1什么是传感器?什么是敏感器?异同?
传感器是能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置。敏感器是直接响应被测变量,并将它转换成适于测量的信号的元件或器件。
相同点:都能感受被测量并将被测量进行转化。不同点:传感器是将非电信号转换成电信号;敏感器是将不易于转换为电信号的量转换成易于转换成电信号的量。
2简述热电偶的工作原理。
热电偶的工作机理是建立在导体的热电效应上的,将两种不同的金属A和B构成一个闭合回路,当两个接点温度不同时,回路中会产生热电势EAB(T,T0)这种现象叫热电效应。
3压电式加速度传感器和压电式力传感器在结构上有何不同,为什么?
总的来说,压电式力传感器在结构上更简单。因为压电力传感器的原理是压电效应,即:力与产生的电荷成正比,加速度传感器利用F=ma还需要有一定的质量块且尽量大,而力传感器不需要直接根据表面产生的电荷量或电压来判断力的大小
4电涡流式传感器的主要优缺点是什么?反射式和透射式分别利用了涡流环的哪种作用方式?
优点是能够对位移、速度、材料缺陷等实现非接触式连续测量,动态响应好,灵敏度高、工业应用广泛。
后射式:高频信号ii加在L上,产生同频率的高频磁场φi作用于金属表面,由于趋肤效应,高频电磁场在金属板表面感应出涡流ie,涡流产生的反磁场φe反作用于φi,使线圈的电感和电阻发生变化
透射式;低频信号u加在L1上,L1产生的磁力线切割金属板,在板中产生涡流I,涡流损耗部分磁场的能量,使达到磁力L2的磁力线减少,引起电动势的下降
5试说明光栅传感器为什么能测量很微小的位移?为什么能判别位移的方向? 光栅传感器测量位移的原理主要是利用光栅莫尔条纹现象,将被测几何量转换成莫尔条纹的变化,再将莫尔条纹的变化经过光电转换系统转换成电信号,从而实现对几何量的精密测量。指示光栅不动,主光栅移动会经过透光→半透光→不透光→半透光→透光循环变化,而莫尔条纹的B=w/θ=x/(iθ),而w很小,所以可以测很微小的位移 需要两个具有相差的莫尔条纹信号同时输入才能辨别移动方向,通常在1/4的间距位置外设置两狭缝,在狭缝处放两个光电元件,当条纹移动时,两个狭缝的亮度变化规律是一样的,但相差π/2,是滞后还是超前完全决定于光栅运动方向,因此利用狭缝的相位差就能区别方向,这种方法称为位置细分辨向原理
6请给出六种测位移的传感器并简要说明每一种传感器的工作原理
(1)自感式变气隙式传感器。当被测物上下移动时,衔铁位置发生改变,使两个磁回路中磁阻发生大小相等、方向相反的变化,等效一个线圈的电感量增加,另一个线圈的电感量减少,形成差动形式,根据测量的电压就能确定电感的变化,即位移大小
(2)互感式传感器:两个二次侧线圈反向串联(差动连接),在一次侧线圈加一定频率激励时,根据变压的原理,在两个二次侧绕组会产生感应电动势E21,E22。当衔铁位于中间平衡位置时,u2=E21-E22=0,当被测量带动衔铁向其中一个绕组方向移动时u2≠0,根据判断
移动方向,根据大小判断位移大小
(3)差动变间隙式电容传感器:两个简单变间隙电容传感器反向串联。被测物体与中间级想接,当衔铁不动时,C1=C2=C0,当衔铁移动时时,C1和C2变化量相同,测得u0=(C2-C1)u1/(C1+C2)
(4)霍尔传感器:公式UH=kHIB当控制电流I恒定时,霍尔电势与磁感应强度成正比,将放在一个均匀梯度的磁场中移动,磁感应强度B与位移成线性关系,其输出的霍尔电势的变化可反映霍尔元件的位移
(5)光栅传感器:指示光栅不动,主光栅移动会经过透光→半透光→不透光→半透光→透光循环变化,经光敏元件转化输出周期性变化的波形,每一个周期光栅移动一个栅距,当移动N个栅距时X=Nw
(6)感应同步器:在滑尺的正余弦绕组上同时供给同频率同相位,但幅值不等的正弦电压进行励磁,它们在定尺上产生的感应电动势叠加,滤去高频载波,可得到与位移量成正比的信号,通过将磁头读取信号的幅值与磁头位置成比例的信号,送辨向和细分电路测出位
移x
7霍尔式传感器基于什么原理,有何应用?
霍尔传感器是利用霍尔效应原理实现磁电转换,从而将被测物理量转换为电动势的传感器。应用:应用于电流、磁场、位移、压力、转速等物理量的测量
8信号进行电压-频率变换的目的是什么?主要应用在哪些技术领域? 提高信号传输的抗干扰能力,还可节省系统和资源。应用调频 锁相和模 9信号进行电压-电流变换的目的是什么?
在远距离信号传输过程中,为了避免电压信号在传输过程中遭损失和干扰,需要把直流电压信号转换成直流电流信号进行传输,电压电流变换输出电流应具有较好的恒流特性,以此避免受到传输线路电阻和负载电阻变化的影响
10一般计算机测量系统的基本组成包括哪些主要环节,每个环节的作用是什么? 11增量编码器有几个码道?各有何作用? 12循环吗的优势?计算Ri=Ci@Ci+1异或
相邻两个数码之间只有一个是变化的,不会有较大误差 13光栅传感器放大的原理
主光栅与指示光栅重叠保持很小夹角θ,在近似垂直的栅线方向会出现莫尔条纹,光栅移动一个栅距w,莫尔条纹移动kw,k=1/δ,实现放大k倍
14辨向原理: 需要两个具有相差的莫尔条纹信号同时输入才能辨别移动方向,通常在1/4的间距位置外设置两狭缝,在狭缝处放两个光电元件,当条纹移动时,两个狭缝的亮度变化规律是一样的,但相差π/2,是滞后还是超前完全决定于光栅运动方向
15感应同步器两种信号处理方式?工作原理?
以滑尺励磁,由定尺取出感应信号;以定尺励磁,由滑尺取出感应信号
利用两个平面形印刷电路绕组的互感随位置不同而变化的原理,将直线位移或角位移转化成电信号
16磁栅式传感器原理?动静磁栅区别?
磁栅上有距正负极交错的磁信号,磁头读取磁栅上的磁信号并转化为电信号
动:磁头与磁栅相对运动时,动磁头读取强弱信号,输出周期性正弦信号;只测动态量 静:磁栅利用它的漏磁通变化产生感应电动势;没有相对运动也能测
17三种误差:系统误差(有规律)、随机误差(无规律)、粗大误差(错误值) 平均值用来消除随机误差 18热电偶三大定律
中间温度定律:热电偶的热电势仅取决于热电偶的材料和两个接点的温度,与温度沿热电极的分布及形状无关
中间导体定律:在热电偶回路中,只要接入的第三导体两端温度相同,对回路总的热电势没有影响
标准电极定律:用导体AB组成的热电偶的热电势等于用AC组成的和用CB组成的热电偶的热电势的代数和 EAB(T,T0)=EAC(T,T0)+ECB(T,T0)
19半导体的压阻效应:半导体材料沿某一轴向方向受到作用力,其电阻率发生变化的现象