HNU_多传感器（专选）_作业1（传感器静态/动态特性，灵敏度，应变片）

一. 简答题（共5题，100分）

1. 传感器的静态特性

(简答题)传感器的静态特性是什么？由哪些性能指标描述？它们一般可用哪些公式表示？

我的答案：

（1）静态特性：

       当输入量为静态或变化缓慢的信号时，讨论传感器的静态特性，输入输出关系称为静态特性；

（2）性能指标：

①线性度：

        即最大非线性绝对误差 与 满量程输出的比值；

        表征实际特性与拟合直线不吻合的参数

②迟滞：

        即正反行程输出值之间的最大差值 与 满量程输出的比值；

        输入输出不能一一对应；

③重复性：

        即最大重复偏差 与 满量程输出的比值；

        为最大标准差，在测量次数趋于无穷时的正泰总体的平均值；2~3为置信度（概率95.4%，99.7%）

④灵敏度：

        即稳定条件下输出微小增量 与 输入微小增量的比值；

        反映单位输入变量能引起的输出变化量，每伏电压的灵敏度

⑤稳定性：

        一般在室温条件下，经过规定时间后，传感器实际输出与标定时输出的差异程度来表示；

2. 传感器的动态特性

(简答题)传感器的动态特性主要技术指标有哪些？它们的意义是什么？

我的答案：

动态特性的主要技术指标：

（1）时间常数：越小响应越快，频带越宽；

（2）传感器固有频率：选择在（3~5）ω 信号；

（3）阻尼比ξ：选择在0.6-0.8，原则是过冲不太大，稳定时间不太长；

3. 传感器灵敏度

(简答题)两个电子秤的传感器分别标有1mV/g.V、0.5mV/g.V，问哪个传感器灵敏度高？

我的答案：

        对于相同质量的物体，1mV/g.V的电子秤的电压变化更大，所以其灵敏度更高。

4.电阻应变效应

 (简答题)何为电阻应变效应？怎样利用这种效应制成应变片？

我的答案：

（1）电阻应变效应：导体在外力作用下产生机械形变时阻值发生变化；

（2）利用：

• 当电阻丝收到轴向拉力作用时，金属丝几何尺寸变化引起电阻值的相对变化，与电阻率变化成正比。
• 通过弹性元件可将位移、压力、震动等物理量通过应力变化，并转换为电阻的变化进行测量。

5. 金属应变片与半导体应变片

(简答题)金属应变片与半导体应变片在工作原理上有何不同？半导体应变片灵敏系数范围是多少，金属应变片灵敏系数范围是多少？为什么有这种差别？半导体应变片的最大缺点是什么？

我的答案：

（1）工作原理的不同：

• 金属应变片：主要基于几何形变引起的电阻变化，即长度和截面积的变化；
• 半导体应变片：除了几何形变外，还显著依赖于电阻率的变化；

（2）灵敏度系数：

• 金属应变片：2-3之间；因为其电阻变化主要有几何形变引起，电阻率变化较小；
• 半导体应变片：100-200之间，甚至更高；因为其电阻率对应变变化非常敏感，导致电阻变化比几何形变贡献更大；

差别原因：金属应变片的电阻变化主要来源于几何形变、电阻率基本不变，而半导体应变片的电阻率随应变变化非常显著，使得其灵敏度远高于金属应变片；

（3）半导体应变片的最大缺点：

温度敏感性高：半导体材料的电阻对温度非常敏感，易收到温度变化的影响；故而实际使用中需要较复杂的温度补偿机制；

除此之外，半导体应变片的线性较差，制作难度成本较高，使用寿命也可能低于金属应变片；