計(jì)算機(jī)組成原理速成課
數(shù)據(jù)庫速成課

第一章

1.傳感器的信號(hào)調(diào)理一般有哪幾種類型？傳感器輸出接口標(biāo)準(zhǔn)化有何意義？

信號(hào)調(diào)理大致分為五種類型：電平調(diào)整、線性化、信號(hào)形式變換、濾波、阻抗匹配。
輸出接口標(biāo)準(zhǔn)化的好處：相關(guān)人員就不比深入了解各功能模塊的內(nèi)部原理及結(jié)構(gòu)，就可以對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)及維護(hù)。

2.與有源傳感器比較，無源傳感器存在哪些不利因素？

由于需要為 敏感元件提供激勵(lì)源，無源傳感器通常比有源傳感器有更多的引線，傳感器的總體靈敏度也受激勵(lì)信號(hào)幅度的影響。此外，激勵(lì)源的存在可能增加在易燃，易爆氣體環(huán)境中引起爆炸的危險(xiǎn)，在某些特殊的場合需要引起足夠的重視

3.物聯(lián)網(wǎng)用傳感器一般有哪些共性要求或特點(diǎn)？應(yīng)用于野外環(huán)境監(jiān)測的無線傳感器一般還應(yīng)主要注重哪些要求？

物聯(lián)網(wǎng)對(duì)2傳感器最普遍的要求除了性價(jià)比高、尺寸小、低功耗，還有提高性能和方便使用，具有便于實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化測量的接口和采用自能化的方式也是必須的。
要求傳感器的可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)。

第二章

1.傳感器的總特性主要包括哪些？傳感器的工作特性包括哪些？

傳感器的總特性主要包括傳感器的自身特性及其與被測對(duì)象和后接儀器組成的測量系統(tǒng)的輸入和輸出匹配。傳感器的自身特性主要是機(jī)械特性和工作特性，其中工作特性全包括靜態(tài)特性、動(dòng)態(tài)特性、環(huán)境特性及可靠性等。

2.傳感器的靜態(tài)特性是什么？主要由哪些性能指標(biāo)描述？

靜態(tài)特性表示的是傳感器在被測量處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)的輸出與輸入關(guān)系，主要指標(biāo)包括靈敏度、線性度、遲滯和重復(fù)性等。

3.傳感器的靈敏度如何定義？若某壓力傳感器的靈敏度為1.5mV(V.MPa)，說明該傳感器對(duì)應(yīng)多大的壓力和多少伏激勵(lì)電壓時(shí)有1.5mV的輸出量變化。

定義：靈敏度指傳感器的輸入量和輸出增量之比。
在1Mpa的壓力和1V的電壓下有1.5mV的輸出變化量。

4.為何只研究傳感器對(duì)正弦周期信號(hào)和階躍信號(hào)的響應(yīng)就可反映傳感器的特性？

傳感器的動(dòng)態(tài)特性要從時(shí)域和頻域兩個(gè)方面分析。因此，在時(shí)域類研究對(duì)階躍函數(shù)的響應(yīng)特性，在頻域類研究對(duì)正弦函數(shù)的頻率響應(yīng)特性。采用階躍輸入研究傳感器時(shí)域動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性時(shí)，用上升時(shí)間tr響應(yīng)時(shí)間ts和過沖量（或超掉量）等參數(shù)來綜合描述。

5.一階、二階傳感器各有哪些動(dòng)態(tài)特性指標(biāo)？

一階傳感器：具有簡單能量變換的傳感器，如多數(shù)物性型傳感器，其動(dòng)態(tài)性能可用一階微分方程來描述。
二階傳感器：在電氣系統(tǒng)中具有R、L、C的電路呈現(xiàn)二階頻率響應(yīng)。同樣，對(duì)具有阻尼、質(zhì)量、和彈簧的機(jī)械系統(tǒng)，如測力和測量震動(dòng)的傳感器，也有類似特性。

6.如何合理選擇傳感器？選擇傳感器的過程一般從哪個(gè)環(huán)節(jié)開始？

整體需要原則：傳感器的技術(shù)指標(biāo)是作為孤立產(chǎn)品或部件給出，不是測量系統(tǒng)的整體目標(biāo)，因此，應(yīng)按測量系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)要求，是所選傳感器和測量方法適用于實(shí)際場合。

高可靠性原則：在多種可選傳感器滿足基本技術(shù)指標(biāo)的情況下，把可靠性列為首要考慮；在滿足性能的前提下，盡量采用元器件少的簡單方案，使得系統(tǒng)安全性可靠性高。

高性價(jià)比的原則：在符合要求的同時(shí)注重經(jīng)濟(jì)性，除了傳感器造價(jià)低外，其使用和維護(hù)成本也要低。

合理的選用包括合理選擇和正確使用，傳感器的選用無固定模式。

第三章

1.測量電阻有哪些常見方法？各適用與何種情況？

偏轉(zhuǎn)法。最簡單的偏轉(zhuǎn)法是恒壓供電測電阻電流，或者恒壓供電測電阻電壓。
分壓法。分壓器方法常用于測量組織變化很大的傳感器，以及非線性傳感器的電阻如負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻。
電橋法。用于測量小阻值的變化，最簡單的方法是平衡測量法，利用電動(dòng)或手動(dòng)反饋調(diào)節(jié)標(biāo)準(zhǔn)電阻器的值。

2.對(duì)于單臂敏感電阻工作的電橋，采用不平衡電壓作為輸出時(shí)，該檢測電路的靈敏度與敏感電阻的變化程度有何種關(guān)系？什么情況下靈敏度最高？

非線性關(guān)系，在R1=R4；R2=R3的情況下靈敏度最高。

3.對(duì)于敏感電阻變化程度接近或超過100%的電阻傳感器，采用相鄰橋臂電阻比值為1的電橋會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重非線性，有哪些改進(jìn)方法？

一是采用模擬或數(shù)字技術(shù)校正非線性輸出，二是犧牲靈敏度換取線性。

4.根據(jù)電容變化的原理不同，電容傳感器有哪幾類？各自的主要用途是什么？

1、變極距型電容傳感器：差動(dòng)式比單極式靈敏度提高一倍，且非線性誤差大為減小。由于結(jié)構(gòu)上的對(duì)稱性，它還能有效地補(bǔ)償溫度變化所造成的誤差。由于變極距型的分辨力極高，可測小至0.01μm的線位移，故在微位移檢測中應(yīng)用最廣。
2、變面積型電容傳感器：變面積型電容傳感器與變極距型相比，其靈敏度較低。這種傳感器的輸出特性呈線性。因而其量程不受線性范圍的限制，適合于測量較大的直線位移和角位移。在實(shí)際應(yīng)用中，也采用差動(dòng)式結(jié)構(gòu)，以提高靈敏度。
3、變介質(zhì)型電容傳感器：可用于非導(dǎo)電散材物料的物位測量

5.從電容傳感器的構(gòu)成看，有直接作用式和間接作用式，各有何特點(diǎn)和適用場合？

直接作用式：直接作用式的電容傳感器就是電容變換器，不需要彈性元件而直接感受被測量。
間接作用式：間接作用式電容傳感器由彈性元件和電容變換器組成。由敏感元件感受被測量，輸出中間變量。感根據(jù)彈性元件的不同，可以構(gòu)成壓力，位移加速度等傳感器。

6.電感傳感器主要由哪些元件組成？按電感變化原理不同，電感傳感器有哪幾類？

由鐵芯，銜鐵，線圈組成。
分為：變氣隙型自感式傳感器，氣隙面積變化型自感傳感器，螺管型自感式傳感器。

7.簡述電渦流傳感器的原理、結(jié)構(gòu)和性能特點(diǎn)，說明電渦流傳感器可直接測量的參量，以及根據(jù)其直接測量量可間接測量的其他物理量。

當(dāng)金屬導(dǎo)體置于變化的磁場中或者在磁場中運(yùn)動(dòng)時(shí)，在金屬導(dǎo)體內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，由于這種電流在金屬導(dǎo)體內(nèi)是自身閉合的，因此稱為電渦流或者渦流。
渦流傳感器結(jié)構(gòu)簡單、使用方便，廣泛應(yīng)用于位移、震動(dòng)和材料參數(shù)的測量，以及無損探傷等。其最大的特點(diǎn)是可對(duì)一些參數(shù)進(jìn)行非接觸測量，其測量范圍和精度取決于傳感器的結(jié)構(gòu)尺寸、線圈匝數(shù)以及勵(lì)磁頻率等因素。渦流傳感器分為高頻反射式和低頻透射式兩種。

第四章1

1.彈性元件的特性用哪些參數(shù)表示？其固有頻率高有何益處？如何估計(jì)固有頻率？

彈性元件的特性用k表示剛度用K代表靈敏度。
固有頻率高可以減少動(dòng)態(tài)誤差。
一般通過計(jì)算和實(shí)驗(yàn)結(jié)合的方式估計(jì)。計(jì)算時(shí)給出最低固有頻率，也可以用式子 f=來計(jì)算。

2.什么是壓阻效應(yīng)？固態(tài)壓阻器件有何結(jié)構(gòu)特性？如何補(bǔ)償壓阻系數(shù)的溫度影響？

壓阻效應(yīng) 用來描述半導(dǎo)體在外力作用下，其電阻發(fā)生改變的現(xiàn)象。這種變化僅對(duì)材料的電阻率產(chǎn)生影響。與壓電效應(yīng)不同，壓阻效應(yīng)不能用于在設(shè)備上產(chǎn)生電壓。
在圓形硅膜片上擴(kuò)散得到4個(gè)p型電阻，構(gòu)成惠斯通電橋的四臂。
將電橋的4個(gè)橋臂的擴(kuò)散電阻做的大小相同，溫度系數(shù)相同，電橋的零位溫漂就會(huì)很小。

3.什么是壓電效應(yīng)？帶前置放大的壓電元件的等效電路有哪兩種？各適用于什么應(yīng)用場合？

壓電效應(yīng)：某些電介質(zhì)在沿一定方向上受到外力的作用而變形時(shí)，其內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生極化現(xiàn)象，同時(shí)在它的兩個(gè)相對(duì)表面上出現(xiàn)正負(fù)相反的電荷。當(dāng)外力去掉后，它又會(huì)恢復(fù)到不帶電的狀態(tài)，這種現(xiàn)象稱為正壓電效應(yīng)。
電壓放大器和電荷放大器

4.為何壓電傳感器不能測量靜態(tài)信號(hào)（從等效電路的輸入輸出幅值關(guān)系分析說明）？

不不能，壓電傳感器測量只能測量動(dòng)態(tài)信號(hào)，因?yàn)?#xff0c; 壓電式傳感器是一種典型的自發(fā)電式傳感器，他是以某些晶體受力后在其表面產(chǎn)生電荷的壓電效應(yīng)為轉(zhuǎn)換原理的傳感器。 某些晶體，當(dāng)沿著一定方向受到外力作用時(shí)，內(nèi)部就產(chǎn)生極化現(xiàn)象，同時(shí)在某兩個(gè)表面上便產(chǎn)生符號(hào)相反的電荷。當(dāng)外力去掉后，又恢復(fù)到不帶電的狀態(tài)。當(dāng)作用力方向改變時(shí)，電荷的極性也隨之改變，晶體受力所產(chǎn)生的電荷量與外力的大小成正比。上述現(xiàn)象稱之為正壓電效應(yīng)。壓電式傳感器大都是利用壓電材料的正壓電效應(yīng)制成的。 從壓電傳感器的原理可以看出，它是一個(gè)動(dòng)態(tài)的變化過程，如果測量變化緩慢的應(yīng)力信號(hào)這種壓電變化會(huì)消失而反應(yīng)不出來。所以測量不出來靜態(tài)信號(hào)

5.什么是外光電效應(yīng)、內(nèi)光電效應(yīng)？什么是光電導(dǎo)效應(yīng)和光伏效應(yīng)？各列舉一兩例基于這幾個(gè)效應(yīng)的對(duì)應(yīng)器件。

外光電效應(yīng)：金屬在光照射下電子溢出金屬表面的現(xiàn)象

內(nèi)光電效應(yīng)：內(nèi)光電效應(yīng)是光電效應(yīng)的一種，主要由于光量子作用，引發(fā)物質(zhì)電化學(xué)性質(zhì)變化（比如電阻率改變，這是與外光電效應(yīng)的區(qū)別，外光電效應(yīng)則是逸出電子）。內(nèi)光電效應(yīng)又可分為光電導(dǎo)效應(yīng)和光生伏特效應(yīng)。

光電導(dǎo)效應(yīng)，又稱為光電效應(yīng)、光敏效應(yīng)，光照射到某些物體上后，引起其電性能變化的一類光致電改變現(xiàn)象的總稱。當(dāng)光照射到半導(dǎo)體材料時(shí)，材料吸收光子的能量，使非傳導(dǎo)態(tài)電子變?yōu)閭鲗?dǎo)態(tài)電子，引起載流子濃度增大，因而導(dǎo)致材料電導(dǎo)率增大。
光生伏特效應(yīng)簡稱為光伏效應(yīng)，指光照使不均勻半導(dǎo)體或半導(dǎo)體與金屬組合的不同部位之間產(chǎn)生電位差的現(xiàn)象。

第四章

1.簡述熱電偶的測溫原理和方法。產(chǎn)生熱電勢需要滿足什么條件？

（1）把兩種不同的導(dǎo)體或半導(dǎo)體連接成閉合回路，回路的兩個(gè)接點(diǎn)溫度不同時(shí)，回路內(nèi)就會(huì)產(chǎn)生熱電勢，這種現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)。熱電偶測溫計(jì)就是利用這個(gè)原理工作的。

（2）常用的熱電偶有鉑銠—鉑、鎳鉻—鎳硅、銅—銅鎳（康銅）等。

2.什么是霍爾效應(yīng)？霍爾元件為何容易受溫度影響？如何補(bǔ)償環(huán)境溫度變化對(duì)霍爾器件輸出的影響？

霍爾效應(yīng)：將導(dǎo)體薄片或半導(dǎo)體薄片置于均勻電場中，沿薄片長度方向控制電流時(shí)，將在寬度方向上產(chǎn)生一個(gè)橫向電場。

影響霍爾元件溫度特性的主要因素是霍爾電壓、電流端子和霍爾端子間的內(nèi)阻。

輸入端并聯(lián)電阻或者采用熱敏元件。

3.什么是磁致伸縮效應(yīng)和壓磁效應(yīng)？

所有的磁性材料都在某種程度上具有磁致伸縮效應(yīng)，磁致伸縮效應(yīng)是由于自旋－軌道耦合能和物質(zhì)的彈性能平衡而產(chǎn)生的。磁致伸縮產(chǎn)生也是滿足能量最小條件的必然結(jié)果。從自由能極小的觀點(diǎn)來看，磁性材料的磁化狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，其自身的形狀和體積都要改變，因?yàn)檫@樣才能使整個(gè)體系的總能量最小。

4.簡述超聲波傳感器的工作原理，采用超聲波測距時(shí)為何要考慮溫度影響？

通過超聲發(fā)生器先將超聲波發(fā)射出去，再將接收回來的超聲波變換成電信號(hào)，完成這些工作的裝置稱為超聲波傳感器。

在測距精度要求過高的情況下，可以實(shí)測溫度進(jìn)行補(bǔ)償。

6,7章

1

1特殊性:只能進(jìn)行溫度相等或不想等的描述，不能對(duì)兩個(gè)溫度相加或相減。

2.接觸式測溫和非接觸式測溫。

3.接觸式測溫特點(diǎn):這種測量方式比較直觀，可靠，測量儀表也相對(duì)簡單。

4.非接觸式測溫特點(diǎn):不破壞原溫度場，

有較高測溫上限，話用干測量運(yùn)動(dòng)物體的溫度和較快變的溫度。

2

u=0.08 所以△t=50/0.08=625℃ 又△t=t-40℃ 所以t=625+40=665℃

3

1.優(yōu)點(diǎn):靈敏度高，體積小，響應(yīng)快，功耗低，價(jià)格低。

2.缺點(diǎn):阻值隨溫度表現(xiàn)出非線性變化，元件的互換性差。

3.實(shí)用性:如果測溫范圍小，要求靈敏，

可以用熱敏電阻。范圍大，精度高，則用熱電阻。

4

1中間導(dǎo)體定律:在熱電偶回路中，若中

間導(dǎo)體c兩端溫度相同，則接入中間導(dǎo)體c對(duì)熱電偶回路總熱電勢E無影響。意義:為測量熱電勢提供了方法和依據(jù)。

2中間溫度定律:兩端溫度為Tn和Tc的熱電偶的熱電勢等于同種熱電偶在兩端溫度分別為Tn，Tm，Tc時(shí)的熱電勢之和，Tm為Tn和Tc之間的任一溫度，即

E(Tn，Tc)=E(Tn，Tm)+E(Tm，Tc)式中，E(Tn，Tc)為冷端溫度Tc=0，熱端溫度為Tn時(shí)的熱電勢。E(Tn，Tm)為冷端溫度為 Tm，熱端溫度為Tn的熱電勢。E(Tm，Tc)為冷端溫度Tc=0，熱端溫度為Tn的熱電勢。意義:為制定熱電偶分度表奠定了理論基礎(chǔ)。

5

34.84mv

6、

折射式光纖溫度傳感器

7

1.線陣:適用于掃描儀，傳真機(jī)和復(fù)印機(jī)等都是采用線陣CCD作勻速掃描運(yùn)動(dòng)的系統(tǒng)。

2.面陣:適用于自動(dòng)控制和自動(dòng)測量中的圖像采集和識(shí)別。

8

1.共同點(diǎn):都能進(jìn)行亮度控制，都使用光敏二極管。不同:照度傳感器需要亮度放大器。亮度傳感器需要一個(gè)外加元件。

2.照度傳感器用途:主要用于燈具的自動(dòng)

亮/滅控制，如路燈，廣告燈，背景亮度自動(dòng)調(diào)節(jié)。

3.亮度傳感器用途:可根據(jù)環(huán)境亮度自動(dòng)調(diào)節(jié)背光源亮度。

9

光纖電壓傳感器

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的传感器课后习题的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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