安工大传感器考试范围
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传感器原理及其应用期末考试试卷一、简答题(30分,6分/题)1. 传感器的定义和组成框图.画出自动控制系统原理框图并指明传感器在系统中的位置和作用。
答:传感器是能感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置传感器。
通常由直接响应于被测量的敏感元件和产生可用信号输出的转换元件以及相应的信号调节转换电路组成。
传感器处于研究对象与测试系统的接口位置,即检测与控制之首。
传感器是感知、获取与检测信息的窗口,一切科学研究与自动化生产过程要获取的信息都要通过传感器获取并通过它转换成容易传输与处理的电信号,其作用与地位特别重要。
2. 从传感器的静态特性和动态特性考虑,详述如何选用传感器。
答:考虑传感器的静态特性的主要指标,选用线性度大、迟滞小、重复性好、分辨力强、稳定性高、抗干扰稳定性高的传感器。
考虑动态特性,所选的传感器应能很好的追随输入量的快速变化,即具有很短的暂态响应时间或者应具有很宽的频率响应特性。
3. 直流电桥和交流电桥有何区别?直流电桥的平衡条件是什么?应变片式电阻传感器、自感式、互感式、涡流式、电容式、热电阻式传感器分别可采用哪种电桥作为测量电路?答:根据电源不同分为直流和交流电桥。
直流电桥优点:高稳定度直流电源容易获得,电桥平衡电路简单,传感器至测量仪表的连接导线分布参数影响小。
但是后续要采用直流放大器,容易产生零点漂移,线路也较复杂。
交流电桥在这些方面都有改进。
直流电桥平衡条件:R1/R2=R3/R4,R1R4=R2R3。
4. 光电效应可分为哪三种类型,简单说明其原理并分别列出以之为基础的光电传感器。
答:当用光照射物体时,物体受到一连串具有能量的光子的轰击,于是物体材料中的电子吸收光子能量而发生相应的电效应(如电阻率变化、发射电子或产生电动势等)。
这种现象称为光电效应。
光电传感器的工作原理是基于物质的光电效应,目前所利用的光电效应大致有三大类:第一类是利用在光线作用下材料中电子溢出表面的现象,即外光电效应,光电管以及光电倍增管传感器属于这一类;第二类是利用在光线作用下材料电阻率发生改变的现象,即内光电效应。
《无线传感器网络实验报告》指导教师:***班级:物联网131班实验箱序号:3,13等组员姓名学号:程少锋(注:报告中有部分实验截图)实验日期:2016年4月28日3,4节实验一、软硬件平台使用[1]感知 RF2 实验箱-WSN 系统结构该系统根据不同的情况可以由一台计算机,一套网关,一个或多个网络节点组成。
系统大小只受 PC 软件观测数量,路由深度,网络最大负载量限制。
感知 RF2 实验箱无线传感器实验平台内配置 ZigBee2007/PRO 协议栈在没有进行网络拓补修改之前支持 5 级路由,31101 个网络节点。
传感器网络系统结构图如下图所示。
[2]感知 RF2 实验箱-WSN 系统工作流程基于ZigBee2007/PRO 协议栈无线网络,在网络设备安装过程,架设过程中自动完成。
完成网络的架设后用户便可以由 PC 机发出命令读取网络中任何设备上挂接的传感器的数据,以及测试其电压。
[3]感知 RF2 实验箱-WSN 硬件介绍感知 RF2 物联网实验箱的无线传感器网络开发平台主要硬件包括:C51RF-CC2530-WSN 仿真器、ZigBee 无线高频模块、节点底板、传感器模块以及其它配套线缆等。
网关节点由节点底板+ZigBee 无线高频模块组成。
传感器节点由节点底板+ZigBee 无线高频模块组成+传感器模块组成。
路由节点硬件组成与传感器节点相同,软件实现功能不同。
[4]实验目的:熟悉实验平台前期架构,便于后面程序的烧写。
[5]实验步骤:1安装必要软件(实际实验室中软件已经下载安装完毕,只要通过仿真器C51RF-3进行程序在线下载、调试、仿真即可)1)在实验室机器E盘的《无线龙实验箱相关资料/无线传感器实验资料201604》中安装ZigBee 开发集成环境 IAR7.51A,详细请参考“\C51RF-CC2530-WSN 使用说明书\”目录下的“IAR 安装与使用”。
2)安装传感器网络 PC 显示软件环境,软件位于“\C51RF-CC2530-WSN 开发软件\C51RF-CC2530-WSN 监控软件”目录下的“Framework Version 2.0.exe”3)安装网关与计算机 USB 连接驱动,驱动位于“\C51RF-CC2530-WSN 开发软件\”目录下的“CP2102”。
传感器复习重点第一章概述1.(P6)过载能力:在不致引起传感器规定性能指标永久改变的前提下,传感器允许超过其测量范围的能力。
灵敏度:指传感器输出量的变化量△Y与引起此变化的输入量的变化△X之比,K=ΔY/ΔX。
灵敏度误差:r s=(ΔK0/K0)×100%。
一般,灵敏度越高越好,因为灵敏度越高,传感器所能感知的变化量越小,即被测量稍有微小变化,传感器就有较大输出。
2.(P7)线性度:δL=|△L max|/Y FS *100%重复性3.(P8)动态特性:定义传感器的响应特性必须在所测频率范围内努力保持不失真测量条件。
动态特性指标:(选择题)4.(P9)静态标定系统的关键在于被测非电量的标准发生器及标准测试系统。
5.(P10)动态标定的目的是检验测试传感器的动态性能指标。
6.(P11)传感检测系统目前正迅速的由模拟式、数字式向智能化方向发展。
第二章位移检测传感器1.(P16)变极距型电容位移传感器电容量C与极板间距δ成双曲线(或成反比)关系。
2.(P19)容栅式电容传感器量程大(测量范围宽)。
(选择题)3.(P21)为提高自感位移传感器的精度和灵敏度,增大特性的线性度,实际用的传感器大部分都做成差动式。
4.(P22)差动变压器输出电动势E0波形为调幅波。
5.(P25)发电型位移传感器将被测物理量转化为电源性参量,如电动势、电荷等。
实际上是一种能量转换型传感器。
有磁电型、压电型等。
6.(P26)大位移传感器有哪些?(选择题)磁栅式、光栅式、感应同步器、激光式。
当磁头不动时,输出绕组输出一等幅的正弦或余弦电压信号的是静态磁头,其频率仍为励磁电压的频率,其幅值与磁头所处的位置有关。
7.(P27)长光栅位移传感器的工作原理。
(简答题)8.(P29)感应同步器组成与特点:结构:有一个固定绕组和一个可动绕组,绕组采用腐蚀方法在印制电路板上制成,固定绕组为定尺,绕组是连续的;可动绕组是滑尺,绕组是分段的。
传感器知识要点要点回顾第二章常用传感器基本概念:1--有关传感器的定义、基本组成涵盖框图;2--传感器的基本特性(灵敏度、线性度、重复性、精确度、稳定性、动态特性、环境参数)3--传感器的分类方法和种类,何谓能量控制型传感器(电阻、电容、电感)也称无源型传感器、何谓能量转换型传感器(压电、磁电、热电、光电)也称有源传感器。
4—电阻型传感器要求掌握公式,见书第6页,三个相关参数,对于电阻应变式:电阻应变片的电阻相对变化率是与应变成正比的。
掌握应变选择原则:当测量较小应变时,应选用压阻效应工作的应变片,而测量大应变时,应选用应变效应工作的应变片。
5---对于金属丝应变片在测量被测物体的应变时,电阻的相对变化主要由哪个参数决定的(丝的几何尺寸)来决定的。
6—对于电容式传感器,请掌握其测量原理,相关公式,对应的三个参数的含义,要求掌握变极距有关灵敏度的计算公式:见书第14页2.27,其灵敏度显然是非线性的,其使用时有条件的。
7—对于电感式传感器要掌握测量原理,计算公式,掌握自感式、互感式、差动式结构的特点,请注意实际工程应用的接法。
见书第21页。
图2.23b.反向串联。
掌握电涡流基本原理。
利用涡电流传感器测量物体位移时,如果被测物体是塑料材料,此时可否进行位移测量,如果不能,应采取什么措施才能测量。
8--- 有关压电传感器,要掌握压电效应,何谓正压电效应,何谓逆压电效应,压电效应的等效电路,压电传感器对测量电路的要求,见书第26-27。
压电式传感器可以采用多片压电晶片串联或并联,一般并联接法适宜于测量缓变信号,串联接法适宜于测量高频信号。
为了使输出电压几乎不受电缆长度变化的影响,其前置放大器应采用电荷放大器。
为什么说压电式传感器一般适合动态测量而不适合静态测量?9---对于磁电式传感器,要求掌握测量原理,基本公式,请看书第28页,恒磁通动圈式传感器,输出感应电势与线圈运动的速度成正比,如在测量电路中接入积分电路和微分电路,则可用来测量位移和加速度。
传感器原理与应用试题及答案25.模拟式、智能化二、选择题1.差动变压器传感器的配用测量电路主要有[ ]A.差动相敏检波电路B.差动整流电路C.直流电桥D.差动电桥2.目前我国使用的铂热电阻的测量范围是[ ]A.-200~850℃B.-50~850℃C.-200~150℃D.-200~650℃3.测量范围大的电容式位移传感器的类型为 [ ]A.变极板面积型B.变极距型C.变介质型D.容栅型4.应变式压力传感器主要用于液体、气体压力的测量,测量范围是 [ ]A.102~106p aB.105~107p aC.104~107p aD.106~109p a5.在两片间隙为1mm的两块平行极板的间隙中插入什么,可测得最大的容量[ ]A.塑料薄膜B.干的纸C.湿的纸D.玻璃薄片6.测得某检测仪表的输入信号中,有用信号为20 毫伏,干扰电压也为20毫伏,则此时的信噪比为[ ]A.20dBB.1 dBC.0 dB参考答案:1、AB 2、AD 3、D 4、C 5、D7.按照工作原理分类,固体图象式传感器属于 [ ]A.光电式传感器B.电容式传感器C.压电式传感器D.磁电式传感器8.热电偶可以测量[ ]A.压力B.电压C.温度D.热电势9.利用相邻双臂桥检测的应变式传感器,为使其灵敏度高、非线性误差小 [ ]A.两个桥臂都应当用大电阻值工作应变片B.两个桥臂都应当用两个工作应变片串联C.两个桥臂应当分别用应变量变化相反的工作应变片D.两个桥臂应当分别用应变量变化相同的工作应变片10.变气隙式自感传感器,当街铁移动靠近铁芯时,铁芯上的线圈电感量[ ]A.增加B.减小C.不变D.不确定参考答案:6.C 7.A 8.C 9.C 10.A11.热电阻测量转换电路采用三线制是为了 [ ]A.提高测量灵敏度B.减小非线性误差C.提高电磁兼容性D.减小引线电阻的影响12.发现某检测仪表机箱有麻电感,必须采取什么措施[ ]A.接地保护环B.将机箱接大地C.抗电磁干扰13.电涡流式传感器激磁线圈的电源是[ ]A.直流B.工频交流C.高频交流D.低频交流14.下列被测物理量适合于使用红外传感器进行测量的是 [ ]A.压力B.力矩C.温度D.厚度15.固体半导体摄像元件CCD是一种 [ ]A.PN 结光电二极管电路B.PNP型晶体管集成电路C.MOS 型晶体管开关集成电路D.NPN型晶体管集成电路参考答案:11.D 12.B 13.C 14.C 15.C16.在以下几种传感器当中( )属于自发电型传感器[ ]A.电容式B.电阻式C.压电式D.电感式17.当石英晶体受压时,电荷产生在 [ ]A.Z 面上B.X 面上C.Y 面上D.X、Y、Z面上18.在仿型机床当中利用电感式传感器来检测工件尺寸,该加工检测装置是采了什么测量方法?[ ]A.微差式B.零位式C.偏差式19.变间隙式电容传感器的非线性误差与极板间初始距离d0之间是[ ]A.正比关系B.反比关系C.无关系D.不确定20.光敏电阻适于作为[ ]A.光的测量元件B.光电导开关元件C.加热元件D.发光元件参考答案:16.C 17.B 18.B 19、B 20.B21.已知函数x(t)的傅里叶变换为X(f),则函数y(t)=2x(3t)的傅里叶变换为 [ ]A.2X( )B.X( )C.X(f)D.2X(f)22.()的数值越大,热电偶的输出热电势就越大[ ]A.热端直径B.热端和冷端的温度C.热端和冷端的温差D.热电极的电导率23.汽车衡所用的测力弹性敏感元件是 [ ]A.悬臂梁B.弹簧管C.实心轴D.圆环24.在实验室中测量金属的熔点时,冷端温度补偿采用[ ]A.计算修正法B.仪表机械零点调整法C.冰浴法参考答案:21.B 22.C 23.C 24.C三、名词解释1.传感器能感受规定的被测量并按照一定规律转化成可用输出信号的器件和装置。
1、传感器的概念:(1)国家标准把它定义为:能感受规定的被测量(包括物理量、化学量、生物量等)并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置,通常由“敏感元件”和“转换元件”组成。
(2)狭义的定义为:能把外界非电信息转换成电信号输出的器件或装置。
(3)随着发展定义为:能把外界信息或能量转换成光信号或能量输出的器件或装置。
(4)广义的定义为:凡是利用一定的物质(物理、化学、生物)法则、定理、定律、效应等进行能量转换与信息转换,并且输出与输入严格一一对应的器件或装置均可称为传感器。
2、传感器的物理定律:(1)守恒定律;(2)场的定律;(3)物质定律;(4)统计法则。
结构型:外界物理量的作用改变敏感器件的机械结构。
如位移、变形等物性型:外界物理量的作用改变敏感材料的物理特性。
如压阻、湿敏、热敏、光敏、气敏等3、传感器的构成法:传感器典型组成及功能框图:(其中“敏感元件”是构成传感器的核心。
)典型的传感器构成方法:(1)自源型;(2)辅助能源型;(3)外源型;(4)相同敏感元件的补偿型;(5)差动结构补偿型;(6)不同敏感元件的补偿型;(7)反馈型。
4、传感器的静态特性:表示传感器在被测输入量各个值处于稳定状态时的输出—输入关系。
研究静态特性主要应考虑其“非线性’与”随机变化”等因素。
(1)线性度;(2)回差(滞后);(3)重复性;(4)灵敏度;(5)分辨力;(6)阈值;(7)稳定性;(8)漂移;(9)静态误差(精度)。
5、传感器的动态特性:反映传感器对于随时间变化的输入量的响应。
6、分析其动态误差:(1)输出量达到稳定状态之后与理想输出量之间的差别;(2)当输入量发生跃变时,输出量由一个稳态到另一个稳态之间的过渡状态的误差。
分析传感器对正弦输入的响应(频率响应)和阶跃输入的响应(阶跃响应)特性7、传感器的频率响应特性:将传感器的动态响应从时域转换到频域,表示输出信号与输入信号之间的关系随着信号频率而变化的特性。
传感器原理及其应用习题第1章传感器的一般特性一、选择、填空题1、衡量传感器静态特性的重要指标是_灵敏度______、__线性度_____、____迟滞___、___重复性_____ 等。
2、通常传感器由__敏感元件__、__转换元件____、_转换电路____三部分组成,是能把外界_非电量_转换成___电量___的器件和装置。
3、传感器的__标定___是通过实验建立传感器起输入量与输出量之间的关系,并确定不同使用条件下的误差关系。
4、测量过程中存在着测量误差,按性质可被分为粗大、系统和随机误差三类,其中随机误差可以通过对多次测量结果求平均的方法来减小它对测量结果的影响。
5、一阶传感器的时间常数τ越__________, 其响应速度越慢;二阶传感器的固有频率ω0越_________, 其工作频带越宽。
6、按所依据的基准直线的不同,传感器的线性度可分为、、、。
7、非线性电位器包括和两种。
8、通常意义上的传感器包含了敏感元件和( C )两个组成部分。
A. 放大电路B. 数据采集电路C. 转换元件D. 滤波元件9、若将计算机比喻成人的大脑,那么传感器则可以比喻为(B )。
A.眼睛 B. 感觉器官 C. 手 D. 皮肤10、属于传感器静态特性指标的是(D )A.固有频率B.临界频率C.阻尼比D.重复性11、衡量传感器静态特性的指标不包括( C )。
A. 线性度B. 灵敏度C. 频域响应D. 重复性12、下列对传感器动态特性的描述正确的是()A 一阶传感器的时间常数τ越大, 其响应速度越快B 二阶传感器的固有频率ω0越小, 其工作频带越宽C 一阶传感器的时间常数τ越小, 其响应速度越快。
D 二阶传感器的固有频率ω0越小, 其响应速度越快。
二、计算分析题1、什么是传感器?由几部分组成?试画出传感器组成方块图。
2、传感器的静态性能指标有哪一些,试解释各性能指标的含义。
作业3、传感器的动态性能指标有哪一些,试解释各性能指标的含义第2章电阻应变式传感器一、填空题1、金属丝在外力作用下发生机械形变时它的电阻值将发生变化,这种现象称__应变_____效应;半导体或固体受到作用力后_电阻率______要发生变化,这种现象称__压阻_____效应。
传感器考试Document number【980KGB-6898YT-769T8CB-246UT-18GG08】1、运算%100minmaxmaxyyLL是计算传感器线性度的公式。
2、要使直流电桥平衡,必须使电桥相对臂电阻值的乘积相等。
3、量程是指传感器在__测量范围__内的上限值与下限值之差。
4、相对误差是指测量的__绝对误差__与被测量量真值的比值,通常用百分数表示。
5、传感器静态特性指标主要有灵敏度、线性度、迟滞性、重复性、漂移等。
6、半导体应变片在应力作用下电阻率发生变化,这种现象称为__压阻___效应。
7、电阻应变片一般由__敏感栅__、基片、覆盖层、引线四个部分组成,其中__敏感栅____是核心部件。
8、金属丝在外力作用下发生机械形变时它的电阻值将发生变化,这种现象称___应变_____效应;半导体受到作用力后电阻率要发生变化,这种现象称_______压阻_____效应。
9、电阻应变式传感器的核心元件是电阻应变片,其工作原理是基于电阻应变效应。
10、半导体应变片工作原理是基于压阻效应效应,它的灵敏系数比金属应变片的灵敏系数大。
11、应变式传感器产生温度误差的原因为电阻温度系数的影响和试件材料和电阻丝材料的线膨胀系数的影响。
通常采用的温度补偿方法有线路补偿法、应变片自补偿法等。
12、电感式传感器是利用_电磁感应__原理,将被测量的变化转化成__电感_____变化的一种机电转换装置。
13、自感式传感器主要有变间隙式、变截面式和螺管式三种类型。
14、差动变压器式传感器理论上讲,衔铁位于中心位置时输出电压为零,而实际上由于两线圈的结构及参数不相等,差动变压器输出电压不为零,此电压称为_零点残余电压______。
15、在电感式传感器中,线圈之间的没有耦合的是自感式传感器,被测对象也是磁路一部分的是电涡流传感器。
16、电感式传感器是建立在电磁感应基础上的,电感式传感器可以把输入的物理量转换为线圈的自感或互感的变化,并通过测量电路进一步转换为电量的变化,进而实现对非电量的测量。
一、填空:1.传感器位于系统之首,其作用相当于人的五官,直接敏感外界信息。
2.非电量一般有两种形式:一种是稳定的,即不随时间变化或变化极其缓慢,称为静态信号;另一种是随时间变化而变化,称为动态信号。
3.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静态特性。
4.传感器的分辨率是在规定测量范围内所能检测输入量的最小变化量。
5.迟滞特性能表明传感器在正向行程和反向行程期间,辅出-输入特性曲线不重合的程度。
6.重复性表示传感器在输入量按同一方向作全量程多次测试时,所得特性曲线不一致性的程度。
7.传感器的漂移是指在外界的干扰下,输出量发生与输入量无关的、不需要的变化。
8.常用的电阻应变片可分为两类:金属电阻应变片和半导体电阻应变片。
前者主要分为丝式、箔式和膜式等。
9.敏感栅是应变片最重要的组成部分。
10.用应变片构成应变式传感器,如何将应变敏感栅粘贴在基片上是能否应用于测量的关键之一。
11.压阻传感器零点温度漂移是因为扩散电阻的阻值随温度变化引起的,灵敏度温度漂移是因为压阻系数随温度变化引起的。
12.电位计(器)式电阻传感器分为线绕式和非线绕式两种,它们主要用于非电量变化较大的测量场合。
13.光电电位器与其它形式电位器最显著区别是:它是一种非接触式电位器。
14.电感式传感器从磁路上可分为闭磁路和开磁路两种。
螺管式属于开磁路。
15.最基本的闭磁路自感式变磁阻电感传感器,由线圈、铁芯和衔铁三部分组成。
16.螺管型电感传感器是开磁路自感式变磁阻电感传感器。
17.自感式传感器是基于将电感线圈的自感变化代替被测量的变化,互感式传感器则是把被测量的变化转换为变压器的互感变化。
18.差动变压器在铁芯位于中心位置时,输出电压并不是零电位,而是U x,U x被称为零点残余电压。
19.电涡流传感器可分为高频反射式和低频透射式两类。
20.变极距电容式传感器的最大位移应该小于极板间距的1/10。
21.圆筒形电容器不能用作改变极距的传感器。
一、电容式位移传感器的分类及特点:以电容器为敏感元件,将机械位移量转换为电容变化的传感器,特点如下:1结构简单,适应性强;2动态响应好;3分辨率高;4温度稳定性好;5可实现非接触测量、具有平均效应。
分类如下1变间隙型:电容量与极板间距成反比,适合测量位移量;2变面积型:电容量与面积改变量成正比,适合测量线位移和角位移;3变介质型利用不同介质的介电常数各不相同,通过改变介质的介电常数实现对被测量的检测,并通过电容式传感器的电容量的变化反映出来,适合于介质的介电常数发生改变的场合。
二、三线制热电阻测量的转换电路(第38页)采用三线制是为了减小引线电阻的影响三、信噪比:表示传感器检测微弱信号能力的一种评价指标,指的是传感器接收的被信号量与噪声量的比值。
通常用信噪比(记为S/N或SNR)作为信号与噪声强度的比率评价指价。
四、不知道五、红外传感器能够测量哪些物理量?温度、六、固体半导体摄像元件是MOS型晶体管开关集成电路七、石英晶体收到压力时电荷产生在哪一面?X面上八、以下哪些属于自发电传感器?压电式九、光敏电阻适于作为光电导开关元件十、热电偶输出接触电势,其数值取决于热电偶两热电极的材料和接触点的温度,接点温度越高,接触电势越大。
十一、半导体应变计应用较普遍的有体型、薄膜型、扩散型、外延型等十二、光电式传感器分为外光电效应和内光电效应和光生伏特效应三类十三、亮电流与暗电流之间的关系?在温室条件下,光敏电阻在全暗后经过一定时间测得的电阻值为暗电阻,此时给定工作电压下流过光敏电阻的电流为暗电流。
光敏电阻在某一光照下的阻值,称为该光照下的亮电阻,此时流过的电流为亮电流。
亮电流与暗电流的差为光电流。
十四、按传感器输出信号的性质分类,可分为:开关型传感器、模拟型传感器、数字型传感器。
按传感器的物理量分类,可分为位移、力、速度、温度、流量、气体成份等传感器;按传感器工作原理分类,可分为电阻、电容、电感、电压、霍尔、光电、光栅热电偶等传感器。
安徽工业大学2011级测控技术与仪器《传感器》考试试卷知识点1.传感器的定义:传感器是能感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置,通常由敏感元件和转换元件组成。
由于传感器输出信号一般都比较弱,需要有信号调节与转换电路将其放大或转换为容易传输、处理、记录和显示的形式。
2.传感器在稳态信号作用下,其输出—输入关系称为静态特性。
衡量传感器静态特性的重要措标是线性度、灵敏度、迟滞和重复性。
3.一阶传感器时间常数τ越小越好。
4.线性度常用拟合方法:理论拟合、过零旋转拟合、端点拟合5.直线拟合方法a.理论拟合(最小二乘法)b.过零旋转拟合c 端点拟合d.端点平移拟合。
6.传感器静态标准条件:a.没有加速度、振动、冲击 b.环境温度为20+5℃c.相对湿度小于85%d.气压为(101+8)kPa 。
7.传感器的无失真测试条件:传感器的幅频特性是常数,相频特性是线性关系。
8.电阻应变片产生温度误差的原因:a.温度变化引起应变片敏感栅电阻变化而产生附加应变b.试件材料与敏感栅材料的线性膨胀系数不同,使应变片产生附加应变9.研究电阻应变片的动态特性主要是为了估算应变计的可测频率。
10.半桥差动电路(Uo=1/2*U ∆R1/R1)两个应变片接在相邻臂内;全桥差动电路两个变形符号相同的接在相对臂内,符号不同接在相邻臂内。
11.弹性特性:刚度,灵敏度(刚度的倒数)12.电容式传感器类型:变极距(或称变间隙)型、变面积型(测位移,输出特性是线性的,灵敏度为常数)和变介电常数型。
13.消除和减小寄生电容可采用如下方法:a 增加原始电容值可减小寄生电容的影响。
b 注意传感器的接地和屏蔽。
c 将传感器与电子线路的前置级(集成化)装在一个壳体内,d 省去传感器至前置级的电缆。
e 采用"驱动电线"技术(也称"双层屏蔽等位传输"技术)。
f 采用运算放大器法g 整体屏蔽法14.差动电桥结构既可改善传感器的非线性状况(半桥无非线性误差),同时起温度补偿作用。
《传感器及检测技术》课程期末考试复习提纲一、考试章节范围:考试范围大体为:教材第1-7章,以及第9章的无线传感器网络、多传感器信息融合等少部分内容。
为减轻复习负担,其中各章的以下小节基本不用复习:第1章:1.1.1、1.1.3、1.3.7、1.3.8、1.4.2、1.5第2章:2.2第3章:3.4.3第4章:4.3.1、4.4.3~4.4.5第5章:5.1.4、5.2.3~5.2.4、5.3.2第6章:6.1、6.3.3~6.3.7、6.4二、考试题型:A卷(期末试卷)1.填空题: 20空,每空1分,共20分2.选择题: 10题,每题2分,共20分3.判断题:10题,每题1分,共10分4.简答题: 5题,每题5分,共25分5.解答题: 3题,分值不一,共25分(分别为:脉冲式光电传感器测物体位移、两线制压力变送器、热电偶测温)B卷(补考试卷)1.填空题: 20空,每空1分,共20分2.名词解释: 4题,每题5分,共20分3.简答题: 5题,每题6分,共30分4.解答题: 3题,每题10分,共30分(分别为:光纤导光、测力传感器计算、两线制超声液位计测液位)三、成绩比例:期末考试成绩: 70%平时考勤、作业等:20%实验:10%四、各章需掌握的知识点:第1章传感器与检测技术基础(重点)1.掌握检测系统的组成;掌握传感器的定义和组成;传感器的其他用名;传感器按各种不同标准的分类。
2.掌握测量误差的两种表示方法:绝对误差、相对误差的定义,其计算方法和各自用途;掌握满度(引用)相对误差在衡量仪表准确度等级中的应用。
弄清楚传感器精度等级的含义(例如1.5级是何意)。
3.掌握按规律性对误差的分类:系统误差、随机误差和粗大误差,掌握其基本概念;掌握正态分布的随机误差的特点;掌握发现系统误差的几种准则,以及每种准则主要发现的是哪类系统误差。
4.掌握粗大误差最常用的判别和剔除方法—3σ原则的主要内容。
5.掌握传感器的基本特性参数分为两方面:静态特性和动态特性;掌握静态特性包括哪些主要性能指标,重点理解线性度和灵敏度两个指标的含义。
传感器:能感受规定的被测量(包括物理量,化学量,生物量等)并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置,通常由敏感元件和转化元件组成。
传感器的物理定律:守恒定律,场的定律,物质定律,统计法则。
静态模型:指在静态条件下(即输入量对时间T的各阶导数为0)得到的传感器数学模型。
传感器的静态特性:线性度,回差,重复性,灵敏度,分辨力,阈值,稳定性,漂移,静态误差。
传感性的动态特性:是反映传感器对于随时间变化的输入量的响应特性。
动态误差分为两部分:1.输出量达到稳定状态以后与理想输出量之间的差别。
2..当输入量发生跃变时,输出量由一个稳态到另一个稳态之间的过渡状态中的误差。
电阻式传感器:通过电阻参数的变化来实现电测非电量目的的传感器。
导电材料的应变电阻效应分为两部分:1.金属材料(形变)的应变电阻效应。
2.半导体材料(电阻尼变化)的应变电阻效应。
压阻式传感器分为两种:1.利用半导体材料的体电阻,制作成半导体应变计;其灵敏度要比金属应变计高2个数量级。
2.将弹性敏感元件与应变(转化)元件合二为一,制成扩散硅压阻式传感器。
变磁阻式传感器是一种利用磁路磁阻变化引起传感器线圈的电感(自感或互感)变化来检测非电量的机电转换装置。
自感式传感器按磁路几何参数变化形式的不同,目前常用的自感式传感器有变气隙式,变面积式与螺管式三种。
电涡流:有一通以交变电流I的传感器线圈。
由于电流I的存在,线圈周围就产生一个交变磁场H。
若被测导体置于该磁场范围内,导体内便产生电涡流。
电涡流式传感器结构类型:1.反射式2..透射式电涡流式传感器所用的谐振电路有三种类型:1.定频调幅式2.变频调幅式3..调频式压磁式传感器:又称磁弹性式传感器,是利用铁磁材料的逆磁致伸缩效应工作的传感器。
磁致伸缩效应:铁磁材料在磁场中磁化时,在磁场方向会伸长或缩短。
逆磁致伸缩效应:被磁化的铁磁材料在应力影响下形成磁弹性能,使磁化强度矢量重新取向,从而改变应力方向的磁导率的现象。
(a)线圈一般符号(b)通电延时线圈(c)断电延时线圈(d)通电延时闭合动合(常开)触点(e)通电延时断开动断(常闭)触点(f )断电延时断开动合(常开)触点(g )断电延时闭合动断(常闭)触点(h )瞬时常开触点(i )瞬时常闭触点
K M K M K M 欠电流继电器K
I I<K I K I 过电流继电器
>I K I KI K
I U>欠电压继电器K V U<K V K V 过电压继电器K V KV K V 中间继电器K A K A K A F R F
R
热继
电器断路器
QF
电器:对电能的生产、输送、分配与应用起着控制、调节、检测和保护作用的电工器件
手动电器:通过人的操作发出动作指令的电器。
自动电器:产生电磁吸力而自动完成动作指令的电器
控制电器:用于各种控制电路和控制系统的电器。
配电电器:用于电能的输送和分配的电器。
主令电器:用于自动控制系统中发送动作指令的电器。
保护电器:用于保护电路及用电设备的电器。
执行电器:用于完成某种动作或传送功能的电器。
按执行机构分类:有触点电器,无触点电器
接触器:是一种通用性很强的电磁式电器,它可以频繁地接通和分断交、直流主回路,并可以实现远距离控制,分为:直流和交流接触器
接触器组成:电磁机构,触头系统,灭弧装置和其他部件
触头分为:桥式触头,指形触头
直流接触器用途:远距离通断直流电路或控制直流电动机的频繁起停
继电器:用于控制与保护电路中作信号转换用的电器。
具有输入电路(感应元件)和输出电路(执行元件),当感应元件中的输入量(如电流、电压、温度、压力等)变化到某一定值时继电器动作,执行元件便接通和断开控制回路
继电器作用:控制、放大、联锁、保护和调节
电磁式继电器:电流(过电流,欠电流),电压(过,欠),中间继电器
时间继电器:直流电磁式时间继电器,空气阻尼式时间继电器,电动式时间继电器,电动式时间继电器,电子式时间继电器
热继电器:专门用来对连续运行的电动机进行过载及断相保护,防止电动机过热而烧毁。
热继电器结构:由发热元件、双金属片和触头及动作机构等部分组成
速度继电器作用:根据速度的大小通断电路反接制动_控制
固态继电器分类:直流固态继电器(输出采用晶体管)交流固态继电器(输出采用晶闸管)
熔断器:用于供电线路和电气设备的短路保护的保护电器。
熔断器的选择:种类选择,额定电压,额定电流
短路保护用_熔断器_;过载保护用热继电器_;过电流保护用_过电流继电器_
刀开关作用:隔离电源,不频繁通断电路(单极,双极,三级)
转换开关:常用在电气设备中非频繁通断的电路中转接电源和负载,控制小容量感应电动机
断路器:(自动开关)低压配电电路的非频繁通断的控制,在故障时自动分断电路,保护电路
负荷开关:开启式负荷开关,封闭式负荷开关(铁壳开关)
主令电器:用来发布命令、改变控制系统工作状态的控制电器。
可以直接作用于控制电路,也可以通过电磁式电器的转换对电路实现控制作用:发送控制命令或信号的电器
分类:控制按钮,万能转换开关,主令控制器行程,开关接近开关
行程开关:用于检测工作机械的位置,发出命令以控制其运动方向或行程长短的控制电器
接近开关:电气结构的非接触式行程开关(运动着的物体接近它到一定距离时,发出信号,从而进行相应的操作)
万能转换开关:电气结构的由多组相同结构的触点组件叠装而成的多回路控制电器,借助于不同形状的凸轮使其触点按一定的次序接通和分断,能转换多种和多数量的电气控制线路
Plc控制系统的优点:灵活性和可扩展性好,串行工作,不会出现触点抖动问题,具有计数功能,调试和维护方便
PLC特点:编程方法简单易学,功能强/性能价格比高,硬件配套齐全/适应强/使用方便,可靠性强/抗干扰能力强,系统的设计/安装/调试工作少,维护维修方便,体积小能耗低
PLC组成:CPU模板,编程器,电源,存储器,专门设计的输入输出接口电路
CPU:PLC系统程序赋予的功能接受并存贮用户程序和数据
存储器区域:系统程序存储区,系统RAM存储区,用户程序存储区
输入模块:数字量输入模块(接受外部开关信号),模拟量输入模块(连续变化的模拟量信号)
输出模块:数字量输出模块(隔离和功率放大),(晶体管输出电路,双向晶闸管输出电路),模拟量输出模块
输出开关:晶体管输出方式(直流输出,速度最快),双向晶闸管输出方式(交流输出),继电器输出方式(交直流输出,速度最慢,过载能力强,范围宽,频率低)
PLC工作方式循环扫描过程:内部处理,与编程器等的通信处理,输入扫描,
用户程序执行,输出处理(扫描周期)@输入采样阶段,用户程序执行阶段,输出刷新阶段
输入/输出滞后时间(系统响应时间):指可编程控制器的外部输入信号发生变化的时刻至有关外部输出信号发生变化的时刻之间的时间间隔,
滞后时间:电路滤波时间,输出电路的滞后时间,因扫描工作方式产生的滞后时间
常用的程序设计语言:梯形图,布尔助记符,功能表图,功能模块图,机构化语句描述,梯形图与结构化语句描述,布尔助记符与功能表图,布尔助记符与机构化语句描述
S7-300属于模块式:机架,CPU模块,信号模块,功能模块,接口模块,通信处理模块,电源模块和编程设备组成
数字量地址:地址标识符,地址的字节部分和位部分
储存器:系统程序存储区,系统RAM存储区,用户程序存储区
CPU的存储区:装载存储器,工作存储器,系统存储器
定时器:脉冲定时器,扩展脉冲定时器,接通延时定时器,保持型接通延时定时器,断开延时定时器。