Типовые компоненты и датчики контрольно-диагностических средств»

Вопросы к экзамену по дисциплине

«Типовые компоненты и датчики контрольно-диагностических средств»

1. Понятие «датчик». Классификация датчиков. Общие свойства датчиков. Основные требования к датчикам. Миниатюризация датчиков.

2. Характеристики датчиков: порог чувствительности, предел преобразования, метрологические характеристики, надежность, эксплуатационные характеристики.

3. Метрологическое обеспечение датчиков. Принципы выбора датчиков.

4. Реостатные преобразователи.

5. Резистивные преобразователи: терморезистивные преобразователи (металлические, полупроводниковые), тензо- и пьезорезистивные преобразователи.

6. Емкостные преобразователи.

7. Индуктивные преобразователи.

8. Трансформаторные преобразователи.

9. Струнные преобразователи.

10. Стержневые преобразователи.

11. Ультразвуковые преобразователи.

12. Индукционные преобразователи.

13. Термоэлектрические преобразователи.

14. Фотоэлектрические преобразователи: фоторезисторы.

15. Фотоэлектрические преобразователи: фотодиоды, фототранзисторы.

16. Пьезоэлектрические преобразователи (ПЭП). Общие сведения. Группы пьезоэлектриков. Уравнение пьезоэффекта. Уравнения ПЭП.

17. Электрические схемы подключения ПЭП. Конструкции ПЭП. Повышение помехоустойчивости ПЭП.

18. Оценка чувствительности ПЭП. ПЭП с использованием обратного эффекта. Зависимость свойств ПЭП от внешних условий. Применение ПЭП.

19. Контактные преобразователи с устройствами пространственного кодирования.

20. Фотоэлектрические преобразователи с устройствами пространственного кодирования.

21. Электромагнитные преобразователи с устройствами пространственного кодирования.

22. Гироскопические приборы и устройства. Трехстепенные гироскопы: свободный гироскоп с одним датчиком угла, блок свободных гироскопов, гироскоп трехстепенной управляющий, гироскоп поплавковый астатический, вибрационный гироскоп.

23. Двухстепенные гироскопы: скоростной гироскоп, скоростной гироскоп с электрической пружиной, поплавковый гироскоп.

24. Взаимодействие оптического излучения с оптическими средами. Основные требования к приемникам волоконно-оптического излучения.

25. Материалы волоконно-оптических элементов.

26. Оптические элементы, используемые в ВОД: входные окна, световоды.

27. Оптические элементы, используемые в ВОД: оптические фильтры, иммерсионные линзы.

28. Взаимодействие оптического излучения с полупроводниками. Поглощение излучения полупроводниками: собственное, примесное.

29. Принципы преобразования в ВОД физических величин.

30. Амплитудные ВОД (ВОД с модуляцией интенсивности).

31. ВОД поляризационного типа.

32. ВОД на основе микромеханических резонаторов, возбуждаемых светом.

33. Характеристики микрорезонаторных ВОД физических величин. Оптическое мультиплексирование ВОД физических величин.

34. Волоконно-оптические гироскопы (ВОГ). Принцип действия ВОГ.

35. Принципиальная схема ВОГ. Чувствительность ВОГ.

36. ВОГ с эрбиевым источником.

37. Задачи измерения давления. Датчики давления на современном этапе. Принципы построения аналоговых и дискретных датчиков давления.

38. Воздействие влияющих факторов на датчики давления.

39. Динамические погрешности при измерении переменных давлений.

40. Особенности эксплуатации и монтажа датчиков давления.

41. Тензометрические полупроводниковые чувствительные элементы. Схемы включения тензорезисторов.

42. Тензорезистивные кремниевые датчики. Характеристики и параметры мостовых тензорезисторных преобразователей давления.

43. Градуировка, балансировка и компенсация температурной погрешности мостовой схемы тензопреобразователей.

44. Технология изготовления интегральных тензопреобразователей.

45. Применение ДД: интегральные преобразователи давления с профилированной мембраной, интегральные преобразователи давления на основе гетероэпитаксиальных структур, интегральные кремниевые тензопреобразователи, преобразователь давления с подстроечными резисторами на кристалле.

46. Датчики аэрогазодинамических давлений.

47. Магнитоупругие преобразователи (МУП). Принцип действия и конструкция МУП. Схемы включения МУП. Погрешность МУП. Магнитоупругий датчик измерения силы.

48. Гальваномагниторекомбинационные преобразователи.

49. Датчики Виганда.

50. Гальваномагнитные явления. Характеристика основных гальваномагнитных эффектов.

51. Эффект Холла. Материалы для изготовления датчиков Холла (ДХ). Основные параметры ДХ и их связь со свойствами полупроводника.

52. Технология изготовления ДХ.

53. Магниторезистивные преобразователи. Основные параметры магниторезисторов.

54. Технология изготовления магниторезисторов.

55. Применение гальваномагнитных преобразователей в средствах автоматизации.

56. Магнитодиодный эффект. Параметры магнитодиодов.

57. Конструкция и технология изготовления магнитодиодов. «Торцевые» и планарные магнитодиоды.

58. Применение магнитодиодов: рекомендации по эксплуатации, бесконтактные клавиши для ручного ввода информации, датчики положения движущихся предметов, датчики постоянного тока, преобразователь частоты вращения.

59. Основные задачи температурных измерений. Физические основы температурных измерений.

60. Погрешности температурных измерений контактными датчиками.

61. Полупроводниковые терморезисторы (ТР). Основные характеристики ТР: температурная зависимость сопротивления, вольт-амперные характеристики, инерционность, стабильность и срок службы.

62. ТР с отрицательным и положительным ТКС. Кремниевые датчики температуры.

63. Применение датчиков температуры: медный, платиновый и марганцевый термометры сопротивления.

64. Основные задачи измерений тепловых потоков. Классификация датчиков теплового потока (ДТП). Физические модели «тепловых» ДТП.

65. Тонкопленочные ДТП, калориметрические ДТП.

66. Градиентные (с продольным и поперечным градиентом) ДТП.

67. Бесконтактные измерители температуры. Тепловые фотоприемники. Применение пироэлектриков.

68. Биосенсоры. Применение биосенсоров: биосенсоры на основе бактерий, микроорганизмов, биологических тканей. Проблемы и перспективы развития.

69. Датчики газового состава. Электродные реакции.

70. Электрохимические методы анализа: кондуктометрия, потенциометрия, вольтамперометрия, амперометрия, кулонометрия.

71. Химические измерения: кислотность, окислительно-восстановительный потенциал, проводимость.

72. Преобразователи для измерения концентрации специфических ионов. Электрометрический газовый анализ. Резистивный газовый анализ. Медицинские датчики.

73. Особенности «интеллектуальных» датчиков физических величин. Функциональные возможности и требования, предъявляемые к «интеллектуальным» датчикам.

74. Микропроцессорные модули для интеллектуальной обработки информации. Измерительный канал «интеллектуальных» датчиков.

75. Основные критерии выбора микроконтроллера для «интеллектуального» датчика.

76. Универсальный интерфейс преобразователя.

77. Стандартизация интерфейсов «интеллектуальных» датчиков (семейство IEEE Р 1451). Коррекция ошибок в «интеллектуальных» датчиках.

78. Схемы соединений измерительных преобразователей. Температурная компенсация тензометров (в том числе с помощью мостовых схем). Установка тензометров. Шумы. Защитные кольца. Случайные шумы. Коэффициент шума.

79. Исполнение датчиков в зависимости от воздействия климатических факторов внешней среды.

80. Исполнение датчиков в зависимости от степени защиты от воздействия твердых тел (пыли) и пресной воды.

81. Исполнение датчиков в зависимости от устойчивости к воздействию синусоидальной вибрации.