传感器与检测技术概要

1、第一章传感器与检测技术根底1传感器就是能感知外界信息并将其按一定规律转换成可用信号的机械电子装置.传感器就是将外界被测信号转换为电信号的电子装置,它由敏感器件和转换器件两局部组成.2灵敏度是指传感器或检测系统在稳态下输出量变化和引起此变化的输入量变化的比值,可表示为：s= dy/dx 或者 s= Ay/ Ax3如果检测系统由多个环节组成,各环节的灵敏度分别为S1, S2, S3,而且各环节以串联方式相连接,那么整个系统的灵敏度为：s=S1*S2*S34分辨率是指检测仪表能够精确检测出被测量最小变化值的水平.5线性度是用实测的检测系统输入/输出特性曲线与拟合直线之间最大偏差与满量程输出的百分比来

2、表示的,Ef=A m/YFS *100%6传感器的迟滞：迟滞特性说明检测系统在正向输入量增大和反向输入量减小行程 期间,输入/输出特性曲线不一致的程度.迟滞的可能是由仪表元件存在能量吸收或传动机 构的摩擦、间隙等原因造成的.7传感器的重复性：重复性是指传感器在检测同一物理量时每次测量的不一致程度,也叫稳定性.8 一个完整的检测系统或装置通常由传感器、测量电路和显示记录装置等几局部组成,分别完成信息获取、转化、显示和处理等功能.9传感器按输出量的性质分为：参量型传感器、发电型传感器.10测量电路的作用是将传感器的输出信号转换成易于传输的电压或电流信号.11测量无论表现形式如何,在测量结果中必须注

3、明单位,否那么,测量结果就毫无意义.12绝对误差是仪表的指示值 x与被测量的真值X0之间的差值,记做 8=x-x013相对误差是仪表指示值的绝对误差8与被测量真值x.的比值,即r= S/x.*100%14引用误差是绝对误差 8与仪表量程上的比值.0=8/L *100%15最大引用误差0M是测量仪表整个量程中可能出现的绝对误差最大值8 m代替,即rom= 6 m/L *100%16常用的精度等级有 0.1级、0.2级、0.5级、1.0级、1.5级、2.0级、2.5级、5.0级.精密度和精确度等级为1.0的仪表,在使用时它的最大引用误差不超过土1.0%.17系统误差：在相同的条件下,屡次重复测量同

4、一量时,误差的大小和符号保持不变,或根据一定的规律变化,这种误差称为系统误差.18随机误差：在相同的条件下,屡次测量同一量时,其误差的大小和符号以不可预见的方式变化,这种误差称为随机误差.19系统误差的消除方法：交换法、抵消法、代替法、对称测量法、补偿法20电桥电路：电流输出型、电压输出型21电压输出型：单臂工作状态、22课后习题：4、5、6第二章电阻式传感器1电阻应变效应：导体或半导体材料在外力作用下产生机械变形时,它的电阻值也会发生相应的变化,这一物理现象称为电阻应变效应.2热电阻是中、低温区最常用的一种温度检测传感器.钳热电阻的测量精度是最高的.3热电阻的应用：热电阻温度计、热电阻式流量

5、计.4热敏电阻是一种利用半导体制成的敏感元件,其特点是电阻率随温度而显著变化.5根据应变片的材质, 可以分为金属和半导体应变片两大类.金属应变片：丝式应变片,它 的结构简单,价格 低,强度高,但允许通过的电流较小,测量精度较低,适用于测量要求不 很高的场合使用； 箔式应变片,其优点是 导体截面面积大,散热性好 ,允许通过较大的电 流,由于它的厚度很薄, 因此具有较好的挠性,可以根据需要制成任意形状, 灵敏度系数较 高；金属薄膜应变片,具有较高的灵敏度系数,允许电流密度大,工作温度范围较广.1、半导体应变片是利用半导体材料的压阻效应 制成的一种 纯电阻元件.2、对一块半导体材料的某一轴向施加一定

6、的载荷而产生应力时,它的电阻率会发生变化, 这种物理现象称为导体的压阻效应.3、半导体应变片有：体型半导体应变片、薄膜型半导体应变片、扩散型半导体应变片.4、应变计安装在具有某一线胀系数的试件上,试件可以自由膨胀并不受外力作用,在缓慢升或降温的均匀温度场内,由温度变化引起的指示应变称为热输出.5、热输出是静态应变测量中最大的误差源,而且应变片的热输出分散随着热输出值的增大而增大.当测试环境存在温度梯度或瞬变时, 这种差异更大.因此, 理想的情况是应变计的 热输出值超过零,满足这一要求的应变计称为 温度自补偿应变计.6、传感器由 弹性元件、应变片和外壳所组成.7、热电阻是中、低温区最常用的一种温

7、度检测传感器.8、伯热电阻的测量精确度是最高 的,它不仅广泛应用于工业测温,而且被制成标准的温度基准仪.9、热电阻大都由 纯金属材料制成,目前应用最多的是钳和铜.10、铠装热电阻是由感温元件电阻体 、引线、绝缘材料、不锈钢套管组合而成的巩固实体.11、钳电阻：钳易于提纯,物理、化学性质稳定,电阻率较大,能耐较高的温度.12、热电阻的两根引线的电阻值被分配在两个相邻的桥臂中,如果R' 1=R' 2,那么有环境温度变化引起的引线电阻值变化造成的误差被相互抵消.13、热敏电阻是一种利用半导体制成的敏感元件,其特点是电阻率随温度而显著变化.14、热敏电阻的缺点是互换性较差,同一型号的产

8、品特性参数有较大差异.15、热敏电阻灵敏度高、便于远距离限制、本钱低、适合批量生产等突出优点使得它的应用 范围越来越广.16、按温度特性热敏电阻可分为两类,随温度上升电阻增加的正温度系数热敏电阻,反之为负温度系数热敏电阻.17、热敏电阻的型号表示第一局部：主称,用字母" M',表示敏感元件第二局部：类别,用字母“ Z,表示正温度系数热敏电阻,或者用字母“ F,表示负温 度系数热敏电阻第三局部：“1表示普通用途；“2表示稳压用途；“3表示微波测量用途；“4表示旁热式；“5表示测温用途；“6表示控温用途“7表示消磁用途；“8表示线性型“9表示恒温型“0表示特殊型18、标称电阻值是

9、在 25c零功率 时的电阻值,实际上总有一定误差,应在土10%之内.19、一般,时间常数与耗散系数的乘积越大,那么表示电阻的热容量越大,抑制浪涌电流的水平亦越强.20、固态压阻式传感器是利用硅的压阻效应和集成电路技术制成的新型传感器.21、单晶硅材料在受力作用后,电阻率将随作用力而改变,这种物理现象称为压阻效应.22、在弹性变形限度内, 硅的压阻效应是 可逆的,即在应力作用下硅的电阻发生变化,而当应力除去时,硅的电阻又恢复到原来的数值.23、压敏电阻具有 频率响应高、体积小、精度高、灵敏度高等优点,可以测量冷冻机,空调机,空气压缩机的压力和气流流速.24、气敏电阻是一种半导体敏感器件,它是利用

10、气体的吸附而使半导体本身的电导率发生变 化这一机理来进行检测的.25、常用的主要有接触燃烧式气体传感器、电化学气敏传感器和半导体气敏传感器等.26、半导体气敏传感器具有灵敏度高,响应快,稳定信好,使用简单等特点,应用极其广泛.27、气敏元件在使用时需要加温/加热.28、在气敏元件的材料中参加微量的铅、钳、金、银等元素以及一些 金属盐类 催化剂可以获得低温时的灵敏度,也可增强对气体种类的选择性.29、气敏电阻根据加热的方式可分为直热式和旁热式两种.直热式 消耗功率大,稳定性较差,故应用逐渐减少；旁热式性能稳定,消耗功率小,其结构上往往加有封压双层的不锈钢 丝网防爆,因此 平安可靠,其应用面较广.

11、30、QM-J3的电导率 随气体浓度的增加而迅速升高 .31、湿敏电阻是利用湿敏材料吸收空气中的水分而导致本身电阻值发生变化这一原理而制成.32、利用湿敏电阻能进行湿度测量和限制具有灵敏度高的、体积小、寿命长、不需维护、可以进行遥测和 集中限制 等优点.33、常见湿敏元件的类型一半导体陶瓷湿敏元件二氯化锂湿敏元件氯化锂是潮解性盐,这种电解质溶液形成的薄膜能随着空气中水蒸气的变化而吸湿或脱湿.感湿膜的电阻随 空气相对湿度变化而变化 ,当空气湿度增加时,感湿膜中盐的浓度降 低.三有机高分子膜湿敏电阻有机高分子脱湿敏电阻是在氧化铝等陶瓷基板上设置梳状型电极,然后在其外表涂以具 有感湿性能,又有导电性

12、能的高分子材料的薄膜,再涂覆一层多孔质的高分子膜保护层.34、光敏电阻是采用半导体材质制作,利用内光电效应工作的光电器件.35、光敏电阻在室温和一定光照条件下测得的稳定电阻值称为亮电阻或亮阻,此时流过的电流称为凫电流.36、光敏电阻在室温和全暗条件下测得的稳定电阻值称为暗电阻或暗阻,此时流过的电流称为暗电流.37、光敏电阻的暗阻越大越好,而亮阻越小越好,也就是说 暗电流要小,亮电流要大,这样光敏电阻的灵敏度就高.38、在一定照度下,光敏电阻两端所加的电压与流过光敏电阻的电流之间的关系,称为伏安特性.39、光敏电阻的光电流与光照度之间的关系称为光电特性.40、P61,课后练习题 4、5、6第三章

13、电容式传感器1、电容式传感器是把被测量转换为电容量变化的一种传感器.它具有结构简单、灵敏度高、动态响应特性好、适应性和抗过载水平强及价格低廉等优点. 可以用来测量压力、力、位移、 振动、液位等参数.2、电容式传感器可以分为三种类型：改变极板面积的变面积式、改变极板距离的变间隙式和改变介电常数的变介电常数式 .3、在实际应用中,为了提升灵敏度,减小非线性,可采用差动式结构.4、当电容式传感器中的电介质改变时,其介电常数发生变化,从而引起电容量发生变化5、电容量C与位移X呈线性关系.6、P83-P84 课后练习题 1、2、3、4第四章电感式传感器1、电感式传感器是利用被测量的变化引起线圈自感或互感

14、的变化,从而导致线圈电感量改 变来实现测量的.2、自感式电感传感器就是利用线圈自感的变化进行测量的传感器.3、线圈的电感可用式： L=N/Rm(N为线圈匝数,Rm为磁路中磁阻)4、传感器的灵敏度随气隙的增大而减小,为了减小非线性,气隙的相对变化量应很小,但太小又会影响测量范围,所以,既不要太小,也不能太大.5、(1)变间隙型灵敏度高,但非线性误差较大,且制作装配比拟困难.(2)变面积型灵敏度较前者小,但线性较好,量程较大,使用比拟广泛.(3)螺管型灵敏度较低,但量程大且结构简单,易于制作和批量生产,是使用最广泛的 一种传感器.6、差动式结构除了可以改善线性、提升灵敏度外,对温度变化、电源频率变

15、化等影响也可 以进行补偿,从而减少了外界影响造成的误差.7、交流电桥是电感式传感器的主要测量电路,它的作用是将线圈电感的变化转换成电桥电 路的输出或电流输出,8、差动变压器：由于在使用时采取了两个二次绕组反向串接,以差动方式输出,所以把这 种传感器称为差动变压器式电感传感器,通常称为差动变压器.9、零点剩余电动势的存在,使得传感器的输出特性在零点附近比灵敏,给测量带来误差, 此值的大小是衡量差动变压器性能好坏的重要指标.10、为了减小零点剩余电动势,可采取以下方法：(1)尽可能保证传感器几何尺寸,线圈电气参数每个磁路的对称.(2)选用适宜的测量电路, 如采用相敏整流电路, 既可判别衔铁移动方向

16、又可以改善输 出特性,减小零点剩余电动势.(3)采取补偿线路减小零点剩余电动势.11、电涡流式传感器是一种建立在涡流效应理论原理上的传感器.它可以实现非接触地测量物体外表为金属导体的多种物理量,如位移、振动、厚度、转速、应力、硬度等参数.12、电涡流：当通过金属体的磁通量变化时,就会在导体中产生感应电流,这种电流在导体是闭合的,这就是所谓的电涡流.13、涡流效应：电涡流的产生必然要消耗一局部的能量,从而产生磁场的线圈阻抗发生变化.14、线圈的阻抗变化与导体的电导率、磁导率、几何形状、线圈的几何参数、鼓励电流频率 以及线圈到被测导体间的距离有关.15、一般来说,被测物的电导率越高,传感器的灵敏度

17、也越高.16、为了充分、有效地利用电涡流效应, 对于平板型的被测物体那么要求被测物体的半径应大 于线圈半径的1.8倍,否那么灵敏度降低.当被测物体时圆柱体时, 被测导体直径必须为线圈 直径的3.5倍以上,灵敏度才不受影响.17、低频透射式电涡流传感器采用低频鼓励,因而由较大的贯穿深度, 适合于测量金属材料的厚度.18、一般来说,测薄金属板时,频率应略高些；测厚金属板时,频率应底些.19、电桥法是将传感器线圈的阻抗变化转化为电压或电流的变化.20、谐振法是将传感器线圈的等效电感的变化转换化为电压或电流的变化.21、电感式传感器利用振动引起线圈感应的变化,可实现对设备运行时振动大小与频率的测量,可

18、广泛应用于各种机械设备振动情况的测量,以及实验室中对振动的测量.第五章热电偶传感器1、热电偶是一种有源传感器,测量时不需要外加电源,使用十分方便,所以常被用作测量 锅炉、管道内的气体或液体的温度及固体的外表温度.2、两接点处的温度不同,一端温度为T (称为工作端或热端),另一端温度为To (称为自由端,参考端或冷端),回路中就会产生一个电动势,该电动势的方向和大小与导体的材料及 两接点的温度有关.这种现象称为“热电效应.两种导体组成的回路称为“热电偶,这两种导体称为“热电极,产生的电动势那么称为“热电势.3、热电偶回路中热电势的大小,只与组成热电偶的导体材料和两接点的温度有关,与热电 偶的形状

19、尺寸无关.4、热电偶的特性：(1)高稳定性(2)不均匀性(3)热惰性5、热电偶的根本定律(1)均质导体定律 简做题(2)中间导体定律(3)标准电极定律(4)中间温度定律6、铠装电热偶具有能弯曲、耐高压、热响应时间快和巩固耐用等许多优点,它突然工业用 装配式热电偶一样, 作为测量温度的变送器,通常和显示仪表、 记录仪表和电子调节器配套使用,同时亦可作为装配式热电偶个感温元件.7、工业热电偶(1)装配式热电偶(2)铠装热电偶(3)耐磨热电偶(4)防爆热电偶8、热电偶的冷端补偿方法简做题(1)冷端恒温法(2)补偿导线法(3)计算修正法(4)电桥补偿法(热电偶所产生的热电动势与温度之间实际应用时,由于

20、热电偶冷端温度变化范围不会太大,这种补偿方式常被采用)(5)显示仪表零位调整法(当热电偶通过补偿导线连接显示仪器时,如果热电偶冷端温度 且恒定时,可预先将有零点调整器的显示仪器的指针从刻度的初始值调至的冷端温 度值上,这时显示仪表的示值即为被测量的实际温度值)9、(电路制作实施方案)用面包板制作优点：电路连接灵活方便,速度快,所有元件都可以回收重复使用本钱较低.缺点：电路连接的可靠性较差,故障率高,指标达不到要求10、用单孔万用版制作优点：电路连接可靠,性能稳定,能够实现设计指标.缺点：电路连接复杂,容易出错,局部元器件不能回收,本钱较高.11有PCB印刷电路板制作优点：电路焊接简单,性能稳定

21、可靠,能够到达理想设计指标.缺点：由于数量较少,PCB印刷电路板开板本钱很高P119页的计算修正法例题-重点课后题：5-6-7第六章压电式传感器压电式传感器：压电式传感器是以某些晶体受力后在其外表产生电荷的压电效应为转换原理的传感器.它可以测量最终能变换为力的各种物理量,如力、压力、加速度等.1、压电效应一简做题：在一定方向受到外力作用时,内部将产生极化现象,相应地在晶体的两个外表产生符号相反的电荷,当卸下外力后,又恢复到不带电状态, 且当作用力方向改变时,电荷的极性也随之改变,这种现象称为压电效应.具有压电效应的物质很多,如： 石英晶体、压电陶瓷、压电半导体等.2、居里点：是指压电性能破坏时

22、的温度转变点.3、压电材料：至少写出三个(1)石英晶体(2)水溶性压电晶体(3)锯酸锂晶体(在耐高温传感器上有广泛的前途)(4)压电陶瓷(5)压电半导体(6)高分子压电材料4、压电传感器的常用结构形式(1)并联法：输出电荷大,本身电容大,因此时间常数大,试用于测量缓变信号,并以 电荷量作为输出的场合.(2)串联法：输出电压高本身电容小,适用于以电压作为输出量以及测量电路输入阻抗很高的场合.5、等效电路(1)压电式传感器在受外力作用时,两个电极外表将要聚集电荷,且电荷量相等,极性相反.这时它相当于一个以压电材料为电介质的电容器.(2)压电传感器要求测量电路的前级输入端要有足够高的阻抗,这样才能预

23、防电荷迅速泄漏而使测量误差变大.(3)放大器输入电压幅度与被测频率无关,当改变连接传感器设计时, 通常把电缆长度定为一常数,使用时如要改变电缆长度,那么必须重新校正电压灵敏度值.(4)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应电容的高增益运算放大器.(5)为了放大器的稳定工作,减小零漂,在反应电容两端并联一反应电阻,形成直流反馈,用以稳定放大器的直流工作点.6、压电式加速度传感器(1)压电式加速度传感器是一种常用的加速度计,它的主要优点是灵敏度高、体积小、质量轻、测量频率上限较高,动态范围大.但易受外界干扰.(2) HZ 9508型测振表是用于旋转机械进行振

24、动测量、简易故障诊断的一种便携式数 字显示测振表.可测量一般机械振动产生的加速度、速度、位移等参数,也有测量因齿轮、 轴承故障的高频加速度值的功能,具有低压监测功能.第七章光电传感器它首先把被测量的变化转换成光信光电传感器是采用光电器件作为检测元件的传感器,号的变化,然后借助光电器件进一步将光信号转换成电信号.光电传感器一般由光源、光学通路和光电器件三局部组成.1、由光通量对光器件的作用原理不同所制成的光学测控系统是多种多样的,按光电器件输出量的性质可分为两大类,即模拟式光电传感器和脉冲式光电传感器.(1)模拟式光电式传感器是将被测量转换成连续变化的光电流,它与被测量间呈单值关系.模拟式光电传

25、感器按被测量方法可分为透射式(吸收)式、漫反射式、遮光式.透射式：是指被测物体放在光路中,恒光源发出的光能量穿过被测物,局部被吸收后, 透射光投射到光电器件上.漫反射式：是指恒光源发出的光投射到被测物上,再从被测物体外表反射到光电器件上.遮光式：是指当光源发出的光通量经被测物遮掉其中一局部,使投射到光电器件上的光通量改变,改变程度与被测物体在光路上的位置有关.(2)脉冲式光电传感器接收的光信号是断续变化的,因此光电器件处于开关工作状态,输出的光电流通常只有两种稳定状态.2、光电器件光电器件是光电传感器中最重要的部件,常见的有真空光电器件和半导体器件两大类,它们的工作原理都基于不同形式的光电效应

26、.根据光的波粒二象性, 光是一种以光速运动的粒子流,这种粒子称为光子.每个光子具有的能量为E=h*v ,式中,v为光波频率,h为普朗克常数,h=6.63 x 10-34J s.3、光电效应使受光照射的物体产生相应电效应的效应称为光电效应.通常把光电效应分为三类.(1)在光线作用下能使电子逸出物体外表的现象称为外光电效应.基于外光电效应的光电 器件有光电管、光敏晶体管等.(2)在光线作用下能使物体的电阻率改变的现象称为内光电效应.基于内光电效应的光电器件有光敏电阻、光敏晶体管等.(3)在光线作用下,物体产生一定方向电动势的现象称为光生伏特效应.基于光生伏特效应的光电器件有光电池等.4、外光电器件

27、效应(1)光电管光电管是利用外光电效应制成的光电器件.光电子：当电子获得的能量大于阴极材料的逸出功A时,就可以克服金属外表束缚而逸出,形成电子发射.这种电子称为光电子.光电管的光谱特性要求人们应当根据检测对象是紫外光、可见光还是红外光去选择阴极材料不同的光电管,以便获得满意的灵敏度.(2)光电倍增管光电倍增管具有放大电流的水平,主要由光阴极K、倍增极D和阳极A组成.依据封装方法,可分为端窗式和侧窗式.(3)与测量有关的两个参数1 )暗电流光电倍增管接上工作电压后,在没有光照的情况下阳极仍会有一个很小的电流输出,此电流即称为暗电流.暗电流的存在决定了光电倍增管可测量光信号的最小值.一只好的光电倍

28、增管, 要求其暗电流小并且稳定.2 )光谱响应特征光电倍增管对不同波长的光入射的响应水平是不同的,这一特性可用光谱响应频率表示.在给定波长的单位辐射功率照射下所产生的阳极电流大小称为光电倍增管的绝对光谱响 应率,表示为1'S =p 式中,P九为入射到光阴极上的单色辐射功率；1九是该辐射功率照射下所产生的阳极电流；S九是波长的函数,它与波长的关系曲线称为光电倍增管的绝对光谱响应曲线.4内光电效应器件光敏晶体管通常指光敏二极管和光敏三极管.光敏二极管在电路中通常处于反向偏置状态.光敏二极管的符号：P149光敏三极管的符号：P149光电池符号：P1521 光谱特性在入射光照度一定时, 光敏晶

29、体管的相对灵敏度随光波波长的变化而变化,一种光敏晶体管只对一定波长范围的入射光敏感,这就是光敏晶体管的光谱特性.不同材料的光敏晶体管,光谱峰值波长不同.由于错管的暗电流比硅管大,因此错管性能较差.因此在探测可见光或赤热物体时,多采用硅管.但对红外光进行探测时,采用错管较为适宜.2 光电特性它指外加偏置电压一定时,光敏晶体管的输出电流和光照度的关系3温度特性温度的变化对光敏晶体管的亮电流影响较小,但是对暗电流的影响却十分显著.在电 路中采取适当的温度补偿举措,或者将光信号进行调制, 对输出的电信号采用交流放大,利用电路中隔直电容的作用,就可以隔断暗电流,消除温度的影响.4 频率特性光敏晶体管受调

30、制光照射时,相对灵敏度与调制频率的关系称为频率特性.光敏三极管的频响比光敏二极管差得多,错光敏三极管的频响比硅管小一个数量级.5光生伏特效应器件1 光谱特性光电池对不同波长的光,灵敏度是不同的.硒光适用于可见光的检测.光谱峰值位置 不仅和制造光电池的材料有关,同时,也和制造工艺有关, 而且随着使用温度的不同会有所移动.2 光电特性短路电流在很大范围内与光照度成线性关系,负载电阻越小.3温度特性光电池的温度特性是指开路电压和短路电流随温度变化的情况.4频率特性光电池的频率特性是指输出电流与入射光调频率的关系.5、光电传感器光电传感器通常由光源、光学通路和光电器件三局部组成.光电传感器的敏感范围远

31、远超过了电感、电容、磁力、超声波传感器的敏感范围.(1)光电传感器的类型根据光电传感器中光电器件输出电信号的形式可以将光电传感器分为模拟式和脉冲式.1 )模拟式光电传感器输出的光电流是连续变化的2 )脉冲式光电传感器光电传感器接收的光信号是断续变化的,因此光电器件处于开关工作状态,多用于光电计数和光电转速测量等场合.(2)光电传感器的常用光源一简单题发光二极管、鸨丝灯泡、激光(3)光电转换电路测量电路能够把光电效应造成的光电器件性能的变化转换成所需要的电压或电流.半导体光电器件的光电转换电路也可以使用集成运算放大器.6、常见的光电传感器及应用(1)透射式光电传感器的应用检测物体的有无、运动方向

32、、转速等内容(2)漫反射型光电传感器漫反射型光电传感器有时也称为接近传感器.(3)遮光式光电传感器(4)光电式带材跑偏检测器光电式带材跑偏检测器用来检测带型材料在加工中偏离正确位置的大小及方向,主要用于印染、送纸、胶片、磁带的生产过程中.7、光电转速测量装置的设计与制作转速测量原理n = (r/min)6TT为固定的测量时间,N为计数器计取的脉冲个数,n为被测转速.8、常用的半导体光电元件有(重点)光敏二极管、光敏三极管和光电池三种.它们的电路符号如下列图所示：光敏二极管光敏三极管光电池第八章霍尔传感器1 .霍尔元件是一种基于霍尔效应的磁传感器.根据霍尔元件的功能可将其分为霍尔线性元件和霍尔开

33、关元件,前者输出模拟量,后着输出数字量.2 .按被检测对象的性质可将它们的应用分为直接应用和间接应用.前者是直接检测出被检测对象本身的磁场货磁特性.3 .简做题-在置于测场的导体或者半导体中通入电流,假设电流与磁场垂直,那么在与磁场和电流都垂直的方向上会出现一个电势差,这种现象称为霍尔效应,室友科学家爱德文.霍尔在1879年发现的.产生的电势差称为霍尔电压.在与X轴相互垂直的两个断面 cu,便形成一个沿 x和d上做两个金属点击,称限制电极.在限制电极上外加一个电压方向流动的电流I,称为限制电流.4 . P166,8.1图中沿Y轴负方向力的作用这个力就是洛伦磁力.在A与B两点间建立的电势差称为霍

34、尔电压,用 Uh表示.5 . 霍尔电压Uh与限制电流及磁场强度有关.Uh正比与I及B.当磁场改编方向时,UH也改变方向.同样当霍尔灵敏度及磁感应强度恒定是增加限制电流,也可以增大霍尔电压.6 .在同样的磁场强度、相同尺寸和相同功耗下,不同的材料的霍尔元件,输出的霍尔电压 仅仅取决与材料本身的性质.7 .霍尔元件的温度特性是指元件的内助及输出电压与温度之间的关系.8 .不等位电压是由于元件输出极焊接不对称、厚薄不均匀及两个输出即接触不良等原因造成的,可以通过桥路平衡的原理加以补偿.9 .在无磁场的情况下,元件通入交流电流,输出端除交流不等位电压以外的直流分量称为 寄生直流电压.10 .在未通电的

35、情况下,由于脉动或交变磁场的作用,在输出端产生的电动势称为感应电动势.11 .在无外加磁场的情况下,由限制电流所建立的磁场在一定条件下使霍尔元件产生的输出 电压称为自激场零电压.12 .集成霍尔传感器是利用硅集成电路工艺将霍尔元件和测量电路集成在一起的一种传感 器,它体积小、质量轻、功耗低.13 .集成霍尔传感器的输出是经过处理后的电压信号.根据输出信号的形式,可以分为开关型和线性型两类.14 .开关型集成霍尔传感器的这一特性,正式我们所需的.它大大增强了开关电路的抗干扰水平,保证动作稳定,不产生震荡现象.15 .由于霍尔器件需要工作电源,要将霍尔器件固定在工作台的适当的位置.16 .工作磁体

36、和霍尔器件间的运动方式有对移、侧移、旋转及遮断.图8.10所示TEAG为总有效工作气隙.17 .霍尔开关电路的输出级一般是一个集电极开路的NPN晶体管,其使用规那么和任何一种相似的NPNFF关管相同.18 .霍尔器件的开关作用非常迅速,典型的上升时间和下降时间在400ns范围内,优于任何机械开关.19 .霍尔传感器的应用：用于检测磁场、检测铁磁物体、在直流无刷电极中的应用、无伤探伤、20 .霍尔接近传感器和接近开关,霍尔齿轮传感器、旋转传感器、霍尔位移传感器、实现电一磁一电的转换、霍尔隔离放大器、用作电磁隔离耦合器.21 . P189思考题第九章新型传感器22 .技术较先进且应用较成熟的新型传

37、感器有光纤、红外线、超声波、激光 简单题23 . FOS Fiber Optical Sensor ,光导纤维传感器具有灵敏度高,不受电磁波干扰,传输频带宽,绝缘性能好,耐水抗腐蚀性好,体积小,柔性好等优点.可用于位于、速度、 加速度、液位、压力、流量、振动、水声、温度、电压、电压、磁场、核辐射的方面的 测量.24 .光纤传感器有光导的芯体玻璃和包层玻璃膜组成.包层的外面用塑料或橡胶做成外护套保护着纤芯和包层,是光纤具有一定的机械强度.25 .折射光沿界面传播称为全反射.26 .纤芯与包层的折射率差值越大,数值孔径N就越大,光纤的集光水平越强.27 .光纤传感器按作用分为物性型和结构型两大类.

38、28 .在物性型功能型光纤传感器中,光纤不仅起到了传光作用,同时是敏感元件.29 .结构型光纤传感器中光纤不是敏感元件,只是作为传光元件.30 .光纤传感器一般由光源、 光纤、光电器件组成.常用的光源有激光二极管和发光二极管. 激光二极管具有亮度高、 易调制,尺寸小等优点.而发光二极管具有结构简单和温度对 发射功率影响小等优点.31 .光纤液位计可用于易燃易爆场合,但不能测污浊液体以及会黏附在测头外表的粘稠物 质.32 .根据法拉第旋光效应,由电流所形成的磁场会引起光纤中线偏振光的偏转,检测偏转角的大小,就可以得到相应的电流值.33 .红外线传感器是利用物体产生的红外辐射的特性,实现的自动检测

39、的传感器.34 .红外线属于不可见光波的范畴,它的波长一般在0.76600um之间,而红外区通常又可以分为近红外0.731.5um、中红外1.510um、远红外10um以上.35 .红外辐射是由于物体内部的分子的转动及振动而产生的.这类振动过程是物体受热引起的,只有在绝对零度-273 C时,一切物体的分子才会停止运动.所以在绝对零度的 时候没有一种物体会发射红外线.多有的物体都是红外辐射的发射源,如火焰、汽车、 飞机、动植物和人体等.36 .红外线和所有的电磁波一样,具有反射、折射、散射、干预及吸收等性质,但它的特点 是热效应非常大.37 .温度越低的物体辐射的红外线波长越长.38 .热敏型是利用红外线辐射的热效应制成的,其核心是热敏元件.这类传感器只要有热释电红外线传感器和红外线温度传感器两大类.39 .光电型是利用红外线辐射的光电效应制成的,其核心是光电器件.这类传感器主要有红外二极管、三极管.40 .红外传感器的应用：用于在线温度监测、用于防盗报警41 .声的发