传感器课后题答案教程文件

传感器课后题答案

第一章：

1、何为准确度、精密度、精确度？并阐述其与系统误差和随机误差的关系.

准确度：反应测量结果中系统误差的影响程度；

精密度：反应测量结果中随机误差的影响程度；

精确度：反应测量结果中系统误差和随机误差综合的影响程度，其定量特性可用测量的不确定度（或极限误差）表示。

关系：具体的测量，精密度高的准确度不一定高，准确度高的精密度不一定高，但精确度高的精密度和准确度都高。

4、为什么在使用各种指针式仪表时，总希望指针偏转在全量程的2/3一上范围内使用？

答：为了使仪表测出来的数据误差更小、更精确。

14、何谓传感器的静态标定和动态标定？试述传感器的静态标定过程。

传感器静态特性标定：

传感器静态标定目的是确定传感器的静态特性指标，如线性度、灵敏度、精度、迟滞性和重复性等。

传感器动态特性标定：

传感器动态特性标定的目的确定传感器的动态特性参数，如时间常数、上升时间或工作频率、通频带等。

标定步骤：

（1）将传感器全量程分成若干等间距点;

（2）根据传感器量程分点情况，由小到大一点一点地输入标准量值，并记录与个输入值相对应的输出值；

（3）将输入值由大到小一点一点减小，同时记录与各输入值相对应的输出值；

（4）按（2）（3）所述过程，对传感器进行正、反行程王府循环多次测试，将得到的输出-输入测试数据用表格列出或作出曲线；

（5）对测试数据进行必要的处理，根据处理结果就可以确定传感器的线性度、灵敏度、迟滞和重复性等静态特性指标。

第二章：

1、什么是应变效应？利用应变效应解释金属电阻应变片的工作原理。

应变效应：

导体或半导体电阻随其机械变形而变化的物理现象。

金属导体的电阻值随着它受力所产生机械变形(拉伸或压缩)的大小而发生变化的现象称之为金属的电阻应变效应。

2、金属电阻应变片与半导体应变片的工作原理有何区别？各有何优缺点？金属应变片是通过电阻的形变导致电阻的变化从而被检测的。半导体是通过PN 的应力而改变的。机理不同。

半导体应变片的特点：在较小功耗下具有较高的灵敏度和较大的电阻变化。

金属应变片的特点：温度稳定性较好，线性度高，应变范围大（可达到4%，而半导体应变片只能达到0.3%），使用方便（可贴敷在弯曲表面上）。

6、什么是直流电桥？若按桥臂工作方式不同，可分为哪几种？各自的输出电压如何计算？

直流电桥：测量直流电阻或其变化量的电桥。也用于测量转换为直流电阻的非电量。

分类：

单臂电桥:R 1为电阻应变片，R 2 、R 3、R 4为电桥固定电阻。其输出电压为

。

差动半桥电路:R 1、R 2为两个所受应变方向相反的应变片，R 3 、R 4 为电桥固定电阻。其输出电压为：。

差动全桥电路:R1、R2、R3、R4 均为电阻应变片，且相邻两桥臂应变片所受应变方向相反。其输出电压为：

。

第三章：

1、自感式传感器测量电路的主要任务是什么？变压器式电桥和带相敏检波的交流电桥，哪个能更好地完成这一任务？为什么？

主要任务：

把被测量变化转换成自感L的变化，通过一定的转换电路转换成电压或者电流输出。

带相敏检波的交流电桥能更好的完成这一任务。使用相敏整流电路，输出电压不仅能反映衔铁位移的大小和方向，而且还消除了零点残余电压的影响。

4、何谓零点残余电压？说明该电压产生的原因及消除方法。

零点残余电压：

当差动电压器处于中心位置时，理想条件下，输出电压为0，实际上，当使用电桥电路时，在零点总有一个最小的输出电压。一般把这个最小的输出电压称为零点残余压。

产生原因：

1.由于两个二次测量线圈的等效参数不对称，时期输出地基波感应电动势的幅值和相位不同，调整磁芯位置时，也不能打到幅值和相位同时相同。

2.由于铁芯的B-H特性非线性，产生高次谐波不同，不能互相抵消。

消除方法：

1.在设计工艺上，力求做到磁路对称、线路对称。

2.采用拆圈的试验方法减小零点残余电压。

3.在电路上进行补偿。线路补偿主要有：加串联电阻，加并联电容，加反馈电阻或反馈电容。

10、利用电涡流传感器测量板材厚度的原理是什么?

答：当板材的厚度变化时，将使传感器探头与金属板间的距离改变，从而引起输出电压的变化。

第四章：

5、什么叫CCD势阱？论述CCD的电荷转移过程。

CCD势阱：在一系列MOS电容器金属电极上，加以适当的脉冲电压，排斥掉半导体衬底内的多数载流子，形成势阱的运动，进而达到信号电荷的转移。

过程：为了实现信号电荷的转换：必须使MOS 电容阵列的排列足够紧密，以致相邻MOS 电容的势阱相互沟通，即相互耦合；控制相邻MOC 电容

栅极电压高低来调节势阱深浅，使信号电荷由势阱浅的地方流向势阱深处；在CCD 中电荷

的转移必须按照确定的方向。

7、说明光导纤维的组成并分析其导光原理，指出光导纤维导光的必要条件是什么？

组成：石英玻璃、多成分玻璃、塑料、复合材料（如塑料包层、液体纤芯等）、红外材料等。按被覆材料还可分为无机材料（碳等）、金属材料（铜、镍等）和塑料等。

导光原理：：光在空间是直线传播的。在光纤中，光的传输限制在光纤中，并随光纤能传送到很远的距离，光纤的传输是基于光的全内反射。当光纤的直径比光的波长大很多时，可以用几何光学的方法来说明光在光纤内的传播。设有一段圆柱形光纤，它的两个端面均为光滑的平面。当光线射入一个端面并与圆柱的轴线成θi角时，根据斯涅耳（Snell）光的折射定律，在光纤内折射成θj，然后以θk角入射至纤芯与包层的界面。若要在界面上发生全反射，则纤芯与界面的光线入射角θk应大于临界角φc（处于临界状态时，