传感器原理及工程应用作业 甄选

WORD.仅供参考PAGEPAGE16/16doc格式可编辑传感器原理及工程应用作业（优选.)rd目录第三章43-1.的工作原理。43-2.试述应变片温度误差的概念，产生原因和补偿方法。43.试用应变片传感器实现一种应用。4第四章54-1.说明差动变隙式电感传感器的主要组成、工作原理和基本特征。54-3.差动变压器式传感器有哪几种结构形式？各有什么特点？54-10.何为涡流效应？怎用利用涡流效应进行位移测量？54-11.电涡流的形成范围包括哪些内容？他们的主要特点是什么？65.用电感式传感器设计应用6第五章65-1.根据工作原理可以将电容式传感器分为哪几类？每种类型各有什么特点？各适用于什么场合？65-9.简述差动式电容测厚传感器系统的工作原理。6第六章76-1.什么叫正压电效应和逆压电效应？什么叫纵向压电效应和横向压电效应？76-3.简述压电陶瓷的结构及其特性。73.利用压电式传感器设计一个应用系统7第七章77-4.什么是霍尔效应？霍尔电势与哪些因素有关？77-6.温度变化对霍尔元件输出电势有什么影响？怎样补偿？8第八章88-1.光电效应有哪几种？相对应的光电器件有哪些？88-2.试述光敏电阻、光敏二极管、光敏晶体管和光电池的工作原理，在实际应用时各有什么特点？88-6.光在光纤中是怎样传输的？对光纤及入射光的入射角有什么要求？98-7.试用光电开关设计一个应用系统。9第九章99-1.简述气敏元件的工作原理99-2.为什么多数气敏元件都附有加热器109-3.什么叫湿敏电阻？湿敏电阻有哪些类型？各有什么特点？10第十章1010-1.超声波在介质中传播具有哪些特性？1010-2.10-3中，超声波探头的吸收块作用是什么？1110-3.超声波物位测量有几种方式?各有什么特点？1110-5.28μs，试求物位高度？11第十一章1111-1.简述微波传感器的测量机理。1111-2微波传感器有哪些特点？微波传感器如何分类？1111-4微波无损检测是如何进行测量的12第十二章121213第十三章1313-1.数字式传感器有什么特点？可分为哪几种类型？1313-2.光栅传感器的组成及工作原理是什么？1313-5.码盘式转角-数字传感器的工作原理是什么？其基本组成部分有哪些？14第十四章1514-1.什么是智能传感器?它包含哪几种主要形式?应从哪些方面研究开发智能传感器?1514-2.智能传感器一般由哪些部分构成？它有哪些显著特点？1514-3.传感器的智能化与集成智能传感器有何区别？16MEMS传感器16MEMS传感器？16MEMS16第三章3-1.工作原理。应变效应：导体在外界作用下产生机械变形（拉伸或压缩）时，其电阻值相应发生变化，这种现象称为电阻应变效应。为电阻应变效应。压阻效应：半导体材料的电阻率ρ随作用应力的变化而发生变化的现象称为压阻效应。F作用时，将伸长Δl应减少ΔA，电阻率因材料晶格发生变形等因素影响而变化Δρ，从而引起电阻变化ΔR。半导体应变片的工作原理基于半导体材料的压阻效应。用应变片测量应变或应力时，根据上述特点，在外力作用下，被测对象产生应变（或应力）时，应变片随之发生相同的变化，同时应变片电阻值也发生相应变化。当测得的应变片电阻值变化量为ΔR得到应力值σ为σ=E*ε，由此可知，应力值σ正比于应变ε，而试件应变ε正比于电阻值的变化。所以应力σ正比于电阻值的变化，这就是利用应变片测量应变的基本原理。3-2.试述应变片温度误差的概念，产生原因和补偿方法。度误差的主要因素有下述两个方面：（1）电阻温度系数的影响（2）试件材料和电阻丝材料的线膨胀系数的影响电阻应变片的温度误差补偿方法：线路补偿法应变片的自补偿法自动门这可以应用到一般酒店或写字楼、商务大厦等地方，以方便人群。第四章4-1.说明差动变隙式电感传感器的主要组成、工作原理和基本特征。要能测出这种电感量的变化，就能确定衔铁位移量的大小和方向。差动变隙式电感传感器基本特征：灵敏度是单边式的两倍。线性度得到明显改善。4-3.差动变压器式传感器有哪几种结构形式？各有什么特点？动变压器。特点：μｍ～几百μｍ困难。变面积式：灵敏度小于变气隙式，但为常数，所以线性好、量程大，使用较广泛。螺线管式：灵敏度低，但量程大它可以测量1～100mm单、性能可靠、便于制作等优点，使用广泛。4-10.何为涡流效应？怎用利用涡流效应进行位移测量？将产生呈旋涡状的感应电流，此电流叫电涡流，以上现象称为电涡流效应。利用涡流效应测量位移时，可使被测物体的电阻率ρ、磁导率μ、线圈与被测物的尺寸因子rf保持不变，只改变线圈与导体间的距离，这样测出的传感器线圈的阻抗变化，可以反应被测物位移的变化。4-11.电涡流的形成范围包括哪些内容？他们的主要特点是什么？线圈-导体系统产生的电涡流密度既是线圈与导体间距离x的函数，又是沿线圈半径方向r的参数。当x一定时，电涡流密度J与半径r的关系如下：1.8~2.5倍范围内，且分布不均匀。r=0处为零。r=传感器线圈外半径附近的一个狭窄区域内。5.用电感式传感器设计应用电涡流探伤以探测地下或墙里埋没的管道或金属体，包括带金属零件的地雷。第五章5-1.电容式传感器可分为三种：变极距型、变面积型和变介电常数型。变极距型电容式传感器：输出特性不是线性关系，在微位移测量中应用最广。变面积型电容式传感器：电容量与水平位移是线性关系，适合测量线位移和角位移。的检测，并通过电容式传感器的电容量变化反映，适合介质的介电常数发生改变的场合。5-9.简述差动式电容测厚传感器系统的工作原理。在被测带材的上下两侧各置一块面积相等，与带材距离相等的极板，这样极板和带材就构成了两个电C1、C2C1+C2，如果带材厚度发生变化，将引起电容量的变化，用交流电桥将电容的变化测出来，经过放大即可由电表指示测量结果。第六章6-1.什么叫正压电效应和逆压电效应？什么叫纵向压电效应和横向压电效应？通常把沿电轴xy6-3.简述压电陶瓷的结构及其特性。陶瓷内极化强度为零。因此原始的压电陶瓷呈电中性，不具有压电性质。化，即剩余极化强度很大，这时的材料才具有压电特性。3.利用压电式传感器设计一个应用系统超载报警系统测出车辆的实际载重量，当超过额定限度，即发出警报。第七章7-4.什么是霍尔效应？霍尔电势与哪些因素有关？场方向上的两个面之间产生电动势，这种现象称霍尔效应。霍尔器件工作产生的霍尔电势为UH=RHIB/d=KHIBUH正比于激励电流I及磁感应强度B，其灵敏度与霍尔系数RH成正比，而与霍尔片厚度d成反比。7-5.影响霍尔元件输出零点的因素有哪些？怎样补偿？补偿措施：制造工艺上采取措施，减少误差；选材更精细；采用补偿电路。7-6.温度变化对霍尔元件输出电势有什么影响？怎样补偿？霍尔元件的灵敏系数KHα是正值，因此，它们的霍尔电势也将随温度升高而增加αΔT倍。补偿温度变化对霍尔电势的影响，通常采用一种恒流源补偿电路。基本思想是：在温度增加的同时，让激I0KH*I0KH增加的影响，从而抵消对霍尔电势的影响。第八章8-1.光电效应有哪几种？相对应的光电器件有哪些？光电器件：基于外光电效应的光电元件有光电管、光电倍增管、光电摄像管等。基于光电导效应的光电器件有光敏电阻。基于光生伏特效应的光电器件有光电池、光敏二极管、三极管。8-2.试述光敏电阻、光敏二极管、光敏晶体管和光电池的工作原理，在实际应用时各有什么特点？器件，使用时既可加直流电压，也可以加交流电压。无光照时，光敏电阻值（暗电阻）（暗电流）很小。当光敏电阻受到一定波长范围的光照时，它的阻值（亮电阻）值一般在兆欧量级，亮电阻值在几千欧以下。光敏二极管的工作原理：在无光照时，处于反偏的光敏二极管工作在截止状态，其反向电阻很大，反向电流很小，这种反向电流称为暗电流。当有光照射到光敏二极管的PN结时，PN结附近受光子轰击，吸收其能量而产生电子-PN电流，该反向电流称为光电流，此时，光敏二极管的反向电阻下降。若入射光的强度增强，产生的电子-穴对数量也随之增加，光电流也响应增大，即光电流与光照度成正比。如果外电路接上负载，便可获得随光照强弱变化的信号。光敏二极管的光电流I与照度之间呈线性关系。光敏二极管的光照特性是线性的，所以适合检测等方面的应用。光敏晶体管的工作原理：大多数光敏晶体管的基极无引出线，当集电极加上相对于发射极为正的电压而不接基极时，集电结就是反向偏压。当光照射在集电结时，就会在结附近产生电子—到集电极，基区留下空穴，使基极与发射极间的电压升高，这样便会有大量的电子流向集电极，形成输出电流，且集电极电流为光电流的β倍，所以光敏晶体管有放大作用。光电池的工作原理：硅光电池是在一块N型硅片上用扩散的办法掺入一些P型杂质如硼形成PN结。当光照到PN-N这样N区和P区之间出现电位差。若将PN结两端用导线连起来，电路中有电流流过，电流的方向由P区流经外电路至N区。若将外电路断开，就可测出光生电动势。8-6.光在光纤中是怎样传输的？对光纤及入射光的入射角有什么要求？又入射到折射率较大的光密介质（纤芯）与折射率较小的光疏介质（包层）分投射到光疏介质，一部分反射回光密介质。小于临界角。8-7.试用光电开关设计一个应用系统。人会遮挡光束，此时接收器便可感知有物体经过，再利用别的装置打开门，达到自动感应门的效果。第九章9-1.简述气敏元件的工作原理半导体气敏传感器的敏感部分是金属氧化物半导体微结晶粒子烧结体，当它的表面吸附被测气体时，半导体微结晶粒子接触表面的导电电子比例就会发生变化，从而使气敏元件的电阻值随被测气体的浓度而改NP型半N气体吸附到P型半导体上时，则半导体载流子增多，使半导体电阻值下降。9-2.为什么多数气敏元件都附有加热器的灵敏度和响应速度。9-3.什么叫湿敏电阻？湿敏电阻有哪些类型？各有什么特点？类型：半导体陶瓷湿敏元件；氯化锂湿敏电阻；有机高分子膜湿敏电阻。特点：半导体陶瓷湿敏元件：电导率随湿度呈明显变化。如四氧化三铁、氧化钛、氧化钾-氧化铁、铬酸镁氧化钛及氧化锌-氧化锂-120度高温环境中稳定工作；20%RH2%RH。变化，其电容变化量与相对湿度成正比。第十章10-1.超声波在介质中传播具有哪些特性？,即横向振荡和纵向振荡。横向振荡只能在固体中产生,而纵向振荡可在固体、液体和气体中产生。超声波的折射与反射：在通过两种不同的介质时,产生折射和反射现象。超声波的衰减：在通过同种介质时,随着传播距离的增加,其强度因介质吸收能量而减弱。10-2.10-3中，超声波探头的吸收块作用是什么？加长超声波的脉冲宽度，使分辨率变差。10-3.超声波物位测量有几种方式?各有什么特点？小，所以即使发射的超声波脉冲幅度较小也可以传播。波在空气中的衰减比较厉害。10-5.28μs，试求物位高度？H=C*ΔT/2=1460m/s*28μs/2=2.044*10^-5m物位高度为20.44mm第十一章11-1.简述微波传感器的测量机理。可以显示出被测量，实现了微波检测。11-2特点：有极宽的频谱（波长=1.0mm～1.0m）；境下工作；介质对微波的吸收与介质的介电常数成比例，水对微波的吸收作最强；时间常数小，反应速度快，可以进行动态检测与实时处理，便于自动控制；现遥测和遥控；微波无显著辐射公害。分类：根据微波传感器的原理可以分为反射式可以测量物体的位置、位移、厚度等参数。遮断式物体或被测物体的厚度，含水量等参数的。11-4微波无损检测是如何进行测量的响。通过测量微波信号基本参数的改变即可达到检测材料内部缺陷的目的。第十二章类型：器件的某些性能参数随入射的辐射通量作用引起的温度变化的热探测器。工作原理：热探测器的工作原理：或者气体体积与压强变化等，测量这些物理性能的变化就可以测定被吸收的红外辐射能量或功率。光子探测器的工作原理：光子探测器是利用光辐射与物质相互作用的光子效应制成的器件。光子探测器利用入射光辐射的光子流与探测器材料中的电子的相互作用，改变电子的能量状态，从而引起各种电学现象。：什么是放射性同位素？辐射强度与什么因素有关？如果两个原子质子数目相同，但中子数目不同，则他们仍有相同的原子序，在周期表是同一位置的元素，所以两者就叫同位素。有放射性的同位素称为“放射性同位素”,没有放射性并且半衰期大于1050称为“稳定同位素。辐射强度：跟辐射源的发射强度有关。跟辐射源与被辐射点的距离有关。跟辐射源与被辐射点之间的阻隔物种类有关。第十三章13-1.特点：数字式传感器(DigitalSensor)能够直接将非电量转换为数字量，这样就不需要A/D转换，直接用数字显示。微机接口，适宜远距离传输等。类型：码盘式传感器、光栅式传感器、磁栅式传感器、感应同步式传感器、频率输出式传感器。13-2.光栅传感器的组成及工作原理是什么？工作原理：光栅传感器是根据光栅的莫尔条纹原理进行工作的一种传感器，莫尔条纹原理是指将两块光栅叠合在一起，并且使它们的刻线成角度θ，由于光栅的刻线相交处形成亮带，而在一块光栅的刻线与另一块光栅的缝隙相交处形成暗带，在与光栅刻线垂直的方向，将出现明暗相间的条纹，这些条纹就成为莫尔条纹。,夹角愈小,条纹宽度愈大,条纹愈稀所以通过调整夹角,时,莫尔条纹就沿夹角口平分线的方向移动。两光栅相对移过一个光栅常数,莫尔条纹移过一个条纹间距,通过测量条纹间距移动的距离,可得到光栅移动的位移。13-5.码盘式转角-数字传感器的工作原理是什么？其基本组成部分有哪些？接触式编码器8421个码道分成若干个导电和不导电的区域，将所有导电区连接到高电位（1）；绝缘区连到低电平（0）。四个电刷沿某一径向安装，四位二进制码盘上有四圈码道，每个码道有一个电刷，电刷经电阻接地。当码盘16种不同的四位二进制数码。后续电路通过判别输出数据就可以知道转到什么角度了。光电式编码器主要由安装在旋转轴上的编码圆盘（码盘）暗区。光电式编码器工作原理：当光源将光投射在码盘上时，转动码盘，通过亮区的光线经窄缝后，由光敏元件。当码盘旋至不同位置时，光敏元件输出信号的组合，反映出按一定规律编码的数字量，代表了码盘轴的角位移大小。电磁式编码器主要由磁鼓与磁阻探头组成。电磁式编码器工作原理：电磁式编码器的码盘上按照一定的编码图形，做成磁化区（导磁率高）和非磁化区（导磁率低），每个磁头上绕两组绕组，原边绕组用恒幅恒频的正弦信号激励，副边绕组用作输出信号，副边绕组感应码盘上的磁化信号转化为电信号，其感应电势与两绕组匝数比和整个磁路的磁导率有关。当磁头对准磁化区时，磁路饱和，输出电压很低，如磁头对准非磁化区，它就类似于变压器，输出电压会很高，因此可以区1。几个磁头同时输出，就形成了数码。第十四章14-1.什么是智能传感器?它包含哪几种主要形式?应从哪些方面研究开发