傳感器試題庫2013

1、1. 半導(dǎo)體應(yīng)變計(jì)應(yīng)用較普遍的有體型、薄膜型、擴(kuò)散型、外延型等。2. 光電式傳感器是將光信號轉(zhuǎn)換為電信號的光敏元件，根據(jù)光電效應(yīng)可以分為 外光電效應(yīng) ， 內(nèi)光電效應(yīng) ， 熱釋電效應(yīng) 三種。3. 光電管的工作點(diǎn)應(yīng)選在光電流與陽極電壓無關(guān)的飽和區(qū)域內(nèi)。4. 金屬絲應(yīng)變傳感器設(shè)計(jì)過程中為了減少橫向效應(yīng)，可采用 直線柵式應(yīng)變計(jì) 和 箔式應(yīng)變計(jì) 結(jié)構(gòu)。5. 根據(jù)熱敏電阻的三種類型，其中 臨界溫度系數(shù)型 最適合開關(guān)型溫度傳感器。6. 靈敏度是描述傳感器的輸出量對輸入量敏感程度的特性參數(shù)。其定義為：傳感器 輸出量的變化值 與相應(yīng)的 被測量的變化值 之比，用公式表示 k（x）=y/x 。7. 線性度是指傳感器

2、的 輸出量 與 輸入量 之間是否保持理想線性特性的一種度量。按照所依據(jù)的基準(zhǔn)之線的不同，線性度分為 理論線性度 、 端基線性度 、 獨(dú)立線性度 、 最小二乘法線性度 等。最常用的是 最小二乘法線性度。8. 根據(jù)敏感元件材料的不同，將應(yīng)變計(jì)分為 金屬式 和 半導(dǎo)體 式兩大類。9. 利用熱效應(yīng)的光電傳感器包含 光-熱、 熱-電 兩個(gè)階段的信息變換過程。10. 應(yīng)變傳感器設(shè)計(jì)過程中，通常需要考慮溫度補(bǔ)償，溫度補(bǔ)償?shù)姆椒姌蜓a(bǔ)償法、計(jì)算機(jī)補(bǔ)償法、應(yīng)變計(jì)補(bǔ)償法、熱敏電阻補(bǔ)償法。11. 應(yīng)變式傳感器一般是由 電阻應(yīng)變片 和 測量電路 兩部分組成。12. 傳感器的靜態(tài)特性有 靈敏度 、線性度、靈敏度界限、遲

3、滯差 和穩(wěn)定性。13. 在光照射下，電子逸出物體表面向外發(fā)射的現(xiàn)象稱為 外光電效應(yīng) ，入射光強(qiáng)改變物質(zhì)導(dǎo)電率的物理現(xiàn)象稱為 內(nèi)光電效應(yīng) 。 14. 光電管是一個(gè)裝有光電 陰極 和 陽極 的真空玻璃管。15. 光電管的頻率響應(yīng)是指一定頻率的調(diào)制光照射時(shí)光電輸出的電流隨頻率變化的關(guān)系，與其物理結(jié)構(gòu)、工作狀態(tài)、負(fù)載以及入射光波長等因素有關(guān)。多數(shù)光電器件靈敏度與調(diào)制頻率的關(guān)系為Sr（f）=Sr。/(1+4²f²²)16. 內(nèi)光電效應(yīng)可分為光電導(dǎo)效應(yīng)和光生伏特效應(yīng)。17. 傳感器按輸出量是模擬量還是數(shù)字量，可分為模擬量傳感器和數(shù)字量傳感器18. 傳感器靜態(tài)特性的靈敏度用公式

4、表示為：k(x)=輸出量的變化值/輸入量的變化值=y/x19. 應(yīng)變計(jì)的粘貼對粘貼劑的要求主要有：有一定的粘貼強(qiáng)度；能準(zhǔn)確傳遞應(yīng)變；蠕變??；機(jī)械滯后??；耐疲勞性好；具有足夠的穩(wěn)定性能；對彈性元件和應(yīng)變計(jì)不產(chǎn)生化學(xué)腐蝕作用；有適當(dāng)?shù)膬Υ嫫?；?yīng)有較大的溫度適用范圍。20. 應(yīng)變式測力與稱重傳感器根據(jù)彈性體的的結(jié)構(gòu)形式的不同可分為 柱式傳感器 、 輪輻式傳感器 、 懸梁式傳感器 和 環(huán)式傳感器 21. 應(yīng)變式傳感器一般是由 電阻應(yīng)變片 和 測量電阻 兩部分組成。22. 應(yīng)變式傳感器的基本構(gòu)成通常可分為兩部分：彈性敏感元件、應(yīng)變計(jì)23. 長為l、截面積為A、電阻率為的金屬或半導(dǎo)體絲，其電阻為：。24.

5、 傳感器是靜態(tài)特性有靈敏度、線性度、靈敏度閾值、遲滯差、穩(wěn)定性（5）25. 溫度補(bǔ)償?shù)姆椒姌蜓a(bǔ)償法、計(jì)算機(jī)補(bǔ)償法、應(yīng)變計(jì)補(bǔ)償法、熱敏電阻補(bǔ)償法（4）26. 在應(yīng)變計(jì)設(shè)計(jì)過程中，為了減少橫向效應(yīng)，可采用直角線柵式應(yīng)變計(jì)或箔式應(yīng)變計(jì)。27. 光電式傳感器是將光信號轉(zhuǎn)換為電信號的光敏元件，其中內(nèi)光電效應(yīng)可以分為光電導(dǎo)效應(yīng)、光生伏特效應(yīng) 。28. 應(yīng)變計(jì)根據(jù)敏感元件的材料不同，可分為金屬式和半導(dǎo)體式。29. 應(yīng)變測力傳感器由彈性體、應(yīng)變計(jì)和外殼組成。 30. 內(nèi)光電效應(yīng)分為光電導(dǎo)效應(yīng)和光生伏特效應(yīng)。31. 光敏電阻的溫度特性的公式是=（R1為在一定光照下，溫度為T1時(shí)的阻值；R2為在一定光照下，溫度

6、為T2時(shí)的阻值）32. 電阻應(yīng)變計(jì)，也稱應(yīng)變計(jì)或應(yīng)變力，是一種能將機(jī)械構(gòu)件上的應(yīng)變的變化轉(zhuǎn)換成電阻變化的傳感元件。33. 一個(gè)高階系統(tǒng)的傳感器總可以看成是由若干個(gè)零階系統(tǒng)、一階和二階系統(tǒng)組合而成的。34. 敏感光柵越窄，基長越長的應(yīng)變計(jì)，其橫向效應(yīng)引起的誤差越 小 (大/小)。35. 應(yīng)變式傳感器的基本結(jié)構(gòu)通常可以分為兩部分，彈性敏感元件和應(yīng)變計(jì)。36. 應(yīng)變計(jì)自補(bǔ)償方法包括：選擇式自補(bǔ)償應(yīng)變計(jì)和雙金屬敏感柵自補(bǔ)償應(yīng)變計(jì)。37. 入射光強(qiáng)改變物質(zhì)導(dǎo)電率的物理現(xiàn)象叫做光電導(dǎo)效應(yīng)。38. 依據(jù)傳感器的輸出信號形式，傳感器可分為 模擬式傳感器 ， 數(shù)字式傳感器 。39. 傳感器線性度公式 ，其中，Y

7、FS表示的是 傳感器滿量程輸出平均值 。40. 兩個(gè)各有G1(s)和G2(s)傳遞函數(shù)的系統(tǒng)串聯(lián)后，如果其阻抗匹配合適，相互之間不影響彼此的工作狀態(tài)，那么其傳遞函數(shù)為 G(s)= G1(s) G2(s) 。41. 實(shí)驗(yàn)表明，金屬線材的應(yīng)變計(jì)實(shí)際靈敏度k恒 （、或）理論靈敏度系數(shù)k0 , 其原因除了粘合劑、基片傳遞變形失真外，主要原因是存在 橫向效應(yīng) 。42. 光電倍增管是利用 二次電子釋放 效應(yīng)，將光電流在管內(nèi)部進(jìn)行放大。它由 光電陰極 、 若干倍增極 和 陽極 三部分組成。43. 根據(jù)傳感器感知外界信息所依據(jù)的基本效應(yīng)，可將傳感器分為三大類，分別是： 物理傳感器 、 化學(xué)傳感器 、 生物傳感

8、器 44. 輸入逐漸增加到某一值，與輸入逐漸減小到同一入值時(shí)的輸出值不相等，叫做 遲滯 現(xiàn)象。 遲滯差 表示這種不相等的程度。其值以 滿量程 的輸出FS的百分?jǐn)?shù)表示。45. 由于環(huán)境改變而帶來的溫度誤差，稱為應(yīng)變計(jì)的 溫度誤差 ，又稱 熱輸出 46. 懸臂梁作為彈性敏感原件，根據(jù)其界面形狀不同，一般可分為 等截面梁 和 等強(qiáng)度梁 。47. 線性度和靈敏度是傳感器的 靜態(tài) 指標(biāo)，而頻率響應(yīng)特性是傳感器的 動態(tài) 指標(biāo)。48. 金屬電阻的 應(yīng)變效應(yīng) 是金屬電阻應(yīng)變片工作的物理基礎(chǔ)。49. 測量加速度的傳感器種類很多，目前使用最廣泛、最普遍的是 壓電加速度傳感器 50. 熱敏電阻有三種類型，即 正溫度

9、系數(shù)型、 負(fù)溫度系數(shù)型、 臨界溫度系數(shù)型51. 光52. 傳感器按工作原理分為： 應(yīng)變式 ， 電容式 ， 電感式 等。53. 傳感器靈敏度定義為：54. 內(nèi)光電效應(yīng)分為：光電導(dǎo)效應(yīng)和光生伏特效應(yīng)。55. 光電二極管是利用PN結(jié)單向?qū)щ娦缘慕Y(jié)構(gòu)光電器件56. 從傳感器機(jī)理上來說，光纖傳感器可分為振幅型和相位型兩種。57. 當(dāng)某些晶體沿一定方向伸長或者壓縮是，在其表面上會產(chǎn)生電荷，這種效應(yīng)稱為壓電效應(yīng)。58. 溫度傳感器從使用上分大致可以分為接觸型和非接觸型兩大類59. 輻射能量的最大值所對應(yīng)的波長隨溫度的升高想短波方向移動，用公式表達(dá)為。60. 光強(qiáng)調(diào)制型光纖傳感器利用（1） 光纖微彎效應(yīng) （2

10、） 被測信號改變光纖對光波的吸收特性 （3） 被測信號改變光纖的折射率 （4） 兩相位光纖間通過有倏逝波的耦合 （5） 發(fā)送光纖與接收光纖之間相對橫向或縱向位移以改變接收光強(qiáng) 五種方式來實(shí)現(xiàn)光強(qiáng)調(diào)制61. 半導(dǎo)體應(yīng)變片工作原理是基于 壓阻 效應(yīng)，它的靈敏系數(shù)比金屬應(yīng)變片的靈敏系數(shù) 大十倍 。62. 傳感器靈敏度定義為：63. 光電二極管是利用PN結(jié)單向?qū)щ娦缘慕Y(jié)構(gòu)光電器件簡答題1、 什么是壓電效應(yīng)？壓電傳感器有哪些？答：當(dāng)某些晶體沿一定方向伸長或壓縮時(shí)，在其表面上會產(chǎn)生電荷，這種效應(yīng)成為壓電效應(yīng)。壓電傳感器有壓電加速度傳感器、壓電諧振式傳感器、聲表面波傳感器。2、 電阻應(yīng)變計(jì)產(chǎn)生溫度誤差的原因

11、是？答：（1） 敏感柵金屬絲電阻本身隨溫度發(fā)生變化。（2） 試件材料與應(yīng)變絲材料的線膨脹系數(shù)不一，使應(yīng)變絲產(chǎn)生附加變形而造成的電阻變化。3、 什么叫線性度？其定義為: 傳感器的輸出輸入校準(zhǔn)曲線與理論擬合直線之間的最大偏差與傳感器滿量程輸出之比, 稱為該傳感器的“非線性誤差”或稱“線性度”, 也稱“非線性度”。 通常用相對誤差表示其大小: 4、 簡述溫度補(bǔ)償方法有哪些？: (1)電橋補(bǔ)償法。 (2)輔助測溫元件微型計(jì)算機(jī)補(bǔ)償法。 (3)應(yīng)變計(jì)自補(bǔ)償法。 (4)熱敏電阻補(bǔ)償法。 5、 溫度傳感器從使用上分為什么？各自有何不同。溫度傳感器從使用上大致分文接觸型和非接觸型兩大類，前者是讓溫度傳感器直接

12、與待測對象接觸，后者是使溫度傳感器與待測對象離開一定距離，檢測從待測對象放射出的紅外線，從而達(dá)到測溫的目的。6、 應(yīng)變式傳感器與其他類型傳感器相比具有如下特點(diǎn): (1)測量范圍廣、精度高。 (2)性能穩(wěn)定可靠,使用壽命長。 (3)頻率響應(yīng)特性較好。 (4)能在惡劣的環(huán)境條件下工作。 (5)易于實(shí)現(xiàn)小型化、整體化7、 晶體的壓電效應(yīng)和反向壓電效應(yīng)的定義。答：當(dāng)某些晶體沿一定方向伸長或壓縮時(shí),在其表面上會產(chǎn)生電荷(束縛電荷),這種效應(yīng)稱為壓電效應(yīng)。壓電效應(yīng)是可逆的,即晶體在外電場的作用下要發(fā)生形變,這種效應(yīng)稱為反向壓電效應(yīng)。8、 光電效應(yīng)可分為哪三種類型，簡單說明傳感器的原理并分別列出以之為基礎(chǔ)的

13、光電傳感器。答：光電效應(yīng)可分為：外光電效應(yīng)：指在光的照射下，材料中的電子逸出表面的現(xiàn)象。光電管及光電倍增管均屬這一類。它們的光電發(fā)射極，即光明極就是用具有這種特性的材料制造的。內(nèi)光電效應(yīng)：指在光的照射下，材料的電阻率發(fā)生改變的現(xiàn)象。光敏電阻即屬此類。光生伏特效應(yīng)：利用光勢壘效應(yīng)，光勢壘效應(yīng)指在光的照射下，物體內(nèi)部產(chǎn)生一定方向的電動勢。光電池是基于光生伏特效應(yīng)制成的，是自發(fā)電式有源器件。9、 簡述光敏電阻的特點(diǎn)：靈明度高 光譜響應(yīng)范圍寬 體積小 重量輕 機(jī)械強(qiáng)度高 耐沖擊 抗過載能力強(qiáng) 耗散功率大 壽命長10、 箔式應(yīng)變計(jì)與絲式應(yīng)變計(jì)相比有什么優(yōu)點(diǎn)？答：（1）工藝上能保證線柵的尺寸正確、線條均勻

14、，大批量生產(chǎn)時(shí)，阻值離散程度小。（2）可根據(jù)需要制成任意形狀的箔式應(yīng)變計(jì)和微型小基長的應(yīng)變計(jì)。（3）敏感柵截面積為矩形，表面積大，散熱好，在相同截面情況下能通過較大的電流。（4）厚度薄，因此具有良好的可撓性，它的扁平狀箔柵有利于形變的傳遞。（5）蠕變小，疲勞壽命高。（6）橫向效營小。（7）便于批量生產(chǎn)，生產(chǎn)效率高。11、 應(yīng)變計(jì)的零漂的定義以及產(chǎn)生零漂的原因？答：恒定溫度下，粘貼在試件上的應(yīng)變計(jì)，在不承受載荷的條件下，電阻隨時(shí)間變化的特性稱為應(yīng)變計(jì)的零漂。零漂的主要原因是，敏感柵通過工作電流后的溫度效應(yīng)，應(yīng)變計(jì)的內(nèi)應(yīng)力逐漸變化，粘接劑固化不充分等。12、 對光電器件靈敏度的理解？ 答：光電器件

15、對輻射通量的反應(yīng)成為靈敏度，也成為響應(yīng)。反應(yīng)用電壓或電流表示，對可將光常用的有流明靈敏度和勒克斯靈敏度。流明靈敏度Slm=光電流（A）/光通量（lm）勒克斯靈敏度Slx=光電流（A)/受光面照度（lx）13、 什么是傳感器的靈敏度靈敏度是描述傳感器的輸入量（一般為電學(xué)量）對輸入量（一般為非電學(xué)量）敏感程度的特性參數(shù)。其定義為：傳感器的變化值和相應(yīng)的被測量（輸入量）的變化值之比，用公式表示為：K（x）=輸出量的變化值/輸入量的變化值=y/x14、 金屬式應(yīng)變片和半導(dǎo)體式應(yīng)變片在工作原理上有什么不同？答：金屬應(yīng)變片是通過變形改變絲柵的幾何尺寸，而它的電阻率一般不變，半導(dǎo)體應(yīng)變片是基于壓阻效應(yīng)而工作

16、的，就是說沿半導(dǎo)體晶軸的應(yīng)變，使它的電阻率有很大的變化，從而產(chǎn)生電阻變化。 15、 什么是電橋補(bǔ)償法？在被測試件上安裝一工作應(yīng)變計(jì)，在另外一個(gè)于被測試件的材料相同，但不受力的補(bǔ)償件上安裝一補(bǔ)償應(yīng)變計(jì)。補(bǔ)償件于被測試件處于完全相同的溫度場內(nèi)。測量時(shí)，使兩者接入電橋的相鄰臂上，由于補(bǔ)償片RB是與工作片R1完全相同的，且都貼在相同的試件上，并處于相同的溫度下，這樣，由于溫度變化使工作片產(chǎn)生的電阻變化R1t與補(bǔ)償片的電阻變化RBt相等，因此，電橋輸出Usc與溫度無關(guān)，從而補(bǔ)償了應(yīng)變計(jì)的溫度誤差。16、 簡要說明光電式傳感器的應(yīng)用和特點(diǎn): 光電傳感器是將光信號轉(zhuǎn)化為電信號的光敏器件，可用于檢測直接引起光

17、強(qiáng)變化的非電量，如光強(qiáng)，輻射測溫，氣體成分分析等，也可用于測量能轉(zhuǎn)換為光量變化的其他非電量，如零件線度，表面粗糙度，位移，速度，加速度。具有非接觸，相應(yīng)快，性能可靠等優(yōu)點(diǎn)。 17、 什么是零漂和蠕變？答：（1） 恒定溫度下，粘貼在試件上的應(yīng)變計(jì)，在不承受載荷的條件下，電阻隨時(shí)間變化的特性稱為應(yīng)變計(jì)的零漂。零漂的主要原因是，敏感柵通過工作電流后的溫度效應(yīng),應(yīng)變計(jì)的內(nèi)應(yīng)力逐漸變化，粘接劑固化不充分等。（2） 粘貼在試件上的應(yīng)變計(jì)，保持溫度恒定，在某一恒定機(jī)械應(yīng)變長期作用下，指示應(yīng)變隨時(shí)間變化的特性，稱為應(yīng)變計(jì)的蠕變。粘合劑的選用和使用不當(dāng)，應(yīng)變計(jì)在制造過程中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力等，是造成應(yīng)變計(jì)產(chǎn)生蠕變的主

18、要原因。18、 什么是光電效應(yīng)？答：半導(dǎo)體材料的電學(xué)特性受到光的照射而發(fā)生變化。光電效應(yīng)分為外光電效應(yīng)和內(nèi)光電效應(yīng)，內(nèi)光電效應(yīng)又分為光電導(dǎo)效應(yīng)和光生伏特效應(yīng)。19、 簡述光敏電阻的結(jié)構(gòu)原理。答：光敏電阻的工作原理是基于光電導(dǎo)效應(yīng)：在無光照時(shí)，光敏電阻具有很高的阻值；在有光照時(shí)，黨光子的能量大于材料禁帶寬度，價(jià)帶中的電子吸收光子能量后躍遷到導(dǎo)帶，激發(fā)出可以導(dǎo)電的電子-空穴對，使電阻降低；光線越強(qiáng)，激發(fā)出的電子-空穴對越多，電阻值越低；光照停止后，自由電子與空穴復(fù)合，導(dǎo)電性能下降，電阻恢復(fù)原值。20、 簡述應(yīng)變計(jì)對粘貼劑的要求。答：有一定的粘結(jié)強(qiáng)度。能準(zhǔn)確傳遞應(yīng)變。蠕變小。機(jī)械滯后小。耐疲勞性能好

19、。具有足夠的穩(wěn)定性能。對彈性元件和應(yīng)變計(jì)不產(chǎn)生化學(xué)腐蝕作用。有適當(dāng)?shù)膬Υ嫫凇?yīng)有較大的溫度使用范圍。21、 傳感器技術(shù)發(fā)展迅速的原因答：（1）電子工業(yè)和信息技術(shù)促進(jìn)了傳感器產(chǎn)業(yè)的相應(yīng)發(fā)展 （2）政府對傳感器產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供資助并大力扶植 （3）國防、空間技術(shù)和民用產(chǎn)品有廣大的傳感器市場 （4）在許多高新技術(shù)領(lǐng)域可獲得用于開發(fā)傳感器的理論和工藝22、 溫度傳感器的分類？答：溫度傳感器從使用上大致可分為接觸型和非接觸型兩大類，前者是讓溫度傳感器直接與待測對象接觸，后者是使溫度傳感器與待測對象離開一定距離，檢測從待測對象放射出的紅外線，從而達(dá)到測溫的目的。23、 什么是電阻應(yīng)變效應(yīng)？是指金屬導(dǎo)體的電阻在

20、導(dǎo)體受力產(chǎn)生變形（伸長或縮短）時(shí)發(fā)生變化的物理現(xiàn)象。當(dāng)金屬電阻絲受到軸向拉力時(shí)，其長度增加而橫截面變小，引起電阻增加。反之，當(dāng)它受到軸向壓力時(shí)則導(dǎo)致電阻減小24、 內(nèi)光電效應(yīng)分為幾種，簡述他們產(chǎn)生的原因？光電導(dǎo)效應(yīng)：入射光強(qiáng)改變是物質(zhì)導(dǎo)電率的物理現(xiàn)象叫光電導(dǎo)效應(yīng)光生伏特效應(yīng)：半導(dǎo)體材料吸收光能后，在PN節(jié)上產(chǎn)生電動勢的效應(yīng)。25、 為什么PN結(jié)會產(chǎn)生光伏特效應(yīng)光照到PN結(jié)上時(shí)，如果光能足夠大，光子能量大于半導(dǎo)體材料的禁帶寬度，電子就能夠從低價(jià)帶躍遷到導(dǎo)帶，成為自由電子，二價(jià)帶則相應(yīng)成為自由空穴。這些電子-空穴對在PN結(jié)的內(nèi)部電場作用下，電子被推向N區(qū)外側(cè)，空穴被推向P區(qū)外側(cè)，使N區(qū)帶上負(fù)電，P

21、區(qū)帶上整點(diǎn)。這樣，N區(qū)和P區(qū)之間就產(chǎn)生的電位差，于是PN結(jié)兩側(cè)便產(chǎn)生了光生電動勢。26、 什么是傳遞函數(shù)？在數(shù)學(xué)上的定義是什么？答： 初始值為零時(shí)，輸出量的拉氏變換與輸入量的拉氏變換之比。27、 傳感器存在靈敏度界限的原因？答：一個(gè)是輸入的變化量通過傳感器內(nèi)部被吸收，因而反應(yīng)不到輸出端上去。第二個(gè)原因是傳感器輸出存在噪聲。28、 光電管的頻率響應(yīng)是什么？ 答：光電管的頻率響應(yīng)是指，一定頻率的調(diào)制光照射時(shí)，光電管輸出的光電流（或負(fù)載上的電壓）隨頻率的變化關(guān)系。29、 簡述壓電諧振傳感器工作原理。壓電諧振式感器是利用壓電晶體諧振器的共振頻率隨被測物理量變化進(jìn)行測量的30、 什么是晶體壓電效應(yīng)？請舉

22、例說明。答：當(dāng)某些晶體沿一定方向伸長或壓縮時(shí)，在其表面上會產(chǎn)生電荷，這種效應(yīng)稱為壓電效應(yīng)。一些晶體當(dāng)不受外力作用時(shí)，晶體的正負(fù)電荷中心相重合，單位體積中的電距等于零，晶體對外不呈現(xiàn)極性，而在外力作用下晶體形變時(shí)，正負(fù)電荷的中心發(fā)生分離，這是單位體積的電鋸不再等于零，晶體表現(xiàn)出極性。另外一些晶體由于具有中心對稱的結(jié)構(gòu)，無論外力如何作用，晶體正負(fù)電荷的中心總是重合在一起，因此這些晶體不會出現(xiàn)壓電效應(yīng)。31、 簡要分析存在靈敏度界限的原因，并舉例說明。（5分）答：一是輸入的變化量通過傳感器內(nèi)部被吸收，反應(yīng)不到輸出端上去，即內(nèi)部損耗了。二是傳感器輸出存在噪聲，如果傳感器的輸出值比噪聲電平小，就無法把有

23、用信號和噪聲分開。如果不加最起碼的輸入值是得不到有用的輸出值的。32、 傳遞函數(shù)有哪些功用？（5分）答：（1）傳遞函數(shù)的功用之一：在方塊圖中用作表示系統(tǒng)的圖示符號。 （2）另一方面,當(dāng)組成系統(tǒng)的各個(gè)元件或環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)已知時(shí),可以用傳遞函數(shù)來確定該系統(tǒng)的總特性,可用單個(gè)環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)的乘積表示系統(tǒng)的傳遞函數(shù)。（3）對于復(fù)雜系統(tǒng)的求解, 我們可以將其化成簡單系統(tǒng)的組合, 其解則為簡單系統(tǒng)解的組合。計(jì)算題（10分）用石英晶體加速度計(jì)及電荷放大器測量機(jī)器的振動，已知：加速度計(jì)的靈敏度為5pC/g，電荷放大靈敏度為50mV/pC，當(dāng)機(jī)器達(dá)到最大加速度值時(shí)相應(yīng)的輸出電壓幅值為2V，試求機(jī)器的振動加速度。

24、（g為重力加速度）解：由題意知，振動測量系統(tǒng)（壓電式加速度計(jì)加上電荷放大器）的總靈敏度K=K1*K2=5pC/g*50mV/pC=250mV/g=U/a式中U為輸出電壓，a為振動系數(shù)的加速度。當(dāng)輸出電壓為2V時(shí)，振動加速度為a=U/K=2*103/250=8(g)頻率響應(yīng)特性可由頻率響應(yīng)函數(shù)表示。設(shè)輸出信號x（t）=sintLx（t）=/s²+²求穩(wěn)態(tài)響應(yīng)。Y（s）=k/(s+1/) (s²+²)求變換 其中=-arctan穩(wěn)定響應(yīng)y（t）=ksin（t+）/（1+²²）1. 1，如圖所示，設(shè)R1為電橋工作臂，受應(yīng)變時(shí)，其電阻變化為R

25、1，R2，R3，R4均為固定橋臂。在起始時(shí)，電橋處于平衡狀態(tài)，此時(shí)Usc=0.當(dāng)有R1時(shí)，求電橋輸出電壓？答：因?yàn)?，設(shè)n= ，起始電橋處于平衡狀態(tài)，所以，略去分母中的項(xiàng)，得根據(jù)上圖所示，已知此電路為直流電橋，R1=1，R2=2，R3=3，求R4？根據(jù)R1R4=R2R3，得 R4=R2R3/R1=6一、填空題（每題3分）1、傳感器靜態(tài)性是指傳感器在被測量的各個(gè)值處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，輸出量和輸入量之間的關(guān)系稱為傳感器的靜態(tài)特性。2、靜態(tài)特性指標(biāo)其中的線性度的定義是指。3、靜態(tài)特性指標(biāo)其中的靈敏度的定義是指。4、靜態(tài)特性指標(biāo)其中的精度等級的定義式是傳感器的精度等級是允許的最大絕對誤差相對于其測量范圍的百

26、分?jǐn)?shù)，即AA/YFS100。5、最小檢測量和分辨力的表達(dá)式是。6、我們把叫傳感器的遲滯。7、傳感器是重復(fù)性的物理含意是。8、傳感器是零點(diǎn)漂移是指。9、傳感器是溫度漂移是指。10、傳感器對隨時(shí)間變化的輸入量的響應(yīng)特性叫傳感器動態(tài)性。11、動態(tài)特性中對一階傳感器主要技術(shù)指標(biāo)有時(shí)間常數(shù)。 12、動態(tài)特性中對二階傳感器主要技術(shù)指標(biāo)有固有頻率、阻尼比。14、傳感器確定擬合直線有切線法、端基法和最小二乘法3種方法。16、傳感器確定擬合直線端基法是將把傳感器校準(zhǔn)數(shù)據(jù)的零點(diǎn)輸出的平均值a0和滿量程輸出的平均值b0連成直線a0b0作為傳感器特性的擬合直線。17、傳感器確定擬合直線最小二乘法是用最小二乘法確定擬合

27、直線的截距和斜率從而確定擬全直線方程的方法。18、確定一階傳感器輸入信號頻率范圍的方法是由一階傳感器頻率傳遞函數(shù)(j)=K/(1+j),確定輸出信號失真、測量結(jié)果在所要求精度的工作段，即由B/A=K/(1+()2)1/2,從而確定，進(jìn)而求出f=/(2)。22、傳感器的差動測量方法是指若某傳感器的位移特性曲線方程為y1，讓另一傳感器感受相反方向的位移，其特性曲線方程為y2則y=y1y2=方法稱為差動測量法。23、傳感器的差動測量方法的優(yōu)點(diǎn)是減小了非線性誤差、提高了測量靈敏度。25、傳感器的傳遞函數(shù)的定義是H(S)=Y(S)/X(S)。26、用電位器式傳感器測位移屬于零階傳感器。27、將熱電偶直接

28、插入水中測溫，此傳感器屬于一階傳感器。28、將熱電偶置于保護(hù)套后插入水中測溫，此傳感器屬于二階傳感器。29、幅頻特性是指傳遞函數(shù)的幅值隨被測頻率的變化規(guī)律。30、相頻特性是指傳遞函數(shù)的相角隨被測頻率的變化規(guī)律。31、傳感器中超調(diào)量是指超過穩(wěn)態(tài)值的最大值DA（過沖）與穩(wěn)態(tài)值之比的百分?jǐn)?shù)。32、我們制作傳感器時(shí)總是期望其輸出特性接近零階傳感器。33、零階傳感器的幅頻特性是直線。34、當(dāng)待測頻率遠(yuǎn)小于傳感器的固有頻率時(shí)，傳感器測得的動態(tài)參數(shù)與靜態(tài)參數(shù)一致。35、當(dāng)待測頻率遠(yuǎn)大于傳感器的固有頻率時(shí)，傳感器沒有響應(yīng)。36、當(dāng)待測頻率等于傳感器的固有頻率時(shí)，傳感器測得的動態(tài)參數(shù)會嚴(yán)重失真。37、傳感器是能

29、感受被測量并按照一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的器件或裝置。38、傳感器通常由直接響應(yīng)于被測量的敏感元件、產(chǎn)生可用信號輸出的轉(zhuǎn)換元件、以及相應(yīng)的信號調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)換電路組成。41、傳感器技術(shù)的共性，就是利用物理定律和物質(zhì)的物理、化學(xué)及生物 的特性將非電量轉(zhuǎn)換成電量。 44、要實(shí)現(xiàn)不失真測量，檢測系統(tǒng)的幅頻特性應(yīng)為常數(shù)。 45、金屬材料的應(yīng)變效應(yīng)是指金屬材料在受到外力作用時(shí)，產(chǎn)生機(jī)械變形，導(dǎo)致其阻值發(fā)生變化的現(xiàn)象叫金屬材料的應(yīng)變效應(yīng)。46、半導(dǎo)體材料的壓阻效應(yīng)是半導(dǎo)體材料在受到應(yīng)力作用后，其電阻率發(fā)生明顯變化，這種現(xiàn)象稱為壓阻效應(yīng)。47、金屬絲應(yīng)變片和半導(dǎo)體應(yīng)變片比較其相同點(diǎn)是它們都是在外界力作用下產(chǎn)生機(jī)械

30、變形，從而導(dǎo)致材料的電阻發(fā)生變化。48、金屬絲應(yīng)變片和半導(dǎo)體應(yīng)變片比較其不同點(diǎn)是金屬材料的應(yīng)變效應(yīng)以機(jī)械形變?yōu)橹?，材料的電阻率相對變化為輔；而半導(dǎo)體材料則正好相反，其應(yīng)變效應(yīng)以機(jī)械形變導(dǎo)致的電阻率的相對變化為主，而機(jī)械形變?yōu)檩o。 49、金屬應(yīng)變片的靈敏度系數(shù)是指金屬應(yīng)變片單位應(yīng)變引起的應(yīng)變片電阻的相對變化叫金屬應(yīng)變片的靈敏度系數(shù)。50、金屬箔應(yīng)變片的靈敏度系數(shù)與金屬絲應(yīng)變片靈敏度系數(shù)不同點(diǎn)是金屬應(yīng)變片的靈敏度系數(shù)與金屬絲應(yīng)變片靈敏度系數(shù)不同，金屬絲應(yīng)變片由于由金屬絲彎折而成，具有橫向效應(yīng)，使其靈敏度小于金屬箔式應(yīng)變片的靈敏度。53、采用應(yīng)變片進(jìn)行測量時(shí)要進(jìn)行溫度補(bǔ)償?shù)脑蚴牵?）金屬的電阻本身

31、具有熱效應(yīng)，從而使其產(chǎn)生附加的熱應(yīng)變；（2）基底材料、應(yīng)變片、粘接劑、蓋板等都存在隨溫度增加而長度應(yīng)變的線膨脹效應(yīng)，若它們各自的線膨脹系數(shù)不同，就會引起附加的由線膨脹引起的應(yīng)變。55、對電阻應(yīng)變式傳感器常用溫補(bǔ)方法有單絲自補(bǔ)償，雙絲組合式自補(bǔ)償和電路補(bǔ)償法三種。59、固態(tài)壓阻器件受溫度影響會產(chǎn)生2種溫度漂移是零點(diǎn)溫度漂移和靈敏度溫度漂移。60、固態(tài)壓阻器件零點(diǎn)溫度漂移可以用在橋臂上串聯(lián)電阻（起調(diào)零作用）、并聯(lián)電阻（主要起補(bǔ)償作用）進(jìn)行補(bǔ)償。61、固態(tài)壓阻器件靈敏度漂移可以用在電源供電回路里串聯(lián)負(fù)溫度系數(shù)的二極管，以達(dá)到改變供電回路的橋路電壓從而改變靈敏度進(jìn)行補(bǔ)償。62、直流電橋根據(jù)橋臂電阻的不

32、同可以分成等臂電橋、第一對稱電橋和第二等臂電橋。68、僅單臂工作的直流第一對稱電橋的電橋靈敏度為。69、僅單臂工作的直流第二對稱電橋的電橋靈敏度為。70、某位移傳感器，當(dāng)輸入量變化5mm時(shí)，輸出電壓變化300mY，其靈敏度為60mV/mm。 71、單位應(yīng)變引起的電阻的相對變化稱為電阻絲的靈敏系數(shù)。 72、金屬絲在外力作用下發(fā)生機(jī)械形變時(shí)它的電阻值將發(fā)生變化，這種現(xiàn)象稱應(yīng)變效應(yīng)。73、固體受到作用力后電阻率要發(fā)生變化，這種現(xiàn)象稱壓阻效應(yīng)。 76、應(yīng)變式傳感器是利用電阻應(yīng)變片將應(yīng)變轉(zhuǎn)換為電阻變化的傳感器，傳感器由在彈性元件上粘貼電阻敏感元件構(gòu)成，彈性元件用來感知應(yīng)變，電阻敏感元件用來將應(yīng)變的轉(zhuǎn)換為

33、電阻的變化。80、要把微小應(yīng)變引起的微小電阻變化精確地測量出來，需采用特別設(shè)計(jì)的測量電路，通常采用電橋電路。 81、對第二對稱電橋?yàn)榱藴p小或消除非線性誤差的方法可以采用增大橋臂比的方法。82、為了消除溫度誤差可以采用半差動電橋和全差動電橋。 84、電容式傳感器利用了將非電量的變化轉(zhuǎn)換為電容的變化來實(shí)現(xiàn)對物理量的測量。85、變極距型電容式傳感器單位輸入位移所引起的靈敏度與兩極板初始間距成反比關(guān)系。 86、移動電容式傳感器動極板，導(dǎo)致兩極板有效覆蓋面積A發(fā)生變化的同時(shí)，將導(dǎo)致電容量變化，傳感器電容改變量C與動極板水平位移成線性關(guān)系。 89、變極距型電容傳感器做成差動結(jié)構(gòu)后，靈敏度提高原來的2倍。而

34、非線性誤差轉(zhuǎn)化為平方反比關(guān)系而得以大大降低。 90、電容式傳感器信號轉(zhuǎn)換電路中，運(yùn)放電路適用于單個(gè)電容量變化的測量，二極管環(huán)形檢波電路和寬度脈沖調(diào)制電路用于差動電容量變化的測量。 93、 電容式傳感器有優(yōu)點(diǎn)主要有測量范圍大、靈敏度高、動態(tài)響應(yīng)時(shí)間短、機(jī)械損失小、結(jié)構(gòu)簡單，適應(yīng)性強(qiáng)。99、 電容式傳感器主要缺點(diǎn)有寄生電容影響較大、當(dāng)電容式傳感器用于變間隙原理進(jìn)行測量時(shí)具有非線性輸出特性。101、分布和寄生電容的存在對電容傳感器影響是改變傳感器總的電容量、使傳感器電容變的不穩(wěn)定，易隨外界因素的變化而變化。104、減小分布和寄生電容的影響一般可以采取的措施有采取靜電屏蔽措施和電纜驅(qū)動技術(shù)。105、若

35、單極式變極距型電容傳感器采用差動式結(jié)構(gòu)可以使非線性誤差減小一個(gè)數(shù)量級。107、驅(qū)動電纜技術(shù)是指傳感器與后邊轉(zhuǎn)換輸出電路間引線采用雙層屏蔽電纜，而且其內(nèi)屏蔽層與信號傳輸線（芯線）通過1：1放大器實(shí)現(xiàn)等電位，使屏蔽電纜線上有隨傳感器輸出信號變化而變化的信號電壓。110、球平面型電容式差壓變送器在結(jié)構(gòu)上的不同點(diǎn)是利用可動的中央平面金屬板與兩個(gè)固定的半球形狀的上下電極構(gòu)成差動式電容傳感器。111、電感式傳感器是建立在電磁感應(yīng)基礎(chǔ)上的一種傳感器。112、電感式傳感器可以把輸入的物理量轉(zhuǎn)換為線圈的自感系數(shù)或線圈的互感系數(shù)的變化，并通過測量電路進(jìn)一步轉(zhuǎn)換為電量的變化，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對非電量的測量。 114、與差動

36、變壓器傳感器配用的測量電路中，常用的有兩種:差動整流電路和相敏檢波電路。 116、變磁阻式傳感器由線圈、鐵芯和銜鐵3部分組成。119、變磁阻式傳感器測量電路包括交流電橋、變壓器式交流電橋和諧振式測量電路。 122、差動電感式傳感器結(jié)構(gòu)形式主要有變氣隙式、螺線管式兩種。124、差動變壓器結(jié)構(gòu)形式主要有變隙型、螺線管型兩種。126、差動變壓器結(jié)構(gòu)形式不同，但工作原理基本一樣，都是基于線圈互感系數(shù)的變化來進(jìn)行測量的，實(shí)際應(yīng)用最多的是螺線管式差動變壓器。 128、電渦流傳感器的測量電路主要有調(diào)頻式和調(diào)幅式兩種。130、電渦流傳感器可用于位移測量、振幅測量、轉(zhuǎn)速測量和無損探傷。 134、電渦流傳感器從測

37、量原理來分，可以分為高頻掃射式和低頻透射式兩大類。136、電感式傳感器可以分為自感式、互感式、渦流式三大類。139、壓電式傳感器可等效為一個(gè)電荷源和一個(gè)電容并聯(lián)，也可等效為一個(gè)與電容相串聯(lián)的電壓源。 142、壓電式傳感器是一種典型的自發(fā)電型傳感器(或發(fā)電型傳感器) ，其以某些電介質(zhì)的壓電效應(yīng)為基礎(chǔ)，來實(shí)現(xiàn)非電量檢測的目的。 144、壓電式傳感器使用電荷大器時(shí)，輸出電壓幾乎不受連接電纜長度的影響。 145、壓電式傳感器的輸出須先經(jīng)過前置放大器處理，此放大電路有電荷放大器和電壓放大器兩種形式。 147、某些電介質(zhì)當(dāng)沿一定方向?qū)ζ涫┝Χ冃螘r(shí)內(nèi)部產(chǎn)生極化現(xiàn)象，同時(shí)在它的表面產(chǎn)生符號相反的電荷，當(dāng)外力

38、去掉后又恢復(fù)不帶電的狀態(tài)，這種現(xiàn)象稱為極化效應(yīng)；在介質(zhì)極化方向施加電場時(shí)電介質(zhì)會產(chǎn)生形變，這種效應(yīng)又稱電致伸縮效應(yīng)。149、壓電式傳感器的前置放大器兩大作用是進(jìn)行阻抗變換和放大信號。152、壓電式電壓放大器特點(diǎn)是把壓電器件的高輸出阻抗變換為傳感器的低輸出阻抗，并保持輸出電壓與輸入電壓成正比。153、電荷放大器的特點(diǎn)是能把壓電器件的高內(nèi)阻的電荷源變換為傳感器低內(nèi)阻的電壓源，以實(shí)現(xiàn)阻抗匹配，并使其輸出電壓與輸入電壓成正比，且其靈敏度不受電纜變化的影響。160、熱電動勢來源于兩個(gè)方面，一部分由兩種導(dǎo)體的接觸電勢構(gòu)成，另一部分是單一導(dǎo)體的溫差電勢。162、補(bǔ)償導(dǎo)線法常用作熱電偶的冷端溫度補(bǔ)償，它的理論

39、依據(jù)是中間溫度定律。 163、常用的熱電式傳感元件有熱電偶和熱敏電阻。 165、在各種熱電式傳感器中，最為普遍是以將溫度轉(zhuǎn)換為電勢或電阻變化。167、熱電偶是將溫度變化轉(zhuǎn)換為電勢的測溫元件，熱電阻和熱敏電阻是將溫度轉(zhuǎn)換為電阻變化的測溫元件。 169、熱電阻最常用的材料是鉑和銅，工業(yè)上被廣泛用來測量中低溫區(qū)的溫度，在測量溫度要求不高且溫度較低的場合，銅熱電阻得到了廣泛應(yīng)用。 170、熱電阻最常用的材料是鉑和銅，工業(yè)上被廣泛用來測量中低溫區(qū)的溫度，在測量溫度要求不高且溫度較低的場合，銅熱電阻得到了廣泛應(yīng)用。 173、熱電阻引線方式有三種，其中三線制適用于工業(yè)測量，一般精度要求場合； 二線制適用于引

40、線不長，精度要求較低的場合；四線制適用于實(shí)驗(yàn)室測量，精度要求高的場合。175、霍爾效應(yīng)是指在垂直于電流方向加上磁場，由于載流子受洛侖茲力的作用，則在平行于電流和磁場的兩端平面內(nèi)分別出現(xiàn)正負(fù)電荷的堆積，從而使這兩個(gè)端面出現(xiàn)電勢差的現(xiàn)象。176、制作霍爾元件應(yīng)采用的材料是半導(dǎo)體材料，因?yàn)榘雽?dǎo)體材料能使截流子的遷移率與電阻率的乘積最大，而使兩個(gè)端面出現(xiàn)電勢差最大。179、應(yīng)該根據(jù)元件的輸入電阻、輸出電阻、靈敏度等合理地選擇霍爾元件的尺寸。182、霍爾片不等位電勢是如何產(chǎn)生的原因是重要起因是不能將霍爾電極焊接在同一等位面上。186、CCD的突出特點(diǎn)是以電荷作為信號。187、光纖工作的基礎(chǔ)是光的全反射。

41、 188、按照工作原理的不同，可將光電式傳感器分為光電效應(yīng) 傳感器、紅外熱釋電傳感器、固體圖像傳感器和光纖傳感器。 192、按照測量光路組成，光電式傳感器可以分為透射式、反射式、輻射式和開關(guān)式光電傳感器。 196、光電傳感器的理論基礎(chǔ)是光電效應(yīng)。198、通常把光線照射到物體表面后產(chǎn)生的光電效應(yīng)分為三大類。第一類是利用在光線作用下光電子逸出物體表面的外光電效應(yīng)，這類元件有光電管、光電倍增；第二類是利用在光線作用下使材料內(nèi)部電阻率改變的內(nèi)光電效應(yīng)，這類元件有光敏電阻；第三類是利用在光線作用下使物體內(nèi)部產(chǎn)生一定方向電動勢的光生伏特效應(yīng)，這類元件有光電池、光電儀表。 2.霍爾元件靈敏度的物理意義是表示

42、在單位磁感應(yīng)強(qiáng)度相單位控制電流時(shí)的霍爾電勢大小。3、光電傳感器的理論基礎(chǔ)是光電效應(yīng)。通常把光線照射到物體表面后產(chǎn)生的光電效應(yīng)分為三類。第一類是利用在光線作用下光電子逸出物體表面的外光電效應(yīng),這類元件有光電管、光電倍增管；第二類是利用在光線作用下使材料內(nèi)部電阻率改變的內(nèi)光電 效應(yīng)，這類元件有光敏電阻；第三類是利用在光線作用下使物體內(nèi)部產(chǎn)生一定方向電動勢的光生伏特效應(yīng)，這類元件有光電池、光電儀表。4.熱電偶所產(chǎn)生的熱電勢是兩種導(dǎo)體的接觸電勢和單一導(dǎo)體的溫差電勢組成的，其表達(dá)式為Eab（T，To）=。在熱電偶溫度補(bǔ)償中補(bǔ)償導(dǎo)線法（即冷端延長線法）是在連接導(dǎo)線和熱電偶之間，接入延長線，它的作用是將熱電

43、偶的參考端移至離熱源較遠(yuǎn)并且環(huán)境溫度較穩(wěn)定的地方，以減小冷端溫度變化的影響。7. 儀表的精度等級是用儀表的（ 相對誤差 絕對誤差 引用誤差）來表示的（2分）8. 電容傳感器的輸入被測量與輸出被測量間的關(guān)系，除（ 變面積型 變極距型 變介電常數(shù)型）外是線性的。（2分）2、在平行極板電容傳感器的輸入被測量與輸出電容值之間的關(guān)系中，（變面積型，變極距型，變介電常數(shù)型）是線性的關(guān)系。5、熱電偶所產(chǎn)生的熱電熱是由兩種導(dǎo)體的接觸電熱和單一導(dǎo)體的溫差電熱組成。2、電阻應(yīng)變片式傳感器按制造材料可分為 _金屬_ 材料和_半導(dǎo)體_體材料。它們在受到外力作用時(shí)電阻發(fā)生變化，其中的電阻變化主要是由 _電阻應(yīng)變效應(yīng) 形

44、成的，而的電阻變化主要是由 溫度效應(yīng)造成的。 半導(dǎo)體 材料傳感器的靈敏度較大。3.電位器或電阻傳感器按特性不同，可分為線性電位器和非線性電位器。線性電位器的理想空載特性曲線具有嚴(yán)格的線性關(guān)系。假定電位器全長為Xmax，其總電阻為Rmax，它的滑臂間的阻值可以用Rx=來計(jì)算。假定加在電位器A、B之間的電壓為Vmax，則輸出電壓為Vx=。其電阻靈敏度RI=。電壓靈敏度RU=。（7分）5.磁電式傳感器是利用導(dǎo)體和磁場發(fā)生相對運(yùn)動而在導(dǎo)體兩端 產(chǎn)生感應(yīng)電勢的。而霍爾式傳感器為霍爾元件在磁場中有電磁效應(yīng)（霍爾效應(yīng)）而輸出電勢的?；魻柺絺鞲衅骺捎脕頊y量電流，磁場，位移，壓力。（6分）8.測量系統(tǒng)的靜態(tài)特性

45、指標(biāo)通常用輸入量與輸出量的對應(yīng)關(guān)系來表征（5分）三、簡答題（每題10分）301、試述傳感器的定義、共性及組成。 301答：傳感器的定義：能感受被測量并按照一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的器件或裝置；傳感器的共性：利用物理定律和物質(zhì)的物理、化學(xué)或生物特性，將非電量(如位移、速度、加速度、力等)轉(zhuǎn)換為電量(電壓、電流、電容、電阻等)；傳感器的組成：傳感器主要由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成。 302、什么是傳感器動態(tài)特性和靜態(tài)特性?簡述在什么條件下只研究靜態(tài)特性就能夠滿足通常的需要。 302答：傳感器的動態(tài)特性是指傳感器對動態(tài)激勵(lì)(輸入)的響應(yīng)(輸出)特性，即其輸出對隨時(shí)間變化的輸入量的響應(yīng)特性。 傳感器的靜

46、態(tài)特性是指它在穩(wěn)態(tài)(靜態(tài)或準(zhǔn)靜態(tài))信號作用下的輸入輸出關(guān)系。靜態(tài)特性所描述的傳感器的輸入、輸出關(guān)系式中不含有時(shí)間變量。 當(dāng)輸入量為常量或變化極慢時(shí)只研究靜態(tài)特性就能夠滿足通常的需要。 303、簡述在什么條件下需要研究傳感器的動態(tài)特性?實(shí)現(xiàn)不失真測量的條件是什么? 303答：當(dāng)輸入量隨時(shí)間變化時(shí)一般要研究傳感器的動態(tài)特性。 實(shí)現(xiàn)不失真測量的條件是幅頻特性: A() = |H(j) | =A(常數(shù)) 相頻特性:() = -to (線性) 304、什么叫應(yīng)變效應(yīng)？利用應(yīng)變效應(yīng)解釋金屬電阻應(yīng)變片的工作原理。 304答：材料的電阻變化是由尺寸變化引起的，稱為應(yīng)變效應(yīng)。 應(yīng)變式傳感器的基本工作原理：當(dāng)被測

47、物理量作用在彈性元件上，彈性元件在力、力矩或壓力等作用下發(fā)生形變，變換成相應(yīng)的應(yīng)變或位移，然后傳遞給與之相連的應(yīng)變片，將引起應(yīng)變敏感元件的電阻值發(fā)生變化，通過轉(zhuǎn)換電路變成電量輸出。輸出的電量大小反映了被測物理量的大小。 306、在傳感器測量電路中，直流電橋與交流電橋有什么不同，如何考慮應(yīng)用場合?用電阻應(yīng)變片組成的半橋、全橋電路與單橋相比有哪些改善? 308題圖306、答：直流電橋適合供電電源是直流電的場合，交流電橋適合供電電源是交流的場合。 半橋電路比單橋電路靈敏度提高一倍，全橋電路比單橋電路靈敏度提高4倍，且二者均無非線性誤差。 308、試說明如圖所示的應(yīng)變式加速度傳感器的工作原理。308答

48、：測量時(shí)，根據(jù)所測振動體加速度的方向，把傳感器固定在被測部位。當(dāng)被測點(diǎn)的加速度沿圖中箭頭a所示方向時(shí)，懸臂梁自由端受慣性力F=ma的作用，質(zhì)量塊向箭頭相反的方向相對于基座運(yùn)動，使梁發(fā)生彎曲變形，應(yīng)變片電阻發(fā)生變化，產(chǎn)生輸出信號，輸出信號大小與加速度成正比。 309題圖：電容式差壓傳感器的結(jié)構(gòu)與測量電路 309、左圖是電容式差壓傳感器，金屬膜片與兩盤構(gòu)成差動電容C1、C2，兩邊壓力分別為F1、F2。圖25右為二極管雙T型電路，電路中電容是左圖中差動電容，電源、E是占空比為50%的方波。試分析：(1)當(dāng)兩邊壓力相等F1F2時(shí)負(fù)載電阻RL上的電壓Uo值； (2)當(dāng)F1F2時(shí)負(fù)載電阻RL上的電壓Uo的

49、大小和方向(正負(fù))。 309、解：310、試分析圓筒型電容式傳感器測量液面高度的基本原理。310答：當(dāng)初始狀態(tài)時(shí)，液面高度h=0,則，當(dāng)液面高度為h時(shí)，則由此可見，電容變化量C與液面高度h成正比，只要將電容的變化量測出發(fā)出來，就可間接獲得被測液面高度。 311、根據(jù)電容式傳感器工作原理，可將其分為幾種類型?每種類型各有什么特點(diǎn)?各適用于什么場合? 311、答：根據(jù)電容式傳感器的工作原理，可將其分為3種：變極板間距的變極距型、變極板覆蓋面積的變面積型和變介質(zhì)介電常數(shù)的變介質(zhì)型。 變極板間距型電容式傳感器的特點(diǎn)是電容量與極板間距成反比，適合測量位移量。 變極板覆蓋面積型電容傳感器的特點(diǎn)是電容量與面

50、積改變量成正比，適合測量線位移和角位移。 變介質(zhì)型電容傳感器的特點(diǎn)是利用不同介質(zhì)的介電常數(shù)各不相同，通過改變介質(zhì)的介電常數(shù)實(shí)現(xiàn)對被測量的檢測，并通過電容式傳感器的電容量的變化反映出來。適合于介質(zhì)的介 電常數(shù)發(fā)生改變的場合。 313、試說明什么電容電場的邊緣效應(yīng)？如何消除？313答：理想條件下，平行板電容器的電場均勻分布于兩極板所圍成的空間，這僅是簡化電容量計(jì)算的一種假定。當(dāng)考慮電場的邊緣效應(yīng)時(shí)，情況要復(fù)雜得多，邊緣效應(yīng)的影響相當(dāng)于傳感器并聯(lián)一個(gè)附加電容，引起了傳感器的靈敏度下降和非線性增加。為了克服邊緣效應(yīng)，首先應(yīng)增大初始電容量Co。即增大極板面積，減小極板間距。此外，加裝等位環(huán)是消除邊緣效應(yīng)

51、的有效方法。 323、什么是正壓電效應(yīng)?什么是逆壓電效應(yīng)?什么是縱向壓電效應(yīng)?什么是橫向壓電效應(yīng)? 323答：正壓電效應(yīng)就是對某些電介質(zhì)沿一定方向施以外力使其變形時(shí)，其內(nèi)部將產(chǎn)生極化現(xiàn)象而使其出現(xiàn)電荷集聚的現(xiàn)象。 當(dāng)在片狀壓電材料的兩個(gè)電極面上加上交流電壓，那么壓電片將產(chǎn)生機(jī)械振動，即壓電片在電極方向上產(chǎn)生伸縮變形，壓電材料的這種現(xiàn)象稱為電致伸縮效應(yīng)，也稱為逆壓電 效應(yīng)。 沿石英晶體的x軸(電軸)方向受力產(chǎn)生的壓電效應(yīng)稱為"縱向壓電效應(yīng)"。沿石英晶體的y軸(機(jī)械軸)方向受力產(chǎn)生的壓電效應(yīng)稱為"橫向壓電效應(yīng)"。 324、壓電元件在使用時(shí)常采用n片串聯(lián)或并聯(lián)

52、的結(jié)構(gòu)形式。試述在不同聯(lián)接下輸出電壓、 電荷、電容的關(guān)系，它們分別適用于何種應(yīng)用場合? 324答：并聯(lián)接法在外力作用下正負(fù)電極上的電荷量增加了n倍，電容量也增加了n倍， 輸出電壓與單片時(shí)相同。適宜測量慢變信號且以電荷作為輸出量的場合。 串聯(lián)接法上、下極板的電荷量與單片時(shí)相同，總電容量為單片時(shí)的1/n，輸出電壓增大了n倍。適宜以電壓作輸出信號且測量電路輸入阻抗很高的場合。 325、簡述壓電式傳感器分別與電壓放大器和電荷放大器相連時(shí)各自的特點(diǎn)。 325答:傳感器與電壓放大器連接的電路，其輸出電壓與壓電元件的輸出電壓成正比，但容易受電纜電容的影響。 傳感器與電荷放大器連接的電路，其輸出電壓與壓電元件

53、的輸出的電荷成正比，電纜電容的影響小。 326、為什么壓電式傳感器通常用來測量動態(tài)或瞬態(tài)參量？326答：如作用在壓電組件上的力是靜態(tài)力，則電荷會泄露，無法進(jìn)行測量。所以壓電傳感器通常都用來測量動態(tài)或瞬態(tài)參量。 327題圖縱向效應(yīng)型加速度傳感器的截面圖327、試說明圖示的縱向效應(yīng)型加速度傳感器的工作原理。327答：當(dāng)傳感器感受振動時(shí)，因?yàn)橘|(zhì)量塊相對被測體質(zhì)量較小，因此質(zhì)量塊感受與傳感器基座相同的振動，并受到與加速度方向相反的慣性力，此力為F=ma。同時(shí)慣性力作用 在壓電陶資片上產(chǎn)生電荷為 Q=d33F=d33ma此式表明電荷量直接反映加速度大小。328、試從材料特性、靈敏度、穩(wěn)定性等角度比較石英

54、晶體和壓電陶瓷的壓電效應(yīng)。 328答：石英晶體是單晶結(jié)構(gòu)，且不同晶向具有各異的物理特性。石英晶體受外力作用而變形時(shí)，產(chǎn)生壓電效應(yīng)。 壓電陶瓷是人工制造的多晶體壓電材料，原始的壓電陶瓷材料并不具有壓電性，必須在一定溫度下做極化處理，才能使其呈現(xiàn)出壓電性。 壓電陶瓷的壓電系數(shù)比石英晶體大得多(即壓電效應(yīng)更明顯) ，因此用它做成的壓電式 感器的靈敏度較高。但其穩(wěn)定性、機(jī)械強(qiáng)度等不如石英晶體。 ABO點(diǎn)LALB地 面L329題圖329：如果地面下一均勻的自來水直管道某處O發(fā)生漏水，則在管道上A、B兩點(diǎn)放兩只壓電傳感器，應(yīng)能檢測到漏水處的位置。試說明其工作原理。329答：如果地面下一均勻的自來水直管道某

55、處O發(fā)生漏水，水漏引起的振動從O點(diǎn)向管道兩端傳播，在管道上A、B兩點(diǎn)放兩只壓電傳感器，由從兩個(gè)傳感器接收到的由O點(diǎn)傳來的t0時(shí)刻發(fā)出的振動信號所用時(shí)間差可計(jì)算出LA或LB。兩者時(shí)間差為t= tAtB=（LALB）/v又L=LA +LB ，所以330、試說明壓電傳感器電荷放大器中所說的“密勒效應(yīng)”是什么意思？330答： “密勒效應(yīng)” 是說，將壓電傳感器電荷放大器中反饋電容與反饋電阻CF、RF等效到A0的輸入端時(shí)，電容CF將增大（1A0）倍。電導(dǎo)1/RF也增大了（1A0）倍。332、熱電偶測溫時(shí)，為什么要進(jìn)行冷端溫度補(bǔ)償？常用的補(bǔ)償方法有哪些？332答（1）因?yàn)闊犭娕嫉臒犭妱葜挥挟?dāng)冷端的溫度恒定時(shí)才是溫度的單值函數(shù)，而熱電偶的標(biāo)定時(shí)是在冷端溫度特定的溫度下進(jìn)行的，為了使熱電勢能反映所測量的真實(shí)溫度，所以要進(jìn)行