传感器原理及应用划重点重点

1、湖北省高等教育自学考试大纲课程名称：传感器原理及应用 课程代号：6016关于大纲的说明与考核实施要求一. 考核的能力层次表述在大纲的考核要求中，提出了识记” 理解” 应用”等三个之间是递进等级 关系,后者必须建立在前者的基础上，它们的含义是：1、 识记:要求应考者能够记忆本课程中规定的有关知识的主要内容，如有关的 名词、概念、知识的含义，并能正确认识和表述，并根据考核的不同要求，做出正确的 理解,是低层次的要求。2、理解:要求应考者应该掌握的课程中得知试点，在识记的基础上，能全面把握 基本概念、基本原理、基本方法，能掌握有关概念、原理、方法的区别与联系，使较 高层次的要求。3、应用:在理解的基

2、础上，能运用基本概念、基本原理、基本方法联系学过的 多个知识分析和解决有关的理论问题和实际问题，是最高层次的要求。二. 关于命题和考试的若干规定1、本大纲各章所提到的考核要求中，各条细目都是考试的内容，试题覆盖重点章 节，加大重点内容的覆盖密度。2、 试卷对不同能力层次要求的试题所占的比例大致是：识记” 20%;理解” 30%;应用” 50%3、试题难易程度要合理，可分为四档：易、较易、较难、难，这四档在试卷中不 同难度试题的分数比例一般为23:3:2。4、每份试卷中，各类考核点所占比例约为：重点占65%,次重点占25%,般占5、本课程考试试卷主要题型一般有单项选择题、多项选择题、填空题、名词

3、 解释题、简答题、应用题。6考试方式为闭卷、笔试、考试时间为 150分钟，评分采用百分制。60分为 合格。三. 题型举例一、单项选择题1热电偶可以测量（。A 压力B .电压C温度D 热电二、多项选择题1、传感器又称为（。A .变换器B .敏感元件C .检测器D .探测器E.传感元件三、填空题1热电偶中热电势的大小仅与状及温度分布无关。四、名词解释1. 什么叫传感器？它由哪几部分组成？五、简答题1. 差动变压器式传感器的等效电路包括哪些元件和参数 ？各自的含义是什么？六、应用题台变间隙式平板电容传感器，其极板直径D=8mm,极板间初始间距d 0=1mm.,极板间介质为空气，其介电常数& 0=8.

4、85 X-1（2F/m。试求：（1初始电容C 0；（2当传感器工作时，间隙减小？d=10Mm，则其电容量变化？C。一、考核内容与考核目标第一章传感器概论（一学习要求*掌握传感器的定义、组成、分类，了解传感器在科技发展中的作用及发展动 向。第二章传感器的一般特性（一学习要求掌握传感器静态特性的性能指标，掌握传感器的动态特性：频率响应特性和瞬态 响应特性，以及时域动态性能指标，了解传感器的数学模型。（二考核知识点与考核要求1、传感器的静态特性1. 1识记：（1传感器的静态特性的含义，（2线性度、灵敏度、迟滞、重复性的含义,（3传感器的动态特性的含义,（4传感器的标定。1.2理解:（1传感器的静态特

5、性 的重要性能指标。（2传感器的数学模 型。（3传感器的动态特性频率响应和瞬态 响应2、传感器的动态特性2. 1识记:（1传感器的动态特性的含义。（2传感器的数学模型。2. 2理解:（1研 究传感器的动态特性的方法。（2传感器动态特性及其性能指标的概念3、传感器的无失真测试条件和传感器的标定3. 1识记:（1传感器无失真测试满足条件。（2传感器的标定的方法 第三章传感 器中的弹性敏感元件（一学习要求本章重点掌握弹性敏感元件的基本特性、形式，理解弹性敏感元件的应用范 围。了解弹 性敏感元件的材料要求。（二考核知识点与考核要求1、传感器的弹性敏感元件的基本特性1. 1识记:弹性特性、弹性滞后、弹性

6、后效、固有频率的含义。1.2理解:弹性敏感元件的基本特性表示形式及曲线形式。2、传感器弹性敏感元件的应用范围及参数计算2. 1识记:传感器弹性敏感元件部分应用范围，如弹性圆柱、悬臂梁等直接给出 计算公式，不需要推导第四章电阻应变式传感器（一学习要求1掌握电阻式传感器的定义、类别、工作原理和用途，一般了解线性电位器的空载和负载特性。2 一般了解应变片的结构和分类，粘贴工艺。3掌握电阻应变片产生温度误差的主要原因及线路补偿方法4掌握应变测量桥路的种类，电桥的工作特性。转换电路的形式及计算重点：电阻应变片（计的工作原理、测量电路及其应用难点：电阻应变式传感器的特性分析和信号调理技术（二考核知识点及考

7、核要求1、电阻应变片的种类和电阻应变片的工作原理。1. 1识记:金属的应变效应、应变片的结构，电阻应变片的种类、材料、参数。1.2理解:电阻应变片的特性、工作原理。2、电阻应变片的温度误差与补偿2. 1识记:温度误差产生的原因，电阻与温度的关系。2. 2理解:温度误差的补偿方法，重点桥路补偿法。3、电阻应变式传感器的测量电路3. 1识记:测量电桥的工作原理：平衡电桥与 不平衡电桥。3. 2理解:应变测量桥路的种类，电桥的工作特性。电阻应变仪。3. 3应用：电阻应变片的测量电路。各电阻应变式传感器的应用应变式力传感器 应变式压力传感器应变式加速度传感器。第五章电容式传感器（一学习要求理解并掌握不

8、同类型的电容传感器构造原理及其用途 ，并结合应用设计电容式 传感器,分析各种电容式传感器测量电路特点：交流不平衡电桥、二极管检波电 路、差动脉宽调制电路和运算法测量电路。理解静态特性 ，设计要点，转换电路，电容式传感器 的应用。了解容栅式传感器工作原理。 熟悉电容式传感器设计方法及 其典型工程应用技 术。重点：电容式传感器的工作原理、测量电路及其应用。难点：差动电容式传感器的特性分析。（二考核知识点与考核要求1、电容式传感器的工作原理及结构形式1. 1识记:（1电容式传感器的特点，电容传感器的表达式及结构形式，（2电容传感器的灵敏度及非线性。1.2理解:掌握变间隙式、变面积式及变介电常数式三种

9、电容传感器的工作原 理，灵敏度与非线性误差的矛盾关系及解决办法。1.3应用：电容传感器的工作原理及计算。2、电容式传感器的测量电路2. 1识记:分析各种电容式传感器测量电路特点：交流不平衡电桥、二极管检波 电路、脉宽调制电路和运算法测量电路。2. 2理解:掌握电容式传感器配用的测量电路的工作原理。3、影响电容传感器精度的因素3. 1识记:了解分布电容对其应用的影响，温度对结构尺寸的影响，温度对介质 介 电常数的影响，漏电阻的影响。第六章电感式传感器（一学习要求掌握自感式传感器工作原理、设计原则，差动变压器式传感器工作原理，主要误 差及补偿方法,电涡流式传感器工作原理。理解自感式传感器特性分析、

10、等效电 路、转换电路，电涡流的形成范围。了解差动变压器式传感器的转换电路，电涡流 式传感器转换电路，应用举例。重点：电感式传感器的工作原理及其应用；信号调理电路难点：电感式传感器的特性分析。（三考核知识点与考核要求1、变磁阻传感器工作原理及特性1. 1识记:按工作原理分类：变阻式、变压器式和涡流式，理解变磁阻传感器的等 效电路,单线圈电感传感器和差动式电感传感器的结构、 工作原理、可测量及测 量范围与灵敏度和线性度之间的关系。1.2理解:（1变磁阻式传感器的工作原理，表达式，电感与气隙的关系。（2电感 式传感器的输出特性分析和结构，分具有小气隙的电感式传感器和螺管式电感传感 器分析。2、差动变

11、压器2. 1识记:（1差动变压器的工作原理、输出特性。（2 一般了解差动变压器配用 的差动相敏检波电路的工作原理和基本特性，差动整流电路的工作原理。2. 2理解:（1差动变压器式传感器结构种类。（2差动变压器的灵敏度与初始平 衡位置的气隙大小的关系。2. 3应用:差动变压器的信号调节电路。3、涡流式传感器3. 1识记:（1电涡流式传感器的类别。（2电涡流式传感器配用测量电路工作原 理。3. 2理解:掌握电涡流式传感器的基本结构、工作原理及其工作特性。第七章压电式传感器（一学习要求掌握压电效应及其物理解释，压电元件常用结构形式，测量电路。了解压电材 料及主要 特性、应用举例。超声波传感器、探伤仪

12、，无损检测。重点:压电效应、测量电路难点:压电材料的压电机理、电荷放大器与电压放大器的对比。（二考核知识点与考核要求1、压电式传感器的工作原理1. 1识记:压电效应的概念,纵向压电效应和横向压电效应；石英晶体在直角坐标 系中的三个轴名称；1.2理解:（1压电式传感器的工作原理。（2正压电效应与逆压电效应的区别。（3压电效应的表达式即力与电荷的关系。（4压电效应的物理解释。2、压电材料2. 1识记:压电材料分两类:压电晶体和压电陶瓷；单晶体和多晶体；压电材料的特 性要求。2. 2理解:（1多晶体的压电特性，压电陶瓷的极化：未加电场和加电场。（2压电 陶瓷力与电荷的关系。（3压电元件的基本变形。3

13、、压电式传感器的等效电路3. 1识记:压电元件两电极间的压电陶瓷或石英晶体为绝缘体 ，因此可以构成一 个电容器，其电容量的表达式3. 2理解:（1压电式传感器的等效电路可等效两种形式：电荷等效电路和电压等 效电路。（2压电材料的并联和串联的两种形式。4、压电式传感器的调节电路4. 1识记:前置放大器的两个作用。4. 2理解及应用：电压前置放大器与电荷前置放大器的区别及特点；5、压电式传感器的应用5. 1识记:压电式加速度传感器的结构，5. 2理解:（1压电式加速度传感器的工作原理，（2压电式加速度传感器的频率响 应特性及其应用频率范围的确定方法。第八章磁电式传感器（一学习要求理解并掌握磁电式传

14、感器的工作原理及应用，熟悉磁电式传感器的设计方法。 重点:磁电式传感器的工作原理及其应用。难点:磁电式传感器的特性分析。（二考核知识点与考核要求1、磁电式传感器的工作原理及应用1. 1识记:（1磁电式传感器基于电磁感应原理的传感器，其表达式。（2磁电式传 感器的分类。1.2理解:（1动圈式磁电式传感器的工作原理，结构组成，产生感应电势的表达 式。（2磁阻式磁电传感器的工作原理，结构组成，产生感应电势的表达式1.3应用:动圈式磁电式传感器和磁阻式磁电传感器的应用和应用场合2、磁电式传感器的频率响应特性2. 1识记:了解磁电式传感器的频率响应特性，磁电式传感器是惯性拾振器，磁电 式速度传感器与相对

15、速度的关系。第九章热电式传感器（一学习要求掌握热电偶的结构、热电势产生的条件、测温原理、基本定律及使用。掌握热 电阻、热敏电阻的工作原理及工作特性。重点：热电式传感器的工作原理及其应用。难点：热电偶的热电效应及其冷端补偿技术。（二考核知识点和考核要求1、热电偶传感器1. 1识记:（1热电偶的工作原理、热电效应、热电极、工作端和自由端、冷端 和热端。（2热电偶的类型和结构。1.2理解:（1产生热电势有两部分组成：温差电势和接触电势。（2温差电势和接 触电势的区别，温差电势与接触电势的表达式。（3热电偶的基本定理：均质导体定 律、中间导体定律、中间温度定律。1.3应用:热电偶温度补偿方法：热电偶补

16、偿导线、 参考端温度修正法、参考端 0C恒温法、参考端温度自动补偿法（补偿电桥法。2、热电阻传感器2. 1识记:（1热电阻传感器定义、优点。（2热电阻传感器分为金属热电阻和半 导体热电阻两大类，（3常用热电阻的材料：铜电阻和铂电阻。2. 2理解:（1铜电阻的特点，铜电阻的特性方程。（2铂电阻的特点、铂电阻的特 性方程。2. 3应用:（1热电阻传感器测量电路，（2测量电路最常用的是电桥电路。其内部 引线方式有两线制、 三线制和四线制三种。（3三线制测温消除导线产生误差原理 目的：为避免或消除导线电阻对测温的影响。3、热敏电阻3. 1识记:热敏电阻的材料和结构3. 2理解:负温度系数热敏电阻的特性

17、，热敏电阻的伏安特性。3. 3应用:热敏电阻温度补偿。第十章光电式传感器（一学习要求1掌握外光电效应及其两个基本概念。2掌握光电管的结构、测量光强度的工作原理，了解光电管的光谱特性，掌握光 电管光谱特性的用途、光电特性和暗电流的定义，一般了解光电倍增管的特性。3掌握内光电效应、光导效应原理，了解光敏电阻的结构；掌握光敏电阻的工作 原理、灵敏度与暗亮电阻的关系和光电特性的特点。4掌握光敏二极管的结构、工作原理及光电特性。6掌握光敏三极管的结构、工作原理及其特点（与光敏二极管的关系。7掌握硒、硅光电池的结构、工作原理、光电特性。(二考核知识点和考核要求1、光电管与光电倍增管1. 1识记:内光电效应

18、、外光电效应、阻挡层光电效应。1.2理解:(1光电管的结构,(2光电倍增管的结构、原理。2、光敏电阻2. 1识记:(1光敏电阻的结构，(2光敏电阻的工作原理：无极性、是一个电阻器 件、无关照时，光敏电阻值(暗电流很大，电流很小。2. 2理解:(1光敏电阻的主要参数：暗电流、亮电阻、光电流。光敏电阻的暗电 阻越大，而亮电阻越小，则性能越好，也就是说，暗电流要小，光电流要大，光敏电阻的 灵 敏度就高。(2光敏电阻的基本特性：伏安特性，一定光照，电阻一定，电流正比于电 压。一定电压，电流随着光照强度增强而增大。光照特性，光敏电阻的光 电流与光 强之间的关系。呈非线性。光谱特性，光敏电阻的相对光敏灵敏

19、度与入射波长 的关 系称为光谱特性。亦称为光谱响应。响应时间和频率特性。温度特性 ，温度变化影 响光敏电阻的光谱响应。3、光敏二极管和光敏晶体管3. 1识记:(1光敏二极管的结构，光敏二极管在电路中一般是处于反向工作状 态。利用光子引起的电子跃迁将光信号转变成电信号，光生电流与光强成正比。(2光敏晶体管的结构，光电三极管比具有相同有效面积的光电二极管的光电流 大几十至几百倍，但相应速度较二极管差。3. 2理解:(1光敏二极管的原理，没有光照射时，反向电阻很大，反向电流很小， 这反向电流称为暗电流。二极管处于截止状态。当光照射在PN结上时，它们在PN结处的内电场作用下作定向运动，形成光电流。二极

20、管处于导通状态。光的照 度越大,光电流越大。(2光敏晶体管的原理,(1光电转换,(2电流放大4、光电池4. 1识记:光电池的原理：光电池的工作原理是基于 光生伏特效应”。4. 2理解:光电池的基本特性：光谱特性、光照特性,反映短路电流、开路电压与光照度的关系。温度特性，光电池的温度特性是描述光电池的开路电压和短路 电流随温度 变化的情况。5、光电式传感器5. 1应用:光电式传感器在监测与控制中应用广泛，模拟量光电传感器检测系统 开关量光电传感器，光电式转速表。第十一章智能式传感器(一学习要求了解智能式传感器的定义、形式、构成、特点，传感器的智能化与集成智能化 传感器的区别。(二考试知识点及考核

21、要求1、智能式传感器的概述1. 1识记:智能式传感器的定义2、智能式传感器的构成2. 1识记:智能式传感器的构成、组成。3、压阻式压力传感器智能化。3. 1识记:压阻式压力传感器硬件结构，压阻式压力传感器的软件结构4、智能式传感器的发展方向与途径。4. 1识记:传感器的智能化与集成智能化传感器的区别。第十二章光导纤维传感器（一学习要求掌握光纤的基本原理、光纤传感器的基本原理。了解光纤位移传感器、光纤速 度、加速度传感器、光纤振动传感器、光纤温度传感器、光纤压力传感器的工作 原理及应用。重点:光纤传感器的基本原理。难点:光调制技术。（二考核知识点与考核要求1、光导纤维传感器的概述。1. 1识记:

22、（1光纤传感器技术的形成及其特点，（2光纤传感器的光源。1.2理解:（1光纤传感器的光探测器，有光敏二极管、光敏三极管、光电倍增管 等。（2光线传感器的分类，功能型传感器和传光型传感器。按传输模式分单模光 纤、多模光纤。2、光导纤维以及光在其中的传输。2. 1识记:光导纤维的结构。2. 2理解:光导纤维的传输原理。光的全内反射是光纤传输光的基，（1光的全反射条件，（2数值孔径NA。3、光调制技术。3. 1识记:（1光调制方式分类：强度调制、相位调制、偏振调制、频率调制和波长调制等。（2相位调制与干涉测量，（3频率调制。4、光纤传感器的应用4. 1识记:（1光纤传感器结构原理，光纤传感器则是一种

23、把被测量的状态转变为 可测的光信号的装置。由光发送器、敏感元件（光纤或非光纤的、光接收器、信 号处理系统以及光 纤构成。4. 2应用:光纤位移传感器。光纤速度、加速度传感器。光纤振动传感器。光纤温度传感 器。光纤流量、流速传感器。光纤压力传感器。第十三章固态图像传感器（一学习要求掌握固态图像传感器的敏感器件的原理，了解其应用。重点:CCD传感器；难点:CCD的电荷耦合过程。（二考核知识点与考核要求1、固态图像传感器引言。1. 1识记:图象传感器是利用光电器件的光-电转换功能，将其感光面上的光像 转换为与光像成相应比例关系的电信号图像的一种功能器件。2、固态图像传感器的敏感器件。1. 1识记:固

24、态图像传感器的敏感器件分类：电荷耦合器件、电荷诸如器件理解:电荷耦合器件（CCD的原理:CCD器件的基本单元结构是 MOS （金属一 氧化物一半导体结构,（1 MOS光敏单元，（2读出移位寄存器，是电荷图像的输出 电路。3、固态图像传感器。3. 1识记:固态图像传感器的分类。固态图像传感器的主要特性。3. 2理解:线型固态图像传感器、面型固态图像传感器。第十四章气体传感器（二学习要求掌握气体的检测方法，了解气体传感器的种类及应用。重点:气体传感器的工作原理。（三考核知识点与考核要求1、概述；1. 1识记:（1气体传感器及气体检测方法；（2气体传感器的分类。2、半导体气体传感器；2、1识记:半导体气体传感器及其分类；理解:不同类型半导体气体传感器工作原理3、红外吸收式气敏传感器工作；理解:红外吸收式传感器工作原理4、接触燃烧式气敏传感器；理解:接触燃烧式气敏传感器工作原理第十五章湿度传感器（一、学习要求掌握湿度及基本概念，湿度传感器的特性参数，了解湿度传感器的种类及应用。 重点:湿度传感器的工作原理。（二、考核知识点与考核要求1、湿度及湿度传感器1. 1识记:（1湿度概念；（2湿度传感器的分类。（3湿度传感器的特性参数：湿度 量程、特征量温度系数、灵敏度、相对湿度特性曲线、响应时间。2、电解质系湿度传感器2. 1