东北大学2014现代传感技术复习提纲

现代传感技术课程复习提纲传感器的定义；传感系统的基本构成，并且举例说明各个组成部分作用。定义:能够感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或者装置。基本构成：由敏感元件，转换元件和基本转换电路组成。对于气体压力传感器敏感元件：直接感受被测量，并输出与被测量成确定关系的某一物理量的元件膜盒：与外部压力相通，当压力变化时，会引起膜盒上半部的移动，即输出移动量。转换元件：把输入换成电路参量的电路。可变电感线圈，它把输入的位移量转换成电感的变化基本转换电路：把电路参数接入基本转换电路便可转换成电量输出，如热电偶，对不同材料在同一温度下的电动势差不同，进行温度测量传感器的分类方法，以及按照各种分类方法都分为哪几类？按传感器的构成进行分类包括物理型和结构型按传感器的输入量进行分类位移传感器，速度传感器，压力传感器按传感器的输出量进行分类开关型传感器，模拟型传感器和数字型传感器。按传感器的基本效应进行分类物理型，化学性，生物型按传感器的工作原理进行分类按工作原理命名，按原理和用途结合命名按能量变换关系进行分类能量变换型传感器能量控制型传感器检测系统的组成？传感器与检测技术的发展趋势电阻的组成？检测系统包括：传感器，信号调理，信号显示，信号记录，信号处理，输入设备，电源。发展趋势：传感器的基本特性分为哪两种？都哪些指标属于传感器的动态特性？静态特性？在工程上用线性时不变系统理论来描述传感器的动态特性，线性时不变系统的基本特性是什么？单位阶跃函数与正弦函数分析动态特性。时域动态性能指标：响应时间，峰值时间，超调量；频域动态性能指标。传感器的静态特性：线性度和非线性误差，常用拟合方法，最小二乘拟合方法，迟滞（回差），重复性，灵敏度和灵敏度误差，测量范围和量程，分辨力和阈值，稳定性和零漂、温漂测量误差的概念及表达方式，测量误差的分类，随机误差的统计规律，真值精密度、准确度和精确度；粗大误差处理，会判定、计算电阻式应变传感器的工作原理；该传感器中，常用的弹性元件的结构形式包括哪些？压电效应：正压电效应和逆压电效应的概念。法拉第旋光效应的概念，原理结构图以及对原理图的解释说明。光电器件在选用时要注意什么？直射式光电转速传感器的原理图及工作原理的解释说明。论述光电位置传感器（PSD）与象限探测器相比的特点。会画工作原理图，掌握工作原理：应变式压力传感器；应变式加速度传感器；应变式扭矩传感器会画工作原理图，掌握工作原理：电容式压差传感器；电容式加速度传感器；电容式测厚仪会画工作原理图，掌握工作原理：变气隙式自感传感器；螺管式自感传感器；电涡流传感器会画工作原理图，掌握工作原理：压磁传感器；压电式加速度传感器；压电式力传感器会画工作原理图，掌握工作原理：变磁通式磁电传感器；恒磁通动圈式磁电传感器会画工作原理图，掌握工作原理：磁电式振动速度传感器压磁效应；热电效应的概念；热电效应的概念；光电效应；光生伏特效应；磁光效应的概念；磁光克尔效应的概念；塞曼效应的概念；磁致线双折射效应的概念。湿度的三个最主要的表示方法，绝对湿度，相对湿度和露点；湿敏传感器的主要参数；多孔氧化物湿敏传感器的结构和传感原理；气敏传感器的主要参数；体控制型和表面控制型半导体气敏传感器的区别；电阻式表面控制型气敏传感器的原理， （包括SnO2和ZnO两类器件）；超声波概念及其物理特性；超声波测流量的测量原理,以及三种常用的测量方法（包括时差法、相位差法和频率差法） ；微波传感器测量液位的工作原理，理解接收功率表达式中各参数含义；叉指换能器的结构及其工作原理；延迟型和谐振型声表面波振荡器的工作原理，分别给出两种类型振荡器振荡频率的表达式，并指出通过表达式中哪些物理量，可以建立起振荡频率和待测量之间的关系；什么是生物传感器，结合生物传感器的组成描述生物传感器的工作原理；光纤传感器的特点有哪些，并就某种应用领域举例说明利用了光纤传感器的哪些优点。1．传感器探头尺寸小，易于在狭小空间实现对被测量的检测；由于依靠光子而不是电子来感受和传输信号，所以传感器电绝缘、防燃、防爆、抗电磁干扰、安全31-1531-15忖牙穿弓尋勺运亏叱丢虫圣性好;3•由于光纤本身多由石英制成，可耐酸碱腐蚀、可在高温、高压环境下使用；4•光子在光纤中的传输损耗低，并可以柔性弯曲，适合远距离在线检测；5•光纤传感器灵敏度高、信号频带宽；6•光纤传感器种类繁多、可根据不同的使用场合和要求，选用不同种类的结构形式和检测方法。举例：内孔径、内螺纹、枪膛、弹道等检测利用了光纤体积小，易于实现对狭小空间的测量，并且传输损耗低可以柔性弯曲画图说明光纤光栅的结构、特性以及其在电流测量和倾斜角度测量时的原理。结构特性：利用光纤的光敏性，在纤芯内形成相位光栅，其作用实质是在纤芯内形成一个窄带的滤波或反射镜电流测量原理：磁致伸缩材料的应变对光纤的影响分为两部分:一是弹光效应引起光纤纤芯折射率变化 △n;二是纵向伸缩引起的光纤长度变化 △L•由此可得光信号在光纤光栅F2P腔中传输的光程变化倾斜角度测量原理：当被测结构发生倾斜时，悬臂杆会随着角度的不同发生不同程度的形变，从而导致有效折射率的改变，导致发生波谷漂移画图并说明光纤耦合器与光纤环形器在功能上有什么区别。2、光纤耦合器耦合器就是用来连接3个或者更多的连接点.咼亠国励粋耦合器就是用来连接3个或者更多的连接点.咼亠国励粋H吃录莖可聿亘光纤耦合器：将一束或多束多波长的光分离成几束进行同时输出光纤隔离器：环形器是一个多端口器件，其中光波的传输只能沿单方向环行，输出给每一个接受器件，波长组成不会发生变化画图并说明光纤耦合器与光开关在功能上有什么区别。光开关：4.光开关其作用是对光传输线路或集成光路中的光信号进行物理切换或逻辑操作画图并说明光纤耦合器与波分复用器和解波分复用器在功能上的区别。波分复用器：是将一系列载有信息、但波长不同的光信号合成一束，沿着单根 光纤传输；在接收端再用某种方法，将各个不同波长的光信号分开的 技术。解波分复用器：是在一根光纤中同时传输多个波长的光信号的一种超高速光缆数据传输技术在接收端再由分波器将不同波长的光载波分开（解复用） 。由于不同波长的载波是相互独立的，所以双向传输问题迎刃而解，可以实现单纤全双工传输光纤传感系统中使用的光源有哪些（至少列出 5种），并分别说明其各自的特点。半导体激光二极管LD:半导体激光二极管效率高、体积小，波长范围较宽，价格低，在光纤传感中使用非常方便发光二极管：发光二极管具有可靠性较高，室温下连续工作时间长、光功率-电流线性度好等显著优点超辐射发光二极管：发出的光是相干的，相干长度很大。而超辐射是有多个原子一起发射的相干自发辐射，其相干长度比一般的自发辐射长放大自发辐射ASE光源：利用受激辐射放大原理产生电磁波谱中 X射线波段激光的装置可调谐分布反馈（DFB）激光器：DFB