传感器原理及工程应用作业试题

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Δ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着传播距离的增加,其强度因介质吸收能量而减弱。8/1310-2.图10-3中，超声波探头的吸收块作用（1）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。（2）基于光电导效应的光电器件有光第三章33-1.什么是应变效应？什么是压阻效应？利用应变效应和压阻效应解释金属电阻应变第四章3第五章55-1.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？各适用第六章53.利用压电式传感器设计一个应用系统6第七章6第八章6第九章89-1.简述气敏元件的工作原理89-2.为什么多数气敏元件都附有加热器8第十章810-5.已知超声波探头垂直安装在被测介质底部，超声波在被猜测介质中的传播速度为第十一章911-4微波无损检测是如何进行测量的10。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容器CC2极宽的频谱（波长=1.0mm。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容器CC2极宽的频谱（波长=1.0mm～1.0m）；（2）在烟雾、粉尘、水汽、化学气氛以与高、低温环境中对检测电瓷呈电中性，不具有压电性质。在瓷上施加外电场时，电畴的极化方向发生转动，趋向于按外电场方向的排列，装在门的上方，接收器装在门前方的地上，当有人经过门前时，人会遮挡光束，此时接收器便可感知有物体经过，第十二章1012-1：红外探测器类型与工作原理10第十三章10第十四章1214-1.什么是智能传感器?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?12MEMS传感器131.什么是MEMS传感器？132.MEMS传感器由几部分组成？各部分的作用是什么？13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变。这种反应是可逆的，因而可重应。金属电阻应变片的工作原理基于电阻应变效应。当电阻丝受到拉力F作用时，将伸长Δl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变。这种反应是可逆的，因而可重应。金属电阻应变片的工作原理基于电阻应变效应。当电阻丝受到拉力F作用时，将伸长Δl，横截面积相应减少霍尔电势也将随温度升高而增加αTΔ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。基本电阻应变片和半导体应变片的工作原理。这种现象称为电阻应变效应。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。金属电阻应变片的工作原理基于电阻应变效应。当电阻丝受到拉力F作用时，将伸长Δ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是，便可测到被测应变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。由于测量环境现场环境温度的改变而给测量带来的附加误差，称为应变片的温度误差。产生应变片温度误差的主要因素有下述两个方面：电阻应变片的温度误差补偿方法：现自动开门。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。三部分组成。铁芯和衔铁由导磁材料如硅钢片或坡莫合金制成，在铁芯和衔铁之间有气隙，的大小和方向。作原理是什么？其基本组成部分有哪些？1）接触式编码器由码盘和电刷组成。接触式码盘工作原理：以一个四位电容式传感器：利用不同介质的介电常数不同，通过改变介质的介电常数实现对被测量的检测，并通过电容式传感作用，此时的微波场会受到材料中的电磁参数和几何参数的影响。通过测量微波信号基本参数的改变即可达到检测型化，微型化，微功耗。14-3.作原理是什么？其基本组成部分有哪些？1）接触式编码器由码盘和电刷组成。接触式码盘工作原理：以一个四位电容式传感器：利用不同介质的介电常数不同，通过改变介质的介电常数实现对被测量的检测，并通过电容式传感作用，此时的微波场会受到材料中的电磁参数和几何参数的影响。通过测量微波信号基本参数的改变即可达到检测型化，微型化，微功耗。14-3.传感器的智能化与集成智能传感器有何区别？传感器的智能化指的是传感器与是螺线管式差动变压器。性误差，量程必须限制在较小的围工作，一般为气隙的1/5一下，用于测量几μｍ～几百μｍ的位移。这种传感器制作困难。（3）螺线管式：灵敏度低，但量程大它可以测量1～100mm机械位移，并具有测量精度高、结构简单、性能可靠、便于制作等优点，使用广泛。根据法拉第电磁感应定律，块状金属导体置于变化的磁场中或在磁场中作切割磁力线运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器线圈的阻抗变化，可以反应被测物位移的变化。（3）电涡流密度最大值在r=传感器线圈外半径附近的一个狭窄区域。件的地雷。3-2.试述应变片温度误差的概念，产生原因和补偿方法。由于测量环境现场环境温度的改变而给测量带来的附直于栅线方向相对运动时,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,莫尔条纹移过加误差，称为应变片的温度误差。产生应变片温度误差的主要因素有下述两个方面：（3-2.试述应变片温度误差的概念，产生原因和补偿方法。由于测量环境现场环境温度的改变而给测量带来的附直于栅线方向相对运动时,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,莫尔条纹移过加误差，称为应变片的温度误差。产生应变片温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（无外电场作用时，电畴在晶体中杂乱分布，它们各自的极化效应被相互抵消，压电瓷极化强度为零。因此原始的压点？各适用于什么场合？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。构成了两个电容器C1、C2。把两块极板用导线连接起来成为一个极，而带材就是电容的另一个极，其总电容为C1+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通常把沿电轴x方向的力作用下产生电荷的压电效应称为的极化方向，从而存在磁场。在无外电场作用时，电畴在晶体中杂乱分布，它们各自的极化使材料的极化达到饱和的程度，即所有的电畴极化方向都整齐地与外电场方向一致时，当外瓷湿敏元件：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-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-氧化钛与氧化锌-氧和微机械技术将传感器敏感元件与功能强大的电子电路集成在同一芯片上，通常具有信号提取、信号处理、逻辑判光栅传感器由光源，透镜，光栅副和光电接收元件等组成工作原理：光栅传感器是根据光栅的莫尔条纹原理进行工～几百μｍ的位移。这种传感器制作困难。（2）变面积式：灵敏度小于变气隙式，但为常数，所以线性好、量程超载报警系统经常有大型车辆超载造成路面或者桥面损坏，可利用压电式测力传感器设计一种超载报警系统，可检测出车辆的实际载重量，当超过额定限度，即发出警报。直于电流和磁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=KHIB。由表达式可知，霍尔电势UH正比于激励电流I与磁感应强度B，其灵敏度KH与霍尔系数RH成正比，而与霍尔片厚度d成反比。要的零位误差。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。霍尔元件的灵敏系数KH是温度的函数，关系式为：KH=KH0(1+α)，大多数霍尔元件的温度光电效应分为外光电效应和光电效应两大类。光电效应又可分为光电导效应和光生伏特效（1）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。（3）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。成的电阻叫湿敏电阻。类型：半导体瓷湿敏元件；氯化锂湿敏电阻；有机高分子膜湿敏电阻。特点：（1）半导体波的折射与反射：在通过两种不同的介质时,产生折射和反射现象。（3）超声波的衰减：在通过同种介质时成的电阻叫湿敏电阻。类型：半导体瓷湿敏元件；氯化锂湿敏电阻；有机高分子膜湿敏电阻。特点：（1）半导体波的折射与反射：在通过两种不同的介质时,产生折射和反射现象。（3）超声波的衰减：在通过同种介质时,随电的状态。这种现象称为压电效应。当作用力的方向改变时，电荷的极性也随之改变。又是人们把这种机械能转换.智能传感器一般由哪些部分构成？它有哪些显著特点？智能传感器一般由传感器、信号处理模块、微处理器、A电阻）很大，电路中电流（暗电流）很小。当光敏电阻受到一定波长围的光照时，它的阻值（亮电阻）急剧减小，电路中电流迅速增大。一般希望暗电阻越大越好，亮电阻越小越好，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极管的反向电阻下降。若入射光的强度增强，产生的电子-空穴对数量也随之增加，光电流以适合检测等方面的应用。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)形成区聚积负电荷，P区聚积正电荷，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。交界面，光线在该处有一部分投射到光疏介质，一部分反射回光密介质。射角小于临界角。到自动感应门的效果。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信号的传播影响极小，因此可以在恶劣环境下工作；（3）介质对微波的吸收与介质的介电常数成比例，水对微波测器的工作原理：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信号的传播影响极小，因此可以在恶劣环境下工作；（3）介质对微波的吸收与介质的介电常数成比例，水对微波可分为三种：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，在微位移测电阻值随被测气体的浓度而改变。这种反应是可逆的，因而可重复使用。当氧化型气体吸样可以提高器件的灵敏度和响应速度。湿敏电阻：利用湿敏材料吸收空气中的水分而导致本身电阻值发生变化这一原理而制成的电化铁、铬酸镁-氧化钛与氧化锌-氧化锂-氧化钒等系统的瓷湿敏元件。它们的电导率对水特2）线性测湿量程较窄大约在20%RH左右，在该测量围，其线性误差小2%R（3）有机高分子膜湿敏电阻：当环境湿度发生改变时，湿敏电容的介电常数发生变化，使。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容器CC213差动变隙式电感传感器基本特征：（1）灵敏度是单边式的两倍。（2）线性度得到明显改善。4-3.差动。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容器CC213差动变隙式电感传感器基本特征：（1）灵敏度是单边式的两倍。（2）线性度得到明显改善。4-3.差动感器与被测物体间距要保持不变，当有裂纹出现时，传感器阻抗发生变化，导致测量电路的输出电压改变，达到探由表达式可知，霍尔电势UH正比于激励电流I与磁感应强度B，其灵敏度KH与霍尔系数RH成正比，而与霍尔片将会继续振荡，加长超声波的脉冲宽度，使分辨率变差。液体中衰减比较小，所以即使发射的超声波脉冲幅度较小也可以传播。（2）超声波发射和接收探头安装在液面的上方：超声波在空气中传播，这种方式便于安装和维修，但超声波在空气中的衰减比较厉害。10-5.已知超声波探头垂直安装在被测介质底部，超声波在被猜测介质中的传H=C*ΔT/2=1460m/s*28μs/2=2.044*10^-5m物位高度为20.44mm由发射天线发出微波。当遇到被测物体时微波将被吸收或反射，这时波功率发理器间的接口，便于实现遥测和遥控；反射式微波传感器是通过检测被测物体反射回来的微波功率进过的时间间隔来辐射点的距离有关。（3）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.数字式传感器有什么特点是什么？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辐射点的距离有关。（3）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.数字式传感器有什么特点是什么？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。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时，这些电介质也会产生几何变形，这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11-4微波无损检测是如何进行测量的微波无损检测是综合利用微波与物质的相互作用。一方面微波在不连续的界面会产生反射，散射，透射；另一方面微波还能与被检材料产生相互作用，此时的微波场会受到材料中的电磁参数和几何参数的影响。通过测量微波信号基本参数的改变即可达到检测材料部缺陷的目的。12-1：红外探测器类型与工作原理化，自发极化强度变化，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。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。如果两个原子质子数目一样，但中子数目不同，则他们仍有一样的原子序，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“放射性同特点：转换，直接用数字显示。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更好。我国在集成智能传感器领域已经取得了重大突破，国产传感器逐步打开了智能传感器的市场份额。14-2敏感器件与微执行器的总和。MEMS传感器是采用MEMS技术制造出来的传感器。2.MEMS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更好。我国在集成智能传感器领域已经取得了重大突破，国产传感器逐步打开了智能传感器的市场份额。14-2敏感器件与微执行器的总和。MEMS传感器是采用MEMS技术制造出来的传感器。2.MEMS传感器由几部与物质的相互作用。一方面微波在不连续的界面会产生反射，散射，透射；另一方面微波还能与被检材料产生相互码盘式传感器、光栅式传感器、磁栅式传感器、感应同步式传感器、频率输出式传光栅传感器由光源，透镜，光栅副和光电接收元件等组成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，在与光栅刻线由光栅常数与光栅的夹角决定对于给定的光栅常数的两光栅,夹角愈小,条纹宽度愈栅沿垂直于栅线方向相对运动时,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。接触式码盘工作原理：以一个四位8421码制的编码器的码盘为例。用四个同心圆码道和四个电刷构成；每个码道分成若干个导电和不导电的区域，将所有导电区连）；主要由安装在旋转轴上的编码圆盘（码盘）、窄缝以与安装在圆盘两边的光源和光主要由磁鼓与磁阻探头组成。（导磁率高）和非磁化区（导磁率低采用小型磁环或微型马蹄形磁芯作磁头，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。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容器CC21460m/s*28μs/2=2.044*10^-5m物位高度为20.44mm第十一章11-1.简述电场的作用下，漂移越过PN结，形成比无光照时大得多的反向电流，该反向电流称为光电流，此时，光敏二极管）时，应变片随之发生一样的变化，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是，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。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容器CC21460m/s*28μs/2=2.044*10^-5m物位高度为20.44mm第十一章11-1.简述电场的作用下，漂移越过PN结，形成比无光照时大得多的反向电流，该反向电流称为光电流，此时，光敏二极管）时，应变片随之发生一样的变化，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是，14-1.什么是智能传感器?它包含哪几种主要形式?应