传感器复习要点

1、反射式电涡流式传感器透射式电涡流式电涡流式传感器产品学习必备欢迎下载、根据传感器的示意图，指出传感器的类型自感式传感器、差动变压器、涡电流式传感器、动铁式磁电 传感器、动圈式磁电传感器、磁敏电阻、光电管、光电倍增管、光电池、光敏电阻、光敏二极管、光纤光栅、感应同步器、增量 式编码器、绝对式编码器反射式电涡流式传感器透射式电涡流式电涡流式传感器产品1|11r12t 3Lit变面积式自感传感器螺管式自感传感器螺螺管式动变压器结变气隙式自感传感器学习必备欢迎下载磁敏电阻光电管光电倍增管光电池光敏二极管动铁式磁电传感器动圈式线速度磁电动圈式角速度磁电光敏电阻同学习必备欢迎下载可妙光IB祁止尢暑/Jtt

2、f1n.移动光栅光纤传感器光纤光栅应变传感器光纤光栅温度传感器U)JtR(b)滑尺直线式感应同步器辭n中押；na绝对编码器二、传感器与所依据的物理定律及相关联的术语或名词、代号 变磁阻式传感器、磁电式传感器、磁敏电阻、光电式传感器、 光纤传感器、光纤光栅、感应同步器、热电偶、热敏电阻、微电子机械系统、数字温度传感器、MEMSMEMS变磁阻式传感器一一电感式传感器：1、自感式2、互感式3、电涡流式磁电式传感器：基本原理 一电磁感应定律。eW dte = Blvsin日 R Rt= R R0(1 1 + ATAT)、热电效应、NTCNTC PTCPTC 红限频率斯乃尔定律数值孔径值 NANA 连续

3、绕组、断续绕组（正弦绕组、余弦绕组）、PtIOOPtIOO、DS18B20DS18B20L二LVDTLVDT、变磁阻（电感）式传感器工作原理学习必备欢迎下载结构型式：恒磁通式e = -W dt学习必备欢迎下载变磁通式e=Blvsin二磁敏电阻：理论基础为磁电阻效应（物理磁阻效应和几何磁阻效应）光电式传感器：以光电器件作为转换元件，光的特性-波长、频率、能量光电传感器的工作原理：光电效应（分为外光电效应和内光电效应）。光纤传感器：基本原理-几何光学的基本定义和定律（斯乃尔定律n2-折射定律：n1sin v1=n2sin二2、光的全内反射：sin 忑 -当刃尢,二2 90，在界面上发生全反射 ）红

4、限频率fO:对应某一种物质的光频阀值,f 0=A 0/h（A0为物体的表面逸出功A0）红限波长：对应红限频率的波长称为临界波长， 0=hC/ A0数值孔径值 NANAsin化、n； 一n； sinsin 6 6 c c =NA=NAn。光纤光栅：一段光纤，其纤芯具有周期性变化的折射率：ni（z）二n*=nmaxCOS&Z）A光纤光栅的周期（栅距），n纤芯的平均折射率一感应同步器：由连续绕组和断续绕组组成。工作原理：相当于变压器的初、次级绕组的平面形矩形线圈，次级线圈中的感应电压随检测位移量变化。学习必备欢迎下载5.输出信号的处理方式 鉴相法、鉴幅沐穌冲调宽注金属热电阻：常用类型：铂电阻

5、Pt WZP、铜电阻C - WZC阻值温度关系函数：Rt=RO (1+At)增量式：Rt=RO At=RO A t其中： 铂A=3.92X10-3 /C、铜A=4.25X10-3 /C热电阻的分度号一一0C时的电阻值R0,例：Pt50、Pt100、Pt500、Pt1000、Cu50、Cu100, Cu500 Cu1000比值W100R100/R0(=1.3850)温度系数TCR=(R100-R0)/(R0X100)例：Pt100查分度表：R0= 100Q,R100= 138.5Q,贝U: R100/R0=1.3850TCR=(R100- R0)/ (R0X100 )=0.003850热敏电阻：

6、正温度系数热敏电阻器（PTC电阻值随温度升高而增大 的电阻器、负温度系数热敏电阻器（NTC电阻值随温度升高而下降 的热敏电阻器感应同步器励进方式(钿4感应同步器的励磁方式Uc=kie5in(HXJ 卩)单相输岀组两相输出卿 俩相）洁範枝术竝用学习必备欢迎下载负NTCRt = R0 exp B*(1/T-1/T0)Rt绝对温度T(K)下的零功率电阻值T(K) = t(C) + 273.15R0绝对温度T0(K)下的零功率电阻值B材料常数B值MEM传感器：采用微电子技术和微机械加工技术制造出来的新型传感器微电子机械系统是指运用微制造技术在一块普通的硅片基体上制造出集机械零件、传感器执行元件及电子元

7、件于一体的系统。DS18B20数字温度传感器DS18B20 内部结构1、64位光刻ROM 2、温度传感器；3、非挥发的温度 报警触发器TH和TL;4、配置寄存器。DSI8B20工作过程中的协议：复位操作、ROM操作命令、存储器操作命令、 数据处理三、1 1、根据差动变压器位移测量原理示意图、已知输入信号波形，以及对应图示的测量位置，画出输出信号波形。2 2、分析磁敏电阻的物理磁阻效应和几何磁阻效应磁阻效应是指某些金属或半导体的电阻值随外加磁场变化而变化的现象。同 霍尔效应一样，磁阻效应也是由于载流子在磁场中受到洛伦兹力而产生的。 在达到稳态时，某一速度的载流子所受到的电场力与洛伦兹力相等，载流

8、子 在两端聚集产生霍尔电场，比该速度慢的载流子将向电场力方向偏转，比该 速度快的载流子则向洛伦兹力方向偏转。这种偏转导致载流子的漂移路径增 加。或者说，沿外加电场方向运动的载流子数减少，从而使电阻增加。这种 现象称为磁阻效应。若外加磁场与外加电场垂直，称为横向磁阻效应；若外 加磁场与外加电场平行，称为纵向磁阻效应。一般情况下，载流子的有效质学习必备_ 欢迎下载量的驰豫时时间与方向无关，则纵向磁感强度不引起载流子偏移，因而无纵 向磁阻效应3 3、热电效应（概念）两种不同成分的导体（或半导体）A和B的两端分别焊接或绞接在一起，形 成一个闭合回路，如果两个接点的温度不同，则回路中将产生一个电动势，

9、称之为热电势，这种效应称为热电效应4 4、金属热电阻和半导体热敏电阻的主要特点，作图说明利用热敏 电阻RT实现电感线圈RL温度补偿的工作原理。热电阻主要特点：测量精度高，性能稳定热敏电阻的主要特点是：（1）灵敏度高，约为热电阻的10倍。（2）体积 小，能测量点温度。 （3）热惯性小，适宜动态测量。 （4）无需冷端补偿 以及引线方式的考虑，易于维护和进行远距离控制。（5）制造简单，使用寿命长。RT热敏电阻r电阻温度系数近于零的锰铜分路电阻RL被补偿的电阻铜线圈RB-补偿器电阻TA到TB是最佳补偿范围5 5、已知冷端温度为 TO,TO,在没有采取冷端温度补偿的情况下进行测量，显示仪表指示值为 T

10、T，利用热电偶分度表计算实际温度 t t例：用分度号为K的镍铬-镍硅热电偶测量温度，在没有采取冷端温度补偿 的情况下，显示仪表指示值为500r，而这时冷端温度为60C。试问：实际温度应T为多少?E（500，0） =20.64mvE（60，0）=2.436mvISOE）1250 E（T，0）=E（T，60）+E（60，0）=20.64+2.436=23.076mv学习必备欢迎下载=E(557,0)T为557C=20.64mv=E (500, 0)二2J36inv!TT- (60, 0)-23J)76mv E (557. 0)表jF CT, 0) = E (T, 60) + E (60, 0)必如

11、果热端温度不变，设法使冷端温度保持在20C，此时显示仪表的指示值应为多少？E(557,20)=E(557,0)-E(20,0)=23.076-0.798=22.278mV=E(538.4,0)显示仪表指示值应为538.4C。 显示误差为18.6C=22.278mV = E ( 538.4, 0)K型謀椿-鎳畦(镰铸-魂铝)棘电隅分度表謁別；蒋蹟6 6、根据光纤纤芯和包层的折射率 n ni,n,n2,外部介质为空气 n no=1=1 计算该光纤的数值孔径 值、最大入射角说明 NANA 的意义。最大入射角：-max二arc sin( n：-nf)光线刚好不发生折射，即：，2 2 =90=90 o

12、o 则临界入射角：-50J-1.889-1.925|-L961-L996-2.032-2.067 -2.102-2.13?-2J73120-0,039-0.0790J18电157电1970.236-0.2754).314-0,35000.0390.0790.1190J580.1980.2380.27?0.3170.351_100.3970.4370.47?0.517RKT0.5970.63?0.6770.7180.75!200.7930.8380.8790.919d960LOGOL0411.0311.122|1.16130|LM311.2851J25L366L4O71J48L489|1.529

13、1.57(401.611L6521.6931.T34L776LSH13531.8991.9401.9815020222.0642JOS2,1462J8822292.2T02.3122.3532眇602.4352.47?2.5192.5602,6012朋2,684ZT262. KT2.80702.8502.8922.9332.STS10161058110034413.1833.2280|3.2fi63.3073.3493.390rr-rTfir3.5153.5563.5983.63903.6813.7223.1643.8053.8473.E8819303.9714.012血h前I23456n-1

14、8|9更j20.21420.25?20.2992d$4220.38520.42?20.51220.55520.敦1STh0123456T-8n肝汕640 20.68320J2520J68Ml20.853乩碱20,93820,9812L02亦_21.066觅丽2L1522L1942L2372L28021.322os21.40T21J5520f21.49321.5352L57821.6212L66321J062L?4321?912L8312L8?$3厂乩962 2100421M7210902213222JT522.21822.30測22,34622.38822J732151622.55922. 6

15、0112.62168?2272颐22.71222.8152190022,98523.02823.OTO 23.11323.24123,23423.326123.36S23JU23,45423J9?23.53923.584im，欢迎下载70K型謀椿-鎳畦(镰铸-魂铝)棘电隅分度表謁別；蒋蹟sin礼二丄.nf- n；n。学习必备_ 欢迎下载sinsin0c c =NA=NA 定义为“数值孔径” NA(NumericalNA(Numerical Aperture)Aperture)。7 7、光纤位移传感器的测量原理及输入输出特性如下图所示，当用于振动测量时应选择 _ 段，当

16、用于转速测量时应选用的段。位移-输出特性曲线1)前坡区输出信号的强度增加得非常快，这一区域可以用来进行微米级的位移测量。2)后坡区,信号的减弱约与探头和被测表面之间的距离平方成反比，可用于距离较远而灵敏度、线性度和精度要求不高的测量。3)光峰区,状态达行光大值量其大小取决于被测表面的状态。所以这个区域可用于对表面& &光纤光栅概念、分布式测量原理光纤光栅是一种通过一定方法使光纤纤芯的折射率发生轴向周期性调制而形 成的衍射光栅，是一种无源滤波器件。分布式光纤传感系统原理是同时利用光纤作为传感敏感元件和传输信号介数值光径率被光纤接受论光源发射功率有多大只有 2 20c c 张角之学

17、习必备欢迎下载质，采用先进的OTD戏术，探测出沿着光纤不同位置的温度和应变的变化, 实现真正分布式的测量。9 9、识别编码器码盘，计算角度分辨率，识别绝对编码器不同码制的码盘绝对编码器码制：二进制码、十进制码、循环码(格雷码)等二进制码道：数量等于二进制码的位数n,码盘的分辨率：a=360 /2n，例如：4位二进制码盘，其最小分辨的角度：a=360 /2422.5n位格雷码码盘，与n位二进制码盘一样，有2n种不同编码，最小分辨率a=360 /2n。1010、分析增量式编码器的四倍频细分原理 四倍频细分原理编码器正向移动时，输出的 A A 相信号的相位超前 B B 相 9090则在一个周期内，两

18、相开关信号共有 4 4 次相对变化：00-10-11-01-0000-10-11-01-00。每发生 1 1 次变化，可逆计数器便实现 1 1 次加计数,1 1 个周期内共可实现 4 4 次加计数，从而实现正转状态的四倍频AerLjn_n_rL(a)编码器正向移动计数。学习必备欢迎下载当编码器反向移动时，输出的 A A 相信号的相位滞后于 B B 相信号 9090一个周期内两相信号也有 4 4 次相对变化：00-01-11-10-0000-01-11-10-00 。同理，如果每发生 1 1 次变化，可逆计数器便实现 1 1 次减计数，在 1 1 个周期内，共可实现 4 4 次减计数，就实现了反

19、转状态的四倍频计数。综合上述分析，可以做出处理模块状态转换图，如图所示。ABRJ-LnTT(a)正向移动00-10-11 -o 1 -oo分别表示计数器加/减1,“0”表示计数器不动作AL(b)编码器反向移动Am_rL_nLBLrr_rL_ruh)反向 00-01-11-10-00其中“+”、a学习必备欢迎下载1111、DS18B2CDS18B2C 的基本特点和分布式温度测量原理1.集温度测量，A/D转换于一体，数字量输出，可直接与微机接口。2.测量温度范围为-55C+125 C,可以程序设定912位的分辨率，3.用户设定的报警温度存储在EEPRO中，掉电后依然保存。4.单总线结构，并支持多点

20、组网功能，多个DS18B20可以并联在唯一的总 线上，实现组网多点测温DS18B20中的温度数据格式：经转换所得的温度值，以二字节16位符号扩展的补码形式存放在高 速暂存存储器的第0和第1个字节。读取时低位在前，高位在后， 温度表示有：9位，10位，11位，12位，四种形式，对应精度（分辨率）分别为：0.5=2e-1，0.25=2e-2，0.125=2e-3，0.0625=2e-4，位数=1位符号位+7位整数位+小数位；最高位为符号位，并扩展至MSb的所有位形成16位温度数 未编程时默认为12位精度g位.一，10位-1V位-12位-以12位转化为例：12=1位符号位+7位整数位+4小数位,分辨率0.0625=1/（2%）用16位符号扩展的二进制补码读数形式，前面5位是符号位，以0.0625C/LSB形式表达，温度大于0时，5符号位均为0,只要将测到的数值乘于0.0625即可 得到实际温度；当温度小于0时，5符号位均为1,测到的数值需要取反加1,再乘以0.0625，即可得到温度（绝对）值。bit 7bitbitsbit 4bit 3bit 2bitibitObiH5bit 14 bit!3bit 12 bitbit 10bit9bit 8LS bMS b