传感器与检测技术知识点概括

1、1、传感器是能感受被测量并按照 一定规律 转换成可用输出信号的器件或装置。2、传感器通常由直接响应于被测量的  敏感元件  、产生可用信号输出的转换元件、以及相应的信号调节转换电路组成。3、要实现不失真测量，检测系统的幅频特性应为  常数  4、传感器静态特性是指 传感器在被测量的各个值处于稳定状态时 ，输出量和输入量之间的关系称为传感器的静态特性。5，测量系统的静态特性指标主要有线性度、迟滞、重复性、分辨率、灵敏度、漂移、稳定性、温度稳定性、各种抗干扰稳定性等。（请写出反映

2、传感器的五种性能指标，及写出三种解释传感器指标？精度、分辨率、灵敏度、线性度、迟滞。反映传感器准确度的指标是精度，反映传感器灵敏度的指标是灵敏度，反映传感器稳定性的指标是迟滞）6， 传感器对随时间变化的输入量的响应特性 叫传感器动态性。7，动态特性中对一阶传感器主要技术指标有 时间常数 。动态特性中对二阶传感器主要技术指标有 固有频率 、阻尼比。8，从时域（延迟时间，上升时间，响应时间，超调量）和频域（幅频特性，相频特性）两个方面分别采用瞬态响应法和频率响应法来分析动态特性。9，幅频特性是指  传递函数的幅值随被测

3、频率的变化规律 ，相频特性是指  传递函数的相角随被测频率的变化规律。传感器中超调量是指 超过稳态值的最大值DA（过冲）与稳态值 之比的百分数。电阻式传感器10，金属材料的应变效应是指  金属材料在受到外力作用时，产生机械变形，导致其阻值发生变化的现象 叫金属材料的应变效应。 11，半导体材料的压阻效应是  半导体材料在受到应力作用后，其电阻率发生明显变化 ，这种现象称为压阻效应。12， 金属丝应变片和半导体应变片比较其相同点是 它们都是在外界力作用下产生机械变形&

4、#160;，从而导致材料的电阻发生变化。13，金属丝应变片和半导体应变片比较其不同点是   金属材料的应变效应以机械形变为主，材料的电阻率相对变化为辅；而半导体材料则正好相反，其应变效应以机械形变导致的电阻率的相对变化为主，而机械形变为辅。（应变效应和压阻效应）14，金属应变片的灵敏度系数是指  金属应变片单位应变引起的应变片电阻的相对变化15，采用应变片进行测量时要进行温度补偿的原因是（1）金属的电阻本身具有热效应，从而使其产生附加的热应变；（2）基底材料、应变片、粘接剂、盖板等都存在随温度增加而长度应变的线膨胀效应，若它们各自的 

5、线膨胀系数 不同，就会引起附加的由线膨胀引起的应变。16，对电阻应变式传感器常用温补方法有  单丝自补偿 ，双丝组合式自补偿和电路补偿法（电桥补偿法）三种。17，单位应变引起的  电阻的相对变化   称为电阻丝的灵敏系数。18，应变式传感器是利用电阻应变片将 应变    转换为电阻变化的传感器。传感器由在 弹性元件 上粘贴  电阻敏感元件 构成，弹性元件 用来感知应变，电阻敏感元件 用来将应变的转换为电阻的变化。19，要把微小应变引起的

6、微小电阻变化精确地测量出来，需采用特别设计的测量电路，通常采用 电桥 电路20，为了消除温度误差可以采用 半差动电桥 和全差动电桥。电感式传感器21，电感式传感器是建立在 电磁感应  基础上的一种传感器。 22，电感式传感器可以把输入的物理量转换为 线圈的自感系数L 或线圈的互感系数M的变化，并通过测量电路进一步转换为电量的变化，进而实现对非电量的测量。 23，电感式传感器的优点：工作可靠，寿命长，灵敏度高，分辨力高，精度高，线性好，稳定，重复性好等优点。24，电感式传感器可分为变磁阻式（自感式），变压器

7、式（互感式），电涡流式（互感式）。25，变磁阻式传感器由 线圈 、铁芯和衔铁3部分组成。26，变磁阻式传感器测量电路包括 交流电桥 、变压器式交流电桥和谐振式测量电路。27，差动电感式传感器结构形式主要有 变气隙式 、螺线管式两种。28，差动变压器结构形式不同，但工作原理基本一样，都是基于线圈互感系数的变化来进行测量的，实际应用最多的是 螺线管式 差动变压器。29，电涡流传感器的测量电路主要有 调频式 和调幅式两种。30，电涡流传感器可用于 位移测量 、振幅测量、转速测量和无

8、损探伤。电容式传感器31，电容式传感器利用了将非电量的变化转换为  电容  的变化来实现对物理量的测量。32，电容式传感器的优点主要有测量范围大、  灵敏度高  、动态响应时间短、机械损失小、结构简单，适应性强。电容式传感器主要缺点有 寄生电容影响较大 、当电容式传感器用于变间隙原理进行测量时具有非线性输出特性。33，电容式传感器主要有平行板和圆筒式。可分为变面积型，变介质型和变极距型。34，变极距型电容式传感器单位输入位移所引起的灵敏度与两极板初始间距成 反比  

9、关系。35，移动电容式传感器动极板，导致两极板有效覆盖面积A发生变化的同时，将导致电容量变化，传感器电容改变量C与动极板水平位移成 线性  关系。36，变极距型电容传感器做成差动结构后，灵敏度提高原来的2倍。而非线性误差转化 为 平方反比 关系而得以大大降低。37，电容式传感器信号转换电路中， 运放   电路适用于单个电容量变化的测量，二极管环形检波电路和宽度脉冲调制电路用于差动电容量变化的测量。38，电容式传感器的应用：电容式压力，位移，加速度，厚度传感器。测湿度，压力，位移，流量，压差等。压

10、电式传感器39，压电式传感器可等效为一个 电荷源 和一个电容并联，也可等效为一个与电容相串联的电压源。40，压电式传感器是一种典型的 有源 传感器(或发电型传感器) ，其以某些电介质的压电效应为基础，来实现非电量检测的目的。 41, 压电效应：对某些电介质沿一定方向施以外力使其形变时，其内部将产生极化而使其表面出现电荷聚集的现象。42，压电式传感器用途：与力相关的动态参数测试，如动态力，机械冲击，振动等。43，压电材料：石英晶体，压电陶瓷。44，压电式传感器的应用：压电式力，加速度传感器，压电式交通检测。磁敏式传感器45，磁敏式传感器

11、：对磁场参量敏感，通过磁电作用将被测量转换为电信号的器件或装置。46，磁电作用主要有电磁感应和霍尔效应。47，磁电感应式传感器（感应式传感器或电动势传感器），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原理（电磁感应），属于有源传感器。48，磁电感应式传感器电路简单，性能稳定，输出阻抗小，具有一定的频率响应范围（101000Hz），适用于转速，振动，位移，扭矩等测量。49，磁电感应式传感器可分为恒磁通式传感器（动圈式和动铁式）和变磁通式传感器（开磁路和闭磁路）。50，磁电感应式传感器的应用：磁电感应式振动速度传感器，磁电感应式扭矩传感器，电磁流量计。51，霍尔式传感器是基于霍尔效应进

12、行工作的传感器。52，霍尔效应：当载流体或半导体处于与电流相互垂直的磁场中时，在其两端将产生电位差的现象。（霍尔电动势）（运动电荷受磁场中洛伦兹力作用的结果）53，霍尔电动势：UH=ubUB/l（u：单位电场强度下，载流子的迁移速率，b：导电板宽度，U=El：电压，B：磁场感应强度，l：导电板长度）。 灵敏度：KH=ubU/lI（I：控制电流）54，制作霍尔元件应采用的材料是 半导体材料 ，因为半导体材料能使截流子的迁移率与电阻率的乘积最大，而使两个端面出现电势差最大。55，应该根据元件的  输入电阻  、输出电阻、灵敏度等合理地选择

13、霍尔元件的尺寸。56，霍尔元件由霍尔片，4根引线和壳体三部分组成（单极性，双极性和全极性）。57，霍尔元件的基本特性：线性特性（输出模拟量）与开关特性（输出数字量），不等位电阻r0=U0/I（U0：不等位电动势，I：激励电流），负载特性，温度特性。58，霍尔片不等位电势是如何产生的原因是重要起因是 不能将霍尔电极 焊接在同一等位面上。霍尔片不等位电势可以通过 机械修磨 或用化学腐蚀的方法或用网络补偿法校正。59，霍尔式传感器的应用：微位移的测量（线性特性的应用），转速的测量（开关特性的应用），压力的测量（位移变化改变磁场）。热电式传感器60，常用的热电式

14、传感元件有 热电偶 ，热电阻和热敏电阻。61，热电偶是将温度变化转换为电势的测温元件，热电阻和热敏电阻是将温度转换为电阻变化的测温元件。62，热电偶是一种有源传感器，原理是热电效应。63，热电效应：两种不同的导体两端相互紧密地连接在一起，组成一个闭合回路当两接点温度不等时，回路中就会产生大小和方向与导体材料及两接点的温度有关的电动势，从而形成电流。64，热电动势来源于两个方面，一部分由两种导体的接触电势（导体自由电子密度不同，在接触处形成的电动势，热电偶的主要热电动势）构成，另一部分是单一导体的 温差电势（温度差使自由电子热运动，产生静电场，使电子反向运动形成电位

15、差，比例较小，可忽略不计） 。65，热电偶总热电动势大小与材料（电子密度）和接点温度有关（两者需同时满足），与其尺寸形状无关。67，热电偶测温原理：（热电效应）材料和自由端温度（冷端温度）确定，热电动势是高温端T的函数。68，热电偶的基本定律：中间导体定律（在热电偶测温回路中接入第三种导体，只要其两端温度相同，对总电动势无影响），中间温度定律（ E（t,t0）=E(t,tc)+E(tc,t0) ）,标准电极定律（ Eab(t,t0)=Eac(t,t0)-Ebc(t,t0) ），均质导体定律（两个热电极材料相同，无论温度如何，总热电动势为0）。69，热电偶分类：普通型（热电极，绝缘管，

16、保护管，接线盒组成），铠装型（<1100C），薄膜型（<300C）。70，热电偶的冷端温度补偿：补偿导线法（中间温度定律），冷端恒温法，冷端温度校正法（中间温度定律），自动补偿法（电桥补偿法）。71，热电偶的测温电路：测量单点温度，测量两点间的温度差（反极性串联），测量多点的平均温度（同极性并联或串联）。72，热电阻最常用的材料是 铂 和铜，工业上被广泛用来测量中低温区的温度，在测量温度要求不高且温度较低的场合，铜热电阻得到了广泛应用。73，热电阻引线方式有三种，其中三线制适用于工业测量，一般精度要求场合；  二线制 适用于引线不长

17、，精度要求较低的场合；四线制适用于实验室测量，精度要求高的场合。74，热敏电阻的温度特性可分为三大类：负温度系数（NTC，大多数热敏电阻），正温度系数（PTC），临界温度系数（CTR）。75，热敏电阻的应用：温度控制，管道流量监测。光电式传感器76，光电式传感器：利用光电器件将光信号转化为电信号。77，按照工作原理的不同，可将光电式传感器分为 光电效应 传感器、红外热释电传感器、固体图像传感器和光纤传感器。78，光电式传感器的基本形式：透射式，反射式，辐射式，开关式。79，光电传感器的理论基础是 光电效应 （物体吸收光子释放出电子）。80，通常把光线照射

18、到物体表面后产生的光电效应分为三大类。第一类是利用在光线作用下光电子逸出物体表面的外光电效应，这类元件有光电管、光电倍增管；第二类是利用在光线作用下使材料内部电阻率改变的内光电效应，这类元件有光敏电阻；第三类是利用在光线作用下使物体内部产生一定方向电动势的光生伏特效应，这类元件有光电池（硅光电池，硒光电池）、光敏管、光电耦合器、光电仪表。81，光电倍增管的主要参数：倍增系数M，光电阴极灵敏度和光电倍增管总灵敏度，暗电流，光电倍增管的光谱特性。82，光电耦合器能起到电量隔离的作用，具有抗干扰和单向信号传输功能。83，CCD的突出特点是以 电荷 作为信号。84，CCD图像传感器

19、的应用：计量检测仪器，光学信息处理，生产过程自动化，军事应用（导航，跟踪）。85，光纤工作的基础是     光的全反射 。86，光电式编码器：将机械转动的位移（模拟量）转换成数字式电信号的传感器。分为码盘式编码器和脉冲盘式编码器。辐射与波式传感器87，红外传感器的工作原理：红外辐射（热辐射）（红外波长0.761000微米可分为4部分：近红外，中红外，远红外，极远红外）。88，红外探测器分为两大类：热探测器和光子探测器。89，热探测器利用红外辐射这一热效应，探测器的敏感元件吸收红外辐射后温度变高，相关物理量发生变化，通过对其物理变化量的

20、检测确定探测器所吸收的红外辐射。优点是响应波段宽，响应范围是整个红外区域。90，热探测器有四种类型：热敏电阻型，热电阻型，高莱气动型，热释电型。91，热释电红外探测器是一种检测物体辐射的红外能量的传感器，根据热释电效应（由于温度变化产生电荷的现象）制成，可在常温下工作。（温度升高到一定程度，铁电体极化突然消失，这个温度被称为居里温度或居里点）92，热释电型红外传感器在家庭自动化（自动电灯，自动水龙头，自动门），保安系统以及节能领域应用广泛。93，光子探测器型红外传感器是利用光子效应进行工作的，一般工作于低温。（光子效应：当红外线入射到某些半导体材料上，红外辐射中的光子流与半导体材料中的电子相互作用，改变了电子的能量状态，引起各种电学现象）94，红外传感器的应用：红外辐射计，热成像系统，红外测距系统，通信系统（红外线通信），红外测温。95，微波是介于红外线与无线电波之间的电磁波，波长范围是1m1mm。96，微波的特点：需要定向辐射装置，遇到障碍物容易反射，绕射能力差，传输特性好（区别于红外线，受烟雾，灰尘影响小），介质对微波的吸收大小与介质介电常数成正比（水对微波的吸收作用最强）。97，微波传感器工作原理：发射天线发出微波信号，传输过程中受到被测物体的吸收或反射，微波功率发生变化，接收天线接受微波信号并转化为低频电信号，经过分析显示被测量。根据其工作原理可分为反射式（