传感器考点复习-中南大学

《传感器原理与应用》

内容提要和基本要求教学内容和重点：

传感器的基本概念及其基本特性（静态、动态特性）；传感器的标定和校准方法；各类传感器的转换原理；特性分析及其设计方法；测量电路；实际应用；实验。参考学时：

56或64学时，其中讲课44~50学时；实验12~14学时。考核方法：平时(作业、考勤)15%+实验15%+期末考试70%Chapter1

1．明确传感器的定义、组成及其分类；传感器技术的特点；传感器与传感器技术的地位和作用及其发展趋势；2．掌握传感器静态特性指标及定量描述方法；3．掌握传感器动态特性的描述方法（微分方程，传递函数，频率特性）及其动态特性指标（一阶传感器的时间常数

，二阶传感器的固有频率

n和阻尼比

）的意义；4．掌握传感器动态响应（阶跃响应和频率响应）的分析方法；5．掌握传感器动态误差的意义及其计算方法；6．了解机-电模拟的基本方法和意义。一阶传感器二阶传感器微分方程传递函数频率特性幅频特性相频特性动态误差主要计算公式

Chapter2

被测量应变（

）电阻变化（

R）电压(U)1．掌握金属电阻应变片的结构、原理（电阻-应变效应，K=(

R/R)/

）及特性：2．掌握压阻式传感器工作原理，固态压阻式传感器的设计特点及其应用；

Chapter2

3．掌握电阻应变式传感器测量线路（直流惠斯通电桥）的结构形式（特别是差动结构）及特点，一般情况下，电桥输出电压为4．掌握电阻应变式传感器的组成、应用及其分析方法；弹性敏感元件+电阻应变片电阻应变式传感器；

弹性敏感元件的应变-应力关系：

=

/E；

弹性敏感元件的泊松比

：Δd/d=

l/l=

。5．了解电位计式传感器结构和基本特性（自学）。

Chapter3

被测量

L，

M电磁感应自感式传感器（电感式传感器）电感式传感器—差动变压器互感式传感器—电涡流式传感器

Chapter3

1.掌握电感式传感器结构、原理及其基本特性：

变气隙型电感式传感器螺管式电感传感器电感量

灵敏度

非线性误差差动结构：灵敏度加倍；非线性误差减小。

Chapter3

2.掌握电感式传感器的电桥测量电路的输出特性：

交流电桥输出：

差动电阻平衡臂电桥：或

差动变压器电桥：或

Chapter3

3．掌握差动变压器组成结构、工作原理、输出特性及其差动整流电路和相敏检波电路的工作原理，输出信号：4．掌握高频反射式电涡流式传感器的结构、工作原理及其基本特性；5．掌握各类电感式传感器的典型应用（位移型传感器）。

Chapter4

被测量（

d，

S，

）

CU(I,f)1．掌握不同类型的电容传感器构成原理及其用途，并结合应用设计电容式传感器：

平行板电容器电容量：

柱式电容器电容量：

Chapter4

空气介质的变间隙式电容传感器：灵敏度：非线性误差：

具有固体介质的变间隙式电容传感器：

线位移变面积式电容传感器：

Chapter4

角位移变面积式电容传感器：

变介电常数式电容传感器：(线性)

2．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，差动脉冲宽度调制电路，运算法测量电路等；3．了解杂散电容产生原因及减少或消除杂散电容影响的方法；4．明确电容式差压变送器结构原理，掌握分析计算电容变送器初始电容及灵敏度变化的方法。

Chapter5

力(F)电荷(Q)1．掌握压电材料压电效应的意义及描述方法(Q=dijF)；2．掌握石英及压电陶瓷材料的压电机理及其压电特性；3．掌握压电式传感器的等效电路（等效电容器Ca=

S/h，或电荷源Q=dijF、电压源Ua=Q/Ca）及测量电路的特点;分析电压前置放大器与电荷前置放大器的特性及区别：

Chapter5

电压前置放大器传感器的电压灵敏度：输入电压Ui与作用力之间的相位差:理想情况：幅值比电压灵敏度

Chapter5

测量电路的时间常数：，

n=1/

，幅值比，

相位差；低频响应动态误差：

电荷前置放大器输出电压：与之间的相位差：

Chapter5

4．学会分析压电式加速度计的频率响应特性及其应用频率范围的确定方法。加速度计微分方程：灵敏度与频率关系：

Chapter6被测量电动势

1.掌握磁电式传感器的结构（恒定磁通式和变磁通式）及其工作原理（电磁感应原理e=

NdΦ/dt）；2．掌握磁电式传感器的设计方法和典型应用（速度型传感器）；3．掌握磁电式振动传感器和转速传感器的结构和特性分析。

Chapter7

温度电信号（电阻、电压、电流等）1.掌握金属热电阻的测温原理（电阻

温度效应），明确铂热电阻和铜热电阻的热电特性、测温范围、百度电阻比（W(100)＝R100/R0）、分度号（Pt100、Pt50和Cu100、Cu50）和分度表；2.了解热敏电阻的三种基本类型和NTC热敏电阻的基本特性；3.掌握PN结型温度传感器（晶体二极管、三极管和集成温度传感器）的测温原理及特性；