传感器主要知识点.doc

1. 传感器定义传感器是一种以一定的精确度把被测量转化为与之有确定对应关系的、便于精确处理和应用的另一种量的测量装置或系统。静态特性指传感器在输入量的各个值处于稳定状态时的输出与输入的关系,即当输入量是常量或变化极慢时,输出和输入的关系。动态特性输入量随时间动态变化时,传感器的输出也随之变化的回应特性。扩展一阶环节微分方程为 a1dt dy +a0y=b0x 令τ=a1 / a0 为时间常数, K=b0 / a0 为静态灵敏度即( τ s+1 ) y=Kx 频率特性 y(jω)/ x(jω) =K /( j ωτ+1 ). 课后****题 1-10 2. 金属的电阻应变效应: 导体或半导体在受到外力的作用下, 会产生机械形变, 从而导致其电阻值发生变化的现象。应变式电阻传感器主要由电阻应变计、弹性元件和测量转换电路三部分构成; 被测量作用在弹性元件上, 弹性元件作为敏感元件, 感知由外界物理量(力、压力、力矩等) 产生相应的应变。 3. 实际应用中对应变计进行温度补偿的原因,补偿方法及其优缺点原因: 由于环境温度所引起的附加的电阻变化与试件受应变所造成的电阻变化几乎在相同的数量级上,从而产生很大的测量误差。补偿方法: A 自补偿法 a 单丝自补偿法优点是结构简单,制造使用方便,成本低,缺点是只适用于特定的试件材料,温度补偿范围也狭窄。 b 组合式补偿法优点是能达到较高精度的补偿,缺点是只适用于特定的试件材料。 B 线路补偿法 a 电桥补偿法优点是结构简单, 方便, 可对各种试件材料在较大温度范围内进行补偿。缺点是在低温变化梯度较大的情况下会影响补偿效果。b 热敏电阻补偿法补偿良好。C 串联二极管补偿法可补偿应变计的温度误差。 4. 变隙式电感传感器的结构、工作原理、输出特性及其差动变隙式传感器的优点由线圈、铁芯和衔铁构成; 在线圈中放入圆柱形衔铁当衔铁上下移动时, 自感量将相应变化, 构成了电感式传感器输出函数为 L= ω2μ 0S0 /2δ其中μ0 为空气的磁导率, S0 为截面积,δ为气隙厚度。优点可以减小气隙厚度带来的误差。 5. 电感式传感器和差动变压器传感器的零点残余误差产生原因,如何消除原因①两个电感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传感器的磁芯的磁化曲线是非线性的, 所以在传感器线圈中产生高次谐波。而两个线圈的非线性不一致使高次波不能相互抵消。措施⑴在设计和工艺上,要求做到磁路对称、线圈对称,磁芯材料要均匀,特性要一致; 两个线圈要均匀,紧松一致。⑵采用拆圈的试验方法,调整两线圈的等效参数,使其尽量相同。⑶在电路上进行补偿。 6. 改善单组式变极距型电容式传感器的非线性传感器输出特性的非线性随相对位移△δ/δ0 的增加而增加, 为了保证线性度, 应限制相对位移的大小。一般采用差动式结构,使之在结构上对称,减小非线性误差。电容式传感器工作原理: 两平行极板组成的电容器, 不考虑边缘效应, 其电容 C= εS/δ式中ε极板间介质的介电常数 S 极板的遮盖面积δ极板间的距离当被测量的变化使式中的εδ S 任一参量发生变化时,电容 C 也随之变化。 7. 正压电效应和逆压电效应及常用的压电材料由于机械力的作用使石英晶体表面出现电荷的现象由于电场作用使压晶体管产生形变的现象材