第一章
一、填空题
1. 能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叫做传感器。
?2. 传感器利用物理定律或物质的物理、化学、生物等特性,将非电量(位移、速度、加速度、力等)转换成电量(电压、电流、电容、电阻等)输出。 ▲▲
3. 传感器基本组成有敏感元件和转换元件两部分,分别完成检测和转换两个基本功能。
4. 传感器由有敏感元件、转换元件、信号调理电路、辅助电源组成。 5. 常见的信号调理电路:放大器、电桥、振荡器、电荷放大器等。
二、选择题
1.传感器中能直接感受(或响应)被测信息(非电量)的元件是()。
A 敏感元件 B转换元件 C 信号调理电路 D 辅助电源 2.下面哪个不属于按传感器的基本效应进行分类的种类()。
A物理传感器 B化学传感器 C生物传感器 D数字传感器 三、简答题
1. 传感器有哪几部分组成以及各部分作用? 答:①敏感元件。 作用:检测 。 ②转换元件。 作用:转换 。
③信号调理电路。 作用:一是把来自传感器的信号进行转换和放大, 使其更适合于作进一步处理和传输;二是进行信号处理。 ④辅助电源。 作用:提供工作能量。 2. 传感器技术的发展趋势有哪些? 答: 1.传感器性能的改善; 2.开展基础理论研究; 3.传感器的集成化; 4.传感器的智能化; 5.传感器的网络化; 6.传感器的微型化 ▲▲
3. 简述传感器的分类。
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答: 传感器可以按照输入量、输出量、工作原理、基本效应、能量变化关系、以及所蕴含的技术特征进行分类。其中按输入量和工作原理的分类方式应用较为普遍。
第二章
1、▲▲传感器的基本特性:静态特性、动态特性。
2、▲▲衡量传感器静态特性的主要指标有:线性度 、灵敏度 、分辨率迟
一、填空题
滞 、
重复性 、漂移。动态指标:传递函数,频率响应特性,幅频特性,相频特性。▲▲
3、▲▲迟滞产生原因:传感器机械部分存在摩擦、间隙、松动、积尘等引起能量的吸收和消耗。
4、▲▲产生漂移的原因: (1)传感器自身结构参数老化; (2)测试过程中环境发生变化。
5.传感器的动态特性是指传感器对动态激励(输入)的响应(输出)特性,即其输出对随时间变化的输入量的响应特性。
6.线性时不变系统有两个重要的性质:叠加性、频率保持特性。
二、选择题
1.不是迟滞产生的原因是()。
A传感器机械部分存在摩擦 B传感器机械部分存在间隙
C 传感器机械部分存在松动和积尘 D传感器机械部分存在湿度 2.下面不属于产生漂移的原因是()。
A自身结构参数老化 B周围环境温度的变化 C传感器机械部分存在间隙 D外界压力
三、计算题
1.用某一阶环节传感器测量100Hz的正弦信号,如要求幅值误差限制在±5%以内,时间常数应取多少?如果用该传感器测量50Hz的正弦信号,其幅值误差和相位误差各为多少?
解:一阶传感器的频率响应特性: H(j?)? 幅频特性: A(?)?11?(??)1?(j?)?1乔九印 汇总
A(?)?1?5% 由题意有: 即: 11?(??)T所以:0???0.523ms又:??2??2?f?200?2?1?5%
取??0.523ms,??2?f?2??50?100?
幅值误差:?A(?)?11?(??)12?1?100%??1.32%所以有?1.32%??A(?)?0相位误差:??(?)??arctan(??)??9.3?所以有?9.3????(?)?02.▲▲在某二阶传感器的频率特性测试中发现,谐振发生在频率为216Hz处,并得到最大福祉比为1.4比1,试估算该传感器的阻尼比和固有频率的大小。
解:二阶系统????2?2?2A(?)???1?()??4?()???nn????A(?)max?12??1.41?12当???n时共振,则,??0.36所以???n?2?f?2??216?1357rad/s3.某温度传感器为时间常数τ=3s的一阶系统,当传感器受温度突变后,试求传感器指示出温差的三分之一和二分之一所需的时间? 解:y=1-e-t/τ =1- e-t/3 设温差为M
有: M/2=M(1- e-t/3) 得到 t=3㏑2 有: M/3=M(1- e-t/3) 得到 t=-3㏑2/3
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第三章
一、填空
1. ▲▲应变式电阻传感器的优点:①结构简单,尺寸小,质量小,使用方便,性能稳定可靠;②分辨力高,能测出极微小的应变;③灵敏度高,测量范围广,测量速度快,适合静、动态测量;④易于实现测试过程自动化和多点同步测量、远距离测量和遥测;⑤价格便宜,品种多样,工艺较成熟,便于选择和使用,可以测量多种物理量。
2. ▲▲应变式电阻传感器的缺点:①具有非线性,输出信号微弱,抗干扰能力较差,因此信号线需要采取屏蔽措施;②只能测量一点或应变栅范围内的平均效应,不能显示应力场中应力梯度的变化;③不能用于过高温度场合下的测量。
3. ▲▲灵敏度系数K受两个因素影响一是应变片受力后材料几何尺寸的变化, 即1+2μ ;二是应变片受力后材料的电阻率发生的变化, 即(?ρ/ρ)/ε。
4. 常用的电阻应变片有两种:金属电阻应变片 、半导体应变片 5、由于环境温度的改变给测量带来的附加误差称为温度误差。
6▲▲.产生电阻应变片温度误差的主要因素有电阻温度系数的影响和试件材料与电阻丝材料的线膨胀系数的影响。
7. 电阻应变片的温度误差补偿方法通常有线路补偿和应变片自补偿两种。其中电桥补偿是最常用且效果较好的电阻应变片温度误差补偿方法。<电路原理图如下 图一>
8.电桥补偿测量原理
U0=Ua-Ub=[Ui(R1R4-R2R3)]/[(R1+R2)(R3+R4)]。
9.直流电桥当RL→∞时,电桥输出电压为:
?R1R3Uo?E???R?RR3?R42?1???? 当电桥平衡时,Uo=0,则有:R1R4=R2R3
10.应变片工作时电阻值变化很小,电桥相应输出电压也很小,一般需要加
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