传感器技术复习提纲

传感器复习提纲0章绪论【没有大题】什么是传感器？（传感器定义）国家标准定义：能感受规定的被测量（化学量、生物量等）用信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成。传感器由哪几个部分组成？分别起到什么作用？（一般为非电量（括电量）的其他元件。转换元件：它能将物理量直接转换为有确定关系的电量的元件。测量电路：把转换元件输出的电信号变为便于处理显示，记录控制的可用电信号的电路。辅助电源：供给转换能量。3．了解传感器的分类方法。按基本效应分：物理型、化学型、生物型按传感机器分：结构型、物性型按能量关系分：能量转换型（自源型）能量控制型（外源型）按作用原理分：应变式，电容式，压电式，热电式按功能性质分：力敏，热敏，磁敏，气敏按功能材料分：固态（半导体，半导瓷，电介质）光纤，膜，超导等按输入量：位移，压力、温度、流量、气体8、按输出量：模拟式、数字量传感器的基本要求。1、足够的容量2、灵敏度高、精度适当3、响应速度快，工作稳定、可靠性好4、适用性和适应性强使用经济1?说明它们的含义。输入校准曲线与所选定的拟合直线（作为工作直线）之间的吻合（离）程度的指标。回差：反映传感器正（输入量增大）反（输入量减小）指标。曲线一致性程度的指标灵敏度：传感器输出量增量与输入量增量之比。分辨力：传感器在规定测量范围内所能检测出的被测输入量的最小变化量阈值:能使传感器输出端产生可测变化量的最小被测输入量值。稳定性：传感器在相当长时间内保持其性能的能力漂移：在一定时间间隔内，传感器输出量存在着与被测输入量无关的，不需要的变化静态误差：指传感器在满量程内任一点输出值相对其理论值的可能偏离（逼近）程度。计算传感器线性度的方法有哪几种？1.理论直线法2.端点直线法3、最小二乘法4最佳直线法??输入关系动态特性：反映传感器对于随时间变化的输入量的响应特性由于传感器可能用来检测静态量（即输入量是不随时间变化的常量）准静态量或动态量（随时间而变的变量，应该以带随机变量的非线性微分方程作为数学模型。5 ?举例说明传感器静态标定和动态标定的方法。静态标定主要用于检测、测试传感器（或传感器系统）标准测试系统动态标定主要用于检测。测试传感器的动态特性，如动态灵敏度、频率响应、固有频率等.恒定，然后画出频响曲线。2章电阻应变式传感器?意义。相同点：它们都是在外界力作用下产生机械形变，从而导致材料的电阻发生变化好相反，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。金属应变计的结构、类型和组成？结构：1.敏感栅2.基底3.引线4.盖层5.粘结剂()的原因及其补偿方法。与试件热膨胀失配所引起的。在工作温度变化较大时会产生温度误差补偿方法：1.温度自补偿法(1)单丝自补偿应变计（2)双丝自补偿应变计2.桥路补偿（1）双丝半桥式（2）补偿块法四臂差动工作和恒流源补偿法可以消减非线性误差增．比较电阻应变片组成的单臂、半桥、全桥电路的输出灵敏度和线性度。输出灵敏度比为：1：2：4 单臂：U*k(ε1+ε2+ε4）/2半桥，全桥｛以下四选一｝8 2103；丝绕应变计的灵敏系数为2，初始阻值120Ω，温度系数为50106/℃，线膨胀系数为14106/℃；试件的线膨胀系数为12106/℃。试求：温度升高20C时，应变计输出的相对误差。 R R

tk(s

)t50*106*20*10614*106)*20t(R/R)t

/k5.4*1049 9 所示四等臂平衡差动电桥的输出特性：0电阻应变计进行非电量测量时为什么常采用差动电桥?

f(R/R)

。从导出的结果说明：用?现用一等强度梁：有效长支处宽b=18mmh=5mm，弹性模量E=2X105N／mm24K=2???(2)当输入3V2mV?一圆筒型力传感器的钢质弹性筒截面为19.6cm2，弹性模量E=2X1011N／m2；4片阻值为R1=R2=R3=R4=120Ω，K=2的应变计如图2-22(a)当加载后测得输出电压为U0=2.6mV?(2)?3章变磁阻式传感器1比较差动式自感传感器和差动变压器在结构上及工作原理上的异同之处。成与位移成比例的电量。差动变压器是一种线圈互感随衔铁位移变化的变磁阻式传感器。4??变气隙式传感器的输出特性是非线性的。变面积式传感器在忽略气隙磁通边缘效应的条件下，输出呈线性，线性范围较大螺管式较前两种低，线性范围较大。6 试分析其原理。电压减至极小。0=0管导通与截至，于是输出信号的正负代表衔铁位移的方向。中间：I1=I2I=-I1+I2I=0向上：I1>I2I<0向下：I1<I2I>013 )??对被测体的电导率，磁导率对传感器的灵敏度的影响。当被测物为磁性时，灵敏度较非磁性低。时，这种不均匀将形成干扰信号。大小和形状：为了充分利用电涡流效应当被测物体为圆柱体时，只有其径值为线圈的3.5倍以上，才不影响测量结果厚度增1.什么是电涡流效应？涡流的分布范围。电涡流传感器可以进行哪些非电量参数测量？闭合铁芯（或一大块导体）处于交变磁场中，交变的磁通量使闭合铁芯（或一大块导体）中产生感应电流，形成涡电流。分布范围：径向的1.8-3.5倍可以测可以测量位移、振动、转速？？增2..电涡流传感器可以检测金属材料，也可以检测非金属材料吗？41电容式传感器可分为哪几类?各自的主要用途是什么?变极距型电容传感器。在微位移检测中应用最广便面积型电容传感器。适用于测量较大的直线位移和角位移变介质型电容传感器。可以用来测量纸张41、耦合式电感电桥目的：提高稳定性特点：抗干扰性好，稳定性高。为了有较高的稳定性，应使用w2LC2、双T二极管交流电桥。目的：用于动态测量特点：电源，传感器电容，负载均可以同时在一点接地；非线性失真小；线路简单；输出电压较高7试计算图P4-1所示各电容传感元件的总电容表达式。A A A AC01 C 02 C 03 C 0123 1 2 3 1 2 3

12

3 21

3 2l(d d)C2

C

2 1d d2 15（磁电感应式、霍尔式、磁敏元件）线圈切割磁力线，产生电磁感应。利用电磁感应原理?5 ??12 什么是霍尔效应？霍尔电势的大小与方向和哪些因素有关？的现象称为霍尔效应，该电势差称为霍尔电势差（霍尔电压。6?试比较三类压电材料的应用特点。(yxlt+50°/45°)的含意。适用场合。?已知ZK-21000pF1Hz的低频振动时产生的幅值误差。一只压电式压力传感器灵敏度为9pC／bar，将它接入增益调到大器的输出又接到灵敏度为20mm／V(1)35bar时，试计算记录纸上的偏移量。压电式传感器的前置放大器的形式和作用。石英晶体的直角坐标是如何定义的？7???????8 热敏电阻可分为哪三类？8?外光电效应：在光的照射下，电子逸出物体表面外光电效应而产生光电子发射的现象强，阻值越低，这种光照后电阻率变化的现象称为光电导效应。光生伏特效应：是光照引起PN结两端产生电动势光电伏特效应的效应试比较光电池、光敏晶体管、光敏电阻及光电倍增管在使用性能上的差别。何谓PSD?简述其工作原理及应用。CCD图像传感器的工作原理及应用。构成CCD的基本单元是MOS结构，CCD的基本功能是电荷的存储和电荷的转移，工作时，需要在金属栅级加上一定的偏压。形成势阱，以容纳电荷，电荷的多少与光线成线性关系措施。半导体色敏传感器的基本工作原理？简述光电传感器的主要形式及其应用。举出您熟悉的光电传感器应用实例，画出原理结构图并简单说明原理。10 试说明图8-30(b)(1)若采用红外发光器件为光源，虽看不见?(2)13光电池与外电路连接有哪两种方式，它们与光强之间是什么关系 ?9章光纤传感器解释光纤数值孔径的物理意义。有一阶跃光纤，已知n=1.46，n=1.45，外部介质为空气，n=1。试求光纤的