传感器与检测技术课后习题答案样本.doc

第一章1．什么是传感器？它由哪几种某些构成？分别起到什么作用？解：传感器是一种以一定精准度把被测量转换为与之有拟定相应关系、便于应用某种物理量测量装置，能完毕检测任务；传感器由敏感元件，转换元件，转换电路构成。敏感元件是直接感受被测量，并输出与被测量成拟定关系物理量；转换元件把敏感元件输出作为它输入，转换成电路参量；上述电路参数接入基本转换电路，便可转换成电量输出。2．传感器技术发展动向体当前哪几种方面？解：（1）开发新敏感、传感材料：在发现力、热、光、磁、气体等物理量都会使半导体硅材料性能变化，从而制成力敏、热敏、光敏、磁敏和气敏等敏感元件后，寻找发现具备新原理、新效应敏感元件和传感元件。（2）开发研制新型传感器及构成新型测试系统=1\*GB3①MEMS技术规定研制微型传感器。如用于微型侦察机CCD传感器、用于管道爬壁机器人力敏、视觉传感器。=2\*GB3②研制仿生传感器=3\*GB3③研制海洋探测用传感器=4\*GB3④研制成分分析用传感器=5\*GB3⑤研制薄弱信号检测传感器（3）研究新一代智能化传感器及测试系统：如电子血压计，智能水、电、煤气、热量表。它们特点是传感器与微型计算机有机结合，构成智能传感器。系统功能最大限度地用软件实现。（4）传感器发展集成化：固体功能材料进一步开发和集成技术不断发展，为传感器集成化开辟了辽阔前景。（5）多功能与多参数传感器研究：犹如步检测压力、温度和液位传感器已逐渐走向市场。3．传感器性能参数反映了传感器什么关系？静态参数有哪些？各种参数代表什么意义？动态参数有那些？应如何选取？解：在生产过程和科学实验中，要对各种各样参数进行检测和控制，就规定传感器能感受被测非电量变化并将其不失真地变换成相应电量，这取决于传感器基本特性，即输出—输入特性。衡量静态特性重要指标是线性度、敏捷度，迟滞和重复性等。1）传感器线性度是指传感器输出与输入之间数量关系线性限度；2）传感器敏捷度S是指传感器输出量增量Δy与引起输出量增量Δy输入量增量Δx比值；3）传感器迟滞是指传感器在正（输入量增大）反（输入量减小）行程期间其输出-输入特性曲线不重叠现象；4）传感器重复性是指传感器在输入量按同一方向作全量程持续多次变化时，所得特性曲线不一致限度。5）传感器漂移是指在外界干扰下，输出量发生与输入量无关、不需要变化。漂移涉及零点漂移和敏捷度漂移等。传感器动态特性是指其输出对随时间变化输入量响应特性：频率响应、时间常数、固有频率和阻尼比等。1）瞬态响应特性：传感器瞬态响应是时间响应。在研究传感器动态特性时，有时需要从时域中对传感器响应和过渡过程进行分析。这种分析办法是时域分析法，传感器对所加勉励信号响应称瞬态响应。惯用勉励信号有阶跃函数、斜坡函数、脉冲函数等。2）频率响应特性：传感器对正弦输入信号响应特性，称为频率响应特性。频率响应法是从传感器频率特性出发研究传感器动态特性。为了减小动态误差和扩大频率响应范畴，普通是提高传感器固有频率ωn。4．某位移传感器，在输入量变化5mm时，输出电压变化为300mV，求其敏捷度。解：其敏捷度第二章1．什么是应变效应？什么是压阻效应？什么是横向效应？解：应变效应，是指在导体产生机械变形时，它电阻值相应发生变化。压阻效应，是指半导体材料在某一轴向受外力作用时，其电阻率ρ发生变化现象。横向效应，是指将直电阻丝绕成敏感栅后，虽然长度不变，应变状态相似，但由于应变片敏感栅电阻变化较小，因而其敏捷系数k较电阻丝敏捷系数k0小现象。2、试阐明金属应变片与半导体应变片相似和不同之处。解：金属应变片由敏感栅、基片、覆盖层和引线等某些构成。金属电阻应变片敏感栅有丝式、箔式和薄膜式三种。箔式应变片是运用光刻、腐蚀等工艺制成一种很薄金属箔栅，其长处是散热条件好，容许通过电流较大，便于批量生产，可制成各种所需形状；缺陷是电阻分散性大。薄膜式应变片是采用真空蒸发或真空沉淀等办法在薄绝缘基片上形成0.1μm如下金属电阻薄膜敏感栅，最后再加上保护层。它长处是应变敏捷度系数大，容许电流密度大，工作范畴广。半导体应变片是用半导体材料制成，其工作原理是基于半导体材料压阻效应。半导体应变片突出长处是敏捷度高，比金属丝式应变片高50～80倍，尺寸小，横向效应小，动态响应好。但它有温度系数大，应变时非线性比较严重等缺陷。3、应变片产生温度误差因素及减小或补偿温度误差办法是什么？解：电阻应变片产生温度误差因素：当测量现场环境温度变化时，由于敏感栅温度系数及栅丝与试件膨胀系数之差别性而给测量带来了附加误差。电阻应变片温度补偿办法：普通有线路补偿法和应变片自补偿两大类。1）电桥补偿是最惯用且效果较好线路补偿法。电桥补偿法简朴易行，并且能在较大温度范畴内补偿，但上面四个条件不一满足，特别是两个应变片很难处在