传感器简答题

什么是传感器？答：传感器：是将各种非电量转换成电量的装置。什么叫应变效应？利用应变效应解释金属电阻应变片的工作原理。答：应变效应：金属丝的电阻随着它所受的机械形变的大小而发生相应的变化的现象称为金属应变效应。工作原理：在电阻丝拉伸极限内，电阻的相对变化与应变成正比，即：=K0（K0：电阻丝的灵敏系数、：导体的纵向应变）金属电阻应变片与的工作原理有何区别？各有何优缺点？答：区别：金属电阻变化主要是由机械形变引起的；半导体的阻值主要由电阻率变化引起的。优缺点：金属电阻应变片的主要缺点是应变灵敏系数较小，半导体应变片的灵敏度是金属电阻应变片50倍左右。光纤传感器的工作原理。答：光导纤维工作的基础是光的全内反射，当射入的光线的入射角大于纤维包层间的临界角时，就会在光纤的接口上产生全内反射，并在光纤内部以后的角度反复逐次反射，直至传递到另一端面。光纤传感器利用光导纤维，按其工作原理来分有功能型（或称物性型、传感型）与非功能型（或称结构型、传光型）两大类。功能型光纤传感器其光纤不仅作为光传播的的波导，而且具有测量的功能。非功能型光纤传感器其光纤只是作为传光的媒介，还需加上其他敏感元件才能组成传感器。简述电阻应变片式传感器的工作原理。答：电阻应变片的工作原理是基于电阻应变效应，即在导体产生机械变形时，它的电阻值相应发生变化。什么是传感器静态特性？答：传感器的静态特性是指当输入量为常量或变化极慢时传感器输入一输出特性。光电效应答：光电效应分为内光电效应和外光电效应。在光线照射时，物体的导电性能发生改变的现象称为内光电效应，如光电二极管、光敏电阻等；在光线照射时，物体内的电子逸出物体表面的现象称为外光电效应，如光电管、光电倍增管等。简述霍尔电动势产生的原理。答：1879年霍尔发现：在通有电流的金属板上加一个强磁场，当电流方向与磁场方向垂直时在与电流和磁场都垂直的金属板的两表面间出现电动势差，这个现象称为霍尔效应，这个电动势差称为霍尔电动势，其成因可用带电粒子在磁场中所受到的洛仑兹力来解释。什么是正压电效应和逆压电效应？什么是纵向压电效应和横向压效应？答：某些电介质当沿着一定方向对其施力使它变形，其内部就产生极化现象，同时在它的两个表面上产生符号相反的电荷，当外力去掉后，其又重新恢复到不带电状态，这种现象称为压电效应。当作用力方向改变时，电荷的极性也随之改变。有时人们把这种机械能转化为电能的现象，称为“正压电效应”；相反，当在电介质极化方向施加电场，这些电介质也会产生形变，这种现象称为“逆压电效应”。我们用三条互相垂直的轴来表示石英晶体的各向，通常把沿电轴方向的力作用下产生电荷的压电效应称为“纵向压电效应”；而把沿机械轴方向的力作用下产生电荷的压电效应称为“横压电效应”。说明光纤的组成并简述传光原理？答：光纤由纤芯、包层组成。光的全反射现象是研究光纤传光原理的基础，设纤芯的折射率为n1包层的折射率为n2(n1>n2，当光纤从空气中射入光纤的一个端面并与其轴线的夹角°0为时，光纤内折成角%，然后以角光入射到纤芯与包层的界面上，若入射角也大于临界角吃，则入射的光纤就能在界面上产生全反射，并在光纤内部以同样的角度反复逐次全反射向前传播，直至从光纤的另一端射出，因光纤两端都处于同一煤质之中，所以出射角也为°。，光纤即便弯曲，光也能沿着光纤传播，但是光纤过分弯曲，以至使光射至界质的入射角小于临界角，那么，大部分光将透过包层失掉，从而不能在纤芯内部传播。1答：传感器在被测量的各个值处于稳定状态时，输出量和输入量之间的关系称为传感器的静态特性；其主要指标有线性度、灵敏度、精确度、最小检测量和分辨力、迟滞、重复性、零点漂移、温漂。2:答：（1）动态特性是指传感器对随时间变化的输入量的响应特性；（2）描述动态特性的指标：对一阶传感器：时间常数对二阶传感器：固有频率、阻尼比。1-4；答：（1）:传感器标定曲线与拟合直线的最大偏差与满量程输出值的百分比叫传感器的线性度；（2）拟合直线的常用求法有：端基法和最小二乘法。1:答：（1）金属材料在受到外力作用时，产生机械变形，导致其阻值发生变化的现象叫金属材料的应变效应。（2）半导体材料在受到应力作用后，其电阻率发生明显变化，这种现象称为压阻效应。答：相同点：它们都是在外界力作用下产生机械变形，从而导致材料的电阻发生变化所；不同点：金属材料的应变效应以机械形变为主，材料的电阻率相对变化为辅；而半导体材料则正好相反，其应变效应以机械形变导致的电阻率的相对变化为主，而机械形变为辅。4：答：因为（1）金属的电阻本身具有热效应，从而使其产生附加的热应变；（2）基底材料、应变片、粘接剂、盖板等都存在随温度增加而长度应变的线膨胀效应，若它们各自的线膨胀系数不同，就会引起附加的由线膨胀引起的应变；常用的温度补偿法有单丝自补偿，双丝组合式自补偿和电路补偿法。1电容式传感器有哪些优点和缺点？答：优点：①测量范围大。金属应变丝由于应变极限的限制，AR/R一般低于1%，。而半导体应变片可达20%，电容传感器电容的相对变化量可大于100%；灵敏度高。如用比率变压器电桥可测出电容，其相对变化量可以大致10-7。动态响应时间短。由于电容式传感器可动部分质量很小，因此其固有频率很高，适用于动态信号的测量。机械损失小。电容式传感器电极间吸引力十分微小，又无摩擦存在，其自然热效应甚微，从而保证传感器具有较高的精度。结构简单，适应性强。电容式传感器一般用金属作电极，以无机材料（如玻璃、石英、陶瓷等）作绝缘支承，因此电容式传感器能承受很大的温度变化和各种形式的强辐射作用，适合于恶劣环境中工作。电容式传感器有如下不足：①寄生电容影响较大。寄生电容主要指连接电容极板的导线电容和传感器本身的泄漏电容。寄生电容的存在不但降低了测量灵敏度，而且引起非线性输出，甚至使传感器处于不稳定的工作状态。②当电容式传感器用于变间隙原理进行测量时具有非线性输出特性。2分布和寄生电容的存在对电容传感器有什么影响？一般采取哪些措施可以减小其影响。答：改变传感器总的电容量，甚至有时远大于应该传递的信号引起的电容的变化；使传感器电容变的不稳定，易随外界因素的变化而变化。可以采取静电屏蔽措施和电缆驱动技术。1：答：电感式传感器是利用线圈自感和互感的变化实现非电量电测的一种装置。根据转换原理不同，可分为自感式和互感式两种；根据结构型式不同，可分为气隙型和螺管型两种。气隙式电感传感器的主要特性是灵敏度和线性度，行程小。螺管式电感传感器灵敏度低，但线性范围大，易受外部磁场干扰，线圈分布电容大。4—5:答：特点：涡流式传感器测量范围大，灵敏度高，结构简单，抗干扰能力强以及可以非接触测量等特点；5—1答：(1)某些电介质，当沿着一定方向对其施加力而使它变形时，内部就产生极化现象，同时在它的两个表面上产生符号相反的电荷；当外力去掉后，又重新恢复不带电的状态，这种现象称为压电效应。(2)不能，因为构成压电材料的电介质，尽管电阻很大，但总有一定的电阻，外界测量电路的输入电阻也不可能无穷大，它们都将将压电材料产生的电荷泄漏掉，所以正压电效应式不能测量静态信号。—2：解：(1)把两种不同的导体或半导体材料连接成闭合回路，将它们的两个接点分别置于不同的热源中，则在该回路就会产生热电动势叫热电效应。热电势由接触电势与温差电势两种组成。A：组成热电极的必须是不同材料；B两个接点必处于不同的温度场中。—3:解：(1)因为热电偶的热电势只有当冷端的温度恒定时才是温度的单值函数，而热电偶的标定时是在冷端温度特定的温度下进行的，为了使热电势能反映所测量的真实温度，所以要进行冷端补偿。A：补偿导线法B：冷端温度计算校正法C：冰浴法D：补偿电桥法。—1:答：(1)在垂直于电流方向加上磁场，由于载流子受洛仑兹力的作用，则在平行于电流和磁场的两端平面内分别出现正负电荷的堆积，从而使这两个端面出现电势差，这种现象称为霍尔效应。(2)应该选用半导体材料，因为半导体材料能使截流子的迁移率与电阻率的乘积最大，而使两个端面出现电势差最大。应该根据元件的输入电阻、输出电阻、灵敏度等合理地选择元件的尺寸。—3：答：由于弹簧管一端固定，另一端安装霍尔元件，当输入弹簧管的压力增加时，弹簧管伸长，使处于恒定磁场中的霍尔元件发生相应位