《传感器与检测技术-期末复习提纲,胡向东版

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1、第仁章概述3.4试分析差动测量电路在应变电阻式传感器测量中的1.1什么是传感器？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。1.2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。1.3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。另外还需要信号调理与转换电路，辅助电源。1.4传感器是

2、如何分类的？答：传感器可按输入量、输出量、工作原理、基本效应、能量变换关系以及所蕴含的技术特征等分类，其中按输入量和工作原理的分类方式应用较为普遍。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

3、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。1.6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2.1什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、输岀关系。静态特性所描述的传感器的输入■输岀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、分好处。答：①单臂电桥测量电路存在非线性误差，而半桥差动和全桥差动电路均无非线性误差。②半桥差动电路的电压

4、输出灵敏度比单臂电桥提高了一倍。全桥差动电路的电压输出灵敏度是单臂电桥的4倍。第4章电感式传感器4.9引起零点残余电压的原因是什么？如何消除零点残余电压？答：零点残余电压的产生原因：①（线圈）传感器的两个二次绕组的电气参数和几何尺寸不对称，导致它们产生的感生电动势幅值不等、相位不同，构成了零点残余电压的基波；②，（铁心）由于磁性材料磁化曲线的非线性（磁饱和、磁滞），产生了零点残余电压的高次谐波（主要是三次谐波）；③（电源）励磁电压本身含高次谐波。零点残余电压的消除方法：①尽可能保证传感器的几何尺寸、线圈电气参数和磁路的对称；②采用适当的

5、测量电路，如差动整流电路。4.11如何通过相敏检波电路实现对位移大小和方向的判定？答：相敏检测电路原理是通过鉴别相位来辨别位移的方向，即差分变压器输出的调幅波经相敏检波后，便能输出既反映位移大小，又反映位移极性的测量信号。经过相敏检波电路，正位移输出正电压，负位移输出负电压，电压值的大小表明位移的大小，电压的正负表明位移的方向。第6章压电式传感器6.1什么是压电效应？什么是逆压电效应？答：①正压电效应就是对某些电介质沿一定方向施以外力使其变形时，其内部将产生极化现象而使其出现电荷集聚的现象。②当在片状压电材料的两个电极面上加上交流电压，

6、那么压电片将产生机械振动，即压电片在电极方向上产生伸缩变形，压电材料的这种现象称为电致伸缩效应，也称为逆压电效应。6.3试分析石英晶体的压电效应原理。答：石英晶体的化学成分是SiO2,是单晶结构，理想形状六角锥体，如图6-1a所示。石英晶体是各向异性材料，辨率、迟滞、重复性和漂移。不同晶向具有各异的物理特性，用x、y、z轴来描述。3.2电阻应变片的种类有哪些？各有什么特点？答：常用的电阻应变片有两种：金属电阻应变片和半导体电阻应变片。金属电阻应变片的工作原理是主要基于应变效应导致其材料几何尺寸的变化；半导体电阻应变片的工作原理是主耍基于

7、半导体材料的压阻效应。Z轴：是通过锥顶端的轴线，是纵向轴，称为光轴，沿该方向受力不会产生压电效应。X轴：经过六面体的棱线并垂直于Z轴的轴为X轴，称为电轴（压电效应只在该轴的两个表面产生电荷集聚）沿该方向受力产生的压电效应称为“纵向压电效应”OUEbvBbHHy轴：与x、z轴同时垂直的轴为y轴，称为机械轴（该方向只产生机械变形，不会出现电荷集聚）。沿该方向受力产生的压电效应称为“横向压电效应"o石英晶体在沿一定的方向受到外力的作用变形时，由于内部电极化现象同时在两个表面上产生符号相反的电荷，当外力去掉后，恢复到不带电的状态；而当作用力方向

8、改变时，电荷的极性随着改变。晶体受力所产生的电荷量与外力的大小成正比。这种现象称为正压电效应。反之，如对石英晶体施加一定变电场，晶体本身将产生机械变形，外电场撤离，变形也随之消失，称为逆压电效应。第7章磁敏