广东省自考02202传感器与检测技术高频考点重点

02202传感器与检测技术分章节高频考点重点汇总（划书版）指定教材：《传感器技术及应用》付华、徐耀松、王雨虹主编，电子工业出版社2017年第1版依据：广东省高等教育自学考试《传感器与检测技术》课程考试大纲（课程代码02202）彩色标注：【填空】蓝【判断】橙【简答】绿【计算】紫【综合分析】深红；红色加粗为必背关键词，黄色底纹为核心结论第一章绪论本章是全课程基础，核心是传感器的定义组成分类、测量误差与数据处理、传感器静动态特性指标三大块。大纲建议助学1学时，但填空、判断、计算题密集，误差合成与静态指标是必考计算点。●第一节传感器的物理基础与定义【填空】【判断】传感器是能感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置，通常由敏感元件、转换元件和测量转换电路（信号调理电路）三部分组成，部分还含辅助电源。【简答】传感器的组成及各部分作用：①敏感元件——直接感受被测量、输出与被测量成确定关系的其他量（预变换）；②转换元件——将敏感元件输出转换为适于传输测量的电参量（核心）；③测量转换电路——把转换元件输出的电参量进一步变换、放大、调理为可显示、可处理的电量（电压/电流/频率）。【填空】【判断】传感器工作物理基础的四大基本定律：①守恒定律；②场的定律（动力定律、电磁感应定律等）；③物质定律（物性定律，如胡克定律、欧姆定律）；④统计定律。【判断】场的定律所构成的传感器称结构型传感器，其动态特性主要由场决定、性能稳定；基于物质定律的称物性型传感器，随材料物性变化而工作。【填空】传感器的输入量是被测量（物理量、化学量、生物量），输出量多为电量；输入—输出关系是研究传感器特性的主线。【综合分析】判断某器件/装置是否为传感器：一看是否感受规定被测量，二看是否按确定规律转换为可用信号，三看是否具备敏感—转换—调理的基本环节；三者齐备即为传感器。●第二节传感器的分类【填空】按被测量（输入量）分类：机械量传感器、热工量传感器、物性参量传感器、状态参量传感器（大纲题型举例原文，务必记牢）。【填空】【判断】按工作原理分类：电阻式、电容式、电感式、磁电式、压电式、光电式、热电式、半导体式等——本课程即按此体系分章。【填空】【判断】按能量关系分类：①能量转换型（有源传感器/发电型），直接由被测量能量转换为输出电能，如压电、热电偶、磁电式；②能量控制型（无源传感器/参数型），需外加激励电源、被测量只调控电参量，如电阻、电容、电感式。【判断】按输出信号分模拟式传感器与数字式传感器；按构成原理分结构型与物性型；按是否接触分接触式与非接触式。【简答】能量转换型与能量控制型的区别：转换型不需外加电源、输出能量取自被测对象本身；控制型必须外加激励电源，被测对象只起控制（调制）电能参数的作用。●第三节测量误差与数据处理（计算高频区）【填空】【判断】测量误差＝测量值与被测量真值之间的差值。真值常用约定真值（实际值）代替。【计算】绝对误差：Δ=x−A₀（x为示值，A₀为真值/实际值），有正负、有量纲；修正值C=−Δ。【计算】相对误差三种：①实际相对误差δ＝Δ/A₀×100%；②示值相对误差δₓ＝Δ/x×100%；③引用（满度）相对误差γₘ＝Δ/满量程Y_F.S.×100%——仪表精度等级按最大引用误差划分。【填空】【计算】电工仪表精度等级：0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5、5.0等，数字即最大引用误差的百分值；量程选得越接近被测量，测量相对误差越小（应使指针工作在满量程2/3以上）。【填空】【判断】误差按性质/特点分三类：系统误差、随机误差、粗大误差。【简答】【判断】系统误差：由固定原因引起、大小方向有规律（恒定或按一定规律变化），决定测量的正确度（准确度），可通过校准、补偿、改进方法减小；判别法有实验对比法、残差观察法、马利科夫判据（判线性系统误差）、阿贝—赫梅特判据（判周期性系统误差）。【简答】【判断】随机误差：由大量偶然因素引起、大小方向不固定、总体服从统计规律，决定测量的精密度；多次测量取算术平均值可减小，用标准差衡量离散程度。【判断】粗大误差（疏忽误差）：由操作失误、读错等异常原因造成、明显偏离，对应异常值应剔除；判别准则有莱以特准则（3σ准则）、格拉布斯准则。【填空】【判断】准确度（正确度）反映系统误差大小、精密度反映随机误差大小、精确度（精度）综合反映两者；打靶比喻：系统误差小=都偏一侧但集中，随机误差小=弹点集中。【计算】等精度多次测量：算术平均值x̄=(Σxᵢ)/n；残余误差vᵢ=xᵢ−x̄，满足Σvᵢ≈0；标准差（贝塞尔公式）σ=√[Σvᵢ²/(n−1)]；平均值的标准差σ_x̄=σ/√n。【计算】标准差的合成（方和根法）：若各独立分项标准差为σ₁、σ₂…σₙ，则合成σ_y=√(σ₁²+σ₂²+…+σₙ²)；已定系统误差按代数和合成，未定系统误差与随机误差按方和根合成。【计算套路】误差题三步：①判类型（系统/随机/粗大）；②选公式（绝对/相对/引用误差或贝塞尔公式）；③合成用方和根。精度等级题一定用“最大绝对误差÷满量程”。●第四节传感器的基本特性【填空】【简答】静态特性：被测量处于稳定或缓慢变化时输入输出关系，主要指标有线性度、灵敏度、迟滞、重复性、分辨力与阈值、稳定性、漂移、量程。【填空】【计算】灵敏度S＝输出变化量/输入变化量＝Δy/Δx，即标定曲线斜率；线性传感器S为常数；灵敏度越高、分辨能力越强，但稳定性范围可能变窄。【填空】【判断】线性度（非线性误差）γ_L＝ΔL_max/Y_F.S.×100%，ΔL_max为校准曲线与拟合直线最大偏差。【填空】【判断】迟滞（回程误差/滞后）：正反行程输入输出曲线不重合的程度，由摩擦、间隙、材料滞后等造成；重复性：同一方向多次全量程测量曲线的不一致程度。【填空】分辨力＝能引起输出可察觉变化的最小输入变化量；阈值（灵敏限）＝输入由零缓慢增加到可察觉输出时的最小输入值；阈值在零点附近、分辨力在全量程。【填空】【判断】漂移：输入不变而输出随时间/环境缓慢变化，分零点漂移（零漂）和温度漂移（温漂），温漂是传感器主要误差源之一。【填空】【判断】动态特性：对随时间变化输入的响应特性。时域指标：时间常数τ、上升时间、响应时间、超调量、稳态误差、振荡次数；频域指标：通频带（带宽）、固有频率、幅频/相频特性。【判断】一阶传感器动态特性主要由时间常数τ决定，τ越小响应越快；二阶传感器主要由固有频率ω₀和阻尼比ζ决定，ζ取0.6~0.7时动态品质较好。【综合分析】用静态指标判断传感器优劣：在满足量程前提下，要求线性度高、灵敏度适当且稳定、迟滞与重复性误差小、分辨力高、漂移小；高灵敏度与抗干扰、稳定性需折中。第二章电阻式传感器本章是全课程重中之重（大纲重点、建议助学1.5学时），电阻应变式原理、直流电桥、悬臂梁应变计算是填空、判断、计算、综合分析的高频命题点。●第一节弹性敏感元件【填空】【判断】弹性敏感元件作用：先把力、压力、力矩、位移等被测量变换成元件自身的应变或位移，再由转换元件变为电量，是力敏传感器的基础。【填空】弹性特性基本参数：刚度k＝F/x、灵敏度＝1/k；弹性滞后、弹性后效（蠕变）、固有频率f₀=(1/2π)√(k/m)。【简答】对弹性元件材料的要求：①弹性极限与强度高；②弹性滞后、弹性后效小；③温度膨胀系数小、弹性模量温度系数小；④组织稳定、抗疲劳、加工性好。常用材料：合金弹簧钢、不锈钢、铍青铜、石英。【计算】等截面悬臂梁：自由端受力F，距固定端x处上（下）表面应变ε(x)=6F(L−x)/(Ebh²)；固定端(x=0)应变最大ε_max=6FL/(Ebh²)，应变片贴在固定端附近、上下表面各贴一片组成差动。E弹性模量、b梁宽、h梁厚、L梁长。【判断】弹性圆柱（实心轴向受拉/压）表面轴向应变ε=F/(AE)，周向应变＝−με（μ泊松比），可在圆柱表面沿轴向、周向贴片组成差动或全桥。●第二节电位器式传感器【填空】【判断】电位器式传感器通过电刷在电阻体上位移改变输出电阻（分压）测位移；分线绕式与非线绕式（膜式、导电塑料）；线性线绕电位器输出电压与电刷位移成正比。【填空】【判断】线性电位器空载（理想）分压U₀=Ui·x/L（x电刷行程、L总行程）；接负载后存在负载误差（负载特性偏离直线），负载电阻RL越大误差越小。【简答】电位器式优点：结构简单、输出信号大、精度较高、线性好、性能稳定、可测较大位移；缺点：有摩擦磨损、分辨力受线绕匝距限制、动态响应差、寿命有限，不适合测微小快速变化量。●第三节电阻应变式传感器（核心）【填空】【判断】应变效应：金属导体（电阻丝）受力产生机械变形时其电阻值发生变化，ΔR/R≈K·ε，K为灵敏系数，ε为轴向应变。◆公式ΔR/R=K·ε；金属电阻应变片K≈1+2μ≈2（μ为泊松比），近似为常数。【填空】【判断】半导体应变片基于压阻效应（单晶半导体受应力时电阻率显著变化），灵敏系数远大于金属片（可达50~100），但非线性较大、温度稳定性差。【填空】【简答】应变片分类：金属式（丝式、箔式、金属薄膜式）与半导体式（体型、扩散型）；基本结构＝敏感栅、基底、盖片（覆盖层）、引出线。箔式片散热好、横向效应小、易制成任意形状，应用最广。【填空】【判断】横向效应：丝绕式应变片横向段也产生电阻变化、使灵敏系数下降的现象；箔式、短接式可减小横向效应。【简答】【综合分析】应变片温度误差及补偿：温度变化引起电阻变化和附加应变，产生虚假输出。补偿方法：①自补偿法（选温度系数自补偿材料、双金属敏感栅）；②桥路（差动）补偿法——最常用，工作片与补偿片置于相邻桥臂；③热敏电阻补偿；④差动电路同时补偿非线性、提高灵敏度。【计算】【综合分析】直流电桥测量电路（必背）：设四桥臂初始电阻相等R，单臂工作时桥路输出U₀≈(E/4)(ΔR/R)；半桥差动（相邻两臂一增一减）U₀≈(E/2)(ΔR/R)，灵敏度为单臂2倍；全桥差动U₀≈E(ΔR/R)，为单臂4倍，且能自动补偿温度误差、消除非线性。◆公式单臂U₀=E/4·Kε；半桥差动U₀=E/2·Kε；全桥差动U₀=E·Kε（E为桥压）【计算】【综合分析】悬臂梁测力贴片方案：梁固定端上下表面应变大小相等、符号相反，上、下各贴一片接入相邻桥臂构成半桥差动；再各加补偿片或用四片构成全桥，输出与载荷F成正比，结合ε=6FL/(Ebh²)与U₀=E桥·Kε即可由输出电压反求力F。【简答】电阻应变式特点：精度高、测量范围广、频率响应好、体积小、可测应变/力/压力/扭矩/加速度等多种量；缺点是输出弱需放大、存在温度误差需补偿。【计算套路】应变题：先由梁/柱力学式求应变ε→由ΔR/R=Kε求电阻变化→判断单臂/半桥/全桥选U₀系数（1/4、1/2、1倍）→差动自动温补。第三章电容式传感器大纲重点为三类电容传感器原理及表达式、灵敏度；难点是等效电路与影响实际电容量的因素。填空、判断、简答、计算均高频。●第一节基本公式与三种类型【填空】【计算】平行板电容器基本公式：C=εA/d=ε₀εrA/d，ε₀=8.85×10⁻¹²F/m，A极板正对面积，d极板间距，εr介质相对介电常数。改变d、A、εr中任一参数即构成三类传感器。【填空】【判断】【计算】变极距（变间隙）型（改变d）：C=εA/d，C与d呈非线性双曲线关系；灵敏度K=|dC/dd|=εA/d²，初始间隙d₀越小灵敏度越高；只适合测微小位移（0.001~1mm），常取差动结构改善非线性。【计算】变极距型在d₀附近小位移Δd时近似线性：ΔC/C₀≈Δd/d₀；差动变间隙灵敏度提高约1倍且非线性误差大大减小、可补偿温度与寄生误差。【填空】【判断】【计算】变面积型（改变A）：C与A成线性关系、灵敏度为常数，线性好、量程较大，可测直线位移、角位移（如角位移式C随转角线性变化）。【填空】【判断】变介质型（改变εr）：极板间插入不同介质或改变介质插入深度/高度，常用于测液位、料位、板材厚度、湿度、介质成分；测厚时介电常数已知，由电容变化求厚度。【简答】差动式电容传感器优点：①灵敏度提高；②非线性误差显著减小；③能补偿温度变化、电源波动及外界干扰；④改善零点稳定性。●第二节灵敏度、等效电路与测量电路【填空】【判断】影响电容实际变化量（实际电容）的因素：极板几何尺寸误差、介质常数变化、温度、边缘效应、寄生（分布）电容、极板间漏电与介质损耗、引线电感。【填空】【判断】等效电路：电容极板间存在漏电阻（损耗电阻）Rp，引线和极板存在串联电阻r与寄生电感L，整体为电容C与Rp并联、再与r、L串联；当工作频率接近LC谐振频率时不能正常工作，实际工作频率应远低于谐振频率。【判断】边缘效应使极板边缘电场不均匀、灵敏度下降并产生非线性，常采用等位环（保护环）消除；寄生（分布）电容远大于传感电容、是电容传感器主要误差源，采用屏蔽、接地、驱动电缆（双层屏蔽等电位传输）、集成化减小。【填空】【简答】常用测量电路：交流电桥（变压器电桥）、二极管双T形电桥、运算放大器式电路、脉冲宽度调制（PWM）电路、调频电路。运放电路可使变极距型输出电压与位移呈线性；双T电路线路简单、灵敏度高。【简答】电容式传感器优点：结构简单、分辨力高（可测极小位移）、动态响应好、非接触、灵敏度高、功耗小、能在恶劣环境工作；缺点：输出非线性（变极距型）、寄生电容影响大、输出阻抗高、需屏蔽、测量电路较复杂。【综合分析】电容式测金属带材厚度（大纲判断题原型）：用变极距/变介质原理，带材通过极板间隙时电容随厚度变化，差动式可测厚度并补偿；选型时微小位移用变极距、大位移用变面积、液位厚度用变介质。【判断易混】变极距=非线性、灵敏度随d₀减小而增大、测微小位移；变面积=线性、测较大位移；变介质=测液位厚度成分。差动一律：灵敏度↑、非线性↓、补温补干扰。第四章电感式传感器本章建议助学1学时、自学10学时，是全课程题量最大的章之一。重点：自感式原理与等效电路、互感（差动变压器）结构原理、电涡流结构原理；难点是互感三种类型差异。●第一节自感式传感器【填空】【判断】自感式利用线圈自感L随被测量变化：L=W²/Rₘ（W匝数，Rₘ磁路总磁阻），气隙磁阻远大于铁芯磁阻，故L≈W²μ₀A/(2δ)。【填空】【计算】三种结构形式：①变间隙（变气隙δ）式；②变面积（变铁芯截面积A）式；③螺线管式。【计算】【判断】变间隙式：L与δ呈非线性（双曲线），灵敏度K=|dL/dδ|=W²μ₀A/(2δ²)，气隙越小灵敏度越高、非线性越明显，只测微小位移；小位移时ΔL/L₀≈−Δδ/δ₀。【计算】【判断】变面积式：L与A成线性、灵敏度为常数，量程较大；螺线管式结构简单、量程大但灵敏度较低、线性区有限。【填空】【判断】电感线圈等效电路：理想为纯电感L，实际含线圈铜阻r（串联）、铁芯涡流与磁滞损耗等效电阻R（并联）、绕组寄生电容C；品质因数Q=ωL/r越高越好。【简答】自感式测量电路：交流电桥（变压器电桥、阻抗平衡电桥）、谐振式调幅/调频电路；差动结构（两个线圈）由交流电桥供电，灵敏度提高1倍、补偿温度与电源波动、改善线性。【计算】大纲计算题原型（变隙式灵敏度）：已知铁芯截面积A、磁路长度、相对磁导率、气隙δ、气隙变化量、真空磁导率μ₀=4π×10⁻⁷H/m、匝数W，先由L≈W²μ₀A/(2δ)求L，再K=ΔL/Δδ求单端灵敏度；做成差动结构灵敏度提高约1倍。【综合分析】自感式工程应用：测微位移、尺寸、厚度、振动、压力（膜片带动衔铁改变气隙/面积）、液位；检测过程：被测量→衔铁位移→气隙或面积变化→自感L变化→交流电桥变电压→调理输出。●第二节互感式（差动变压器式）传感器【填空】【判断】互感式基于互感现象（电磁感应），把被测量转换成线圈互感量M变化，因常做成差动式故称差动变压器，属能量控制型、输出电压与位移成正比。【填空】【简答】差动变压器三种结构类型：①变隙式（衔铁直线移动改变气隙）；②变面积式；③螺线管式（最常用，衔铁在筒内移动）。【综合分析】【判断】三种类型结构与原理差异：变隙式灵敏度高但行程小、非线性；变面积式线性较好；螺线管式量程大、线性范围宽、制造方便、应用最广；三者次级均为两个反极性串联（差动）绕组，衔铁居中时输出理论为零。【填空】【判断】零点残余电压（零位电压）：衔铁处于中间平衡位置时输出并不为零的微小电压，由两次级电气/几何不对称、铁芯非线性（B-H曲线）、分布电容造成；减小方法：提高结构对称性、加补偿电路（串并联电阻电容）、磁路屏蔽、选合适励磁频率、铁芯热处理。【判断】差动变压器优点：精度高、线性范围大、稳定性好、结构简单、输出大；可测位移、加速度、压力、厚度、液位、振动。●第三节电涡流式传感器【填空】【判断】电涡流效应：金属导体置于交变磁场中，导体内部产生自行闭合的旋涡状感应电流（电涡流），涡流反磁场又影响线圈阻抗；利用此效应的传感器为电涡流式，可非接触测量。【填空】【判断】集肤效应（趋肤效应）：交变电流在导体中趋向表面流动，频率越高越集中于表层；贯穿深度h与√ρ、√(1/f)成正比，与√μ成反比（ρ电阻率、f激励频率、μ磁导率）。【填空】【判断】电涡流形成范围：①径向形成范围约为线圈外径的1.8~2.5倍；②轴向贯穿深度受集肤效应制约；③涡流强度随线圈与导体距离x增大而减小。【填空】【判断】被测体对灵敏度影响：电涡流传感器只对金属导体有效；导体电阻率ρ、磁导率μ、厚度及表面状况影响灵敏度；测铁磁材料需更高频率。【综合分析】电涡流测金属板厚度原理：板材厚度影响涡流反磁场强弱，单线圈测距离或在板两侧各置一传感器、由两距离之和与总间隙之差求厚度；还可测位移、振动、转速、探伤、表面粗糙度、镀层厚度、测温和做接近开关。【判断】电涡流式测量电路有调频式（线圈与电容组成谐振回路、频率随距离变）和调幅式（恒频激励、幅值随距离变）两类。第五章磁电式传感器重点是磁电感应式原理、霍尔效应与霍尔元件特性；难点是霍尔元件不等位电势与温度补偿。●第一节磁电感应式传感器【填空】【判断】磁电感应式基于电磁感应定律（法拉第定律）：e=−WdΦ/dt，线圈相对磁场运动切割磁力线产生感应电动势，属能量转换型（有源/发电型），只适于测动态量（速度）。【填空】【判断】两种结构类型：①恒磁通式（动圈式/动铁式，磁路恒定、线圈或磁铁运动）；②变磁通式（磁阻式，气隙磁阻随转动变化，测转速、齿轮）。【判断】感应电动势与运动速度成正比，经积分电路可得位移、经微分电路可得加速度。【综合分析】磁电感应式测扭矩原理：弹性轴受扭产生扭转角，带动齿盘/磁路变化，由两端磁电传感器信号相位差反映扭矩；也广泛测转速、振动、速度。特点：灵敏度高、输出大、不需外加电源、稳定，但频带受限、有运动部件磨损。●第二节霍尔式传感器【填空】【判断】霍尔效应：载流导体（半导体薄片）置于磁场中，当电流方向与磁场方向垂直时，在垂直于电流和磁场的第三方向产生电势（霍尔电势）：U_H=K_HIB=R_HIB/d，K_H霍尔灵敏度、R_H霍尔系数、d薄片厚度。【填空】【判断】霍尔电势大小与控制电流I、磁感应强度B的乘积成正比，与薄片厚度d成反比；半导体载流子迁移率高、电阻率大，故霍尔元件多用N型半导体（锗、砷化铟、锑化铟）。【填空】【判断】不等位电势（零位误差）：I≠0、B=0时本应为零却出现的电势，由电极不对称、电阻率不均、薄片厚薄不匀造成；补偿方法：外接桥路电阻（可调电位器）补偿、工艺上对称化、采用恒流源。【简答】【综合分析】温度误差及补偿：霍尔系数、内阻、迁移率随温度变化产生温漂。补偿：①恒流源供电（减小内阻随温度影响）；②桥路串并联电阻（输出端并负载电阻、控制极串补偿电阻）；③选用温度系数小的材料；④采用差动霍尔结构。【综合分析】霍尔测转速：在转轴上装磁钢，每转一次霍尔片输出一个脉冲，单位时间脉冲数即转速；测振动/位移：改变霍尔片与磁场相对位置使B变化。还可测电流（钳形）、接近开关、无刷电机换向、高斯计。【判断】霍尔元件基本特性：U_H-I特性（恒B时线性）、U_H-B特性（线性范围）；开关型霍尔用于计数定位，线性型用于测量。第六章压电式传感器一般内容但压电效应、压电材料为识记重点；难点是石英晶体轴向形变与电荷移动方向。●第一节压电效应与压电材料【填空】【判断】正压电效应：某些电介质沿一定方向受力变形时内部产生极化、表面出现电荷，外力撤去电荷消失，力→电；逆压电效应（电致伸缩）：施加交变电场使介质产生机械变形，电→力（用于超声波发射、致动器）。【填空】【判断】压电式传感器利用正压电效应，属能量转换型（有源），只能测动态力/动态量，测静态量时电荷会泄漏、无法保持。【填空】【简答】压电材料主要特性参数：压电常数d（越大越灵敏）、介电常数、机电耦合系数、居里点（超过则失去压电性）、机械品质因数、绝缘电阻、时间稳定性。三类材料：①石英晶体（单晶体，稳定、居里点高、灵敏度较低）；②压电陶瓷（多晶，需极化处理，灵敏度高、成本低，如PZT锆钛酸铅）；③新型高分子压电材料（PVDF）。【判断】压电陶瓷的极化处理：烧制成形后内部电畴无序、无压电性，须在一定高温下施加强直流电场使电畴定向排列，撤去电场保留剩余极化后才具压电效应。●第二节石英晶体与测量电路【填空】【判断】石英晶体有三根晶轴：光轴z（纵向，不产生压电效应）、电轴x（纵向压电效应，垂直于x轴面上电荷最多）、机械轴y（横向压电效应）。【综合分析】【判断】轴向形变与电荷移动：沿电轴x方向受力产生纵向压电效应，q_x=d₁₁F_x（电荷与晶片尺寸无关、只与力成正比）；沿机械轴y方向受力产生横向压电效应，q_y=−d₁₁F_y·a/b（与晶片几何尺寸a/b有关）；沿光轴z受力不产生电荷。【填空】【判断】压电片连接：并联（两正极相连、两负极相连）——输出电荷加倍、电容量加倍、时间常数大，宜测缓变、以电荷为输出；串联——输出电压加倍、电容减半、时间常数小，宜以电压输出、高频。【填空】【判断】压电传感器测量电路：压电片内阻极高、输出微弱，须配高输入阻抗前置放大器，分两类：①电压放大器（电荷经电容变电压，电缆电容影响大）；②电荷放大器（电容负反馈、输出只与电荷和反馈电容有关，电缆电容影响小，最常用）。【判断】压电式应用：测动态力、压力、加速度（压电加速度计）、振动、冲击、超声波测量；不能测静态量，需防潮绝缘、低噪声电缆。第七章光电式传感器本章建议自学10学时，属重点章。核心是光电效应与各类光电器件原理异同、光电编码器（尤其脉冲盘辨向），填空、判断、简答、综合分析高频。●第一节光电效应【填空】【判断】光电效应：光照射到某些物质上使其电子吸收光子能量而产生电效应，分外光电效应与内光电效应两大类。【填空】【判断】外光电效应（光电发射效应）：光照使电子逸出物质表面，爱因斯坦光电方程(1/2)mv²=hν−W₀，光子能量须大于逸出功；基于外光电效应的器件：光电管、光电倍增管。【填空】【判断】内光电效应：电子不逸出、只在物质内部运动，分：①光电导效应（光敏电阻，光照使电阻率下降）；②光生伏特效应（光电池、光电二极管/三极管，PN结产生电动势）。●第二节各类光电器件（重点对比）【填空】【判断】光电管：真空玻璃管内光阴极+阳极，光照射阴极发射电子被阳极收集形成光电流；光电倍增管（PMT）：在阴极阳极间设多个倍增极（打拿极），经二次发射逐级倍增，灵敏度极高、可测极微弱光，用于微光、闪烁计数。【填空】【判断】光敏电阻（光导管）：基于光电导效应，无光照时暗电阻大、暗电流小；有光照亮电阻骤降、亮电流增大；光谱特性、伏安特性、光照特性、频率特性（响应较慢、不宜高频）；无极性、纯电阻。【填空】【判断】光电池：基于光生伏特效应，能直接把光能转换成电动势（发电），硅光电池最常用，可作电源也可作检测元件；短路电流与光照度近似线性。【填空】【判断】光电二极管：反向偏置工作，光照产生光生载流子使反向电流随光强增大；光电三极管：相当于光电二极管+三极管放大，光电流比光电二极管大β倍、灵敏度更高但响应略慢。【简答】【综合分析】五种器件异同：光电管/倍增管基于外光电效应、需真空结构、倍增管灵敏度最高；光敏电阻基于光电导、纯电阻无极性、响应慢；光电池基于光生伏特、可自发电；光电二/三极管基于PN结光生伏特、需反偏（三极管放大）。共同点都是光→电，区别在效应类型、极性、灵敏度与响应速度。【填空】【判断】光电耦合器（光耦）：把发光器件（发光二极管）与受光器件封装在同一壳体内、以光为媒介耦合电信号，实现输入输出电气隔离，抗干扰强、单向传输，用于隔离、电平匹配、开关。【综合分析】光电式数字转速表原理：转轴上装带孔（或反光标记）码盘，光源经码盘间隙周期性照射光电元件，输出与转速成正比的脉冲串，由单位时间脉冲数n和码盘孔数z计算转速，非接触、精度高、响应快。●第三节光电式编码器【填空】【判断】光电式编码器把角位移/位移通过码盘转换成数字代码或脉冲，分码盘式（绝对式，输出二进制/格雷码、每位置唯一编码、断电不丢位置）与脉冲盘式（增量式，输出脉冲计数）。【填空】【判断】码盘式（绝对式）：多条同心码道、每道对应一位二进制，采用格雷码（相邻码仅一位不同）可消除非单值性误差（错码）。【综合分析】【判断】脉冲盘式（增量式）辨向原理（难点）：开两组在空间错开1/4节距的狭缝（A、B两相），正转时A相超前B相90°、反转时B相超前A相90°，由A、B两相脉冲的相位先后（超前/滞后关系）判别旋转方向，同时用脉冲计数确定转角与转速；另设Z相（零位/参考脉冲）每周一个作基准。【判断】增量式结构简单、成本低但断电丢失位置；绝对式无需找零、抗干扰但结构复杂、分辨率取决于码道数。第八章热电式传感器重点是热电效应、热电偶基本定律、热电阻与热敏电阻原理；难点是热敏传感器特性。●第一节热电偶传感器【填空】【判断】热电效应（塞贝克效应）：两种不同导体A、B接成闭合回路，当两接点温度不同（一端测量端/热端t，另一端参考端/冷端t₀）时回路产生热电势（接触电势+温差电势），即热电偶。【填空】【判断】热电势大小只与两种导体材料和两接点温度有关，与导体粗细、长短无关；热电极材料确定后，热电势是两接点温度的函数。【填空】【简答】热电偶基本定律（必背）：①均质导体定律（一种均质导体组成回路，不论截面温度如何都不产生热电势）；②中间导体定律（接入第三种均质导体，只要其两端温度相同，不影响总热电势——据此可接入测量仪表）；③中间温度定律（E(t,t₀)=E(t,tₙ)+E(tₙ,t₀)，是冷端温度补偿/延伸导线的依据）；④标准电极定律（选配规律）。【填空】【判断】冷端（参考端）温度补偿：因热电势取决于冷热端温差，需使冷端为0℃或补偿。方法：0℃冰浴法、冷端恒温法、补偿导线法（延伸热电极）、计算修正法、电桥（补偿器）法、采用温度系数补偿的仪表。【填空】【判断】补偿导线：在一定温度范围内热电特性与所配热电偶相同的廉价导线，把冷端延伸到温度较恒定处（仪表端），依据是中间温度定律。【综合分析】热电偶测炉温：热端插入炉膛测t，补偿导线把冷端引到控制室测其温度t₀，由中间温度定律E(t,0)=E(t,t₀)+E(t₀,0)查分度表修正得炉温；优点是测温范围宽、可远传、结构简单、适于高温。【判断】常用热电偶：S型铂铑10-铂（高温、精度高、贵）、K型镍铬-镍硅（最常用、中温）、E型、T型等，配相应分度表。●第二节热电阻与热敏电阻【填空】【判断】热电阻：基于金属电阻随温度升高而增大（正温度系数）的特性，测温中低温（−200~850℃）、精度高、需电桥测量；常用铂电阻Pt100（精度最高、作标准）、铜电阻Cu50/Cu100（线性好、价廉、用于低温）。【填空】【判断】热电阻接线：二线制（引线误差大）、三线制（电桥补偿引线电阻、最常用）、四线制（完全消除引线电阻、用于高精度/标定）。【填空】【判断】热敏电阻：用半导体材料制成，分三类：①NTC负温度系数（温度升电阻降，最常用）；②PTC正温度系数（达居里点电阻剧增，可作恒温/过热保护）；③CTR临界温度型（某温度电阻突变，作温度开关）。【填空】【判断】【简答】热敏电阻特性（难点）：灵敏度高（温度系数是金属的十几倍）、体积小、响应快、电阻值大（引线误差小）、成本低；但非线性严重、互换性差、测温范围较窄、需线性化。【综合分析】热电阻用于热水器控温：Pt/Cu电阻感温→电桥转电压→比较控制加热；NTC热敏用于电子体温计（响应快、体积小）、电热杯恒温器（PTC/CTR达设定温度电阻突变切断/接通）。全课程高频公式与易混点速查●一、必背公式◆公式误差：Δ=x−A₀；引用误差γₘ=Δ/Y_F·S.；σ=√[Σvᵢ²/(n−1)]；合成σ_y=√(Σσᵢ²)◆公式应变：ΔR/R=Kε；悬臂梁固定端ε=6FL/(Ebh²)；电桥单臂E/4·Kε、半桥E/2·Kε、全桥E·Kε◆公式电容：C=ε₀εrA/d；变极距K=εA/d²（非线性、测微小位移）；变面积线性；差动灵敏度↑非线性↓◆公式自感：L=W²μ₀A/(2δ)；变间隙非线性、变面积线性；差动变压器测位移、注意零点残余电压◆公式霍尔：U_H=K_H·I·B=R_H·IB/d；压电：纵向q=d₁₁F、横向q=−d₁₁F·a/b；电荷放大器电缆电容影响小◆公式热电偶：E(t,t₀)=E(t,tₙ)+E(tₙ,t₀)（中间温度定律）；热电阻正温度系数、NTC负/PTC正/CTR突变●二、有源/无源与适用动态速记【判断】有源（能量转换型）：磁电感应式、压电式、热电偶、光电池；无源（能量控制型）：电阻（应变/电位）、电容、自感、电涡流、霍尔、光敏电阻、热电阻/热敏。【判断】只宜测动态量：磁电感应式（速度）、压电式（动态力）；可测静态：电阻、电容、电感、霍尔、热电偶、热电阻。●三、题型应对【简答】简答/综合答题模板：工作原理（物理效应）→结构组成→输入如何变输出（公式/特性）→测量电路→特点与应用，按点作答、先结论后展开。【计算】计算题重点：误差与精度等级、标准差合成、悬臂梁应变+电桥输出、变间隙电容/自感灵敏度、霍尔电势、热电偶冷端修正；先写公式再代数、带单位。【命题权重提示】按大纲：识记25%、领会35%、应用40%；难度易∶较易∶较难∶难=2∶3∶3∶2。复习应把最多精力放在第2、4、7章与误差理论，压电、热电侧重识记概念。第一章补充与深化【填空】【判断】测量方法的分类：按被测量是否随时间变化分静态测量与动态测量；按测量手段分直接测量、间接测量、组合测量；按传感器是否与被测对象接触分接触式与非接触式；按比较方式分偏差式、零位式、微差式测量。【填空】传感器静态数学模型一般写为y=f(x)，线性时y=a+Sx（S为灵敏度）；动态数学模型常用微分方程、传递函数、频率响应描述。【判断】不失真测量条件：传感器幅频特性在工作频带内为常数、相频特性为线性（相位与频率成正比），输出波形才能不失真地复现输入。【填空】【判断】传感器时域标定指标中，时间常数τ越小一阶系统响应越快；二阶系统阻尼比ζ过小会振荡、过大则迟钝，ζ=0.6~0.7时兼顾快速性与平稳性，工作频率应远低于固有频率。【简答】传感器的发展趋势：固态化、集成化、微型化（MEMS）、智能化、数字化、网络化、多功能化、无线化；智能传感器含微处理器，具自补偿、自诊断、自校准、数字通信能力。【计算】灵敏度计算示例：输入位移由0变到0.1mm，输出电压由0变到20mV，则S=Δy/Δx=20mV/0.1mm=200mV/mm；若后续放大10倍，总灵敏度为2V/mm。【判断】标定（校准）：用标准量确定传感器输入—输出关系（精度）的过程；静态标定确定静态指标，动态标定确定频响，使用一段时间后须周期校准。【简答】系统误差、随机误差、粗大误差比较：误差类型产生原因特性处理方法系统误差装置、方法、环境、人员等固定因素大小方向有规律、可重复校准、补偿、改进方法，可消除随机误差大量相互独立偶然因素个体无规律、总体服从统计规律多次测量取平均、标准差评定粗大误差读错、记错、操作失误等异常数值明显偏离、不可信按3σ/格拉布斯准则剔除【简答】精密度、正确度、精确度（准确度）辨析：名称反映的误差含义精密度随机误差重复测量结果彼此接近、离散小正确度系统误差测量均值接近真值的程度精确度（精度）系统+随机综合既精密又正确，结果又集中又准第二章补充与深化【填空】常见弹性敏感元件型式：等截面柱/圆筒（测力）、悬臂梁与两端固定梁（测力、压力）、环形弹性元件、平膜片/波纹膜片、波纹管、弹簧管（波登管，测压力）、薄壁圆筒（测内压）。【填空】【判断】线绕电位器的阶梯特性决定其分辨力受导线节距限制，电刷移动一个匝距输出才跳变一次；非线绕（合成膜、导电塑料、金属膜、光电式）电位器分辨力高、寿命长。【判断】电位器带负载时输出特性下凹、产生负载误差，负载电阻RL与电位器总电阻R之比越大（RL≫R）负载误差越小，故应配高输入阻抗放大电路。【填空】【判断】金属应变片灵敏系数K=1+2μ，主要来自几何尺寸变化；半导体应变片灵敏系数主要来自电阻率随应力变化（压阻效应），故K大但温度漂移与非线性显著。【简答】应变片产生温度误差的两个原因：①电阻温度系数使敏感栅电阻随温度变化；②试件与敏感栅线膨胀系数不同，温度变化引起附加变形。补偿以差动桥路法最常用、最有效。【综合分析】直流电桥三种接法对比（必背结论）：接法工作臂输出电压灵敏度温补/非线性单臂1片工作E/4·ΔR/R1（基准）无温补、有非线性半桥差动相邻2臂一增一减E/2·ΔR/R2倍自动温补、非线性抵消全桥差动4臂两两差动E·ΔR/R4倍温补最好、线性最好【计算】应变片粘贴与组桥要点：应变方向沿主应变方向；受拉与受压片接入相邻桥臂（差动），同号应变接入相对桥臂；悬臂梁上下表面应变反号，正好组成半桥差动。【简答】电阻应变仪组成：测量电桥、放大器、振荡器（供桥）、相敏检波器、滤波器、显示/记录；交流供桥可抑制零点漂移。第三章补充与深化【计算】变极距型差动输出推导：两电容C₁=εA/(d₀−Δd)、C₂=εA/(d₀+Δd)，经电桥取出差值，ΔC/C₀≈2Δd/d₀，灵敏度约为单电容2倍且奇次非线性相消。【填空】【判断】变面积型常见结构：平板直线位移式、圆筒（同轴）式、角位移式（扇形极板），输出与位移（转角）线性。【计算】变介质测液位（同轴圆筒电容）：液位高度h对应的介电常数由空气变为液体，电容量随h线性变化，据此测液位；也可测两种液体分界面。【简答】三种电容传感器对比：类型改变量特性灵敏度典型用途变极距型极板间距dC-d非线性、差动改善K=εA/d²，d₀小则高微位移、振动、靠近开关变面积型正对面积A线性、量程较大常数较大线/角位移变介质型介电常数ε随介质变化与ε差有关液位、厚度、湿度、成分【简答】电容传感器测量电路原理：①交流电桥把电容变化转电压/电流；②二极管双T电路利用充放电差异输出；③运算放大器式利用反相输入使输出与极距成线性；④脉冲调宽（PWM）输出占空比/直流差、可测差动电容；⑤调频式把电容作为LC振荡回路电容、输出频率。【判断】电容传感器输出阻抗高、容抗大，必须缩短电缆、屏蔽并就近接前置电路；驱动电缆技术使内引线与屏蔽层等电位，消除屏蔽层与芯线间寄生电容。第四章补充与深化【填空】【判断】自感传感器测量电路常用变压器电桥（交流电桥）与谐振式电路，输出为交流调幅波，须经相敏检波（差动整流）判别衔铁移动方向、消除零点残余。【综合分析】三种自感式比较：类型改变量特性适用变间隙式气隙δ非线性、灵敏度高、行程小微小位移变面积式导磁面积A线性、量程较大中等位移螺线管式衔铁插入深度量程大、结构简单、灵敏度较低较大位移，最常用【简答】差动变压器（螺线管式）工作过程：初级加交流激励→两次级分别感应电势→衔铁居中时两次级反向串联输出为零（实际有零点残余电压）→衔铁上移/下移时输出幅值随位移变、相位反映方向，经相敏检波得到带方向的直流。【简答】减小零点残余电压的措施：设计制造上保证两次级绕组对称（匝数、电阻、电容一致）、铁芯材料均匀并热处理；电路上串/并联可调电阻电容补偿、加相敏检波、磁屏蔽、选合适励磁频率。【计算】电涡流贯穿深度h=√(ρ/(πμ₀μrf))，频率f、磁导率μ越高，穿透越浅；电阻率ρ越大穿透越深；测表面/薄层用高频，测厚件或穿透镀层用较低频。【判断】电涡流传感器非接触、线性范围适中、抗油污粉尘、只对金属有效，可测位移、振幅、转速（齿轮/键槽）、厚度、表面裂纹、金属计数与安全检测。第五章补充与深化【填空】【判断】恒磁通式分动圈式（线圈动、磁铁固定）与动铁式（磁铁动、线圈固定）；变磁通（磁阻）式无活动线圈，靠齿轮转动改变气隙磁阻，常用于测转速。【判断】磁电感应式输出与速度成正比，配积分器得位移、配微分器得加速度；温度升高使磁钢退磁、内阻变化，需温度补偿或用恒磁稳定性好的材料。【填空】【判断】霍尔元件不等位电势可等效为四臂电桥不平衡，常用在两电极间并/串联可调电阻使B=0时输出为零；霍尔片越薄、电极越对称，不等位电势越小。【简答】霍尔传感器优点：结构简单坚固、非接触、频带宽、动态范围大、可靠性高、寿命长；可测磁场、电流、位移、转速、振动、压力（加弹性元件把力转成磁场变化）。【综合分析】霍尔测转速两种方案：①转轴装磁钢，霍尔开关每转过输出一个脉冲，n=60·脉冲数/时间(r/min)；②用导磁齿盘，霍尔或磁电元件感应齿的通过。双通道布置还可辨向。第六章补充与深化【填空】【判断】石英晶体化学成分为SiO₂，性能极稳定、居里点573℃、绝缘电阻极高、迟滞小、线性好但灵敏度低，适于标准传感器与高频；压电陶瓷灵敏度高、可制成任意形状但需极化、稳定性较差。【判断】压电式不能测静态力：静态下电荷会通过绝缘电阻和前置放大器输入电阻缓慢泄漏，故被测力必须变化，且传感器绝缘电阻越高、时间常数越大，低频特性越好。【计算】压电片串/并联比较：连接输出电压输出电荷电容适用并联与单片相同为单片2倍2倍电荷输出、缓变信号串联为单片2倍与单片相同1/2电压输出、高频信号【填空】【判断】电荷放大器实质是带电容负反馈的高增益运放，U₀=−Q/C_f，输出仅取决于电荷Q与反馈电容C_f，几乎不受电缆电容影响，长线测量首选。【综合分析】压电加速度计：质量块—压电片—弹簧组成惯性系统，受振动时质量块惯性力F=ma作用于压电片产生电荷q=d₃₃ma，电荷与加速度成正比；特点是体积小、频响宽、量程大，广泛用于振动测试。第七章补充与深化【简答】五类光电器件特性对比（高频考点）：器件光电效应偏置/特点灵敏度/速度典型用途光电管外光电真空、加阳极电压较低、较快光电倍增管外光电+二次发射倍增多级打拿极极高、测微光微光、闪烁计数、光谱光敏电阻光电导无极性纯电阻、暗阻大亮阻小较高、响应慢路灯控制、光控开关光电池光生伏特可自发电、短路电流线性中、较快光功率计、太阳能、检测光电二/三极管光生伏特(PN结)二极管反偏；三极管放大β倍三极管更灵、略慢光电检测、编码、耦合【填空】【判断】光电器件基本特性：光谱特性（峰值波长、匹配光源）、伏安特性、光照特性（输出与照度关系）、频率（响应）特性、温度特性、暗电流。【判断】光电耦合器输入输出电气隔离、单向传输、抗共模干扰，常用于强弱电隔离、脉冲放大、电平转换、固态继电器；其电流传输比CTR是重要参数。【综合分析】增量编码器辨向与计数：A、B两相相差90°，A超前B为正转、B超前A为反转；用D触发器或双与门电路输出方向电平，同时对脉冲四倍频可提高分辨率；Z相每周一脉冲用于清零找零。【填空】绝对编码器分辨率＝2ⁿ（n为码道数）；用格雷码避免多位同时翻转造成的粗大误差。第八章补充与深化【简答】热电偶四大定律的应用意义：定律内容应用均质导体定律单一均质导体回路不生热电势判断热电极是否均匀、两电极必须不同材料中间导体定律接入两端同温的第三导体不影响热电势可接入仪表、导线而不引入误差中间温度定律E(t,t₀)=E(t,tₙ)+E(tₙ,t₀)冷端补偿、补偿导线、分度表依据标准电极定律两热电极分别与参考电极的电势已知则其配对电势可求选配热电极、简化实验【填空】【判断】热电偶结构形式：普通装配式、铠装式（细、柔、耐振）、薄膜式（快响应）、表面热电偶；热电极需绝缘管、保护套管和接线盒。【判断】热电阻材料要求：电阻温度系数大且稳定、电阻率大、物理化学性能稳定、线性好、易复制，铂最稳定作标准、铜价廉用于低温但易氧化。【综合分析】热电阻三线制原理：把两根引线分别接到电桥相邻两臂，引线电阻随温度变化在相邻臂相互抵消，消除引线电阻对测量的影响；二线制引线误差全部计入、四线制用于实验室高精度（恒流源+电压表直接测电阻压降）。【简答】热敏电阻三类特性与应用：类型温度系数特性典型应用NTC负（升温阻降）非线性指数下降、最常用测温、温控、温度补偿、电子体温计PTC正（达居里点剧增）超过临界温度电阻骤增恒温、过热保护、限流、启动CTR临界突变某温度电阻急剧下降(突变)温度开关、报警【判断】NTC热敏电阻灵敏度高、体积小、热惯性小响应快、阻值大可忽略引线误差，但互换性差、非线性强、测温范围一般−50~300℃，常用查表或电路线性化。【填空】此外还有PN结温度传感器（正向压降随温度近似线性下降，约−2mV/℃）和集成温度传感器（如AD590、LM35，输出电流/电压与绝对温度成正比），适于中低温、小型化测量。各章必背名词速记（填空高频）●第一章绪论【填空】传感器：能感受规定被测量并按一定规律转换成可用输出信号的器件或装置。敏感元件：直接感受被测量并预变换的元件。转换元件：把敏感元件输出变换为电参量的元件。【填空】量程：传感器能按规定精度测量的被测量范围（上下限之差）。线性度：校准曲线与拟合直线的最大偏差对满量程之比。迟滞：正反行程输出曲线不重合程度。重复性：同条件多次同向测量曲线不一致程度。【填空】分辨力/阈值：能引起输出可察觉变化的最小输入变化（阈值在零点、分辨力在全程）。漂移：输入不变输出随时间或温度缓慢变化，分零漂、温漂。稳定性：长期保持性能的能力。●第二章电阻式【填空】应变效应：金属导体受力变形时电阻发生变化的现象，ΔR/R=Kε。压阻效应：半导体受应力时电阻率发生显著变化的现象。横向效应：应变片横向段使轴向灵敏系数下降的现象。【填空】弹性滞后：弹性元件加卸载特性曲线不重合。弹性后效（蠕变）：载荷不变而变形随时间缓慢变化。●第三章电容式【填空】变极距型：改变极板间距，非线性、测微小位移。变面积型：改变正对面积，线性。变介质型：改变介电常数，测液位厚度。边缘效应：极板边缘电场不均使灵敏度下降，用等位环消除。寄生电容：引线导体间杂散电容，用屏蔽和驱动电缆减小。●第四章电感式【填空】自感：线圈自身电流变化产生感应的电感量L。互感：两线圈间磁耦合产生的电感量M。差动变压器：两个次级反极性串联、衔铁移动输出差动电压的互感式传感器。零点残余电压：衔铁居中时不为零的输出。电涡流效应：交变磁场在金属内感应出旋涡电流的现象。集肤效应：交变电流集中于导体表面的现象。●第五章磁电式【填空】电磁感应（磁电效应）：线圈切割磁力线产生感应电动势e=−WdΦ/dt。霍尔效应：载流半导体在垂直磁场下横向产生霍尔电势U_H=K_HIB。不等位电势：有控制电流无磁场时的输出电势。●第六章压电式【填空】正压电效应：受力变形产生电荷。逆压电效应：加电场产生变形。压电常数：单位力产生的电荷（或单位场强产生的应变）。居里点：超过此温度压电材料失去压电性。极化处理：对压电陶瓷加强直流电场使电畴定向。●第七章光电式【填空】外光电效应：光使电子逸出表面。光电导效应：光照使半导体电阻率变化。光生伏特效应：光照PN结产生电动势。光电耦合器：发光与受光器件封装一体、以光耦合实现电气隔离。绝对/增量编码器：前者输出唯一位置编码，后者输出脉冲计数。●第八章热电式【填空】热电效应（塞贝克效应）：两不同导体两接点温度不同产生热电势。补偿导线：热电特性与热电偶一致、用于延伸冷端的导线。NTC/PTC/CTR：负温度系数/正温度系数/临界温度突变型热敏电阻。高频易错判断清单（判断对错并理解原因）【判断】①能量转换型传感器不需要外加电源。（√）②电容、电阻、电感式属于能量控制型，需要激励电源。（√）【判断】③系统误差决定精密度、随机误差决定正确度。（×，相反：系统误差决定正确度，随机误差决定精密度）【判断】④粗大误差可以通过多次测量取平均消除。（×，应判别后剔除异常值；取平均主要减小随机误差）【判断】⑤仪表精度等级数值越大精度越高。（×，数值越小最大引用误差越小、精度越高）【判断】⑥灵敏度越高传感器性能一定越好。（×，需与稳定性、抗干扰、量程折中）【判断】⑦半导体应变片比金属应变片灵敏系数大，但温度稳定性较差、非线性较大。（√）【判断】⑧全桥差动输出是单臂的4倍、半桥差动是2倍，且差动能温度自补偿。（√）【判断】⑨变极距电容传感器C与极距成线性关系。（×，成非线性双曲线关系；变面积型才线性）【判断】⑩电容传感器电缆寄生电容影响很小、无需屏蔽。（×，寄生电容影响大，必须屏蔽、接地、就近放大）【判断】⑪变间隙自感传感器气隙越小灵敏度越高、线性越好。（×，灵敏度越高但非线性越明显）【判断】⑫差动变压器衔铁居中时输出严格为零。（×，实际存在零点残余电压，需补偿）【判断】⑬电涡流传感器可以测量塑料、木材等非金属的位移。（×，只对金属导体有效）【判断】⑭电涡流激励频率越高、贯穿深度越浅。（√，集肤效应，h与√(1/f)成正比）【判断】⑮磁电感应式传感器适合测量静态位移。（×，只测动态速度，静态磁通不变不生电势）【判断】⑯霍尔电势与控制电流和磁感应强度乘积成正比、与薄片厚度成反比。（√）【判断】⑰压电式传感器可以测量静态恒定压力。（×，静态电荷会泄漏，只能测动态量）【判断】⑱压电片并联电荷加倍、串联电压加倍。（√）【判断】⑲电荷放大器输出受电缆电容影响很大。（×，电荷放大器几乎不受电缆电容影响，电压放大器才受影响）【判断】⑳光电管、光电倍增管基于外光电效应；光敏电阻基于光电导效应。（√）【判断】㉑光电三极管比光电二极管灵敏度高但响应速度略慢。（√）【判断】㉒增量编码器靠A、B两相相位先后辨向，绝对编码器用格雷码避免错码。（√）【判断】㉓热电偶回路热电势与热电极的粗细、长短有关。（×，只与材料和两接点温度有关）【判断】㉔在热电偶回路接入第三种均质导体，只要其两端同温就不影响总热电势。（√，中间导体定律）【判断】㉕铂热电阻具有负温度系数。（×，金属热电阻为正温度系数；NTC热敏才是负系数）【判断】㉖热电阻三线制是为了补偿引线电阻误差。（√）【判断】㉗PTC热敏电阻在超过居里点后电阻急剧增大，可用于过热保护。（√）高频简答与综合分析补充【简答】简述传感器一般组成及信号流程：被测量→敏感元件（预变换为非电量）→转换元件（变为电阻/电容/电感/电荷等电参量）→测量转换电路（放大、调理、变换为标准电压电流或数字）→输出显示/控制；必要时含辅助电源与温度补偿。【简答】选用传感器一般应考虑哪些因素：①测量要求（量程、精度、分辨力、动态频响）；②被测对象特性与环境（温度、湿度、振动、腐蚀、电磁干扰）；③灵敏度与线性范围、稳定性与可靠性；④输出信号形式与接口、供电；⑤成本、体积、安装维护。【综合分析】说明差动技术的共同优点并举例：电阻半桥/全桥差动、电容差动、自感与差动变压器差动，共同作用是——灵敏度成倍提高、抵消共模干扰与温度漂移、消除或减小非线性、改善零点稳定性。分析题凡见“成对、对称、一增一减”结构即按差动思路作答。【综合分析】说明温度补偿的常用途径：①结构差动对称补偿（相邻桥臂、差动结构）；②材料自补偿（选配温度系数）；③电路补偿（串并联热敏电阻、补偿电桥、恒流源）；④软件/查表修正。霍尔、应变片、差动变压器、压电均需温度补偿。【综合分析】比较电阻、电容、电感三种参量型（无源）传感器：都需外加激励、把被测量变为电参量再经电桥/振荡电路输出。电阻式（应变）适合力/应变/压力、电路成熟精度高；电容式分辨力极高、可非接触、适合微位移与液位厚度，但寄生电容影响大；电感式适合位移/振动/厚度、线性好输出大，但频响较低、体积较大。【综合分析】为下列测量选择合适传感器并说明理由（典型