传感器复习提纲(最新)

传感器复习提纲(最新） 一、 基础知识点

1.测量是以确定被测量的值或获取被测量结果为目的的一系列操作。

2.测量根据测量方法分：直接测量、间接测量和组合测量;

● 测量根据测量方式分:偏差式测量、零位法测量与微差法测量;

● 等精度和不等精度测量的区别：不等精度测量是用不同精度的仪表、不同

的测量方法、不同的测量次数和不同的测量者

● 变送器将传感器输出的信号变换成便于传输和处理的信号 ● 测量误差是测得值减去被测量的真值

● 修正值是与绝对误差大小相等、符号相反的值 ● 仪表精度等级是根据最大引用误差来确定的 ● 系统误差分恒值系统误差和变值系统误差

在数据处理时要采用的误差不应该包含粗大误差，即所有的坏值都应当剔除 ● 算术平均值是反映随机误差的分布中心, 而均方根偏差则反映随机误差的

分布范围。

● 各测量值与算术平均值差值称为残余误差,

● 绝对值大于3ζ的误差是不可能出现的, 通常把这个误差称为极限误差δ

lim 。即极限误差δlim=± 3ζ

● 3ζ准则就是如果一组测量数据中某个测量值的残余误差的绝对值|vi|>3

ζ时, 则该测量值为可疑值（坏值）, 应剔除。

● 最小二乘法原理就是要获得最可信赖的测量结果, 使各测量值的残余误差

平方和为最小。

● 传感器的静态特性有：灵敏度、线性度、迟滞、重复性、漂移 ● 非线性度是表示校准曲线偏离拟合直线的程度 ● 传感器的动态特性：瞬态特性、频率特性

● 写出灵敏度和线性度的公式 S=Δy/Δx

● 时间常数η是一阶传感器重要的性能参数。η越小, 响应速度越快

● 二阶传感器对阶跃信号的响应在很大程度上取决于阻尼比ξ和固有频率ω

n 。

● 传感器的频率响应特性的好坏主要取决于传感器的固有频率ωn 和阻尼比

ξ。为了减小动态误差和扩大频率响应范围, 一般是提高传感器固有频率ωn 。

● 电阻应变片的工作原理是基于应变效应 ● 半导体应变片的工作原理是基于应阻效应

● 金属应变片由敏感栅、 基片、 覆盖层和引线等部分组成 ● 金属电阻应变片的敏感栅有丝式、 箔式和薄膜式三种。 ● 康铜是目前应用最为广泛的应变丝材料

● 目前应变片的电阻值(标称值)也有一个系列，如60、120、350、600、1000

Ω等，其中以120Ω最为常用。

电阻应变片的温度补偿方法通常有线路补偿法和应变片自补偿两大类。线路补偿法测量应变时, 工作应变片R1粘贴在被测试件表面上, 补偿应变片RB 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。 ● 画出图3-10，半桥和全桥，写出电桥输出电压 （3-46） （3-47）和灵

%100max

??±=FS

L Y L r

敏度

●欲使直流电桥平衡, 其相邻两臂电阻的比值应相等, 或相对两臂电阻的乘

积相等。

●对交流电桥, 除要满足电阻平衡条件外, 还必须满足电容平衡条件

●电感式传感器种类很多, 主要有自感式、互感式和电涡流式三种传感器

●自感式电感传感器是利用线圈自感量的变化来测量的，由线圈、铁芯和衔

铁三部分组成。又称为磁阻传感器

●自感式电感传感器又可分为变气隙厚度δ的传感器和变气隙面积Ｓ0的传

感器。使用最广泛的是变气隙厚度式电感传感器。

●变间隙式电感传感器的测量范围与灵敏度及线性度相矛盾, 所以变隙式电

感式传感器用于测量微小位移时是比较精确的。

●为了减小非线性误差, 实际测量中广泛采用差动变隙式电感传感器。

●自感式电感传感器的测量电路有交流电桥式、变压器式以及谐振式等几种

形式。对于变压器式由于输入电压是交流电压, 输出指示无法判断位移方向, 必须配合相敏检波电路来解决

●零点残余电压主要由基波分量和高次谐波分量组成，零点残余电压的存在

造成零点附近的不灵敏区，限制了分辨率的提高。

●差动变压器结构形式较多, 有变隙式、变面积式和螺线管式等，差动变压

器输出的是交流电压, 为了达到能辨别移动方向及消除零点残余电压的目的, 实际测量时, 常常采用差动整流电路和相敏检波电路。

●相敏检波电路输出电压u0的值反映位移Δx的大小, 而uL的极性则反映了

位移Δx的方向。

●根据电涡流效应制成的传感器称为电涡流式传感器。

?电容式传感器可分为三种：变极板间距离的变极距型、改变极板面积的变

面积型、改变介质介电常数的变介质型

?图5-1分清各种结构形式的传感器类型

?变极距型电容传感器，极板间可采用高介电常数的材料（云母、塑料膜等）

作介质，有了云母片, 极板间起始距离可大大减小。

?一般变极板间距离电容式传感器的起始电容在 20～100pF之间, 极板间距

离在25～200μm的范围内, 最大位移应小于间距的1/10, 故在微位移测量中应用最广。

?变面积型电容传感器的应用场合：主要应用于测量线位移和角位移。

?变介质型电容传感器是利用不同介质的介电常数各不相同，通过介质的改

变来实现对被测量的检测，并通过电容式传感器的电容量的变化反映出来?除变极距型电容传感器外, 其它几种形式传感器的输入量与输出电容量之

间的关系均为线性的

●差动脉宽调制电路能适用于变极板距离以及变面积式差动式电容传感器,

并具有线性特性。

●压电式传感器基于压电材料的压电效应，是有源传感器。

●居里点温度：压电材料开始丧失压电特性的温度。

●压电材料可以分为两大类：压电晶体和压电陶瓷

●石英晶体的压电系数比压电陶瓷低得多（压电陶瓷的压电灵敏度高）

●锆钛酸铅与钛酸钡相比，压电系数更大，居里点温度高（在300℃以上），

各项机电参数受温度影响小，时间稳定性好，因此锆钛酸铅系压电陶瓷

（PZT ）是目前压电式传感器中应用最广泛的压电材料。

● 磁电式传感器是一种有源传感器，有磁电感应式传感器和霍尔式传感器等 ● 两种磁电式传感器结构：变磁通式和恒磁通式。变磁通式又称为磁阻式 ● 霍尔传感器是基于霍尔效应的一种传感器，常用的霍尔元件材料有：锗、硅、砷化铟、锑化铟。

● 光电器件工作的物理基础是光电效应。光电效应分为外光电效应和内光电效应两大类

● 在光线作用下，能使电子逸出物体表面的现象称为外光电效应，如光电管、光电倍增管就属于这类光电器件。

● 内光电效应又可分为光电导效应和光生伏特效应

● 在光线作用下, 能使物体产生一定方向的电动势的现象称为光生伏特效应, 如光电池就属于这类光电器件。

● 光敏电阻的亮电流与暗电流之差称为光电流

● 由于光敏电阻的光照特性呈非线性，因此不宜作为测量元件，一般在自动控制系统中常用作开关式光电信号传感元件。

● 光电池是在光线照射下，直接将光能转换为电能的光电器件 ● 光敏二极管在电路中一般是处于反向工作状态

● 光电耦合器件是由发光元件（如发光二极管）和光电接收元件合并使用，以光作为媒介传递信号的光电器件

● 光电耦合器件分为用于实现电隔离的光电耦合器和用于检测有无物体的光电开关两类，

●

电荷耦合器件（Charge Couple Device ，简称CCD ）是一种金属氧化物半导体（MOS ）集成电路器件。它以电荷作为信号，具有光电信号转换、存储、移位并读出信号电荷的功能

● 面型CCD 图像传感器有三种基本类型：线转移、帧转移和隔列转移。 ●

功能型传感器是利用光纤本身的特性把光纤作为敏感元件，被测量对光纤内传输的光进行调制，使传输的光的强度、相位、频率或偏振态等特性发生变化，再通过对被调制过的信号进行解调，从而得出被测信号。

● 非功能型传感器是利用其它敏感元件感受被测量的变化，光纤仅作为信息的传输介质。

● 光纤传感器所用光纤有单模光纤和多模光纤

● 光纤在空气中为了实现全内反射，光入射到端面的入射角应满足

θ≤θc= arcsin ● 热电偶用来测量温度。

●

智能传感器主要有两种形式：传感器的智能化、集成智能传感器。

二、 名词解释

1) 测量：是以确定被测量的值或获取被测量结果为目的的一系列操作。

2) 随机误差：在统一测量条件下，多次测量被测量时，其绝对值和符号以不可

预定方式变化着的误差。

3) 系统误差：对同一被测量进行多次重复测量时, 绝对值和符号保持不变，或

在条件改变时按照一定的规律变化的误差

2

1

222)(1

n n

4) 粗大误差：超出规定条件下预期的误差称为粗大误差。

5) 传感器：传感器是能感受规定的被测量并按照一定的规律将其转换成可用输

出信号的器件或装置

6) 灵敏度：是传感器静态特性的一个重要指标，其定义是输出量增量与引起输

出量增量的相应输入量增量之比。

7) 应变效应：在导体产生机械变形时, 它的电阻值相应发生变化。 8) 压阻效应：半导体材料的电阻率ρ随作用应力的变化而发生变化的现象 9) 正压电效应（顺压电效应）：某些电介质，当沿着一定方向对其施力而使它

变形时，内部就产生极化现象，同时在它的一定表面上产生电荷，当外力去掉后，又重新恢复不带电状态的现象。当作用力方向改变时，电荷极性也随着改变。

10) 逆压电效应（电致伸缩效应）：当在电介质的极化方向施加电场，这些电介

质就在一定方向上产生机械变形或机械压力，当外加电场撤去时，这些变形或应力也随之消失的现象。

11) 霍尔效应：置于磁场中的静止载流导体，当它的电流方向与磁场方向不一致

时，在垂直于电流和磁场的方向会产生电动势（霍尔电势），这种现象称霍尔效应

12) 内光电效应:受光照的物体导电率发生变化，或产生光生电动势的效应叫内

光电效应 13) 光电导效应：在光线作用下，电子吸收光子能量从键合状态过渡到自由状态，

而引起材料电阻率变化，这种效应称为光电导效应。基于这种效应的器件有光敏电阻等。

14) 光生伏特效应:在光线作用下, 能使物体产生一定方向的电动势的现象称为

光生伏特效应

15) 智能传感器：一种带有微处理机的，兼有信息检测、信号处理、信息记忆、

逻辑思维与判断能力的传感器 三、 简答题：

1、画出测量系统组成结构框图（图1-1）P4

2、随机误差有哪些性质？ 对称性、有界性、单峰性、抵偿性。 （1）对称性：绝对值相等的正负误差出现的次数大致相等 （2）有界性：随机误差的绝对值不会超出一定界限

（3）单峰性：绝对值小的随机误差出现的概率大于绝对值大的随机误差出现的概率。

（4）抵偿性：测量次数n 很大时, n →∞时, 随机误差的代数和趋近于零。 3、如何减小和消除系统误差？（1）在测量结果中进行修正。（2）消除系统误差的根源在测量之前, 仔细检查仪表, 正确调整和安装; 消除视差; （3）在测量系统中采用补偿措施找出系统误差的规律, 在测量过程中自动消除系统误差。（4） 实时反馈修正

4、课后题3-3，要求能画出电阻应变片半桥和全桥的连接图，分别写出其输出电压和灵敏度公式。

5、说明单极式变极距型电容传感器灵敏度和非线性误差间的关系，根据所学知识说明如何提高其提高灵敏度, 减小非线性误差。（课后题5-2

类似，参看

其答案）

答：对于变极距型电容传感器，灵敏度与非线性误差对d0的要求是矛盾的。即K 大，非线性误差大；K 小，非线性误差小。为了提高灵敏度, 减小非线性

误差, 大都采用差动式结构，如此一

来，灵敏度得到一倍的改善， 由

变为

线性度得到改善由 变为 2.如何改善单极式变极距型传感器的非线性？

答：采用差动式结构，可以使非线性误差减小一个数量级。 6、课后题5-1

1.根据工作原理可将电容式传感器分为哪几种类型？每种类型各有什么特点？各适用于什么场合？ 答：根据电容传感器的工作原理，电容式传感器有三种基本类型，及变极距（d ）型（又称变间隙型）、边面积（A ）型和变介电常数（ε）型。变间隙型可以测量位移，变面积型可测直线位移，角位移，尺寸，变介电常数型可测量液体液位，材料厚度。电容式传感器具有以下特点：功率小，阻抗高，由于电容式传感器中带电极板之间的静电引力很小，因此，在信号检测过程中，只需要施加较小的作用力，就可以获得较大的电容变化量及高阻抗的输出：动态特性良好，具有较高的固有频率和良好的动态响应特性；本身的发热对传感器的影响实际上可以不加考虑；可获取比较大的相对变化量；能在比较恶劣的环境条件下工作；可进行非接触测量；结构简单、易于制造；输出阻抗较高，负载能力较差；寄生电容影响较大；输出为非线性。 7、课后题 5-3

8、为什么压电晶体不适合于静态测量？

答：由于外力作用在压电元件上产生的电荷只有在无泄漏的情况下才能保存，即需要转换电路具有无限大的输入阻抗，事实上，传感器内部不可能没有泄漏，外电路负载也不可能无穷大，只有外力以较高频率不断地作用，传感器的电荷才

2C d C d

??≈2

100%

d d δ??

?=? ???

1C d C d ??≈0100%d d δ?=?

能得以补充，因此，压电晶体不适合于静态测量。

9、画出压电元件的两种等效电路P107 图6-7 （课后题6-4）

10、课后题6-6 简述电压式加速度传感器的工作原理。

答：当加速度传感器和被测物一起受到冲击振动时, 压电元件受质量块惯性力的作用, 根据牛顿第二定律, 此惯性力是加速度的函数, 即

F=m·a

式中: F——质量块产生的惯性力;

m——质量块的质量;

a——加速度。

此时惯性力F作用于压电元件上, 因而产生电荷q, 当传感器选定后, m为常数, 则传感器输出电荷为

q=d11F=d11ma （6 - 15）

与加速度a成正比。因此, 测得加速度传感器输出的电荷便可知加速度的大小。

11、课后题7-1 简述变磁通式和恒磁通式传感器的工作原理。

答：（1）变磁通式：变磁通式传感器又称磁阻式，用来测量旋转物体的角速度。分为开磁路变磁通式和闭磁路变磁通式。

开磁路变磁通式: 线圈、磁铁静止不动, 测量齿轮安装在被测旋转体上, 随之一起转动。每转动一个齿, 齿的凹凸引起磁路磁阻变化一次, 磁通也就变化一次, 线圈中产生感应电势,其变化频率等于被测转速与测量齿轮齿数的乘积。这种传感器结构简单, 但输出信号较小, 且因高速轴上加装齿轮较危险而不宜测量高转速的场合。

闭磁路变磁通式：由装在转轴上的内齿轮和外齿轮、永久磁铁和感应线圈组成, 内外齿轮齿数相同。当转轴连接到被测转轴上时, 外齿轮不动, 内齿轮随被测轴而转动, 内、外齿轮的相对转动使气隙磁阻产生周期性变化, 从而引起磁路中磁通的变化,使线圈内产生周期性变化的感生电动势。显然，感应电势的频率与被测转速成正比。

（2）恒磁通式电测传感器：磁路系统产生恒定的直流磁场，此路中的工作气隙固定不变，因而气隙中磁通式也是恒定不变的。其运动部件可以使线圈，也可是磁铁。当壳体随被测振动体一起振动时, 由于弹簧较软, 运动部件质量相对较大。当振动频率足够高（远大于传感器固有频率）时, 运动部件惯性很大, 来不及随振动体一起振动, 近乎静止不动, 振动能量几乎全被弹簧吸收, 永久磁铁与线圈之间的相对运动速度接近于振动体振动速度, 磁铁与线圈的相对运动切割磁力线, 从而产生感应电势为E=-BoLWv

12、课后题 7-4 什么是霍尔效应，霍尔电势与哪些因素相关？

答：金属或半导体薄片置于磁场中，当有电流通过时，在垂直于电流和磁场的方向上将产生电动势，之中物理现象称为霍尔效应。霍尔电动势大小正比于激励电

流I与磁感应强度B，且当I和B的方向改变时，霍尔电动势的方向也随之改变，但当I和B的方向同时改变时霍尔电动势极性不变。

13、画出光电式传感器的原理框图图8-1 p125

被测量光学通路光电元件测量电路

14、课后题

8-1光电效应有哪几种？相对应的光电器件有哪些？

1）光电器件工作的物理基础是光电效应。光电效应分为外光电效应和内光电效应两大类

2）在光线作用下，能使电子逸出物体表面的现象称为外光电效应，如光电管、光电倍增管就属于这类光电器件。

3）受光照的物体导电率发生变化，或产生光生电动势的效应叫内光电效应，内光电效应又可分为光电导效应和光生伏特效应

4）光电导效应：在光线作用下，电子吸收光子能量从键合状态过渡到自由状态，而引起材料电阻率变化，这种效应称为光电导效应。基于这种效应的器件有光敏电阻等。

5）在光线作用下, 能使物体产生一定方向的电动势的现象称为光生伏特效应, 如光电池就属于这类光电器件。

8-3光电耦合器分为哪两类？各有什么用途？

答：根据结构和用途的不同，可将光电耦合器件分为两类，一类是用于实现观点隔离的光电耦合器（又称光电隔离器），另一种是用于检测物体位置或检测有无物体的光电缆开关。

光电耦合器实际上是一个电量隔离转换器, 它具有抗干扰性能和单向信号传输功能, 广泛应用在电路隔离、电平转换、噪声抑制、无触点开关及固态继电器等场合.

光电开关广泛应用于工业控制、自动化包装线及安全装置中作光控制和光探测装置。可在自控系统中用作物体检测，产品计数, 料位检测，尺寸控制，安全报警及计算机输入接口等用途。

15、什么是智能传感器？它包含哪几种形式？P207

答：智能传感器就是一种带有微处理机的，兼有信息检测、信号处理、信息记忆、逻辑思维与判断功能的传感器。它分为传感器的智能化与集成智

能传感器。

16、智能传感器一般由哪些部分构成？它有哪些显著功能或特点？P208 答：显示和记录被测量传感器预处理及接口微型机输出接口执行机构

特点：1、具有逻辑判断、统计处理能力。2、具有自诊断、自校准能力。3、具有自适应、自调整能力。4、具有组态能力。5、具有记忆存储能力。6、具有数据通信能力。

四、计算题

课后题1-3

1-3 用测量范围为－50～150kPa的压力传感器测量140kPa的压力时，传感器测得示值为142kPa，求该示值的绝对误差、实际相对误差、标称相对误差和引用误差。

解：已知：真值L＝140kPa，测量值x＝142kPa，测量上限＝150kPa，测量下限

＝－50kPa

∴ 绝对误差Δ＝x-L=142-140=2(kPa)，实际相对误差％

＝

＝43.1140

2≈?L

δ

标称相对误差

％

＝

＝

41.1142

2≈?x

δ ，引用误差％

－－＝

测量上限－测量下限

＝

1)

50(1502

≈?

γ

课后题3-5 3-6

3—5. 图示为一直流应变电桥。图中E=4V ，1R =2R =3R =4R =Ω120，试求： （1） 1R 为金属应变片，其余为外接电阻。当1R 的增量为Ω=?2.11R 时，电桥输出电压 ?0=U

（2） 1R ，2R 都是应变片，且批号相同，感应应变的极性和大小都相同，其余为外接电阻，电桥输出电压?0=U

（3） 题（2）中，如果2R 与1R 感受应变的极性相反，且Ω=?=?2.121R R ，电桥输出电压?0=U

答：①如题3-3图所示

01

.01202.14

44

1

10=Ω

Ω?

=

??

=

R R E U

②由于R 1，R 2均为应变片，且批号相同，所受应变大小和方向均相同，则

R R R ==21

R R R ?=?=?21 ()()

()024********

3443422112

20

=??? ??-=???

? ??+-?+?+=???

?

?

?+-

?++?+?+=E E R R R R R R R E R R R R

R R R R R U

③根据题意，设11R R R ?+= 22R R R ?-=

则

()()

02

.0120

2.124224

34212

243422112

20

=?-=??-=+-

-?-=

???

?

??+-

?-+?+?-=R

R E R R R R R R R E R R R R

R R R R R U

3——6. 图示为等强度梁测力系统，R 1为电阻应变片，应变片灵敏系数K=2.05,未受应变时，R 1=120Ω。当试件受力F 时，应变片承受平均应变ε=800μm/m ，求：

（1）应变片电阻变化量ΔR 1和电阻相对变化量ΔR 1/ R 1。 （2）将电阻应变片R 1置于单臂测量电桥，电桥电源电压为直流3V ，求电桥输出电压及电桥非线性误差。

题图6 等强度梁测力系统示意图

（3）若要减小非线性误差，应采取何种措施？并分析其电桥输出电压及非线性误差大小。

解：①根据应变效应，有ε

?=?K R R 1

1

已知 05.2=K ，

m m

με800

=，Ω=1201R

代入公式则

?

?-==?Ω

=???=?E ?=?17

.0120

20.020.01201080005.21

16

11R R R K R

②若将电阻应变片置于单臂测量桥路中

则 mV R R U 25.10017.04

34110

=?=??E = 非线性误差 085

.02121

111

=?+

?=

R R R R l

γ

%

③若要减小非线性误差，可采用半桥差动电路，且选择

Ω

====1204321R R R R Ω=?=?20.021R R 1R 和2R 所受应变大小相等，

应变方向相反。此

课后题4-8 4-9

4——8.已知变气隙电感传感器的铁芯截面积5.1=S cm 2

，磁路长度20=L cm ，相

对磁导率50001=μ，气隙5.00=δcm ，1.0±=?δmm ，真空磁导率

7

010

4-?=πμH/m ，线圈匝数3000=w ，求单端式传感器的灵敏度δ??L 。若做

成差动结构形式，其灵敏度将如何变化？

()mH

W

S L mH

W

S L 5.36.16910

01.05.023000

10

5.110

426.16910

5.023000

10

410

5.122

2

4

7

2

002

2

74

2

000±=?±?????=

=

=??????=

=------πδ

μπδ

μ

灵敏度：

m H

L K 3510

1.0105.33

3=??=

??=

--δ

接成差动结构形式，则m

H

L K 702=???

=δ

灵敏度提高一倍。

课后题5-4

8－8当光纤的46.11＝n ，45.12＝n ，如光纤外部介质的10＝n ，求光在光纤内产生全反射时入

射光的最大入射角c

传感器原理复习提纲及详细知识点(2016)

传感器原理复习提纲第一章绪论 1.检测系统的组成。 2.传感器的定义及组成。 3. 传感器的分类。 4.什么是传感器的静态特性和动态特性。

5.列出传感器的静态特性指标，并明确各指标的含义。 x输入量，y输出量，a0零点输出，a1理论灵敏度，a2非线性项系数 灵敏度传感器在稳态下，输出的变化量与引起该变化量的输入变化量之比。 表征传感器对输入量变化的反应能力 线性传感器非线性传感器 迟滞正（输入量增大）反（输入量减小）行程中输出输入曲线不重合称为迟滞。 产生迟滞的原因：由于传感器敏感元件材料的物理性质和机械另部件的缺陷 所造成的，如弹性敏感元件弹性滞后、运动部件摩擦、传动机构的间隙、 紧固件松动等。 线性度传感器的实际输入-输出曲线的线性程度。 4种典型特性曲线 非线性误差 % 100 max? ? ± = FS L Y L γ ，ΔLmax——最大非线性绝对误差，Y FS——满量程输出值。 直线拟合线性化：出发点→获得最小的非线性误差（最小二乘法：与校准曲线的残差平方和最小。） 例用最小二乘法求拟合直线。 设拟合直线y=kx+b 残差△i=yi-（kxi+b） k y x =?? % 100 2 max? ? = FS H Y H γ 最小 ∑? n i2

分别对k 和b 求一阶导数，并令其 =0，可求出b 和k 将k 和b 代入拟合直线方程，即可得到拟合直线，然后求出残差的最大值Lmax 即为非线性误差。 重复性 重复性是指传感器在输入量按同一方向作全量程连续多次变化时， 所得特性曲线不一致的程度。重复性误差属于随机误差，常用标准 差σ计算，也可用正反行程中最大重复差值计算，即 或 零点漂移 传感器无输入时，每隔一段时间进行读数，其输出偏离零值，即为零点漂移。 零漂＝，式中ΔY0——最大零点偏差；Y FS ——满量程输出。 温度漂移 温度变化时，传感器输出量的偏移程度。一般以温度变化1度，输出最大偏差与满量程的百分比表示， 即温漂＝Δmax ——输出最大偏差；ΔT ——温度变化值；YFS ——满量程输出。 6. 一阶特性的指标及相关计算。 一阶系统微分方程 τ：时间常数，k=1静态灵敏度 拉氏变换 )()()1(s X s Y s =+τ 传递函数 s s X s Y s H τ+= = 11 )()()( 频率响应函数 ωτ ωωωj j X j Y j H += = 11 )()()( 误差部分 7. 测量误差的相关概念及分类。 相关概念 （1）等精度测量（2）非等精度测量（3）真值（4）实际值（5）标称值（6）示值（7）测量误差 分类 系统误差 随机误差 粗大误差 %100)3~2(?± =FS R Y σ γ% 1002max ??± =FS R Y R γkx y dt dy =+τ

机械工程测试技术_课后习题及答案

2 dL d N 2 0 A 0 又因为线圈阻抗 Z = L ，所以灵敏度又可写成 dZ N 2 0 A 0 第三章 常用传感器与敏感元件 3-1 在机械式传感器中，影响线性度的主要因素是什么？可举例说明。 解答：主要因素是弹性敏感元件的蠕 变、弹性后效等。 3-2 试举出你所熟悉的五种机械式传感器，并说明它们的变换原理。 解答：气压表、弹簧秤、双金属片温度传 感器、液体温度传感器、毛发湿度计等。 3-3 电阻丝应变片与半导体应变片在工作原理上有何区别？各有何优缺点？应如何针对具 体情况来选用？ 解 答：电阻丝应变片主要利用形变效应，而半导体应变片主要利用压阻效应。 电阻丝应变片主要优点是性能稳定，现行较好；主要缺点是灵敏度低，横向效应大。 半导体应变片主要优点是灵敏度高、 机械滞后小、 横向效应小； 主要缺点是温度稳定性 差、灵敏度离散度大、非线性大。 选用时要根据测量精度要求、现场条件、灵敏度要求等来选择。 3-4 有一电阻应变片 （见图 3-84 ），其灵敏度 S g ＝2，R ＝120 。设工作时其应变为 1000 问 R ＝？设将 此应变片接成如图所示的电路，试求： 1 ）无应变时电流表示值； 2 ）有应变 时电流表示值； 3）电流表指示值相对变化量； 4）试分析这个变量能否从表中读出？ 图 3-84 题 3-4 图 解：根据应变效应表达式 R / R =S g 得 -6 R =S g R =2 1000 10-6 120= 1） I 1=R =120=0.0125A= 2）I 2=（R + R ）=（120+ 0.012475A= 3） =（I 2-I 1）/ I 1 100%=% 4）电流变化量太小，很难从电流表中读出。如果采用高灵敏度小量程的微安表，则量 程不够，无法测 量的电流；如果采用毫安表，无法分辨的电流变化。一般需要电桥来测量， 将无应变时的灵位电流平衡掉， 只取有应变时的微小输出量， 并可根据需要采用放大器放大。 3-5 电感传感器 （自感型） 的灵敏度与哪些因素有关？要提高灵敏度可采取哪些措施？采取 这些措施会带来什么样后果？ 解答：以气隙变化式为例进行分析。

传感器与检测技术复习资料

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第一章 by YYZ 都是老师上课给的应该全都有了。 1.传感器是一种以一定精确度把被测量（主要是非电量）转换为与之有确定 关系、便与应用的某种物理量（主要是电量）的测量装置。 2.传感器的组成：信号从敏感元件到转换元件转换电路。 3.敏感元件：它是直接感受被测量，并输出与被测量成确定关系的某一物理 量的元件。 4.转换元件：敏感元件的输出就是它的输入，它把输入转换成为电路参数。 5.转换电路：将电路参数接入转换电路，便可转换为电量输出。 6.误差的分类：系统误差（测量设备的缺陷），随机误差（满足正态分 布），粗大误差。 7.系统误差：在同一条件下，多次测量同一量值时绝对值和符号保持不变， 按一定规律变化的误差称为系统误差。材料、零部件及工艺的缺陷，标准测量值，仪器刻度的标准，温度，压力会引起系统误差。 8.随机误差：绝对值和符号以不可预定的变化方式的误差。仪表中的转动部 件的间隙和摩擦，连接件的弹性形变可引起随机误差，随机误具有随机变量的一切特点。 9.粗大误差：超出规定条件下的预期的误差。粗大误差明显歪曲测量结果， 应该舍去不用。 10.精度：反映测量结果与真值接近度的值。 11.精度可分为准确度、精密度、精确度。 12.准确度：反映测量结果中系统误差的影响程度。 13.精密度：反映测量结果中随机误差的影响程度。 14.精确度：反映测量结果中系统误差和随机误差综合的影响程度，其定量特 征可以用测量的不确定度（或极限误差）表示。 15.精密度高的准确度不一定高，准确度高的精密度不一定高，但精确度高， 则精密度和准确度都高。

工程测试技术试题及答案

工程测试技术试题及答案Last revision on 21 December 2020

复习总结 一、概念题 1.测试过程中，若所测试的信号不随时间变化或变化非常缓慢，称这种测试称为静态 测试。如果所测试的信号随时间周期变化或变化很快，这种测试称为动态测试。 2.传感器是把被测量转换成易于变换、传输和处理的一种器件或装置。 3.按构成原理分类，电阻应变片、热敏电阻、压电晶片属物性型传感器。 4.按构成原理分类，电容传感器、自感型电感式传感器属结构型传感器。 5.为提高和改善传感器的技术性能，可采取以下技术措施：差动技术、平均技术以及 补偿与修正技术。 6.传感器的定度曲线（或标定曲线）与拟合直线之间的偏离程度称为传感器的线性 度。 7.传感器的灵敏度是指稳态时，输出变化量与输入变化量之间的比值。 8.对于一阶传感器系统，当其时间常数（或τ）越小，其频率响应特性越好。 9.激波管标定系统中，激波管的作用是一种动态标定设备，能产生阶跃压力信号输 出。 10.金属电阻应变片的规格一般以面积（或长×宽）和初始阻值表示。 11.用电阻应变片测量构件的变形，影响电阻应变片电阻变化的因素有：应变片的灵敏 度和初始阻值、被测构件的应变量、以及应变片沿构件的粘贴方向。（因为：△R=KεR，K为灵敏度，R为应变片初始阻值，ε被测构件的应变量） 12.将电阻丝绕成应变片后，由于存在横向效应，其灵敏系数一般会减小。 13.在电桥测量中，由于电桥接法不同，输出电压的灵敏度也不同，全桥接法可以得到 最大灵敏度输出。 14.应变片的温度误差补偿方法通常可分为：桥路补偿法、应变片自补偿法。 15.根据工作原理，变气隙型自感式传感器的灵敏度具有理论上的非线性。 16.电涡流接近开关结构简单，根据其工作原理，不可用来进行类似如玻璃瓶、塑料零 件以及水的液位的检测。 17.在差动式自感传感器中，若采用交流桥路为变换电路，常出现零点残余电压现象， 该现象使传感器灵敏度下降，灵敏阈值增大，非线性误差增大。

传感器原理复习提纲(2016)

传感器原理复习提纲 第一章绪论 1.检测系统的组成。 2.传感器的定义及组成。 3.传感器的分类。 4.什么是传感器的静态特性和动态特性。 5.传感器的静态特性指标，并明确各指标的含义。 6.一阶特性的指标及相关计算。 误差部分 7.测量误差的相关概念及分类。 8.绝对误差，相对误差的概念及计算。 9.随机误差的评价指标和极限误差计算。 10.系统误差的发现，系统误差的减弱和消除方法。 11.粗大误差的判定及处理。 第二章电阻式传感器原理与应用 1.电阻式传感器的基本原理。 2.金属的应变效应。 3.应变片的横向效应。 4.应变片的温度误差产生的原因及其补偿方法。 5.应变电桥产生非线性的原因及消减非线性误差的措施。 6.单臂电桥，半桥差动电桥和全桥差动电桥测量电路及输出电压的推导， 得出结论。（计算） 7.半导体的压阻效应。 8.金属应变片与半导体应变片在工作机理上有何异同? 第三章变电抗式传感器原理与应用 电感式传感器 1.有哪三种自感式传感器？ 2.自感式传感器的测量电路（看图分析测量电路）。 3.差动变压器的零点残余电压及其减小此电压的方法。 4.差动整流电路和相敏检波电路原理及其作用。（看图进行电路的推导和说 明） 5.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。 6.什么叫电涡流效应？说明电涡流式传感器的基本结构与工作原理。 7.电涡流传感器的应用。 8.电感传感器可以测量哪些量。 电容式传感器

9.平板电容和桶装电容的电容量计算。 10.电容式传感器可分为哪几类?各自的主要用途是什么? 11.推导变极距型、变面积型和变介电常数型电容传感器的计算公式，并利 用公式进行计算。（会公式并进行计算） 12.电容传感器测量电路。 13.三种电容传感器各适合测量哪些量。 第四章光电式传感器 1.内光电效应，外光电效应和光生伏特效应。 2.光电管和光电倍增管的工作原理。 3.光敏电阻，光敏二极管，光敏晶体管及光电池的工作原理。 第五章电动势式传感器原理与应用 1.磁电式传感器的工作原理及其应用。 2.什么是霍尔效应？霍尔电势的大小与方向和哪些因素有关？ 3.霍尔传感器有哪些用途？ 4.霍尔元件的温度误差及其补偿。 5.什么是不等位电阻，不等位电势？霍尔元件不等位电势产生的原因有哪 些？ 6.什么是正压电效应和逆压电效应？ 7.常用的压电材料有哪些？比较几种常用压电材料的优缺点，说出各自适 用于什么场合？ 8.石英晶体和压电陶瓷的压电效应原理。 9.为了提高压电式传感器的灵敏度，设计中常采用双晶片或多晶片组合， 试说明其组合的方式和适用场合。（能写出串、并联后等效电容值，以及 串并联适用的场合） 10.压电式传感器的等效电路。 11.电荷放大器有什么特点？ 第六章温度检测 1.接触式测温方法的优点和缺点。（简答） 2.影响较大的两个经验温标。 3.常用的热电阻有哪几种?适用范围如何? 4.热敏电阻与热电阻相比较有什么优缺点? 5.根据热敏电阻随温度变化的特性不同，热敏电阻可以分为哪三种类型， 各有什么特点。 6.热敏电阻的线性化方法。 7.热电阻的三线制接法及其特点。 8.热敏电阻的应用。 9.什么是热电效应？热电偶测温回路的热电动势由哪两部分组成？由同一 种导体组成的闭合回路能产生热电势吗？ 10.热电偶的结构形式有哪几种？ 11.热电偶的基本定律。 12.什么是补偿导线？

东南大学传感器技术复习要点

绪论 1传感器的基本概念：能感受规定的被测量，并按一定的规律转换成可用信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成。 2传感器构成法： 自源型、辅助能源型、外源型、相同敏感元件的补偿型、差动结构补偿型、不同敏感元件的补偿型、反馈型 3传感器按照传感机理分类：结构型，以敏感元件结构参数变化实现信号转换； 物性型，以敏感元件物性效应实现信号转换。 第一章传感器技术基础 1传感器的一般数学模型：静态模型、动态模型 2传感器的特性和指标 传感器的静态模型：线性度、回差（滞后）、重复性、灵敏度、分辨力、阀值、稳定性、漂移、静态误差； 传感器的动态模型：频率响应特性、阶跃响应特性、典型环节的动态响应、幅频特性、相频特性。 3改善传感器性能的技术途径： 结构、材料与参数的合理选择，差动技术，平均技术，稳定性处理，屏蔽、隔离与干扰控制，零示法、微差法与闭环技术，补偿、校正与“有源化”，集成化、智能化与信息融合。 4合理选择传感器的基本原则和方法： 依据测量对象和使用条件确定传感器类型、线性范围和量程、灵敏度、精度、频率响应特性、稳定性。 5传感器的标定和校准 静态标定：静态标定主要用于检测、测试传感器的静态特性指标，如：静态灵敏度、非线性、回差、重复性等； 动态标定：动态标定主要用于检测、测试传感器的动态特性指标，如：动态灵敏度、频率响应和固有频率等。 第二章电阻式传感器 1概念：通过电阻参数的变化来实现电测非电量的目的。 2电阻应变计的主要特性 静态特性：灵敏系数、横向效应及横向效应系数、机械滞后、蠕变和零漂、应变极限 动态特性：对正弦应变波、阶跃应变波的响应，疲劳寿命。 3温度效应及其补偿 热补偿原因：在实际应用应变计时，工作温度可能偏离室温，甚至超出常温范围，导致工作特性改变，影响输出。（这种单纯由温度变化引起应变计电阻变化的现象，叫应变计的温度效应。）在工作温度变化较大时，这种热输出干扰必须加以补偿。

机械工程测试技术课后习题答案

思考题与习题 3-1 传感器主要包括哪几部分试举例说明。 传感器一般由敏感元件、转换元件、基本转换电路三部分组成。 如气体压力传感器。其内部的膜盒就是敏感元件，它的外部与大气压力相通，内部感受被测压力p ，当p 发生变化时，引起膜盒上半部分移动，可变线圈是传感器的转换元件，它把输入的位移量转换成电感的变化。基本电路则是完成上述电感变化量接入基本转换电路，便可转换成电量输出。 3-2 请举例说明结构型传感器与物性型传感器的区别。 答：结构型传感器主要是通过传感器结构参量的变化实现信号变换的。例如，电容式传感器依靠极板间距离变化引起电容量的变化；电感式传感器依靠衔铁位移引起自感或互感的变化。 物性型传感器则是利用敏感元件材料本身物理性质的变化来实现信号变换。例如，水银温度计是利用水银的热胀冷缩性质；压电式传感器是利用石英晶体的压电效应等。 3-3 金属电阻应变片与半导体应变片在工作原理上有何区别 答：金属电阻应变片与半导体应变片的主要区别在于：金属电阻应变片是基于电阻应变效应工作的；半导体应变片则是基于压阻效应工作的。 3-4 有一电阻应变片（见图3-105），其灵敏度S 0=2，R =120Ω，设工作时其应变为1000με，问ΔR =设将此应变片接成图中所示的电路，试求：1）无应变时电流指示值；2）有应变时电流指示值；3）试分析这个变量能否从表中读出 解：由0dR R s ε = 得，0R R s ε?=??即，6012010001020.24R R s ε-?=??=???= ()1.5 12.5120 I mA = = 3-5 电容式传感器常用的测量电路有哪几种 答：变压器式交流电桥、直流极化电路、调频电路、运算放大电路。 3-6 一个电容测微仪其传感器的圆形极板半径r=4mm ，工作初始间隙δ=0.3mm ，求： 图3-105 题3-4图

传感器期末复习资料110528

传感器期末复习资料110528

《传感器与检测技术复习资料》 一、选择题 1、随着人们对各项产品技术含量的要求的不断提高，传感器也朝向智能化方面发展，其中，典型的传感器智能化结构模式是（ B ）。 A. 传感器＋通信技术 B. 传感器＋微处理器 C. 传感器＋多媒体技术 D. 传感器＋计算机 2、传感器的主要功能是（A ）。 A. 检测和转换 B. 滤波和放大 C. 调制和解调 D. 传输和显示 3、测量者在处理误差时，下列哪一种做法是无法实现的（ A ） A．消除随机误差B．减小或消除系统误差

C．修正系统误差D．剔除粗大误差 4、传感器的下列指标全部属于静态特性的是（ C ） A．线性度、灵敏度、阻尼系数B．幅频特性、相频特性、稳态误差 C．迟滞、重复性、漂移D．精度、时间常数、重复性 5、电阻应变片配用的测量电路中，为了克服分布电容的影响，多采用( C )。 A．直流平衡电桥B．直流不平衡电桥 C．交流平衡电桥D．交流不平衡电桥 6、利用相邻双臂桥检测的应变式传感器，为使其灵敏度高、非线性误差小（ C ）。A．两个桥臂都应当用大电阻值工作应变片

B．两个桥臂都应当用两个工作应变片串联C．两个桥臂应当分别用应变量变化相反的工作应变片 D．两个桥臂应当分别用应变量变化相同的工作应变片 7、差动螺线管式电感传感器配用的测量电路有( C )。 A．直流电桥B．变压器式交流电桥 C．差动相敏检波电路D．运算放大电路 8、下列说法正确的是（D ）。 A. 差动整流电路可以消除零点残余电压，但不能判断衔铁的位置。 B. 差动整流电路可以判断衔铁的位置，但不能判断运动的方向。 C. 相敏检波电路可以判断位移的大小，但不能判断位移的方向。

传感器复习提纲(全部)

考试题型 1、 填空题（20-30分） 2、 选择题 (20分 ) 3、 简答题（30-40分） 4、 计算题（20分） 第一章 传感与检测技术的理论基础 1、名词解释：测量、引用误差、随机误差、系统误差、粗大误差 2、关键点： ● 测量根据测量方法分：直接测量、间接测量和组合测量; ● 测量根据测量方式分:偏差式测量、零位法测量与微差法测量; ● 等精度和不等精度测量的区别 ● 变送器将传感器输出的信号变换成便于传输和处理的信号 ● 测量误差是测得值减去被测量的真值 ● 修正值是与绝对误差大小相等、符号相反的值 ● 仪表精度等级是根据最大引用误差来确定的 ● 系统误差分恒值系统误差和变值系统误差 ● 在数据处理时要采用的误差不应该包含粗大误差，即所有的坏值都应当剔除 ● 算术平均值是反映随机误差的分布中心, 而均方根偏差则反映随机误差的分布围。 ● 各测量值与算术平均值差值称为残余误差, ● 绝对值大于3σ的误差是不可能出现的, 通常把这个误差称为极限误差δlim 。即极限 误差δlim=± 3σ ● 3σ准则就是如果一组测量数据中某个测量值的残余误差的绝对值|vi|>3σ时, 则该 测量值为可疑值（坏值）, 应剔除。 ● 最小二乘法原理就是要获得最可信赖的测量结果, 使各测量值的残余误差平方和为 最小。 3、简答题： 画出测量系统组成结构框图（图1-1） 随机误差有哪些性质？ 如何减小和消除系统误差？ 5、 计算题 课后题1-3 第二章 1、名词解释：传感器、灵敏度、迟滞、漂移 2、关键点 ◆ 写出灵敏度和线性度的公式 S=Δy/Δx ◆ τ值是一阶传感器重要的性能参数。时间常数τ越小, 响应速度越快 ◆ 二阶传感器对阶跃信号的响应在很大程度上取决于阻尼比ξ和固有频率ωn 。 ◆ 传感器的频率响应特性的好坏主要取决于传感器的固有频率ωn 和阻尼比ξ。为了 减小动态误差和扩大频率响应围, 一般是提高传感器固有频率ωn 。 3、简答题 课后题2-1、2-2 第三章应变式传感器 1、名词解释： %100max ??±=FS L Y L r

传感器技术习题及答案

传感器技术绪论习题 一、单项选择题 1、下列属于按传感器的工作原理进行分类的传感器是（ B ）。 A. 应变式传感器 B. 化学型传感器 C. 压电式传感器 D. 热电式传感器 2、通常意义上的传感器包含了敏感元件和（ C ）两个组成部分。 A. 放大电路 B. 数据采集电路 C. 转换元件 D. 滤波元件 3、自动控制技术、通信技术、连同计算机技术和（C ），构成信息技术的完整信息链。 A. 汽车制造技术 B. 建筑技术 C. 传感技术 D.监测技术 4、传感器按其敏感的工作原理，可以分为物理型、化学型和（ A ）三大类。 A. 生物型 B. 电子型 C. 材料型 D. 薄膜型 5、随着人们对各项产品技术含量的要求的不断提高，传感器也朝向智能化方面发展，其中，典型的传感器智能化结构模式是（ B ）。 A. 传感器＋通信技术 B. 传感器＋微处理器 C. 传感器＋多媒体技术 D. 传感器＋计算机 6、近年来，仿生传感器的研究越来越热，其主要就是模仿人的（D ）的传感器。 A. 视觉器官 B. 听觉器官 C. 嗅觉器官 D. 感觉器官 7、若将计算机比喻成人的大脑，那么传感器则可以比喻为(B )。 A．眼睛 B. 感觉器官 C. 手 D. 皮肤 8、传感器主要完成两个方面的功能：检测和（D ）。 A. 测量 B. 感知 C. 信号调节 D. 转换 9、传感技术与信息学科紧密相连，是（C ）和自动转换技术的总称。 A. 自动调节 B. 自动测量 C. 自动检测 D. 信息获取 10、以下传感器中属于按传感器的工作原理命名的是（ A ） A．应变式传感器B．速度传感器 C．化学型传感器D．能量控制型传感器 二、多项选择题 1、传感器在工作过程中，必须满足一些基本的物理定律，其中包含（ABCD）。 A. 能量守恒定律 B. 电磁场感应定律 C. 欧姆定律 D. 胡克定律 2、传感技术是一个集物理、化学、材料、器件、电子、生物工程等学科于一体的交叉学科，涉及（ABC ）等多方面的综合技术。 A. 传感检测原理 B. 传感器件设计 C. 传感器的开发和应用 D. 传感器的销售和售后服务 3、目前，传感器以及传感技术、自动检测技术都得到了广泛的应用，以下领域采用了传感技术的有：（ABCD ）。 A. 工业领域 B. 海洋开发领域 C. 航天技术领域 D. 医疗诊断技术领域 4、传感器有多种基本构成类型，包含以下哪几个（ABC ） A. 自源型 B. 带激励型 C. 外源型 D. 自组装型 5、下列属于传感器的分类方法的是：（ABCD ） A. 按输入量分 B. 按工作原理分 C. 按输出量分 D. 按能量变换关系分 6、下列属于传感器的分类方法的是：（ABCD ） A. 按输入量分 B. 按工作原理分 C. 按构成分 D. 按输出量分

机械工程测试技术课后习题答案

第三章：常用传感器技术 3-1 传感器主要包括哪几部分？试举例说明。 传感器一般由敏感元件、转换元件、基本转换电路三部分组成。 如图所示的气体压力传感器。其内部的膜盒就是敏感元件，它的外部与大气压力相通，内部感受被测压力p ，当p 发生变化时，引起膜盒上半部分移动，可变线圈是传感器的转换元件，它把输入的位移量转换成电感的变化。基本电路则是完成上述电感变化量接入基本转换电路，便可转换成电量输出。 3-2 请举例说明结构型传感器与物性型传感器的区别。 答：结构型传感器主要是通过传感器结构参量的变化实现信号变换的。例如，电容式传感器依靠极板间距离变化引起电容量的变化；电感式传感器依靠衔铁位移引起自感或互感的变化。 物性型传感器则是利用敏感元件材料本身物理性质的变化来实现信号变换。例如，水银温度计是利用水银的热胀冷缩性质；压电式传感器是利用石英晶体的压电效应等。 3-3 金属电阻应变片与半导体应变片在工作原理上有何区别？ 答： （1）金属电阻应变片是基于金属导体的“电阻应变效应”， 即电阻材料在外力作用下发生机械变形时，其电阻值发生变化的现象，其电阻的相对变化为()12dR R με=+； （2）半导体应变片是基于半导体材料的“压阻效应”，即电阻材料受到载荷作用而产生应力时，其电阻率发生变化的现象，其电阻的相对变化为dR d E R ρλερ == 。 3-4 有一电阻应变片（见图3-105），其灵敏度S 0=2，R =120Ω，设工作时其应变为1000με，问ΔR =？设将此应变片接成图中所示的电路，试求：1）无应变时电流指示值；2）有应变时电流指示值；3）试分析这个变量能否从表中读出？ 解：根据应变效应表达式R /R =S g 得 R =S g R =2100010-6120=0.24 1）I 1=1.5/R =1.5/120=0.0125A=12.5mA 2）I 2=1.5/(R +R )=1.5/(120+0.24)0.012475A=12.475mA 3）电流变化量太小，很难从电流表中读出。如果采用高灵敏度小量程的微安表，则量程不够，无法测量12.5mA 的电流；如果采用毫安表，无法分辨0.025mA 的电流变化。一般需要电桥图3-105 题3-4图

传感器技术复习资料

传感器技术复习资料 《传感器技术》复习资料 一．填空题 1. 热释电效应：当一些晶体受热时，在晶体两端将会产生数量相等而符号相反的电荷，这种由于热变化而产生的电极化现象，称为热释电效应。 2.传感器的发展方向：①新材料将不断被开发②集成化、多功能③智能化④微加工技 术和新工艺⑤高稳定、高可靠、高精度。 3. 湿度: 空气中含有水分的多少，即空气的干湿程度叫湿度。 4. 热敏电阻的非线性问题解决办法：线性化网络；利用其他器件综合修正；计算修正法。 5. 磁阻效应：将一载流导体置于外磁场中，除了产生霍尔效应，其电阻也会随磁场而变化。这种现象称为磁电阻效应，简称磁阻效应。 二．简答题 1. 压电陶瓷为什么会有压电效应？ 答：压电陶瓷是一种多晶铁电体，它是具有电畴结构的压电材料。电畴是分子自发形成的区域，它有一定的极化方向。 在无外电场作用时，各个电畴在晶体中无规则排列，它们的极化效应互相抵消。因此，在原始状态压电陶瓷呈现中性，不具有压电效应。 当在一定的温度条件下，对压电陶瓷进行极化处理，即以强电场使电畴规则排列，这时压电陶瓷就具有了压电性，在极化电场去除后，电畴基本上保持不变，留下了很强的剩余极化。此时，当有压力作用时，压电陶瓷就会有压电效应。 2. .画出微处理器引入传感器构成智能传感器的框图。

三．单项选择题 1、在使用热电偶测温时，要进行冷端温度补偿。下面哪种方法能用来进行补偿（ B ）（A）线性化网络法（B）恒温法 （C）利用温度——频率转换电路进行修正（D）计算修正法 2、AD590是那种类型的集成温度传感器（ C ） （A）频率输出型（B）电荷输出型（C）电流输出型（D）电压输出型 3、传感器在正向行程和反向行程期间，输出-输入特性曲线不重合的程度是（ A ） （A）迟滞（B）重复性（C）精度（D）分辨力 4、磁敏二极管进行磁电转换所利用的效应是（ B ） （A）霍尔效应（B）磁阻效应 C）形状效应（D）压电效应 5、传感器在规定的范围所能检测输入量的最小变量叫（ A ） （A）分辨力（B）灵敏度（C）阈值（D）效应 6、光纤的纤芯折射率n1与包层折射率n2 的关系为（ B ） （A）n1< n2 （B）n1> n2 （C）n1=n2 （D）n1n2 7、在压电传感器测量电路中前置放大器的作用是（ D ） （A）放大和频率变换（B）放大和整流（C）放大和相位调整（D）放大和阻抗变换8、若对压电陶瓷施加力，得到的压电常数为d31，则此时的力应为（ A ） （A）沿X轴施加力（B）沿Y轴施加力（C）沿Z轴施加力（D）在XY平面的剪切应力 四．原理叙述 1、简述电阻应变式传感器工作原理

传感器技术发展现状及趋势

传感器技术发展现状及趋势 桂林航天工业学院 课程论文 题目：传感器技术发展现状及趋势 专业：工商企业管理（生产运作与质量管理） 姓名：罗并 学号：20190820Z00102 指导教师：陈少航 2019年 6月12日 传感器技术发展现状及趋势 在信息化社会，几乎没有任何一种科学技术的发展和应用能够离得开传感器和信号探 测技术的支持。生活在信息时代的人们，绝大部分的日常生活与信息资源的开发，采集， 传送和处理息息相关。分析当前信息与技术发展状态，21世纪的先进传感器必须具备小型化，智能化，多功能化和网络化等优良特征。 为了能够与信息时代信息量激增，要求捕获和处理信息的能力日益增强的技术发展趋 势保持一致，对于传感器性能指标(包括精确性，可靠性，灵敏性等)的要求越来越严格； 与此同时，传感器系统的操作友好性亦被提上了议事日程，因此还要求传感器必须配有标 准的输出模式；而传统的大体积弱功能传感器往往很难满足上述要求，所以它们已逐步被 各种不同类型的高性能微型传感器所取代；后者主要由硅材料构成，具有体积小，重量轻，反应快，灵敏度高以及成本低等优点。 目前，几乎所有的传感器都在由传统的结构化生产设计向基于计算机辅助设计(CAD) 的模拟式工程化设计转变，从而使设计者们能够在较短的时间内设计出低成本，高性能的 新型系统，这种设计手段的巨大转变在很大程度上推动着传感器系统以更快的速度向着能 够满足科技发展需求的微型化的方向发展。 智能化传感器(Smart Sensor)是20世纪80年代末出现的另外一种涉及多种学科的新 型传感器系统。此类传感器系统一经问世即刻受到科研界的普遍重视，尤其在探测器应用 领域，如分布式实时探测，网络探测和多信号探测方面一直颇受欢迎，产生的影响较大。，智能化传感器具有以下优点: (1)智能化传感器不但能够对信息进行处理，分析和调节，能够对所测的数值及其误 差进行补偿，而且还能够进行逻辑思考和结论判断，能够借助于一览表对非线性信号进行

汕头大学传感器复习资料

传感器期末复习资料 1.1 什么是传感器？按照国标定义，“传感器”应该如何说明含义？ 1.2 传感器由哪几部分组成？试述它们的作用及相互关系。 1.1答： 从广义的角度来说，感知信号检出器件和信号处理部分总称为传感器。我们对传感器定义是：一种能把特定的信息（物理、化学、生物）按一定规律转换成某种可用信号输出的器件和装置。从狭义角度对传感器定义是：能把外界非电信息转换成电信号输出的器件。 我国国家标准（GB7665—87）对传感器（Sensor/transducer ）的定义是：“能够感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件和装置”。定义表明传感器有这样三层含义：它是由敏感元件和转换元件构成的一种检测装置；能按一定规律将被测量转换成电信号输出；传感器的输出与输入之间存在确定的关系。按使用的场合不同传感器又称为变换器、换能器、探测器。 1.2答： 组成——由敏感元件、转换元件、基本电路组成； 关系，作用——传感器处于研究对象与测试系统的接口位置，即检测与控制之首。传感器是感知、获取与检测信息的窗口，一切科学研究与自动化生产过程要获取的信息都要通过传感器获取并通过它转换成容易传输与处理的电信号，其作用与地位特别重要。 2.1传感器的静态特性是什么？由哪些性能指标描述？它们一般可用哪些公式表示？ 2.2传感器的线性度是如何确定的？确定拟合直线有哪些方法？传感器的线性度L γ表征了什么含义？为什么不能笼统的说传感器的线性度是多少。 2.3传感器动态特性的主要技术指标有哪些？它们的意义是什么？ 2.1答： 静特性是当输入量为常数或变化极慢时，传感器的输入输出特性，其主要指标有线性度、迟滞、重复性、分辨力、稳定性、温度稳定性、各种抗干扰稳定性。传感器的静特性由静特性曲线反映出来，静特性曲线由实际测绘中获得。人们根据传感器的静特性来选择合适的传感器。 2.2答： 1）实际传感器有非线性存在，线性度是将近似后的拟合直线与实际曲线进行比较，其中存在偏差，这个最大偏差称为传感器的非线性误差，即线性度， 2）选取拟合的方法很多，主要有：理论线性度(理论拟合)；端基线性度(端点连线拟合)；独立线性度(端点平移拟合)；最小二乘法线性度。 3）线性度L γ是表征实际特性与拟合直线不吻合的参数。 4）传感器的非线性误差是以一条理想直线作基准，即使是同一传感器基准不同时得出的线性度也不同，所以不能笼统地提出线性度, 当提出线性度的非线性误差时，必须说明所依据的基准直线。 2.3答： 1）传感器动态特性主要有：时间常数τ；固有频率n ω；阻尼系数ξ。 2）含义：τ越小系统需要达到稳定的时间越少；固有频率n ω越高响应曲线上升越快；当n ω为常数时响应特性取决于阻尼比ξ，阻尼系数ξ越大，过冲现象减弱，1ξ≥时无过冲，不

传感器与检测技术复习试题

2010-2011年传感器与检测技术复习提纲 一、填空题 1、传感器一般由 和 组成。传感器又称为__________、_________或_________等。 2、 在采用正弦输入研究二阶传感器频域动态特性时，常用 ________特性和_______特性来描述传感器的动态特性，其重要指标是_____和______。 3、 对于丝式应变片主要由_______、________、______、 _________组成。应变片的主要参数有______________________ 4、 电感式传感器是建立在_______上，利用线圈________或 ________的改变来实现非电量电测的。电感式传感器可以分为_______、__________、____________等几大类型。 5、 涡流式传感器的信号调理电路主要有___________、 ____________、_____________几种形式。 6、 出优点是 7、 机器人外界检测传感器可以分为_______、___________、 机 器人触觉传感器包含的内容有 8、 起的 。热电偶的三个基本定律 律 、 9、 感应同步器鉴幅型信号处理方式是在滑尺的正余弦绕组中 分别加 同 同，但是 鉴相型信号处理方式在滑尺的正余弦 10、 请列 出你所知道的传感器的各种效 11 、 12、 衡 量传感器静态特性的重要指标 态特性的重 要指 标是 13 、 要求 有 14、 敏元件的典 型产 品有 15、 通过对热电偶回路的大量研究，获得了热电偶的几个基本 定律，它们 律 律 、 16、

最新传感器技术详细讲解

传感器技术详细讲解

传感器技术

模块一传感器(Sensor) 知识要求：1、传感器组成及工作原理； 2、分类、输出特性、和负载的连接。 技能要求：1、掌握光电、电感、电容和磁场式传感器的正确使用； 2、掌握传感器的串联、并联回路控制负载。 1．1 传感器基本知识 1．1．1 定义 传感器是自动检测装置中直接感受被测量，并将它转换成可用信号输出的器件。 ①自动检测在自动化装置构成的系统中是必不可少的。 ②直接感受被测量，表明传感器和被测量之间没有其它感受器件。 ③实际的被测量中多数是非电量，当然也可能是电量。 ④输出的可用信号，是与被测量有确定对应关系的电量，通常为电压、电流。 1．1．2 组成 辅助电源 图1．1传感器组成

①敏感元件是传感器中直接感受被测量并输出与被测量成确定关系的其他量的元件。其作用是检测感应被测物体信息。 ②转换元件是只感受由敏感元件输出的与被测量成确定关系的其它量并将其转换成电量输出的元件。其作用是把被测物体信息转换为可用输出信号（电量）。 ③辅助元件：辅助电源，固定、支撑件等。 1．1．3 应用 代替人的五种感觉（视、听、嗅、味、触）器官。 1．1．4 分类 按输出信号的性质分：数字量传感器、模拟量传感器。 1．1．5 数字量传感器输出特性 （1）NPN型：传感器的转换元件的输出管为NPN型。 ①传感器的负载（灯）接在传感器电源正极（+DC24V）和传感器输出信号端之间； ②未感应时传感器输出管截止，输出端输出逻辑电平“1”（+DC24V），负载不工作； ③有感应时传感器输出管导通，输出端输出逻辑电平“0”（0V），负载得电工作。 （2）PNP型：传感器的转换元件的输出管为PNP型。 ①传感器的负载（灯）接在传感器输出信号端和传感器电源负极（0V）之间；

工程测试技术试题及答案

复习总结 一、概念题 1.测试过程中，若所测试的信号不随时间变化或变化非常缓慢，称这种测试称为静态测试。 如果所测试的信号随时间周期变化或变化很快，这种测试称为动态测试。 2.传感器是把被测量转换成易于变换、传输和处理的一种器件或装置。 3.按构成原理分类，电阻应变片、热敏电阻、压电晶片属物性型传感器。 4.按构成原理分类，电容传感器、自感型电感式传感器属结构型传感器。 5.为提高和改善传感器的技术性能，可采取以下技术措施：差动技术、平均技术以及补偿 与修正技术。 6.传感器的定度曲线（或标定曲线）与拟合直线之间的偏离程度称为传感器的线性度。 7.传感器的灵敏度是指稳态时，输出变化量与输入变化量之间的比值。 8.对于一阶传感器系统，当其时间常数（或τ）越小，其频率响应特性越好。 9.激波管标定系统中，激波管的作用是一种动态标定设备，能产生阶跃压力信号输出。 10.金属电阻应变片的规格一般以面积（或长×宽）和初始阻值表示。 11.用电阻应变片测量构件的变形，影响电阻应变片电阻变化的因素有：应变片的灵敏度和 初始阻值、被测构件的应变量、以及应变片沿构件的粘贴方向。（因为：△R=KεR，K 为灵敏度，R为应变片初始阻值，ε被测构件的应变量） 12.将电阻丝绕成应变片后，由于存在横向效应，其灵敏系数一般会减小。 13.在电桥测量中，由于电桥接法不同，输出电压的灵敏度也不同，全桥接法可以得到最大 灵敏度输出。 14.应变片的温度误差补偿方法通常可分为：桥路补偿法、应变片自补偿法。 15.根据工作原理，变气隙型自感式传感器的灵敏度具有理论上的非线性。 16.电涡流接近开关结构简单，根据其工作原理，不可用来进行类似如玻璃瓶、塑料零件以 及水的液位的检测。 17.在差动式自感传感器中，若采用交流桥路为变换电路，常出现零点残余电压现象，该现 象使传感器灵敏度下降，灵敏阈值增大，非线性误差增大。 18.差动变压器式位移传感器是将被测位移量的变化转换成线圈互感系数的变化，两个次级 线圈要求反向串接。 19.电容传感器的转换电路包括：交流电桥、变压器电桥、调频电路、运算放大器电路。 20.压电式传感器是一种可逆型传感器，即可将机械能转换为电能。也可反之实现逆向变换。 21.压电传感器中压电晶片的等效电路，可以看作是一个电荷源与一个电容器的并联。 22.压电传感器测量电路常接电压或电荷放大器。其中若传感器输出接电荷放大器，则其输 出基本不受连接电缆长度的影响。 23.压电式传感器的测量电路中，前置放大器的作用是阻抗变换和信号放大。 24.目前，用压电陶瓷制作的力传感器一般不能用于测量静态力，而只能用来测量动态力。 25.热电偶热电动势的形成是由于接触电动势和温差电动势共同作用的结果。 26.若组成热电偶的两导体材料相同，当参比端温度为20℃、工作端温度为100℃时，则其

《传感器复习提纲一》

应变传感器 1、电气式测力传感器根据转换方式不同可分为几种类型？分别列出各类型的几种典型传感器。 答： 2、简述电阻应变式测力传感器的工作原理。 答：电阻应变式测力传感器是将力作用在弹性元件上，使其发生应变，贴在弹性元件上的应变片将应变转换成电阻变化，利用电桥将电阻变化转换成电压变化，再送入测量放大电路测量。利用标定的电压和力之间的关系，测出力的大小。 3、弹性元件的形式有哪几种？ 答： 4、应变片的结构分为哪几部分？ 答：敏感栅，底基，盖层，电极引线。 5、对底基的要求？ 答：底基的作用是将试件的应变准确地传递给敏感栅，所以底基应具有较低的弹性模量，较高的绝缘电阻，良好的抗湿热性能。底基一般较薄，厚度在20～50um 。常用的底基有纸基、胶基和玻璃纤维布基。 6、谈谈应变片对分类，并说明其工作原理。 答： 应变片电阻相对变化量为 επεμσπεμρρεμE d R dR L L ++=++=++=)21()21(/)21(/ 其中εμ)21(+是电阻丝的几何尺寸引起的，επE L 是压阻效应引起的。μ为泊松系数，L π为纵向压阻系数，E 为杨氏（弹性）模量，σ为应力。 对于金属，几何尺寸变化引起电阻变化占主要，即 εμ)21(/+≈R dR 灵敏度为μ21+=K ，约在1.7～3.6之间。 对于半导体，压阻效应占主要，即 επE R dR L ≈/

灵敏度E K L π=，为电阻应变片的50～70倍。 7、箔式电阻应变片与丝式电阻应变片相比有哪些优点？ 答：1）金属箔很薄，感受到应力更接近试件表面应力； 2）面积大，散热好，也许通过电流大，故灵敏度高，输出信号功率大，为丝式的100～400倍； 3）尺寸可以做得很准确，基长可以很短，并能制成任意形状，从而可扩大使用范围； 4）便于批量生产。 8、丝式电阻应变片的敏感栅的栅端可制成哪两种形式？ 答：圆角形和直角形。 9、名词解释：压阻效应 答：压阻效应是指固体受到应力作用时，其电阻率发生变化，这种现象叫压阻效应。 10、应变仪电桥工作方式和输出电压 答： 工作方式 单臂 双臂 四臂 应变片所在臂 1R 21,R R 4321,,,R R R R 输出电压0U 4/εK U i 2/εK U i εK U i 11、用一电阻应变片测量一结构上某点的应力。应变电阻值Ω=120R ，灵敏度系数2=K ，接入电桥的一臂，其余桥臂为标准电阻Ω=1200R 。若电桥由10V 直流电源供电，测得输出电压为5mV 。求该点沿应变片敏感方向的应变和应力。构建材料的弹性模量为10 102?=E Pa 。 解：把数据带入4/0εK U U i =，得到应变 3 10-=ε 应力为 7 10 3 10210210?=??==-E εσPa 。 12、今有一简单拉伸试件，其上贴有两应变片，如图所示。测量电路将其分别放于电桥相邻两臂上。已知 试件材料的弹性模量为10 1025?=E Pa 。泊松系数2.0=μ，应变灵敏度2=K ，电桥供电电压6V ，电桥 输出电压5mV ，试求轴向应力。 解：把数据带入2/0εK U U i =，得到 3106 5 -?=ε 轴向应力为

传感器技术发展现状及趋势

桂林航天工业学院 课程论文 题目：传感器技术发展现状及趋势 专业：工商企业管理（生产运作与质量管理） 姓名：罗并 学号：20130820Z00102 指导教师：陈少航 2015年6月12日 传感器技术发展现状及趋势 在信息化社会，几乎没有任何一种科学技术的发展和应用能够离得开传感器和信号探测技术的支持。生活在信息时代的人们，绝大部分的日常生活与信息资源的开发，采集，传送和处理息息相关。分析当前信息与技术发展状态，21世纪的先进传感器必须具备小型化，智能化，多功能化和网络化等优良特征。 为了能够与信息时代信息量激增，要求捕获和处理信息的能力日益增强的技术发展趋势保持一致，对于传感器性能指标(包括精确性，可靠性，灵敏性等)的要求越来越严格；与此同时，传感器系统的操作友好性亦被提上了议事日程，因此还要求传感器必须配有标准的输出模式；而传统的大体积弱功能传感器往往很难满足上述要求，所以它们已逐步被各种不同类型的高性能微型传感器所取代；后者主要由硅材料构成，具有体积小，重量轻，反应快，灵敏度高以及成本低等优点。 目前，几乎所有的传感器都在由传统的结构化生产设计向基于计算机辅助设计(CAD)的模拟式工程化设计转变，从而使设计者们能够在较短的时间内设计出低成本，高性能的新型系统，这种设计手段的巨大转变在很大程度上推动着传感器系统以更快的速度向着能够满足科技发展需求的微型化的方向发展。 智能化传感器(Smart Sensor)是20世纪80年代末出现的另外一种涉及多种学科的新型传感器系统。此类传感器系统一经问世即刻受到科研界的普遍重视，尤其在探测器应用领域，如分布式实时探测，网络探测和多信号探测方面一直颇受欢迎，产生的影响较大。，智能化传感器具有以下优点: (1)智能化传感器不但能够对信息进行处理，分析和调节，能够对所测的数值及其误差进行补偿，而且还能够进行逻辑思考和结论判断，能够借助于一览表对非线性信号进行线性化处理，借助于软件滤波器滤波数字信号。此外，还能够利用软件实现非线性补偿或其它更复杂的环境补偿，以改进测量精度。 (2)智能化传感器具有自诊断和自校准功能，可以用来检测工作环境。当工作环境临近其极限条件时，它将发出告警信号，并根据其分析器的输入信号给出相关的诊断信息。当智能化传感器由于某些内部故障而不能正常工作时，它能够借助其内部检测链路找出异常现象或出了故障的部件。 (3)智能化传感器能够完成多传感器多参数混合测量，从而进一步拓宽了其探测与应用领域，