自考02202传感器与检测技术核心内容

自考02202传感器与检测技术核心内容一、课程总核心（一句话抓住）传感器=能感受被测量→按规律转换成可用输出信号（多为电信号）的器件全书主线：基本概念→静/动态特性→各类传感器原理+应用→信号调理→抗干扰→检测系统一、基础概念（必考）1.传感器组成（三部分）敏感元件：直接感受被测量转换元件：将非电量转为电参量转换电路：放大、整形、标准化输出2.传感器分类（高频选择）按被测量：位移、压力、温度、流量、加速度、气体…按工作原理：电阻式、电感式、电容式、压电式、热电式、光电式、霍尔式3.测量误差（必背）系统误差：规律、可修正随机误差：偶然、不可避免、统计处理粗大误差：过失、应剔除4.精度指标（名词/简答）精确度（精度）：系统误差+随机误差综合线性度：实际曲线与拟合直线的偏离程度灵敏度：输出变化量/输入变化量（Δy/Δx）迟滞：正反行程输出不重合重复性：多次测量一致程度漂移：零漂、温漂（时间/温度引起）二、静态特性与动态特性（核心考点）1.静态特性（输入不变或缓慢变化）表达式：y=a0​+a1​x+a2​x2+…理想线性：y=kx2.动态特性（输入随时间变）一阶系统：温度、流量、压力多见二阶系统：振动、加速度多见评价指标：时间常数τ、固有频率ωₙ、阻尼比ξ三、电阻式传感器（必考）1.应变片（最重点）原理：电阻应变效应

→受力变形→电阻变化应变公式：R=ρSL​RΔR​=(1+2μ)ε+ρΔρ​灵敏系数K：K=εΔR/R​应用：测力、称重、压力、扭矩、弯矩2.热电阻（测温）金属热电阻：Pt100、Cu50（温度↑→电阻↑）特点：精度高、稳定性好、中低温测量3.热敏电阻（半导体）NTC：负温度系数（温度↑→电阻↓），最常用特点：灵敏度高、体积小、非线性大四、电感式传感器1.自感式、互感式（差动变压器）原理：位移→气隙/面积/匝数变化→电感变化差动变压器：精度高、线性好、零位电压应用：位移、压力、振动、厚度2.电涡流式传感器原理：电涡流效应，高频磁场→金属产生涡流→反作用线圈非接触、抗干扰、测位移、振动、探伤、转速五、电容式传感器原理：位移→极板间距d/面积A/介电常数ε变化→电容C变化C=dεA​三类：变间距、变面积、变介电常数特点：结构简单、灵敏度高、温度漂移小、寄生电容影响大应用：位移、压力、液位、厚度、微小位移六、压电式传感器（高频）1.原理压电效应：某些电介质受力→表面产生电荷正压电：力→电荷（传感器用）逆压电：电场→变形（执行器用）2.材料石英晶体、压电陶瓷（PZT）3.特点自发电式、高频响应好、不能测静态力（电荷泄漏）应用：压力、冲击力、振动、加速度七、霍尔传感器（必考）原理：霍尔效应

→载流导体在磁场中产生霍尔电压UH​=KH​IB输出与电流I、磁感应强度B成正比应用：测电流、磁场、位移、转速、接近开关、无触点开关八、热电式（热电偶）1.原理热电效应（塞贝克效应）：两不同金属接点有温差→热电动势必须：两个电极、两个接点（热端/冷端）2.基本定律均质导体定律中间导体定律（可接仪表、导线）中间温度定律（冷端补偿依据）3.冷端补偿（简答必背）0℃恒温法计算修正法补偿导线法补偿电桥法（最常用）九、光电式传感器原理：光信号→电信号常见：光敏电阻、光电二极管、光电三极管、光电池应用：转速、位移、计数、液位、颜色识别、非接触测量十、霍尔、光电、磁电、超声波（简答常混）霍尔：磁场、位移、电流、转速光电：非接触、转速、计数、遮挡式磁电：感应电动势、转速、振动超声波：测距、液位、探伤、流量（传播时间/多普勒）十一、信号调理电路（必考）电桥（惠斯通电桥）单臂、半桥、全桥全桥灵敏度最高、非线性小、温度补偿好放大：仪表放大器、差分放大滤波：低通、高通、带通、带阻线性化、A/D转换、V/F转换十二、干扰与抗干扰（高频简答）1.干扰来源电磁干扰、接地干扰、电源干扰、辐射干扰2.抗干扰措施（背这几句就满分）屏蔽（电屏蔽、磁屏蔽、电磁屏蔽）接地（单点接地、多点接地、模拟地数字地分开）滤波、去耦隔离（光电隔离、变压器隔离）双绞线、差分输入软件滤波（平均、中值、限幅）十三、常用检测系统结构传感器→信号调理→采集卡/A/D→单片机/PLC/PC→显示/控制/存储核心：精度、可靠性、抗干扰、标准化输出（4～20mA、0～5V）十四、超高频名词解释（直接背）传感器：感受被测量并按规律转换成可用输出信号的器件。灵敏度：输出变化量与输入变化量之比。线性度：实际特性与拟合直线的偏差程度。应变效应：导体变形引起电阻变化。压电效应：电介质受力产生表面电荷。霍尔效应：载流导体在磁场中产生横向电势差。热电效应：两种金属温差产生热电动势。电涡流效应：金属在交变磁场中产生涡流反作用线圈。十五、考前30分钟极速背诵（最简版）应变片：应变效应→测力/压力/称重热电阻：Pt100/Cu50→测温差动变压器：互感→精密位移电涡流：非接触→位移/振动/探伤电容：