传感器复习题

变极板覆盖面积型电容传感器的特点是电容量与面积改变量成正比，适合测量线位移 和角位移。
变介质型电容传感器的特点是利用不同介质的介电常数各不相同，通过改变介质的介 电常数实现对被测量的检测，并通过电容式传感器的电容量的变化反映出来。适合于介质的 介电常数发生改变的场合。
7、电容式传感器有哪些优点和缺点？ 优点：(1)温度稳定性好(2)结构简单(3)动态响应好（4）可以实现非接触测量，
n 的数值由所要求的精度来定。若 n=3，则式中：a0, a1, a2, a3 为待定常数。
3)求解待定常数 a0 , a1 , a2 ,a3
二、将所求得的常系数 a0~a3 存入内存
将已知的反非线性特性拟合方程式写成下列形式：
y=a0+a1x+a2x2+a3x3
16、设计一个低通滤波器， 使它的频域响应特性与下列模拟滤波器相同：即要求所设计的 数字滤波器(GD(z))在ωD=a=10 rad/s 处的幅值为-3 dB。设已知采样周期 T=0.2 s
21、以压阻式压力传感器为例，其输出不仅受到工作环境温度 T 的影响，而且还受到电源 供电电流的影响，为了消除这两个参量的影响，需要对 T 和 I 分别进行监测。 1）试建立三传感器数据融合智能传感器械系统框图； 2）给出在进行三维标定试验时的三元回归方程。
式中，P 为规定的被测参量压力；为压阻式压力传感器输入压力为 P 时的输出电压值；为检 测工作环境温度用温度传感器的输出；为检测供电电流用传感器的输出；为可忽略的高阶（大 于二阶）无穷小量。
22、试述曲面拟合法基本原理。用二元回归分析的方法，以压阻式压力为例说明数据融合 的方法。 曲面拟合法，就是根据实际试验测试数据，求取函数 f(x,y)与变量 x 及 y 之间的解析式，使 其通过或近似通过所有的实验测试点。也就是说，使所有实验数据点能近似地分布在函数
1、错误!未找到引用源。 2、由于错误!未找到引用源。，错误!未找到引用源。均为应变片， 且批号相同，所受应变大小和方向均相同，则错误!未找到引用源。 =错误!未找到引用源。=R，错误!未找到引用源。=错误!未找到引用 源。=R
3、根据设错误!未找到引用源。
错误!未找到引用源。
11、简述智能传感器的功能。 （1）具有自校准、自诊断、自动检测被测参数、自校零、自平衡、自标定‘自补偿 （2）具有数据存储、逻辑判断和信息处理功能 （3）具有组态功能和双向通信功能
1、 什么是智能传感器系统？简述系统的基本组成形式及相互关系？ （1）传感器与微处理器赋予智能的结合，兼有信息检测和处理功能的传感器系统。 （2）基本组成：传感器、调理电路、数据采集与转换、计算机及其Ｉ/Ｏ接口设备
相互关系：由传感器获取信号，并将被测参量转换成电量输出；但输出的信号通常含 有干扰噪声，需要通过调整电路进行信号的调理；调整后的信号经过数据采集与转换 A/D、 D/A 等，实现分时或并行采样；最后经过计算机及其 I/O 接口设备对数据进行分析处理。
Hale Waihona Puke xk uk(uuk )
开始
初始化
u1, u2 , u3, u4 , u5 x1, x2, x3, x4, x5
读入 ui
是 ui u2
k 1
否
是 ui u3
否
k 2
y
xk
xk 1 uk 1
xk uk
(u
uk )
是 ui u4
否 是
ui u5
否
k 3 k 4
输入 xi
否 结束否
是
第Ⅰ段
第Ⅱ段
第Ⅲ段
第Ⅳ段 输出
y(Ⅰ)
x(Ⅰ)
x1
x2 u2
x1 u1
(u
u1 )
y(Ⅱ)
x(Ⅱ)
x2
x3 u3
x2 u2
(u
u2 )
y(Ⅲ)
x(Ⅲ)
x3
x4 u4
x3 u3
(u
u3 )
y(Ⅳ)
x(Ⅳ)
x4
x5 u5
x4 u4
(u
u4 )
y=x 表达式的通式为
(2)
y
x
xk
xk 1 uk 1
4、 什么叫应变效应？利用应变效应解释金属电阻应变片的工作原理。 （1）在外力作用下，导体或半导体材料产生机械变形，从而引起材料电阻值发生相应变化 的现象，称为应变效应。 （2）其表达式为 dR/R=Kε，式中 K 为材料的应变灵敏系数，当应变材料为金属或合金时， 在弹性极限内 K 为常数。金属电阻应变片的电阻相对变化量 dR/R 与金属材料的轴向应变 成正比，因此，利用电阻应变片，可以将被测物体的应变转换成与之成正比关系的电阻相对 变化量，这就是金属电阻应变片的工作原理。
13、在非线性自校正技术中，采用查表法进行反非线性的折线逼近达到非线性自校正的目 的以四段为例， 折点坐标值为： 横坐标： u1 , u2 , u3 , u4 , u5； 纵坐标： x1 , x2 , x3 , x4, x5； 写出输出 y=x 表达式的通式；并画出流程图。 (1)下面以四段为例， 折点坐标值为： 横坐标： u1 , u2 , u3 , u4 , u5； 纵坐标： x1 , x2 , x3 , x4, x5； 各线性段的输出表达式为
2、汽车进气温度传感器：汽车进气温度传感器检测进气温度，提供给 ECU 作为计算 空气密度的依据。
18、说出医用传感器在医学上的三个用途。 提供信息：如心音、血压、脉搏、体温、血流等作为重要的生理参数供临床诊断和基础研究 用。 监护：长时间连续监测某些生理参数，监视其是否超出正常范围，以便随时掌握患者的状况， 出现异常及时报警 生化检验：利用传感器的分子识别能力，检测各种体液、溶液中的成分和含量 自动控制：根据传感器提供的生理信息，调节执行机构作出反应，实现自动控制
G(s) a
10
s a s 10
采用后向差分法求低通滤波器 H(s)的等效数字滤波器 H(z)。
17、指出三个汽车上使用的传感器类型，各用在何处？ （1）汽车氧传感器：汽车氧传感器检测排气中的氧浓度，提供给 ECU 作为控制燃料/空气 比在最佳值附近的基准信号 （2）1、汽车爆震传感器：汽车爆震传感器安装在发动机缸体上，专门检测发动机的爆燃状 况，提供给 ECU 根据信号调整点火提前角。目前采用的有共振性和非共振型两大类
2、 什么是传感器的静态特性？它有哪些性能指标？分别说明这些性能指标的含义？ （1）静态特性：是指传感器的输入信号不随时间变化或变化非常缓慢时的响应特性。 （2）主要包括线性度、灵敏度、迟滞、重复性、漂移等 （3）线性度：指传感器输出量与输入量之间的实际关系曲线偏离拟合直线的程度。
灵敏度：它表示单位输入量的变化所引起传感器输出量的变化 迟 滞：传感器在输入量由小到大(正行程)及输入量由大到小(反行程)变化期间其输入 输出特性曲线不重合的现象称为迟滞。 重复性：重复性是指传感器在输入量按同一方向作全量程连续多次变化时，所得特性 曲线不一致的程度。 漂 移：传感器的漂移是指在输入量不变的情况下，传感器输出量随着时间变化，此 现象称为漂移。
②半桥差动：U0=(U/2)*(∆R/R) ③全桥差动：U0=U*∆R/R
10、2-9 图示为一直流应变电桥。图中 E=4V，R1= R 2= R 3= R 4= 120Ω，试求： （1）R1 为金属应变片，其余为外接电阻。当 R1 的增量为ΔR1 = 1.2Ω时，电桥输出 电压 Uo=? （2） R1、R2 都是应变片，且批号相同，感应应变的极性和大小都相同，其余为外接 电阻，电桥输出电压 Uo =? （3） 题（2）中，如果 R1 与 R2 感受应变的极性相反，且ΔR1= ΔR2 = 1.2，电桥输 出电压 Uo=？
3、 什么是传感器的动态特性？它有哪几种分析方法？它们各有哪些性能指标？ （1）动态特性是指传感器对于随时间变化的输入量的响应特性。 （2）时域分析法，频域分析法
时域分析法：时间常数,延迟时间,上升时间,峰值时间,调节时间，超调量,衰减比 频域分析法：通频带、工作频带、时间常数、固有频率、相位误差、跟随角
12、试述应变片温度误差的概念，产生原因和补偿办法。 （1）由于测量现场环境温度偏离应变片标定温度而给测量带来的附加误差，称为应变片温 度误差。 （2）产生应变片温度误差的主要原因有：
1）由于电阻丝温度系数的存在，当温度改变时，应变片的标称电阻值发生变化。 2）当试件与与电阻丝材料的线膨胀系数不同时，由于温度的变化而引起的附加变形， 使应变片产生附加电阻。 电阻应变片的温度补偿方法有线路补偿法和应变片自补偿法两大类。
过载处理
结束
14、什么是三步测量法，简述测量方法实现步骤并说明其优点。 （1）三步测量法又称两基准法，适用于测量系统的正模型可用线性方程表示的系统。 （2）步骤：第一步：测零点，系统输入为零时之输出：
第二步：标定，系统输入为标准量 UR 时之输出： 第三步：测量，系统输入为被测目标参量 UX 时之输出： 优点： a：只要在三步测量时间内，系统增益未来得及变化从而可视为常量时，在三步测量期间之 外增益变化不引入误差； b：系统误差 E0 只要在三步测量时间内保持不变，则所引入的误差可以完全消除； 15、什么曲线拟合法，简述基本步骤。
19、传感器信息融合的方法：加权平均、卡尔曼滤波、贝叶斯估计、统计决策理论、DS 论
证、神经网络
20、试比较：自补偿技术中的多段折线逼近法，曲线拟合法以及曲面拟合法，BP 神经网络 法这几种信息处理方法各自的特点，主要从实时性、计算精度、复杂性等方面讨论；上述 方法是否能消除（或降低）迟滞和重复性的影响？ (1) 就实时性而言，由于几种方法都要标定数据，那么它就与具体算法有关，如查表的算法， 神经网络算法的学习因子有很大关系，故要依实际而定，但是曲线拟合法的实时性肯定比曲 面拟合法的实时性要好。 1、多段折线逼近法
5、 写出一阶、二阶传感器系统动态误差的表达式，并说明特征参数的变化对动态误差的 影响。