传感器考试知识点

13题型：102015305301题，20绪论1、传感器的定义:把外界非电信号转换成有对应关系的电信号输出的器件或装置2、传感器在测量仪器中的地位相当于人体的感觉器官.3、传感器的三个根本构造组成：敏感元件，传感元件和测量电路。直接感受被测量的是敏感元件。第一章传感器技术根底4、传感器的数学模型是指：传感器的输出量与输入量之间的数学关系。2n5、传感器的静态模型常用多项式表示为ya0a1某a2...an其中a0a1KS。6y=k+by=k7、传感器的一阶动态模型中的参数为时间常数a1a0dya1a0yb0dtba1dydyy0yK某a0dta0dt为固有频率nd2ydya22a1a0yb0dtdtb0a2d2ya1dy1d2y2dyy22yK2a0dta0dta0ndtndt8、静态特性和参数量程的概念：传感器可以有效测量的被测量的范围。线性度是衡量校准曲线和拟合直线之间的偏离程度。精度表示传感器的测量值与真实值之间的偏离程度。回差是指传感器在正反行程过程中校准曲线不重合的程度。灵敏度是指传感器的输出量相对于输入量的变化率，即dyd漂移是指当传感器无输入或固定某个输入时，经过确定时间输出量偏离原值的大小。〔包括零点漂移和灵敏度漂移9、动态特性和参数0.707。一阶传感器的阶跃响应到达稳态63%的时间正好等于时间常数。0dB3dB率之间的频带。10、互换性：指当需要更换传感器时，只需要选择同型号的传感器去替换，不需要对其尺寸及参数进展检测和调整，仍能保证误差不超过规定范围正常工作。标定：是指研制的传感器在正式使用前，对其性能进展全面测定的过程。校准：传感器在使用或储存一段时间后，对其性能进展重标定。11、在传感器的使用中，承受差动技术带来的优点有：1、消退噪声等共模干扰信号和零位输出；2、提高灵敏度；3、消退偶次项，减小非线性误差。平均技术：对同一个被测量，用多个一样的传感器同时测量，得到多个测量值，取全部测量值的平均作为输出。由统计学可知，平均值的误差比单次测量值的误差小。其次章电阻式传感器12、应变电阻效应由两个局部构成：几何尺寸变化引起和电阻率变化引起。半导体材料由电阻率的变化为主，而金属材料主要由几何尺寸变化为主。半导体材料的应变灵敏系数比金属材料的要大。导致应变计的灵敏系数比应变材料的灵敏系数小的主要缘由是应变计具有横向应变效应。13、应变电阻计测量电路的主要功能：1、将电阻变化转换为输出电压的变化，且两者保持良好的线性关系；2、将输出电压放大到可以便利显示；3、具有温度补偿功能。单臂工作的应变电桥，输出电压与电阻相对变化之间存在非线性关系。因此，一般应变电桥不承受单臂工作方式，而是承受差动的双臂工作或四臂工作。双臂工作的差动应变电桥中两个工作臂应当感受反向应变，且接成相邻臂。差动四臂电桥与单臂电桥相比的优点：1、消退了非线性误差；2、灵4〔4输入，相对臂的应变片感受同向应变，相邻臂的应变片感受反向的应变。四臂差动电桥输出电压与电阻相对变化为确定的线性关系UoUR1UKR1电阻应变式传感器常见的使用方式是：先使用弹性元件作为敏感元件，把被测量转变成应变，然后再通过电阻应变计作为转换元件，将应变转换为电信号。第五章磁电式传感器14、磁电感应式传感器是基于电磁感应定律。根本构造包括线圈、磁铁和关心局部。〔包括动圈式速度传感器和动铁式速度传感器。工作原理：eBlv〕磁电感应式传感器的动态模型分析不要求。〔应用：动圈式话筒、动圈式心音传感器、导电液体流量监测〕15、霍尔传感器基于霍尔效应，常用N霍尔片有四个电极，两个把握极是面接触型，两个霍尔极是点接触型。HBvw，UHIBendI=endvw〔n〕霍尔效应：给把握极通以把握电流I，载流子e反向运动v。当外加磁场B垂直于LwFL尔极两端产生电场EH，称为霍尔电场，并输出霍尔电势UH，这种现象称为霍尔效应。材料的霍尔系数〔显的霍尔效应。提高霍尔灵敏度〔KHRHd〕的方法是选择高霍尔系数的材料，减小霍尔片的厚度。RH1en〕等于材料的电阻率与材料的载流子迁移率的乘积，因此，金属材料和绝缘材料的霍尔效应都很微弱，半导体材料具有较明理解霍尔传感器使用时不等位电势补偿的原理。〔不等位电势的形成缘由：输出的霍尔电势与霍尔电极在Ld位置有关。当无外加磁场时，两个霍尔电极必需位于两端面上电位相等的位置〔理论上的最正确位置是Ld〕，0。而实际上在霍尔传感器装配时，由于无法准确保证两个霍尔电极位于等电位处，所以会造成确定大小的不等位电势〕0。为了分析不等位电势，将霍尔元件等效为一个电阻电桥，不等位电势可看成是电桥不平衡造成的输出电压，用来调整电桥平衡的方法可以用于不等位电势的补偿。〔霍尔传感器应用：微位移测量、转速测量、监测沟通电〕第六章压电式传感器16、压电效应是指某些电介质存在受力极化的现象，即：在确定的方向上受到外力作用而变形时，会在确定方向的外表产生正负电荷，电荷量的大小正比于作用力的大小。可用压电方程来定量描述压电效应：σ=dT，σTd36，〔d〕。17、压电材料主要有三大类：压电晶体〔单晶体，以石英晶体〔SiO2〕为代表〕、压电陶瓷〔多晶体，如钛酸钡陶瓷〔BaTiO3〕、铌镁酸铅压电陶瓷〔PMN〕〕和压电薄膜(有机高分子压电材料，如聚偏二氟乙烯PVDF(PVF2))等压电薄膜型材料。三种压电材料的性能特点。石英晶体主要性能特点：〔1〕压电常数小，灵敏度不高，但是它的时间和温度稳定性极好〔2〕机械强度高，可以承受很大的应力〔3〕固有频率高，动态特性好〔4〕居573C，温度稳定性好常用于精度和稳定性要求高的场合压电陶瓷主要性能特点：〔1〕相对压电晶体而言，压电常数大，灵敏度高〔2〕制造工艺成熟，本钱低，利于广泛应用〔3〕刚度不够，受力不能太大〔4〕居里点温度低，温度稳定性差压电薄膜的特点：〔1〕1010倍〔2〕具有优异的宽频带响应特性〔3〕具有很高的化学稳定性〔4〕质轻松软，可制成轻软结实的检测元件〔5〕便于批量生产，可制成大面积阵列传感器〔6〕80〔7〕产品全都性差，这是主要应用障碍不要求把握压电传感器的等效电路和测量电路的分析过程，但要知道：压电传感器不能用于静态测量。18、〔压电式传感器的高频特性较好，低频特性较差。改善低频的方法：提高时间常数，通过提高电阻实现，不能通过提高电容实现，由于会降低抱负增益。R(CaCcCi)〕电压放大器的缺点是：1、抱负增益与电缆电容有关，〔当更换电缆时，电缆电容Cc变化，必需重进展标定〕；2、低频特性仍有待提高。而电荷放大器的优点是：1、增益仅与反响电容有关，与电缆电容无关；2、低频特性好于电压放大器，可测量准静态量。〔压电式传感器应用：PVDF〕19、〔热电式传感器：〔1〕热电阻式传感器：热电阻：〔金属。PtCu〕、热敏电阻〔半导体〕热电势式传感器：热电偶温敏二极管、温敏三极管〔非线性好〕及集成温度传感器〕国际上为了有效的使用热电阻，为其制定了一套标准，标准热电阻在使用时，可通过测量到的电阻值查找分度表来猎取温度值。20、NTC〔NTC：电阻随温度增加较均匀的减小，是最常用于温度测量的一种热敏电阻〕NTCT0R0，且B〔常数〕，则其温度与电阻的关系式为RTR0e11BTT0。21、理解NTCNTC要把握其通路上的电流，电流不能太大，以免自身发热导致的测量误差。伏安特性：当外界温度不变时，NTC较小时，由于外界温度不变，NTC线性。当电流增大时，由于NTCU-I再是线性〔NTC小，价格廉价。但仅适合低温测量，互换性差，非线性严峻。〕NTC法有：1、串并联电阻法〔构造简洁，但灵敏度降低〕；2、数字校正法〔灵敏便利，较好保存高灵敏度，但对设备要求高〕。22、热电效应：将两种不同材料的导体A、B，组成一个闭合回路。12大小和方向与两种导体的性质和两个端点的温度有关，这一现象称为热电势效应，简称热电效应。热电势由接触电势和温差电势构成。〔热电偶产生热电势的两个条件：〔1〕热电极由两种不同材料构成〔2〕热端和冷端温度不一样〕〔一般只有在标准热电偶满足不了要求时才选用非标准热电偶K作为三级测温标准热电偶〕23、热电偶在使用时，由于冷端〔T0〕0〔由于分度表是0的值〕，需要做冷端温度补偿。热电偶、补偿导线和测量仪器是使用热电偶进展温度测量的常用组合。热电偶的工作定律不要求，冷端温度补偿的具体方法不要求24、集成温度传感器是将温敏三级管〔差分对管，NPN〕及其关心电路集成在同一个芯片上的温度传感器，其输出电压或电流与温度成正比关系。热电式传感器应用：测量管道流速、电动机过宠保护、热电开关第八章光电式传感器25、几种光电效应及相应的光电器件〔1〕外光电效应：光电管和光电倍增管〔2〕内光电效应光电导效应〔物体受到光照，产生电子-空穴对，物体的导电性能增加，电阻减小。光线越强，电阻越小，这种现象称为光电导效应〕：光敏电阻〔存在非线性，不宜做测量元件，一般作为开关元件〕，光敏二极管〔线性好，可做测量元件〕，光敏三极管光生伏特效应〔在光照耀下，物体两端产生确定量的电荷分布，输出确定大小的电势，这种现象称为光生伏特效应〕：光电池〔3〕型光电器件：CCD26、光电式传感器在非接触测量领域占据确定统治地位。光照度是指单位时间通过单位面积上的光能量，单位：勒克斯，lu某,l〔热辐射光源如钨丝灯、气体放电光源荧光灯、发光二极管、激光器〕、光通路、光电器件〔核心器件〕、测量电路〔放大电信号〕。27、光电效应的定义：光照耀到某些物体上，物体吸取光能后转换为物体中电子的能量，而表现出来的电特性的变化，统称为光电效应。有两种光电效应：外光电效应和内光电效应，内光电效应分为光电导效应和光生伏特效应。28、产生外光电效应的条件是：入射光的频率大于物质的红限频率波长小于物质的红限波长v>v0，或者入射光的l于制作基于外光电效应的光电器件。29、光敏二极管应当外加反向电压，使其工作在反向偏置的状态。依据光电器件的光照特性，适合测量光照强度的光电器件有光敏二极管和光电池〔输出短路电流时〕。30、图像传感器〔将以光信号形式存在的图像转换为电信号形式存在的图像的装置。常用于照相机和摄像机，功能上相当于人的视网膜〕中的光敏元即MOS〔光电式传感器应用：测量脉搏或血氧饱和度、光度计、光敏二极管、光电管用于火宅检测〕第十章数字式传感器311、直接以数字量形式输出，如确定编码器；2、以脉冲形式输出，如增量编码器；3、以频率形式信号输出，如频率式温度计。〔常用数字是传感器：感应同步器光栅：光栅尺〔包括标尺光栅和指示光栅〕、光电转换系统〔光源、聚光透镜和光电元件〕编码器：作用是测量旋转角度、位移，距离等。分为确定编码器、增量编码器〕频率式传感器：由振荡器和信号频率测量仪器组成〕32、描述莫尔条纹的特点和作用：1、标尺光栅和指示光栅水平移动一个栅距W，莫尔条纹纵向移动一个周期B；2、由于栅距W纹周期B，因此光栅间的水平微小位移可转化为莫尔条纹的纵向较大位移，具有位移放大作用。可被用于