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傳感器知識點

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測量者在處理誤差時，可以減小或消除系統誤差、修正系統誤差、剔除粗大誤差。
傳感器靜態特性指標有線性度、靈敏度、分辨率、遲滯、重復性和漂移。
電容式傳感器測量電路調頻測量電路、運算放大器電路、脈沖寬度調制電路。
石英晶體在沿機械軸y方向的力作用下會產生橫向壓電效應。
已知某傳感器屬于一階環節，現用于測量100Hz的正弦信號，如幅值誤差限制在±5%范圍內，時間常數應不大于0.523ms。
傳感器按照工作原理進行劃分可分為：電阻式傳感器、電感式傳感器、電容式傳感器、壓電式傳感器、磁敏式傳感器、熱電式傳感器、光電式傳感器。
一階傳感器輸出達到穩態值的90%所需的時間是上升時間。
非線性度是測量裝置的輸出和輸入是否保持理想比例關系的一種度量。
在整個測量過程中，如果影響和決定誤差大小的全部因素（條件）始終保持不變，對同一被測量進行多次重復測量，這樣的測量稱為等精度測量。
為減小或消除直流電橋測量結果非線性誤差的方法可采用提高橋臂比、采用差動電橋。
金屬應變片的靈敏度主要取決于受力后材料幾何尺寸的變化。
電感式傳感器的常用測量電路有交流電橋、變壓器式交流電橋、諧振式測量電路。
直流電橋的平衡條件為相對橋臂阻值乘積相等。
電感式傳感器采用變壓器式交流電橋測量電路時，銜鐵上、下移動時，輸出電壓隨銜鐵的位移而變化，當銜鐵位于中間位置時，電橋處于平衡狀態。
關于壓電式傳感器中壓電元件的連接，與單片相比，并聯時電荷量增加1倍、電容量增加1倍、輸出電壓不變。
隨著人們對各項產品技術含量的要求的不斷提高，傳感器也朝向智能化方面發展，其中，典型的傳感器智能化結構模式是傳感器＋微處理器。
傳感器的基本組成為敏感元件和轉換元件，分別完成檢測和轉換的功能。
差動技術可以提高靈敏度和減少非線性誤差。
相敏檢波電路可以判斷位移的大小，也可以判斷位移的方向。
傳感器的發展朝著智能化、網絡化、微型化等方向發展。
分辨率是指傳感器能夠感知或檢測到的zui小輸入信號增量。
如將變面積型電容式傳感器接成差動形式，則其靈敏度將增大一倍。
當變隙式電容傳感器的兩極板極間的初始距離d0增加時，將引起傳感器的非線性誤差減小。
傳感技術與信息學科緊密相關，是自動檢測和自動轉換技術的總稱。
傳感器一般由敏感元件、轉換元件和基本轉換電路等三部分組成。
靈敏度是傳感器在穩態下輸出量變化對輸入量變化的比值。
應變電阻式傳感器是利用電阻應變片將應變轉換為電阻變化的傳感器。
階躍響應特性是指在輸入為階躍函數時，傳感器的輸出隨時間的變化特性。常用響應曲線的上升時間、響應時間、超調量等參數作為評定指標。
電容式傳感器中，變介電常數式多用于液位的測量；電容式傳感器中，變面積式常用于較大的位移量的測量。
忽略邊緣效應，變面積型電容式傳感器輸入量與輸出量的關系為線性，變介質型電容式傳感器輸入量與輸出量的關系為線性，變極距型電容式傳感器輸入量與輸出量的關系為非線性。
壓電式傳感器是以某些介質的壓電效應作為工作基礎的。
將電能轉變為機械能的壓電效應稱為逆壓電效應。
電容式傳感器利用了將非電量的變化轉換為電容量的變化來實現對物理量的測量。
什么叫應變效應？利用應變效應解釋金屬電阻應變片的工作原理：材料的電阻變化由尺寸變化引起的，稱為應變效應。應變式傳感器的基本工作原理：當被測物理量作用在彈性元件上，彈性元件在力、力矩或壓力等的作用下發生形變，變換成相應的應變或位移，然后傳遞給與之相連的應變片，將引起應變敏感元件的電阻值發生變化，通過轉換電路變成電量輸出。輸出的電量大小反映了被測物理量的大小。
根據工作原理的不同，電感式傳感器可分為自感式電感傳感器和互感式電感傳感器。
差動變壓器輸出的是交流電壓，而且存在零點殘余電壓，為了達到分辨位移方向和消除零點殘余電壓的目的，常用的電路有差動整流電路和相敏檢波電路。
比較自感式傳感器與差動變壓器式傳感器的異同：(1)不同點：自感式傳感器把被測非電量的變化轉換成自感系數的變化；差動變壓器式傳感器把被測非電量的變化轉換成互感系數的變化。(2)相同點：兩者都屬于電感式傳感器，都可以分為氣隙型、截面型和螺線管型三種類型。
電阻應變式傳感器的溫度誤差產生的原因，并說明有哪幾種補償方法：溫度誤差產生原因包括兩方面：溫度變化引起應變片敏感柵電阻變化而產生附加應變，試件材料與敏感柵材料的線膨脹系數不同，使應變片產生附加應變。溫度補償方法，基本上分為橋路補償和應變片自補償兩大類。
電容式傳感器的優缺點，主要應用場合以及使用中應注意的問題：①優點：a溫度穩定性好；b結構簡單、適應性強c動態響應好。②缺點：a可以實現非接觸測量，具有平均效應b輸出阻抗高、負載能力差c寄生電容影響大。③輸出特性非線性：電容傳感器作為頻響寬、應用廣、非接觸測量的一種傳感器，在位移、壓力、厚度、物位、濕度、振動、轉速、流量及成分分析的測量等方面得到了廣泛的應用。使用時要注意保護絕緣材料的的絕緣性能；消除和減小邊緣效應；消除和減小寄生電容的影響；防止和減小外界的干擾。
差動變壓器式傳感器的零點殘余電壓產生的原因是什么？怎樣減小和消除它的影響：零點殘余電壓的產生原因：傳感器的兩次極繞組的電氣參數與幾何尺寸不對稱，導致它們產生的感應電勢幅值不等、相位不同，構成了零點殘余電壓的基波；由于磁性材料磁化曲線的非線性（磁飽和，磁滯），產生了零點殘余電壓的高次諧波（主要是三次諧波）。為了減小和消除零點殘余電壓，可采用差動整流電路。
什么是電荷放大器：電荷放大器是壓電式傳感器另一種的前置放大器。它能將高內阻的電荷源轉換為低內阻的電壓源，而且輸出電壓正比于輸入電荷，因此，電荷放大器同樣也起著阻抗變換的作用，其輸入阻抗高達10×e+10～10×e+12Ω，輸出阻抗小于100Ω。
畫出壓電元件的兩種等效電路。
根據電容式傳感器工作原理，可將其分為幾種類型？每種類型各有什么特點？各適用于什么場合：根據電容式傳感器的工作原理，可將其分為3種：變極板間距的變極距型、變極板覆蓋面積的變面積型和變介質介電常數的變介質型。變極板間距型電容式傳感器的特點是電容量與極板間距成反比，適合測量位移量。變極板覆蓋面積型電容傳感器的特點是電容量與面積改變量成正比，適合測量線位移和角位移。變介質型電容傳感器的特點是利用不同介質的介電常數各不相同，通過介質的改變來實現對被測量的檢測，并通過電容式傳感器的電容量的變化反映出來。適合于介質的介電常數發生改變的場合。
什么叫正壓電效應？什么叫逆壓電效應：正壓電效應就是對某些電介質沿一定方向施以外力使其變形時，其內部將產生極化現象而使其出現電荷集聚的現象。當在片狀壓電材料的兩個電極面上加上交流電壓，那么壓電片將產生機械振動，即壓電片在電極方向上產生伸縮變形，壓電材料的這種現象稱為電致伸縮效應，也稱為逆壓電效應。
比較石英晶體和壓電陶瓷的壓電效應：石英晶體整個晶體是中性的，受外力作用而變形時，沒有體積變形壓電效應，但它具有良好的厚度變形和長度變形壓電效應。壓電陶瓷是一種多晶鐵電體。原始的壓電陶瓷材料并不具有壓電性，必須在一定溫度下做極化處理，才能使其呈現出壓電性。所謂極化，就是以強電場使“電疇”規則排列，而電疇在極化電場除去后基本保持不變，留下了很強的剩余極化。當極化后的鐵電體受到外力作用時，其剩余極化強度將隨之發生變化，從而使一定表面分別產生正負電荷。在極化方向上壓電效應zui明顯。鐵電體的參數也會隨時間發生變化—老化，鐵電體老化將使壓電效應減弱。
圖中，設負載電阻為無窮大（開路），圖中E=4V， R1=R2=R3=R4=100Ω。（1）R1為金屬應變片，其余為外接電阻，當R1的增量為△R1=1.0Ω時，試求電橋的輸出電壓Uo。（2）R1，R2都是應變片，且批號相同，感應應變的極性和大小都相同，其余為外接電阻，試求電橋的輸出電壓Uo。（3）R1，R2都是應變片，且批號相同，感應應變的大小為△R1=△R2=1.0Ω，但極性相反，其余為外接電阻，試求電橋的輸出電壓Uo。

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