传感器总结
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1.7 什么是传感器的静态特性?它有哪些性能指标?如何用公式表征这些性能指标?
答:传感器的静态特性是指被测量的值处于稳定状态时传感器的输出与输入的关系,
指标:线性度,灵敏度,迟滞,重复性等。
1.8什么是传感器的动态特性?其分析方法有哪几种?
答:传感器的动态特性是指传感器的输出对随时间变化的输入量的响应特性,反映输出值真实再现变化量的输入量的能力。可以从时域和频域两个方面,采用瞬态响应法和频率响应法分析。
2.2金属电阻应变片与半导体应变片的工作原理有何区别?各有何优缺点?
答:金属应变片的工作原理是基于金属的应变效应。半导体应变片的工作原理是基于半导体的压阻效应。半导体应变片的主要优点是灵敏系数比金属电阻应变片的灵敏系数大数十倍,且它的横向效应和机械滞后极小。但半导体应变片的温度稳定性和线性度比金属电阻应变片差得多。
2.5试述应变片温度误差的概念,产生原因和补偿方法?
答:由于测量现场环境温度改变而给测量带来的附加误差,成为应变片的温度误差。
产生原因:电阻温度系数的影响,材料和电阻丝材料的线膨胀系数的影响。
补偿方法:电桥补偿法,应变片的自补偿法,热敏电阻补偿法。
3.1何谓零点残余电压?说明该电压产生的原因以及消除方法。
答:零点残余电压的存在使传感器输出特性在零点附近的范围内不灵敏,限制着分辨率的提高,零点残余电压太大,将使线性度变坏,灵敏度下降,甚至回使放大器饱和阻塞有用信号的通过,致使一起不在反映被测量的变化。
产生原因:(1)由于两个二次测量线圈的等效参数不对称,使其输出的基波感应电动势的幅值和相位不同,调整磁芯位置时,也不能达到幅值和相位同时相同;(2)由于铁心的B-H特性的非线性,产生高次谐波不同,不能互相抵消。
消除方法:(1)在设计和工艺上,力求做到此路对称、线圈对称,铁心材料要均匀,要经过热处理去除机械应力和改善磁性。两个二次侧线圈窗口一致,两线圈绕制要均匀一致。一次侧线圈绕制也要均匀;(2)采用拆圈的试验方法减小残余误差。其思路是,由于两个二次侧线圈的等效参数不相等;(3)在电路上进行补偿。线路补偿主要有:加串联电阻、加并联电容、加反馈电阻或加反馈电容等。
3.2如何改善单极式边极距型电容传感器的非线性?
答:在实际中,为了改善非线性,电容传感器常做成差动形式。
3.3为什么电容式传感器易受干扰?如何减少干扰?
答:电容式传感器的容量受其电极的几何尺寸等限制,一般为几十到几百皮法,使传感器的输出阻抗很高。因此传感器的负载能力差,易受外界干扰影响而产生不稳定现象。
3.11什么是压磁效应?什么是正压磁伸缩,什么是负压磁伸缩?
答:某些铁磁物质在外界机械力的作用下,其内部产生机械应力,从而引起磁导率的改变,这种现象称为压磁效应。
当某种材料受拉时,在受力方向上磁导率升高,而在与作用力相垂直的方向上,磁导率降低,这种现象称为正压磁伸缩。相反,某些材料受拉时,在受力方向上,磁导率降低,而在与作用力相垂直的方向上,磁导率升高,这种现象称为负压磁伸缩。
4.1光电传感器的特点是什么?若采用光电传感器可能测量的物理量有哪些?
答:光电传感器就是以光电器件为检测元件的传感器。电绝缘抗电线位移,线速度,角位移,
角速度。
4.3二进制码和循环码各有何特点?
答:二进制:(1)n 位的二进制码盘具有2n 种不同编码,其容量为2n
,其最小分辨率 1θ=360°/2n ,它的最外圈角节距为21θ。
(2)二进制码为有权码,编码C n ,C 1-n ……C 1对应于由零位算起的转角为θ=11112θ-=∑i n
i C (3)码盘转动中,C 1变化时,所有C j (j
循环码:(1)n 位循环码码盘与二进制码一样具有2n
种不同码制,最小分辨率为 1θ=360°/2n 。最内阻为R n 码道,一半透光,一半不透光。其它第i 码道相当于二进制码盘第i+1码道向零位方向转过1θ角,它的最外圈R 1码道的角节距为41θ;(2)循环码码盘具有轴对称性,其最高位相反,而其余各位相同;(3)循环码为无权码;(4)循环码码盘转到相邻区域时,编码中只有一位发生变化,不会产生粗大误差。
4.7说明光导纤维的组成并分析其导光原理,指出光导纤维导光的必要条件是什么?
答:光导纤维是用比头发丝还细的石英玻璃丝制成的,每一根光导纤维由一个圆柱形内芯和包层组成,而且内芯的折射率略大于包层的折射率。真空中光是沿直线传播的,然而入射到纤维中的光栈都能限制在光导纤维中,随光导纤维弯曲而走弯曲的路线,并能传播很远的距离,在光导纤维中,传输信息的载体为光,当光导纤维的直径比光的波长大的多时,可以用几何光学原理,说明光在光纤内的传播。
5.1试述磁电式传感器的基本结构及其工作原理。
答:磁电式传感器由两部分组成,一部分是磁路系统,由它产生恒定直流磁场,为减少传感器的体积,一般采用永久磁铁;另一部分是线圈,有它运动切割磁力线产生感应电动势。另外,还有一些外壳、支撑、阻尼器、接线装置。磁电式传感器以电磁感应原理为基础。根据法拉第电磁感应定律
E=—k dt d φ
,如果线圈是N 匝,磁场强度为B ,每匝线圈平均长度为l a ,线圈相对磁场运动的速度为
v=dx/dt,则整个线圈产生的电动势为E=-N
dt d φ=-NBl a dt
dx =-NBl a v ,可以用来来直接测量速度,如果在传感器的信号调节电路上加一个积分电路或微分电路,就可以用来测量位移或加速度。 5.2试述霍尔效应的定义及霍尔传感器的告你工作原理。
答:半导体薄片至于磁场中,当他的电流方向与磁场方向不一致时,半导体薄片上平行与电流和磁场方向的两个面之间产生电动势,这种现象称为霍尔效应。
工作原理:在垂直与外磁场B 的方向上放置半导体薄片,当半导体薄片流有电流I 时,在半导体薄片前、后两个端面之间产生霍尔电势U H ,霍尔电动势的大小和激励电流I 和磁场的磁感应强度成正比,与半导体薄片厚度d 成反比,级U H =R H
d
IB ,R H 为霍尔常数。