天津大学传感器复习重点

天津大学传感器复习重点-适用于机械工业出版社唐文彦主编版本绪论信号的器件和装置一、静特性指标当输入量为常量，或变化极慢时，输出与输入之间的关系称为静特性P1敏感元件、转换元件、基本转换电路1、敏感元件：直接感受被测量，输出与被测量成确定关系的某一物理量输出元件。2、转换元件：敏感元件的输出就是它的输入，他把输入转换成电路参量。3、基本转换电路电路参数变化量接入基本转换电路，便可以转化成电量输出。传感器只需要完成被测参数到电量的基本转换，然后输入测控电路即可。三、稳定性指标及其含义P71、线性度：在采用直线拟合线性化时，输出输入的校正曲线与其拟合曲线之间的最大偏差，称为线性度，通常用相对误差来表示。2、迟滞：传感器在正反行程中输出输入曲线不重合称为迟滞。3、重复性：重复性是指传感器在输入按同一方向连续多次变动时所得特性曲线不一致的程度。4、灵敏度与灵敏度误差：其静态灵敏度。5、分辨力与阈值：分辨力：分辨力是指传感器能检测到的最小的输入增量。阀值：传感器输入零点附近的分辨力称为阈值。6、稳定性：稳定性是指传感器在长时间工作的情况下输出量发生的变化，有时称为长时间工作稳定性或零点漂移。7、温度稳定性：温度稳定性又称为温度漂移，是指传感器在外界温度变化差表示。每摄氏度引起的传感器误差又称为温度误差系数。8、抗干扰稳定性：是指传感器对外界干扰的抵抗能力，例如抗冲击和振动的能力、抗潮湿的能力、抗电磁场干扰的能力等。9、静态误差：是指传感器在其全量程内任一点的输出值与理论值的偏离程度。第一章电阻式传感器Partone的传感器。什么是金属的电阻应变效应？应变片有哪些优点？P22和遥测二、应变片的类型和材料1.式应变片2.变状态不相同，其灵敏系数降低了，该现象称为横向效应。非线性P25（就是使弯曲处电阻值变小即可）三、转换电路应变片将应变的变化转换成电阻的相对变化，△R/R，微小阻值变化的转换。使用惠斯通电桥(一)直流电桥直流电桥有哪些优点？(二)电桥的非线性误差如何减小非线性误差？采用差动电桥（4）采用恒流源电桥四、温度补偿1、什么是温度误差？2、温度误差是由哪些因素引起的？3偿温度误差的方法有哪些？应变片自补偿法、线路补偿法（用电桥电路补偿温度）五、传感器应用度等。(一)应变式力传感器贴有应变片有柱式力传感器、梁式、环式、框式等(二)应变式压力传感器膜片式、筒式主要用于液体、气体压力的测量(三)应变式加速度传感器Parttwo压阻式传感器一、什么是压阻效应？半导体材料固体受到作用力后，电阻率发生变化，这种现象称为压阻效应。小温度误差较大二、压阻式传感器有哪些应用？测应变、压力、加速度等。第二章电感式传感器一、互感式传感器（差动变压器式传感器）P451、工作原理：互感式传感器本身是互感系数可变的变压器，当一次线圈接入激励电化。互感变压器的二次线圈有两个，接线方式是差动接线，又称为差动变压式传感器。2、差动变压器式传感器的结构：P45，略。φ12M化。3、分类：气隙型、截面型（微同步器、螺管型4小的输出电压称为零点残余电压。5、零点残余电压有什么危害？灵敏度下降、非线性误差增大、放大器末级饱和6、造成零点残余误差的原因是什么？是两电感线圈的等效参数不对称。7调整法：调整电容大小。直到残余电压为零C二、电涡流传感器1、什么是涡流效应？电涡流式传感器就是建立在涡流效应的基础上。2、形成涡流必须具备哪两个条件？存在交变磁场、导电体处于交变磁场中3、被测参数变化会引起线圈哪些参数变化？阻抗、电感、品质因数4、线圈阻抗与哪些参数有关？5、工作原理P54把一个扁平线圈置于金属导体附近，在线圈中通入电流正弦交变电流I2，H2.H2ZLQZLQ角频率等等。6、涡流分布1（交变磁场、互感原理可以用来测量直线和转角的位移。2、类型：长感应同步器（测直线位移、圆感应同步器测转角位移3、结构：（1）长感应同步器由定尺和转尺组成：定尺连续绕组（2）圆感应同步器由转子和定子组成：转子连续绕组4、工作原理P63：工作时，在其中一组绕组上通以交流激磁电压，由于磁电耦合，在另们对此信号检测处理即可。磁通在任意空间分布近似矩形波，而且他的幅值则按照激磁电流的瞬场四、三大传感器的应用例子掌握1、电感传感器有哪些测微移、电感式压力传感器、2、涡流式传感器的应用：可以进行非接触式策略，可以检测物质的属性。四个方面的应用：x利用材料电阻率ρ作为变换量，做成温度、材质判别等传感器。3.导磁率μ作为变换量，做成应力、硬度等传感器。4.xρμ3、感应同步器的应用：测直线位移或者角位移。测量范围大，精度高，可以输出数字结果第三章电容式传感器一、工作原理两平行极板构成的电容器，在忽略边缘效应时，其电容量为C=εS/δ＝（εrε0S）/δ式中某一项或几项参数变化，C就随之变化。其中：Sδ极板间的距离。Εrε0空介电常数。Ε电容极板间介质的介电常数。二、分类板形状有：平板形、圆板形、圆柱形、球面形、锯齿形等。1、变极距型：存在原理非线性，实际常用差动式改善非线性。2、变面积型电容传感器：圆柱形结构受到极板径向变化影响很小，成为实际中常采用的结构。变面积型电容传感器具有良好的线性。3、变介电常数型电容传感器：多用于测量电介质的厚度，液位。还可以根据极板之间的介质的介电常数随着温度、湿度的改变，来测量介质的温度湿度。电极板最好涂有绝缘层4、差动结构单边结构三、转换电路1、二极管双T型电路P71用于具有线性特性的单阻式差动式电容式传感器。2、运算放大器式电路关系，输出电压和电源电压反相。3、差动脉冲调宽电路利用对传感器电容的充放电是电路输出脉冲的宽度随传感器电容量变化而变化。我们改变电容大小即可。输出的是直流电压输入为直流电源。（电容电桥、二极管环形检波电路也有线性。四、优化设计P771、减小环境温度湿度变化产生的影响2、消除和减小边缘效应危害：降低灵敏度、产生非线性消除和减小方法：适当减小极间距，使极径或边长与间距比很大电极做得很薄，使之与极间距相比很小在结构上增设等位环3⑴增加传感器原始电容值（减小δ，增加S）⑵注意传感器的接地和屏蔽（用短电缆线）⑶集成化（环境适应性降低）4、减小和防止外界干扰⑴屏蔽和接地⑵增加原始电容量，降低容抗成直角排列5器五、容栅式传感器1、原理：原理上属于变面积型电容传感器C1C2容板刻成栅状提高测量精度，也可进行大位移测量。仍然采用差动是变压器的电路，但是由于通过将电容版刻成栅状，提高了测量精度，实现大位移测量。解决了电容式位移传感器的高精度小量程的矛盾。2、优点：采用多极平均效应，高精度。结构简单体积小，适用于工业现场使用。长距离测量。六、应用1、电容式传感器是将被测量的变化转换成电容量变化的一种装置，实质上就是一个具有可变参数的电容器。2布电容影响大3、应用：压力、位移、加速度、液位、厚度、成分含量等测量应用场合：直线位移、角位移振动振幅、精密轴系回转精度、加速度压力、压差、液位、料面、成分含量、厚度、湿度、密度等接近开关，电平开关4、应用实例：电容式液位传感器、电容传声器、电容式振动传感器、电容式厚度传感器、电容式加速度传感器第四章磁电式传感器一、霍尔式传感器1、霍尔效应：向上将产生电动势，这种物理现象称为霍尔效应。2、霍尔式传感器是基于霍尔效应原理而将被测量转换成电动势输出的一种度影响大。应用：测量技术、自动化技术、信息处理二、霍尔元件的零位误差及其补偿。当B=0时，Uh=U0不等于0零位误差（包括不等位电动势、寄生直流电动势、温度误差1、不等位电动势及其补偿施采用补偿电路，加调节电阻2、寄生直流电动势温差补偿措施：制作、安装时，使电极欧姆接触，散热均匀，有良好的散热条件3、霍尔元件的温度误差及其补偿（材料01、采用恒流源供电和输入回路并联电阻02、选取合适的串联、并联、负载电阻的阻值03、桥路补偿04、采用温度补偿元件（热敏电阻等）三、应用1化，与各种磁场相关的场合都可以使用。实例：开关电路、测位移速度、齿轮检查、ABS2、磁栅式传感器：精度较低易受影响。用于各种机床、回转台、检测仪器四、磁栅式传感器属于位移传感器到电信号的转变。第五章光电式传感器一、光源P1211白炽灯、卤钨灯。2发光。光谱不连续3、发光二极管LED：固体发光材料在电场激发下产生的发光现象称为电致发光，是将电能直接转化为光能的过程。4性好、方向性强、亮度高、相干性好5、如何选光源；光谱的分布、经验性、二、光电器件1、热探测器基于光辐射与物质相互作用的热效应制成的传感器——光的热作用。测辐射热电偶电动势，进行测量测辐射热敏电阻阻值变化。热释电探测器电荷，转变成输出电压。应用广泛。2、光子探测器光电发射效应——光电发射探测器光电倍增管、辐射计数管。光电导型——光敏电阻、光导管半导体的内光电效应。光电结型——光敏二极管、光敏晶体管工作原理类似于光电导型，差别在于光照在半导体结上。光电伏特型——光电池而不需要外部电源。因光照而产生电动势的现象称为光电伏特效应。三、CCD工作过程结构应用要求P1331MOS器的结合。2、应用：广播电视、工业监控、测量。尺寸工件的检测、物体缺陷检查、四、PSD的原理应用P1371、定义：对其感光面上入射光点位置敏感的器件，也叫坐标光电池。有一维和二维的PSD两种。2、原理：PSDPINPNPNI，PI1I2NI0IPNPNPPP向光电效应。PSD，3I1I2接地，I0I1、I2PI1I2反比。I0=I1+I23、应用：坐标位置的精确测量、兵器制导跟踪、工业自动控制、位置变化检测，也可作为距离传感器五、光电传感器1、光纤传感器原理：全反射。光材料，所以可的传输特性，把随着环境而改变。2、分类：仅解调成光强才可以测光的相位，应用干涉原理；调制参数有谁？光强度调制型AB、调制：改变光纤的几何形状--改变入射角φ；改变折射率C压强。温度等等光相位调制型A、原理：所有可以影响光纤长度、折射率、内应力的量都可以影响光的相位。比如：压力应变温度磁场。采用干涉仪检验相位的变化B、相位调制光纤传感器的基本原理是：通过被测能量场的作用，使光纤内检测出待测的物理量。C才能实现对外界物理量的检测。D(Michlson)(Mach-Zehnder)(Sagnac)、法布里-珀罗(Fabry-perot)。光偏振态调制型A、定义：外界因素使光纤中偏振态发生改变，并加以检测的光纤传感器属于偏振态调制型。BNNN的大小形状位置无