14传感器技术及其应用

第14章《传感器原理及应用技术》

内容提要和基本要求重点传感器的基本概念及其基本特性（静态、动态特性）传感器的标定和校准方法各类传感器的转换原理特性分析及其设计方法测量电路实际应用

教学安排讲课42学时；实验12学时考核方法：实验50%+开卷50%Chapter1传感器基础知识1.简要说明传感器的地位和作用2.简要说明传感器的概念3.分析传感器技术的发展方向4.举例说明传感器的应用

Chapter2传感器基本特性1.传感器部分组成？按照物理原理分类有哪些传感器？2.传感器的输出-输入校准曲线是在什么条件下得到和建立的?3.传感器的静态、动态特性区别何在？衡量传感器的静态、动态特性的主要指标有哪些？简述其含义。

4．有一温度传感器，其微分方程x为输入，y为电压信号输出，单位为mv，求：①时间常数②静态灵敏度③如x是周期为2ｓ的正弦信号，问幅值和相位是多少？

Chapter3热电传感器1.用热电偶理论说明热电偶的几点结论。2.试比较测温电阻器和半导体热敏电阻器的异同。3.用热电偶测温时，为什么要进行冷端温度补偿？温度补偿方法有哪几种?4.试用AD590温度传感器设计一个直接显示摄氏温度-50~50℃的数字温度计。Chapter3热电传感器说明电动机过热保护装置原理

Chapter3热电传感器1.说明温差测量电路各器件的作用2.分析测温电路的原理

Chapter4应变传感器1.线绕电位器的负载特性在什么情况下才呈现线性特性？为什么？2.金属电阻应变片测量外力的原理是什么？其灵敏系数及其物理意义是什么？受哪两个因素影响？3.在半导体应变片电桥电路中,其一桥臂为半导体应变片,其余均为固定电阻,该桥路受到ε=4300×10-6的压变作用。若该电桥测量应变时的非线性误差为1%,n=R1／R2=1,该压变片的灵敏系数为多少？

Chapter4应变传感器4.减小交流电桥的非线性误差有哪些方法？尽可能地提高供桥电源有什么利弊？5.交、直流电桥的平衡条件是什么？试设计一交流电桥电路,消除空载时不平衡电桥的输出电压。6.比较薄膜型和体型电阻应变片对应变式传感器性能的影响。Chapter5磁敏传感器1.什么是霍尔效应？什么是磁阻效应？什么是形状效应？2.简述磁敏二极管、磁敏三极管的工作原理。 3.试设计一种非接触电流监视系统,监视8个用户的用电情况。要求画出方案方框图、电原理图,并给出简要说明。Chapter5磁敏传感器1.说明磁敏三极管的特性曲线的意义2.两个图形的本质区别？3.你能总结出那些结论？Chapter6电位器式传感器◆1.试分析电位器式传感器的负载特性。2.简述分路（并联）电阻式非线性电位器的工作原理3.根据负载系数曲线图示分析负载特性与负载误差的关系Chapter7电容式传感器◆1.电容式传感器的分类、工作原理、结构和特性2.常用的测量电路3.求出图示输出电压与输入电压的函数关系式Chapter8压电传感器1.什么叫顺压电效应？什么叫逆压电效应？举例说明在实际传感器中是如何利用这两种压电效应的。2.压电传感器有哪些方面的应用？压电传感器能否用于静态测量？为什么？Chapter8压电传感器如图所示的压电式传感器测量电路,已知压电传感器S=0.0004m2,t=0.02m，运算放大器开环增益k=104,输出电压Usc=2V,试求q=?

Usr=?Chapter9光纤传感器1.光纤传感器可以分为哪些类型？一般有那些部分组成？各有什么作用？2.光在光纤中是怎样传输的？对入射光的入射角有何要求？3.简述光纤传感器的调制方式和原理4.利用光纤传感器设计工业探伤成像系统所需要的设备。Chapter10光栅传感器1.透射式光栅传感器的莫尔条纹是怎样产生的？条纹间距、栅距和夹角的关系是什么？一个200线／mm的透射式光栅，两个栅之间的夹角0.06°时莫尔条纹放大倍数是多少？2.怎样理解光栅的误差平均特性？ 3.如何判别光栅传感器的运动方向？ 4.查阅资料,对计量光栅的软、硬件细分各提出一种方案。Chapter11光电传感器1.试说明爱因斯坦光电效应方程的含义。2.叙述外光电效应的光电倍增管的工作原理。若入射光为103个光子（1个光子等效于1个电子电量）,光电倍增管共有16个倍增极,输出阳极电流为20A,且16个倍增极二次发射电子数按自然数的平方递增,试求光电倍增管的电流放大倍数和倍增系数3.试比较光敏电阻、光电池、光敏二极管和光敏三极管的性能差异,给出什么情况下应选用哪种器件最为合适的评述。Chapter11光电传感器4.试分别使用光敏电阻、光电池、光敏二极管和光敏三极管设计一种适合TTL电平输出的光电开关电路,并叙述其工作原理。5.论述脉冲驱动CCD工作机理。6.何谓CCD势阱？论述CCD的电荷转移过程。7.如何实现线型CCD电荷的四相定向转移？试画出定向转移图。Chapter11光电传感器8.光电二极管的连接电路和伏安特性如图所示。若光电二极管上照度的变化Ev=100+100sinωt(lx),为使光电二极管上有10V的电压变化,求所需的负载电阻RL和电源电压E,并给出电流和电压的变化曲线。Chapter11光电传感器1.说明硅光电池的特性曲线的规律2.总结负载的使用方法Chapter12气湿敏传感器1.半导体气敏元件是如何进行分类的？试述表面控制型电阻式半导体气敏传感器的结构与特点。2.半导体气敏元件必备条件3.湿敏传感器的基本要求4.为了保证棉纺织产品的质量,纺纱车间必须有一个良好的温度、湿度环境。试用学过的知识,对纺纱车间的工作环境进行优化控制设计。Chapter13传感器应用技术1.