传感器 问答题

  

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传感器 问答题

  问答题: 1、 传感器一般由哪几部分组成?试说明各部分的作用 答:通常由敏感元件、转换元件及基本转换电路组成。 敏感元件直接感受被测物理量,并以确定关系输出另一物理量的元件。 转换元件:将敏感元件输出的非电量转换成电路参数及电流或电压信号。 基本转换电路:将电信号转换成便于传输、处理的电量。 2、 内部传感器与外部传感器的作用有何区别? 答:内部主要是检测系统内部的位置、速度、力、力矩、温度及异常变化。 外部主要是检测外部环境状态如:触觉,压觉等。 3、 按传感器输出信号的性质可将传感器分几类? 答:开关型、模拟型、数字型三种。 4、在静态测量中,根据测量系统输入量与对应输出值所绘制的定度曲线何以确定哪些静态特性? 答 :当传感器的输入量为常量或随时间做缓慢变化时,传感器的输出与输入之间的关系称为静态特性。 5、 对传感器的主要性能要求是什么? 答:高精度、低成本、高灵敏度、工作可靠、稳定性好,抗干扰性好、动态特性良好. 6、传感器的稳定性表示了传感器的何种能力? 答:在相同条件、相当长的时间内,其输入、输出特性不能发生变化的能力 7、 传感器的静态特性有哪几种?简述之? 答:主要有线性度、灵敏度、重复性、稳定性。 8、选用位移传感器应考滤哪些问题? 答:环境因素、基本指标、可靠性、使用条件、经济性。 9、 简述投射式涡流位移传感器的工作原理。 答:在被测金属板的上方设有发射传感器线,在被测金属板的下方设有接收传感器线 时,线圈上产生交变磁通,若两线圈间无金属板,则交变磁通直接耦合至线圈中,线圈产生感应电压。 如果将被测金属板放入两线圈之间,则线圈产生的磁场将导至在金属板中产生涡流,并将惯穿金属板,此时磁场 能量受到损耗,使到达线圈的磁通将减弱,从而使线圈产生的感应电压下降。金属板越厚,涡流损失越大,电压 就越小。 10、简述电容式位移传感器测量的物理参量? 答 :改娈介质、改变面积、改变间距。 11、请回答下列直线式感应同步器有关的问题:它由哪两个绕组组成?鉴相式测量电路的作用是什么? 答:固定绕组和可动绕组组成。 检测感应电动势的相位,从而根据相位确定位移量的大小和方向。 12、电容式位移传感器选用的绝缘材料应具有哪些特点? 答:高的绝缘电阻、低的彭胀系数、几何尺寸的长期稳定性和低的吸潮性。 13、激光式位移传感器的优点有那些? 答 优点有精度高、测量范围大、测试时间短、非接触、易数字化、效率高。 14、感应同步器位移传感器的特点有那些? 有精度高、对环境要求低、可测大位移工作可靠,抗干扰能力强,维护方便,寿命长。 15、简述压电力传感器的选用原则。 答:1、量程和频带的选择:对被测力的大小加以估算,选择量程适宜的传感器,使所测力的大小不超过额定量程。所 选择传感器的工作频带能覆盖待测力的频带。2、电荷放大器的选择:测量准静态力信号,要求电荷放大器输入阻 抗高于 ,低频响应为 0.001HZ。 16、与丝式电阻应变片相比,箔式电阻应变片 有那些优点? 答:⑴、金属箔很薄,因而感受的应力状态与试件表面的应力状态更接近。 ⑵、箔式敏感栅面积大,散热条件好,允许流过较大的电流,因此灵敏度比较高,输出信号的功率比较大,可为 丝式电阻应变片的 100-400 倍。 ⑶、箔式敏感栅的尺寸可以做得比较准确,基长可能很短,并能做成任意形状,从而可能扩大使用范围。 ⑷、便于批量生产。 17、简述什么是压磁效应? 答:在机械外力作用下,铁磁材料内部产生应力或应力变化,使磁导率发生变化,磁阻相应也发生变化的现象是压磁 效应。 18、什么是逆压电效应? 答 :在某些晶体的极公方向施加外力电场,晶体本身将产生机械变形,妆外力撤去后,变形也随之消失。 19、压磁式传感器主要是由什么组成? 答:主要是由压磁原件、弹性机架、基座和传力钢球等组成。 20、集流环的关键零件是什么?并说明制作的材料是什么? 答:关键是电刷和滑环。 制作的材料是紫铜和石墨。 21、压电式力感器的原理是什么?压电式力传感器与电压放大器配套使用应注意什么问题? 答:原理是:利用压电效应将力的变化转化为电信号。 应注意的是:电缆接线的屏蔽,更换电缆需重新标定,放大器的输入阻抗尽可能的高。 22、简述光电式扭矩的原理? 答:是通过轴上透光窗口的转动改变信号的强弱,然后利用光电效应将光电信号转换成电信号进行测量,在微安表上 显示。 23、简述半导体应变片有什么优点? 答:灵敏度高,机械滞后性小,横向效应小 24、为什么压电传感器通常都用来测量动态或瞬态参量? 答:若作用在压电组件上的力是静态力,则电荷会泄露,无法进行测量,所以压电传感器通常都用来没量动态或瞬态 参量。 25、机电一体化系统对测速发电机的主要要求有哪些? 答 :⑴、输出电压对转速应保持精确的正比关系。⑵、转动惯性要小⑶、灵敏度要高。 26、直流测速发电机产生误差的原因是什么? 答:有负载时,电枢反映去磁作用的影响,使输出电压不再与转速成正比 电刷接触压降的影响。这是因为电刷接触电阻是非线性的。 温度的影响,这是因为励磁绕组中长期流过的电流易发热。 27、压电式加速传感器与压电放大器和电荷放大器相连时分别有什么特点? 答:增益高,输入阻抗大。与压电式传感器相连时,其输出电压与压电元件的输出电荷成正比,电缆电容的影响小。 28、说明人工视觉传感器的硬件构成? 答:由图像输入、图像处理、图像存储和图像输出办个子系统构成。 29、图像前处理? 答:将全部像素的集合进行再处理,以构成为线段或区域等有效的像素组合,从所需要的物体图像中去掉不必要的像 素。 30、工皮肤的构成? 答:是由电橡胶两面夹以电极构成,上面电极由具有金属镀膜的柔软材料构成,下面则有许多规则分布的屏蔽环,电 极分别置于环中心。 31、体图像的识别? 答:首先是输入被识别物体的图像模型,并抽出其几何形状特征,然后用视觉传感器输入物体的图像并抽出其几何形 状的特征,用比较判断程序比较两者的异同。如果各几何形状特征相同,则该物体就是所需要的物体。 32、么是热电效应? 答:两种不同金属导体两端相互紧密地连接在一起组成一个闭合电路时,由于两个接触点温度不同,回路中将产生热 电动势,并有电流流过。 33、的方法有哪些?他们的原理有什么不同? 答:有接触式和非接触式 接触式:是感温元件与被测对象直接接触,进行热传导; 非接触式:感温元件与被测对象不直接接触,而是通过热辐射进行传递。 34、要对热电偶的参考端温度要采用一定的方法进行处理?一般有哪些处理的方法? 答:因为热电偶的输出电动势仅反应出两个结点之间的温度差,为了使输出 电动势能正确反映被测温度的真实价值, 要求参考温度恒为零度,但实际热电偶的使用环境不能保证,所以必须对参考端温度采用一定方法进行处理。 常用的方法有:恒温法、温度修正法、电桥补偿法、冷端补偿法、电位补偿法。 35、明薄膜热电偶式温度传感器的主要特点? 答:热容量小,时间常数小,反应速度快。 36、简述热敏电阻式温度传感器的特点? 答:温度系数比金属热电阻大,而且体积小,重量轻,很适合用于小空间温度测量,又由于它的热惯性小,反应速度 快,故适用于测量快速变化的温度。 37、什么金属电阻式传感器要采用双线无感绕制法? 答:因为热电阻的结构主要是由不同材料的电阻丝绕制成的,为了避免通过交流电时产生感抗,或有交流磁场时产生 感应电动势,所以,在绕制时要采用双线、比较电阻温度计与热电偶温度计的异同 答:不同点:电阻温度计是利用电阻随温度变化的特性来测量温度。热电偶是根据热电效应原理设计而成的。前者是 将温度转换为电阻值的大小,后温度转换为电动势大小。 相同点:都是测温传感器,精度及性能都与传感器材料特性有关。 39 常用的气敏元件有哪些? 答:烧结型,薄膜型、厚膜型三种。 40、简述半导体陶瓷湿敏元件的特点? 答:具有良好的热稳定性,较强的抗污能力,能在恶劣易污染的环境中测得准确的湿度数据,而具有响应快使用温度 范围宽,可加热清洗等优点 41、半导瓷气敏传感器为何都附有加热器? 答:半导瓷气敏电阻工作时都需要加热,器件在加热到稳定状态的情况下,当有气体吸附时,昅附分子首首先在表面 自由扩散,其间一部分分子蒸发,一部分分子固定在吸附处。此时,如果材料的功函数小于吸附分子的电子亲和力, 则吸附分子将从材料夺取电子而变成负离子吸附;如果材料的功函数大于吸附分子的离解能,则吸附分子将向材料释 施工电子而成为正离子吸附,实用时,加热器能使附在探测部分的雾、尘埃等烧掉,同时加速气体的吸附,从而提高 了器件的灵敏度和响应速度。 42、说明氧化型和还原型气敏元件的工作原理及其输出特性? 答:氧化型气体吸附到 N 型 半导体上,将使载流子减少,从而使材料的电阻率增大。 还原型气体吸附到 N 型半导全上,将使载流子增多,材料电阻率下降。 输出特性是大气进入气敏元件 4 分钟内,电阻急剧下降恢复到原有值,当有氧化型气体时,电阻值增大,当有还原型 气体时,电阻急剧下降。 43、利用湿敏元件进行测量和控制具有哪些优点? 答:灵敏度高、体积小、寿命长、可以进行遥测和集中控制等优点。 44、什么中绝对湿度、相对湿度? 答:绝对湿度:指一定大小空间中水蒸气的绝对含量。 相对湿度:指某一被测蒸气压与相同湿度下饱和蒸气压比的百分数。 45、比较烧结型、薄膜型、厚膜型气敏原件的优缺点? 答:烧结型器件的一致性比较差,机械强度也不高。但它价格便宜,工作寿命长。 薄膜型为物理性附着系统,器件之间的性能差异较大。 厚膜型一致性能好,机械强度高,适于批量生产,是一种有前途的器件。 46、氯化锂湿敏电阻是利用什么原理制成的? 答:利用吸湿性盐类潮解,离子导电率发生变化而制成的测湿元件。 38、涂覆膜型 FE3O4 湿敏元件电阻的阻值是怎样变化的? 答:氧化铁微粒之间仪式靠分子力和磁力的作用构成接触型结合虽然氧化铁微料本身的体电阻较小,但微粒之间的接 触电阻却较大,导致氧化铁感湿膜的整体电阻很高。当水分子透过松散结构的感湿膜而吸附在微粒表面上时,将扩大 微粒间的面接触,人而导致接触电阻变小。 47、常用的湿敏元件有哪些? 答:氯化锂、半导体陶瓷元件、热敏电阻元件、高分子膜元件、金属氧化物陶瓷元件 48、金属氧化物湿敏传感器元件有何特点? 答:可以连续测量 5%――99%RH,不确定度在 2%RH 以内、反应讯速、工作温度在-10―――100 度之间、不影响 环境气体的流速、滞后现象少、抗机械冲击强、加热清洗周期长,不易污垢、小型传感器电阻比一般的低一个数量级, 较容易在电路上使用、环境适应性强 49、列述检测传感器系统组成内容及其具有的功能? 答:传感器、中间转换电路、微杨接口电路、分析处理及控缈显示电路等部分组成。 是完成信息获取、转换传输、分析处理、显示记录功能。 50、电桥的零测量法与偏差测量法有什么不同?它们各适于在什么场合下应用? 答:不同:零测量法是通过调节可变电阻使电桥重新回到平衡状态,根据调节的电阻计算电阻的变化。 偏差测量法不需调平衡,根据检流计发生偏转的数值计算电阻变化。 零测量法适用于测量静态;偏差法适用于测量动态和静态 51、电桥的灵敏度与非线性误差如何定义? 答:电桥的灵敏度是指单位输入量时的输出的变化量。 非线性误差指输出电压线、D/A 转换器的位数与分辨率、转换精度有什么关系? 答:D/A 转换器的位数上数字量的位数,分辨率是指对输出电压的分辨能力,当 D/A 转换器输入相邻两个数码时所应 的输出电压之差为最小可分辨电压,分辨率定义为最小分辨电压与最大输出电压之比,最小输出电压就是对应于输入 数字量最低位为 1,其余位均为 0 时的输出电压,记为 Ulsb,最大输出电压就是对应于输入数字量各位均为 1 时的输 出电压记作 Ufsr,对于一个 N 位的 D/A 转换器,其分辨率可表示为分辨率= 53、模数转换器的技术指标包括哪些? 答:分辨率、相对精度、转换速度 此外还有电源抑制、功率消耗、温度系数、输入模拟电压范围及输出数字信号的逻辑电平等技术指标。 54、相位跟踪细分的优缺点有哪些? 答:用于敏感同步器和光栅的细分,其优点是相位跟踪细分电路较简单,缺点:由于在一个载波周期仅有一次比相, 因此对测量速度有一定的限制。 55、传感器检测系统中微机口的基本方式有哪些? 答:开关量接口方式:开关型传感器输出的是二值信号,通过三态缓冲器即可传输给微机。 数字量接口方式:数字型传感器输出数字量(二进制代码,BCD 代码,脉冲序列) ,可直接传给微机。 模拟量接口方式:微机处理的是数字信号,而传感检测的信号多为模拟信号,需要通过模拟/数字转换才能被微机 接收处理。 56、周期信号的频谱有哪些?有什么特点? 答:离散性:频谱谱线是离散的。 收敛性:谐波幅值总的趋势随谐波次数的增加而降低。 谐波性:谱线只出现在基频整数倍的频率处。 57、在用电桥测量时前,为什么要将电桥调零? 答:因为只有将电桥调零后,电桥的不平衡输出才反应被测量值的变化情况,方便计算,。 、 58、以 τ 表示时延量,写出 X(T)的自相关函数 Rx(τ)的定义式,说明 Rx(τ)可以描述 X(T)的哪些特征? 答:公式: 自相关函数描述了信号现在值与未来值之间的依赖关系;反眏了信号变化的剧烈程度。 59 一般情况下,如何表示传感器的稳定性? 答:在室温条件下,经过一定的时间间隔后,传感器的输出与起始标定时输出的差异来表示。 60、信号可采用几个域描述?各域描述信号的物理意义是什么? 答:由两个域描述,分时域各频域 时域分析重要内容是对时间历程作狭义或广义的统计分析。 频域是用来分析频率结构,以傅立叶分析法最为常用。 61、周期信号与非周期频域描述有何区别?两者的频谱特点是什么? 答:周期信号的频谱线是离散的,非周期信号的是连续的和离散的。 周期信号的特点是离散性收敛性,谐波性 非周期信号分为准周期信号和瞬态信号,准周期信号的特点是谱线离散,无法确定其基频和谐频,只有频率分量幅值 大小而没有共同周期,瞬态信号的频谱连续。 62、标定系统的基本组成部分有哪些? 答:被测非电量的标准发生器或被电量的标准测式系统。 待定传感器。 它所配接的信号调节器显示、记录器等,其精度已知 63 振动测试的内容是什么? 答:振动参数的测试 物体结构参数的测试 64、何为激振器?激振器的作用是什么? 答:激振器是对被测对象施加某种预定要求的激振力,从而激起被测对象振动的装置。 作用是:在一定的颦 率范围内提供波形良好、幅值足够的稳定交变力,该力使被测对象产生所需要的振动物理量。 65、简述模拟信号的意义? 答:在某一自变量连续变化的间隔内,信号的数值连续。 66、振动器测试的目的有哪些? 答:检查机器运转时的振动特性,检验产品质量,为设计提供依据 考核机器设备承受振动和冲击的能力及对系统的动态响应特性进行测试。 分析查明振动产生的原因,寻找振源,为减振和隔振措施提供资料。 对工作机器进行故障监控,避免重大事故的发生。 67、简述测振系统的组成 答:由发电型传感器、前置放大器、微积分放大器、参数型传感器、调制器测量电桥、放大解调器、载波发生器、分 析仪器、指示记录仪器组成。 68、有源滤波和无源滤波相比有哪些优点? 答:有源滤波器不用电感线圈,因而在体积重量价格线性度等方面具有明显的优越性,便于集成化。 由于运算放大器输入阻抗高,输出阻抗低,可以提供良好的隔离性能,并可以提供所需增益。 可以使低频截止频率达到很低范围。 69、电容式扭矩测量仪是怎样测量扭矩的? 答:是利用机械结构,将轴受扭矩作用后的两端面相对转角变化成电容器两极板之间的相对有效面积的变化,引起电 容量的变化来测量扭矩。 70、半导体温度传感器根据什么原理测温的? 答:是以 P-N 结的温度特性为理论基础。因为 P-N 结的正向压降保持不变时,正向电流和反向电流都随着温度的改 变而改变,而当正向电流保持不变时,P-N 结的正向压降随温度的变化近似于线MV/度的斜 率随温度变化。 71、在三坐标测量机中其测量探头有哪几种? 答:可分为接触式和非接触式。接触式分为硬探头和软探头 72、非接触式探头有哪些优点? 答:测头不与被接触面接触,因而无测力,不划伤工件,同时也可快速测量。 73、全自动洗衣机的优点有哪些? 答:用单片机微机控制,通过洗净度、漂洗状况的检测与控制,可以达到操作简单,节水节电节省洗剂的目的。 74、 、工业机器人常用的位移传感器有哪些?将编码器安装在驱动元件轴上为什么能提高分辨率? 答:有旋转变压器、差动变压器、感应同步器、电位计、光栅、磁栅、光电编码器等。 由于刚性原因,位移传感器多与驱动元件同轴,此时传感器的脉冲当量为 360 度/ni,显然分辨率提高了 i 倍。 75、怎样区分 CNC 和 MC 的半闭环和全闭环控制? 答:半闭环是采用安装在传动丝杆一端的光电编码器产生位置反馈倍 PF,与指令脉冲 F 相比较,以取得位移的偏差信号 E 进行位置伺服控制。 全闭环采用的传感器虽有光栅、磁栅、容栅等不同形式,但都安装在工作台上,直接检测工作台的移动位置。检 测出的信号信息反馈到比较环节,只有当反馈脉冲 Pf=F 时,即 e=F-Pf=0 时,工作台才停止在所规定的指令位置。 76、汽车机电一体化的中心内容是什么?其目的是什么? 答:是以微机为中心的自动控制系统代替了原有的机械式控制部件。 目的:改善汽车的性能,增加汽车的功能,实现汽车降低油耗,减少排气污染,提高汽车行驶安全性,可靠 性,操作方便和舒适性。 77、汽车用压力传感 器有哪些功能? 答:检测气缸负压,从而控制点火和然料喷射、 检测涡轮发动机的升压比、检测大气压,从而控制爬坡的空燃比、检 测气缸内压、检测 EGR 流量、检测发动机油压、检测变速箱油压、 检测制动器油压、检测翻斗车油压、 检测轮胎空 气压力。 78、说明湿度传感器、气体传感器对电子灶控制的工作原理? 答:湿度传感器的工作原理:烹调开始后,食品受热,相以湿度又急剧上升。控制时,通过湿度传感器一变化,检测 到的振荡频率达到某设定值后,严寒不能马上停止微波加热,此后的控制由软元件实现。 气体传感器的工作原理:这种传感器可以检测食物产生的高分子量气体,对不同的食物挥发气体的浓度和烹调性况 之间的关系,通过实验分类整理,编制成应用软件即可。 79、振动的激励方式有哪些? 答:稳态正昡激振、随机激振、瞬态激振 80、发电型压电式传感器的原理及应用特点? 答:压电元件受惯性重块的惯性力或激振力作用,产生电荷,输出量与振动加速度或激振力成正比。 应用特点:灵敏度高,频率范围宽,受温度噪声影响大,应用最广。 81、简述模拟信号的定义? 答:在某一自变量连续变化的间隔内,信号的数值连续为模拟信号。 82、简述霍尔传感器的工作原理? 答 :由磁钢块、霍尔元件、被测物体组成,在被测物体上粘有多对小磁钢,霍尔元件固定于小磁钢附近。当被测物转动时,每 个小磁钢转过霍尔元件,霍尔元件输出一个相脉冲。测得单位时间内的脉冲个数,即可尔得被测物的转速和角速度。 83、试述压电陀螺式角速度传感器三种类型的特点? 答:振梁型:稳定性良好,适用于恶劣环境,平均无故障间隙大于 10000 小时,工作温度在―40―――60 度。 双晶片型:体积小,寿命长,响应快,线性度好,滞后可忽略,功耗小,价廉,重量约 100 克,可抑制振动和加 速度干扰。 圆管型:结果简单,易批量生产,可靠性高,成本低,适用于精度要求不太高的稳定系统。 84、电容式压力传感器的特点是什么? 答:灵敏度高、适合测量微压、频响好、抗干扰能力强 85 什么是调制、解调? 答:将直流信号变成交流信号的过程是调制。 当直流信号变成交流信号后,若再将交流信号还原成直流信号的过程叫解调。 86、视 觉传感器在机电一体化中的作用? 答:进行位置检测、进行图像识别、 进行物体形状、尺寸缺陷的检测。 87、容栅式传感器和电容式传感器有何区别? 答:容栅式位移传感器因多极平均效应,具有更高的分辨率,精度和更大的量程。

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