传感器与检测技术期末要点复习

1、传感器的概念1 .传感器是一种物理量的测定装置，将以一定的精度测定的物体转换为与其有对应关系的物体，是容易应用的。2 .传感器的组成按照定义由传感器、转换元件、信号调整转换电路三部分构成。3 .静态特性是当传感器的被测定输入量的各值是不随时间变化的一定信号时，系统的输出和输入的关系。 主要包括线性度、灵敏度、滞后、再现性、漂移、分辨率等。4 .线性度也称为非线性度，其是表示传感器的输入量-输出量之间的实际关系曲线从拟合直线偏离到什么程度的指标。5 .灵敏度是传感器静态特性的重要指标，传感器在稳定状态下输出变化量y和对应的输入变化量x的比。6 .提高传感器性能的技术途径：采用1线性化技术，2闭环

2、技术，3补偿和补偿技术，4差动技术。测量技术的基础知识1 .测量采用专用手段和技术工具，通过实验方法，比较测量的同种性质的标准量2 .根据测定过程的特点，可以分为直接测定、间接测定和组合测定。3 .根据测定方式，可分为偏差式测定、零式测定和微差式测定。4 .完整的检测控制系统通常包括传感器测量电路、显示记录装置、调节执行装置和电源等的一部分。5 .传感器通常作为电信号输出，便于传输、转换、处理和显示。6 .传感器可以感测所测量的幅度，并且输出对应的可用输出信号的装置或装置。7 .绝对误差是指测量结果的测量值与测量出的真值之间的差。 相对误差定义为绝对误差和真值之比，通常用绝对误差评价相同的被测

3、定精度的高低，用相对误差评价不同的被测定精度的高低。 引用误差是绝对误差和仪表全尺度的百分比，分为0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5、5.0、7个等级。8、误差立即遵循正态分布，1对称性2有界性3单峰性4求偿性。9 .测量精度可以细分为精度、精度、精度。10 .减少系统误差的方法、1消除系统误差的原因的方法、2引入修正法的方法、3用特殊测定方法消除系统误差的方法、直接比较法、替代法、交换法、微差法。电阻式传感器1 .电阻式传感器根据电阻参数的变化实现非电量电测量的目的。 其基本原理是将测量的变化转换为电阻值的变化，经由转换电路转换为电信号并输出。2 .金属应变片有线式、箔式、薄膜式

4、的区别。3 .应变计的核心部分是敏感的网格，实现应变-电阻转换。 基板、盖层4.1根金属导线通过轴力延伸或伸长时，电阻值发生变化，该效果为电阻应变效果。感应式传感器1 .电感式传感器是利用线圈的自感和互感的变化来实现非电量的电气测量的装置。 具有结构简单、灵敏度高、输出功率大、输出阻抗小、抗干扰能力强、测量精度高等特点。2 .感应式传感器种类多，一般分为自感应式和互感式两种，一般来说，感应式传感器是指自感应式传感器，但互感式传感器利用变压器的原理，多为差动形式，因此多被称为差动变压器式传感器。3 .自感式传感器基本上是带气隙的芯线圈，根据磁路几何参数的变化形式，有气隙式、可变面积式和螺旋式三种

5、。4 .气隙型的灵敏度高，但非线性误差大，制作组装困难。 可变面积型的灵敏度比可变气隙型的灵敏度低，但线性好，范围大，被广泛应用。 螺旋管式灵敏度低，范围大，结构简单，容易制作和批量生产，常用于测量精度不高的场合。5 .涡流效果变化放置在磁场中的块状金属导体和在磁场中切断感应线的块状金属导体，在该块状金属导体内产生涡流状感应电流的现象被称为涡流效果。6 .差动变压器式传感器的应用由悬臂梁和差动变压器组成，在测量时固定悬臂梁底座和差动变压器的线圈骨架连接电枢的a端和被测振动体时，传感器作为加速度测量中的惯性要素，其位移与被测加速度成比例，将加速度测量改变为位移的测量，被测体变为弧7 .涡流传感器

6、在由软磁性材料制成的输入轴上加工键槽，从输入面d开始首先设置涡流传感器，连接输入轴和被测定旋转轴。 当被测旋转轴旋转时，涡电流传感器与输出轴之间的距离为d，由于涡电流效果，传感器的线圈阻抗随着d的变化而变化，该变化使振荡谐振电路的质量变化，直接影响振荡器的电压振幅和振荡频率。 因此，随着输入轴的旋转，从振荡器输出的信号包含与转速成比例的脉冲频率信号。 该信号用检波器检测电压振幅的变化量，经由整形电路输出频率f的脉冲信号，通过对该信号进行电路处理能得到被测定转速。8 .可进行非接触式测定，防污染能力强，能达到最高转速电容传感器1 .静电电容传感器以各种类型的电容器为传感器，通过将测量的物理量的变

7、化转换为静电电容的变化，从转换电路转换为电压、电流或频率，来实现测量目的。2 .变极距离型具有高灵敏度，测量纳米级微小位移，变面积型有相当大的程度。 变介体型主要测量液体位移、材料厚度、空气湿度3 .静电容量式传感器的结构中，作为压力传感器使用添加了预张的不锈钢制隔膜，并且作为可变容量的可动极板使用。 电容器的两个固定极板是在玻璃基板上镀金属层的球面基板。 由于差压，膜片凹陷到压力小的面，静电电容发生变化。磁敏传感器1 .感磁式传感器是基于磁电转换原理的传感器2 .电流垂直于外部磁场通过导体时，导体的磁场和垂直于电流方向的两端面间产生电位差的现象是霍尔效应。3 .不等位电位磁感应强度为0，霍尔

8、元件的励磁电流为额定值时，其输出的霍尔电位应为0，但实际上不是0，能够用直流电位计测量无负载霍尔电位，此时测量的无负载霍尔电位称为不等位电位。4 .不均匀电位的原因是，1孔电极的安装位置不对称，或不在同一等位面上。 2半导体材料的不均匀引起电阻率的不均匀或几何尺寸的不均匀，3激励电极的接触不良引起激励电流的不均匀分布。5 .在分析不均匀的电位时，可以使霍尔元件等效于桥，通过分析桥平衡来补偿不均匀的电位。6 .从两点电位的高低，在某桥臂上并联连接一定的电阻，使桥平衡，使不等位电位为零压电传感器1 .压电式传感器是能量型传感器，是利用某介质材料具有压电效应的现象而制作的，在某介质材料沿一定方向受到

9、外力而变形的情况下，其表面产生电荷，能够实现非电力量的检测。2 .压电式传感器具有体积小、质量轻、频带等特点，适用于各种动态力、机械冲击和振动的测量，广泛应用于力学、声学、医学、宇宙飞行等。3 .某介电体在一定方向上施加外力使其变形时，内部会产生极化现象，与之对应，在其两面产生符号相反的电荷，外力被去除后，再次返回不带电状态的现象被称为压电效果。4 .当外力的方向发生变化时，电荷的极性也发生变化，该机械能转换成电能的现象被称为正压电效应。 其中电荷的大小与外力的大小成比例5 .相反，当在介质极化方向上施加电场时，在这些介质上也产生一定的机械变形或机械应力的现象被称为逆压电效应，也称为电位电应变

10、效应，其失真的大小与电场强度的大小成比例，方向根据电场方向而变化。 把电能转化成机械能的效果。6、压电材料实现了机电能的相互转换，具有一定的可逆性，分为一压电晶体、二压电陶瓷、三种新型压电材料，其中有压电半导体和有机高分子压电材料。7 .压电传感器的特点1灵敏度和分辨率高，线性范围宽，结构简单，坚固，可靠性高，寿命长。 2体积小，质量轻，刚性、强度、承载能力和测量范围大，动态响应带宽，动态误差小。 3大量生产容易，选择容易，使用和校准容易，适用于近距离、遥测。8 .利用压电陶瓷的逆压电效应实现微小位移，无需像以往的系统那样，通过机械传动机构将旋转变为直线运动，避免机构造成的误差，位移分辨率极高

11、，结构简单，尺寸小，发热少，没有杂质的散射磁场热电传感器1 .热电传感器是能把温度变化转换成电信号的装置。2、热电偶传感器是工业上最常用的接触式测温装置。 这是因为热电偶具有性能稳定、测温范围宽、信号能远距离传输等特点，结构简单，使用方便。 热电偶将热能直接转换为电信号，输出直流电压信号，因此容易显示、记录和传输。3、热电偶传感器的测温原理基于热电偶效应，把两种不同材料的导体合成一个闭合电路，当两个连接点的温度不同时，该电路产生电动势的现象称为热点效应。4、热电偶补偿导线和冷端温度的补偿方法在冷端温度一定时，热电偶的热电偶电势和热端温度有单一的函数对应关系。 另外，热电偶的分度表是以冷端为0为基准分度出来的，但在实际使用中，冷端温度大多不为0，因此，为了消除冷端温度的影响，必须对冷端温度进行处理。 如果将热端温度设为t，则可知与对应于索引表的热电偶实际产生的热电偶的关系是冷端温度t的函数，因此需要处理热电偶的冷端。 处理热电偶冷端温度的方法主要有冷端0恒温