传感器与检测技术陈杰第三版期末复习资料

1.传感器是指能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置。通常由敏感元件和转换元件组成。其中，敏感元件是指传感器中直接感受被测量的部分。2.信号调理器：对输入和输出信号进行转换的装置；变送器：能输出标准信号的传感器。3.电位器输出接有负载电阻时，其特性称为负载特性4.温度误差及补偿：自补偿法（单丝自补偿法、组合自补偿法）、线路补偿法。5.电感式传感器是利用线圈自感或护互感的变化来实现测量的一种装置，可以用来测量位移、振动、压力、流量、重量、力矩、应变等多种物理量。6.金属导体置于变化的磁场中，导体内就会产生感应电流，称之为电涡流或涡流，这种现象称为涡流效应。磁电式传感器按其工作原理可分为变磁通式和恒定磁通式。7.某些铁磁物质在外界机械力的作用下，其内部产生机械压力，从而引起磁导率的改变，这种现象称为压磁效应；相反，某些铁磁物质在外界磁场力的作用下会产生形变，有些伸长，有些则压缩，这些现象称为磁致伸缩。8.电容式传感器的设计要点：保护绝缘材料的绝缘性能、消除和减小边缘效应、消除和减小寄生电容的影响（增加原始电容值、注意接地和屏蔽、传感器与电子线路的前置级装在一个壳体内、采用驱动电缆技术、采用运算放大器法、整体屏蔽）、防止和减小外界干扰。9.一块半导体薄片置于垂直于薄片的磁场中，当有电流流过时，在垂直于电流和磁场的方向上将产生电动势，这种现象叫霍尔效应。10.光电式传感器按其接受状态可分为模拟式和脉冲式，模拟式光电式传感器的测量形式有四种：吸收式、反射式、遮光式、辐射式。11.变面积式自传感器，当衔铁移动使磁路中空气缝隙面积增大时，铁芯上线圈的电感量增大（电感值与线圈匝数平方成正比，与空气隙面积成正比，与空气隙长度成反比）。12.电容式传感器有三种基本类型：变极距式、变面积式、变介电常数式。13.电阻应变片特性：灵敏系数、横向效应（沿应变片轴向的应变引起的电阻的相对变化，而沿垂直于应变片轴向的横向应变也会引起电阻变化）、机械滞后和零漂、温度效应。14.零点残余电压：电桥预平衡时，无法实现平衡，最后总要存在某个输出值。产生原因：一组两个传感器不完全对称、存在寄生参数、供电电源有高次谐波、磁路本身存在非线性、工频干扰。15.热电偶三定律：中间导体定律、中间温度定律、参考电极定律。16.磁电式传感器是通过磁电作用转换成电信号的一种传感器，分为磁电感应式传感器（利用导体和磁场发生相对运动而在导体两端输出感应电动势的）、霍尔式传感器（载流半导体在磁场中有电磁感应而输出电动式）17.传感器动态特性经常从时域和频域两个方面来分析。18.应变片的工作原理是基于电阻的应变效应。19.变压器式传感器是将被测量非电量转换成可用于测量的信号的一种磁电机构，采用差电形式。20.误差按规律分为三种，分别是系统误差、偶然误差、疏失误差21.NTC热敏电阻器就是负温度系数热敏电阻器PTC热敏电阻是正温度系数热敏电阻22.变压器式传感器是利用线圈互感的变化来实现测量的装置23.霍尔元件产生的霍尔电势的大小由霍尔元件所处的磁场强度、通过霍尔元件的电流和霍尔元件的霍尔系数决定。24.电工仪表的精度等级是用引用误差的大小划分的。涡流式传感器能实现非接触式测量25.自感式传感器和变压器式传感器都存在零点残余电压，零点残余电压是评定该类传感器性能的主要指标之一。26.对于电涡流式传感器的谐振测位移电路，当无金属导体靠近时，其输出电压最大。27.下列属于传感器动态特性指标的是固有频率28.电桥测量电路的作用是把传感器的参数变化转为电压输出简答：1.传感器的静态特性主要指标有哪些？答：衡量传感器的静态特性的主要指标：线性度、迟滞、重复性、分辨力、稳定性、温度稳定性、各种抗干扰稳定性等。3.霍尔元件构造及测量电路P109构造霍尔片、回极引线和壳体4.产生不等为电势的主要原因：1.霍尔电极安装位置不正确2.半导体材料的不均匀造成了电阻率不均匀或是几何尺寸不均匀3.因控制电极接触不良造成控制电流不均匀分布5.压电式传感器：工作原理是基于压电材料的压电效应。7.测量电路：一、电压放大器（P124）二、电荷放大器（P125）电荷放大器优缺点8.光源：1.发光二极管、2.钨丝灯泡、3.电弧灯或石英灯4.激光9.光电式转速计如何根据频率求转速？？？（P147）被测转轴上涂有黑白相间的标志，光源1发射的光透过透镜2，半透明膜3和透镜4照射到被测的旋转物体上。被测转轴旋转时，明暗变化一次，反射的光信息通过透镜6、3和4入射到光元件7上。光电元件7由导通变为不导通，因而对应输出光电脉冲。通过光脉冲输入频率计计数，即可得到其转速10热点式传感器是将温度变化转换成电量变化的装置，它利用敏感元件的电磁参数随温度变化而变化的特性来达到测量的目的。热电阻：1.铂电阻2.铜电阻测量电路P170按测量手段分：直接测量、间接测量、和联立测量测量方式分类:偏差式测量、零位式测量、和微差式测量测量误差：绝对误差、相对误差、引用误差热电偶基本定律：1.中间导体定律：在热电偶回路中，只要中间导体两端的温度相同，那么接入中间导体后，对热电偶回路的总热电势无影响EABC（T，T0）=EAB（T，T0）2、标准电极定律：如果将导体C作为标准电极，并已知标准电极与任意导体配对时的热电势，那么在相同？点温度（T，T0）下，任意两导体A、B组成的热电偶，其热电势可用下式求得：EAB(T,T0)=EAC(T,T0)-EBC(T,T0)3.连接导体定律和中间温度定律:EAB(T,Tn，T0)=EAB(T,Tn)+EABC(Tn,T0)热电偶测温线路（重点）热电偶直接与指示仪表配用、桥式电位差式计线路热电偶参考端温度：一、0°C恒温法11.热敏电阻是一种半导体材料制成的敏感元件，其特点是电阻随温度变化而显著变化，能直接将温度的变化转换成能量的变化。线连接法缺点之一：可调电阻的接触电阻和电桥臂的电阻相连，可能导致电桥的零点不稳定。简答：1.什么是压电效应？压电材料有哪些？某些电介质当沿着一定方向对其施力而变形时内部产生极化现象，同时在它表面产生符号相反的电荷，当外力去掉后又恢复不带电的状态，称为正压电效应；在介质极化的方向施加电场时电介质会产生变形，称为逆压电效应。压电材料：石英晶体、压电陶瓷、高分子材料。2.霍尔元件的不等位电势的概念是什么？温度补偿的方法有哪几种？能测量哪些物理参数？答：是指在输入控制电流IH时，不施加磁场时，在霍尔输出端仍有空载电势存在，即霍尔元件的不等位电势。温度补偿：1.分流电阻法2.电桥补偿法磁场、位移、压力、振动、转速等3.光电效应可分为哪三种类型？并列出相应的光电器件。答：外光电效应—光电管以及广电倍增管内光电效应：光敏电阻光生伏特效应：光伏板（太阳能电池板）4.简述热电偶测温的基本原理答：热电偶测温原理基于物理的电场效应，热电偶是两种不同导体或半导体接成的回路，两接触点处于不同的温度下，产生热继电器。两端点温差越大，产生的热电动势越大，可根据这一原理并由转换电路测得温度的变化。5.电感式传感器有哪些种类？他们的工作原理分别是什么？自感式传感器、变压式传感器、电涡流式传感器、压磁式传感器原理：自感、互感、涡流、压磁6.请列举三种以上可以用来测量位移的传感器，简要说明其原理，如果要测量某平面工件的表面高低误差，采用何种传感器合适？为什么？1）.气隙型自感式传感器---把被测量位移的变化转变为电感量的变化，再用转换电路把电感变化转换成电压或电流变化2）.变极距型电容传感器---把被测量位移变化转换成电容量的变化，再用转换电路把电容量的变化转换成电压或电流的变化。3）.霍尔式位移传感器---保持霍尔元件的控制电流恒定，而使霍尔元件任一个均匀的梯度磁场中沿X方向移动，此时，霍尔电势与位移成正比，电势的极性表明了元件的位移方向。4）.激光干涉传感器---基于激光干涉测长技术具有，具有精度高、非接触、自动化及高效率的优点，特别适用于精密测量。电容式传感器的优缺点（特点）以及设计要点？优点：温度性能好、结构简单，适应性强、动态响应好、可以实现非接触测量，具有平均效应缺点：输出阻抗高，负载能力差、寄生电容影响大、输出特性非线性。设计要点：保护绝缘材料的绝缘性能、消除和减小边缘效应、消除和减小寄生电容的影响（增加原始电容值、注意接地和屏蔽、传感器与电子线路的前置级装在一个壳体内、采用驱动电缆技术、采用运算放大器法、整体屏蔽）、防止和减小外界干扰。非线性误差公式：%100maxFSLYL迟滞误差公式：%10021maxFSHYH灵敏度：灵敏度误差：%100kks