传感器与测试技术(填空题考点归纳).doc

传感器与测试技术

第1章绪论

1.传感器由敏感元件、转换元件和转换电路（信号调理电路）组成。

2.传感器的静态特性有非线性度、灵敏度、迟滞（回程误差）和重复性等。

第二章信号分析与处理

1.按信号能量是否有限，可分为能量信号和功率信号。

2.能量信号的平均功率为零。

3.功率信号的平均功率有限。

4.周期信号中，比较傅里叶级数的两种展开式可知：

（1）复指数函数形式的频谱为双边谱，三角函数形式的频谱为单边

谱；

（2）|Cn|二An/2；

（3）双边幅频谱为偶函数，双边相频谱为奇函数。

5.非周期信号中，可知：

（1）非周期信号的幅频谱|X（f）|是连续谱，周期信号的幅频谱|Cn| 是离散谱；

（2）二者量纲不同，前者是频谱密度函数，后者是信号幅值。

6.关于奇偶虚实性的三个结论：

（1）傅里叶变换不改变奇偶性；

（2）偶函数变换不改变虚实性；

（3）奇函数变换改变虚实性。

7.香农定理：为了避免频率混叠，以便采样后仍能准确地恢复原信号, 要求ft >2 ./m。其中fa为采样频率，,何为最高频率。

第三章测量误差与数据处理

1.引用误差——表征仪器仪表测量精度。

2.误差的分类：系统误差、随机误差和粗大误差。

3.算术平均值是反映随机误差的分布中心，而标准差则反映随机误

差的分布范围。

4.测量结果的最可信赖值应在残差平方和为最小的条件下求出,这就是最小二乘法原理。

5.P58页的表3-L

(1)k=l时，置信概率为0. 6826.

(2)k=2时，置信概率为0. 9544.

(3)k=3时，置信概率为0.9973.

第四章测试系统的特性分析

1.测试系统的静态特性

(1)非线性度：标定曲线偏离其拟合直线的程度。其中最常用的方

法是最小二乘直线。

(2)灵敏度：测试系统在静态测量时被测量的单位变化量引起的输

出变化量。线性测试系统的灵敏度S为常数，静态特性曲线的斜率

越大，其灵敏度越高。装置的灵敏度越高，就越容易受外界干扰的影响, 即装置的稳定性越差。

(3)迟滞(回程误差或滞后)：反映在测试过程中输入量在正行程与反行程的标定曲线不重合。

(4)重复性：同一个测点，测试系统按同一方向作全量程的多次重复测量时，每一次的输出量都不一样，是随机的。反应了测量值的随机性、分散性。

(5)零漂：零位变化动态。

(6)温漂：输出动态变化。反映了温度稳定性。

2.线性时不变系统有两个重要的性质:叠加性和频率保持性。

第5章电阻应变片式传感器

1.电阻应变片的工作原理是基于金属的应变效应。

2.横向效应：由于横向应变使总电阻相对变化量减少的现象。

3.电阻应变片的主要参数：

(1)灵敏系数(静态灵敏度)：其误差的大小是衡量应变片质量优劣的主要标志。

(2)疲劳寿命：它反映了应变片对于动态应变的适应能力。

(3)绝缘电阻：它是检查应变片的粘贴质量以及粘接层固化程度和是否受潮的标志。

(4)机械滞后是指对已安装的应变片，在温度恒定时，加载和卸载过程中同一载荷下指示应变的最大差值。

(5)零漂是指对已安装的应变片，在温度恒定且试件不受力的条件下, 指示应变随时间的变化。

(6)蠕变是指对已安装的应变片，在温度恒定并承受恒定的机械应变时，指示应变随时间的变化。

4.温度效应：由温度变化造成虚假应变的现象称作温度效应。

5.温度补偿的方法有桥路补偿法和应变片自补偿法。

6.直流电路平衡条件和预调平衡条件：R1R4=R2R3.

7.直流电桥时：（1）单臂电桥Uo =1U—

4R

（2）双臂电桥Uo且U竺

2 R

（3）全桥〃。二些U

R

= Zz Z3和中】+中丁中?*①3

8.交流电桥的平衡条件Z] z

4

即：相对臂阻抗模的乘积必须相等，相对臂阻抗角的和必须相等。

交流电桥的预平衡条件R1R4=R2R3和R1C1=R2C2.

即电阻预调平衡和电容预调平衡。

第6章电容式传感器

1.电容式传感器可以分为变间隙（极距）式、变面积式和变介电常

数式。

2.要提高灵敏度，应减小起始间隙d。，但d。过小，容易引起电容

器击穿或短路。为此，极板间采用高介电常数的材料（云母、塑料

膜等）作介质。

3.电容式传感器做成差动式结构以后，灵敏度提高了一倍，非线性度大大降低了。

4.电容式传感器的信号调理电路包括：电桥电路、调频电路、谐振电路、运算放大器式电路和脉冲宽度调制电路（PWM）。

5.运算放大器式电路的优点是能够将电容式传感器的非线性特性转换为线性关系。前提条件是运算放大器的放大倍数K一无穷大、输入阻抗Z,一无穷大。

6.差动式脉冲调宽电路的优点是：不论是改变平板电路器的极板面积或是极板距离，电容器变化量与输出量都成线性关系。

7.为减小环境温度对结构尺寸的影响，在制造电容式传感器的时候，

一般选用温度系数小、儿何尺寸稳定的材料。

8.为了减少边缘效应，应给电容器加等位环。

9.电容式传感器的应用：

（1）变极距d：①差动式电容测厚仪②微压/升压电容传感器（2）变介电常数§：①液位/物位/限位②电容式接近开关③延时起爆器钻地导弹

（3）变极板面积S：调频收音机

第7章电感式传感器

1.变气隙厚度的电感式传感器，采用差动式结构后，灵敏度可以提高一倍，并且非线性误差减小。