感測器複習要求答案整理

2021-08-26 17:58:13 字數 2213 閱讀 1928

1. 感測器一般由敏感元件、轉換元件、基本電路三部分組成。

敏感元件感受被測量,轉換元件將相應的被測量轉換成電參量,基本電路把電參量接入電路轉換成電量。

2. 按檢測物件分、按檢測的範疇分、按輸出訊號性質分、按結構分、按功能分、按轉換原理分、按能源分等。

力學量、熱學量、流體量、光學量、電量、磁學量、聲學量、化學量、生物量、機械人等。

3. 靜態特性指標主要包括:線性度、遲滯、重複性、閾值、靈敏度、穩定性、雜訊、漂移等。

線性度:表徵實際特性與擬合直線不吻合的引數。

遲滯:描述感測器在正反行程期間特性曲線不重合的程度。

重複性:在相同條件下,輸入量按同一方向作全量程多次測量時,所得感測器輸出特性曲線不一致的程度。

靈敏度:感測器在穩定工作條件下,輸出微小變化增量與引起此變化的輸入微小變數的比值。

漂移:感測器被測量不變,而其輸出量卻發生了改變。

穩定性:表示感測器在一較長時間內保持效能引數的能力。

解析度:當感測器的輸入從非零值緩慢增加時,在超過某一增量後,輸出發生可觀測的變化,這個輸入增量稱為感測器的解析度,即最小輸入增量。

閾值:當感測器的輸入從零值開始緩慢增加時,在達到某一值後,輸出發生可觀測的變化,這個輸入值稱為感測器的閾值,即輸入小到某種程度之後輸出不再變化的值。

4. 動態特性指標主要有:時間常數;固有頻率;阻尼係數。

時間常數:越小則系統達到穩定的時間越少。

固有頻率:越高響應曲線上公升越快。

阻尼係數:當固有頻率為常數時,響應特性取決於阻尼係數。阻尼係數越大過衝現象減弱,時無過衝,不存在振盪,阻尼比直接影響過衝量和振盪次數。

5. ……

6. 變面積型電容式感測器、變極距型電容式感測器、變介質型電容式感測器。

分別通過改變極板的面積、極板間距離、或改變極板間介質來改變電容器的電容值,如果固定其中兩個引數不變,只改變其中乙個引數,則可將這種引數的變化轉換為電容量的變化。

7. x

8. x

9. x

10. 應變式感測器分為:測力與稱重感測器、膜片式壓力感測器、應變式加速度感測器、半導體壓阻式感測器等。

11. 金屬電阻應變片:絲式、箔式、薄膜式等。

半導體應變片:體型、薄膜型、擴散型等。

12. 電阻應變片的測量電路的主要形式是直流電橋或交流電橋。

電橋的分類有:單臂電橋、雙臂電橋(半橋)、四臂電橋(全橋)

單臂電橋使用了乙個金屬箔式應變片,雙臂電橋使用了兩個,四臂電橋使用了四個。

13. 電橋初始平衡狀態:,當電橋為全等臂時,靈敏度有最大值

單臂電橋:

對於金屬絲應變片,非線性誤差可以忽略不計,而對於半導體應變片,非線性誤差不能忽略,且會受溫度影響。

雙臂電橋:

無非線性誤差,且具有溫度補償作用

四臂電橋:

無非線性誤差,且具有溫度補償作用

14. 霍爾效應指的是:通電的導體或半導體放在磁場中,當電流與磁場垂直時,在導體另外兩側會產生感應電動勢,這種現象稱為霍爾效應。

解釋:當電流在磁場中通過時,電子收到洛倫茲力的作用會向導體的一側偏轉使兩側形成電荷積累,形成靜電場。當電場力與洛倫茲力相等的時候,電子受力平衡,不再向兩側積累,這是乙個動態平衡的過程。

15. 頻率/轉速與電壓成正比。當轉盤每轉過一周時,霍爾元件上的磁場變化一次,檢測得一次脈衝,從而求出測量的轉速。

16. 分析不等位電勢時,可將霍爾元件等效為乙個電橋,所有能使電橋達到平衡的方法都可以用來補償不等位電阻。為使電橋平衡,可以在阻值大的橋臂上併聯電阻或者在兩個橋臂上同時併聯電阻,調節阻值,使不等位電勢為零或達到最小。

17. 磁卡中的磁墨通過磁場時,引起磁場變化,導致磁敏電阻中電子流動的路徑發生變化,起到了加大電阻的作用。通過這種方式將磁卡中記錄的磁資訊轉化為電訊號讀取出來。

18. 壓電陶瓷在被極化之前,其內的電疇在晶體中散亂分布,晶體呈電中性,不產生壓電效應。給壓電陶瓷施加外加電場時,電疇的極化方向發生轉動,趨向外電場方向排列,外電場強度達到飽和時,所有的電疇與外電場方向一致。

外電場去掉後,電疇極化方向基本保持不變,因此存在很強的剩餘極化強度。若此時晶體電極受沿著極化方向壓縮力作用時,產生壓縮變形,電疇發生偏移,引起剩餘極化強度變小,在極化表面上產生電荷的變化。

19. 壓電感測器不能測量靜態物理量。要保證等效電路中輸出訊號與輸入作用力之間的線性關係,只有在負載電阻比較大,工作頻率比較高時,感測器電荷才能得以儲存補充,需要測量電路具有無限大的輸入阻抗。

而這事不可能達到的,因此需要在其上施加交變力,電荷才能不斷得到補充,並給測量電路一定的電流。

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