线相连接，在该回路中，所产生的热电势由两部分组成，温差电势和接触电势。 39.从热带效应的原理知热电器的产生的热电动势与两端的温度有关，只有将两端的温度恒定，热电动势才是热端温度的单值函数。。方法：恒温法，补偿导线法，计算修正法，电桥补偿法。。 40．热电偶结构形式的类型，特点。。普通型热电偶，工业使用多，由热点级，绝缘管，保护管和接线盒组成。。铠装型热电偶，又称为套管热电偶。优点是测温端容量小，动态响应快，机械强度高，可安装在结构复杂的装置上。。薄膜型热电偶是将两种薄膜电极材料用真空蒸镀和化学的方法制成一种特殊热电偶，它的热结点可以做的很小，具有热容量小和反应速度快等特点，适用于微小面积上的表面温度以及快速变化的动态温度测量。 41.热电偶冷端的温度补偿是为什么？ 答：从热电效应的原理可知，热电偶产生的热电动势与两端的温度有关，只有将冷端的温度恒定，热电动势才是单值函数。由于热电偶的分度表是以冷端温度为0度时作出的，因此在使用时要正确反映热端温度，最好设法使冷端温度恒定为0度，所以，必须采取相应的措施进行补偿或修正。。常用的方法：0度恒温法，补偿导线法。 42.金属热电阻传感器一般称作热电阻传感器，它是利用金属导体的电阻随温度变化而变化的原理进行测温的。 43.由于被光照射的物体材料不同，所产生的光电效应也不同，通常光照射到物体表面后产生的光电效应分为两种：外光电效应和内光电效应。 在光线作用下，物体内的电子逸出物体表面向外发射的现象，称为外光电效应。 受光照时物体电导率发生变化或产生光电动势的效应称为内光电效应。分为光电导效应和光电伏特效应。

44.光电倍增管是光电流逐级递增的，光敏电阻由半导体材料制成，没有极性，纯粹是一个电阻器件，使用时即可加直流电压，也可加交流电压。 45.光敏电阻的参数，暗电阻、亮电阻、光电阻。基本特性：伏安特性、光谱特性、温度特性、光电特性。 46.光电耦合器是由发光元件和光电接受元件合并使用，以光作为媒介传递信号的光电器件。光电耦合器的发光元件通常是半导体的发光二极管，光电接受元件有光敏电阻、光敏二极管、和光敏三极管和光可控硅等。。又可分为用于实现电隔离的光电耦合器和用于检测有无物体的光电开关。 47.数值孔径是标志光纤接受性能的重要参数，它能反映纤芯吸收光量的多少，其意义是无论光源发射功率多大，只有2&张角之内的光功率能被光纤接受。角与光纤内芯和包层材料的折射率有关。 48.NA取值大小的作用，一般希望数值孔径答一些，以利于耦合器效率的提高，但NA越大，光信号畸变越严重，所以要适当选择。。。单模光纤传输性能好，频带很宽，制成的传感器有更好的线性、灵敏度及动态范围。但其纤芯直径太小，制造困难。多模光纤纤芯尺寸较大，制作工艺容易。