传感器与测试技术(填空题考点归纳).
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传感器与测试技术
第1章绪论
1.传感器由敏感元件、转换元件和转换电路(信号调理电路)组成。
2.传感器的静态特性有非线性度、灵敏度、迟滞(回程误差)和重复性等。
第二章信号分析与处理
1.按信号能量是否有限,可分为能量信号和功率信号。
2.能量信号的平均功率为零。
3.功率信号的平均功率有限。
4.周期信号中,比较傅里叶级数的两种展开式可知:
(1)复指数函数形式的频谱为双边谱,三角函数形式的频谱为单边谱;
(2)|Cn|=An/2;
(3)双边幅频谱为偶函数,双边相频谱为奇函数。
5.非周期信号中,可知:
(1)非周期信号的幅频谱|X(f)|是连续谱,周期信号的幅频谱|Cn|是离散谱;
(2)二者量纲不同,前者是频谱密度函数,后者是信号幅值。
6.关于奇偶虚实性的三个结论:
(1)傅里叶变换不改变奇偶性;
(2)偶函数变换不改变虚实性;
(3)奇函数变换改变虚实性。
7.香农定理:为了避免频率混叠,以便采样后仍能准确地恢复原信号,要求fs >2m f 。其中fs 为采样频率,m f 为最高频率。
第三章 测量误差与数据处理
1.引用误差——表征仪器仪表测量精度。
2.误差的分类:系统误差、随机误差和粗大误差。
3.算术平均值是反映随机误差的分布中心,而标准差则反映随机误差的分布范围。
4.测量结果的最可信赖值应在残差平方和为最小的条件下求出,这就是最小二乘法原理。
5.P58页的表3-1.
(1)k=1时,置信概率为0.6826. (2)k=2时,置信概率为0.9544. (3)k=3时,置信概率为0.9973.
第四章 测试系统的特性分析
1.测试系统的静态特性
(1)非线性度:标定曲线偏离其拟合直线的程度。其中最常用的方法是最小二乘直线。
(2)灵敏度:测试系统在静态测量时被测量的单位变化量引起的输出变化量。线性测试系统的灵敏度S 为常数,静态特性曲线的斜率越大,其灵敏度越高。装置的灵敏度越高,就越容易受外界干扰的影响,即装置的稳定性越差。
(3)迟滞(回程误差或滞后):反映在测试过程中输入量在正行程
与反行程的标定曲线不重合。
(4)重复性:同一个测点,测试系统按同一方向作全量程的多次重复测量时,每一次的输出量都不一样,是随机的。反应了测量值的随机性、分散性。
(5)零漂:零位变化动态。
(6)温漂:输出动态变化。反映了温度稳定性。
2.线性时不变系统有两个重要的性质:叠加性和频率保持性。
第5章电阻应变片式传感器
1.电阻应变片的工作原理是基于金属的应变效应。
2.横向效应:由于横向应变使总电阻相对变化量减少的现象。
3.电阻应变片的主要参数:
(1)灵敏系数(静态灵敏度):其误差的大小是衡量应变片质量优劣的主要标志。
(2)疲劳寿命:它反映了应变片对于动态应变的适应能力。
(3)绝缘电阻:它是检查应变片的粘贴质量以及粘接层固化程度和是否受潮的标志。
(4)机械滞后是指对已安装的应变片,在温度恒定时,加载和卸载过程中同一载荷下指示应变的最大差值。
(5)零漂是指对已安装的应变片,在温度恒定且试件不受力的条件下,指示应变随时间的变化。
(6)蠕变是指对已安装的应变片,在温度恒定并承受恒定的机械应变时,指示应变随时间的变化。
4.温度效应:由温度变化造成虚假应变的现象称作温度效应。
5.温度补偿的方法有桥路补偿法和应变片自补偿法。
6.直流电路平衡条件和预调平衡条件:R1R4=R2R3.
7.直流电桥时:(1)单臂电桥 o U =41U R
ΔR
(2) 双臂电桥 o U =21U R
ΔR
(3) 全桥 o U =R
ΔR
U 8.交流电桥的平衡条件z 1z 4=z 2
z 3
和Φ1
+Φ4
=Φ2
+Φ3
即:相对臂阻抗模的乘积必须相等,相对臂阻抗角的和必须相等。 交流电桥的预平衡条件R1R4=R2R3和R1C1=R2C2. 即电阻预调平衡和电容预调平衡。
第6章 电容式传感器
1.电容式传感器可以分为变间隙(极距)式、变面积式和变介电常数式。
2.要提高灵敏度,应减小起始间隙d 0,但d 0过小,容易引起电容器击穿或短路。为此,极板间采用高介电常数的材料(云母、塑料膜等)作介质。
3.电容式传感器做成差动式结构以后,灵敏度提高了一倍,非线性度大大降低了。
4.电容式传感器的信号调理电路包括:电桥电路、调频电路、谐振电路、运算放大器式电路和脉冲宽度调制电路(PWM)。
5.运算放大器式电路的优点是能够将电容式传感器的非线性特性转
换为线性关系。前提条件是运算放大器的放大倍数K→无穷大、输入阻抗Z i→无穷大。
6.差动式脉冲调宽电路的优点是:不论是改变平板电路器的极板面积或是极板距离,电容器变化量与输出量都成线性关系。
7.为减小环境温度对结构尺寸的影响,在制造电容式传感器的时候,一般选用温度系数小、几何尺寸稳定的材料。
8.为了减少边缘效应,应给电容器加等位环。
9.电容式传感器的应用:
(1)变极距d:①差动式电容测厚仪②微压/升压电容传感器
(2)变介电常数§:①液位/物位/限位②电容式接近开关③延时起爆器钻地导弹
(3)变极板面积S:调频收音机
第7章电感式传感器
1.变气隙厚度的电感式传感器,采用差动式结构后,灵敏度可以提高一倍,并且非线性误差减小。
2.变气隙面积的电感式传感器,在忽略边缘效应的条件下,其电感量L与面积S成线性关系。
3.对于单螺管线圈型,当x=0.5l时,传感器灵敏度最高;
对于双螺管线圈型,当x=0.6l时,传感器灵敏度最高。
4.变压器式交流电桥,当传感器的铁芯处于中间位置时,即Z1=Z2=Z,此时有U.=0,电桥平衡。
5.相敏检波电路的作用: