传感器与检测技术复习提纲兼答案 - 图文

第1章 检测技术的基础知识 1. 什么是检测技术？

检测技术： 以研究自动检测系统中的信息提取、信息转换以及信息处理的理论和技术为主要内容的一门应用技术学科。

2. 什么是传感器？举例说明。画出传感器的组成框图。

传感器：是一种以一定的精确度把被测量转换为与之有确定对应关系的、便于应用的某种物理量的测量装置 电位传感器、热丝传感器、电容传感器、电感传感器、压磁传感器 传感器的组成框图

3. 什么是自动检测系统？画出框图。

自动检测系统是自动测量、自动计量、自动保护、自动诊断、自动信号处理等诸系统的总称。

4. 什么叫测量？按测量手段分类有哪些？

直接测量、间接测量、联立测量，各举例说明

测量是按照某种规律，用数据来描述观察到的现象，即对事物作出量化描述。 直接测量: 用弹簧管式压力表测量流体压力。 间接测量：导线电阻率?的测量。 联立测量：电阻器温度系数的测量。 5. 按测量方式分类有哪些？各举例说明 偏差式测量、零位式测量和微差式测量

偏差式测量：用磁电式电流表测量电路中某支路的电流。 零位式测量：利用惠斯登电桥测量电阻。

（解释图1.2.1）：在进行测量之前，应先调R1,将回路工作电流I校准；在测量时，要调整R的活动触点，使检流计G回零，这时Ig?0,即UR?UX，这样，标准电压UR的值就表示被测未知电压值。

微差式测量：偏差式测量法和零位式测量法相结合，构成微差式测量法。 6. 为什么会产生测量误差？测量误差的基本概念及表示方式有哪些？

测量工作是在一定条件下进行的，外界环境、观测者的技术水平和仪器本身构造的不完善等原因，都可能导致测量误差的产生。

7. 绝对误差、相对误差、引用误差，写出其公式

绝对误差：Δx＝x－Lo

相对误差： ? ? % ? ? 100 % 引用误差： ???100%? 100ALx0

8. 误差的分类与来源是什么？ 系统误差、随机误差、粗大误差

9. 系统误差、随机误差、粗大误差各是什么含意？各举例说明。误差能否消除？能否修正？

系统误差 在相同的条件下多次测量同一量时，误差的绝对值和符号保持恒定或在条件改变时，与某一个或几个因素成函数关系的有规律的误差，称为系统误差。 仪表制造、安装或使用方法不正确 能修正

随机误差 服从统计规律的误差称随机误差。 电磁场的微变，零件的摩擦、间隙，热起伏 不能修正

粗大误差是一种显然与实际值不符的误差。 测量用的工具不完善 能修正

10. 与测量精确度有关的3个指标是什么？ 精密度、准确度、精确度

11. 解释精密度、准确度、精确度的含意，可画图说明（图1.4.1）

精密度 精密度是随机误差大小的标志，精密度高，意味着随机误差小。

准确度 它说明传感器输出值与真值的偏离程度。准确度是系统误差大小的标志，准确度高意味着系统误差小；同样准

确度高不一定精密度高。

?x?x?x

精确度 它是精密度和准确度两者的总和，精确度高表示精密度准确度都比较高。

c)a)b)第2章 温度检测

1． 什么是温度？什么是温标？常用温标有哪些？

温度是表征物体或系统的冷热程度的物理量。

温标：温度的“标尺”——依据温标就是测量一定的标准划分的温度标志，就象测量物体的长度要用长度标尺——“长标”一样，是一种人为的规定，或者叫做一种单位制。

常用温标有:1.摄氏温标;2.华氏温标;3. 列氏温标 2． 温度检测方法一般可以哪两大类？ 接触式、非接触式

3． 指出5种常用温度测量传感器及使用举例

电阻式温度传感器、热电偶传感器、辐射式温度传感器、光导纤维温度传感、集成温度传感器

解释双金属温度计的工作原理，解释双金属控制恒温箱的温度控制工作过程。P27 图2.2.2

双金属温度计的工作原理: 将金属片制成螺旋卷形状。当多层金属片的温度改变时，双金属温度计是利用两种不同金属在温度改变时膨胀水平不同的原理工作的工业用双金属温度计主要的元件是一个用两种或多种金属片叠压在一起组成的多层金属片。为提高测温灵敏度。各层金属膨胀或收缩量不等，使得螺旋卷卷起或松开。由于螺旋卷的一端固定而另一端和一可以自由转动的指针相连，因此，当双金属片感受到温度变化时，指针即可在一圆形分度标尺上指示出温度来。

4． 电阻式温度传感器的工作原理

半导体热敏电阻，PTC、NTC、CTR的曲线

电阻式温度传感器是利用导体或半导体的电阻值的温度变化而变化的原理进行测温的

a) P33 图2.3.7几种利用半导体热敏电阻过热保护实例

5． 热电偶温度传感器的工作原理，热电势－接触电势、温差电势

热电偶的测温原理:热电偶测温是基于热电效应，在两种不同的导体（或半导体）A和B组成的闭合回路中，如果它们两个接点的温度不同，则回路中产生一个电动势，通常我们称这种现象为热电势，这种现象就是热电效应 。

kTNA(T)ln eNB(T)kT1d(NBt)E(T,T)?U?U??TOdt温差电势 B oBTBTOeNBdt接触电势 EAB(T)?

EA(T,To)?UAT?UATO?kT1d(NAt)?TOdteNAdt6． 热电偶基本定律是什么？共4个定律

1、均质导体定律 2、中间导体定律 3、中间温度定律 4、标准电极定律 7． 热电偶冷端温度补偿方法有哪些？ 要会计算法，见P42计算例子，会查表表2.4.1 补偿导线法、计算法、补偿电桥法、冰浴法、软件处理法 8． 热电偶常用测温电路，画出基本电路图P43～P44

9． 试从原理、系统组成和应用场合三方面来比较热电偶测温与热电阻测温的不同点。

热电阻测温原理及材料：热电阻测温是基于金属导体的电阻值随温度的增加而增加这一特性来进行温度测量的。 热电阻测温系统的组成：热电阻测温系统一般由热电阻、连接导线和数码温度控制显示表等组成。 广泛应用于空调、暖气设备、电子体温计、液位传感器、汽车电子、电子台历等领域。

热电偶测温基本原理 将两种不同材料的导体或半导体A和B焊接起来，构成一个闭合回路。当导体A和B的两个执着点1和2之间存在温差时，两者之间便产生电动势,因而在回路中形成一个大小的电流,这种现象称为热电效应。热电偶就是利用这一效应来工作的。

热电偶由热电极,绝缘管,保护套管和接线盒等部分组成.

热电偶广泛应用于大化肥合成塔、存储罐等装置中。 10． 测温仪表选择的题目

第3章 压力检测

1． 什么是压力？常用压力的单位是什么？

在测量上所称的压力就是物理学中的压强，它是反映物质状态的一个参数；单位：帕斯卡 pa 2． 指出5种压力测量传感器及应用举例

应变式压力传感器 压电式压力传感器 压磁式压力传感器 电容式压力传感器 霍尔式压力计

3． 应变式压力传感器的测量原理，转换电路（电阻桥）

测量原理:外界的作用力（压力或拉力）引起应变材料的几何形状（长度或宽度）发生改变，进而导致材料的电阻发生变化。检测这个电阻变化量可以测得外力的大小。

4． 电容式压力传感器的测量原理，转换电路（电容桥）

一般采用圆形金属薄膜或镀金属薄膜作为电容器的一个电极，当薄膜感受压力而变形时，薄膜与固定电极之间形成的电容量发生变化，通过测量电路即可输出与电压成一定关系的电信号。

5． 霍尔式压力计的工作原理及转换电路

运用霍尔元件的霍尔效应，把被测压力作用下所产生的弹性元件位移转换为电势输出。

一、简答题

二、叙述原理题，如P33 图2.3.7几种利用半导体热敏电阻过热保护实例 双金属控制恒温箱的温度控制工作过程。P27 图2.2.2 零位式测量（解释图1.2.1） 三、计算题：

1.填表题，如：教材P23 12题；课堂练习，主要是练习误差分析 2.测温仪表选择的题目：课堂练习

3. 热电偶测温题，如教材P42 计算法；课堂练习，练习查表

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