传感器原理及应用期末复习资料
《传感器原理及应用》复习提纲
复习提纲
第1章传感器概述
1.什么是传感器?(传感器定义)
2.传感器的总体发展趋势是什么?现代传感器有哪些特征,现在的传感器多以什么物理量输出?
3.传感器由哪几个部分组成?分别起到什么作用?
4.了解传感器的分类方法。有哪三大类?
5.了解传感器的图形符号,其中符号代表什么含义。6.一个自动检测系统的组成包括哪几部分,画出结构框图。
第2章传感器特性
1.传感器的性能参数反映了传感器的什么关系?
2.静态特性:特性参数有哪些?(线性度、迟滞、重复性、灵敏度、分辨率、稳定性),各种参数代表什么意义,描述了传感器的哪些特征?
3.传递函数的定义是什么?
4.动态特性:特性参数有那些(时间常数τ、阻尼比ξ、传感器固有频率ωn)?这些参数反映了传感器的哪些特征,应如何选择?
分别讨论一阶系统、二阶系统——阶跃响应、频率响应。5.某传感器精度为2%FS ,满度值50mV ,求出现的最大
误差。当传感器使用在满刻度值1/2和1/8 时计算可能产生的百分误差,并说出结论。
第3章应变式传感器
1.什么是应变效应?什么是压阻效应?什么是横向效应?试说明金属应变片与半导体应变片的相同和不同之处,半导体应变片比金属应变片在性能上有哪些优缺点。
2.比较电阻应变片组成的单桥、半桥、全桥电路(电压灵敏度、温度补偿)。写出各电路输出电压灵敏度。
3.有一吊车的拉力传感器如图所示,
电阻应变片R1、R2、R3、R4粘贴在
等截面轴上,已知R1~R4标称阻值
为120Ω,桥路电压2V,物重M引
起R1、R2变化增量为 1.2Ω。
请连接出应变片电桥电路,计算出
《传感器原理与应用》综合练习答案(期末考试)
《传感器原理与应用》综合练习
一、填空题
1.热电偶中热电势的大小仅与金属的性质、接触点温度有关,而与热电极尺寸、形状及温度分布无关。
2.按热电偶本身结构划分,有普通热电偶、铠装热电偶、微型热电偶. 3.热电偶冷端电桥补偿电路中,当冷端温度变化时,由不平衡电桥提供一个电位差随冷端温度变化的附加电势,使热电偶回路的输出不随冷端温度的变化而改变,达到自动补偿的目的。
4.硒光电池的光谱峰值与人类相近,它的入射光波长与人类正常视觉的也相近,因而应用较广.
5.硅光电池的光电特性中,光照度与其短路电流呈线性关系。
6.压电式传感器的工作原理是基于某些介质材料的压电效应。
7.压电陶瓷是人工制造的多晶体,是由无数细微的电畴组成。电畴具有自己极化方向.经过极化过的压电陶瓷才具有压电效应。
8.压电陶瓷的压电常数比石英晶体大得多.但石英晶体具有很多优点,尤其是其它压电材料无法比的.
9.压电式传感器具有体积小、结构简单等优点,但不能测量频率小的被测量。特别不能测量静态量。
10.霍尔效应是导体中的载流子在磁场中受洛伦茨力作用发生位移的结果。
11.霍尔元件是N型半导体制成扁平长方体,扁平边缘的两对侧面各引出一对电极。一对叫激励电极用于引入激励电流;另一对叫霍尔电极,用于引出霍尔电势。
12.减小霍尔元件温度误差的措施有:(1)利用输入回路的串联电阻减小由输入电阻随温度变化;引起的误差。(2)激励电极采用恒流源,减小由于灵敏度随温度变化引起的误差.
13.霍尔式传感器基本上包括两部分:一部分是弹性元件,将感受的非电量转换成磁物理量的变化;另一部分是霍尔元件和测量电路.
传感器原理及应用期末考试试卷(含答案)
传感器原理及应用
一、单项选择题(每题2分.共40分)
1、热电偶的最基本组成部分是( )。
A、热电极
B、保护管
C、绝缘管
D、接线盒
2、为了减小热电偶测温时的测量误差,需要进行的温度补偿方法不包括( )。
A、补偿导线法
B、电桥补偿法
C、冷端恒温法
D、差动放大法
3、热电偶测量温度时( )。
A、需加正向电压
B、需加反向电压
C、加正向、反向电压都可以
D、不需加电压
4、在实际的热电偶测温应用中,引用测量仪表而不影响测量结果是利用了热电偶的哪
个基本定律()。
A、中间导体定律
B、中间温度定律
C、标准电极定律
D、均质导体定律
5、要形成测温热电偶的下列哪个条件可以不要().
A、必须使用两种不同的金属材料;
B、热电偶的两端温度必须不同;
C、热电偶的冷端温度一定要是零;
D、热电偶的冷端温度没有固定要求。
6、下列关于测温传感器的选择中合适的是( )。
A、要想快速测温,应该选用利用PN结形成的集成温度传感器;
B、要想快速测温,应该选用热电偶温度传感器;
C、要想快速测温,应该选用热电阻式温度传感器;
D、没有固定要求。
7、用热电阻测温时,热电阻在电桥中采用三线制接法的目的是()。
A、接线方便
B、减小引线电阻变化产生的测量误差
C、减小桥路中其他电阻对热电阻的影响
D、减小桥路中电源对热电阻的影响
8、在分析热电偶直接插入热水中测温过程中,我们得出一阶传感器的实例,其中用到了()。
A、动量守恒;
B、能量守恒;
C、机械能守恒;
D、电荷量守恒;
9、下列光电器件中,基于光电导效应工作的是( )。
A、光电管
B、光敏电阻
C、光电倍增管
传感器原理及应用复习资料
传感器原理及应用复习资料
1.传感器由敏感元件、转换元件、基本电路三部分组成; 被测量 敏感元件 转换元件 基本电路 电量输出
①敏感元件感受被测量;
②转换元件将响应的被测量转换成电参量(电阻、电容、电感);
③基本电路把电参量接入电路转换成电量;
④核心部分是转换元件,决定传感器的工作原理。
2. 传感器的基本特性:
①静态特性:当输入量(X )为静态或变化缓慢的信号时,输入输出关系称静态特性。 静态特性主要包括:线性度、迟滞、重复性、灵敏度、漂移和稳定性
②动态特性:当输入量随时间(频率)变化时,输入输出关系称动态特性。
影响传感器动态特性除固有因素外,还与输入信号的形式有关,在对传感器进行动态分析时一般采用标准的正弦信号和阶跃信号。
A.输入信号按正弦变化时,分析动态特性的相位、振幅、频率,称频率响应;
B.输入信号为阶跃变化时,对传感器随时间变化过程进行分析,称阶跃响应(瞬态响应).
频率响应 阶跃响应
3.电阻应变式传感器是将被测的非电量转换成电阻值的变化,再经转换电路变换成电量(电流、电压)输出。
金属电阻应变片的基本原理基于电阻应变效应:即导体在外力作用下产生机械形变时阻值发生变化。
通过弹性元件可将位移、压力、振动等物理量通过应力变化,并转换为电阻的变化进行测量,这是应变式传感器测量应变的基本原理。
4.直流电桥总结:
单臂电桥
输出电压1
1R R 4E U ∆•= 电压灵敏度4
E K u =
半桥差动电路
全桥差动电路
5. 电桥线路补偿:被测试件位置上安装一个补偿片处于相同的温度场;等臂电桥输出U0 与
《传感器原理及应用》复习题
《传感器原理及应⽤》复习题
《传感器原理及应⽤》复习题
1.静态特性指标其中的线性度的定义是指。
2.传感器的差动测量⽅法的优点是减⼩了⾮线性误差、。3. 对于等臂半桥电路为了减⼩或消除⾮线性误差的⽅法可以采⽤
的⽅法。
4.⾼频反射式电涡流传感器实际是由和两个部分组成的系统,两者之间通过电磁感应相互作⽤,因此,在能够构成电涡流传感器的应⽤场合中必须存在材料。
5. 霍尔元件需要进⾏温度补偿的原因是因为其系数和
受温度影响⼤。使⽤霍尔传感器测量位移时,需要构造⼀个。
6.热电阻最常⽤的材料是和,⼯业上被⼴泛⽤来测量的温度,在测量温度要求不⾼且温度较低的场合,热电阻得到了⼴泛应⽤。
7.现有霍尔式、电涡流式和光电式三种传感器,设计传送带上塑料零件的计数系统时,应选其中的传感器。需要测量某设备的外壳温度,已知其范围是300~400℃,要求实现⾼精度测量,应该在铂铑-铂热电偶、铂电阻和热敏电阻中选择。
8. ⼀个⼆进制光学码盘式传感器,为了达到1″左右的分辨⼒,需要采⽤
或位码盘。⼀个刻划直径为400 mm的20位码盘,其外圈分别间隔为稍⼤于µm。
9.⾮功能型光纤传感器中的光纤仅仅起传输光信息的作⽤,功能型光纤传感器是把光纤作为元件。光纤的NA值⼤表明。
10. 现有霍尔式、电涡流式和光电式三种传感器,设计传送带上塑料零件的计数系统时,应选其中的传感器。需要测量某设备的外壳温度,已知其范围是300~400℃,要求实现⾼精度测量,应该在铂铑-铂热电偶、铂电阻和热敏电阻中选择。
11.光照使半导体电阻率变化的现象称为内光电效应,基于此效应的器件除光敏电阻外还有处于⼯作状态的光敏⼆极管。光敏器件的灵敏度可⽤特性表征,它反映光电器件的输⼊光量与输出光电流(电压)之间的关系。选择光电传感器的光源与光敏器件时主要依据器件的
传感器原理及应用期末复习资料
信息技术包括计算机技术、通信技术和传感器技术,是现代信息产业的三大支柱。
1.什么是传感器?
广义:传感器是一种能把特定的信息按一定规律转换成某种可用信号输出的器件和装置。
狭义:能把外界非电信息转换成电信号输出的器件。
国家标准:定义: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或装置。
2.传感器由哪几个部分组成?分别起到什么作用?
传感器一般由敏感元件、转换原件和基本电路组成。敏感元件感受被测量,转换原件将其响应的被测量转换成电参量,基本电路把电参量接入电路转换成电量。传感器的核心部分是转换原件,转换原件决定传感器的工作原理。
3.传感器的总体发展趋势是什么?传感器的应用情况。
传感器正从传统的分立式朝着集成化、数字化、多功能化,微型化、智能化、网络化和光机电一体化的方向发展,具有高精度、高性能、高灵敏度、高可靠性、高稳定性、长寿命、高信噪比、宽量程和无维护等特点。未来还会有更新的材料,如纳米材料,更有利于传感器的小型化。发展趋势主要体现在这几个方面:发展、利用新效应;开发新材料;提高传感器性能和检测范围;微型化与微功耗;集成化与多功能化;传感器的智能化;传感器的数字化和网络化。
4.了解传感器的分类方法。所学的传感器分别属于哪一类?
按传感器检测的范畴分类:物理量传感器、化学量传感器、生物量传感器
按传感器的输出信号分类:模拟传感器、数字传感器
按传感器的结构分类:结构型传感器、物性型传感器、复合型传感器
按传感器的功能分类:单功能传感器、多功能传感器、智能传感器
按传感器的转换原理分类:机—电传感器、光—电传感器、热—电电传感器、磁—电传感器
传感器原理及应用期末考试重点课后题复习
1—1 综合传感器的概念。
答:
从广义角度定义:凡是利用一定的物质(物理、化学、生物)法则、定理、定律、效应等进行能量转换与信息转换,并且输出与输入严格一一对应的器件或装置;
从狭义角度定义:能把外界非电信号转换成电信号输出的器件或装置;
国家标准定义是:“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"。通常有敏感元件和转换元件组成;
1—2 一个可供实用的传感器有那几部分构成?各部分的功能是什么?用框图显示传感器系统。
答:
组成——由敏感元件、转换元件、基本电路组成。1。敏感元件:是直接受被测物理量;以确定关系输出另一物理量的元
2.转换元件;是将敏感元件输出的非电量转换成电路参数及电流或电压等电信号。
3。基本转换电路则将该电路转换成便于传输处理电量。
1—3 如果家用小车采用超声波雷达,需要那几部分组成?请画出图.
第2章
2-1 衡量传感器静态特性的主要指标有哪些?说说它们的含义。
答:
1、线性度: 表征传感器输出-输入校准曲线与所选定的拟合直线之
间的吻合(或偏离)程度的指标。
2、灵敏度:传感器输出量增量与被测输入量增量之比。
3、分辨力:传感器在规定测量范围内所能检测出的被测输入量的最小变化量。
4、回差:反映传感器在正(输入量增大)反(输入量减小)行程过
程中,输出-输入曲线的不重合程度指标。
5、重复性:衡量传感器在同一工作条件下,输入量按同一方向作全程
连续多次变动时,所得特性曲线间一致程度的指标。
6、阈值:是能使传感器输出端产生可测变化量的最小被测输入量值,
即零位附近的分辨力。
传感器期末复习资料
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《传感器与检测技术复习资料》
⼀、选择题
1、随着⼈们对各项产品技术含量的要求的不断提⾼,传感器也朝向智能化⽅⾯发展,其中,典型的传感器智能化结构模式是( B )。
A. 传感器+通信技术
B. 传感器+微处理器
C. 传感器+多媒体技术
D. 传感器+计算机
2、传感器的主要功能是(A )。
A. 检测和转换
B. 滤波和放⼤
C. 调制和解调
D. 传输和显⽰
3、测量者在处理误差时,下列哪⼀种做法是⽆法实现的( A )
A.消除随机误差 B.减⼩或消除系统误差
C.修正系统误差 D.剔除粗⼤误差
4、传感器的下列指标全部属于静态特性的是( C )
A.线性度、灵敏度、阻尼系数 B.幅频特性、相频特性、稳态误差C.迟滞、重复性、漂移 D.精度、时间常数、重复性5、电阻应变⽚配⽤的测量电路中,为了克服分布电容的影响,多采⽤( C )。
A.直流平衡电桥 B.直流不平衡电桥
C.交流平衡电桥 D.交流不平衡电桥
6、利⽤相邻双臂桥检测的应变式传感器,为使其灵敏度⾼、⾮线性误差⼩( C )。A.两个桥臂都应当⽤⼤电阻值⼯作应变⽚
B.两个桥臂都应当⽤两个⼯作应变⽚串联
C.两个桥臂应当分别⽤应变量变化相反的⼯作应变⽚
D.两个桥臂应当分别⽤应变量变化相同的⼯作应变⽚
7、差动螺线管式电感传感器配⽤的测量电路有( C )。
A.直流电桥 B.变压器式交流电桥
C.差动相敏检波电路 D.运算放⼤电路
8、下列说法正确的是( D )。
A. 差动整流电路可以消除零点残余电压,但不能判断衔铁的位置。
B. 差动整流电路可以判断衔铁的位置,但不能判断运动的⽅向。
《传感器原理及应用》的期末考试试题2套及答案
《传感器原理及应用》的期末考试试题2套及答案《传感器原理及应用》的期末考试试题2套及答案一、填空(30分,每空1.5分)
1、有一温度计,它的量程范围为0?200?,精度等级为0.5级。该表可能出现的最大误差为,当测量100? 时的示值相对误差为。
2、在选购线性仪表时,必须考虑应尽量使选购的仪表量程为欲测量的
倍左右为宜。
3、传感器由、、三部分组成。
4、利用热敏电阻对电动机实施过热保护,应选择型热敏电阻。
5、已知某铜热电阻在0?时的阻值为50Ω,则其分度号是,对
于镍铬-镍硅热电偶其正极是。
6、霍尔元件采用恒流源激励是为了。
7、用水银温度计测量水温,如从测量的具体手段来看它属于测量。
二、选择题(30分,每题2分)
1、在以下几种传感器当中属于自发电型传感器。
A、电容式
B、电阻式
C、压电式
D、电感式 2、的数值越大,热电偶的输出热电势就越大。
A、热端直径
B、热端和冷端的温度
C、热端和冷端的温差
D、热电极的电导率
3、将超声波(机械振动波)转换成电信号是利用压电材料的。 A、应变效应
B、电涡流效应
C、压电效应
D、逆压电效应 4、在电容传感器中,若采用调频法测量转换电路,则电路中。
A、电容和电感均为变量
B、电容是变量,电感保持不变
C、电感是变量,电
容保持不变 D、电容和电感均保持不变 5、在两片间隙为1mm的两块平行极板的间隙中插入,可测得最大的容量。
A、塑料薄膜
B、干的纸
C、湿的纸
D、玻璃薄片 6、热电阻测量转换电路采
用三线制是为了 A、提高测量灵敏度 B、减小非线性误差
C、提高电磁兼容性
D、减小引线电阻的影响
《传感器原理与应用》期末试卷AB
10.电容式传感器分为__________________,__________________,__________________.
11.电感式传感器可以分为_________,_________,_________.
二.选择题(1*8)
1.在压阻效应中_________发生显著变化.( )
4.线性度,灵敏度,重复性,迟滞现象,分辨率,稳定性,漂移
5.导体或半导体因机械变形而使其阻值发生变化的现象称为应变效应
6.电感线圈产生的磁力线经过金属导体时,金属导体就会产生感应电流,该电流称之.电涡流式传感器等效电路参数均是互感系数M和电感L,L1,的函数,故把这类传感器归为电感式传感器
四.计算题
A R B L C P D R和P
2.如果两种导体分别与第三种导体组成的热电偶所产生的热电势已知,则此两种导体组成热电偶的热电势( )
A可以计算出来B不可以计算出来C看情况而定D没有区别
3.热电材料必须具备以为的特点( )
(1)电阻温度系数要尽可能大和稳定(2)电阻率高(3)电阻与温度之间关系最好成线性
1.解:ε=1%, P1=P2=20mV
2.解
差动电容的非线性误差
单只平板电容非线性误差
五.证明题
AC,AB,和BC三个电偶,其接点温度一端都为T,另一端为T0,若
传感器原理与应用期末复习资料
1.1 什么是传感器?
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。
1.2 传感器的共性是什么?
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,将非电量输入转换成电量输出。
1.3 传感器一般由哪几部分组成?
传感器的基本组成分为敏感元件和转换元件两部分。另外有信号调理与转换电路,辅助电源。
1.4 传感器是如何分类的?
①按传感器的输入量进行分类,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按传感器的输出量进行分类,分为模拟式和数字式传感器。
③按传感器的工作原理进行分类,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。
④按传感器的基本效应进行分类,可以分为物理传感器、化学传感器和生物传感器。
⑤按传感器的能量关系进行分类,可以分为能量变换型和能量控制型传感器。
⑥按传感器所蕴含的技术进行分类,可以分为普通和新型传感器。
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。
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?
传感器的静态特性是它在稳态信号作用下的输入、输出关系。静态特性所描述的传感器的输入-输出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、分辨率、迟滞、重复性和漂移。
线性时不变系统两个特性:叠加性和频率保持特性。
采用阶跃信号和正弦信号
传感器的标定和校准是为了保证传感器测量结果的可靠性和精确度,也为了保证测量的统一和便于量值的传递。
传感器期末考试试题及答案
传感器期末考试试题及答案
传感器期末考试试题及答案
一、填空题
1.传感器的定义为:能够感知和______的器件称为传感器。
2.传感器的特性有:线性度、灵敏度、迟滞、重复性、漂移和稳定性。
3.传感器的材料和制造工艺对其特性有着重要影响,其中最重要的是______和______。
二、单项选择题
1.下列哪个不是传感器的分类方法?() A. 按测量对象性质分类 B. 按测量原理分类 C. 按用途分类 D. 按感头结构分类
2.下列哪类传感器可测量压力?() A. 磁性传感器 B. 温度传感
器 C. 触点传感器 D. 光电传感器
三、判断题
1、传感器的迟滞误差是由测量过程中电源的变化引起的。()
2、传感器的漂移是指输出信号随时间变化的不可重复的误差。()
四、简答题
1、请简述传感器的定义及其主要作用。
2、请说明传感器的特性和分类,并解释其含义。
3、请阐述传感器的材料和制造工艺对其特性的影响。
五、综合题
1、请设计一个用于测量液体温度的传感器,要求该传感器能够在常压下工作,精度为±0.1℃,并能够抵抗化学腐蚀。请说明选材和制造工艺的方案。
2、请分析在测量压力时,机械式传感器与电子式传感器相比有何优缺点?
六、论述题
1、论述题:请从应用角度出发,谈谈你对传感器的认识。
传感器题库及答案
传感器题库及答案:掌握传感器考试的核心知识
随着科技的不断进步,传感器在各个领域的应用越来越广泛。为了帮助大家更好地掌握传感器相关的知识,本文将介绍一个重要的学习资源——传感器题库及答案。通过了解和掌握这个题库,大家将能够巩固传感器的理论知识,提升实际应用能力。
《传感器原理与检测技术》期末复习题及答案
《传感器原理与检测技术》期末复习题及答案
一、单项选择题(每题3分,共21分)
1、电感式传感器的常用测量电路不包括( C )。
A. 交流电桥
B. 变压器式交流电桥
C. 脉冲宽度调制电路
D. 谐振式测量电路
2、电感式传感器采用变压器式交流电桥测量电路时,下列说法不正确的是( C )。
A. 衔铁上、下移动时,输出电压相位相反
B. 衔铁上、下移动时,输出电压随衔铁的位移而变化
C. 根据输出的指示可以判断位移的方向
D. 当衔铁位于中间位置时,电桥处于平衡状态
3、对于差动变压器,采用交流电压表测量输出电压时,下列说法正确的是( D )。
A. 既能反映衔铁位移的大小,也能反映位移的方向
B. 既能反映衔铁位移的大小,也能消除零点残余电压
C. 既不能反映位移的大小,也不能反映位移的方向
D. 既不能反映位移的方向,也不能消除零点残余电压
4、当变隙式电容传感器的两极板极间的初始距离d0增加时,将引起传感器的( D )
A.灵敏度K0增加 B.灵敏度K0不变
C.非线性误差增加 D.非线性误差减小
5、当变间隙式电容传感器两极板间的初始距离d增加时,将引起传感器的( B )。
A.灵敏度会增加 B.灵敏度会减小
C.非线性误差增加 D.非线性误差不变
6、用电容式传感器测量固体或液体物位时,应该选用( C )。
A.变间隙式 B.变面积式
C.变介电常数式 D.空气介质变间隙式
7、下列不属于电容式传感器测量电路的是( D )
A.调频测量电路 B.运算放大器电路
C.脉冲宽度调制电路 D.相敏检波电路
二、填空题(34分)
1、电感式传感器是建立在电磁感应基础上的,电感式传感器可以把输入的
传感器原理及应用复习题
传感器原理及应用复习题传感器原理及应用复习题
一、选择题
1. 以下哪个不属于传感器的主要功能?
A. 检测和测量
B. 控制和反馈
C. 数据传输
D. 信号处理
2. 传感器的灵敏度是指:
A. 传感器对输入信号的反应速度
B. 传感器输出信号的幅度
C. 传感器对输入信号的检测能力
D. 传感器输出信号的稳定性
3. 以下哪种传感器属于接触式传感器?
A. 光敏传感器
B. 压力传感器
C. 温度传感器
D. 声音传感器
4. 以下哪种传感器可用于测量液体的水位?
A. 光敏传感器
B. 压力传感器
C. 温度传感器
D. 声音传感器
5. 以下哪种传感器可用于检测人体的心率?
A. 光敏传感器
B. 压力传感器
C. 温度传感器
D. 心电传感器
二、判断题
1. 电压传感器是一种非接触式传感器。 ( )
2. 声音传感器可以用于测量空气中的氧气浓度。 ( )
3. 光敏传感器可以用于测量物体的颜色。 ( )
4. 温度传感器可以用于测量物体的湿度。 ( )
5. 压力传感器可以用于测量液体的压力。 ( )
三、简答题
1. 请简要解释传感器的工作原理。
2. 举例说明传感器在生活中的应用。
3. 什么是传感器的线性度?为什么线性度对传感器的准确性很重要?
4. 什么是传感器的分辨率?如何提高传感器的分辨率?
5. 传感器的响应时间是什么?如何影响传感器的响应时间?
四、应用题
1. 请设计一个简单的温度传感器电路,要求能够将温度转化为电压输出。
2. 你买了一个新的智能手环,它可以测量心率、步数等信息。请简要描述该手环可能使用的传感器,并解释它们的工作原理。
传感器复习重点(传感器原理及其应用)(精心整理)
传感器原理及其应用
第一章传感器的一般特性
1)信息技术包括计算机技术、通信技术和传感器技术,是现代信息产业的三大支柱。
2)传感器又称变换器、探测器或检测器,是获取信息的工具
广义:传感器是一种能把特定的信息(物理、化学、生物)按一定规律转换成某种可用信号输出的器件和装置。
狭义:能把外界非电信息转换成电信号输出的器件。
国家标准(GB7665-87):定义: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或装置。
3)传感器的组成:
敏感元件是直接感受被测量,并输出与被测量成确定关系的某一物理量的元件。
转换元件:将敏感元件输出的非电物理量转换成电路参数或电量。
基本转换电路:上述电路参数接入基本转换电路(简称转换电路),便可转换成电量输出。
4)传感器的静态性能指标
(1)灵敏度
定义: 传感器输出量的变化值与相应的被测量(输入量)的变化值之比,
传感器输出曲线的斜率就是其灵敏度。
①纯线性传感器灵敏度为常数,与输入量大小无关;②非线性传感器灵敏度与x有关。(2)线性度
定义:传感器的输入-输出校准曲线与理论拟合直线之间的最大偏离与传感器满量程输出之比,称为传感器的“非线性误差”或“线性度”。
线性度又可分为:
①绝对线性度:为传感器的实际平均输出特性曲线与理论直线的最大偏差。
②端基线性度:传感器实际平均输出特性曲线对端基直线的最大偏差。
端基直线定义:实际平均输出特性首、末两端点的连线。
③零基线性度:传感器实际平均输出特性曲线对零基直线的最大偏差。
④独立线性度:以最佳直线作为参考直线的线性度。
⑤最小二乘线性度:用最小二乘法求得校准数据的理论直线。
传感器期末复习资料及答案6112023年修改整理
一、抉择题
1.传感器中能直接感受被测量的部分的是( )
A.传感元件
B.敏感元件
C.测量转换电路
D.被测电路
2.由测量器具读数装置指示出来的被测数值称之为( )
A.实际值
B.示值
C.约定真值
D.标称值
3.被测量本身所具有的真正值称之为( )
A. 实际值
B.真值
C.约定真值
D.标称值
4.下列能够通过多次测量求平均值来减小的误差是( )
A. 随机误差
B.系统误差
C.粗大误差
D.相对误差
5.传感器的输出与输入之间数量关系的线性程度是( )
A.灵敏度
B.分辨力
C.线性度
D.精确度
6. 在实验室中测量金属的熔点时,冷端温度补偿采纳( )
A.计算修正法
B.加热法
C.冰浴法
D. 仪表机械零点调整法
7. 的数值越大,热电偶的输出热电势就越大( )
A.热端和冷端的温差
B.热端和冷端的温度
C.热端直径
D.热电极的电导率
8. 热电阻测量转换电路采纳三线制是为了( )
A.提高测量灵敏度
B.提高电磁兼容性
C.减小非线性误差
D.减小引线电阻的阻碍
9.下列物理量中能够用气敏传感器来测量的是 ( )
A.位移量
B.湿度
C.速度
D. 烟雾浓度
10. 湿敏电阻的输出电阻值随着湿度的增加而( )
A.、增大
B.减少
C.不变
D.不定
11.在使用测谎器时,被测试人由于说谎、紧张而手心出汗,可用( )传感器来检测。
A. 应变片
B. 热敏电阻
C. 气敏电阻
D. 湿敏电阻
12. 电子称使用的是( )
A.超声波传感器
B.温度传感器
C.压力传感器
D.红外线传感器
13. 有关光敏电阻的描述,正确的是( )
A.暗电阻大
B.亮电阻大
C.暗电流大
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信息技术包括计算机技术、通信技术和传感器技术,是现代信息产业的三大支柱。
1.什么是传感器?
广义:传感器是一种能把特定的信息按一定规律转换成某种可用信号输出的器件和装置。
狭义:能把外界非电信息转换成电信号输出的器件。
国家标准:定义: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或装置。
2.传感器由哪几个部分组成?分别起到什么作用?
传感器一般由敏感元件、转换原件和基本电路组成。敏感元件感受被测量,转换原件将其响应的被测量转换成电参量,基本电路把电参量接入电路转换成电量。传感器的核心部分是转换原件,转换原件决定传感器的工作原理。
3.传感器的总体发展趋势是什么?传感器的应用情况。
传感器正从传统的分立式朝着集成化、数字化、多功能化,微型化、智能化、网络化和光机电一体化的方向发展,具有高精度、高性能、高灵敏度、高可靠性、高稳定性、长寿命、高信噪比、宽量程和无维护等特点。未来还会有更新的材料,如纳米材料,更有利于传感器的小型化。发展趋势主要体现在这几个方面:发展、利用新效应;开发新材料;提高传感器性能和检测范围;微型化与微功耗;集成化与多功能化;传感器的智能化;传感器的数字化和网络化。
4.了解传感器的分类方法。所学的传感器分别属于哪一类?
按传感器检测的范畴分类:物理量传感器、化学量传感器、生物量传感器按传感器的输出信号分类:模拟传感器、数字传感器
按传感器的结构分类:结构型传感器、物性型传感器、复合型传感器
按传感器的功能分类:单功能传感器、多功能传感器、智能传感器
按传感器的转换原理分类:机—电传感器、光—电传感器、热—电电传感器、磁—电传感器
电化学传感器
按传感器的能源分类:有源传感器、无源传感器
国标制定的传感器分类体系表将传感器分为:物理量、化学量、生物类传感器
含12个小类:力学量、热学量、光学量、磁学量、电学量、声学量、射线、气体、离子、温度传感器以及生化量、生理量传感器。
1.传感器的性能参数反映了传感器的输入输出关系
2.传感器的静态特性是什么?由哪些性能指标描述?主要性能参数的意义是什么
1线性度:传感器的输入-输出校准曲线与理论拟合直线之间的最大偏离与传感器满量程输出之比,线性度RL是表征实际特性与拟合直线不吻合的参数
拟合方法:理论线性度(理论拟合)、c、端基线性度(端点连线拟合)d、独立线性度(端点平移)
最小二乘法线性度
2迟滞:传感器在正、反行程期间输入、输出曲线不重合的现象称迟滞(迟环)。
3重复性:传感器输入量按同一方向作多次测量时输出特性不一致的程度。4灵敏度: 在稳定条件下输出微小增量与输入微小增量的比值
传感器输出曲线的斜率就是其灵敏度。灵敏度S 反映输入变量能引起的输出变化量
①纯线性传感器灵敏度为常数,与输入量大小无关;②非线性传感器灵敏度与x有关。
5分辨率和阈值:分辨率——传感器能够检测到的最小输入增量;
阈值——输入小到某种程度输出不再变化的值
6 漂移是指传感器的输入被测量不变,而其输出量却发生了改变。包括零点漂移与灵敏度漂移,
7稳定性:传感器在一较长时间内保持性能参数的能力
3.传递函数的定义是什么?
初始条件为零时输出的拉氏变换与输入的拉氏变换之比。
4.电涡流传感器有较好的线性和灵敏度
4.什么是传感器的动态特性? 其特性参数有那些?其意义是什么?
动态特性:输入量随时间变化时输出和输入之间的关系。固有频率:越大曲线上升越快,时间常数:达到稳定的时间越小,阻尼比:越大过冲现象越小。1.什么是应变效应?什么是压阻效应?什么是横向效应?
应变效应:导体产生机械形变时电阻值会发生变化。
压阻效应:某一轴向上的外力会引起扳道器电阻率发生变化。
横向效应:直线电阻丝绕成敏感栅后,虽然长度相同,但应变不同,圆弧部分使灵敏度下降了,这种现象称为横向效应。
2.什么是应变片的灵敏系数?半导体应变片灵敏系数范围是多少,金属应变片灵敏系数范围是多少?说明金属丝电阻应变片与半导体应变片的相同点和不同点。
应变片单位变化引起电阻值的改变;50-100;1.5-2;金属应变片:电阻应变效应,优,受温度影响小、性能稳定、精度比半导体高,缺,不易集成;
半导体:半导体材料压阻效应,优,灵敏度高,体积小,耗电小,动态响应好,精度高,测量范围宽,易于微型化和集成化。缺点,受温度影响较大,制造工艺复杂。
4. 在传感器测量电路中,直流电桥与交流电桥有什么不同,如何考虑应用场
合?
直流电桥的电源稳定,结构简单,但存在零漂和工频干扰,要求有较高的灵敏度,实际应用中输出端通常会接入放大电路;交流电桥放大电路简单,无零漂,不易受干扰,但不易取得高精度,需专用的测量仪器或电路。1.电容传感器有哪些类型?分别适合检测什么参数?叙述变极距型电容传感器的工作原理、输出特性。
1)变面积型电容传感器:测量范围大,多用于测线位移、角位移;
2)变极距型电容式传感器:适宜做小位移测量;
3)变介质型电容传感器:普遍用于液面高度测量、介质厚度测量,可制成料位计等。
变极距工作原理,通过改变两极板间距离引起电容量的变化,因此,只要测得电筒两的变化量就可测得极板间距变化量。
2.为什么电感式和电容式传感器的结构多采用差动形式,差动结构形式的特
点是什么?
电感两端的电压与通过的电流的变化量成正比,流过电容的位移电流与其两端电压的变化量成正比,而差分方式正好放大的是电压或电流的变化量,故一般采用这种结构。
3.电容传感器的测量电路有哪些?差动脉冲调宽电路用于电容传感器测量电路具有什么特点?
交流电桥、二极管双T型电路、差动脉冲调宽电路、运算放大器电路,适用于任何差动电容传感器,并有理论线性度,与双T型相似,该电路不需加解调、检波,由滤波器直接获得直流输出,而且对矩形波纯度要求不高,只需稳定的电源即可。
4.为什么高频工作时的电容式传感器连接电缆的长度不能任意变化?
低频时容抗XC较大,传输线的等效电感电阻可忽略,高频时容抗减小,不可忽略。等效电感接在传感器输出端相当于串联谐振电路,当工作频率等于谐振频率时,串联谐振阻抗最小,电流最大,谐振对传感器的输出起破坏作用,使电路不能正常工作。
1. 变磁阻式传感器的工作原理和主要应用。
传感器运动部分与衔铁部分相连接,衔铁移动时间隙厚度发生变化,仪器磁路的磁阻Rm变化,使电感线圈的电感量发生变化。应用于压力传感器和测量工具中。
2.什么是零点残余电压?说明差动变压器式传感器产生零点残余电压的原因
及减少此电压的有效措施。
差动变压器传感器的铁心处于中间位置是输出电压并不等于零,在零点附近总有一个最小输出电压ΔUo ,将这个铁心处于中间位置是最小不为零电压称为零点残余电压。原因,两个次级线圈绕组的电气系数不完全相同,几何尺寸也不完全相同,工艺上很难保持完全一致。措施,除工艺补偿外,一般要进行电路补偿:串联电阻,并联电阻、电容,加反馈支路,相敏检波。
3.差动自感传感器和差动变压器有什么区别?采用哪种转换电路既能直接输
出与位移成正比的电压,又能根据电压的正负区别位移的方向?
自感的线圈必须相同,但不绕在同一铁心上,而差动变压器必须要绕在同一铁心上,线圈可以不同。
4.什么是电涡流效应?涡流的分布范围。电涡流传感器可以进行哪些非电量
参数测量?
一个块状金属导体置于变化的磁场中或在磁场中切割磁力线运动时,导体内部会产生闭合的电流,这种现象称为涡流效应。范围,径向,线圈外