传感器原理及应用复习(简答题)

一．简答题（40分）传感器的基本概念及基本功能？传感器就是借助于检测元件（敏感元件）接受一定形式的信息，并按一定的规律将它转换成另一种信息的装置。它获取的信息，可以是各种物理量、化学量和生物量，而转化后的信息也有各种形式。目前，将传感器接收到的信息转化为电信号是最常用的一种形式（电信号包括电压，电流及频率信号）基本功能：信息收集，信号数据的转换传感器的基本组成并说出每部分的功能？传感器通常是由敏感元件，转换元件和调节转换电路三部分组成被测量敏感元件被测量敏感元件非电量转换元件电量调节转换电路适合电量辅助电源图1-1传感器的组成传感器的发展趋势？新特性（努力实现传感器的新特性）可靠性（确保传感器的可靠性，延长其使用寿命）集成智能（体感传感器的集成化和智能化程度）微型（传感器微型化）仿生（发展仿生物传感器）新材料（新型功能材料开发）多融合（多传感器信息融合）按被测量的不同传感器可以分为哪几类？按感知外界信息基本效应不同分为物理传感器，化学传感器，和生物传感器等按被测量不同分为力学量热量/液体成分/气体成分/真空/光/磁/离子/放射线传感器等按敏感材料不同分为金属半导体/光纤/陶瓷/高分子材料/复合材料传感器等/电感式/电容式/压电式/磁电式/光电式/热电式/气敏/湿敏传感器等传感器的特性及其概念？传感器的静态特性包括那几个重要指标？传感器的特性是指传感器的输入量和输出量之间的对应关系。通常分为静态特性：输入不随时间变化而变化的特性（重要指标包括线性度、灵敏度、重复性、迟滞、零点漂移、温度漂移等）动态特性：输入随时间变化而变化的特性（可从时域和频率方面即对应阶跃响应法和频率响应法方面分析）第1页共5页7..电感式传感器的概念及每类传感器的基本概念？应变式传感器：基于电阻应变片的应变效应（对半导体应变片而言为压阻效应）。电感式传感器：基于电磁感应原理，利用磁路磁阻变化引起传感器线圈的电感（自感系数或互感系数变化来检测非电量的一种机电转换装置。常见有自感式，互感式，涡流式等。距型，变面积型，变介质型。压电式传感器是典型的有源传感器，常见有单向力，双向力，三向力。传感器。常见有磁电感应式，霍尔式，磁敏电阻，慈磁敏二极管，磁敏晶体管。通过光电器件把光量的变化转化为相应的电量变化，实现非电量测量。常见有光敏电阻，光敏二极管，光敏晶体管。特性来达到测量目的。常见有热电阻，热电偶，热敏元件。见分为半导体气敏传感器和非半导体气敏传感器两类。湿敏传感器：用以感受大气湿度并转化为适当电信号的传感器。画图并说明电涡流传感器测转速的基本原理？在一个旋转金属体上加一个有N电涡流传感器将周期地改变输出信号，改输出信号的频率可由频率计测出，由此可计算出转速A根据电容量大小的公式说明电容式传感器的几种类型，并画出电容式传感器的等效电路？A电容式传感器的电容量为Cd

，其中0r0

8.851012F/mr为极板间介质相对介电常数；A为两平行板所覆盖的面积；d为两平行板间的距离。据此原理，故可将电容式传感器分为变极距型，变面积型，变介质型。其等效电路如图所示。A第2页共5页B其中Rs

代表引线电阻、电容支架和极板间的电阻（其值随着f增大而增大，故在高频时才加以考虑）。L应包括电缆的电感。Rp为并联损耗电阻,代表极板间的泄漏电阻和极板间的介质损耗（随着f增大其值即容抗减小，对系统的影响随之减弱）什么是压电效应及其分类。为什么不能用压电传感器测静态压力？表面上便产生符号相反的电荷；当外力去掉后，又重新恢复不带电状态的现象，这种现象又称为正压电效应。（当作用力的方向改变时，电荷的极性也随着改变）正压电正压电（压力）逆压电机械能能（电场）电能压电传感器可以等效为一个电荷发生器或电容器，但其产生的电荷量很微弱,在极短的时间内便会由自身泄漏掉，只有在动态力作用下，电荷才可以不断补充，不至于完全泄漏掉。故在静态作用力作用下，无论是否受力，无论受力多大，都无信号输出。所以压电传感器不能用于静态测量。说明压电传感器转换电路中的电压放大器与电荷放大器的优缺点及各自要解决的问题？前置放大器，其作用为：1.把它的高输出阻抗变换为低输出阻抗；2.放大传感器输出的微弱信号。压电传感器的输出可以是电压信号，也可以是电荷信号，因此前置放大器也有两种形式：电压放大器和电荷放大器。电压放大器：输出电压U 与压电元件的输出电压成正比，但易受电缆电容C的影响。sc c电荷放大器：基于密勒效应。低频响应较电压放大器好得多，可以实现对准静态的物理量进行测量。输出电压U 与q成正比，与电缆电容C无关。价格高，电路复杂，维护较为困难。sc c磁电感应式传感器的基本概念及其分类（与第七题重合）？适用于振动，转速，扭矩等测量。常见有磁电感应式，霍尔式，磁敏电阻，慈磁敏二极管，磁敏晶体管。霍尔传感器基本原理及其可能应用场合？BIU=c h势称为霍尔电动势，这种薄片（一般为半导体）称为霍尔片或霍尔元件。霍尔元件有对磁场敏感，结构简单，频率响应宽，动态范围大，寿命长，无接触等优点，可广泛用于测量技术、自动化技术、和信息处理等方面。例如霍尔位移传感器，霍尔转速测量，汽车霍尔点火器，霍尔传感器无接触测电流。什么是外光电效应，内光电效应？什么是光生伏特效应，光电导效应，分别列举相关器件？第3页共5页光电效应即为光电器件在光能的激发下产生某些电特性的变化。理工作的光电式传感器有光电管和光电倍增管。称为内光电效应。内光电效应分为和光电导效应和光生伏特效应。的现象。基于此原理工作的光电式传感器有光敏电阻。PN结两端产生电动势的现象称为光生伏特效应。基于此原理工作的光电式传感器有光敏二极管，光敏晶体管（又称光敏三极管）。- -- P - N+-光生电子—空穴对图15-2-bPN结光生伏特效应原理图什么叫热电效应，热电偶的基本工作原理是什么？在两种不同的导体（或半导体B会产生一个电动势，通常称这种电动势为热电动势，这种现象就是热电效。热电偶的工作原理便是基于热电效应。A测量端 参考端B图16热电偶结构热电偶有哪些基本定律？AB以及热电极的尺寸和形状无关。AB有影响。TT0AB组成热电偶的热电动势等于热电偶AC和热电偶CB的热电动势的代数和。什么是智能传感器，常见的智能传感器的形式？的功能与微处理器的信息处理功能有机的融合在一起。简而言之，智能传感器就是带有智能芯片的集成传感器。形式：12传感器通过总线接口直接匹配微处理器。第4页共5页功能：具有自校准和故障自诊断功能具有数据储存、逻辑判断、和信息处理功能具有组态功能，使用灵活特点：精度高量程宽多参数多功能测量自适应能力强较高的性能价格比20.C语言和汇编语言混合编程形式？1C语言内嵌汇编语言2汇编语言使用C语言定义的全局变量3C语言中调用汇编函数4汇编语言中调用C语言函数HART(HighwayAddressableRemoteHART(HighwayAddressableRemote1.1-wire1.1-wire总线(单总线)2IInter－Integrated3.SMBUSSystemManagement4.S