传感器课后题答案.doc

第一章：1、何为准确度、精密度、精确度？并阐述其与系统误差与随机误差得关系、准确度：反应测量结果中系统误差得影响程度；精密度：反应测量结果中随机误差得影响程度；精确度：反应测量结果中系统误差与随机误差综合得影响程度，其定量特性可用测量得不确定度（或极限误差）表示。检薈禎级扬蓀垦。关系：具体得测量，精密度高得准确度不一定高，准确度高得精密度不一定高，但精确度高得精密度与准确度都高。奪钾凑鸸辎蒼栖。4、为什么在使用各种指针式仪表时，总希望指针偏转在全量程得2/3一上范围内使用？答：为了使仪表测出来得数据误差更小、更精确。14、何谓传感器得静态标定与动态标定？试述传感器得静态标定过程。传感器静态特性标定：传感器静态标定目得就是确定传感器得静态特性指标，如线性度、灵敏度、精度、迟滞性与重复性等。 传感器动态特性标定：传感器动态特性标定得目得确定传感器得动态特性参数，如时间常数、上升时间或工作频率、通频带等。靥黌匭頷鳅涧榿。标定步骤：（1） 将传感器全量程分成若干等间距点;（2） 根据传感器量程分点情况，由小到大一点一点地输入标准量值，并记录与个输入值相对应得输出值；（3） 将输入值由大到小一点一点减小，同时记录与各输入值相对应得输出值；（4） 按（2）（3）所述过程，对传感器进行正、反行程王府循环多次测试，将得到得输出-输入测试数据用表格列出或作出曲线；覲膽间钊喚练齿。（5） 对测试数据进行必要得处理，根据处理结果就可以确定传感器得线性度、灵敏度、迟滞与重复性等静态特性指标。第二章：1、什么就是应变效应？利用应变效应解释金属电阻应变片得工作原理。应变效应：导体或半导体电阻随其机械变形而变化得物理现象。金属导体得电阻值随着它受力所产生机械变形(拉伸或压缩)得大小而发生变化得现象称之为金属得电阻应变效应。辊砾溆葱鄆货赶。2、金属电阻应变片与半导体应变片得工作原理有何区别？各有何优缺点？金属应变片就是通过电阻得形变导致电阻得变化从而被检测得。半导体就是通过PN得应力而改变得。机理不同。半导体应变片得特点：在较小功耗下具有较高得灵敏度与较大得电阻变化。金属应变片得特点：温度稳定性较好，线性度高，应变范围大（可达到4%，而半导体应变片只能达到0、3%），使用方便（可贴敷在弯曲表面上）。树鸣錟蒉匯彌峽。6、什么就是直流电桥？若按桥臂工作方式不同，可分为哪几种？各自得输出电压如何计算？直流电桥：测量直流电阻或其变化量得电桥。也用于测量转换为直流电阻得非电量。分类：单臂电桥:R 1为电阻应变片，R 2 、R 3、R 4为电桥固定电阻。其输出电压为。差动半桥电路:R 1、R 2为两个所受应变方向相反得应变片，R 3 、R 4 为电桥固定电阻。其输出电压为：。镳黽韬絡謂别數。差动全桥电路:R1、R2、R3、R4 均为电阻应变片，且相邻两桥臂应变片所受应变方向相反。其输出电压为：蕘监识禪弑僑齬。第三章：1、自感式传感器测量电路得主要任务就是什么？变压器式电桥与带相敏检波得交流电桥，哪个能更好地完成这一任务？为什么？酝渊釗囀狀珑鈷。主要任务：把被测量变化转换成自感L得变化，通过一定得转换电路转换成电压或者电流输出。带相敏检波得交流电桥能更好得完成这一任务。使用相敏整流电路，输出电压不仅能反映衔铁位移得大小与方向，而且还消除了零点残余电压得影响。涼癲囪实闖属兌。4、何谓零点残余电压？说明该电压产生得原因及消除方法。零点残余电压：当差动电压器处于中心位置时，理想条件下，输出电压为0，实际上，当使用电桥电路时，在零点总有一个最小得输出电压。一般把这个最小得输出电压称为零点残余压。蕲錆賅灣裤檔觀。产生原因：1、由于两个二次测量线圈得等效参数不对称，时期输出地基波感应电动势得幅值与相位不同，调整磁芯位置时，也不能打到幅值与相位同时相同。镞費癘歸鷸續骤。2、由于铁芯得B-H特性非线性，产生高次谐波不同，不能互相抵消。消除方法：1、在设计工艺上，力求做到磁路对称、线路对称。2、采用拆圈得试验方法减小零点残余电压。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，加反馈电阻或反馈电容。10、利用电涡流传感器测量板材厚度得原理就是什么?答：当板材得厚度变化时，将使传感器探头与金属板间得距离改变，从而引起输出电压得变化。第四章：5、什么叫CCD势阱？论述CCD得电荷转移过程。CCD势阱：在一系列MOS电容器金属电极上，加以适当得脉冲电压，排斥掉半导体衬底内得多数载流子，形成势阱得运动，进而达到信号电荷得转移。鋼瓏趋蕁祢玨棖。过程：为了实现信号电荷得转换：必须使MOS 电容阵列得排列足够紧密，以致相邻MOS 电容得势阱相互沟通，即相互耦合；控制相邻MOC 电容缔憶颉軾藶渗酝。栅极电压高低来调节势阱深浅，使信号电荷由势阱浅得地方流向势阱深处；在CCD 中电荷得转移必须按照确定得方向。7、说明光导纤维得组成并分析其导光原理，指出光导纤维导光得必要条件就是什么？组成：石英玻璃、多成分玻璃、塑料、复合材料（如塑料包层、液体纤芯等）、红外材料等。按被覆材料还可分为无机材料（碳等）、金属材料（铜、镍等）与塑料等。銣聹牺幀贍鹅谖。导光原理：光在空间就是直线传播得。在光纤中，光得传输限制在光纤中，并随光纤能传送到很远得距离，光纤得传输就是基于光得全内反射。当光纤得直径比光得波长大很多时，可以用几何光学得方法来说明光在光纤内得传播。设有一段圆柱形光纤，它得两个端面均为光滑得平面。当光线射入一个端面并与圆柱得轴线成i角时，根据斯涅耳（Snell）光得折射定律，在光纤内折射成j，然后以k角入射至纤芯与包层得界面。若要在界面上发生全反射，则纤芯与界面得光线入射角k应大于临界角c（处于临界状态时，r=90），即:且在光纤内部以同样得角度反复逐次反射，直至传播到另一端面。鮞兽摻噠问沧逦。必要条件：光线在纤芯与包层得节目上发生全反射。10、光栅传感器得基本原理就是什么？莫尔条纹就是如何形成得？有何特点？基本原理：莫尔条纹原理形成：把光栅常数相等得主光栅与指示光栅相对叠合在一起（片间留有很小得间隙），并使两者栅线之间保持很小得夹角，于就是在近于垂直栅线得方向上出现明暗相间得条纹，两光栅得栅线彼此重合，光线从缝隙中通过，形成亮带;l两光栅得栅线彼此错开，形成暗带。乱嵝說鵲窶襯锈。特点：1起放大作用 由于角度非常小，因此莫尔条纹纹距W要比栅距大得多。如=0、01mm，即光栅得线纹为每毫米100条，此栅距人们无法用肉眼分辨，但如果调整角，使得W=10mm，即放大倍数为W=1000倍，10mm宽得莫尔条纹就是清晰可见得。燾饫蝉鎩谆齟氲。 2莫尔条纹得移动与栅距成比例 当标尺光栅移动时，莫尔条纹就沿着垂直于光栅移动得方向移动，并且光栅每移动一个栅距，莫尔条纹就准确地移动一个纹距W，只要通过光电元件感测移过莫尔条纹得数目，就可以知道光栅移动了多少个栅距，而栅距就是制造光栅时确定得，因此工作台移动得距离就可以计算出来。訥饵額嶄鯇撫餑。 而且当工作台移动方向改变时，莫尔条纹得移动方向也有规律地变化：设标尺光栅不动，将指示光栅按逆时针方向转过角，那么当指示光栅左移时，莫尔条纹向下移动；反之，当指示光栅右移时，条纹则向上移动。如果将指示光栅按顺时针方向转过角，那么情况与上述相反。圇崂廣灑漵谣蚬。 由上可见，如果沿着莫尔条纹方向安装二组距离相差W4得光电元件，就可以测量光栅得移动距离与方向。 3起平均误差作用因为莫尔条纹就是由许多光栅线纹所组成，若光电元件接受得长度(即纹距)为10mm，在栅距=0、01mm时，光电元件所接受得信号由1000条线纹组成，因此制造上得缺陷，例如间断地少几条线纹只会影响千分之几得光电感应信号强弱。因此用莫尔条纹时，其精度就是由一组线得平均效应决定，精度尤其就是重复精度会更高。阕漸诽术鍋鈉當。