传感器工程师考试大纲

传感器复习重点共第一章 概述1.（P6）过载能力：在不致引起传感器规定性能指标永久改变的前提下，传感器允许超过其测量范围的能力。灵敏度：指传感器输出量的变化量△Y与引起此变化的输入量的变化△X之比，K=ΔY/ΔX。灵敏度误差：rs=（ΔK0/K0）×100%。一般，灵敏度越高越好，因为灵敏度越高，传感器所能感知的变化量越小，即被测量稍有微小变化，传感器就有较大输出。2.（P7）线性度：δL=｜△Lmax｜/YFS *100%重复性3.(P8)动态特性:定义传感器的响应特性必须在所测频率范围内努力保持不失真测量条件。动态特性指标：（选择题）4．（P9）静态标定系统的关键在于被测非电量的标准发生器及标准测试系统。5．（P10）动态标定的目的是检验测试传感器的动态性能指标。6．（P11）传感检测系统目前正迅速的由模拟式、数字式向智能化方向发展。第二章 位移检测传感器1．（P16）变极距型电容位移传感器电容量C与极板间距δ成双曲线（或成反比）关系。2.（P19）容栅式电容传感器量程大（测量范围宽）。（选择题）3.（P21）为提高自感位移传感器的精度和灵敏度，增大特性的线性度，实际用的传感器大部分都做成差动式。4.（P22）差动变压器输出电动势E0波形为调幅波。5.（P25）发电型位移传感器将被测物理量转化为电源性参量，如电动势、电荷等。实际上是一种能量转换型传感器。有磁电型、压电型等。6.（P26）大位移传感器有哪些？（选择题）磁栅式、光栅式、感应同步器、激光式。当磁头不动时，输出绕组输出一等幅的正弦或余弦电压信号的是静态磁头，其频率仍为励磁电压的频率，其幅值与磁头所处的位置有关。7.（P27）长光栅位移传感器的工作原理。（简答题）8.（P29）感应同步器组成与特点：结构：有一个固定绕组和一个可动绕组，绕组采用腐蚀方法在印制电路板上制成，固定绕组为定尺，绕组是连续的；可动绕组是滑尺，绕组是分段的。滑尺加什么信号？当滑尺的两相绕组用交流电励磁时，由于电磁感应，在定尺的绕组中会产生与励磁电压同频率的交变感应电动势。9.（P31）感应同步器特点：精度较高，对环境要求较低，可测大位移。感应同步器工作可靠，抗干扰能力强，维护简单，寿命长。（简答题）第三章 力、扭矩和压力传感器1.（P34）发电型测力传感器有：压电式、压磁式等。2.（P38）表3-2：单臂、双臂、四臂电桥的接桥方式与工作特点；差动电桥电阻变化方式：相邻桥臂阻值变化方向相反，相对桥臂阻值变化方向相同。（选择题）3.（P41）正压电效应、逆压电效应。（填空题）4.（P43）压电传感器接电压放大器和电荷放大器的特点？（简答题）5.（P44）设计一个车床切削力测试系统。（综述题）答：（1）画出系统框图：由压电测力传感器、电荷放大器、滤波器、A/D转换器、计算机、打印显示6个环节构成；（2）回答为什么选用压电传感器，以及传感器的安装方式；（3）简述其它每个环节的特点与作用。6.（P49）电容式扭矩测量仪的工作原理：（填空或简答）第四章 速度、加速度传感器1.（P57）根据励磁电流的种类，测速发电机可分为直流测速发电机（他励式和永磁式）和交流测速发电机两类。 图4-1 直流测速发电机电气原理图（计算题）：公式4-1——4-52.（P58）产生误差的原因和改进方法：原因一是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，遇到这种情况可以在定子磁极上安装补偿绕组，或使负载电阻大于规定值；原因二是电刷接触压降的影响，应采用接触压降较小的铜-石墨电极或铜电极，并在他与换向器相接触的表面上镀银；原因三是温度的影响，可在直流测速发电机的绕组回路上串联一个电阻值较大的附加电阻，再接到励磁电源上，故可保持励磁电流几乎不变。(简答题)永磁式交流测速发电机：f=pn/60。3.（P59）脉冲式测速发电机以脉冲频率作为输出信号。由于输出电压的脉冲频率和转速保持严格的正比关系，所以也属于同步发电机类型。4.（P61）变磁通式转速传感器转速:n=60f/z。（计算题）已知f=24Hz，Z=18齿，（1）计算n=80转/分；（2）若读数误差为±1个数字,则角位移±1/18转,转速误差为±1/18转/分,转速为80±1/18转/分。为什么霍尔传感器既能测量转速又能测转角？（简答题）答：在被测物上粘有多对小磁钢，霍尔元件固定于小磁钢附近。当被测物转过霍尔元件（通以电流），霍耳元件输出一个相应的脉冲。测得单位时间内的脉冲个数，即可求得被测物的转速，转速n=60f/z。若已知测量时间，转速乘以时间就是转角，所以霍尔传感器既能测量转速又能测转角。5.（P66）简述加速度传感器原理，并列举两种。（简答题）答：利用惯性质量受加速度所产生的惯性力造成的各种效应，进一步转化成电量后间接度量被测加速度。常用的有压电式、应变式、磁致伸缩式。6.（P67）压电加速度传感器为什么要使用高输入阻抗的电荷放大器？（简答题）答：（1）压电传感器本身的内阻抗很高，而且输出的能量又非常微弱，因此在使用时，必须接高输入阻抗的前置放大器。电荷放大器的输入阻抗就很高，可与压电传感器的高输出阻抗相匹配；（2）电压放大器的灵敏度易受电缆电容的影响，而电荷放大器输出电压与电缆分布电容无关，灵敏度不会受到电缆电容影响。7.（P68）对压电加速度传感器希望固有频率高一些。第五章 视觉、触觉传感器1.（P77）视觉传感器由4部分构成：照明部、接受部、光电转换部、扫描部。（填空题）2.（P78）固体半导体摄像机的感光部分用的是CCD。（填空题）按工作原理分，固体半导体摄像机属于光电式传感器。3.（P79）红外图象传感器通常由红外敏感元件和电子扫描电路组成。（填空题）第六章 温度传感器1.（P90）热电偶如何实现温度测量？影响Eab与T的因素有哪些？（简答）答：两种不同金属导体两端相互紧密的连接在一起组成一个闭合回路，一端为工作端（或热端）温度T，另外一端为参考端（或冷端、自由端）温度T0，回路中将产生热电动势。测温时，将热端置于被测介质中，冷端温度保持恒定，则被测温度T可由毫伏表指示的热电动势Eab确定。与材料与两端温差有关。2.（P91）导体a、b组成热电偶，当引入第三个导体时，只要保持其两端温度相同，则对总电动势无影响，这一结论被称为中间导体定律。（填空题）3.（P94）随着温度的升高，电子—空穴的浓度按指数规律增加，电阻率迅速减小。（填空题）4. （P98）半导体温度传感器：以半导体P—N结的温度特性为理论基础，因为当P—N结的正向压降或反向压降保持不变时，正向电流和反向电流都随着温度的改变而变化，而当正向电流保持不变时，P—N结的正向压降随着温度的改变而近似于线性变化。（填空或简答）特点：用二极管作的温度传感器，简单价廉，用他可作成半导体温度计。范围在（0—50）℃之间。用三极管作的温度传感器精度高，范围较宽（-50—150）℃之间。第七章 气敏、湿度、水分传感器1.（P100）半导瓷气敏电阻的阻值将随着吸附气体的数量和种类而改变。2.（P102）烧结型氧化锡气敏器件在低浓度下灵敏度较高，而高浓度下趋于稳定值。这一特点非常适宜检测低浓度微量气体。第八章 传感检测系统的构成1.（P117）直流电桥的平衡条件。2.（P129）有源滤波器由运算放大器和RC网络组成。3.（P138）计算题：数/模转换器输出电压表达式和最小输出电压。 课后习题8-12。4.（P145）多路模拟开关电路由地址译码器和多路双向模拟开关组成。5.（P147）什么是采样周期？采样保持器的作用是什么？（简答题）答：采样开关被接通的时间称为采样时间，采样开关断开的时间为保持时间，采样开关被接通和断开的时间之和为采样周期。采样保持器的作用：在采样期间，其输出能跟随输入的变化而变化，而保持状态能使其输出值不变。6.（P149）细分的目的就是为了提高检测系统的分辨力。7.（P151）在实际使用中常从细分电路中取出其中两路信号进行辨向，其相位差多取90°。8.（P153）信号传输中产生干扰的原因是干扰的耦合通道。互感性耦合是由于两个电路之间存在着互感，使一个电路的电流变化，通过磁链影响到另一个电路。9.（P154）抑制干扰的方法及各自的种类？（简答题）答：采取单点接地（安全地、信号源地、数字信号地和模拟信号地）、屏蔽（静电屏蔽、低频磁感应屏蔽、高频磁感应屏蔽）、隔离 （变压器隔离电路、光电耦合电路）和滤波（电源滤波、退耦滤波器、有源滤波、数字滤波）。10. （P156）相邻信号在导线上产生的噪声或一信号耦合到另一导线上产生的干扰为串扰。11. （P168）利用计算机软件进行温度补偿时常用公式法和表格法。第九章 信号分析及其在测试技术中的应用1.（P175）当信号的方差变为原来的4倍，标准差变为原来的2倍。2.（P177）信号的互相系数ρxy（г）：∣ρxy（г）∣≤1，一般ρxy（г）=1，说明x(t)和y(t)完全相关ρxy（г）=0，说明x(t)和y(t)完全不相关ρxy（г）‹1，说明x(t)和y(t)部分相关。3.（P180）（1）周期信号频谱的特点：离散性、收敛性、谐波性 （2）表9-1中周期对称方波（分别为奇函数和偶函数时）：写出时域表达式并求出傅里叶级数。