2015年6月17日

《传感器技术》问答

此为《传感器技术》期末考试复习内容。

  1. 什么是传感器?
    答:传感器是一种能把非电量转换成电信号输出的器件或装置,通常由敏感元件、转换原件、测量电路组成。
  2. 对传感器的基本要求?
    答:(1)足够的容量(2)灵敏度高,精度适当(3)响应速度快,工作稳定、可靠性好(4)适用性和适应性强(5)使用经济
  3. 传感器的静态特征?
    答:(1)线性度(2)回差(滞后)(3)重复性(4)灵敏度(5)分辨力(6)阈值(7)稳定性(8)漂移(包括零点漂移和灵敏度漂移,又分别有时漂和温漂)(9)静态误差
  4. 传感器的动态特性反映什么?包括哪些?
    答:反映传感器对于随时间变化的输入量的响应特性。包括幅频特性和相频特性。
  5. 改善传感器性能的技术途径有?
    答:(1)结构、材料与参数的合理选择(2)差动技术(3)平均技术(4)稳定性处理(5)屏蔽、隔离与干扰抑制(6)零示法、微差法与闭环技术(7)补偿、校正与“有源化”(8)集成化、智能化与信息融合
  6. 合理选择传感器的基本原则与方法?
    答:(1)依据测量对象和使用条件确定传感器的类型(2)线性范围与量程(3)灵敏度(4)精度(5)频率响应特性(6)稳定性
  7. 传感器的标定与标准?
    答:(1)静态标定(2)动态标定
  8. 什么是电阻式传感器?
    答:通过电阻参数的变化来实现电测非电量的目的的传感器。
  9. 为什么要对应变式电阻进行温度补偿,及其方法?
    答:因为温度变化会引起应变计电阻变化,即应变计的温度效应。方法:(1)温度自补偿法(2)桥路补偿法
  10. 最广泛应用于电阻应变计的测量电路是什么?有何特点?
    答:应变电桥。特点:灵敏度高、精度高、测量范围宽、电路结构简单、易于实现温度补偿。
  11. 什么是变磁阻式传感器?
    答:一种利用磁路磁阻变化引起传感器线圈的电感(自感或互感)变化来检测非电量的机电转换装置。
  12. 自感式传感器有哪三种类型?这三种有何优缺点?应用于什么场合?
    答:变气隙式、变面积式、螺管式。(1)变气隙式适用于灵敏度要求较高,线性度要求不高的场合,测量范围较小。(2)变面积式用于测量范围较大,线性度较高,但灵敏度要求较低的场合。(3)螺管式可以得到较大测量范围,但灵敏度较前两者低。
  13. 什么是互感式传感器?
    答:一种线圈互感随衔铁位移变化的变磁阻式传感器。
  14. 差动变压器与变压器的区别?
    答:后者为闭合磁路,前者为开磁路;后者初、次级间的互感为常数,前者初、次级间的互感随衔铁移动而变,且两个次级绕组按差动方式工作。
  15. 差动变压器与差动式自感传感器相同点和不同点?
    答:相同点:都是通过改变衔铁位置来实现被测量的检测,且均由单一式结构对称组成差动式,改善非线性,提高灵敏度。
    不同点:前者通过改变衔铁位置改变初次级间的互感系数来检查相关物理量,而后者改变的是磁路磁阻来改变各自的自感系数来实现被测量的检测。
  16. 电涡流式传感器的基本原理?
    答:(略,见教材P86)
  17. 什么是电容式传感器?
    答:将被测非电量的变化转换为电容量变化的一种传感器。
  18. 电容式传感器有哪三种类型?
    答:(1)变极距型(2)变面积型(3)变介质型
  19. 电容式传感器为了消除何种效应,可以采用保护环的结构?
    答:边缘效应。
  20. 保持电容式传感器特性稳定的方法措施(应用中存在的问题)?
    答:(1)等效电路(2)边缘效应(3)静电引力(4)寄生电容(5)温度影响
  21. 什么是磁电式传感器?
    答:利用电磁感应原理,将输入运动速度或磁量的变化变换成感应电势输出的传感器。
  22. 磁电式传感器有哪两种类型?
    答:变磁通式、恒磁通式。
  23. 霍尔效应的基本原理?可测哪些参数?
    答:略,见教材P123。
  24. 电容、电阻、电感传感器的区别?每种写出2个。
    答:待续。
  25. 什么是压电式传感器?
    答:是以具有压电效应的压电器件为核心组成的传感器。
  26. 压电效应的基本原理?
    答:见教材P135。
  27. 压电材料三大类?
    答:(1)压电晶体(2)压电陶瓷(3)新型压电材料
  28. 压电陶瓷使用前必须经过什么处理?
    答:极化处理。
  29. 什么是热电式传感器?
    答:利用转换元件电磁参量随温度变化的特性,对温度和与温度有关的参量进行检测的装置。其中将温度变化转换为电阻变化的称为热电阻传感器;将温度变化转换为热电势变化的称为热电偶传感器。
  30. 热电效应产生的热电势由哪两部分组成?
    答:接触电势、温差电势。
  31. *热电效应及其工作定律。(见教材P167)
  32. 什么是光电式传感器?
    答:以光为测量媒介、以光电器件为转换元件的传感器。
  33. 外光电效应,内光电效应。内:光电导效应(光敏二极管/三极管,光敏电阻),光生伏特效应(光电池)。
  34. 光的调制/解调技术有哪几种?
    答:(1)强度调制与解调(2)偏振调制与解调(3)相位调制与解调(4)频率调制与解调
  35. 设计三种传感器。
  36. 旋转式编码器有哪两种类型?
    答:增量编码器、绝对编码器。严格地说,绝对编码器才是真正的直接数字式传感器,它不需要基准数据,更不需要计数系统。它在任意位置都可给出与位置相对应的固定数字码输出。

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