传感器与检测技术
第一章传感器与检测技术基础
1 传感器就是能感知外界信息并将其按一定规律转换成可用信号的机械电子装置。传感器就是将外界被测信号转换为电信号的电子装置，它由敏感器件和转换器件两部分组成。
2 灵敏度是指传感器或检测系统在稳态下输出量变化和引起此变化的输入量变化的比值，可表示为：s= dy/dx 或者 s=Δy/Δx
3 如果检测系统由多个环节组成，各环节的灵敏度分别为S1，S2，S3，而且各环节以串联方式相连接，则整个系统的灵敏度为：s=S1*S2*S3
4 分辨率是指检测仪表能够精确检测出被测量最小变化值的能力。
5 线性度是用实测的检测系统输入/输出特性曲线与拟合直线之间最大偏差与满量程输出的百分比来表示的，E f=Δm/Y FS *100%
6 传感器的迟滞：迟滞特性表明检测系统在正向（输入量增大）和反向（输入量减小）行程期间，输入/输出特性曲线不一致的程度。迟滞的可能是由仪表元件存在能量吸收或传动机构的摩擦、间隙等原因造成的。
7 传感器的重复性：重复性是指传感器在检测同一物理量时每次测量的不一致程度，也叫稳定性。
8 一个完整的检测系统或装置通常由传感器、测量电路和显示记录装置等几部分组成，分别完成信息获取、转化、显示和处理等功能。
9 传感器按输出量的性质分为：参量型传感器、发电型传感器。
10 测量电路的作用是将传感器的输出信号转换成易于传输的电压或电流信号。
11 测量无论表现形式如何，在测量结果中必须注明单位，否则，测量结果就毫无意义。
12 绝对误差是仪表的指示值x与被测量的真值x0之间的差值，记做δ=x-x0
13 相对误差是仪表指示值的绝对误差δ与被测量真值x0的比值，即r= δ/x0 *100%
14 引用误差是绝对误差δ与仪表量程上的比值。r0=δ/L *100%
15 最大引用误差r0M是测量仪表整个量程中可能出现的绝对误差最大值δm代替，即
r om=δm/L *100%
16 常用的精度等级有0.1级、0.2级、0.5级、1.0级、1.5级、2.0级、2.5级、5.0级。精密度和精确度等级为1.0的仪表，在使用时它的最大引用误差不超过±1.0%。
17 系统误差：在相同的条件下，多次重复测量同一量时，误差的大小和符号保持不变，或按照一定的规律变化，这种误差称为系统误差。
18 随机误差：在相同的条件下，多次测量同一量时，其误差的大小和符号以不可预见的方式变化，这种误差称为随机误差。
19 系统误差的消除方法：交换法、抵消法、代替法、对称测量法、补偿法
20 电桥电路：电流输出型、电压输出型
21 电压输出型：单臂工作状态、
22 课后习题：4、5、6
第二章电阻式传感器
1 电阻应变效应：导体或半导体材料在外力作用下产生机械变形时，它的电阻值也会发生相应的变化，这一物理现象称为电阻应变效应。
2 热电阻是中、低温区最常用的一种温度检测传感器。铂热电阻的测量精度是最高的。
3 热电阻的应用：热电阻温度计、热电阻式流量计。
4 热敏电阻是一种利用半导体制成的敏感元件，其特点是电阻率随温度而显著变化。
5 根据应变片的材质，可以分为金属和半导体应变片两大类。金属应变片：丝式应变片，它的结构简单，价格低，强度高，但允许通过的电流较小，测量精度较低，适用于测量要求不
很高的场合使用；箔式应变片，其优点是导体截面面积大，散热性好，允许通过较大的电流，由于它的厚度很薄，因此具有较好的挠性，可以根据需要制成任意形状，灵敏度系数较高；金属薄膜应变片，具有较高的灵敏度系数，允许电流密度大，工作温度范围较广。
1、半导体应变片是利用半导体材料的压阻效应制成的一种纯电阻元件。
2、对一块半导体材料的某一轴向施加一定的载荷而产生应力时，它的电阻率会发生变化，这种物理现象称为导体的压阻效应。
3、半导体应变片有：体型半导体应变片、薄膜型半导体应变片、扩散型半导体应变片。
4、应变计安装在具有某一线胀系数的试件上，试件可以自由膨胀并不受外力作用，在缓慢升（或降）温的均匀温度场内，由温度变化引起的指示应变称为热输出。
5、热输出是静态应变测量中最大的误差源，而且应变片的热输出分散随着热输出值的增大而增大。当测试环境存在温度梯度或瞬变时，这种差异更大。因此，理想的情况是应变计的热输出值超过零，满足这一要求的应变计称为温度自补偿应变计。
6、传感器由弹性元件、应变片和外壳所组成。
7、热电阻是中、低温区最常用的一种温度检测传感器。
8、铂热电阻的测量精确度是最高的，它不仅广泛应用于工业测温，而且被制成标准的温度基准仪。
9、热电阻大都由纯金属材料制成，目前应用最多的是铂和铜。
10、铠装热电阻是由感温元件（电阻体）、引线、绝缘材料、不锈钢套管组合而成的坚固实体。
11、铂电阻：铂易于提纯，物理、化学性质稳定，电阻率较大，能耐较高的温度。
12、热电阻的两根引线的电阻值被分配在两个相邻的桥臂中，如果R’1=R’2,则有环境温度变化引起的引线电阻值变化造成的误差被相互抵消。
13、热敏电阻是一种利用半导体制成的敏感元件，其特点是电阻率随温度而显著变化。
14、热敏电阻的缺点是互换性较差，同一型号的产品特性参数有较大差别。
15、热敏电阻灵敏度高、便于远距离控制、成本低、适合批量生产等突出优点使得它的应用范围越来越广。
16、按温度特性热敏电阻可分为两类，随温度上升电阻增加的正温度系数热敏电阻，反之为负温度系数热敏电阻。
17、热敏电阻的型号表示
第一部分：主称，用字母“M”，表示敏感元件
第二部分：类别，用字母“Z”,表示正温度系数热敏电阻，或者用字母“F”，表示负温度系数热敏电阻
第三部分：“1”表示普通用途；“2”表示稳压用途；“3”表示微波测量用途；
“4”表示旁热式；“5”表示测温用途；“6”表示控温用途
“7”表示消磁用途；“8”表示线性型“9”表示恒温型“0”表示特殊型
18、标称电阻值是在25℃零功率时的电阻值，实际上总有一定误差，应在 10％之内。
19、一般，时间常数与耗散系数的乘积越大，则表示电阻的热容量越大，抑制浪涌电流的能力亦越强。
20、固态压阻式传感器是利用硅的压阻效应和集成电路技术制成的新型传感器。
21、单晶硅材料在受力作用后，电阻率将随作用力而改变，这种物理现象称为压阻效应。
22、在弹性变形限度内，硅的压阻效应是可逆的，即在应力作用下硅的电阻发生变化，而当应力除去时，硅的电阻又恢复到原来的数值。
23、压敏电阻具有频率响应高、体积小、精度高、灵敏度高等优点，可以测量冷冻机，空调机，空气压缩机的压力和气流流速。
24、气敏电阻是一种半导体敏感器件，它是利用气体的吸附而使半导体本身的电导率发生变化这一机理来进行检测的。
25、常用的主要有接触燃烧式气体传感器、电化学气敏传感器和半导体气敏传感器等。
26、半导体气敏传感器具有灵敏度高，响应快，稳定信好，使用简单等特点，应用极其广泛。
27、气敏元件在使用时需要加温/加热。
28、在气敏元件的材料中加入微量的铅、铂、金、银等元素以及一些金属盐类催化剂可以获得低温时的灵敏度，也可增强对气体种类的选择性。
29、气敏电阻根据加热的方式可分为直热式和旁热式两种。直热式消耗功率大，稳定性较差，故应用逐渐减少；旁热式性能稳定，消耗功率小，其结构上往往加有封压双层的不锈钢丝网防爆，因此安全可靠，其应用面较广。
30、QM-J3的电导率随气体浓度的增加而迅速升高。
31、湿敏电阻是利用湿敏材料吸收空气中的水分而导致本身电阻值发生变化这一原理而制成。
32、利用湿敏电阻能进行湿度测量和控制具有灵敏度高的、体积小、寿命长、不需维护、可以进行遥测和集中控制等优点。
33、常见湿敏元件的类型
（一）半导体陶瓷湿敏元件
（二）氯化锂湿敏元件
氯化锂是潮解性盐，这种电解质溶液形成的薄膜能随着空气中水蒸气的变化而吸湿或脱湿。感湿膜的电阻随空气相对湿度变化而变化，当空气湿度增加时，感湿膜中盐的浓度降低。
（三）有机高分子膜湿敏电阻
有机高分子脱湿敏电阻是在氧化铝等陶瓷基板上设置梳状型电极，然后在其表面涂以具有感湿性能，又有导电性能的高分子材料的薄膜，再涂覆一层多孔质的高分子膜保护层。
34、光敏电阻是采用半导体材质制作，利用内光电效应工作的光电器件。
35、光敏电阻在室温和一定光照条件下测得的稳定电阻值称为亮电阻或亮阻，此时流过的电流称为亮电流。
36、光敏电阻在室温和全暗条件下测得的稳定电阻值称为暗电阻或暗阻，此时流过的电流称为暗电流。
37、光敏电阻的暗阻越大越好，而亮阻越小越好，也就是说暗电流要小，亮电流要大，这样光敏电阻的灵敏度就高。
38、在一定照度下，光敏电阻两端所加的电压与流过光敏电阻的电流之间的关系，称为伏安特性。
39、光敏电阻的光电流与光照度之间的关系称为光电特性。
40、P61，课后练习题4、5、6
第三章电容式传感器
1、电容式传感器是把被测量转换为电容量变化的一种传感器。它具有结构简单、灵敏度高、动态响应特性好、适应性和抗过载能力强及价格低廉等优点。可以用来测量压力、力、位移、振动、液位等参数。
2、电容式传感器可以分为三种类型：改变极板面积的变面积式、改变极板距离的变间隙式和改变介电常数的变介电常数式。
3、在实际应用中，为了提高灵敏度，减小非线性，可采用差动式结构。
4、当电容式传感器中的电介质改变时，其介电常数发生变化，从而引起电容量发生变化。
5、电容量C与位移X呈线性关系。
6、P83-P84 课后练习题1、2、3、4
第四章电感式传感器
1、电感式传感器是利用被测量的变化引起线圈自感或互感的变化，从而导致线圈电感量改变来实现测量的。
2、自感式电感传感器就是利用线圈自感的变化进行测量的传感器。
3、线圈的电感可用式：L=N2/Rm(N为线圈匝数，Rm为磁路中磁阻)
4、传感器的灵敏度随气隙的增大而减小，为了减小非线性，气隙的相对变化量应很小，但太小又会影响测量范围，所以，既不要太小，也不能太大。
5、（1）变间隙型灵敏度高，但非线性误差较大，且制作装配比较困难。
（2）变面积型灵敏度较前者小，但线性较好，量程较大，使用比较广泛。
（3）螺管型灵敏度较低，但量程大且结构简单，易于制作和批量生产，是使用最广泛的一种传感器。
6、差动式结构除了可以改善线性、提高灵敏度外，对温度变化、电源频率变化等影响也可以进行补偿，从而减少了外界影响造成的误差。
7、交流电桥是电感式传感器的主要测量电路，它的作用是将线圈电感的变化转换成电桥电路的输出或电流输出，
8、差动变压器：由于在使用时采取了两个二次绕组反向串接，以差动方式输出，所以把这种传感器称为差动变压器式电感传感器，通常称为差动变压器。
9、零点残余电动势的存在，使得传感器的输出特性在零点附近比灵敏，给测量带来误差，此值的大小是衡量差动变压器性能好坏的重要指标。
10、为了减小零点残余电动势，可采取以下方法：
（1）尽可能保证传感器几何尺寸，线圈电气参数每个磁路的对称。
（2）选用合适的测量电路，如采用相敏整流电路，既可判别衔铁移动方向又可以改善输出特性，减小零点残余电动势。
（3）采取补偿线路减小零点残余电动势。
11、电涡流式传感器是一种建立在涡流效应理论原理上的传感器。它可以实现非接触地测量物体表面为金属导体的多种物理量，如位移、振动、厚度、转速、应力、硬度等参数。12、电涡流：当通过金属体的磁通量变化时，就会在导体中产生感应电流，这种电流在导体是闭合的，这就是所谓的电涡流。
13、涡流效应:电涡流的产生必然要消耗一部分的能量，从而产生磁场的线圈阻抗发生变化。
14、线圈的阻抗变化与导体的电导率、磁导率、几何形状、线圈的几何参数、激励电流频率以及线圈到被测导体间的距离有关。
15、一般来说，被测物的电导率越高，传感器的灵敏度也越高。
16、为了充分、有效地利用电涡流效应，对于平板型的被测物体则要求被测物体的半径应大于线圈半径的1.8倍，否则灵敏度降低。当被测物体时圆柱体时，被测导体直径必须为线圈直径的3.5倍以上，灵敏度才不受影响。
17、低频透射式电涡流传感器采用低频激励，因而由较大的贯穿深度，适合于测量金属材料的厚度。
18、一般来说，测薄金属板时，频率应略高些；测厚金属板时，频率应底些。
19、电桥法是将传感器线圈的阻抗变化转化为电压或电流的变化。
20、谐振法是将传感器线圈的等效电感的变化转换化为电压或电流的变化。
21、电感式传感器利用振动引起线圈感应的变化，可实现对设备运行时振动大小与频率的测量，可广泛应用于各种机械设备振动情况的测量，以及实验室中对振动的测量。
第五章热电偶传感器
1、热电偶是一种有源传感器，测量时不需要外加电源，使用十分方便，所以常被用作测量锅炉、管道内的气体或液体的温度及固体的表面温度。
2、两接点处的温度不同，一端温度为T（称为工作端或热端），另一端温度为T0（称为自由端，参考端或冷端），回路中就会产生一个电动势，该电动势的方向和大小与导体的材料及两接点的温度有关。这种现象称为“热电效应”。两种导体组成的回路称为“热电偶”，这两种导体称为“热电极”，产生的电动势则称为“热电势”。
3、热电偶回路中热电势的大小，只与组成热电偶的导体材料和两接点的温度有关，与热电偶的形状尺寸无关。
4、热电偶的特性：（1）高稳定性
（2）不均匀性
（3）热惰性
5、热电偶的基本定律（1）均质导体定律简答题
（2）中间导体定律
（3）标准电极定律
（4）中间温度定律
6、铠装电热偶具有能弯曲、耐高压、热响应时间快和坚固耐用等许多优点，它忽然工业用装配式热电偶一样，作为测量温度的变送器，通常和显示仪表、记录仪表和电子调节器配套使用，同时亦可作为装配式热电偶个感温元件。
7、工业热电偶（1）装配式热电偶
（2）铠装热电偶
（3）耐磨热电偶
（4）防爆热电偶
8、热电偶的冷端补偿方法简答题
（1）冷端恒温法
（2）补偿导线法
（3）计算修正法
（4）电桥补偿法（热电偶所产生的热电动势与温度之间实际应用时，由于热电偶冷端温度变化范围不会太大，这种补偿方式常被采用）
（5）显示仪表零位调整法（当热电偶通过补偿导线连接显示仪器时，如果热电偶冷端温度已知且恒定时，可预先将有零点调整器的显示仪器的指针从刻度的初始值调至已知的冷端温度值上，这时显示仪表的示值即为被测量的实际温度值）
9、（电路制作实施方案）用面包板制作
优点：电路连接灵活方便，速度快，所有元件都可以回收重复使用成本较低。
缺点：电路连接的可靠性较差，故障率高，指标达不到要求
10、用单孔万用版制作
优点：电路连接可靠，性能稳定，能够实现设计指标。
缺点：电路连接复杂，容易出错，部分元器件不能回收，成本较高。
11有PCB印刷电路板制作
优点：电路焊接简单，性能稳定可靠，能够达到理想设计指标。
缺点：由于数量较少，PCB印刷电路板开板成本很高
P119页的计算修正法例题--重点课后题：5-6-7
第六章压电式传感器
压电式传感器：压电式传感器是以某些晶体受力后在其表面产生电荷的压电效应为转换原理的传感器。它可以测量最终能变换为力的各种物理量，如力、压力、加速度等。
1、压电效应—简答题：在一定方向受到外力作用时，内部将产生极化现象，相应地在晶体的两个表面产生符号相反的电荷，当卸下外力后，又恢复到不带电状态，且当作用力方向改变时，电荷的极性也随之改变，这种现象称为压电效应。具有压电效应的物质很多，如：石英晶体、压电陶瓷、压电半导体等。
2、居里点：是指压电性能破坏时的温度转变点。
3、压电材料：至少写出三个
（1）石英晶体
（2）水溶性压电晶体
（3）铌酸锂晶体（在耐高温传感器上有广泛的前途）
（4）压电陶瓷
（5）压电半导体
（6）高分子压电材料
4、压电传感器的常用结构形式
（1）并联法：输出电荷大，本身电容大，因此时间常数大，试用于测量缓变信号，并以电荷量作为输出的场合。
（2）串联法：输出电压高本身电容小，适用于以电压作为输出量以及测量电路输入阻抗很高的场合。
5、等效电路
（1）压电式传感器在受外力作用时，两个电极表面将要聚集电荷，且电荷量相等，极性相反。这时它相当于一个以压电材料为电介质的电容器。
（2）压电传感器要求测量电路的前级输入端要有足够高的阻抗，这样才能防止电荷迅速泄漏而使测量误差变大。
（3）放大器输入电压幅度与被测频率无关，当改变连接传感器设计时，通常把电缆长度定为一常数，使用时如要改变电缆长度，则必须重新校正电压灵敏度值。
（4）电荷放大器是一种输出电压与输入电荷量成正比的前置放大器。它实际上是一个具有反馈电容的高增益运算放大器。
（5）为了放大器的稳定工作，减小零漂，在反馈电容两端并联一反馈电阻，形成直流反馈，用以稳定放大器的直流工作点。
6、压电式加速度传感器
（1）压电式加速度传感器是一种常用的加速度计，它的主要优点是灵敏度高、体积小、质量轻、测量频率上限较高，动态范围大。但易受外界干扰。
（2）HZ—9508型测振表是用于旋转机械进行振动测量、简易故障诊断的一种便携式数字显示测振表。可测量一般机械振动产生的加速度、速度、位移等参数，也有测量因齿轮、轴承故障的高频加速度值的功能，具有低压监测功能。
第七章光电传感器
光电传感器是采用光电器件作为检测元件的传感器，它首先把被测量的变化转换成光信
号的变化，然后借助光电器件进一步将光信号转换成电信号。光电传感器一般由光源、光学通路和光电器件三部分组成。
1、由光通量对光器件的作用原理不同所制成的光学测控系统是多种多样的，按光电器件输出量的性质可分为两大类，即模拟式光电传感器和脉冲式光电传感器。
（1）模拟式光电式传感器是将被测量转换成连续变化的光电流，它与被测量间呈单值关系。模拟式光电传感器按被测量方法可分为透射式（吸收）式、漫反射式、遮光式。
透射式：是指被测物体放在光路中，恒光源发出的光能量穿过被测物，部分被吸收后，透射光投射到光电器件上。
漫反射式：是指恒光源发出的光投射到被测物上，再从被测物体表面反射到光电器件上。
遮光式：是指当光源发出的光通量经被测物遮掉其中一部分，使投射到光电器件上的光通量改变，改变程度与被测物体在光路上的位置有关。
（2）脉冲式光电传感器接收的光信号是断续变化的，因此光电器件处于开关工作状态，输出的光电流通常只有两种稳定状态。
2、光电器件
光电器件是光电传感器中最重要的部件，常见的有真空光电器件和半导体器件两大类，它们的工作原理都基于不同形式的光电效应。根据光的波粒二象性，光是一种以光速运动的粒子流，这种粒子称为光子。每个光子具有的能量为 E=h*v，
式中，v为光波频率，h为普朗克常数，h=6.63×10-34J·s。
3、光电效应
使受光照射的物体产生相应电效应的效应称为光电效应。通常把光电效应分为三类。（1）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。基于外光电效应的光电器件有光电管、光敏晶体管等。
（2）在光线作用下能使物体的电阻率改变的现象称为内光电效应。基于内光电效应的光电器件有光敏电阻、光敏晶体管等。
（3）在光线作用下，物体产生一定方向电动势的现象称为光生伏特效应。基于光生伏特效应的光电器件有光电池等。
4、外光电器件效应
（1）光电管
光电管是利用外光电效应制成的光电器件。
光电子：当电子获得的能量大于阴极材料的逸出功A时，就可以克服金属表面束缚而逸出，形成电子发射。这种电子称为光电子。
光电管的光谱特性要求人们应当根据检测对象是紫外光、可见光还是红外光去选择阴极材料不同的光电管，以便获得满意的灵敏度。
（2）光电倍增管
光电倍增管具有放大电流的能力，主要由光阴极K、倍增极D和阳极A组成。依据封装方法，可分为端窗式和侧窗式。
（3）与测量有关的两个参数
1）暗电流
光电倍增管接上工作电压后，在没有光照的情况下阳极仍会有一个很小的电流输出，此电流即称为暗电流。
暗电流的存在决定了光电倍增管可测量光信号的最小值。一只好的光电倍增管，要求其暗电流小并且稳定。
2）光谱响应特征
光电倍增管对不同波长的光入射的响应能力是不同的，这一特性可用光谱响应频率表示。在给定波长的单位辐射功率照射下所产生的阳极电流大小称为光电倍增管的绝对光谱响应率，表示为 )
()()(λλλp I S = 式中，P （λ）为入射到光阴极上的单色辐射功率；)(λI 是该辐射功率照射下所产生的阳极电流；)(λS 是波长的函数，它与波长的关系曲线称为光电倍增管的绝对光谱响应曲线。
（4）内光电效应器件 光敏晶体管通常指光敏二极管和光敏三极管。光敏二极管在电路中通常处于反向偏置状态。
光敏二极管的符号：P149
光敏三极管的符号：P149
光电池符号：P152
1）光谱特性
在入射光照度一定时，光敏晶体管的相对灵敏度随光波波长的变化而变化，一种光敏晶体管只对一定波长范围的入射光敏感，这就是光敏晶体管的光谱特性。
不同材料的光敏晶体管，光谱峰值波长不同。由于锗管的暗电流比硅管大，因此锗管性能较差。因此在探测可见光或赤热物体时，多采用硅管。但对红外光进行探测时，采用锗管较为合适。
2）光电特性
它指外加偏置电压一定时，光敏晶体管的输出电流和光照度的关系
3）温度特性
温度的变化对光敏晶体管的亮电流影响较小，但是对暗电流的影响却十分显著。在电路中采取适当的温度补偿措施，或者将光信号进行调制，对输出的电信号采用交流放大，利用电路中隔直电容的作用，就可以隔断暗电流，消除温度的影响。
4）频率特性
光敏晶体管受调制光照射时，相对灵敏度与调制频率的关系称为频率特性。光敏三极管的频响比光敏二极管差得多，锗光敏三极管的频响比硅管小一个数量级。
（5）光生伏特效应器件
1）光谱特性
光电池对不同波长的光，灵敏度是不同的。硒光适用于可见光的检测。光谱峰值位置不仅和制造光电池的材料有关，同时，也和制造工艺有关，而且随着使用温度的不同会有所移动。
2）光电特性
短路电流在很大范围内与光照度成线性关系，负载电阻越小。
3）温度特性
光电池的温度特性是指开路电压和短路电流随温度变化的情况。
4）频率特性
光电池的频率特性是指输出电流与入射光调频率的关系。
5、光电传感器
光电传感器通常由光源、光学通路和光电器件三部分组成。光电传感器的敏感范围远远
超过了电感、电容、磁力、超声波传感器的敏感范围。
（1）光电传感器的类型
按照光电传感器中光电器件输出电信号的形式可以将光电传感器分为模拟式和脉冲式。
1）模拟式光电传感器
输出的光电流是连续变化的
2）脉冲式光电传感器 光电传感器接收的光信号是断续变化的，因此光电器件处于开关工作状态，多用于光电计数和光电转速测量等场合。
（2）光电传感器的常用光源—简单题
发光二极管、钨丝灯泡、激光
（3）光电转换电路
测量电路能够把光电效应造成的光电器件性能的变化转换成所需要的电压或电流。 半导体光电器件的光电转换电路也可以使用集成运算放大器。
6、常见的光电传感器及应用
（1）透射式光电传感器的应用
检测物体的有无、运动方向、转速等内容
（2）漫反射型光电传感器
漫反射型光电传感器有时也称为接近传感器。
（3）遮光式光电传感器
（4）光电式带材跑偏检测器
光电式带材跑偏检测器用来检测带型材料在加工中偏离正确位置的大小及方向，主要用于印染、送纸、胶片、磁带的生产过程中。
7、光电转速测量装置的设计与制作
转速测量原理min)/(6r T
N n T 为固定的测量时间，N 为计数器计取的脉冲个数，n 为被测转速。
第八章 霍尔传感器
1. 霍尔元件是一种基于霍尔效应的磁传感器。按照霍尔元件的功能可将其分为霍尔线性元
件和霍尔开关元件，前者输出模拟量，后着输出数字量。
2. 按被检测对象的性质可将它们的应用分为直接应用和间接应用。前者是直接检测出被检
测对象本身的磁场货磁特性。
3. 简答题--在置于测场的导体或者半导体中通入电流，若电流与磁场垂直，则在与磁场和
电流都垂直的方向上会出现一个电势差，这种现象称为霍尔效应，室友科学家爱德文。霍尔在1879年发现的。产生的电势差称为霍尔电压。在与X 轴相互垂直的两个断面c 和d 上做两个金属点击，称控制电极。在控制电极上外加一个电压u ，便形成一个沿x
方向流动的电流I，称为控制电流。
4.P166,8.1图中沿Y轴负方向力的作用这个力就是洛伦磁力。在A与B两点间建立的电
势差称为霍尔电压，用Uh表示。
5.霍尔电压Uh与控制电流及磁场强度有关。Uh正比与I及B。当磁场改编方向时，UH也
改变方向。同样当霍尔灵敏度及磁感应强度恒定是增加控制电流，也可以增大霍尔电压。
6.在同样的磁场强度、相同尺寸和相同功耗下，不同的材料的霍尔元件，输出的霍尔电压
仅仅取决与材料本身的性质。
7.霍尔元件的温度特性是指元件的内助及输出电压与温度之间的关系。
8.不等位电压是由于元件输出极焊接不对称、厚薄不均匀及两个输出即接触不良等原因造
成的，可以通过桥路平衡的原理加以补偿。
9.在无磁场的情况下，元件通入交流电流，输出端除交流不等位电压以外的直流分量称为
寄生直流电压。
10.在未通电的情况下，由于脉动或交变磁场的作用，在输出端产生的电动势称为感应电动
势。
11.在无外加磁场的情况下，由控制电流所建立的磁场在一定条件下使霍尔元件产生的输出
电压称为自激场零电压。
12.集成霍尔传感器是利用硅集成电路工艺将霍尔元件和测量电路集成在一起的一种传感
器，它体积小、质量轻、功耗低。
13.集成霍尔传感器的输出是经过处理后的电压信号。按照输出信号的形式，可以分为开关
型和线性型两类。
14.开关型集成霍尔传感器的这一特性，正式我们所需的。它大大增强了开关电路的抗干扰
能力，保证动作稳定，不产生震荡现象。
15.因为霍尔器件需要工作电源，要将霍尔器件固定在工作台的适当的位置。
16.工作磁体和霍尔器件间的运动方式有对移、侧移、旋转及遮断。图8.10所示TEAG即为
总有效工作气隙。
17.霍尔开关电路的输出级一般是一个集电极开路的NPN晶体管，其使用规则和任何一种相
似的NPN开关管相同。
18.霍尔器件的开关作用非常迅速，典型的上升时间和下降时间在400ns范围内，优于任何
机械开关。
19.霍尔传感器的应用：用于检测磁场、检测铁磁物体、在直流无刷电极中的应用、无伤探
伤、
20.霍尔接近传感器和接近开关，霍尔齿轮传感器、旋转传感器、霍尔位移传感器、实现电
—磁—电的转换、霍尔隔离放大器、用作电磁隔离耦合器。
21.P189 思考题
第九章新型传感器
22.技术较先进且应用较成熟的新型传感器有光纤、红外线、超声波、激光……简单题
23.FOS：Fiber Optical Sensor，光导纤维传感器具有灵敏度高，不受电磁波干扰，传输
频带宽，绝缘性能好，耐水抗腐蚀性好，体积小，柔性好等优点。可用于位于、速度、加速度、液位、压力、流量、振动、水声、温度、电压、电压、磁场、核辐射的方面的测量。
24.光纤传感器有光导的芯体玻璃和包层玻璃膜组成。包层的外面用塑料或橡胶做成外护套
保护着纤芯和包层，是光纤具有一定的机械强度。
25.折射光沿界面传播称为全反射。
26.纤芯与包层的折射率差值越大，数值孔径N a就越大，光纤的集光能力越强。
27.光纤传感器按作用分为物性型和结构型两大类。
28.在物性型（功能型）光纤传感器中，光纤不仅起到了传光作用，同时是敏感元件。
29.结构型光纤传感器中光纤不是敏感元件，只是作为传光元件。
30.光纤传感器一般由光源、光纤、光电器件组成。常用的光源有激光二极管和发光二极管。
激光二极管具有亮度高、易调制，尺寸小等优点。而发光二极管具有结构简单和温度对发射功率影响小等优点。
31.光纤液位计可用于易燃易爆场合，但不能测污浊液体以及会黏附在测头表面的粘稠物
质。
32.根据法拉第旋光效应，由电流所形成的磁场会引起光纤中线偏振光的偏转，检测偏转角
的大小，就可以得到相应的电流值。
33.红外线传感器是利用物体产生的红外辐射的特性，实现的自动检测的传感器。
34.红外线属于不可见光波的范畴，它的波长一般在0.76~600um之间，而红外区通常又可
以分为近红外（0.73~1.5um）、中红外（1.5~10um）、远红外（10um以上）。
35.红外辐射是由于物体内部的分子的转动及振动而产生的。这类振动过程是物体受热引起
的，只有在绝对零度（-273℃）时，一切物体的分子才会停止运动。所以在绝对零度的时候没有一种物体会发射红外线。多有的物体都是红外辐射的发射源，如火焰、汽车、飞机、动植物和人体等。
36.红外线和所有的电磁波一样，具有反射、折射、散射、干涉及吸收等性质，但它的特点
是热效应非常大。
37.温度越低的物体辐射的红外线波长越长。
38.热敏型是利用红外线辐射的热效应制成的，其核心是热敏元件。这类传感器只要有热释
电红外线传感器和红外线温度传感器两大类。
39.光电型是利用红外线辐射的光电效应制成的，其核心是光电器件。这类传感器主要有红
外二极管、三极管。
40.红外传感器的应用：用于在线温度监测、用于防盗报警
41.声的发生是由于发声体的机械振动，引起周围弹性介质中质点的振动由近及远的传播，
这就是声波。
42.人耳多能听闻的声波其频率在20~2000Hz之间，频率超过2000Hz的叫做超声波。
43.超声波发生器主要的电声型，它是讲电磁能转换成机械能。其结构分为两部分，第一部
分是产生高频电流或电压的电源，另一部分是换能器，他的作用是将电磁振荡变换成机械振荡产生的超声波。
44.电压式超声波发生器是利用压电晶体的电致伸缩现象制成的。在压电材料切片上施加交
变电压，使它产生电致伸缩振动，而产生超声波。
45.当外加交变电压频率等于晶片的固有频率时，产生共振，这是产生的超声波最强。
46.压电式超声波发生器可以产生几十到KHz到MHz的高频超声波。
47.铁磁性物质在交变的磁场中，在顺着磁场方向产生伸缩现象，叫做磁致伸缩效应。
48.一般的超声波接受是利用超声波发生器的逆效应而进行工作的。
49.当超声波作用到压电晶体上时，是晶片的两个界面上产生交变电荷，这种电荷先被转换
电压，经过放大送到测量电路，最后记录或显示出结果。
50.磁致伸缩超声波接收器是利用磁致伸缩的逆效应制成的。当超声波作用带磁致伸缩材料
上时，是磁致材料伸缩，引起他的内部磁场的变化。
51.横向振荡只能在固体中产生，而纵向振荡可以在固体、液体、气体中产生。
52.超声波的一种传播特性是在通过两种不用的介质时，产生的折射与反射现象。
53.介质的吸收程度与频率与介质密度有很大的关系，气体的ρ值很小，故超声波在其中衰
减很快，尤其在f较高时衰减更快，故超声波仪表只要用于固体及液体中。
54.超声波应用:
55.超声波探伤——穿透法探伤、反射法探伤;当缺陷面积大于声束截面时，声波全部由缺
陷处反射回来，荧光上只有T、F波，没有B波。当工作无缺陷时，荧光屏上只有T、B 波，没有F波。
56.超声波测液位，当超声波探头向液面发射短促的超声脉冲，经过时间t后，探头接收到
从液面反射回来的回音脉冲，L=1/2ct
57.超声波测厚度，广泛应用的而是脉冲回波法。
58.超声波传感器，超声波是一种频率高于声波的机械波，有换能压电晶片在电压的激励下
发生振动产生的，既可以发射超声波，也可以接收超声波。
59.超声波测距原理--简答题：超声波发射器向某一方向发射超声波，在发射的时刻同时开
始计时，超声波在空气中传播，途中碰到障碍物就立刻返回来，超声波接收器收到反射波就立即停止计时。
60.激光传感器都是将外来的能量转化为一定波长的光，并以光的形式发射出来。激光传感
器是有激光发生器、激光接收器及其相应的电路所组成的。
61.原子在得到外界能量后，有低能级向高能级跃进的过程叫做原子的激发。这种处于激发
状态的原子自发地从高能级跃迁到低能级上去二发光，叫做原子的自发辐射。
62.如果处于高能级的原子在外界作用影响下，发射光子跃进到低能级上去，这种发光叫做
原子的受激动辐射。
63.激光是媒质的粒子。
64.想要产生激光，单靠外界激发二得到的初级受激辐射是不行的。实际的激光器都是有一
个粒子数反转的粒子系统（叫做工作物质）和一个光学共振腔组成的。
65.………………
66.………………
67.P218思考题
68.
测试与传感器技术试题库及答案
测试与传感器技术试题(1) 一、判断题(判断下列各题，正确的在题干后面的括号内打A“√”，错误的打B“×”。每小 题2分，共10分) 1.X-Y记录仪可记录任何频率的信号。( B ) 2.分析周期信号的频谱的工具是傅立叶级数。( A ) 3.阻抗变换器的作用是将传感器的高输出阻抗变为低阻抗输出。( A ) 4.瞬态信号的频谱一定是连续的。( A ) 5.系统的不失真测试条件要求测试系统的幅频特性和相频特性均保持恒定。( B ) 二、单项选择题(在每小题的四个备选答案中选出一个正确答案，并将其号码填在题干的括号 内。每小题2分，共10分) 1.信号x(t)=sin(2t+1)+cos(t/3)是( A ) A.周期信号 B.非周期信号 C.瞬态信号 D.随机信号 *2.用共振法确定系统的固有频率时，在有阻尼条件下，( )频率与系统固有频率一致。 A.加速度共振 B.速度共振 C.位移共振 D.自由振动 3.压电式加速度计与测振仪之间可以串接的是( A ) A.电荷放大器 B.A/D转换器 C.相敏检波器 D.滤波器 4.温度误差的线路补偿法是利用电桥( C )实现的。 A.相邻桥臂同变输入电压相加 B.相邻桥臂差变输入电压相减 C.相对桥臂同变输入电压相加 D.相对桥臂差变输入电压相加 5.差动变压器式位移传感器中线圈之间的互感M( B ) A.始终保持不变 B.随被测位移的变化而变化 C.不随被测位移的变化而变化 D.随线圈电流的变化而变化 三、填空题(每空1分，共30分) 1.若位移信号x(t)=Acos(ωt+ψ),则其速度信号的振幅为___AW_____，加速度信号的振幅为 ______AW2__。 2.利用数字频率计测量振动频率时，一般对低频信号测________，高频信号测________。 3.信号的频谱函数可表示为__幅值______频谱和___相位_____频谱。 4.用共振法确定系统的固有频率时，由于测量的振动参数不同，存在着________共振频率， ________共振频率，________共振频率。 5.高频情况下，多采用___压电式____测力传感器来测量激振力，而且在实验前需对测力系统 进行____标定____。 6.当压电式加速度计固定在试件上而承受振动时，质量块产生一可变力作用在压电晶片上， 由于___压电_____效应，在压电晶片两表面上就有___电荷_____产生。 7.阻抗头由两部分组成，一部分是___力_____传感器，一部分是_加速度_______传感器。它 是用来测量驱动点__阻抗______的。 8.阻容式积分电路中，输出电压从_电容C_______两端取出，RC称为__积分______时间常数， RC值越大，积分结果越__准确______，但输出信号___越小_____。 9.光线示波器的关键部件是________，通过它，可将按一定规律变化的________信号，转换 成按同样规律变化的________摆动信号，从而记录测量结果。 10.热电偶的热电势由________和________两部分组成。 @@@11.测试装置所能检测到的输入信号的最小变化量称为_分辨率_______。 12.具有质量为M，刚度为K的振动体的固有频率为________。
传感器与检测技术课后答案
第一章课后习题答案 1．什么是传感器？它由哪几个部分组成？分别起到什么作用？ 解：传感器是一种以一定的精确度把被测量转换为与之有确定对应关系的、便于应用的某种物理量的测量装置，能完成检测任务；传感器由敏感元件，转换元件，转换电路组成。敏感元件是直接感受被测量，并输出与被测量成确定关系的物理量；转换元件把敏感元件的输出作为它的输入，转换成电路参量；上述电路参数接入基本转换电路，便可转换成电量输出。2．传感器技术的发展动向表现在哪几个方面？ 解：（1）开发新的敏感、传感材料：在发现力、热、光、磁、气体等物理量都会使半导体硅材料的性能改变，从而制成力敏、热敏、光敏、磁敏和气敏等敏感元件后，寻找发现具有新原理、新效应的敏感元件和传感元件。 （2）开发研制新型传感器及组成新型测试系统 ①MEMS技术要求研制微型传感器。如用于微型侦察机的CCD传感器、用于管道爬壁机器人的力敏、视觉传感器。 ②研制仿生传感器 ③研制海洋探测用传感器 ④研制成分分析用传感器 ⑤研制微弱信号检测传感器 （3）研究新一代的智能化传感器及测试系统：如电子血压计，智能水、电、煤气、热量表。它们的特点是传感器与微型计算机有机结合，构成智能传感器。系统功能最大程度地用软件实现。 （4）传感器发展集成化：固体功能材料的进一步开发和集成技术的不断发展，为传感器集成化开辟了广阔的前景。 （5）多功能与多参数传感器的研究：如同时检测压力、温度和液位的传感器已逐步走向市场。 3．传感器的性能参数反映了传感器的什么关系？静态参数有哪些？各种参数代表什么意义？动态参数有那些？应如何选择？ 解：在生产过程和科学实验中，要对各种各样的参数进行检测和控制，就要求传感器能感受被测非电量的变化并将其不失真地变换成相应的电量，这取决于传感器的基本特性，即输出—输入特性。衡量静态特性的重要指标是线性度、灵敏度，迟滞和重复性等。 1）传感器的线性度是指传感器的输出与输入之间数量关系的线性程度； 2）传感器的灵敏度S是指传感器的输出量增量Δy与引起输出量增量Δy的输入量增量Δx 的比值； 3）传感器的迟滞是指传感器在正（输入量增大）反（输入量减小）行程期间其输出-输入特性曲线不重合的现象；
传感器与检测技术(知识点总结)
传感器与检测技术(知识点总结) 一、传感器的组成2：传感器一般由敏感元件，转换元件及基本转换电路三部分组成。①敏感元件是直接感受被测物理量，并以确定关系输出另一物理量的元件（如弹性敏感元件将力，力矩转换为位移或应变输出）。②转换元件是将敏感元件输出的非电量转换成电路参数（电阻，电感，电容）及电流或电压等电信号。③基本转换电路是将该电信号转换成便于传输，处理的电量。 二、传感器的分类 1、按被测量对象分类（1）内部信息传感器主要检测系统内部的位置，速度，力，力矩，温度以及异常变化。（2）外部信息传感器主要检测系统的外部环境状态，它有相对应的接触式（触觉传感器、滑动觉传感器、压觉传感器）和非接触式（视觉传感器、超声测距、激光测距）。 2、传感器按工作机理（1）物性型传感器是利用某种性质随被测参数的变化而变化的原理制成的（主要有：光电式传感器、压电式传感器）。（2）结构型传感器是利用物理学中场的定律和运动定律等构成的（主要有①电感式传感器；②电容式传感器； ③光栅式传感器）。 3、按被测物理量分类如位移传感器用于测量位移，温度传感器用于测量温度。
4、按工作原理分类主要是有利于传感器的设计和应用。 5、按传感器能量源分类（1）无源型：不需外加电源。而是将被测量的相关能量转换成电量输出（主要有：压电式、磁电感应式、热电式、光电式）又称能量转化型；（2）有原型：需要外加电源才能输出电量，又称能量控制型（主要有：电阻式、电容式、电感式、霍尔式）。 6、按输出信号的性质分类（1）开关型（二值型）：是“1”和“0”或开(ON)和关（OFF）；（2）模拟型：输出是与输入物理量变换相对应的连续变化的电量，其输入/输出可线性，也可非线性；（3）数字型：①计数型：又称脉冲数字型，它可以是任何一种脉冲发生器所发出的脉冲数与输入量成正比；②代码型（又称编码型）：输出的信号是数字代码，各码道的状态随输入量变化。其代码“1”为高电平，“0”为低电平。 三、传感器的特性及主要性能指标 1、传感器的特性主要是指输出与输入之间的关系，有静态特性和动态特性。 2、传感器的静态特性是当传感器的输入量为常量或随时间作缓慢变化时，传感器的输出与输入之间的关系，叫静态特性，简称静特性。表征传感器静态特性的指标有线性度，敏感度，重复性等。 3、传感器的动态特性是指传感器的输出量对于随时间变化的输入量的响应特性称为动态特性，简称动特性。传感器的动态特
传感器与检测技术
804 华南理工大学 2008年攻读硕士学位研究生入学考试试卷（请在答题纸上做答，试卷上做答无效，试后本卷必须与答题纸一同交回） 科目名称：传感器与检测技术 适用专业：测试计量技术及仪器 共 4 页一、填空题（每空1分，共30分） 1．通常传感器由敏感元件、转换元件和______________三部分组成。它是能把外界各种_____________转换成_____________器件和装置。 2．各种传感器，由于原理、结构不同，使用环境、条件、目的不同，其技术指标也不可能相同。但是有些一般要求，却基本上是共同的，这就是：___________、___________、___________、___________、通用性、小的轮廓尺寸、低成本、低能耗等要求。 3．传感器的静态特性表示传感器在被测量各个值处于稳定状态时的输出输入关系。 衡量传感器的静态特性的主要技术指标一般有___________、___________、___________、灵敏度、各种抗干扰稳定性、温漂、稳定性（零漂）、分辨力等。4．传感器的动态特性是指传感器对随___________的输入量的响应特性。总的来说，传感器的动态特性取决于___________。 5.金属丝在外力作用下发生机械形变时它的电阻值将发生变化，这种现象称 __________效应；半导体或固体受到作用力后电阻率要发生变化，这种现象称__________效应。直线的电阻丝绕成敏感栅后长度相同但应变不同，圆弧部分使灵敏度K下降了，这种现象称为__________效应。 6．电感式传感器具有以下优点：结构简单可靠、、输出阻抗小、、、分辨能力较高、示值误差较小、稳定性好等；它的缺点是，不宜用于快速动态测量。 7．螺线管式差动变压器式传感器理论上讲，衔铁位于中心位置时输出电压为零，而实际上差动变压器输出电压不为零，我们把这个不为零的电压称为 电压；利用差动变压器测量位移时如果要求区别位移方向（或正负）可采用电路。 8．某些电介质当沿一定方向对其施力而变形时内部产生极化现象，同时在它的表面产生符号相反的电荷，当外力去掉后又恢复不带电的状态，这种现象称为_____________效应；在介质极化方向施加电场时电介质会产生形变，这种效应又称_____________效应。 9．光电传感器的工作原理是基于物质的光电效应，目前所利用的光电效应大致有三大类：第一类是利用在光线作用下光电子逸出物体表面的外光电效应，这类器件有_____________等；第二类是利用在光线作用下使材料内部电阻率改变的内
传感器及检测技术教案
传感器及检测技术
项目一 传感器误差与特性分析 任务1 检测结果的数据整理 1.1.1 测量与测量方法 1.检测 2.测量方法 (1)电测法和非电测法 (2)直接测量和间接测量 (3)静态测量和动态测量 (4)接触性测量和非接触性测量 (5)模拟式测量和数字式测量 1.1.2 测量误差及其表示方法 测量误差：测量值与其真值之间的差值 例：某温度计的量程范围为0-500oC ，校验时该表的最大绝对误差为6oC ，试确定其精度等级？ 查表1.1，精度等级应定为1.5级 任务1： 现有0.5级的0~300oC 和1.0级0~100oC 的两个温度计，欲测量80oC 的温度，试问选用哪一个温度计好？为什么？在选用仪器时应考虑哪些方面？ 实施： 0.5级的0~300oC 的温度计测量时可能出现的最大绝对误差为： 用其测量80oC 可能出现的最大示值相对误差为： ?? ? ? ? ???? ?引用误差示值（标称）相对误差实际相对误差相对误差绝对误差x γγ%.21%100500 6 %100=?= ??= m m m A x γ5 .1)0300(%5.0111=-?==?m m m A x γ
1.0级的0~100oC 的温度计测量时可能出现的最大绝对误差为： 用其测量80oC 可能出现的最大示值相对误差为： 结论：选用1.0级的0~100oC 的温度计较好。选用仪器时，不能单纯追求精度，而是要兼顾精度和量程 1.1.3 测量误差的分类及来源 1.系统误差 2.随机误差 3.粗大误差（疏忽误差、过失误差) 4.缓变误差 任务2 传感器特性分析与传感器选用 1.2.1 传感器的组成及其分类 1.2.2 传感器的静态特性与指标 传感器的静态特性指标 1.精密度、准确度和精确度 2.稳定性 1 )0100(%.01222=-?==?m m m A x γ%25.1%10080 1 %10022=?= ??= x x m x γ?? ?动态特性 静态特性
传感器及检测技术
习题一概论p16 1.测试系统一般是怎样构成的？ ①传感器将被测物理量转换成以电量为主要形式的电信号； ②信号变换部分是对传感器所送出的信号进行加工； ③显示与记录部分将所测信号变为一种能为人们所理解的形式，以供人们观测和分析。 2.什么是测量误差？测量误差有几种表示方法？ 测量误差：人们在进行各种实际测量时，尽管被测量在理论上存在真值，但由于客观实验条件的限制，被测量的真值实际上是测不到的，因而测量结果只能是真值的近似值，这就不可避免地存在着测量误差。 测量误差有：绝对误差、相对误差、引用误差。 3.测量误差按出现规律可分为几种？它们与准确度与精密度有什么关系？ ①按出现规律可分为：系统误差、随机误差、粗大误差 ②准确度表示测量结果中系统误差的大小。系统误差越小，准确度越高，即真一民实际 值符合的程度越高。 精密度表示测量结果中随机误差大小的程度。随机误差越小，测量值越集中，表示精密度越高。 精确度是测量结果系统误差与随机误差的综合。表示测量结果与真值的一致程度。精确度用来反映系统误差和随机误差的综合影响。精确度越高，表示正确度和精密度越高，意味着系统误差和随机误差都小。 4.产生系统误差的常见原因有哪些？常用的减小系统误差的方法有哪些？ ①产生系统误差的主要原因： ●仪器的制造、安装或使用方法不正确； ●环境因素影响（温度、湿度、电源等）； ●测量原理中使用近似计算公式；
●测量人员不良读数习惯 ②减小系统误差的方法： ●发现判断：实验对比、残余误差观察、准则检测 ●减少消除：修正、特殊测量法（替代、差值、误差补偿、对称观察） 5.传感器有哪些几部分组成？ 敏感元件、转换元件、转换电路 6.按传感器的工作机理、能量转换方式、输入量及测量原理四种方法，传感器分别是如何分 类的？ ①按工作机理分： ●电参数式传感器（如电阻式、电感式和电容式）； ●压电式传感器； ●光电式传感器； ●热电式传感器。 ②按能量转换方式分： ●能量控制型传感器（如电阻、电感、电容式） ●能量转换型传感器（如基于压电效应、热电效应传感器） ③按输入量分： 力传感器、位移传感器、温度传感器 ④按测量原理分： ●电路参量式传感器（包括电阻式、电感式、电容式） ●电动势式传感器（包括磁电感应式、霍尔式、压电式） ●光电式传感器（包括一般光电式、光栅式、激光式、光电码盘式、光导纤维式） ●半导体式传感器 习题二温度检测p35 7.温度检测主要有哪几种方法及它们是怎样分类的？ 温度检测方法分为：接触测量法，非接触测量法。 接触式包括：热膨胀式（如水银、双金属、液体或气体压力）； 热电偶； 热电阻（铂电阻、铜电阻、半导体热敏电阻）。
传感器与检测技术考题及答案
传感器与检测技术考试试题 一、填空：（20分） 1，测量系统的静态特性指标主要有线性度、迟滞、重复性、分辨力、稳定性、温度稳定性、各种抗干扰稳定性等。（2分） 2.霍尔元件灵敏度的物理意义是表示在单位磁感应强度相单位控制电流时的霍尔电势大小。 4.热电偶所产生的热电势是两种导体的接触电势和单一导体的温差电势组成的，其表达式为Eab （T ，To ）=T B A T T B A 0d )(N N ln )T T (e k 0σ-σ?+-。在热电偶温度补偿中补偿导线法（即冷端延长线法）是在连接导线和热电偶之间，接入延长线，它的作用是将热电偶的参考端移至离热源较远并且环境温度较稳定的地方，以减小冷端温度变化的影响。 5.压磁式传感器的工作原理是：某些铁磁物质在外界机械力作用下，其内部产生机械压力，从而引起极化现象，这种现象称为正压电效应。相反，某些铁磁物质在外界磁场的作用下会产生机械变形，这种现象称为负压电效应。（2分） 6. 变气隙式自感传感器，当街铁移动靠近铁芯时，铁芯上的线圈电感量（①增加②减小③不变）（2分） 7. 仪表的精度等级是用仪表的（① 相对误差 ② 绝对误差 ③ 引用误差）来表示的（2分） 8. 电容传感器的输入被测量与输出被测量间的关系，除（① 变面积型 ② 变极距型 ③ 变介电常数型）外是线性的。（2分） 1、变面积式自感传感器，当衔铁移动使磁路中空气缝隙的面积 增大时，铁心上线圈的电感量（①增大，②减小，③不变）。 2、在平行极板电容传感器的输入被测量与输出电容值之间的关 系中，（①变面积型，②变极距型，③变介电常数型）是线性的关系。 3、在变压器式传感器中，原方和副方互感M 的大小与原方线圈 的匝数成（①正比，②反比，③不成比例），与副方线圈的匝数成（①正比，②反比，③不成比例），与回路中磁阻成（①正比，②反比，③不成比例）。 4、传感器是能感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用输
传感器与检测技术总结材料
《传感器与检测技术》总结 ：王婷婷 学号：14032329 班级：14-11
传感器与检测技术 这学期通过学习《传感器与检测技术》，懂得了很多，以下是我对这本书的总结。 第一章 概 述 传感器的作用是：传感器是各种信息的感知、采集、转换、传输和处理的功能器件，具有不可替代的重要作用。 传感器的定义：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或装置。 传感器的组成：被测量量---敏感元件---转换元件----基本转换电路----电量输出 传感器的分类：按被测量对象分类（部系统状态的部信息传感器{位置、速度、力、力矩、温度、导演变化}、外部环境状态的外部信息传感器{接触式[触觉、滑动觉、压觉]、非接触式[视觉、超声测距、激光测距）；按工作机理分类（结构型{电容式、电感式}、物性型{霍尔式、压电式}）；按是否有能量转换分类（能量控制型[有源型]、能量转换型[无源型]）；按输出信号的性质分类（开关型[二值型]{接触型[微动、行程、接触开关]、非接触式[光电、接近开关]}、模拟型{电阻型[电位器、电阻应变片]，电压、电流型[热电偶、光电电池]，电感、电容型[电感、电容式位置传感器]}、数字型{计数型[脉冲或方波信号+计数器]、代码型 [回转编码器、磁尺]}）。 传感器的特性主要是指输出与输入之间的关系。当输入量为常量，或变化极慢时，称为静态特性；输出量对于随时间变化的输入量的响应特性，这一关系称为动态特性，这一特性取决于传感器本身及输入信号的形式。可以分为接触式环节（以刚性接触形式传递信息）、模拟环节（多数是非刚性传递信息）、数字环节。动态测量输入信号的形式通常采用正弦周期（在频域）信号和阶跃信号(在时域)。 传感器的静态特性：线性度（以一定的拟合直线作基准与校准曲线比较% 100max ??=Y L L δ）、迟滞、重复性、灵敏度（K0=△Y/△X=输出变化量/输入变化量 =k1k2···kn ）和灵敏度误差（rs=△K0/K0×100%、稳定性、静态测量不确定性、其他性能参数：温度稳定性、抗干扰稳定性。 传感器的动态特性：传递函数、频率特性（幅频特性、相频特性）、过渡函数。 0阶系统：静态灵敏度；一阶系统：静态灵敏度，时间常数；二阶系统：静态灵敏度，时间常数，阻尼比。 传感器的标定：通过各种试验建立传感器的输入量与输出量之间的关系，确定传感器在不同使用条件下的误差关系。国家标准测力机允许误差±0.001%，省、部一级计量站允许误差±0.01%，市、企业计量站允许误差±0.1%，三等标准测力机、传感器允许误差±（0.3～0.5）%，工程测试、试验装置、测试用力传感器允许误差±1%。分为静态标定和动态标定。 第二章 位 移 检 测 传 感 器 测量位移常用的传感器有电阻式、电容式、涡流式、压电式、感应同步器式、磁栅式、光电式。参量位移传感器是将被测物理量转化为电参数，即电阻、电容或电感等。发电型位移传感器是将被测物理量转换为电源性参量，如电动势、电荷等。属于能量转换型传感器，这类传感器有磁电型、压电型等。 电位计的电阻元件通常有线绕电阻、薄膜电阻、导塑料（即有机实心电位计）等。电位计结构简单，输出信号大，性能稳定，并容易实现任意函数关系。其缺点是要求输入能量大，电刷与电阻元件之间有干摩擦，容易磨损，产生噪声干扰。 线性电位计的空载特性：x K x l R R R x == ，KR----电位计的电阻灵敏度（Ω/m ）。电
传感器与检测技术名词解释
传感器复习资料 第一章 1、传感器的定义：能够检测特定的物理量并将其转换为相应的电量的装置（或者 是一种以一定的精确度把被测量转换为与之有确定对应关系的、便于应用的某种物理量的测量装置）。 2、传感器的组成：由敏感元件、转换元件、信号调理转换电路三部分组成。 3、传感器的作用：信息的收集、信息数据的转换和控制信息的采集，处于被测对象和检测系统的接口位置。 4、传感器的静态特性：是指传感器被测输入量各个值为不随时间变化的恒定信号 时，系统的输入和输出之间的关系，包括线性度、灵敏度、重复性、迟滞、漂移； 动态特性是指传感器的输入为随时间变化的信号时，系统的输入与输出之间的关系。 5、提高传感器性能的技术途径：采用线性化技术、采用闭环技术、采用补偿和校正技术、采用差动技术、 第二章 6、测量基本概念：测量就是借助专用的手段和技术工具，通过实验的方法，把被 测量与同种性质的标定进行比较，求出两者的比值，从而获得被测量大小的过程。 7、测量的方法：直接测量、间接测量、组合测量。 8、真值的概念：是指在一定的时间以及空间条件下，被测量所体现的真实数值。 9、绝对误差：绝对误差是指测量结果的测量值与被测量的真值之间的差值。 10、相对误差：绝对误差与真值之比。引用误差：绝对误差与测量仪表的满量程A 的百分比。 11、测量误差的分类：系统误差、随机误差、粗大误差。测量精度包括准确度、精密度、精确度。 12、测量数据的表述方法：表格法、图示法、经验公式法。 13、测量不准确度的定义：与测量结果相关联的一个参数，用以表征合理的赋予被测量之值的分散性。 第三章 14、电阻应变片的类型：按材料分主要有金属应变片和半导体应变片两大类。 15、电阻应变片的特性：灵敏系数K、横向效应、初始电阻、绝缘电阻、最大工作 电流、应变极限、机械滞后、蠕变和零漂、疲劳寿命 16、温度误差及补偿措施：自补偿法、桥路补偿法。压阻效应：半导体材料受到应 力作用时，其电阻率会发生变化，这种现象就称为压阻效应。 17、应变片的核心是敏感栅，敏感栅的作用是实现应变—电阻转换，其电阻值一般 为120欧姆。 18、测量电桥一般分为直流电桥和交流电桥。产生温度误差的原因有两个：意识敏 感栅金属丝电阻本身随温度发生变化；而是试件材料与应变丝材料的线膨胀系数不一致使应变丝产生附加变形而造成的电阻变化。 第四章 19、电感式传感器种类一般分为自感式和互感式。自感式电感传感器分为变气隙式、
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。
(完整版)《传感器与检测技术》题库分析
《传感器与检测技术》题库 一、填空： 1，测量系统的静态特性指标主要有线性度、迟滞、重复性、分辨力、稳定性、温度稳定性、各种抗干扰稳定性等。 2.霍尔元件灵敏度的物理意义是表示在单位磁感应强度相单位控制电流时的霍尔电势大小。 3.热电偶所产生的热电势是两种导体的接触电势和单一导体的温差电势组 成的，其表达式为Eab （T ，To ）=T B A T T B A 0d )(N N ln )T T (e k 0σ-σ?+-。在热电偶温度补偿中补偿导线法（即冷端延长线法）是在连接导线和热电偶之间，接入延长线，它的作用是将热电偶的参考端移至离热源较远并且环境温度较稳定的地方，以减小冷端温度变化的影响。 4.压磁式传感器的工作原理是：某些铁磁物质在外界机械力作用下，其内部产生机械压力，从而引起极化现象，这种现象称为正压电效应。相反，某些铁磁物质在外界磁场的作用下会产生机械变形，这种现象称为负压电效应。（2分） 5. 变气隙式自感传感器，当街铁移动靠近铁芯时，铁芯上的线圈电感量（①增加②减小③不变） 6. 仪表的精度等级是用仪表的（① 相对误差 ② 绝对误差 ③ 引用误差）来表示的 7 电容传感器的输入被测量与输出被测量间的关系，除（① 变面积型 ② 变极距型 ③ 变介电常数型）外是线性的。 8、变面积式自感传感器，当衔铁移动使磁路中空气缝隙的面积增大时，铁心上线圈的电感量（①增大，②减小，③不变）。 9、在平行极板电容传感器的输入被测量与输出电容值之间的关系中，（①变面积型，②变极距型，③变介电常数型）是线性的关系。 10、在变压器式传感器中，原方和副方互感M 的大小与原方线圈的匝数成（①正比，②反比，③不成比例），与副方线圈的匝数成（①正比，②反比，③不成比例），与回路中磁阻成（①正比，②反比，③不成比例）。 11、传感器是能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或装置，传感器通常由直接响应于被测量的敏感元件 和产生可用信号输出的转换元件以及相应的信号调节转换电路组成。 12、热电偶所产生的热电热是由两种导体的接触电热和单一导体的温差电热组成。 13、电阻应变片式传感器按制造材料可分为① _金属_ 材料和②____半导体__体材料。它们在受到外力作用时电阻发生变化，其中①的电阻变化主要是由 _电阻应变效应 形成的，而②的电阻变化主要是由 温度效应造成的。 半导体 材料传感器的灵敏度较大。 14.磁电式传感器是利用导体和磁场发生相对运动而在导体两端 产生感应
(完整版)传感器与检测技术试卷及答案
1．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 2 误差分类，下列不属于的是（B ） A 系统误差 B 绝对误差 C 随机误差D粗大误差 3、非线性度是表示校准（B ）的程度。 A、接近真值 B、偏离拟合直线 C、正反行程不重合 D、重复性 4、传感器的组成成分中，直接感受被侧物理量的是（B ） A、转换元件 B、敏感元件 C、转换电路 D、放大电路 5、传感器的灵敏度高，表示该传感器（C） A 工作频率宽 B 线性范围宽 C 单位输入量引起的输出量大 D 允许输入量大 6 下列不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 7 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 8 回程误差表明的是在（C）期间输出输入特性曲线不重合的程度 A 多次测量 B 同次测量 C 正反行程 D 不同测量 9、仪表的精度等级是用仪表的（C）来表示的。 A 相对误差 B 绝对误差 C 引用误差 D粗大误差 二、判断 1.在同一测量条件下，多次测量被测量时，绝对值和符号保持不变，或在改变条件时，按一定规律变化的误差称为系统误差。（√） 2 系统误差可消除，那么随机误差也可消除。（×） 3 对于具体的测量，精密度高的准确度不一定高，准确度高的精密度不一定高，所以精确度高的准确度不一定高（×） 4 平均值就是真值。（×） 5 在n次等精度测量中，算术平均值的标准差为单次测量的1/n。（×） 6.线性度就是非线性误差.（×） 7.传感器由被测量，敏感元件，转换元件，信号调理转换电路，输出电源组成.（√） 8.传感器的被测量一定就是非电量（×） 9.测量不确定度是随机误差与系统误差的综合。（√） 10传感器（或测试仪表）在第一次使用前和长时间使用后需要进行标定工作，是为了确定传感器静态特性指标和动态特性参数（√） 二、简答题：（50分） 1、什么是传感器动态特性和静态特性，简述在什么频域条件下只研究静态特性就能够满足通常的需要，而在什么频域条件下一般要研究传感器的动态特性？ 答：传感器的动态特性是指当输入量随时间变化时传感器的输入—输出特性。静态特性是指当输入量为常量或变化极慢时传感器输入—输出特性。在时域条件下只研究静态特性就能够满足通常的需要，而在频域条件下一般要研究传感器的动态特性。 2、绘图并说明在使用传感器进行测量时，相对真值、测量值、测量误差、传感器输入、输出特性的概念以及它们之间的关系。 答：框图如下： 测量值是通过直接或间接通过仪表测量出来的数值。 测量误差是指测量结果的测量值与被测量的真实值之间的差值。 当测量误差很小时，可以忽略，此时测量值可称为相对真值。
《传感器与检测技术》试题及答案(已做)
《传感器与检测技术》试题 一、填空：（20分） 1，测量系统的静态特性指标主要有线性度、迟滞、重复性、分辨力、稳定性、温度稳定性、各种抗干扰稳定性等。（2分） 2.霍尔元件灵敏度的物理意义是表示在单位磁感应强度相单位控制电流时的霍尔电势大小。 4.热电偶所产生的热电势是两种导体的接触电势和单一导体的温差电势组成的，其表达式为Eab （T ，To ）=T B A T T B A 0d )(N N ln )T T (e k 0σ-σ?+-。在热电偶温度补偿中补偿导线法（即冷端延长线法）是在连接导线和热电偶之间，接入延长线，它的作用是将热电偶的参考端移至离热源较远并且环境温度较稳定的地方，以减小冷端温度变化的影响。 5.压磁式传感器的工作原理是：某些铁磁物质在外界机械力作用下，其内部产生机械压力，从而引起极化现象，这种现象称为正压电效应。相反，某些铁磁物质在外界磁场的作用下会产生机械变形，这种现象称为负压电效应。（2分） 6. 变气隙式自感传感器，当街铁移动靠近铁芯时，铁芯上的线圈电感量（①增加②减小③不变）（2分） 7. 仪表的精度等级是用仪表的（① 相对误差 ② 绝对误差 ③ 引用误差）来表示的（2分） 8. 电容传感器的输入被测量与输出被测量间的关系，除（① 变面积型 ② 变极距型 ③ 变介电常数型）外是线性的。（2分） 1、变面积式自感传感器，当衔铁移动使磁路中空气缝隙的面积 增大时，铁心上线圈的电感量（①增大，②减小，③不变）。 2、在平行极板电容传感器的输入被测量与输出电容值之间的关 系中，（①变面积型，②变极距型，③变介电常数型）是线性的关系。 3、在变压器式传感器中，原方和副方互感M 的大小与原方线圈 的匝数成（①正比，②反比，③不成比例），与副方线圈的匝数成（①正比，②反比，③不成比例），与回路中磁阻成（①正比，②反比，③不成比例）。 4、传感器是能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或装置，传感器通常由直接响应于被测量的敏感元件
传感器与检测技术
第一章传感器与检测技术基础 1 传感器就是能感知外界信息并将其按一定规律转换成可用信号的机械电子装置。传感器就是将外界被测信号转换为电信号的电子装置，它由敏感器件和转换器件两部分组成。 2 灵敏度是指传感器或检测系统在稳态下输出量变化和引起此变化的输入量变化的比值，可表示为：s= dy/dx 或者 s=Δy/Δx 3 如果检测系统由多个环节组成，各环节的灵敏度分别为S1，S2，S3，而且各环节以串联方式相连接，则整个系统的灵敏度为：s=S1*S2*S3 4 分辨率是指检测仪表能够精确检测出被测量最小变化值的能力。 5 线性度是用实测的检测系统输入/输出特性曲线与拟合直线之间最大偏差与满量程输出的百分比来表示的，E f=Δm/Y FS *100% 6 传感器的迟滞：迟滞特性表明检测系统在正向（输入量增大）和反向（输入量减小）行程期间，输入/输出特性曲线不一致的程度。迟滞的可能是由仪表元件存在能量吸收或传动机构的摩擦、间隙等原因造成的。 7 传感器的重复性：重复性是指传感器在检测同一物理量时每次测量的不一致程度，也叫稳定性。 8 一个完整的检测系统或装置通常由传感器、测量电路和显示记录装置等几部分组成，分别完成信息获取、转化、显示和处理等功能。 9 传感器按输出量的性质分为：参量型传感器、发电型传感器。 10 测量电路的作用是将传感器的输出信号转换成易于传输的电压或电流信号。 11 测量无论表现形式如何，在测量结果中必须注明单位，否则，测量结果就毫无意义。 12 绝对误差是仪表的指示值x与被测量的真值x0之间的差值，记做δ=x-x0 13 相对误差是仪表指示值的绝对误差δ与被测量真值x0的比值，即r= δ/x0 *100% 14 引用误差是绝对误差δ与仪表量程上的比值。r0=δ/L *100% 15 最大引用误差r0M是测量仪表整个量程中可能出现的绝对误差最大值δm代替，即 r om=δm/L *100% 16 常用的精度等级有0.1级、0.2级、0.5级、1.0级、1.5级、2.0级、2.5级、5.0级。精密度和精确度等级为1.0的仪表，在使用时它的最大引用误差不超过±1.0%。 17 系统误差：在相同的条件下，多次重复测量同一量时，误差的大小和符号保持不变，或按照一定的规律变化，这种误差称为系统误差。 18 随机误差：在相同的条件下，多次测量同一量时，其误差的大小和符号以不可预见的方式变化，这种误差称为随机误差。 19 系统误差的消除方法：交换法、抵消法、代替法、对称测量法、补偿法 20 电桥电路：电流输出型、电压输出型 21 电压输出型：单臂工作状态、 22 课后习题：4、5、6 第二章电阻式传感器 1 电阻应变效应：导体或半导体材料在外力作用下产生机械变形时，它的电阻值也会发生相应的变化，这一物理现象称为电阻应变效应。 2 热电阻是中、低温区最常用的一种温度检测传感器。铂热电阻的测量精度是最高的。 3 热电阻的应用：热电阻温度计、热电阻式流量计。 4 热敏电阻是一种利用半导体制成的敏感元件，其特点是电阻率随温度而显著变化。 5 根据应变片的材质，可以分为金属和半导体应变片两大类。金属应变片：丝式应变片，它的结构简单，价格低，强度高，但允许通过的电流较小，测量精度较低，适用于测量要求不
传感器与检测技术试卷及答案
传感器与检测技术试卷及答案 （（（（试卷一试卷一试卷一试卷一）））） 第一部分选择题（共24 分） 一、单项选择题（本大题共12小题，每小题2 分，共24分）在每小题列出的四个选项中只有一个选项 是符合题目要求的，请将正确选项前的字母填在题后的括号内。错选、多选和未选均无分。1．下列被测物理量适合于使用红外传感器进行测量的是（） A．压力B．力矩C．温度D．厚度 2．属于传感器动态特性指标的是（） A．重复性B．线性度C．灵敏度D．固有频率 3．按照工作原理分类，固体图象式传感器属于（） A．光电式传感器B．电容式传感器 C．压电式传感器D．磁电式传感器 4．测量范围大的电容式位移传感器的类型为（） A．变极板面积型B．变极距型 C．变介质型D．容栅型 5．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（）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 6．影响压电式加速度传感器低频响应能力的是（） A．电缆的安装与固定方式B．电缆的长度 C．前置放大器的输出阻抗D．前置放大器的输入阻抗 7．固体半导体摄像元件CCD 是一种（） A．PN结光电二极管电路B．PNP 型晶体管集成电路 C．MOS型晶体管开关集成电路D．NPN型晶体管集成电路 8．将电阻R 和电容C 串联后再并联到继电器或电源开关两端所构成的RC吸收电路，其作用是 （） A．抑制共模噪声B．抑制差模噪声 C．克服串扰D．消除电火花干扰 9．在采用限定最大偏差法进行数字滤波时，若限定偏差△Y≤0.01，本次采样值为0.315，上次 采样值为0.301，则本次采样值Yn应选为（） A．0.301 B．0.303 C．0.308 D．0.315 10．若模/数转换器输出二进制数的位数为10，最大输入信号为2.5V，则该转换器能分辨出的最 小输入电压信号为（） A．1.22mV B．2.44mV C．3.66mV D．4.88mV 11．周期信号的自相关函数必为（） A．周期偶函数B．非周期偶函数 C．周期奇函数D．非周期奇函数 12．已知函数x(t)的傅里叶变换为X（f），则函数y(t)=2x(3t)的傅里叶变换为（）
《传感器与检测技术》试题及答案
《传感器与检测技术》试题 （2分） 2. 霍尔元件灵敏度的物理意义是表示在单位磁感应强度相单位控制电流时的霍 尔电势大小。 3、 光电传感器的理论基础是光电效应。通常把光线照射到物体表面后产生的光 电效应分为三类。第一类是利用在光线作用下光电 ______ 应,这类元件有光电管、光电倍增管；第二类是利用在光线作用下使材料内部电 阻率改变的内光电 效应，这类元件有光敏电阻；第三类是利用在光线作用下使 _ 物体内部产生一定方向电动势的光生伏特效应，这类元件有光电池、光电仪表。 4. 热电偶所产生的热电势是两种导体的接触电势和单一导体的温差电势组成 的，其表达式为 Eab （T ，To ） =-（T T o ）ln’ T o （ A B M T 。在热电偶温度 e N B 补偿中补偿导线法（即冷端延长线法）是在连接导线和热电偶之间，接入延长 — 线，它的作用是将热电偶的参考端移至离热源较远并且环境温度较稳定的地方， 以减小冷端温度变化的影响。 L 压磁式传感器的工作原理是：某些铁磁物质在外界机械力作用下，其内部产 生机械压力，从而 引起极化现象，这种现象称为正压电效应。相反，某些铁磁 物质在外界磁场的作用下会产生机械变形，这种现象称为负压电效应。 （2分） 6. 变气隙式自感传感器，当街铁移动靠近铁芯时，铁芯上的线圈电感量（ ①增 加②减小③不变）（2分） 7. 仪表的精度等级是用仪表的（① 相对误差 ② 绝对误差 ③ 引用误差）来 表示的（2分） 8. 电容传感器的输入被测量与输出被测量间的关系，除（① 极距型 ③ 变介电常数型）外是线性的。（2分） 1、变面积式自感传感器，当衔铁移动使磁路中空气缝隙的面积增大时，铁 心上线圈的电感量（①增大，②减小，③不变）。 2、在平行极板电容传感器的输入被测量与输出电容值之间的关系中, 变面积型，②变极距型，③变介电常数型）是线性的关系。 3、在变压器式传感器中，原方和副方互感 M 的大小与原方线圈的匝数成（① 正比，②反比，③不成比例），与副方线圈的匝数成（①正比，②反比，③不成 一、填空：（20分） 1,测量系统的静态特性指标主要有线性度、迟滞、重复性、分辨力、稳定性、 温度稳 定性、各种抗干扰稳定性等。 变面积型②变 （①
测试技术与传感器实验报告..
测试技术与传感器 实验报告 班级： 学号： 姓名： 任课老师： 年月日
实验一：静压力传感器标定系统 一、实验原理： 压力传感器输入—输出之间的工作特性，总是存在着非线性、滞后和不重复性，对于线性传感器（如压力传感器）而言，就希望找出一条直线使它落在传感器每次测量时实际呈现的标准曲线内，并相对各条曲线上的最大偏离值与该直线的偏差为最小，来作为标定工作直线。标定工作线可以用直线方程=+表示。 y k x b 对压力传感器进行静态标定，就是通过实验建立压力传感器输入量与输出量 =+使它落之间的关系，得到实际工作曲线，然后，找出一条直线y kx b 在实际工作曲线内，由于方程中的x和y是传感器经测量得到的实验数据，因此一般采用平均斜率法或最小二乘法求取拟合直线。本实验通过最小二乘法求取拟合直线，并通过标定曲线得到其精度。即常用静态特性：工作特性直线、满量程输出、非线性度、迟滞误差和重复性。 二、准备实验： 1)调节活塞式压力计底座四个调节旋钮，使整个活塞式压力计呈水平状态如图6所示； 2)松开活塞筒缩紧手柄，将活塞系统从前方绕水平轴转动，使飞轮在水平转轴上方且活塞在垂直位置锁紧，调整活塞系统底座下部滚花螺母，使活塞筒上的水平仪气泡居于中间位置，如图6，并紧固调水平处的滚花螺母； 图6 调节好，已水平 3)被标定三个压力传感器接在截止阀上（参见下图7），打开截止阀、进气调速阀、进油阀，关闭进气阀和排气阀，将微调器的调节阀门旋出15mm左右位置； 4)打开空气压缩机，待空气压缩机压力达到0.4MPa时，关闭压气机。因为对于最大量程为0.25MPa的活塞式压力计，压力必须小于等于0.4MPa。 5)打开采集控制柜开关，检查串口连接情况。双击桌面的“压力传感器静态标定”软件，进入测试系统，如图7所示。
传感器与检测技术重点知识点总结
传感器与检测技术知识总结 1:传感器就是能感受规定的被检测量并按照一定规律转换成可输出信号的器件或装置。 一、传感器的组成 2:传感器一般由敏感元件,转换元件及基本转换电路三部分组成。①敏感元件就是直接感受被测物理量,并以确定关系输出另一物理量的元件(如弹性敏感元件将力,力矩转换为位移或应变输出)。②转换元件就是将敏感元件输出的非电量转换成电路参数(电阻,电感,电容)及电流或电压等电信号。③基本转换电路就是将该电信号转换成便于传输,处理的电量。 二、传感器的分类 1、按被测量对象分类 (1)内部信息传感器主要检测系统内部的位置,速度,力,力矩,温度以及异常变化。(2)外部信息传感器主要检测系统的外部环境状态,它有相对应的接触式(触觉传感器、滑动觉传感器、压觉传感器)与非接触式(视觉传感器、超声测距、激光测距)。 2、传感器按工作机理 (1)物性型传感器就是利用某种性质随被测参数的变化而 变化的原理制成的(主要有:光电式传感器、压电式传感 器)。 (2)结构型传感器就是利用物理学中场的定律与运动定律 等构成的(主要有①电感式传感器;②电容式传感器;③光栅式传感器)。 3、按被测物理量分类 如位移传感器用于测量位移,温度传感器用于测量温度。 4、按工作原理分类主要就是有利于传感器的设计与应用。 5、按传感器能量源分类 (1)无源型:不需外加电源。而就是将被测量的相关能量转换成电量输出(主要有:压电式、磁电感应式、热电式、光电式)又称能量转化型; (2)有原型:需要外加电源才能输出电量,又称能量控制型(主要有:电阻式、电容式、电感式、霍尔式)。 6、按输出信号的性质分类 (1)开关型(二值型):就是“1”与“0”或开(ON)与关(OFF); (2)模拟型:输出就是与输入物理量变换相对应的连续变化的电量,其输入/输出可线性,也可非线性; (3)数字型:①计数型:又称脉冲数字型,它可以就是任何一种脉冲发生器所发出的脉冲数与输入量成正比;②代码型(又称编码型):输出的信号就是数字代码,各码道的状态随输入量变化。其代码“1”为高电平,“0”为低电平。 三、传感器的特性及主要性能指标 1、传感器的特性主要就是指输出与输入之间的关系,有静态特性与动态特性。 2、传感器的静态特性就是当传感器的输入量为常量或随时间作缓慢变化时,传感器的输出与输入之间的关系,叫静态特性,简称静特性。 表征传感器静态特性的指标有线性度,敏感度,重复性等。 3、传感器的动态特性就是指传感器的输出量对于随时间变化的输入量的响应特性称为动态特性,简称动特性。传感器的动态特性取决于传感器的本身及输入信号的形式。传感器按其传递,转换信息的形式可分为①接触式环节;②模拟环节;③数字环节。评定其动态特性:正弦周期信号、阶跃信号。 4、传感器的主要性能要求就是:1)高精度、低成本。2)高灵敏度。3)工作可靠。4)稳定性好,应长期工作稳定,抗腐蚀性好;5)抗干扰能力强;6)动态性能良好。7)结构简单、小巧,使用维护方便等; 四、传感检测技术的地位与作用 1、地位:传感检测技术就是一种随着现代科学技术的发展而迅猛发展的技术,就是机电一体化系统不可缺少的关键技术之一。 2、作用:能够进行信息获取、信息转换、信息传递及信息处理等功能。应用:计算机集成制造系统(CIMS)、柔性制造系统(FMS)、加工中心(MC)、计算机辅助制造系统(CAM)。 五、基本特性的评价 1、测量范围:就是指传感器在允许误差限内,其被测量值的范围; 量程:则就是指传感器在测量范围内上限值与下限值之差。 2、过载能力:一般情况下,在不引起传感器的规定性能指标永久改变条件下,传感器允许超过其测量范围的能力。过载能力通常用允许超过测量上限或下限的被测量值与量程的百分比表示。 3、灵敏度:就是指传感器输出量Y与引起此变化的输入量的变化X之比。 4、灵敏度表示传感器或传感检测系统对被测物理量变化的反应能力。灵敏度越高越好,因为灵敏度越高,传感器所能感知的变化量越小,即被测量稍有微小变化,传感器就有较大输出。K 值越大,对外界反应越强。 5、反映非线性误差的程度就是线性度。线性度就是以一定的拟合直线作基准与校准曲线作比较,用其不一致的最大偏差△Lmax与理论量程输出值Y(=ymax—ymin)的百分比进行计算。 6、稳定性在相同条件,相当长时间内,其输入/输出特性不发生变化的能力,影响传感器稳定性的因素就是时间与环境。 7、温度影响其零漂,零漂就是指还没输入时,输出值随时间变化而变化。长期使用会产生蠕变现象。 8、重复性:就是衡量在同一工作条件下,对同一被测量进行多次连续测量所得结果之间的不一致程度的指标;(分散范围小,重复性越好)