压力传感器的温度补偿
毕业论文课题名称压力传感器的温度补偿分析
分院/专业机械工程学院/机电一体化技术
班级机电1051
学号1001043522
学生姓名刘兵
指导教师：杨新春
2013年5月20日
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摘要
压力传感器是工业实践中最为常用的一种传感器，而我们通常使用的压力传感器主要是利用压电效应制造而成的，这样的传感器也称为压电传感器。
我们知道，晶体是各向异性的，非晶体是各向同性的。某些晶体介质，当沿着一定方向受到机械力作用发生变形时，就产生了极化效应；当机械力撤掉之后，又会重新回到不带电的状态，也就是受到压力的时候，某些晶体可能产生出电的效应，这就是所谓的极化效应。科学家就是根据这个效应研制出了压力传感器。
但是随着工作环境温度的不断变化，会导致体管参数发生变化，将会引起不稳定的静态工作点，电路的动态参数不稳定和温度漂移（包括零点漂移和灵敏度漂移）。最简单的方法就是保持工作环境温度的恒定，当然，这种要求是永远达不到的。所以本文就针对温度漂移问题展开分析。对于不同的压力传感器采用不同的温度补偿方法，使其达到预期的效果。
关键词：压力传感器、温度、补偿
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Abstract
The pressure sensor is the most commonly used one kind of sensor in industrial practice, and we usually use the pressure sensor is mainly made of the use of piezoelectric effect, the sensor also known as piezoelectric sensor.
As we know, the crystal is anisotropic, non crystal is isotropic. Some crystal medium along a certain direction, when subjected to mechanical stress deformation occurs, produces the polarization effect; when the mechanical force is removed, will return to the uncharged state, when it is under pressure, can produce electricity effect of some crystals, which is called polarization effect. The scientist is developed according to the effect of pressure sensor.
But with the continuous change of the environmental temperature, will cause the body tube parameter changes, will cause the static working point is not stable, dynamic parameters of the circuit unstable and temperature drift (including zero drift and sensitivity drift). The simplest method is to maintain a constant temperature working environment, of course, this requirement is never reach. So this article aims at the problem of temperature drift analysis.
The temperature compensation method is different with different pressure sensors, to achieve the desired effect.
Keywords:pressure sensor, temperature, compensation
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目录
第1章绪论 (1)
1.1本课题研究的目的和意义 (1)
1.2 压力传感器的发展概况 (2)
1.2.1 压力传感器的发展历程 (2)
1.2.2 压力传感器国内外研究现状 (3)
1.2.3 压力传感器的发展趋势 (4)
1.3 传感器的常用术语 (4)
1.4 传感器的技术特点及环境影响 (7)
第2章压力传感器的原理 (9)
2.1 压力传感器的基本原理 (9)
2.1.1 半导体的压阻效应 (9)
2.1.2 压力传感器的原理及结构 (10)
2.1.3 压力传感器的特性指标 (11)
2.2压力传感器温度漂移产生的机理 (14)
第3章压力传感器的温度补偿 (16)
3.1温度补偿的技术指标 (16)
3.2补偿方式简介 (17)
3.2.1内部补偿 (17)
3.2.2外部补偿 (17)
第4章总结 (26)
谢辞 (27)
参考文献 (28)
附录 (29)
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第1章绪论
1.1本课题研究的目的和意义
传感器被广泛应用在各种工、农业生产实践中，所有生产过程和科学研究要获取信息都要通过其转换为易传输与处理的电信号。但是大多数传感器的敏感元件采用金属或半导体材料。它的静特性与环境温度密切相关。在实际工作中，由于传感器工作的环境温度变化比较大，而且温度变化引起的热粉出比较大，这些原因将会带来较大的测量误差；同时，温度变化也影响零点和灵敏度值的大小。从而影响到传感器的静特性，因此必须采取一定的措施来减少或消除温度变化带来的影响，即必须进行温度补偿。
在传感器的应用中，为使传感器的技术指标及性能不受温度变化影响而采取一系列具体技术措施，称为温度补偿技术。通常传感器都是在标准的温度(20±5)℃下进行标定，但工传感器的工作环境温度也可能从零下几十度上升到零上几十度。传感器由很多环节组成，特别是由金属材料和半导体材料制作而成的敏感元件，它的静特性与温度有非常密切的关系。信号调理电路的电阻、电容等元件特性几乎不随温度变化发生改变，必须采取措施来消除或减弱温度变化对传感器特性造成的影响。
硅桥式压阻压力传感器因为它的优点突出，在压力传感器中被应用最多，但是在实际的使用中，因为制造工艺、使用环境等条件的影响，造成了传感器的出现测量误差，这种误差是我们希望尽可能减小的，因此误差的补偿是传感器领域中很重要的一个内容。根据传感器不同的种类和传感机制，其误差来源也不尽相同，进行误差补偿的关键点也有所不同。硅桥式压阻压力传感器由于半导体材料本身固有的温度依赖性，其输出呈现一定的温度特性，在温度变化比较大的环境下，它的应用就会受到限制。为了提高测量精度，扩大这类传感器的应用环境，研究它的温度补偿问题就非常有必要了。
当前这类传感器的温度补偿的分析一般可分为内部补偿和外部补偿两种。内部补偿是通过设计传感器的结构、完善制造工艺、控制敏感材料特性等方式来减小温度对他的影响。而外部补偿的方式多种多样，外部补偿又可分为硬件补偿和软件补偿两种。目前使用的各种温度补偿，各自在复杂程度、经济性、补偿效果等方面也各有优缺点。最近几年对于补偿电路的要求越来越高，补偿的选取最重要的一点就是要结合整个传感器系统及补偿对象的特性来选择最高效、最合适的方式。
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内部补偿的实现方式比较少。并且只能适用于部分传感器的部分温度漂移问题，其所能达到的补偿效果也是有限的，所以一般采用的很少。
软件补偿可在单片机里设计算法编程实现，它的补偿的精度比较高，可以达到要求，但电路过于复杂，而且功耗较高。虽然通用性很强，但体积相对较大，成本也较高。
1.2 压力传感器的发展概况
传感器技术是自动化系统和现代测量的重要技术之一，从宇宙开发到海底探秘，从生产的过程控制到现代文明生活，几乎每一项技术都离不开传感器。因此，许多国家对传感器技术的发展非常重视，比如日本把传感器技术列为六大核心技术(计算机、通信、激光、半导体、超导体和传感器) 之一。在各类传感器中压力传感器具有体积小、重量轻、稳定可靠、灵敏度高、便于集成化、成本低的优点，可广泛用于高度、加速度、压力、流速、液位、液体的流量、压强的测量与控制。此外，还广泛应用于化工、地质、气象、水利、医疗卫生等方面。由于该技术是平面工艺与立体加工相结合，又便于集成化,所以可用来制成水速计、压力表、风速计、血压计、电子称以及自动报警装置等。压力传感器已成为各类传感器中性能最稳定、性价比最高、技术最成熟的一类传感器。因此对于从事自动控制专业与现代测量的技术人员必须了解和熟识国内外压力传感器的研究现状和发展趋势。
1.2.1 压力传感器的发展历程
现代压力传感器以半导体传感器的发明为标志，而半导体传感器的发展可以分为四个阶段：
1.发明阶段(1945-1960年):这一阶段是1947年发明的双极晶体管标记。此后，这种半导体材料的特性得到了越来越广泛的使用。史密斯（CSSmith）在1945年发现了硅和锗的压阻效应，也就是说，当半导体材料上有外力作用时，它的电阻将会发生比较明显变化。根据这种原理制做的压力传感器是把应变电阻片粘在金属薄膜上，也就是将力信号转化为电信号来测量。这一阶段最小尺寸大约为1cm。
2. 技术发展阶段(1960-1970年)：随着硅扩散技术的发展,技术人员在硅的(001) 或(110) 晶面选择合适的晶向直接把应变电阻扩散在晶面上，然后加工成凹状的背面，形成一层很薄的硅弹性膜片，称为硅杯。这种形式的硅杯传感器具有体积小，重量轻，灵敏度高，稳定性好，成本低，便于集成优势，实现了金属硅共晶体，为商业化发展提供了可能。
3. 商业化集成加工阶段(1970-1980年)：在硅杯扩散理论的基础上应用了硅的各向异性的腐蚀技术，扩散硅传感器其加工工艺以硅的各项异性腐蚀技术为主，发展成为可以自动控制硅膜厚
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法和V形槽法。由于可以在多个表面同时进行腐蚀，数千个硅压力膜可以同时生产，实现集成化的工厂加工模式，以进一步降低成本。
4. 微机械加工阶段(1980年-至今)：上世纪末出现的纳米技术，使得微机械加工工艺技术成为可能。通过微机械加工工艺可以加工出结构型的压力传感器，它的线度可控制在微米级范围内。利用这种技术可以加工、蚀刻微米级的沟、条、膜，压力传感器进入了微米阶段。
1.2.2 压力传感器国内外研究现状
从世界范围看压力传感器的发展动向主要有以下几个方向。
1.光纤压力传感器：这是一类研究成果较多的传感器，但投入实际领域的并不是太多。光纤压力传感器的重要传感元件是法布利-比洛特(FP)型光学干涉仪。干涉仪的两面镜子分别是位于一真个薄膜内表面和位于另一真个光纤尖端。所施加的压力引起了薄膜的偏移，而此偏移又直接转换成了FP 干涉仪空腔长度的变化。在有压力的情况下，光线在通过挡板的过程中强度将会发生改变，通过检测这很小的改变量，我们就可以测出压力的大小。这种敏感元件已被应用于临床医学。由此可见，这种压力传感器在显微外科方面将会有很好的发展空间与前景。同时，在健康保健方面，光纤传感器也在快速发展。
2. 电容式真空压力传感器：电容式压力传感器是由厚度为0.8～2.8mm的氧化铝和一块基片构成，他们之间是用一个焊接圆环焊在一起。这个圆环起到隔离的作用，不需要进行温度补偿，旧可以保持测量的可靠性和较高的精度。测量的方法是采用电容原理，基片上一电容CP在位移最大的膜片中央处，但是另外一个参考电容CR 在膜片的边缘，因为边缘不容易产生位移，电容值不发生改变，CP的变化与施加的压力的变化时有关的，膜片的位移和压力之间的关系是线性的。遇到过载时，膜片贴在基片上不会被破坏，没有负载时就会马上返回到原来位置没有任何滞后，过载量可以达到100 %，即使是破坏了也不会有任何污染介质泄漏。所以有广泛的应用前景。
3. 具有自测功能的压力传感器：为了降低调试与运行成本,Dirk De Bruyker 等人报导了一种具有自测功能的压阻、电容双元件传感器，它的自测功能是根据热驱动原理进行的，该传感器尺寸为1.2mm×3mm×0.5mm，适用于生物医学领域。
4. 硅微机械加工传感器：在微机械加工技术逐渐完善的今天，硅微机械传感器在汽车工业中的应用越来越多。而随着微机械传感器的体积越来越小，线度可以达到1～2mm，可以放置在人体的重要器官中进行数据的采集。Hachol,Andrzej ;dziuban,Jan Bochenek 报导了一种可以用于测量眼球的眼压计，其膜片直径为1mm。在内眼压为60mmHg时，静态输出为40mV，灵敏度系数比较高。
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5. 耐高温压力传感器新型半导体材料碳化硅(SiC) 的出现使得单晶体的高温传感器的制作成为可能。Rober.S.Okojie报导了一种运行试验达500 ℃的α(6H) SiC 压力传感器，实验结果表明，在输入电压为5V，被测压力为
6.9MPa 的条件下，23500℃时的满量程输出为44.66～20.03mV，满量程线度为20.17%，迟滞为0.17%在500℃条件下运行10h，性能基本不变；在100℃和500 ℃两点的应变温度系数(TCGF), 分别为20.19%/℃和-0.11%/℃。这种传感器的主要优点是PN 结泄漏电流很小，没有热匹配问题以及升温不产生塑性变型，可以批量加工。Ziermann,Rene 报导了使用单晶体n 型β- SiC 材料制成的压力传感器，这种压力传感器工作温度可达573K，耐辐射。在室温下，此压力传感器的灵敏度为20.2muV/ VKPa。
6. 多维力传感器：六维力传感器的研究和应用是多维力传感器研究的热点，目前国际上只有美国、日本等少数国家才能够生产。我国北京理工大学在跟踪国外发展的基础上，突破性的研制出组合有压电层的柔软光学阵列触觉，阵列密度为2438tactels/cm2,力灵敏1g，结构的柔性很好，能准确的抓握和识别鸡蛋和钢球，现在已经运用于机器人分选物品。
1.2.3 压力传感器的发展趋势
当今世界各国压力传感器的研究领域十分广泛，基本上渗透到了各个行业,但总结起来主要有以下几个趋势:
1. 集成化：传感器已经越来越多的被用来与其它用作测量的传感器集成，从而形成测量和控制系统。集成系统在过程控制和工厂自动化中可以提高操作速度和工作效率。
2. 微型化：现在市场对微型压力传感器的需求量日益增大，这种微型传感器能够工作在非常恶劣的极端环境下，但却只需要非常少的保养和维护，对周围环境的影响也非常的小，可以放在人体的不同的重要器官中采集资料，却不会影响到人的正常生活。
3. 智能化：由于传感器集成化的出现，将一些微处理器添加在集成电路中，使得传感器具有通讯、逻辑判断、自动诊断、自动补偿等功能。
4. 广泛化：目前压力传感器正从机械行业向其它领域扩展，例如: 医疗仪器、汽车元件和能源环境控制系统。
5. 标准化：传感器的设计与制造已经形成了一定的行业标准。如ISO国际质量体系：ASTM
标准、美国的ANSI、日本的JIS标准、俄罗斯的OCT。
1.3 传感器的常用术语
1、传感器
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能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装置。通常有敏感元件和转换元件组成。
1）敏感元件是指传感器中能直接（或响应）被测量的部分。
2）转换元件指传感器中能较敏感元件感受（或响应）的被测量转换成是与传输和（或）测量的电信号部分。
3）当输出为规定的标准信号时，则称为变送器。
2、测量范围
在允许误差限内被测量值的范围。
3、量程
测量范围上限值和下限值的代数差。
4、精确度
被测量的测量结果与真值间的一致程度。
5、重复性
在所有下述条件下，对同一被测的量进行多次连续测量所得结果之间的符合程度：
相同测量方法
相同观测者
相同测量仪器
相同地点
相同使用条件
在短时期内的重复
6、分辨力
传感器在规定测量范围内可能检测出的被测量的最小变化量。
7、阈值
能使传感器输出端产生可测变化量的被测量的最小变化量。
8、零位
使输出的绝对值为最小的状态，例如平衡状态。
9、激励
为使传感器正常工作而施加的外部能量（电压或电流）。
10、最大激励
在市内条件下，能够施加到传感器上的激励电压或电流的最大值。
11、输入阻抗
在输出端短路时，传感器输入端测得的阻抗。
12、输出
有传感器产生的与外加被测量成函数关系的电量。
13、输出阻抗
在输入端短路时，传感器输出端测得的阻抗。
14、零点输出
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在室内条件下，所加被测量为零时传感器的输出。
15、滞后
在规定的范围内，当被测量值增加和减少时，输出中出现的最大差值。
16、迟后
输出信号变化相对于输入信号变化的时间延迟。
17、漂移
在一定的时间间隔内，传感器输出中有与被测量无关的不需要的变化量。
18、零点漂移
在规定的时间间隔及室内条件下零点输出时的变化。
19、灵敏度
传感器输出量的增量与相应的输入量增量之比。
20、灵敏度漂移
由于灵敏度的变化而引起的校准曲线斜率的变化。
21、热灵敏度漂移
由于灵敏度的变化而引起的灵敏度漂移。
22、热零点漂移
由于周围温度变化而引起的零点漂移。
23、线性度
校准曲线与某一规定直线一致的程度。
24、非线性度
校准曲线与某一规定直线偏离的程度。
25、长期稳定性
传感器在规定的时间内仍能保持不超过允许误差的能力。
26、固有频率
在无阻力时，传感器的自由（不加外力）振荡频率。
27、响应
输出时被测量变化的特性。
28、补偿温度范围
使传感器保持量程和规定极限内的零平衡所补偿的温度范围。
29、蠕变
当被测量机器多有环境条件保持恒定时，在规定时间内输出量的变化。
30、绝缘电阻
如无其他规定，指在室温条件下施加规定的直流电压时，从传感器规定绝缘部分之间测得的电阻值。
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1.4 传感器的技术特点及环境影响
中国传感器产业正处于由传统型向新型传感器发展的关键阶段，它体现了新型传感器向微型化、多功能化、数字化、智能化、系统化和网络化发展的总趋势。传感器技术历经了多年的发展，其技术的发展大体可分三代：
第一代是结构型传感器，它利用结构参量变化来感受和转化信号。
第二代是上70年代发展起来的固体型传感器，这种传感器由半导体、电介质、磁性材料等固体元件构成，是利用材料某些特性制成。如：利用热电效应、霍尔效应、光敏效应，分别制成热电偶传感器、霍尔传感器、光敏传感器。
第三代传感器是以后刚刚发展起来的智能型传感器，是微型计算机技术与检测技术相结合的产物，使传感器具有一定的人工智能。
传感器的技术特点
传感器技术及其产业的特点可以归纳为：基础、应用两头依附；技术、投资两个密集；产品、产业两大分散。
基础依附，是指传感器技术的发展依附于敏感机理、敏感材料、工艺设备和计测技术这四块基石。敏感机理千差万别，敏感材料多种多样，工艺设备各不相同，计测技术大相径庭，没有上述四块基石的支撑，传感器技术难以为继。
应用依附是指传感器技术基本上属于应用技术，其市场开发多依赖于检测装置和自动控制系统的应用，才能真正体现出它的高附加效益并形成现实市场。也即发展传感器技术要以市场为导向，实行需求牵引。
技术密集是指传感器在研制和制造过程中技术的多样性、边缘性、综合性和技艺性。它是多种高技术的集合产物。由于技术密集也自然要求人才密集。
投资密集是指研究开发和生产某一种传感器产品要求一定的投资强度，尤其是在工程化研究以及建立规模经济生产线时，更要求较大的投资。
产品结构和产业结构的两大分散是指传感器产品门类品种繁多（共10大类、42小类近6000个品种），其应用渗透到各个产业部门，它的发展既有各产业发展的推动力，又强烈地依赖于各产业的支撑作用。只有按照市场需求，不断调整产业结构和产品结构，才能实现传感器产业的全面、协调、持续发展。
传感器的环境影响
环境对传感器造成的影响主要体现在以下方面：
（1）传感器在高温环境下工作时会造成传感器涂覆的材料高温熔化、焊接的点容易开化、弹性体内应力也会发生结构上的变化等问题。一般这种工作在高温环境传感器我们常采用耐高温传感器；除此之外，还必须加有气冷、水冷或隔热等装置。
（2）粉尘颗粒、潮湿很容易造成传感器短路。在这种环境条件下应该选择密闭性很高的传感器。一般常用的密封有密封胶（如703胶）充填或涂覆；橡胶垫机械紧固密封；焊接（激光焊、氩弧焊）和抽真空充氮密封。
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从上面几种密封方法的效果来看，焊接密封的效果最好，充填密封胶为最差。对于室内干净、干燥环境下工作的传感器，可选择涂胶密封的传感器，但对于那些在潮湿、粉尘较多的环境下工作的传感器，应选择膜片热套密封或膜片焊接密封、抽真空充氮的传感器。
（3）在腐蚀性较高的环境下，比如碱性、酸性或潮湿对传感器造成弹性体受损或产生短路等影响，应选择外表面进行过喷塑或不锈钢外罩，抗腐蚀性能好且密闭性好的传感器。
（4）电磁场会对传感器造成影响，会使传感器输出信号紊乱。这种情况下，应该严格检查传感器的屏蔽性，看是不是具有良好的抗电磁性。
（5）易燃、易爆物品会对传感器造成彻底性的损害，还会对周边其它的设备和人员造成威胁。所以，在这种环境下工作的传感器就必须对防爆性能提出了严格的要求，必须选用防爆传感器。
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第2章压力传感器的原理
2.1 压力传感器的基本原理
压力传感器中主要使用的压电材料包括有石英、酒石酸钾钠和磷酸二氢胺。其中石英（二氧化硅）是一种天然晶体，压电效应就是在这种晶体中发现的，在一定的温度范围之内，压电性质一直存在，但温度超过这个范围之后，压电性质完全消失（这个高温就是所谓的“居里点”）。由于随着应力的变化电场变化微小（也就说压电系数比较低），所以石英逐渐被其他的压电晶体所替代。而酒石酸钾钠具有很大的压电灵敏度和压电系数，但是它只能在室温和湿度比较低的环境下才能够应用。磷酸二氢胺属于人造晶体，能够承受高温和相当高的湿度，所以已经得到了广泛的应用。压电传感器主要应用在加速度、压力和力等的测量中。压电式加速度传感器是一种常用的加速度计。它具有结构简单、体积小、重量轻、使用寿命长等优异的特点。压电式加速度传感器在飞机、汽车、船舶、桥梁和建筑的振动和冲击测量中已经得到了广泛的应用，特别是航空和宇航领域中更有它的特殊地位。压电式传感器也可以用来测量发动机内部燃烧压力的测量与真空度的测量。也可以用于军事工业，例如用它来测量枪炮子弹在膛中击发的一瞬间的膛压的变化和炮口的冲击波压力。它既可以用来测量大的压力，也可以用来测量微小的压力。
压电式传感器也广泛应用在生物医学测量中，比如说心室导管式微音器就是由压电传感器制成的，因为测量动态压力是如此普遍，所以压电传感器的应用就非常广。除了压电传感器之外，还有利用压阻效应制造出来的压阻传感器，利用应变效应的应变式传感器等，这些不同的压力传感器利用不同的效应和不同的材料，在不同的场合能够发挥它们独特的用途。
压力传感器是工业实践中最为常用的一种传感器，而我们通常使用的压力传感器主要是利用压电效应制造而成的，这样的传感器也称为压电传感器。
我们知道，晶体是各向异性的，非晶体是各向同性的。某些晶体介质，当沿着一定方向受到机械力作用发生变形时，就产生了极化效应；当机械力撤掉之后，又会重新回到不带电的状态，也就是受到压力的时候，某些晶体可能产生出电的效应，这就是所谓的极化效应。科学家就是根据这个效应研制出了压力传感器。
在现在压电效应也应用在多晶体上，比如现在的压电陶瓷，包括钛酸钡压电陶瓷、PZT、铌酸盐系压电陶瓷、铌镁酸铅压电陶瓷等等。
压电效应是压电传感器的主要工作原理，压电传感器不能用于静态测量，因为经过外力作用后的电荷，只有在回路具有无限大的输入阻抗时才得到保存。实际的情况不是这样的，所以这决定了压电传感器只能够测量动态的应力。
2.1.1 半导体的压阻效应
固体受到作用力后电阻率(或电阻)要发生变化，这种现象称为压阻效应。半导体材料的压阻效应通常有两种应用方式：一种是利用半导体材料的体电阻做成粘贴式应变片；另一种是在半导体材料的基片上，用集成电路工艺制成扩散型压敏电阻或离子注入型压敏电阻。在（100）晶面
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l l n n
R
R
πσπσ
?
=+
的硅片中，对于P型掺杂电阻，取向在[110]和[110]晶向时，电阻的压阻系数最大；取向在[100]和[010]晶向时，电阻的压阻系数最小。电阻R的变化量R
?与应力的关系如式（2-1）所示：
（2—1）式中：l
π
、n
π
为沿电阻纵向压阻系数和横向压阻系数（1
Pa-），lσ、nσ为沿电阻纵向应力和横向应力（Pa）。
2.1.2 压力传感器的原理及结构
硅桥式压阻压力传感器的结构如图2-1所示：
图2-1硅桥式压阻压力传感器的基本结构
图中低压腔是与外界大气相通的，高压腔则与被测系统相连接，其中最主要的结构就是中间的硅桥。通过MEMS (Micro-Electro-Mechanical Systems)工艺制造的，中央部分是沿特定的晶向制作而成的N型硅薄膜，通过掺杂在硅薄膜上形成四个阻值相等的半导体电阻并连结成惠斯通电桥。图2-2为硅薄膜的平面图。
通过惠斯通电桥结构，就可以把由于压力的产生而引起的电阻变化转化成为电压的变化，形成比较容易测里的输出。从弹性力学德角度进行分析，当硅薄膜上有均匀分布压力作用时，硅片的内部将产生大小乃至方向都不相同的应力。根据这种特性，选择合适的位置分布电阻，使其接入电桥的四臂中相邻两电阻在受力时阻值分别一增一减，且增减的绝对值相等，形成全桥差动桥路，示意图如下:
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图2-2硅薄膜的平面图
图2-3 全桥惠斯通电桥结构
这里我们假设R1、R3处于负应力区，R2、R4 处于正应力区，且无压力时四个电阻值R相等，当施加一定的压力时，R1、R3电阻减小△R,R2、R4电阻增加△R，则输出为(2-2)：
（2—2）
其中exe
V——激励电压。
则以此可以反映出变化量的大小，以便送至下一信号处理或阻抗变换。
2.1.3 压力传感器的特性指标
压力传感器的特性指标是评价压力传感器性能优劣的根据，其数目繁多。本文仅对几个常用到得重要的特性指标进行说明。
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y
n
x
d
S
d
1.灵敏度
传感器的灵敏度是指传感器在稳定工作状态下，输出信号的增量与被测输入信号的增量之比，常用S表示，即(2-3)：
（2—3）
由压力传感器的输出电压表达式可知，压力传感器的灵敏度表示单位输入压力下的输出电压。即(2-4):
（2—4）其中S――灵敏度；
P――施加的压力
通常情况，在传感器的线性要求范围内，传感器的灵敏度越高越好。因为只有在灵敏度高时候，与被测量变化对应的输出信号的值才比较大，有利于信号处理。但要注意的是，传感器的灵敏度高，与被测量无关的外界噪声也容易混入，也会被放大系统放大，影响测量精度。因此，要求传感器本身应具有较高的信噪比，尽员减少从外界引入的厂扰信号。
传感器的灵敏度是有方向性的。当被测量是单向量，而且对其方向性要求较高，则应选择其它方向灵敏度小的传感器；如果被测量是多维向量，则要求传感器的交叉灵敏度越小越好。
2. 线性度
传感器的线性度就是其输出量与输入量之间的实际工作曲线与参考工作曲线(拟合曲线)的偏离(符合)程度，如图2-4所示。而压力传感器的线性度是指在工作压力范围内，传感器输出电压与压力之间直线关系的最大偏离。
图2-4传感器的线性度表示
3.分辨率
传感器的分辨率是指在规定测量范围内当输入从非零的任意值缓慢增加时，只有在超过某一
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输入增量后，输出才发生可观测的变化。这个输人增量称为传感器的分辨力，该值相对于满量程输人值的百分比( )即为分辨率。压力传感器的分辨率则表示可检测出的压力的最小增量相对于满里程输人值的百分比。
4. 精度
精度也称为静态误差，是指随机误差和系统误差同时出现时所表现出的合成误差的最大值同测最上限的输出值的百分比。它是由随机误差和系统误差所决定的，关系到整个测量系统测量精度的一个重要环节。
5.温度漂移
温度漂移是指由于周围工作环境温度的变化，传感器的输出量发生变化，而且这些变化是与输入量无关的。温度漂移可分为零点温度漂移与灵敏度温度漂移两种。如图2-5所示，特性曲线2相对于特性曲线1,不仅发生了灵敏度温度漂移，而且还发生了零点温度漂移。
图2-5 零点温度漂移与灵敏度温度漂移
6. 稳定性
传感器使用一段时间后，其性能保持不变化的能力称为稳定性。影响传感器长期稳定性的因素除传感器本身结构外，主要是传感器的使用环境。因此，要使传感器具有良好的稳定性，传感器必须要有较强的环境适应能力。
在选择传感器之前，应对其使用环境进行调查，并根据具体的使用环境选择合适的传感器，或采取适当的措施，减小环境的影响。
传感器的稳定性有定量指标，在超过使用期后，在使用前应重新进行标定，以确定传感器的性能是否发生变化。
在某些要求传感器能长期使用而又不能轻易更换或标定的场合，所选用的传感器稳定性要求更严格，要能够经受住长时间的考验。
稳定性有两种，一种是短期稳定性，另一种是长期稳定性。通常长期稳定性描述传感器的稳定性，长期稳定性是指在常温下，经过很长的时间间隔，传感器能够保持原有性能的能力,可以用表达式（2-5）表示。除了传感器本身的结构特点以外，使用传感器的环境和储存的环境也会对这种性能指标产生影响。
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000
0000
()()
100/
()[()()]
N
U T U T
K FS
T T U T U T
-
=?
--
℃
（2—5）
其中1S――传感器在某一确定时间下的静态标定灵敏度；
2
S――传感器在和“某一确定时间”相隔一年下的静态标定灵敏度。
7．额定压力范围
额定压力范围是满足标准规定值的压力范围。也就是在最高和最低温度之间，传感器输出符合规定工作特性的压力范围。在实际应用时传感器所测压力在该范围之内。
8. 最大压力范围
最大压力范围是指传感器能长时间承受的最大压力，且不引起输出特性永久性改变。特别是半导体压力传感器，为提高线性和温度特性，一般都大幅度减小额定压力范围。因此，即使在额定压力以上连续使用也不会被损坏。一般最大压力是额定压力最高值的2－3倍。
2.2压力传感器温度漂移产生的机理
前文介绍了压力传感器的输出取决于惠斯通电桥的各个有上的电阻值，但由于半导体材料本身所具有的温度敏感特性，硅膜片上的电阻不仅受压力的影响，工作环境温度也同样对其产生很大作用,然而工作环境温度必然是一个难以控制的因素,因此传感器的输出必然会产生误差。
压力传感器所存在的温度漂移一般有两种:
1.零位温度漂移: 对压力传感器来说，桥路中的各个元件的参数本身就是不对称的；弹性元件和电阻应变计的敏感栅材料线胀系数，温度系数不同，组桥引线长度不一致等因素，最后都会致使组成电桥后相邻臂总体温度系数存在一定差异，当温度发生变化时，相邻臂程度电阻变化量不同，从而使电桥产生不平衡的输出，这也就是产生了零点漂移；对系统而言，随着时间的增加，就相当于对系统进行了老化处理，这样，系统结构特征也就要发生一定的变化，从而产生漂移。温漂是指受温度影响而引起的零点不稳定。由此可见，产生零点漂移的最主要因素是温度的影响，温度的变化也是最难控制的。
就拿压力传感器零点温度漂移来讲，衡量压力传感器质量的一个重要性能指标就是零点温度漂移，一般零点温度漂移系数用K0来表示，即（2-6）：
(2-6) 上式中，
)
(
T
U
N为参考温度下满量程时的输出电压；
)
(
T
U
和
)
(
T
U
分别为温度T和参考温度0
T时的零点输出电压。由于热敏电阻制造工艺的不一致性，温度零点漂移系数0
K不是一个定值，它在不同的温度区间有不同的值。通常也可以规定为某个温度范围内零点输出占满量程输出的比例（±百分数）或最大温度零点系数（即零点输出温度变化的最大斜率），一般该系数取值不能超过传感器精度值。
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如图2-6所示为一定电激励条件下压力传感器典型的输出电压与压力之间的关系。温度为0℃时的曲线斜率大，25℃曲线的斜率其次，温度为50℃时曲线的斜率最小。当压力P=0时的输出电压0
U便是零点输出电压。三条曲线的零点输出电压的差别就是零点温度漂移造成的。由图可见，0
U有一个变化范围。但由于桥臂电阻制作的不一致性，0
U（50℃）值不一定大于0
U（0℃）值。
图2-6 压力传感器的典型输出与输入之间的关系
2.灵敏度温度漂移:当温度升高时，半导体内部晶格散射变得更加显著，价带的电子也容易获得能里跃迁到导带，从而使载流子迁移率产生变化，因此四个桥臂电阻的阻值也会改变，我们设变化量为t R
?。另外由于压阻系数会随温度变化，因此由于压力产生的电阻改变量也会变化，我们设为r R
?。这里传感器的输出表达式为（2-7）：
（2—7）
其中为而导致的R
?阻值变化，t R
?为而产生的电阻值R的变化。由于全桥惠斯通电桥结构，上式分子的r R
?被抵消，一般情况下，t R
?远远小于R，则由半导体电阻率温度变化而产生的灵敏度温度漂移可以进食忽略不计，（2-7）可近似为（2-8）：
（2—8）
因此，灵敏度温度漂移主要是由于压阻系数随温度变化而产生的。
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第3章压力传感器的温度补偿
3.1 温度补偿的技术指标
在上一章中我们已经介绍了压力传感器的两种温度漂移:零位漂移和灵敏度漂移,这里我们列出比较具体的计算公式。
零位漂移温度系数:由于工艺产生的不匹配，例如掺杂的厚度不太一致，掺杂的浓度不均匀等一系列原因，电桥的每个桥臂上的扩散电阻的温度系不容易完全得到控制，故在不加压力的时候电桥的输出(即零位输出)是不为零的，并且输出值会随温度变化发生改变，产生零位热漂移，这种情况是不可能避免的。零位热漂移温度系数的表达式为（3-1）：
其中0
()
N
U t――参考温度0t下满量程时的输出电压;
()
N
U t――温度t时的零点输出电压。
从表达式可以看出，0
K是一个随时间发生变化的值。
温度误差灵敏度：指的是传感器的输出变化量与引起该输出变化量之比，即（3-2）：
相对灵敏度()
R
S t的表达式如（3-3）所示:
其中0
()
S t――参考温度0t下的输出灵敏度。
灵敏度漂移SS(Sensitivity Shift)如（3-4）所示:
灵敏度漂移温度系数TCS(Temperature Coefficient of Sensitivity),单位为ppm/℃,表示温度每变化1℃,灵敏度所对应变化的百万分数。根据其定义可表示为（3-5）：
灵敏度漂移温度系数TCS的计算公式为（3-6）：
将灵敏度漂移温度系数TCS得表达式（3-5）中分子分母同时乘以压力P就得到输出电压的温度系数TCV(Temperature Coefficient of Voltage)，它与灵敏度漂移系数TCS相等。它的
应变式传感器的温度误差及补偿方法
Value Engineering 0引言应变式传感器以电阻应变片为转换元件，应变片粘贴在被测试件表面，由于被测试件的变形使其表面产生应变，从而引起电阻应变片的阻值变化，通过测量电阻的变化即反映了应变或应力的大 小。电阻应变片不仅能够测量应变，而且对其他的物理量，只要能变为应变的相应变化，都可进行测量，如可以测量力、压力、位移、力矩、重量、温度和加速度等物理量。它结构简单、体积小、测量范围广、频率响应特性好、适合动态和静态测量、使用寿命长、性能稳定可靠，是目前应用最广泛的传感器之一[1-3]。电阻应变片由于温度变化引起的电阻变化与试件应变所产生的电阻变化几乎有相同的数量级，如果不采取必要的措施克服温度的影响，测量的精度无法保证。1温度误差产生的原因1.1电阻温度系数的影响应变片敏感栅的电阻丝阻值随温度变化的关系可用下式表示：R t =R 0（1+α0 ）Δt （1）式中:R t ———温度为t 时的电阻值；R 0———温度为t 0时的电阻值；α0———温度为t 0时金属丝的电阻温度系数；Δt ———温度变化值， Δt=t-t 0。 当温度变化Δt 时，电阻丝电阻的变化值为： ΔR=R t -R 0=R 0α0Δt （2） 1.2试件材料和电阻丝材料的线膨胀系数的影响当试件与电 阻丝材料的线膨胀系数相同时，不论环境温度如何变化，电阻丝的 变形仍和自由状态一样，不会产生附加变形。 当试件与电阻丝材料的线膨胀系数不同时，由于环境温度的变 化，电阻丝会产生附加变形，从而产生附加电阻变化。设电阻丝和试件在温度为0℃时的长度均为l 0，它们的线膨胀系数分别为βs 和βg ，若两者不粘贴，则它们的长度分别为l s =l 0（1+βs Δt ），l g =l 0（1+βg Δt ）（3）当两者粘贴在一起时，电阻丝产生的附加变形Δl 、附加应变εβ和附加电阻变化ΔR β分别为Δl =l g -l s =（βg -βs ）l 0Δt （4）εβ=Δl 0=（βg -βs ）Δt ，ΔR t =K 0R 0εβ=K 0R 0（βg -βs ）Δt （5）那么由于温度变化而引起的应变片总电阻相对变化量为ΔR t 0=ΔR α+ΔR β0=[α0+K 0（βg -βs ）]Δt （6）折合成附加应变量或虚假的应εt ，有 εt =ΔR t R 00 =αK 0+（βg -βs "）Δt （7）由式（6）和式（7）可知，因环境温度变化而引起的附加电阻的相对变化量，除了与环境温度有关外，还与应变片自身的性能参数（K 0，α0，βs ）以及被测试件线膨胀系数βg 有关。 温度对应变特性的影响，除了上述两个方面，还将会影响粘合剂传递变形的能力等。但在常温下，上述两个方面是造成应变片温度误差的主要原因。 2温度补偿方法 温度补偿方法通常有线路补偿和应变片自补偿两大类。 2.1线路补偿法电桥补偿是最常用且效果较好的线路补偿。 图1是电桥补偿法的原理图。电桥输出电压U o 与桥臂参数的关系为：U o =A （R 1R 4-R B R 3）（8）式中，A 为由桥臂电阻和电源电压决定的常数。由上式可知， 当R 3和R 4为常数时， R 1和R B 对电桥输出电压U o 的作用方向相反。利用这一基本关系可实现对温度的补偿。 测量应变时，工作应变片R 1粘贴在被测试件表面上，补偿应变 片R B 粘贴在与被测试件材料完全相同的补偿块上，且仅工作应变片承受应变， 如图2所示。当被测试件不承受应变时，R 1和R B 又处于同一环境温度为t 的温度场中，调整电桥参数使之达到平衡，此时有U o =A （R 1R 4-R B R 3）=0（9）工程上，一般按R 1=R B =R 3=R 4选取桥臂电阻。当温度升高或降低Δt=t-t 0时，两个应变片因温度而引起的电阻变化量相等，电桥仍处于平衡状态，即U o =A[（R 1+ΔR 1t ）R 4-（R B +ΔR Bt ）R 3]=0（10）若此时被测试件有应变ε的作用，则工作应变片电阻R 1又有新的增量ΔR 1=R 1K ε，而补偿片因不承受应变，故不产生新的增量，此时电桥输出电压为U o =AR 1R 4K ε（11）由上式可知，电桥的输出电压U o 仅与被测试件的应变ε有关，而与环境温度无关。线路补偿法的优点是简单方便，补偿效果好。其缺点是在温度变化梯度较大的情况下，很难做到工作片与补偿片处于温度完全一致的情况，因而影响补偿效果。2.2应变片的自补偿法这种温度补偿法是利用自身具有温度补偿作用的应变片（称之为温度自补偿应变片）来补偿的。根据温度自补偿应变片的工作原理，可由式（7）得出，要实现温度自补偿，必须有：α0＝-K 0（βg -βs ）（12）———————————————————————基金项目：国家自然科学基金项目（60572001），河南省教育厅项目（2008B510019）和河南科技厅项目（112300410285）。作者简介：张宁（1974-），女，河南开封人，硕士，讲师，研究方向为电子信息工程，检测技术等。应变式传感器的温度误差及补偿方法 Temperature Error and Compensation of Strain Sensor 张宁Zhang Ning （商丘师范学院物理与电气信息学院，商丘476000） （Department of Physics and Electrical Information ，Shangqiu Normal University ，Shangqiu 476000，China ） 摘要：分析了应变式传感器在实际应用中由于环境温度变化等因素的影响产生的附加误差，给出了几种温度误差的补偿方法，以提高测量的准确性。 Abstract:This paper systematically analyzes the additional error of resistor sensor in the actual application influenced by the factors such as the ambient temperature.In order to solve this problem,this paper puts forward several methods of temperature compensation to increase the measuring precision to ensure accuracy. 关键词：应变式传感器；温度误差；补偿 Key words:resistor strain sensor ；temperature error ；compensation 中图分类号：TS3文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2012）04-0011-02·11·
传感器温度补偿
传感器温度补偿算法分析 从数学上来看，压力传感器的输出u（正比于传感器的数字量/AD码）可当作相关的环境温度T和被测压力P的二元函数 轴 Y X 轴 Y被测压力X 压力传感器采集的数字量/ad码 前言： 首先我们对传感器线性化之后，进行温度补偿，如图我们在T0温度下对传感器进行了线性化。再进行一个温度点，两个压力点的标定，当标定压力为P1，此时处于A状态点，然后升温至T1，达到状态点B(X B,Y B,T1)，由X B 和T0温度下线性化关系求得标定前的压力值为Y C，得到虚拟点C(X C,Y C,T0),至此完成一个压力点的标定。然后更改标定压力为P2，到达状态点D(X D,Y D,T1)，可求虚拟点E(X E,Y E,T0)。至此标定工作完成。 T0时刻为传感器标定曲线，是一条基准曲线，其他温度时的曲线存在但是不知道形式，但是其上的标定点是已知的，当处于BCED区域内任意点F(X F,Y F,T)状态点时，T为温度传感器AD码，X F为压力传感器AD码，Y F为此 时的被测压力，如果不补偿此时显示压力为Y H（也就是一个基准值），我们需要求得Y F和Y H之间的增量，因为Y G到Y H温度变化了T0-T1，作比值即得每温度变化了多少压力（变化率），而H到F变化T-T0，所以Y F和Y H之间 的增量为(Y G-Y H)/(T1–T0)*(T-T0)。但是G点未知，我们需要通过已知点D点B去得到G的逼近点M，同理得H的逼近点N，
正文： 设y=f（x，T）函数图像如图 轴 Y X 轴 分析一个温度点，两个压力点的标定。Y为被测压力X为压力传感器AD码。 处于T0温度时，对传感器进行线性化（找到被测压力和传感器AD码的曲线）选择标定值PI，也就是在图中A点，然后升温至T1，根据此时传感器值X B和T0时刻的线性化关系求出Y C（也就是温度补偿前压力值），得到B(X B,Y B,T1) C(X C,Y C,T0)。 更换择标定值P2温度仍为T1则处于D状态点，根据此时传感器值X D和T0温度下的线性化关系求出Y E（也就是温度补偿前压力值），得到D(X D,Y D,T1) E(X E,Y E,T0)，标定过程完成。 补偿后，当温度改变压力改变，至F状态点，我们想根据该点的传感器的AD 码求出此时的被测压力， 先保持T不变，沿DB,EC对x进行插值，分别求得H的逼近点N，G的逼近点M， Y M=Y D+(Y B-Y D)/(X B-X D)*(X M-X D) Y N=Y E+(Y C-Y E)/(X C-X E)*(X N-X E) 保持X不变沿NM对T进行插值 Y F=Y N+(Y M-Y N)/(T1–T0)*(T-T0) …………………………………………………….. （※）解释对T插值的实际意义:如果未补偿则为YH，(YM-YN)/(T1–T0)为此传感器值
压力传感器温度补偿的硬件实现方案
压力传感器温度补偿的硬件实现方案 【摘要】压力传感器广泛应用于各种电子产品中，压力采集的过程都需要将压力信号转换为易传输与处理的电信号，但大多数传感器的敏感元件均采用金属或半导体材料，其特性与环境温度有着密切的关系。而且实际应用中由于压力传感器的工作环境温度变化又较大，这就给测量结果带来误差，所以对压力传感器进行温度补偿是每位工程师必须要采取的措施。温度补偿的方法也根据每款压力传感器的特性及应用场合而不同，本文将根据压力传感器的实际应用介绍一种巧妙的硬件温度补偿方案。并引用实例加以具体说明。 【关键词】压力传感器；硬件温度补偿 1.压力传感器及其温度补偿简介 压力传感器是工程中常用的测量器件，而我们通常使用的压力传感器主要是利用压电效应制造而成，这样的传感器也称为压电传感器。我们了解，晶体是各向异性的，非晶体是各向同性的。某些晶体介质，当沿着一定方向受到机械力作用发生变形时，就产生了极化效应；当机械力撤掉之后，又会重新回到不带电的状态，也就是受到压力的时候，某些晶体可能产生出电的效应，这就是所谓的极化效应。科学家就是根据这个效应研制出了压力传感器。 压力传感器是把压力的变化转换成电阻值的变化来进行测量的，通常压力传感器输出的微小信号需通过后续的放大器进行放大，再传输给处理电路才能进行压力的检测。其阻值随压力的变化而变化。 大多数传感器的静特性与环境温度有着密切的联系。实际工作中由于传感器的工作环境温度变化较大．又由于温度变化引起的热输出也较大,这将会带来较大的测量误差；继而影响到传感器的静特性，所以设计中必须采取措施以减少或消除温度变化带来的影响。 在传感器的应用中，为使传感器的技术指标及性能不受温度变化影响而采取一系列具体技术措施。称为温度补偿技术。一般传感器都在标准温度(20±5)℃下标定，但其工作环境温度也可能由零下几十摄氏度升到零上几十摄氏度。传感器由多个环节组成。尤其是金属材料和半导体材料制成的敏感元件，其静特性与温度有着密切的关系。信号调理电路的电阻、电容等元件特性基本不随温度变化。所以必须采取有效措施以抵消或减弱温度变化对传感器特性造成的影响。即必须进行压力传感器的温度补偿。 本文将根据压力传感器的实际应用介绍一种巧妙的硬件温度补偿方案。 2.压力传感器的应用电路简介 本压力传感器采用恒流驱动方式，具体电路参见图1 图1 传感器的输出： V o=Kp*I*[1－KT*(T-25℃)]*P+V off 其中：P:外界压强mmHg或Kpa Kp:传感器的灵敏系数 I:激励电流mA KT:传感器的温度系数，一般按满跨度描述 此传感器的应用温度范围5～40℃，压强300mmHg。 因此，KT＝(V(300mmHg,40℃)-V(300mmHg,5℃))/(300*35)
传感器原理第11章综合练习题答案
1.1 传感器静态特性指标主要有线性度，灵敏度，精确度，最小检测量和分辨力等；而动态 特性指标主要有传递函数和频率特性两部分。 1.2 传感器的精度A含义是在规定条件下，其允许的最大绝对误差值相对于其测量范围的百 分数。根据精度等级概念若测得某传感器A=0.48%，则传感器应定为0.5级精度。 1.3 传感器的线性度含义是：在规定条件下，传感器校准曲线和拟合直线间的最大偏差 与满量程输出值的百分比。拟合刻度直线的方法有端基法，最小二乘法，切线法三种。 1.4 某电容式位移传感器，当被测位移变化是50um，相对电容变化输出量为 25pF，其平均灵敏度为0.5pF/um;用切线法求得线性度为1%。若用差动式电容结构，其灵敏度为1pF/um。用切线法求得线性度为0.01%。 1.5 传感器的最小检测量是指传感器确切反映被测量的最低级限量而言。最小检测量 愈小，则表示传感器的检测微量能力愈高。 2.1金属应变片工作原理是应变效应。半导体应变片的工作原理是压阻效应。二者 应变灵敏度系数主要区别是前者是受到一维应力时测得，后者是在多向应力作用下测得的；前者主要受胶层传递变形失真和横向效应影响而后者则受扩散电阻的表面杂质浓度和温度影响；前者为放应电阻相对变化以应变?的线性关系，后者为电阻率变化与?的线性关系。 2.2为提高应变片的动态测量精度，当被测应变片波长一定时，现有基长分别为 15mm和20mm两种应变片，则应选用基长为15mm的应变片，方可减少动态误差。 2.3 应变式产生温度误差的原因是应变片电阻丝具有一定的温度系数和电阻丝材料和 测试材料的线膨胀系数不同。通常采用的温度补偿法单丝自补法，双丝组合式自补法，电路补偿法。 2.4应变片传感器灵敏度系数K的测试条件是在试件受到一组应力作用时，应变片的 轴向与主应力方向一致且试件材料是泊松比为0.285的钢材。测得长值的大小比应变丝的应变灵敏度K小，其原因是胶层传递变形失真和横向效应。 2.5为减小温度误差，压阻器件一般采用恒流源供电，而器件本身受温度影响要 产生零点温度漂移和灵敏度温度漂移。因而要采用温度补偿措施。方法有串并联电阻法，在电源回路串联二极管等。 3.1 电容式传感器分布电容的存在对点测量的危害性是：显著降低灵敏度，使传感 器特性不稳定。通常采用的消除和减小分布电容方法有采用静电屏蔽措施，采用驱动电缆技术。 3.2平行板式电容传感器，变面积型可用于检测微小位移，而变介质型可用于检测 容器中液面高度（测片状材料厚度，介质常数）等。 3.3当差动式电容测量低昂利用输出电压为的形式时（E为电源电压，C1，C2为 差动电容），测具有的特点是线性输出，不需附加解调器即可直流输出，直流输出只需经滤波器简单引出。 3.4运算法测量电容传感器电路具有的特点是：输出电压U与动极片的位移d成线性 关系，从原理上解决了使用单个变间隙型电容传感器输出特性的非线性问题。 3.5 电容式差压变送器的敏感电容结构是张紧式，其主要特点是：变压器线性度良 好，输出为标准电流信号，动态响应时间一般为0.2~15S. 4.1差动电感及差动变压器的位移-电压特性均为正比(交流)特性，因而测位移存在 只能反映大小不能反映方向的问题，解决此问题的方法是采用差动整流电路和相敏
气体传感器.
模块五气敏传感器及其应用练习题 一、填空题： 1、SnO2型半导体气敏器件非常适宜检测浓度较_______的微量气体。 2、半导体气敏传感器是利用气体在半导体表面的氧化和还原反应导致敏感元件阻值变化这一原理工作的，为加快这种原理过程，半导体气敏传感器一般附有。 3、氯化锂湿敏电阻是利用吸湿性盐类的潮解，离子导电率发生变化而制成的测湿元件，这种潮解是可逆的，即环境相对湿度增高时，电阻率，反之亦然。 二、判断题： 1、接触燃烧式气体传感器属于气敏传感器。（） 2、SAW气敏传感器中，吸附膜吸收了环境中的某种特定气体，使基片表面性质发生变化，导致SAW振荡器振荡频率发生变化，通过测量频率的变化就可检测特定气体成分的含量。 （） 三、选择题： 1、SnO2气敏元件广泛应用于（） A、测气体质量 B、防灾报警 C、测气体浓度 D、用于电器的零件 2、下列传感器中，属于开关型传感器的是（） A、电阻式 B、结露型 C、霍尔式 D、光电式 3、气敏传感器一般用来检测气体的（） A、温度和浓度 B、湿度和成分 C、温度和成分 D、浓度和成分 4、气敏元件通常工作在高温状态(200～450℃)，目的是： A、为了加速上述的氧化还原反应。； B、为了使附着在测控部分上的油雾、尘埃等烧掉 5、当气温升高时，气敏电阻的灵敏度将，所以必须设置温度补偿电路。 A、减低； B、升高； C、随时间漂移； D、不确定。 6、气敏传感器构成的换气扇自动控制电路。换气扇通电采用SCR器件进行控制。这是为了 : A、使系统响应快； B、避免产生电火花，提高安全性； C、降低成本； D、便于电路设计。
7、气敏元件开机通电时的电阻很小，经过一定时间后，才能恢复到稳定状态；另一方面也需要加热器工作，以便烧掉油雾、尘埃。因此，气敏检测装置需开机预热后，才可投入使用。 A、几小时； B、几天； C、几分钟； D、几秒钟 四、简答题： 1、为什么多数气敏器件都附有加热器? 2、如何提高半导体气敏传感器对气体的选择性和气体检测灵敏度? 五、分析题： 1、下图为酒精测试仪电路，A是显示驱动器。问：①TGS—812是什么传感器？② 2、5脚是传感器哪个部分，有什么作用？③分析电路工作原理，调节电位器RP有什么意义? 2、下图是一个一氧化碳检测电路，请分析其工作过程。
传感器实验报告应变片的温度效应及补偿
北京XX大学 实验报告 课程（项目）名称：实验三应变片的温度效应及补偿学院：自动化专业：自动化 班级：学号： 姓名：成绩： 2013年12月10日
实验一 一、任务与目的 了解温度对应变测试系统的影响。 二、原理（条件） 当应变片所处环境温度发生变化时，由于其敏感栅本身的温度系数，自身的标称电阻值发生变化，而贴应变片的测试件与应变片敏感栅的热膨胀系数不同，也会引起附加形变，产生附加电阻。 为避免温度变化时引入的测量误差，在实用的测试电路中要进行温度补偿。本实验中采用的是电桥补偿法 三、内容与步骤 （1）了解加热器在实验仪所在的位置及加热符号，加热器封装在双平行的上片梁与下片梁之间，结构为电阻丝。 （2）将差动放大器的（＋）、（－）输入端与地短接，输出端插口与F／V表的输入插口Vi相连。 （3）开启主、副电源，调节差放零点旋钮，使F／V表显示零。再把F／V表的切换开关置2V档，细调差放零点，使F／V表显示零。关闭主、副电源， F／V表的切换开关置20V档，拆去差动放大器输入端的连线。 （4）按图接线，开启主副电源，调电桥平衡网络的W1电位器，使F／V表显示零，然后将F／V表的切换开关置2V档,调W1电位器，使F／V表显示零。 （5）在双平行梁的自由端（可动端）装上测微头，并调节测微头，使F／V表显示零。 （6）将－15V电源连到加热器的一端插口，加热器另一端插口接地；F／V表的显示在变化，待F／V表显示稳定后，记下显示数值(起始-0.60 终止 0.094 温度：)，并用温度计（自备）测出温度(室温)，记下温度值。（注 意：温度计探头不要触在应变片上，只要触及应变片附近的梁体即可。）
压力传感器温漂的处理方法
漂移产生的根本原因在于所有的压力传感器均基于一种材料的弹性形变，不论其材质弹性如何良好，每次弹性回复后，总会产生一定弹性疲劳。在传感器使用过程中，由于弹性材料引起的漂移根据材质不同各不相同，但是只要是合格的产品，都在很小的范围。 另外，除了材料引起的漂移外，还存在一种更显著的漂移，即温度漂移。温度漂移是因为温度的变化而引起的压力传感器输出的变化，这种漂移也是因为材料的多重特性决定的。因为一种材料对压力敏感的同时对温度也敏感。通常压力传感器都要进行温度补偿，利用另一种温度特性相反的材料抵消温度引起的变化，或者使用数字补偿技术，采用数字补偿。 压力传感器发展的初期，扩散硅芯片和金属基座之间用玻璃粉封接，缺点是压力芯片的周围存在着较大的应力，即使经过退火处理，应力也不能完全消除。当温度发生变化时，由于金属、玻璃和扩散硅芯片热澎胀系数的不同，会产生热应力，使传感器的零点发生漂移。这就是为什么传感器的零点热漂移要比芯片的零点热漂移大得多的原因。采用银浆和接线柱焊接，处理不好，容易造成接点电阻不稳定。特别是在温度发生变化时，接触电阻更易变化，这些因素是造成传感器零点时漂、温漂大的原因。 要消除压力传感器的漂移问题我们可以金硅共熔焊接方法，将扩散硅和基座之间采用金硅共熔封接，因为金比较软应力小，引压管是玻璃管将之烧结到硅环上，玻璃管和底座用高温胶粘接，为测表压，在玻璃管外粘接一金属管，通到大气中。扩散硅电阻条组成惠斯登电桥，用高掺杂的方法形成导电书，将电桥和分布在周边的铝电极可靠地连接起来，而不采用通常蒸铝，反刻形成铝带的方法，这样做有助于减小传感器的滞后，铝电极和接线柱之间用金丝压焊和超声焊，使接点处的电阻比较稳定。 艾驰商城是国内最专业的MRO工业品网购平台，正品现货、优势价格、迅捷配送，是一站式采购的工业品商城！具有10年工业用品电子商务领域研究，以强大的信息通道建设的优势，以及依托线下贸易交易市场在工业用品行业上游供应链的整合能力，为广大的用户提供了传感器、图尔克传感器、变频器、断路器、继电器、PLC、工控机、仪器仪表、气缸、五金工具、伺服电机、劳保用品等一系列自动化的工控产品。 如需进一步了解图尔克、奥托尼克斯、科瑞、山武、倍加福、邦纳、亚德客、施克等各类传感器的选型，报价，采购，参数，图片，批发信息，请关注艾驰商城https://www.wendangku.net/doc/7c13338062.html,/
加速度传感器的温度补偿
热电耦加速度传感器的温度补偿 简 介 MEMSIC 热电耦加速度传感器体积极小，内部集成了混合信号处理电路。传感器基于热对流原理工作，由于没有移动部件，它的工作性能可靠。 同所有其他的热电耦加速度传感器一样，MEMSIC 器件的灵敏度和零点漂移将随着器件工作环境的温度的变化而发生变化。但是，这个变化是有规律的。 器件的灵敏度随着温度的升高而减小，零点漂移随着温度的变化升高或者减小。因为这些变化都是有固定规律可寻的，所以用户可以通过很多的方法来对这些由温度引起的偏差进行补偿。在这个资料中，很多补偿方法都会介绍。比如，用热敏电阻的模拟电路补偿法、用内置温度传感器和微控制器的数字补偿法。在最后，对各种补偿方法进行了比较。 温度对灵敏度的影响 每一个系列的热电耦加速度传感器的灵敏度具有相同的温度变化特性。温度传导的物理规律决定了灵敏度的特性，制造上的差异对它没有影响。不同的两个器件之间灵敏度随温度变化的特性都是相同的。灵敏度变化的规律可以由以下方程来描述(比如MXA2500AL ，参考图1)： 67 .267 .2f f i i T S T S ?=? 图 1 热电耦加速度传感器的灵敏度/温度曲线 其中 S i 是在任何初始温度Ti （如25°C 时）时的灵敏度而 S f 是在任何最终温度 T f 时的灵敏度。温度单位为绝对温度°K 。通过方程可知，在-40o C 时器件的灵敏 度是25 o C 时的两倍，而85 o C 时又是25 o C 时的一半。 不同系列器件方程里面T 的指数会有些差异，比如极低噪声系列器件的指数是2.90而不是2.67。 对于那些可以接收灵敏度有百分之几变化的应用领域，上述的公式可以用一个线性函数来近似。用这种近似的方法（通过一个有–0.9%/°C 增益的外部电路）可以将灵敏度的变化限制在5% 以内（以室温时的灵敏度为基准；温度从0°C 变化到+50°C ）。对于性能要求比较高的应用，可以用一个低价位的MCU 来完成以上公式的计算。需要参考方案（采用Microchip 16F873/04-SO MCU）的客户可以与MEMSIC联系。 采用这一参考方案， 在满量程温度范围内，灵敏度的变化将被限制在1%以内。 请浏览MEMSIC网站https://www.wendangku.net/doc/7c13338062.html, ， 您可以获得与之相关的详细资料。 温度对零点漂移的影响 同所有其他的加速度测量技术一样，每个MEMSIC 器件都有一个特定的零点温漂特性。每个应用方案可接受的零点温漂值各不相同。标准的MEMSIC 器件的温漂系数是±2mg/o C ，新型的低噪声器件温漂系数小于±1mg/o C 。器件的零漂大小和极性符合统计规律，可以用如下方程进行描述： Z=a+b .T+c .T 2 其中，Z 是在任何温度T 下的零点漂移，a 、b 、c 是每个加速度传感器的特性参数。 图2 典型零点漂移/温度变化曲线 在很多应用方案中需要器件有一个可以接受性能，一种线性近似的方法可以帮你达到这个要求(也就是仅仅使
压力传感器原理详解
压力传感器原理 内容来源网络，由“深圳机械展（11万㎡，1100多家展商，超10万观众）”收集整理！更多cnc加工中心、车铣磨钻床、线切割、数控刀具工具、工业机器人、非标自动化、数字化无人工厂、精密测量、3D打印、激光切割、钣金冲压折弯、精密零件加工等展示，就在深圳机械展. 一．压力传感器原理 一些常用传感器原理及其应用: 1、应变片压力传感器原理与应用 力学传感器的种类繁多，如电阻应变片压力传感器、半导体应变片压力传感器、压阻式压力传感器、电感式压力传感器、电容式压力传感器、谐振式压力传感器及电容式加速度传感器等。但应用最为广泛的是压阻式压力传感器，它具有极低的价格和较高的精度以及较好的线性特性。下面我们主要介绍这类传感器。 在了解压阻式力传感器时，我们首先认识一下电阻应变片这种元件。电阻应变片是一种将被测件上的应变变化转换成为一种电信号的敏感器件。它是压阻式应变传感器的主要组成部分之一。电阻应变片应用最多的是金属电阻应变片和半导体应变片两种。金属电阻应变片又有丝状应变片和金属箔状应变片两种。通常是将应变片通过特殊的粘和剂紧密的粘合在产生力学应变基体上，当基体受力发生应力变化时，电阻应变片也一起产生形变，使应变片的阻值发生改变，从而使加在电阻上的电压发生变化。这种应变片在受力时产生的阻值变化通常较小，一般这种应变片都组成应变电桥，并通过后续的仪表放大器进行放大，再传输给处理电路（通常是A/D转换和CPU）显示或执行机构。
金属电阻应变片的内部结构 1、应变片压力传感器原理 如图1所示，是电阻应变片的结构示意图，它由基体材料、金属应变丝或应变箔、绝缘保护片和引出线等部分组成。根据不同的用途，电阻应变片的阻值可以由设计者设计，但电阻的取值范围应注意：阻值太小，所需的驱动电流太大，同时应变片的发热致使本身的温度过高，不同的环境中使用，使应变片的阻值变化太大，输出零点漂移明显，调零电路过于复杂。而电阻太大，阻抗太高，抗外界的电磁干扰能力较差。一般均为几十欧至几十千欧左右。 电阻应变片的工作原理 金属电阻应变片的工作原理是吸附在基体材料上应变电阻随机械形变而产生阻值变化的现象，俗称为电阻应变效应。金属导体的电阻值可用下式表示： 式中：ρ——金属导体的电阻率（Ω?cm2/m） S——导体的截面积（cm2） L——导体的长度（m） 我们以金属丝应变电阻为例，当金属丝受外力作用时，其长度和截面积都会发生变化，从上式中可很容易看出，其电阻值即会发生改变，假如金属丝受外力作用而伸长时，其长
传感器习题及问题详解
选择题 1．码盘式传感器是建立在编码器的基础上的，它能够将角度转换为数字编码，是一种数字式的传感器。码盘按结构可以分为接触式、__a__和__c__三种。 a.光电式 b.磁电式 c.电磁式 d.感应同步器 2. 改变电感传感器的引线电缆后，___c___。 a.不必对整个仪器重新标定 b. 必须对整个仪器重新调零 c. 必须对整个仪器重新标定 d. 不必对整个仪器重新调零 3．应变片的选择包括类型的选择、材料的选用、__c__、__d__等。 a.测量范围的选择 b.电源的选择 c. 阻值的选择 d. 尺寸的选择 e.精度的选择 f.结构的选择 4．应变片绝缘电阻是指已粘贴的__b__应变片的之间的电阻值。 a.覆盖片与被测试件 b.引线与被测试件 c.基片与被测试件 d.敏感栅与被测试件 5．在光的作用下，电子吸收光子能量从键合状态过渡到自由状态，引起物体电阻率的变化，这种现象称为_d_。 a.磁电效应 b.声光效应 c.光生伏特效应 d.光电导效应 6.结构由线圈、铁芯、衔铁三部分组成的。线圈套在铁芯上的，在铁芯与衔铁之间有一个空气隙，空气隙厚度为。传感器的运动部分与衔铁相连。当外部作用力作用在传感器的运动部分时，衔铁将会运动而产生位移，使空气隙发生变化。这种结构可作为传感器用于__c___。 a. 静态测量 b. 动态测量 c. 静态测量和动态测量 d. 既不能用于静态测量，也不能用于动态测量 7. 4 不属于测试系统的静特性。 （1）灵敏度（2）线性度（3）回程误差（4）阻尼系数 8. 电阻应变片的输入为 1 。 （1）力（2）应变（3）速度（4）加速度 9. 结构型传感器是依靠 3 的变化实现信号变换的。 （1）本身物理性质（2）体积大小（3）结构参数（4）电阻值 10. 不能用涡流式传感器进行测量的是 4 。 （1）位移（2）材质鉴别（3）探伤（4）非金属材料 11. 变极距电容传感器的输出与输入，成1关系。 （1）非线性（2）线性（3）反比（4）平方 12. 半导体式应变片在外力作用下引起其电阻变化的因素主要是 3 。 （1）长度（2）截面积（3）电阻率（4）高通 13.压电式传感器输出电缆长度的变化，将会引起传感器的3产生变化。 （1）固有频率（2）阻尼比（3）灵敏度（4）压电常数 14.在测量位移的传感器中，符合非接触测量，而且不受油污等介质影响的是 4 传感器。（1）电容式（2）压电式（3）电阻式（4）电涡流式 15.光电倍增管是利用3效应制成的器件。 （1）内光电（2）外光电（3）光生伏特（4）阻挡层 16.光敏元件中3是直接输出电压的。 （1）光敏电阻（2）光电阻（3）光敏晶体管（4）光导纤维 17．属于传感器动态特性指标的是（ D ） A．重复性 B．线性度 C．灵敏度 D．固有频率 18．按照工作原理分类，固体图象式传感器属于（ A ）
压力传感器的温度补偿
毕业论文课题名称压力传感器的温度补偿分析 分院/专业机械工程学院/机电一体化技术 班级机电1051 学号1001043522 学生姓名刘兵 指导教师：杨新春 2013年5月20日
┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊ 摘要 压力传感器是工业实践中最为常用的一种传感器，而我们通常使用的压力传感器主要是利用压电效应制造而成的，这样的传感器也称为压电传感器。 我们知道，晶体是各向异性的，非晶体是各向同性的。某些晶体介质，当沿着一定方向受到机械力作用发生变形时，就产生了极化效应；当机械力撤掉之后，又会重新回到不带电的状态，也就是受到压力的时候，某些晶体可能产生出电的效应，这就是所谓的极化效应。科学家就是根据这个效应研制出了压力传感器。 但是随着工作环境温度的不断变化，会导致体管参数发生变化，将会引起不稳定的静态工作点，电路的动态参数不稳定和温度漂移（包括零点漂移和灵敏度漂移）。最简单的方法就是保持工作环境温度的恒定，当然，这种要求是永远达不到的。所以本文就针对温度漂移问题展开分析。对于不同的压力传感器采用不同的温度补偿方法，使其达到预期的效果。 关键词：压力传感器、温度、补偿
┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊ Abstract The pressure sensor is the most commonly used one kind of sensor in industrial practice, and we usually use the pressure sensor is mainly made of the use of piezoelectric effect, the sensor also known as piezoelectric sensor. As we know, the crystal is anisotropic, non crystal is isotropic. Some crystal medium along a certain direction, when subjected to mechanical stress deformation occurs, produces the polarization effect; when the mechanical force is removed, will return to the uncharged state, when it is under pressure, can produce electricity effect of some crystals, which is called polarization effect. The scientist is developed according to the effect of pressure sensor. But with the continuous change of the environmental temperature, will cause the body tube parameter changes, will cause the static working point is not stable, dynamic parameters of the circuit unstable and temperature drift (including zero drift and sensitivity drift). The simplest method is to maintain a constant temperature working environment, of course, this requirement is never reach. So this article aims at the problem of temperature drift analysis. The temperature compensation method is different with different pressure sensors, to achieve the desired effect. Keywords:pressure sensor, temperature, compensation
温度补偿法的测试
温度补偿法的测试 作者：邓凯伦徐进 来源：《电子世界》2013年第16期 【摘要】气体传感器具有高灵敏度、低功耗、小体积、重现性好、抗干扰能力强等优点。但是因为其加工工艺以及制作材料等影响，不可避免的会发生温度漂移。这对仪表的测量精度会造成严重影响，为了消除或者尽量减小此类影响，本文设计了温度补偿算法，针对于所选气体传感器对其输出信号进行补偿修正，以验证出此算法的有效性。 【关键词】气体传感器；温度漂移；温度补偿 可以看出经过温度补偿算补偿后的数据拟合曲线非常接近一条直线，可以近似的认为成线性关系。实验验证经过温度补偿算法处理过的气体传感器数据有更高的精准度。 参考文献 [1]葛亚明，彭永峰，薛冰.零基础学FPGA[M].北京：机械工业出版社，2010（7）：1-43. [2]许媛媛.多孔硅薄膜湿度传感器的研制[D].郑州大学，2004. [3]银翔.中央空调计费系统的研究与设计[D].湖南大学，2007. [4]周晓峰.基于纳米氧化锌的湿敏石英谐振传感器的研究[D].华东师范大学，2007. [5]林经波.超高速航行体多路气体流量控制系统研究[D].西北工业大学，2006. [6]黄利华.纳米SnO2厚膜的H2S气敏特性研究[D].华中科技大学，2007. [7]戴戈.多媒体信息获取、处理与呈现的硬件体系结构[D].东南大学，2006. [8]甘德刚.变压器油中微水含量在线监测系统研究[D].重庆大学，2006. [9]尚峰.复合型智能火灾探测器的研究[D].大连理工大学，2003. [10]诸东强.混沌AD转换器研究[D].浙江大学，2005. [11]王天福.基于AT89S52单片机的煤矿瓦斯监测系统的研制[D].江苏大学，2007. [12]宋文绪杨帆传感器与检测技术[M].北京：高等教育出版社，2009（11）：211-225. [13]黄强.煤矿智能多参数气体检测仪的研制[D].重庆大学，2007.
武汉理工大学传感器试卷
填空 1、磁敏二极管是PN结型磁电转换元件。当磁敏二极管加正向电压，且受到变化磁场作用时，其电流发生变化。 2、当氧化型气体吸附到P型半导体上时，则载流子增多，使半导体电阻值下降。 3、确定静态标定系统的关键是被测非电量（或电量）的标准发生器和标准测试系统。 4、旋转式编码器用以测量转轴的角位移，其中编码器在任意位置都有固定的数字编码与位置对应，线数为360线的增量式编码器分辨力为（角）度。 5、图像传感器的核心部件CCD具有存储电荷、电荷转移和输出电荷的功能。 6、光纤的核心是由折射率高的纤芯和折射率低的包层构成的双轴同心圆柱结构。 7、振弦式传感器的振弦激励方式有：间歇激振和连续激振两种。振弦式传感器主要测量力等物理量。 8、为了测得比栅距w更小的位移量，光栅传感器要采用细分技术。 9、光电式传感器基本特性有光照特性、光谱特性和温度特性等。 10、两同样规格光栅片以夹角 =0.1交叠，光栅栅距W=0.005mm，则形成莫尔条纹宽度B= 0.05mm ,即莫尔条纹检测的可将光栅位移放大10倍。 选择 11、下列传感器属于四端元件的是B A 光敏元件 B霍尔元件 C热敏电阻 D应变片 12、 D 的数值越大，热电偶的输出热电势就越大。 A热端直径 B热电极的导电率 C冷端与热端的温度 D热端与冷端的温差 13、光纤的芯子是用 A 材料制成的 A高折射率的玻璃 B高折射率的塑料 C低折射率的玻璃 D低折射率的塑料 14、超声波传感器是实现 A转换的装置 A声电 B声光 C声磁 D声压
15、不能用涡流式传感器进行测量的是 D A位移 B材质鉴别 C 探伤 D 非金属材料 16、光敏电阻受到光照射时，其阻值随光通量的增大而D A变大 B 不变 C变为0 D变小 17、当测量较大的压力时，应采用下列何种弹性元件 D A轮辐式弹性元件 B梁式弹性元件(较小力) C环式弹性元件 D柱式弹性元件 18、目前我国使用的铂热电阻测量温度范围是-200-850 A -200-650 B -50-650 C -200-150 D -50-150（铜）(PN结型温度传感器) 19、电阻应变式测力仪与压电式晶体式测力仪比较，前者更适合用于测量A 力 A 静态 B 中频 C 高频 D瞬态 20、在热电偶的测温回路中，经常使用补偿导线的目的是 C（采用补偿导线只是移动了冷接点的位置，当该处温度不为0℃时，仍须进行冷端温度补偿） A 补偿热电偶冷端热电势的损失 B 起冷端温度补偿作用 C 将热电偶冷端延长到远离高温区的地方 D 增加灵敏度 判断 21、长度计量光栅除了具有位移放大作用外，还具有误差平均效应对 22、光纤数值孔径NA，反映了光纤集光能力，NA数值孔径越小，光纤集光能力越弱对 23、功能型光纤传感器，光纤不是敏感元件错 24、压电式传感器不一定要配接前置放大器 25、有的传感器的敏感元件与转换元件是同一元件对,如热电偶和热敏电阻 26、将温度变化转为热电势变化的传感器称为热电阻传感器错(热电偶) 27、接触式测温是基于热平衡原理进行的，非接触式测温是基于热辐射原理进行的对 28、用热电偶测温时，冷端温度的变化对测量结果没有影响错
传感器试题汇总
一：填空题（每空1分） 1. 依据传感器的工作原理，传感器分 敏感元件 ， 转换元件 ， 测量电路 三个部分组成。 2. 半导体应变计应用较普遍的有体型、薄膜型、扩散型、外延型等。 3. 光电式传感器是将光信号转换为电信号的光敏元件，根据光电效应可以分为 外光电效应 ， 光电效应 ， 热释电效应 三种。 4. 光电流与暗电流之差称为光电流。 5. 光电管的工作点应选在光电流与阳极电压无关的饱和区域。 6. 金属丝应变传感器设计过程中为了减少横向效应，可采用 直线栅式应变计 和 箔式应变计 结构。 7. 灵敏度是描述传感器的输出量对输入量敏感程度的特性参数。其定义为：传感器 输出量的变化值 与相应的 被测量的变化值 之比，用公式表示 k （x ）=Δy/Δx 。 8. 线性度是指传感器的 输出量 与 输入量 之间是否保持理想线性特性的一种度量。按照所依据的基准 之线的不同，线性度分为 理论线性度 、 端基线性度 、 独立线性度 、 最小二乘法线性度 等。最常用的是 最小二乘法线性度。 9. 根据敏感元件材料的不同，将应变计分为 金属式 和 半导体 式两大类。 10. 利用热效应的光电传感器包含 光---热、 热---电 两个阶段的信息变换过程。 11. 应变传感器设计过程中，通常需要考虑温度补偿，温度补偿的方法电桥补偿法、计算机补偿法、应变 计补偿法、热敏电阻补偿法。 12. 应变式传感器一般是由 电阻应变片 和 测量电路 两部分组成。 13. 传感器的静态特性有 灵敏度 、线性度、灵敏度界限、迟滞差 和稳定性。 14. 在光照射下，电子逸出物体表面向外发射的现象称为 外光电效应 ，入射光强改变物质导电率的 物理现象称为 光电效应 。 15. 光电管是一个装有光电 阴极 和 阳极 的真空玻璃管。 16. 光电效应可分为光电导效应和光生伏特效应。 17. 国家标准GB 7665--87对传感器下的定义是：能够感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输 出信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成。 18. 传感器按输出量是模拟量还是数字量，可分为模拟量传感器和数字量传感器 19. 传感器静态特性的灵敏度用公式表示为：k (x)=输出量的变化值/输入量的变化值=△y/△x 20. 应变式传感器一般是由 电阻应变片 和 测量电阻 两部分组成。 21. 应变式传感器的基本构成通常可分为两部分：弹性敏感元件、应变计 22. 传感器种类繁多，根据传感器感知外界信息的基本效应，可将传感器分为 基于物理效应 ， 基于化学效应 ， 分子识别 三大类。 23. 长为l 、截面积为A 、电阻率为ρ的金属或半导体丝，其电阻为：A l R ρ=。 24. 传感器是静态特性有灵敏度、线性度、灵敏度阈值、迟滞差、稳定性（5） 25. 温度补偿的方法电桥补偿法、计算机补偿法、应变计补偿法、热敏电阻补偿法（4） 26. 光敏电阻的温度特性的公式是α=%100)(2 1212?--R T T R R （R 1为在一定光照下，温度为T 1时的阻值；R 2为在一定光照下，温度为T 2时的阻值） 27. 入射光强改变物质导电率的物理现象叫做光电导效应。 28. 依据传感器的输出信号形式，传感器可分为 模拟式传感器 ， 数字式传感器 。