传感器与测试技术简答题.doc

小题
。红外探测器根据热电效应和光子效应制成。前者成为热敏探测器,后者成为光子探测器。
。按其原理和用途,它又可分为物理光栅和计量光栅。物理光栅是利用光的衍射现象制造的,主要用于光谱分析和光波长等量的测量。计量光栅主要利用莫尔现象,测量长度、角度、速度、加速度、振动等物理量。
,只能在有合适的光栅栅距的基础上,对栅距进一步细分,才可能获得更高的测量精度。
、光电式和电磁式三种,后两种为非接触式编码器。
简答题
热电偶为什么要进行冷端补偿?补偿方法?
为了热电势与被测温度成单值函数关系,需要热电偶的冷端温度保持恒定,由于热电偶的温度——热电势关系曲线是在冷端温度等于0℃下得到的,已知配套的仪表也是根据这一关系曲线进行刻度的,在测量时必须满足冷端温度等于0℃的条件,否则会出现误差,而在实际工作时冷端受外界温度影响很难恒定也不等于0℃。方法:①冷端温度恒温法②计算修正法③电桥补偿法
2、什么是压电效应?
当某些物质沿其耨一方向被施加压力或拉力时,会产生形变,此时这种材料的两个表面将产生符号相反的电荷;当去掉外力后,它后重新回到不带点状态这种现象称为正压电效应。反之,在某些物质的极化方向上施加电电场,它会产生机械变形,当去掉外加电场后该物质的变形随之消失,这种电能转变为机械能的现象称之为逆压电效应。
为什么压电晶片不能做动态测量?
只有在外电路负载无穷大,且内部无漏电时,受力产生的电压U才能长期保持不变;如果负载不是无穷大,则电路就要按指数规律放电。这对于测量缓变信号极为不利,必将造成测量误差,只有在其上加交变力电荷才能得到补充,因此压电晶体不能做动态测量。
霍尔效应及其原理?
在置于磁场的道题或半导体中通入电流,若电流与测长垂直,则在与磁场和电流都垂直的方向上会出现一个电势差,此现象为霍尔效应,其本质是固体材料中载流子在外加磁场中运动时因为受到洛仑兹力的作用,而使轨迹发生偏移并在材料两侧产生电荷积累形成垂直于电流方向的电场,最终使载流子受到洛仑兹力的与电场力相平衡从而在两侧建立起一个稳定的电势差及霍尔电压。
霍尔元件不等位电势产生的原因?
当磁感应强度为0时,控制电流为额定值,霍尔电极间的空载电势成为不等位电势。产生原因:①霍尔电极安装位置不正确,不对称或不在同一等电位量上。②半导体材料不均匀造成了电阻率不均匀或使几何尺寸不均匀。③控制电极接触不良造成控制电流不均匀分布。
莫尔条纹是如何形成的?有哪些特性?
若将两块光栅(主光栅、指示光栅)叠合在一起,并且使它们的刻线成角度θ,由于光栅的刻线相交处形成亮带,而在一块光栅的刻线与另一块光栅的缝隙相交处形成暗带,在与光栅刻线垂直的方向,将出现明暗相间的条纹,这些条纹就成为摩尔条纹。特性:①运动对应关系②位移放大作用。B=W/2/sin(θ/2) 当两块光栅沿着垂直于刻线方向相对移动时,莫尔条纹将沿着刻线方向移动,光栅移动一个节距W,莫尔条纹也移动一个间距B,从式可知,θ越小,B越大,使得B>>W,即莫尔现象有使栅距放大的作用,因此独处莫尔条纹的数目比读光栅刻线要方便的多。③误差平均效用。
计算题
1、有一悬臂梁,在其中部上、下两面各贴两片应变片,组成全桥,如图所示。
①请给出由这四个电阻构成全桥电路的示意图。
②若该梁悬臂长L=,宽b= ,厚h=,弹性模量,应变片灵敏度系K=2,应变片空载电阻,应变片中心距固定端x= ,现受一向下力F =1N,试求此时四个应变片的电阻值。
(梁上各处应变)



对于
对于
2、阻值,灵敏系数的电阻应变片与阻值的固定电阻组成电桥,供桥电压为3V,并假定负载电阻为无穷大,当应变片的应变为和时,分别求出单臂、半桥差动电桥的输出电压,并比较两种情况下的灵敏度。
单臂时
当应变为电桥输出为
当应变为时电桥输出为
电桥电压灵敏度为
半桥时
当应变为电桥输出为
当应变为时电桥输出为
⑵电桥电压灵敏度为
显然半桥电桥电压灵敏度为单臂的2倍。
3、有一钢板,原长L=1m,弹性模量,使用 BP-3 箔式应变片,灵敏度
系数K=2,测出的拉伸应变值为。试求:钢板伸长量ΔL,应力,及。如果要测出应变值则相应的是多少?





若要测出应变值,则

4、
5、
6、
7、
8、
9、注:该题中的BaTiO3 按照教材中的数据为,此答案中的数据有误,请同学自行改正。
10、
11、已知铜热电阻的百度电阻比,当用此热电阻测量温度时