传感器复习提纲

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。所学的传感器分别属于哪一类？

5．了解传感器的图形符号，其中符号代表什么含义。

第2章传感器特性

1．什么是传感器静态特性？由哪些性能指标描述？

2．灵敏度和线性度分别表征什么含义？它们是如何确定的？

3．什么是传感器的动态误差？传递函数是怎样定义的？

4．什么是传感器的动态特性? 其特性参数有那些？这些参数反映了传感器的哪些特征，应如何选择？

5．有一温度传感器，微分方程为30d y/d t+3y=0.15x，其中y为输出电压（mV) , x为输入温度（℃）。试求该传感器的时间常数和静态灵敏度。

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？

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。

3．比较电阻应变片组成的单桥、半桥、全桥电路的特点。

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？

5．某应变片的电阻R=120Ω，灵敏系数k=2.0，用作应变为800μm/mm 的传感元件。求：1）应变片电阻的变化量∆R ；2）若电源电压U=3V ，求电桥的输出电压灵敏度和非线性误差。

6. 已知：有四个性能完全相同的金属丝应变片（应变灵敏系数2k =）, 将其粘贴在梁式测力弹性元件上，如图3-30所示。在距梁端0l 处应变计算

公式为 0

26Fl Eh b

ε=

设力100F N =，0100l mm =，

5h mm =，20b mm =，

52210/E N mm =⨯。求：

①说明是一种什么形式的梁。在梁式测力弹性元件距梁端0l 处画出四个

应变片粘贴位置，并画出相应的测量桥路原理图；②求出各应变片电阻相对变化量；③当桥路电源电压为6V 时，负载电阻为无穷大，求桥路输出电压U 0是多少？

第4章 电容式传感器

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。

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？

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?

4．何为“驱动电缆”技术？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？

5．压差传感器结构如图所示，传感器接入二极管双T型电路，电路原理如图。已知电源电压U E=10V，频率f=1MHz，R1=R2=40kΩ，压差电容C1=C2=10pF，R L=20kΩ。试分析，当压力传感器有压差，即P H>P L时，使电容变化∆C=1pF，一个周期内负载电阻上的输出电压U RL平均值的大小与方向。

第5章电感式传感器（变磁阻式、差动变压器式、电涡流式）

1. 变磁阻式传感器的工作原理和主要应用。

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。

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？

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？

5. 电涡流传感器是由哪种电参量转换实现电量输出的？电涡流传感器可以

检测金属材料，也可以检测非金属材料吗？

第6章磁电式传感器（磁电感应式、霍尔式、磁敏元件）

1．为什么说磁电感应式传感器是一种有源传感器？常用的结构形式有哪些？

2．磁电式传感器是速度传感器，它如何通过测量电路获得相对应的位移和加速度信号？

3．什么是霍尔效应？霍尔电势的大小与方向和哪些因素有关？

4．霍尔元件常采用什么材料制作？为什么？霍尔元件不等位电势产生的因素有哪些？怎样补偿？

5．霍尔元件的温度补偿方法有哪些？补偿电路怎样？

6．半导体磁敏元件有哪些？它们的电路符号怎样? 它们各有什么特点？

7．霍尔元件灵敏度K H=40V/(A T)，

控制电流I=3.0mA，将它置于1

×10-4 ~5×10-4T的线性变化磁

场中，已知磁场方向垂直纸面向

里，试确定输出电势的方向和变

化范围。

第7章压电式传感器

1．什么是压电效应？压电传感器能否用于静态测量？为什么？

2．压电陶瓷极化过程是怎样的？若施加一个与极化方向相同的拉力，压电现象是怎样的？

3. 石英晶体和压电陶瓷的压电效应有何不同之处？比较几种常用压电材

料的优缺点，说出它们各自适用的场合。

4．压电元件在使用时常采用多片串联或并联的结构形式。试述在不同接法下输出电压、电荷、电容的关系，它们分别适用于何种应用场合？

5. 压电传感器的等效电路怎样？前置放大器起什么作用？电压放大器和

电荷放大器各有什么特点？

6．用石英晶体加速度计及电荷放大器测量机器振动，已知，加速度计灵敏度为5pC/g，电荷放大器灵敏度为50mV/pC，最大加速度时输出幅值2V，

试求机器振动加速度。

第8章光电传感器

1．什么是外光电效应？内光电效应？（光生伏特效应、光电导效应）。光电器件中的光照特性、光谱特性分别描述的是光电器件的什么性能？2. 简述光电倍增管的工作原理。说明它有何特点？

3．试述光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管、光电池的工作原理，各基于哪种光电效应? 其电路符号怎样?

4. 什么是光敏电阻的亮电阻和暗电阻？暗电阻电阻值通常在什么范围？

5. 说明光敏二极管与光电池的结构有什么不同？它们是如何工作的？

6. 光电传感器控制电路如图所示，试分析电路工作原理：① GP-IS01是什

么器件，内部由哪两种器件组成？②当用物体遮挡光路时，发光二极管LED有什么变化？③R1是什么电阻，在电路中起到什么作用？

如果V D二极管的最大额定电流为

60mA，R1应该如何选择？④如

果GP-IS01中的V D二极管反向连

接，电路状态如何？晶体管VT、

LED如何变化？

7．什么是莫尔条纹？有何特点？某光栅的栅线密度为100线/mm，要使形成莫尔条纹宽度为10mm，栅线夹角 是多少？

第9章新型光电传感器

1．象限探测器与PSD光电位置传感器有什么异同？各有哪些特点？

2．SSPD和CCD分别是什么器件的缩写？这两种器件各有什么用途？

3．CCD信号二值化处理电路主要有哪种电路形式，可起到什么作用？

4．什么是光纤的数值孔径？物理意义是什么？NA取值大小有什么作用？有一