传感器复习题(同名7698).doc

### 传感器复习题知识点解析 #### 一、填空题解析 **1. 测量系统的静态特性指标** - **线性度**：衡量实际输出曲线与理想直线之间的偏差程度。 - **迟滞**：同一测量点，在上升过程中获得的读数与下降过程中获得的读数值之间的最大差值。 - **重复性**：在相同条件下，多次重复测量同一对象时，测量结果的一致性。 - **分辨力**：能够识别最小输入变化的能力。 - **稳定性**：在一段时间内保持不变的能力。 - **温度稳定性**：在不同温度条件下保持性能一致的能力。 - **抗干扰稳定性**：对外界电磁干扰等因素的抵抗能力。 **2. 霍尔元件灵敏度** - 定义：单位磁感应强度与单位控制电流时的霍尔电势大小。 - 意义：衡量霍尔元件对磁场敏感程度的重要参数。 **3. 光电传感器理论基础及分类** - **光电效应**： - **外光电效应**：光子能量足以克服材料表面束缚，使电子逸出，如光电管、光电倍增管。 - **内光电效应**：光照射导致材料电阻率发生变化，如光敏电阻。 - **光生伏特效应**：光照射产生一定方向的电动势，如光电池、光电仪表。 **4. 热电偶原理及其温度补偿** - 表达式：\(E_{ab}(T, T_0) = \sum_{i=0}^{n} E_{i}(T) - \sum_{i=0}^{n} E_{i}(T_0)\) - 温度补偿方法之一：**补偿导线法（冷端延长线法）**，目的是将参考端移至远离热源且温度稳定的环境，减小冷端温度变化的影响。 **5. 压磁式传感器原理** - 正压电效应：在外力作用下，材料内部产生极化现象。 - 负压电效应：在外磁场作用下，材料发生机械形变。 **6. 变气隙式自感传感器** - 当衔铁靠近铁心时，线圈电感量增加。 **7. 仪表精度等级** - 通常采用**引用误差**来表示，即仪表的最大允许误差与仪表量程的百分比。 **8. 电容传感器** - 输入与输出间的关系除**变极距型**外通常是线性的。 **9. 电位器传感器** - 滑臂间阻值计算公式：\(R_x = \frac{X}{X_{max}}R_{max}\) - 电阻灵敏度计算公式未给出，但此处讨论的是电位器传感器的结构参数对电阻变化的影响。 #### 二、热电偶温度测量问题解析 **已知条件**： - 使用镍铬-镍硅热电偶测量低温箱温度。 - 测得热电动势为-1.19mV。 - 环境温度为15℃。 **解题步骤**： 1. 查找镍铬-镍硅热电偶分度表，找到对应于-1.19mV的测量端温度。 2. 考虑到环境温度的影响，进行温度修正。 3. 得出最终的箱内温度。 **解析**： - 根据题目描述，查表可得-1.19mV对应的温度为-10℃左右。 - 但由于环境温度为15℃，实际测得的温度应为-10℃与15℃之差。 - 因此，低温箱的实际温度大约为5℃。 #### 三、系统误差解析 **定义**： - 系统误差是指在多次重复测量同一物理量时，按照某种规律性出现的误差。 **原因**： 1. **工具误差**：测量仪器本身的不完善导致。 2. **方法误差**：测量方法不准确引起。 3. **定义误差**：被测量定义不清晰。 4. **理论误差**：理论模型与实际情况存在差异。 5. **环境误差**：测量环境变化引起。 6. **安装误差**：安装不当导致。 7. **个人误差**：操作者的主观因素。 **发现方法**： 1. **实验比对法**：通过改变条件进行对比实验。 2. **剩余误差观察法**：观察误差的变化规律。 3. **计算数据比较法**：通过数据计算比较发现系统误差。 **减少方法**： 1. **引入更正值法**：通过修正值抵消误差。 2. **替换法**：替换不同的测量工具或方法。 3. **差值法**：利用差值减少误差影响。 4. **正负误差相消法**：通过调整使得正负误差相互抵消。 5. **选择最佳测量方案**：优化测量过程减少误差来源。 #### 四、热电阻测量电路解析 **电路组成**： - 热敏电阻：Pt100铂电阻。 - 测量电阻：Ra。 - 显示仪表：G。 **计算**： 1. **计算Rt和Ra的值**（T=50℃） - Pt100标准电阻温度系数：\(\alpha = 0.003851/°C\)。 - 在50℃时的电阻值：\(R_t = R_0 (1 + \alpha t) = 100(1 + 0.003851 \times 50) = 119.255\Omega\)。 - 由于是平衡电桥，根据平衡条件，Ra的值也应为119.255Ω。 2. **计算电桥输出电压UAB** - 电桥输出电压计算公式：\(U_{AB} = \frac{E(R_1 - R_2)}{R_1 + R_2}\) - 已知条件：\(R_1 = 10k\Omega, R_2 = 5k\Omega, R_3 = 10k\Omega, E = 5V\)。 - \(U_{AB} = \frac{5(10k - 5k)}{10k + 5k} = 1.67V\)。 本复习题涵盖了传感器的基本概念、不同类型传感器的工作原理、系统误差的识别与减少方法以及热电阻测量电路的应用等方面的知识点。这些知识点对于理解和掌握传感器技术至关重要。