传感器及检测技术期末复习-（最新版-已修订）

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1、看前注意：红色为老师上课提到的，可能不全。蓝色仅作参考， 黄色加亮是期末 A 卷考过的，补考不一定会考。 看前注意：红色为老师上课提到的，可能不全。蓝色仅作参考， 黄色加亮是期末 A 卷考过的，补考不一定会考。 一简答整理：一简答整理： 【11】气敏传感器使用前为什么要预热？（】气敏传感器使用前为什么要预热？（10）【问答）【问答 Q：气敏传感器为什么工作在高：气敏传感器为什么工作在高 温？】温？】 1.烧去附着在敏感元件上的尘埃、油雾。 2.加速气体的吸附，提高其灵敏度与响应速度。 【7】磁电式传感器与电感式传感器的异同？（】磁电式传感器与电感式传感器的异同？（10） 电磁感应的磁电式感应器

2、与电感式传感器相似点是都有线圈， 不同点是基于电磁感应的 磁电式传感器有永磁体永磁体，而电感式的磁路中没有永磁体，因此两者原理和应用上有不同。磁 电感应式传感器是有源传感器有源传感器。 【10】医学临床用】医学临床用 B 超的工作原理？（超的工作原理？（10）【填空）【填空 Q： B 超使用的传感器？（超声波传感超使用的传感器？（超声波传感 器）】器）】 超声波向一定方向传播时可以穿透物体， 若碰到障碍物会产生回声， 且不同障碍物产生 回声不同，人们通过仪器将这种回声收集并显示在屏幕上，可用于了解物体内部结构。 【1】解释什么是传感器】解释什么是传感器?传感器的基本组成包括哪两大部分传感器的基

3、本组成包括哪两大部分?这两大部分各自起什么作用这两大部分各自起什么作用? 【问答【问答 Q：我国国标（：我国国标（GB/T7665-2005）定义传感器？】）定义传感器？】 传感器传感器是能感受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。 传感器的基 本组成包括敏感元件和转换元件两部分。 敏感元件敏感元件是传感器中能直接感受(或响应)被测信息(非电量)的元件,起检测检测作用。 转换元件转换元件则是指传感器中能将敏感元件的感受(或响应)信息转换为电信号的部分,起转转 换换作用。 【1】传感器技术的发展趋势？】传感器技术的发展趋势？ 1.提高与改善技术性能。（途径：差动技术、平均技术、补偿

4、与修正技术、屏蔽 隔 离与干扰抑制、稳定性处理） 2.开展基础理论研究。 3.集成化。 4.智能化。 5.网络化。 6.微型化。 【4】零点残余电压的产生原因？】零点残余电压的产生原因？ 1.传感器的两个二次绕组二次绕组几何尺寸和线圈电气参数不对称， 导致其产生的感应电动势感应电动势 不一样，构成零点残余电压的基波基波。 2.由于磁性材料磁化曲线的非线性磁化曲线的非线性，产生了零点残余电压的高次谐波高次谐波。 3.励磁电压励磁电压本身含高次谐波。 【4】零点残余电压的消除方法？】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.采用适当的测量电路，如差动

5、整流电路差动整流电路。 【8】热电偶的基本定律？它们的意义？不同分度号对应的测温范围？【选择题】热电偶的基本定律？它们的意义？不同分度号对应的测温范围？【选择题 Q：分度号：分度号 为为 S 的测温范围？（的测温范围？（01600）】）】 1. 中间导体定律中间导体定律 在热电偶测温回路内接入第三种导体， 只要其两端温度相同， 则对回路的总热电势没有 影响。 中间导体定律的意义在于：在实际的热电偶测温应用中，测量仪表（如动圈式毫伏表、 电子电位差计等）和连接导线可以作为第三种导体对待。 2. 中间温度定律中间温度定律为补偿导线的使用提供了理论依据。它表明：如果热电偶的两个电极 通过连接两根导体

6、的方式来延长， 只要接入的两根导体的热电特性与被延长的两个电极的热 电特性一致， 且它们之间连接的两点间温度相同， 则回路总的热电动势只与延长后的两端温 度有关，与连接点温度无关。 3. 标准电极定律【填空题】标准电极定律【填空题】的意义在于：纯金属的种类很多，合金的种类更多，要得 出这些金属间组成热电偶的热电动势是一件工作量极大的事。 在实际处理中， 由于铂的物理 化学性质稳定， 通常选用高纯铂丝作标准电极， 只要测得它与各种金属组成的热电偶的热电 动势，则各种金属间相互组合成热电偶的热电动势就可根据标准电极定律计算出来。 4. 均质导体定律均质导体定律：如果组成热电偶的两个热电极的材料相同

7、，无论两接点的温度是否 相同，热电偶回路中的总热电动势均为 0。均质导体定律有助于检验两个热电极材料成分是 否相同及热电极材料的均匀性。 【8】热电偶为什么要进行冷端补偿？电热偶的冷端补偿有几种？】热电偶为什么要进行冷端补偿？电热偶的冷端补偿有几种？ 由于电热偶冷端离工作端很近， 又处于大气中， 其温度受到测量对象和周围环境温度波 动的影响，因而冷端温度难以保持恒定，这样会带来误差，因此要进行冷端补偿。 1.补偿导线法。 2.冷端恒温法。 3.冷端温度校正法。 4.自动补偿法。 5.芯片补偿法。 【3】电阻应变片电桥补偿法为保证补偿效果，应注意？】电阻应变片电桥补偿法为保证补偿效果，应注意？

8、1.R3=R4。 2.R1 和 R2 具有相同的电阻温度系数、 线膨胀系数、 应变灵敏度 K、 初始电阻 R0。 3.粘贴补偿片的材料和粘贴工作片的被测试件材料一样，两者线膨胀系数相同。 4.工作片和补偿片处于同一温度场中。 【4】什么是互感式传感器？】什么是互感式传感器？ 把被测的非电量变化转换为线圈互感量变化线圈互感量变化的传感器称为互感式传感器。 【4】分析变气隙厚度电感式传感器工作原理。】分析变气隙厚度电感式传感器工作原理。 当衔铁移动时，气隙厚度发生改变，引起磁路中磁阻磁阻变化，从而导致电感线圈的电感 值 电感 值变化，因此只要能测出这种电感量的变化，就能确定衔铁位移量的大小和方向。

9、 【6】什么是压电效应？什么是逆压电（电致伸缩）效应？逆压电效应说明了什么？】什么是压电效应？什么是逆压电（电致伸缩）效应？逆压电效应说明了什么？ 某些电介质在沿一定方向上受到外力的作用而变形时， 其内部会产生极化极化现象， 同时在 它的两个相对表面上出现正负相反的电荷。当外力去掉后，它又会恢复到不带电的状态，这 种现象称为正压电效应。 逆压电效应指在片状压电材料的两个电极上加交流交流电压， 压电片将产生机械振动机械振动。 它说 明了压电效应具有可逆性可逆性。 【6】压电式传感器的测量电路通常需要接入一个高输入阻抗的前置放大器，其作用为？】压电式传感器的测量电路通常需要接入一个高输入阻抗的前置

10、放大器，其作用为？ 1.把它的高输入阻抗（一般 1000M以上）变换为低输出阻抗（小于 100）； 2.对传感器输出的微弱信号进行放大。 【7】霍尔元件中不等位电阻是什么？产生原因？】霍尔元件中不等位电阻是什么？产生原因？ 未加磁场时，不等位电动势与相应电流的比值不等位电动势与相应电流的比值为不等位电阻。 1.霍尔电极安装位置不对称不对称或不在同一等电位上； 2.半导体材料不均匀半导体材料不均匀造成了电阻率不均匀或几何尺寸不对称； 3.激励电极接触不良激励电极接触不良造成激励电流不均匀分配。 【8】作为测温用的热电阻一般要求？】作为测温用的热电阻一般要求？ 1.电阻值与温度变化有良好的线性线性

11、关系。 2.电阻温度系数大，对温度变化敏感对温度变化敏感。 3.电阻率高，热电容小，有较快的响应速度较快的响应速度。 4.在测量范围内具有稳定稳定的物理化学性质。 5.容易加工易加工，价格尽量便宜便宜。 二计算、画图题整理：二计算、画图题整理： 【3】直流电桥带图（】直流电桥带图（10）【）【P38】 【5】电容式传感器测量电路图与工作原理【】电容式传感器测量电路图与工作原理【P84】【选择题】【选择题 Q：下列哪些是电容式传感器：下列哪些是电容式传感器 测量电路？（两路两桥一器五种名字要记住）】测量电路？（两路两桥一器五种名字要记住）】 【8】K 型热电偶，将型热电偶，将 0500的温度转换

12、为的温度转换为 0-5V 电压信号。已知电压信号。已知 1 对应热电偶输出电 压 对应热电偶输出电 压 40uV， 500 对应满量程电压对应满量程电压 20.64mV。 求 （。 求 （1） 信号电路增益） 信号电路增益 Av？（？（2） 电路部分作用？） 电路部分作用？ LM35D AD707 +12V +12V + - R4 R3 R6 R5 R1 R2 RP2 RP1 C 热电偶 + - 100M 10K 24.3K 20 91 1K 232K20K 10uF （1） 242 64.20 5 mV V V A （2）R3、C1 为低通滤波器，消除噪声；LM35D 及其周围电路补偿冷端温

13、度；R6 完成断线 检测的保护作用。 【18】仪表放大器【】仪表放大器【P338】 PS3000- 102A +15V +15 V -15V VD1 2.5V 0-1V 3 4 2 1 A1 + - A2 + - A3 - + A5 + - A4 + - R1 R2 R3 R4 R5 R6 R7 R8 R9 R10 R11 R12 RP2 RP1 20K 20K 10K 10K 10K 10K 100K 压力传感器的信号调理电路 【Q： 2.分析运放 A1A2A3A5 的作用；3.分析 A4 作用】 三概念整理：三概念整理： Chapter 1. 概述概述 传感器起源于仿生研究。 感知、通信和

14、计算技术是 ICT 的三大支柱。 回归分析 ： 最小二乘法【填空】（常用于求静态特性线性度的拟合直线）、一元线性拟 合、多元线性拟合、曲线拟合。 传感器的共性是利用物化生特性将非电量输入转换成电量输出。 利用电路中电信号的强弱传送信息的方法称为“电传送”。 能量变换型传感器，又称发电型或有源型传感器。无需外加电源，没有能量放大作用， 因此要求从被测对象获取大能量。 包括热电偶、 磁电感应式传感器、 压电式传感器光电池等。 （Q：按照能量关系进行分类，热电偶属于：按照能量关系进行分类，热电偶属于_型传感器）【选择题：下列哪个是发电型传型传感器）【选择题：下列哪个是发电型传 感器】感器】 能量控制

15、型传感器，又称参量型或无源型传感器。特点与有源型相反。包括电阻式、电 感式、电容式霍尔式和部分光电式传感器等。 MEMS：微机电系统。【填空 Q：MEMS 是什么】完整的 MEMS 是由微传感器、微执行 器、信号处理和控制电路、通讯接口和电源等部件组成的一体化的微型器件或系统。其目标 是把信息的获取、处理和执行集成在一起，组成具有多功能的微型系统，集成于大尺寸系统 中，从而大幅度地提高系统的自动化、智能化和可靠性水平。 Chapter 2. 传感器的基本特性传感器的基本特性 传感器的基本特性指传感器的输入-输出关系特性。 传感器的静态特性指传感器在稳态信号作用下的输入-输出关系。 线性时不变系

16、统的两个重要性质：叠加性和频率保持特性。 传感器的标定：对新出厂的传感器进行技术检定和标度。（选择（选择 Q:一种新的传感器出一种新的传感器出 厂前要进行（标定）厂前要进行（标定）?） 传感器的校准：对用过一段时间的传感器性能进行再次测试和矫正。 国标的三级精度： Chapter 3. 电阻式传感器电阻式传感器 最常用、有效的电阻应变片温度误差补偿方法 ： 电桥补偿法。（给出四个对称电阻或几（给出四个对称电阻或几 对相垂直的贴片电阻分析其作用，对相垂直的贴片电阻分析其作用，80%可能是温度补偿）可能是温度补偿） U RRRR RRRR UUU ba o )( 4321 3241 直流电桥 Uo=0 时有 R1R4=R2R3，此为电桥平衡条件。（会画电桥图，注意电阻位置）（会画电桥图，注意电阻位置） 应变电阻式传感器是由弹性元件、电阻式应变片及一些附件组成的测量装置。 应变是物体在外力作用下发生形变的现象。 当外力去除后物体又能完全恢复其原来的尺 寸和形状的应变称为弹性应变。具有弹性应变特性的物体称为