传感器及检测技术复习资料

1一、填空（20分＝每空2分*10）1.测量就是将被测量与同种性质的标准量进行比较，从而获得被测量大小的过程。2.根据获得测量值的方法可分为直接测量、间接测量和组合测量。3.直接测量是在使用仪表或传感器进行测量时，测得值直接与标准量进行比较，得到被测量的数值的测量方法。4.间接测量是指在使用仪表或传感器进行测量时，先对与被测量有确定函数关系的几个量进行直接测量，然后经过计算得到所需要结果的测量方法。5.组合测量是指在一个测量过程中同时采用直接测量和间接测量两种方法进行测量的测量方法。6.根据测量方式可分为偏差式测量、零位式测量与微差式测量7.根据测量条件不同可分为等精度测量与不等精度测量。8.根据被测量变化快慢可分为静态测量与动态测量。9.传感器就是能把被测物理量或化学量转换成为与之有确定对应关系的电量输出的装置。10.传感器由敏感元件、传感元件和信号调理电路三个部分组成。11.传感器一般按测定量、转换原理两种方法进行分类。12.信号调节与转换常用的电路有电桥、放大器、振荡器和阻抗变换器等。13.检测系统按信号在系统中传递情况可分为开环检测系统和闭环检测系统。14.传感器的漂移是指在输入量不变的情况下，传感器输出量随着时间变化。15.人们通常将能把被测物理量或化学量转换为与之有确定对应关系的电量输出的装置称为传感器（传感器也称变换器、换能器、转换器、变送器、发送器或探测器等），这种技术称为传感技术。传感器输出的信号有不同形式，有电压、电流、频率、脉冲等，以满足信息的传输、处理、记录、显示和控制等要求。16.传感器一般按测定量和转换原理两种方法来进行分类。17.转换原理分类法把传感器分为能量控制型传感器、能量转换型传感器。前一类需要外附电源，传感器才能工作，因而是无源的，它能用于静态和动态的测量；后一类能把非电量直接变为电量，一般不需要电源，是有源的，因而又称为发电式传感器，它主要用于动态的测量。18.传感器的输出-输入特性是传感器最基本的特性。根据测量或控制过程中被测量的状态有静态和动态之分，而将传感器的输出-输入特性分为静态特性和动态特性。19.传感器的静态特性是指被测量的值处于稳定状态时（输入为不随时间变化的恒定信号）的输出输入关系。衡量静态特性的重要指标是线性度、灵敏度、迟滞和重复性等。20.传感器的静态特性曲线可用实际测试获得，测试条件为：标准大气压力101.3±8kPa；2温度20±5℃；相对湿度不大于85%；无振动、冲击、加速度。测试时，利用一定等级的标准器给出一系列输入量，测得相应的输出量，所测得的曲线称为校准曲线或称实际工作曲线。21.传感器在稳态下输出变化量与输入变化量之比为其静态灵敏度，xyS。传感器校准曲线的斜率就是其灵敏度。22.对于一个传感器来说，灵敏度S值越大，表示传感器越灵敏，23.传感器在输入量不断增加（正行程）和不断减小（反行程）的过程，其输出-输入曲线的不重合现象称为迟滞。迟滞现象是由于敏感元件材料的物理性质和机械零部件存在的缺陷造成的。24.重复性是指传感器在输入按同一方向作全量程连续多次变动时，所得特性曲线不一致的程度。25.传感器产生漂移的原因有两个方面：一是传感器自身结构参数；二是周围环境(如温度、湿度等)。最常见的漂移是温度漂移，即周围环境温度变化而引起输出量的变化，温度漂移主要表现为温度零点漂移和温度灵敏度漂移。26.传感器在较长时间工作下输出量的变化，称为传感器长时间工作稳定性，简称稳定性。它是由于敏感元件和传感器零件的特性随时间增长而产生时效等所造成的。27.传感器在零输入时，输出的变化称为零漂。它有温度和时间两种漂移。温度漂移是指传感器在外界温度变化时输出量的变化，一般用零点漂移和灵敏度温漂表示。28.半导体材料的敏感元件对温度变化均很敏感，必须予以补偿。29.时间漂移是指规定时间内，室温不变的条件下，零输出的变化。对于外加电源的传感器，则指在标准电源条件下零输出的变化情况。当这种传感器接通电源后，由于内部热量变化需经一定时间才能趋于稳定，稳定后才可以正式使用。30.传感器的动态特性是指其输出对于随时间变化的输入量的响应特性。所谓响应，就是当输入信号发生变化时相应的输出信号随之变化的情况。31.与频率响应特性有关的指标有：频带、时间常数τ、固有频率ω0等。32.与阶跃响应特性有关的指标有：时间常数τ、上升时间tr、响应时间ts、超调量a、衰减度φ等。33.由于传感器的输入量随时间变化的形式是各种各样的，不可能逐一加以研究，因此目前常采用最典型最简单易实现的正弦信号和阶跃信号作为标准输入信号。对于正弦输入信号，传感器的响应称为频率响应或稳态响应。对于阶跃输入信号，则称为传感器的时间响应（阶跃响应）或瞬态响应。34.静态特性主要包括线性度、灵敏度、迟滞、重复性、漂移等。35.动态特性主要包括频率响应特性和阶跃响应特性。36.对于动态特性测试时使用的最典型最简单易实现的标准输入信号是正弦信号和阶3跃信号。37.对动态特性评价时的指标，对于频率响应主要有频带、时间常数和固有频率；对于阶跃响应主要有时间常数、上升时间、响应时间、超调量、衰减度等。38.传感器的误差是指传感器的输出值与理论输出值之差39.传感器的信噪比是指其信号功率SP与噪声功率NP之比。40.内光电效应是光敏电阻的工作原理。41.光电传感器是将光信号转换为电信号的一种传感器。光电传感器的工作原理基于光电效应。42.光电效应分为三类：外光电效应、内光电效应、光生伏特效应。43.光电元件的种类很多，通常可分为真空光电元件和半导体光电元件两类。44.基于外光电效应的光电元件有光电管、光电倍增管等。45.基于内光电效应的光电元件有光敏电阻等。46.基于光生伏特效应的光电元件有光电池、光敏二极管、光敏三极管等。47.光电式转速表的测量方法属于非接触测量。48.热敏电阻是用半导体材料制成的敏感元件。49.热敏电阻的电阻值随温度变化而显著变化，能直接将温度的变化转换为电量的变化。50.热敏电阻的封装形式有：珠状、片状、杆状、垫圈51.热敏电阻的可测温度范围为-50℃～350℃。52.NTC表示负电阻温度系数热敏电阻53.PTC表示正电阻温度系数热敏电阻54.CTR表示特定温度下电阻值会发生突变的临界温度电阻器55.热敏电阻非线性严重，实际使用时必须对其进行线性化处理。56.热敏电阻输出特性的线性化处理方法有：线性化网络、计算修正法、温度-频率转换电路改善非线性。57.热敏电阻输出特性的线性化处理方法中线性化网络是用温度系数很小的精密电阻与热敏电阻串联或并联构成电阻网络代替单个热敏电阻，其等效电阻与温度呈一定的线性关系。58.热敏电阻输出的线性化方法中的线性化网络法中是用温度系数很小的精密电阻与热敏电阻串联或并联构成电阻网络代替单个热敏电阻，其等效电阻与温度呈一定的线性关系。59.热敏电阻输出的线性化方法中的计算修正法中包括两大类，一是硬件（电子线路）法、一是软件（程序）法。其中软件法中当已知热敏电阻的实际特性和要求的理想4特性时，可采用线性插值等方法将特性分段并把分段点的值存放在计算机的内存中，计算机将根据热敏电阻的实际输出值进行校正计算，给出要求的输出值。60.热电开关是采用两种不同特性的材料构成的热敏传感器，该传感器具有温控开关特性，又称热电开关或温控开关。61.热电开关常有双金属片式和陶铁磁体式。62.双金属片的弯曲程度（偏位的大小），可参照公式D=K(T2-T1)*L/H算出，那么根据此公式可得提高其灵敏度的方法有使双金属片减薄厚度h和增加长度l。63.双金属片热电（温控）开关的类型有：常开式、常闭式、简易式、蝶式。64.铂电阻具有电阻温度系数稳定、电阻率高、线性度好、测量范围宽（-200℃～600℃）等特点。65.铂电阻被广泛用作工业测温元件和作为温度标准。66.按国际温标IPTS-68规定，在-259.34℃～630.74℃温域内，以铂电阻温度计作基准器。67.铜电阻在-50℃～150℃温度范围内呈线性的特点。68.按热电偶本身结构划分，有普通热电偶、铠装热电偶及薄膜热电偶等。69.热电偶是将温度量转换为电势大小的热电式传感器。它广泛地用来测量-180℃～2800℃范围内的温度。70.热电偶的应用主要依据三大定律。这三大定律分别是：中间导体定律、标准电极定律、中间温度定律。71.薄膜热电偶的测温范围为-200℃～300℃。72.热电偶冷端的温度补偿方法有：冷端温度修正法和电桥补偿法。73.热电偶冷端的温度补偿方法中的冷端温度修正法包括热电势修正法和温度修正法。74.温敏三极管晶体管比温敏二极管有更好的线性和互换性。75.按引起传感器电阻变化的参数不同，可以将传感器分为电位器式传感器和电阻应变式传感器两大类。76.电位器式传感器常用类型有直线位移型、角位移型和非线性型等。不管是哪种类型的传感器，都由线圈、骨架和滑动触头等组成。77.电位器式传感器一般采用电阻分压电路，将电参量R转换为电压输出给后续电路。78.电阻应变式传感器分为金属电阻应变片与半导体应变片式。79.金属电阻应变片有丝式和箔式两种，其工作原理是电阻应变效应。导体的电阻随着机械变形而发生变化的现象，称为电阻应变效应。80.电感式传感器将被测量转换成电感或互感变化的传感器，是一种结构型传感器。81.两块极板之间间隙变化，或是表面积变化，将使电容量改变，根据这一原理制成的5传感器称为电容式传感器。82.电感式传感器按转换方式：可分为自感型和互感型等两大类型。83.自感型电感式传感器包括可变磁阻式与涡流式。84.可变磁阻式电感传感器一般用于静态和动态的接触测量。当它用于精密小位移测量时，一般约为0.001mm～1mm。85.涡流式电感传感器可用于动态非接触测量，测量范围约0～1500μm，分辨率可达1μm。86.压电式传感器的工作原理是压电效应。87.压电式传感器是一种能量转换型传感器。它既可以将机械能转换为电能，又可以将电能转化为机械能。88.压电式传感器的工作原理是基于某些晶体受力后，在其表面产生电荷的压电效应。89.某些晶体（如石英等）在一定方向的外力作用下，不仅几何尺寸会发生变化，而且晶体内部会产生极化现象，晶体表面上有电荷出现，形成电场。当外力去除后，表面又恢复到不带电状态，这种现象被称为压电效应。90.PZT是锆钛酸铅系压电陶瓷，PMN是铌镁酸铅压电陶瓷。91.压电元件的常用结构形式有并连接法和串连接法。92.压电元件在压电传感器中，必须有一定的预应力，这样可以保证在作用力变化时，压电片始终受到压力，同时也保证了压电片的输出与作用力的线性关系。93.压电式传感器的内阻抗很高，而输出的信号微弱，因此一般不能直接显示和记录。压电式传感器要求测量电路的前级输入端要有足够高的阻抗，这样才能防止电荷迅速泄漏，减少测量误差减小。94.压电式传感器的前置放大器作用：传感器高阻抗输出变换为低阻抗输出；传感器的微弱信号进行放大。95.电荷放大器是一种输出电压与输入电荷量成正比的前置放大器。它实际上是一个具有反馈电容的高增益运算放大器。96.磁敏电阻是基于磁阻效应的磁敏元件。97.磁阻效应除了与材料有关外，还与磁敏电阻形状有关。在恒定磁感应强度下，其长度比宽度越小，则磁阻效应越大。98.磁敏二极管受温度影响非常大，必须对其进行温度补偿。常用的温度补偿电路有互补式、差分式、全桥式、热敏电阻。99.霍尔传感器是基于霍尔效应的一种传感器。它将磁场的变化转化为霍尔电势的变化并输出，以达到测量磁场的目的。100.美国物理学家霍尔首先在金属材料中发现了霍尔效应，但由于金属材料的霍尔效应太弱而没有得到应用。6101.置于磁场中的静止载流导体，当它的电流方向与磁场方向不一致时，载流导体上平行于电流和磁场方向上的两个面之间产生电动势，这种现象称霍尔效应。该电势称霍尔电势。102.霍尔元件的结构很简单，它由霍尔片、引线和壳体组成。1、1′两根引线加激励电压或电流，称为激励电极；2、2′引线为霍尔输出引线，称为霍尔电极。二、选择（20分＝10×2分；）1、光敏二极管的工