傳感器與檢測技術(shù)

1、傳感器與檢測技術(shù)第一章：1. 傳感器的組成：主要由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成，一般還需要信號調(diào)節(jié)與轉(zhuǎn)換電路，如：放大器、振蕩器、電荷放大器等。2. 傳感器的分類：按輸入量分類:位移傳感器、速度傳感器、溫度傳感器、壓力傳感器等，傳感器以被測物理量命名；按工作原理分類:應(yīng)變式、電容式、電感式、壓電式、熱電式等，傳感器以其工作原理命名；按物理現(xiàn)象分類:結(jié)構(gòu)型傳感器，依賴其結(jié)構(gòu)參數(shù)變化實(shí)現(xiàn)信息轉(zhuǎn)換，特性型傳感器，依賴其敏感元件物理特性的變化實(shí)現(xiàn)信息轉(zhuǎn)換；按能量關(guān)系分類:能量轉(zhuǎn)換型傳感器，將被測量的能量轉(zhuǎn)換為輸出量的能量；能量控制傳感器：由外部供給傳感器能量，而由被測量來控制輸出的能量；按輸出信號分類:模擬

2、式傳感器、數(shù)字式傳感器。3. 傳感器的靜態(tài)特性：線性度：非線性誤差用相對誤差表示；擬合方法：理論擬合，端點(diǎn)擬合，過零旋轉(zhuǎn)擬合，端點(diǎn)平移擬合，最小二乘法遲滯：正輸入與反輸入曲線的不重合產(chǎn)生遲滯，重復(fù)性：同一方向上作全量程連續(xù)多次變動所得曲線不一致。靈敏度與靈敏度誤差：直線斜率分辨率和閥值：傳感器能檢測到的最小的輸入增量；傳感器輸入零點(diǎn)附近的分辨率稱為閥值；穩(wěn)定性：零點(diǎn)漂移；溫度穩(wěn)定性：溫度漂移；靜態(tài)誤差：多種抗干擾能力4. 誤差的表示方法：5. 絕對誤差：絕對誤差是指測量結(jié)果的測量值與被測量的真實(shí)值之間的差值?？杀硎緸?X-L L-真實(shí)值 X-測量值相對誤差： 引用誤差：6.誤差的性質(zhì)：系統(tǒng)誤差

3、：系統(tǒng)誤差是指服從某一規(guī)律（如定值、線性、多項(xiàng)式、周期等函數(shù)規(guī)律）的誤差。它包括儀器誤差、環(huán)境誤差、讀數(shù)誤差及由于調(diào)整不良、違反操作規(guī)程所引起的誤差等，系統(tǒng)誤差的特征是出現(xiàn)的規(guī)律和產(chǎn)生的原因具有可知性。因此，可以設(shè)法消除或估計(jì)出未能消除的系統(tǒng)誤差值。隨機(jī)誤差：服從大多數(shù)統(tǒng)計(jì)規(guī)律的誤差，隨機(jī)誤差的特征是出現(xiàn)的規(guī)律和產(chǎn)生的原因不具有可知性。6. 最大引用誤差和允許引用誤差7. 工業(yè)儀表常見精度等級，用精度等級來判斷儀表是否合格8. 檢測技術(shù)的測量方法：直接測量、間接測量（函數(shù)關(guān)系式）、聯(lián)立測量（聯(lián)立方程組）9. 偏差式測量（壓力表，儀表指針的位置決定被測量量）、零位式測量（電位差計(jì)，用指零儀表的零

4、位指示檢測系統(tǒng)的平衡狀態(tài)、微差式測量（被測未知量與標(biāo)準(zhǔn)量相比較，取差值）第二章：1.單圈繞線電位器2.線性變位器：電壓分辨率，行程分辨率，產(chǎn)生2n-2個(gè)階梯；視在分辨脈沖由主分辨和次分辨脈沖組成。為減小階梯誤差和分辨率，采取的措施：1.增加線圈匝數(shù)（即減小導(dǎo)線直徑）、2.或增加骨架直徑3.電位器的負(fù)載特性相對于空載特性的偏差為負(fù)載誤差。4.負(fù)載誤差：(1- 11+mr(1-r)*100% 當(dāng)電刷處于行程中心位置時(shí)，負(fù)載誤差最大。并且隨著負(fù)載系數(shù)的增大時(shí)，即減小負(fù)載電阻時(shí)，負(fù)載誤差也隨之增大。減小負(fù)載誤差的方法：采用高輸入阻抗放大器；或者限制電位器工作的區(qū)間來減少負(fù)載誤差；或?qū)㈦娢黄骺蛰d特性設(shè)計(jì)

5、成某種上凸特性，即設(shè)計(jì)非線性電位器。5.非線性電位器的空載特性曲線與線性電位器的負(fù)載特性曲線是以特性直線為鏡像的。6.電位器式電阻傳感器：壓力傳感器、位移傳感器、測小位移傳感器、加速度傳感器7應(yīng)變片式電阻傳感器：缺點(diǎn)：在大的應(yīng)變狀態(tài)下具有較大的非線性；輸出信號弱；不適用于高溫環(huán)境中（1000度以上）；應(yīng)變片實(shí)際測出的只是某一面積上的平均應(yīng)變。8.金屬電阻應(yīng)變片敏感柵：靈敏度系數(shù)K0比較大，電阻溫度系數(shù)小，電阻率大，機(jī)械強(qiáng)度高。9.應(yīng)變片的主要特性：橫向效應(yīng)、機(jī)械滯后、零漂及蠕變、應(yīng)變特性、疲勞壽命、動態(tài)響應(yīng)特性10.橫向效應(yīng)：為減少橫向效應(yīng)產(chǎn)生的誤差，一般是減少r，增大L，采用直角線柵式或箔式

6、應(yīng)變片，因?yàn)椴綉?yīng)變片的截面積比柵絲大，電阻值小，電阻變化量小。11.機(jī)械滯后：產(chǎn)生的原因：粘合劑性能差；過載；過熱12.零漂和蠕變：兩者同時(shí)存在，蠕變值里面包含同一時(shí)間的零漂值；產(chǎn)生原因：在粘貼應(yīng)變片時(shí)，本身被壓縮或拉伸的力13.應(yīng)變極限、疲勞壽命;1.應(yīng)變片的敏感柵或引線斷路；應(yīng)變片輸出指示應(yīng)變的極值l變化10%；應(yīng)變片輸出信號波形上出現(xiàn)穗狀尖峰。14.單絲自補(bǔ)償法：15雙絲自補(bǔ)償法、電橋補(bǔ)償法16.應(yīng)變式測力傳感器（圓柱式力傳感器、梁式力傳感器）、應(yīng)變式壓力傳感器（膜片式傳感器）、應(yīng)變式扭矩傳感器、應(yīng)變式加速度傳感器第三章1.自感式傳感器的計(jì)算：氣隙型：電感值： 靈敏度：靈敏度好截面型：

7、電感值： 靈敏度：靈敏度低，線性好螺線管型的自感值：靈敏度：2.零點(diǎn)殘余電壓：產(chǎn)生原因：1.復(fù)阻抗不容易達(dá)到真正的平衡；2.磁化曲線的非線性產(chǎn)生高次波；3.各種損耗；4.分布電容的影響；5.兩個(gè)傳感器的完全不對稱；工頻干擾。引起問題：1.零點(diǎn)附近靈敏度下降；2.限制分辨率提高 ；3.線性度差；4.堵塞有用信號解決方法：設(shè)計(jì)與工藝上力求磁路與線圈對稱；拆線圈法來調(diào)整；電路補(bǔ)償。3.測氣體壓力傳感器：改變空氣間隙長度的電感傳感器 壓差傳感器（差接電感傳感器）4.變壓器式傳感器的靈敏度：輸出電壓與銜鐵位移之比。靈敏度：1.與二次線圈匝數(shù)N2成正比；2.與激勵(lì)電壓幅值成正比；3.在低頻時(shí)，與頻率成正比

8、。低頻時(shí)高頻時(shí)：5.橋式電路：可以調(diào)零，靈敏度低，不能判斷方向，可以用來消除零點(diǎn)殘余電壓。6.差動變壓器式傳感器：靈敏度高，輸出既可以反映位移大小，又可以反映位移極性的測量信號。原理是把直流信號變成交流信號。7.變壓器也有零點(diǎn)殘余誤差，引起問題：1.零點(diǎn)附近靈敏度下降；2.限制分辨率提高 ；3.線性度差；4.堵塞有用信號解決方法：1.做到磁路對稱、線圈對稱；2.差動整流電路，相敏檢波電路；3.補(bǔ)償電路法（加串聯(lián)電阻，加并聯(lián)電阻，加并聯(lián)電容，加反饋繞組，加反饋電容）8.影響渦流效應(yīng)的因素：相互作用距離x，電阻率p，磁導(dǎo)率，導(dǎo)體厚度，電流頻率9.電渦流強(qiáng)度： t為趨膚深度， 10.渦流式傳感器：1

9、.測量位移，厚度，振動，轉(zhuǎn)速，接近開關(guān)（X變）；2.測溫度，材質(zhì)（電阻率變化）；3.應(yīng)力，硬度（變），4.金屬探傷（x，綜合） 偏心振動測量11. 渦流式傳感器的應(yīng)用：1.位移測量：偏心、間隙、位 置、傾斜、彎曲、變形、移動、振動、圓度、沖擊、偏心率、沖程、寬度等等。來自不同應(yīng)用領(lǐng)域的許多量都可歸結(jié)為位 移或間隙變化。2.振幅及頻率的測量 3.厚度及間隙測量 鍍層厚度測量：利用集膚效應(yīng)，鍍層或箔層越薄，電渦流越小。？測量前，可先用電渦流測厚儀對標(biāo)準(zhǔn)厚度的鍍層和銅箔作出“厚度-輸出”電壓的標(biāo)定曲線，以便測量時(shí)對照。4. 零件計(jì)數(shù)、尺寸檢查、表面粗糙度測量 5. 介質(zhì)溫度和金屬表面溫度測量 6.

10、介質(zhì)溫度和金屬表面溫度測量 7. 電渦流式表面探傷。第四章：磁電式傳感器是通過磁電作用將被測量(如振動、位移、轉(zhuǎn)速等)轉(zhuǎn)換成電信號的一種傳感器。磁電感應(yīng)式傳感器是利用導(dǎo)體和磁場發(fā)生相對運(yùn)動產(chǎn)生感應(yīng)電勢的；霍爾式傳感器為載流半導(dǎo)體在磁場中有電磁效應(yīng)(霍爾效應(yīng))而輸出電勢。1.霍爾元件的零位誤差：不加磁場時(shí)，出現(xiàn)的霍爾元件；原因：控制極接觸不良或不對稱，半導(dǎo)體材料的不均勻性，霍爾元件安裝的位置不對稱；解決方法：在1，2之間加電阻。2.寄生直流電勢：通交流控制電流時(shí)，除交流不等位電勢外，存在直流電勢分量。原因：（a）控制電極與霍爾電極接觸不良引起整流效應(yīng)。（b）霍爾電極焊點(diǎn)大小不一致引起的溫差電勢。

11、解決辦法： （a）改善電極接觸性能和元件的散熱條件;（b）均勻散熱（有效措施）3.溫度影響：輸入電阻Ri（控制電流兩端之間的電阻） 輸出電阻（霍爾電勢兩端輸出端的電阻）4.霍爾元件傳感器輸出迭加的聯(lián)接：直流供電聯(lián)接方式：控制極相并聯(lián)；交流供電聯(lián)接方式：控制極相串聯(lián)。5.霍爾元件傳感器的應(yīng)用舉例：測量工程上大直流電流 方法：旁測法，貫串法，繞線法第六章1. 正壓電效應(yīng)某些晶體或多晶陶瓷受到外力作用時(shí)，內(nèi)部就產(chǎn)生極化現(xiàn)象，表面上產(chǎn)生符號相反的電荷的現(xiàn)象；2.石英晶體：Z軸：中心軸，不產(chǎn)生壓電效應(yīng)；X軸：壓電效應(yīng)最為顯著；Y軸：在外電場的作用下，機(jī)械形最大。2. 4.壓電陶瓷是一種經(jīng)過極化處理的人工

12、多晶鐵電體，在極化方向上壓力效應(yīng)最為顯著。壓電陶瓷的壓電常數(shù)矩：5.壓電陶瓷常數(shù)：d31=-78*10(-12)(C/N) d33=190*10(-12)(C/N) d15=250*10(-12)(C/N)6.壓電陶瓷的效果比較顯著；7.影響壓電傳感器的主要因數(shù)：1.壓電材料的特性參數(shù)；2.某些壓電材料的熱釋電效應(yīng)（晶體受熱時(shí)，晶體兩端會產(chǎn)生數(shù)量相等而符號相反的電荷） 3. 環(huán)境溫度變化會使壓電材料的壓電常數(shù)d、介電常數(shù)、電阻率和彈性系數(shù)k等機(jī)電特性參數(shù)發(fā)生變化。8.壓電材料必須具有以下幾點(diǎn)：轉(zhuǎn)換性能（較大的壓電常數(shù)）、機(jī)械性能（機(jī)械強(qiáng)度大，具有更寬的線性范圍和高的固有振動；電性能：較高的電阻

13、率和大的介電常數(shù)；溫度和濕度穩(wěn)定性要好；時(shí)間穩(wěn)定性：壓電特性不隨時(shí)間蛻變。9電壓放大器：其輸出電壓與輸入電壓(壓電元件的輸出電壓)成正比；電荷放大器：其輸出電壓與輸入電荷成正比。10.電壓放大器：高頻響應(yīng)非常好，要擴(kuò)大低頻響應(yīng)范圍，必須增加R來增加測量會理的時(shí)間常數(shù)；誤差來源：電壓靈敏度將隨著電纜分布電容及傳感器自身電容的變化而變化。11.電荷放大器：具有深度電容負(fù)反饋的高增益運(yùn)算放大器12.高頻時(shí)，運(yùn)放K足夠大，（Rf可忽略） 低頻時(shí)，（Rf不可忽略）13. 壓電元件串并聯(lián)使用并聯(lián)增加輸出電荷，電容變大，時(shí)間常數(shù)大，適合測量緩慢變化的信號，以及一電荷輸出的場合。串聯(lián)時(shí)，增加輸出電壓，電容小，

14、時(shí)間常數(shù)小，適合測量高頻信號，以及以電壓的形式輸出的場合。14.壓電傳感器提高靈敏度的方法：一般用增加壓電片數(shù)目和采用合理的連接方法也可以提高傳感器的靈敏度。第七章1.熱電式傳感器：利用敏感元件的電磁參數(shù)隨溫度的變化而變化的特性來達(dá)到測量目的。2.熱電阻測溫度：溫度升高，電阻率增大，電阻增大 特點(diǎn)：精度高，適宜測量低溫3.測溫?zé)犭娮杼攸c(diǎn)：電阻溫度系數(shù)大，電阻率大，熱容量小，具有穩(wěn)定性的物理和化學(xué)性質(zhì)，電阻和溫度的關(guān)系最好近似于線性，容易加工，復(fù)制性好。4.Pt100和Pt50分別表示溫度為0度時(shí)其阻值為100歐姆的鉑熱電阻；溫度為0度時(shí)其阻值為50歐姆的鉑熱電阻；5.百度電阻比W（100） W

15、（100）=R100/R0 R100 水沸點(diǎn)（100度）時(shí)的鉑電阻的電阻值；R0為水冰點(diǎn)（0度）時(shí)的鉑電阻的電阻值。6.熱電偶：是由兩種不同性質(zhì)的導(dǎo)體或半導(dǎo)體互相絕緣并將一端焊接在一起而成的。7.凡是有電勢的回路，必須為非均與導(dǎo)電物質(zhì)組成，可用來檢查熱電極材料的均勻性。8. 中間導(dǎo)體定律：在熱電偶回路中插入多種導(dǎo)體，只要插入導(dǎo)體的兩端溫度相等.且插入導(dǎo)體是勻質(zhì)的,則無論插入導(dǎo)體的溫度分布如何,都不會影響原來熱電偶的熱電勢的大小。9.熱電偶材料：1.具有較大的熱電勢，并且熱電勢與溫度之間成線性關(guān)系；電導(dǎo)率要求高，電阻溫度系數(shù)小。10.熱電偶參考端溫度的處理：0度恒溫法，熱電偶參考端溫度為tn時(shí)的

16、補(bǔ)正方法、冷端延長法11. 熱電偶參考端溫度為tn時(shí)的補(bǔ)正方法：中間溫度定律補(bǔ)正法12.熱電偶的串并聯(lián)第八章1激光的形成：原子的激發(fā)、自發(fā)輻射、受激輻射（高能級的原子受頻率為外來光子激發(fā)，跳回到低能級，同時(shí)發(fā)出與外來光子有相同特征的光（頻率、相位、振幅及方向相同）。2激光產(chǎn)生的條件：維持受激輻射。3.激光具有高度的相干性，相干性就是指相干波在疊加區(qū)得到穩(wěn)定的干涉條紋；時(shí)間的相干性：同一光源的光經(jīng)過不同的路徑到達(dá)同一位置，尚能發(fā)生干涉，其經(jīng)過的時(shí)間差為相干時(shí)間兩列光波間允許的最大光程差稱為相干長度；空間相干性：同一時(shí)間，由空間不同的點(diǎn)發(fā)出的光波的相干性。4激光器中間有一諧振腔：使輻射出去的光子

17、的一部分再反射回來，產(chǎn)生新的受激輻射。5.常用的激光器：氣體、液體、固體、半導(dǎo)體激光器6.氣體激光器：氦氖激光器（轉(zhuǎn)換效率低，輸出功率?。?、CO2激光器（轉(zhuǎn)換效率高，輸出功率大）固體激光器：激勵(lì)方式：光激勵(lì)，用強(qiáng)光照射工作物質(zhì)（功率高）。液體激光器：高速閃光燈作為激光源；半導(dǎo)體激光器：把適當(dāng)大的電流通過PN結(jié)時(shí)，就會發(fā)出激光。7.光電元件：光電(倍增)管線性，適合測量模擬/數(shù)字量；光敏電阻非線性，適合測量數(shù)字量；光電池線性，適合測量模擬/數(shù)字量；光敏二/三極管線性，適合測量模擬/數(shù)字量。8.激光測量方法分類：衍射測量法、干涉測量法、多普勒效應(yīng)法、掃描測量法9.激光測量液位：反射法、透射法干涉儀

18、測量位移：光程差的變化2l =N/410.一種單色光的最大可測長度L與該單色光的波長及其普線寬度 (單色性)之間的關(guān)系為L= 2/，即為相干長度(能測量的范圍)。11.激光長度的測量：數(shù)據(jù)的采集；測距；漆包線激光動態(tài)測徑儀（衍射法）；血液流速的測量；管道水流速測量，激光位移測量；12.外光電效應(yīng)：在光的照射下，材料中的電子逸出表面的現(xiàn)象；（光電管以及光電倍增管），在入射光的頻譜成分不變時(shí)，產(chǎn)生的光電流與光強(qiáng)成正比。13. 光導(dǎo)效應(yīng)半導(dǎo)體材料在光線作用下，其電阻值往往變小的的現(xiàn)象。（光敏電阻）14.光生伏特效應(yīng)：在光的照射下，物體內(nèi)部產(chǎn)生一定方向的電勢。（光電池）15.PN結(jié)的光電效應(yīng)：光敏二極

19、管：光敏二極管在電路處于反向偏置，當(dāng)光照射在PN結(jié)上，使PN結(jié)附近產(chǎn)生光生電子和光生空穴對，使少數(shù)載流子的濃度大大增加，通過PN結(jié)的反向電流也隨著增加。15.光電管：1.光電特性：對于真空光電管中，當(dāng)光電管陽極電壓一定時(shí)，光電流與光通量之間成線性關(guān)系，轉(zhuǎn)換靈敏度為常數(shù)，轉(zhuǎn)換靈敏度隨極間電壓的提高而增大。伏安特性：當(dāng)光譜和光通量一定時(shí)，陽極和陰極之間的電壓同光電流成伏安特性，隨電壓升高，光電流也隨之增大，當(dāng)陰極電壓全部到達(dá)陽極時(shí)，電流趨于穩(wěn)定狀態(tài)。16.硒光敏電阻適合做光電導(dǎo)開關(guān)元件，不適合做檢測元件。7.光電池在短路時(shí)，光電流與光照強(qiáng)度成線性關(guān)系，在開路時(shí)，非線性關(guān)系，因此，在光電池作檢測元件

20、使用時(shí)，應(yīng)該把它當(dāng)作電流源的形式來使用，使其接近短路工作狀態(tài)。8.伏安特性：光敏電阻電壓和光電流呈現(xiàn)良好的線性關(guān)系，隨著光照強(qiáng)度的增加，光敏電阻的電阻率減小，電阻阻值減小。9.光敏晶體管：（光電管）：與一般三極管的伏安特性相似，其光電流相當(dāng)于反向飽和電流，其值取決于光照強(qiáng)度，把PN結(jié)所產(chǎn)生的光電流看作一般的基極電流。隨電壓增加，光電流10.光電流：當(dāng)U<100mv時(shí)，伏安特性曲線基本保持平衡，說明電流保持不變，當(dāng)超過100mv時(shí)，光電流開始下降。10.光敏電阻中：只有硫化鎘的光譜響應(yīng)峰值處于可見光區(qū)，硫化鉛的光譜響應(yīng)峰值處于紅外區(qū)。11.光敏晶體管：鍺光敏晶體管的響應(yīng)頻段為500納米17

21、00納米的波長范圍內(nèi)，最靈敏峰高1400納米附近；硅光晶體管的響應(yīng)頻段在400納米1000納米的波長范圍內(nèi)，最靈敏峰出現(xiàn)在800納米附近。12.硒電池的響應(yīng)頻段在300納米700納米波長之間，最靈敏峰為500納米左右，硅電池的響應(yīng)頻段在400納米1200納米波長范圍內(nèi)，最靈敏峰為800納米附近。13.頻率特性：輸出電信號與調(diào)制光頻率變化的關(guān)系硫化鉛的光敏電阻和硅光電池的頻率特性最好，他們的相對靈敏度幾乎不隨入射光調(diào)制頻率的變化而變化，硅光敏三極管：負(fù)載電阻阻值越小，頻率特性越好。13.溫度特性：光敏晶體管：溫度變化對光電流的影響很小，對暗電流的影響很大。硅光電池：開路電壓隨溫度的升高下降很快，

22、短路電流隨溫度的升高上升很快，他們與溫度都成線性。14.光電管的測量電路：有效功率很小，不能直接推動筆記本記錄儀，所以通常與某種放大器相連接。光電倍增管的測量電路：當(dāng)輻射為脈沖通量時(shí)要把電源負(fù)極接地，這事接入隔離電容，同時(shí)用幾個(gè)電容器來穩(wěn)定最后幾個(gè)倍增極在脈沖期間的電壓，這些電容器有足浴穩(wěn)定增益，防止飽和，并且通過電源去耦電容器C將脈沖電壓接地。光敏電阻開關(guān)電路：采用硫化鉛光敏電阻為探測元件的火焰探測器電路圖：光敏電阻傳感器信號處理一二級放大電路揚(yáng)聲器報(bào)警光電池轉(zhuǎn)換電路:路燈自動點(diǎn)滅器。燈泡代表一個(gè)路燈，當(dāng)感測的亮度太暗，路燈必須亮起，但當(dāng)亮度超過設(shè)定時(shí)，路燈必須熄滅，停止照明。15.光電傳感

23、器的應(yīng)用模擬式光電傳感器：可分為吸收式（測量濁度）、反射式（測量粗糙度）、遮光式（測量位移）、輻射式：可測濃度，濁度，表面性質(zhì)，粗糙度，位移，振動，顏色，溫度，報(bào)警等。16. 脈沖式：可用于（沖床的）安全保護(hù)，接近開關(guān)，報(bào)警，計(jì)數(shù)，測量（轉(zhuǎn)動）速 度等；17.光的調(diào)制：光源（入射光纖）調(diào)制器（出射光纖，調(diào)制光）光探測器解調(diào)輸出被測信號18.光在光纖中的傳播模式：a為纖芯半徑，0為入射光在真空中的波長；V值越大,允許傳輸?shù)哪Ｊ綌?shù)越多,當(dāng)V<2.404時(shí),只允許一個(gè)波或模式在光纖中傳輸。19.光纖傳感器：分類：功能型：光纖在這類傳感器中不僅作為光傳播的波導(dǎo)而且具有測量的功能。非功能型：只作為

24、傳光的介質(zhì),加上其他敏感器件才能組成傳感器。20.光纖傳感器的調(diào)制形式：透射式：徑向和軸向反射式：微彎式：改變光纖的幾何形狀，從而改變光線的傳播入射角，使傳播的光強(qiáng)損失（用變形器使光纖變形）21.偏振態(tài)調(diào)制：利用磁旋效應(yīng)、光旋效應(yīng)、光彈效應(yīng)等可對光的偏振態(tài)進(jìn)行調(diào)制。22.相位調(diào)制：將光纖的光束(從物理上)分成兩束，一束相位受外界信息的調(diào)制，另一束作為參考光，使兩束光疊加形成干涉條紋。調(diào)制方法：直接改變相位或通過改變光程差或折射率來改變相位。1.晶體的雙折射現(xiàn)象：一束遵循折射定律(尋常光O光)，一束不遵循折射定律，(非尋常光e光)。23.相位調(diào)制器：用外力使光纖的幾何形狀改變,從而改變其光程差。

25、24.頻率調(diào)制：多普勒效應(yīng)25. 1.功能型光纖溫度傳感器1、黑體輻射型 2. 光纖溫度開關(guān)傳感器（利用芯線和包層的折射率隨溫度變化不一致，使原來n1>n2變成n1<n2）2. 非功能型光纖溫度傳感器1、半導(dǎo)體吸收型溫度傳感器（利用半導(dǎo)體吸收響應(yīng)隨溫度變化而改變。當(dāng)溫度升高時(shí)，其透過的光強(qiáng)將減弱）2.熱色敏光纖溫度傳感器（熱色效應(yīng)無機(jī)溶液的顏色會隨溫度變化而改變。）3. 功能型光纖測力傳感器1、偏振干涉型光纖壓力傳感器（原理：當(dāng)光纖受到拉伸作用時(shí)，通過它的兩正交的偏振光會發(fā)生不同的相移，從而產(chǎn)生相位差）2. 微彎式光纖壓力傳感器3. 光纖懸臂梁測試儀（把光纖粘在懸臂梁的上、下兩邊。

26、當(dāng)懸臂梁受力作用時(shí),懸臂梁彎曲,使光纖一根伸長,一根縮短,引起相位變化。）4. 光纖振動傳感器（在各向同性的介質(zhì)上，施加外力，能使介質(zhì)變?yōu)楦飨虍愋?，產(chǎn)生感應(yīng)雙折射現(xiàn)象。）5.光纖加速度傳感器：利用外力使光纖拉長或縮短，改變光程，從而改變相位差。4. 非功能型光纖壓力傳感器1. 反射式光纖壓力傳感器原理:利用光的反射來調(diào)制光強(qiáng)。2. 快門式光纖壓力傳感器原理:利用光閘來調(diào)制光強(qiáng)。3. 光柵式光纖壓力傳感器原理：用等寬的光柵對光纖的光作透射式徑向光強(qiáng)調(diào)制5. 功能型光纖位移傳感器1. 相位調(diào)制型光纖位移傳感器2. 光纖液位檢測傳感器（利用破壞 光在 兩個(gè)介質(zhì)表面發(fā)生全反射的條件從光疏到光密媒質(zhì)。）

27、6. 非功能型光纖位移傳感器1. 移動光柵光纖位移傳感器原理：用等寬的光柵對光纖的光作透射式徑向光強(qiáng)調(diào)制。2. 球透鏡光纖位移傳感器原理：利用球透鏡的徑向運(yùn)動，對光纖的光作透射式徑向光強(qiáng)調(diào)制。7. 非功能型光纖電流傳感器：原理：利用法拉第磁旋效應(yīng)8. 功能型光纖電流傳感器1. 偏振調(diào)制型光纖電流傳感器原理：利用法拉第磁旋效應(yīng)。2、磁致伸縮型光纖電流傳感器原理：利用某些金屬材料對磁場敏感的特性。3、加熱型光纖電流傳感器：利用電流發(fā)熱使光纖受熱。9. 功能型光纖電壓傳感器1. 利用克爾電光效應(yīng)或普克爾斯效來實(shí)現(xiàn)。10. 功能型光纖磁場傳感器：利用磁致伸縮效應(yīng)P9 1.傳感器靜態(tài)誤差：傳感器在其全量

28、程內(nèi)任一點(diǎn)輸出值與其理論輸出值的偏離程度，是一項(xiàng)綜合指標(biāo)，主要包括非線性誤差、遲滯誤差、重復(fù)性誤差、靈敏度誤差。P34 2.機(jī)械滯后：應(yīng)變片安裝在試件上，在一定溫度下，在零和某一應(yīng)變之間，作出應(yīng)變片電阻相對變化a與試件機(jī)械應(yīng)變b之間加載和卸載之間的特性曲線，發(fā)現(xiàn)曲線并不重合，在同一機(jī)械應(yīng)變下，卸載時(shí)的應(yīng)變片電阻相對變化a高于加載時(shí)的a，即為機(jī)械滯后。之間的最大差值稱為滯后值。產(chǎn)生的原因：粘合劑性能差；過載；過熱P52 3. 零點(diǎn)殘余電壓：產(chǎn)生原因：1.復(fù)阻抗不容易達(dá)到真正的平衡；2.磁化曲線中的非線性產(chǎn)生高次波；3.各種損耗；4.分布電容的影響；5.兩個(gè)傳感器的完全不對稱；工頻干擾。引起問題：

29、1.零點(diǎn)附近靈敏度下降；2.限制分辨率提高 ；3.線性度差；4.堵塞有用信號解決方法：設(shè)計(jì)與工藝上力求磁路與線圈對稱；拆線圈法來調(diào)整；電路補(bǔ)償，選擇合適的測量電路，如：相敏整流電路。P170 4.熱電阻的二線制并沒有消除導(dǎo)線中的溫度誤差；三線制：熱電阻是通過r2，r3，Rg的三根導(dǎo)線和電橋相連接，r2和r3分別接在相鄰的兩臂，當(dāng)溫度變化時(shí)，只要他們長度和電阻溫度系數(shù)相同，他們電阻變化不會引起電橋狀態(tài)，即不產(chǎn)生溫度誤差，達(dá)到溫度補(bǔ)償?shù)男Ч?。缺點(diǎn)是可調(diào)電阻的接觸電阻和電橋臂電阻相連接，導(dǎo)致電橋的零點(diǎn)不穩(wěn)。四線制：調(diào)零的Rp電位器的接觸電阻和指示。5.光纖溫度傳感器：如果光纖纖芯和包層材料的折射率隨

30、溫度變化，且在某一溫度下出現(xiàn)交叉，這種光纖可以做成光纖溫度傳感器。 當(dāng)n1>n2時(shí),光可以被傳輸;當(dāng)n1=n2時(shí),光開始泄漏;當(dāng)n1< n2時(shí),光不可以被傳輸;6.光譜特性：同一光電元件對不同頻率的光響應(yīng)各不相同，描繪光電元件響應(yīng)靈敏度與不同光頻率的曲線叫做光電元件的光譜特性。7.熱電偶的串并聯(lián) 串聯(lián)：提高測量精度和靈敏度，降低相對誤差。8.利用法拉第效應(yīng)可以對光的相位進(jìn)行調(diào)制，從而可以用來測量電流。 法拉第效應(yīng)是磁場引起介質(zhì)折射率變化而產(chǎn)生的旋光現(xiàn)象，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，光在磁場的作用下通過介質(zhì)時(shí)，光波偏振面轉(zhuǎn)過的角度（磁致旋光角）與光在介質(zhì)中通過的長度L及介質(zhì)中磁感應(yīng)強(qiáng)度在光傳播方向

31、上的分量B成正比，=VBL，V為費(fèi)爾德常數(shù)。9.互感系數(shù)的求解10.傳感器通常是由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件、信號調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)換電路組成。11.熱電偶所產(chǎn)生的電勢是由兩種導(dǎo)體的接觸電勢和單一導(dǎo)體的溫差電勢組成。12偏差式測量（壓力表，儀表指針的位置決定被測量量）、零位式測量（電位差計(jì)，用指零儀表的零位指示檢測系統(tǒng)的平衡狀態(tài)、微差式測量（被測未知量與標(biāo)準(zhǔn)量相比較，取差值）。13. 當(dāng)沿著一定方向受到外力作用時(shí)，內(nèi)部就產(chǎn)生極化現(xiàn)象，同時(shí)在某兩個(gè)表面上產(chǎn)生符號相反的電荷；當(dāng)外力去掉后，又恢復(fù)到不帶電狀態(tài)；當(dāng)作用力方向改變時(shí)，電荷的極性也隨著改變；晶體受力所產(chǎn)生的電荷量與外力的大小成正比。上述現(xiàn)象稱為正壓電效應(yīng)。反

32、之，如對晶體施加一定變電場，晶體本身將產(chǎn)生機(jī)械變形，外電場撤離，變形也隨著消失，稱為逆壓電效應(yīng)。石英晶體就沒有體積變形壓電效應(yīng)，但它具有良好的厚度變形和長度變形壓電效應(yīng)。14.電阻應(yīng)變片的工作原理是基于電阻應(yīng)變效應(yīng)，即在導(dǎo)體產(chǎn)生機(jī)械變形時(shí)，它的電阻值發(fā)生相應(yīng)變化。15.霍爾元件的靈敏度的物理意義：表示在單位磁感應(yīng)強(qiáng)度和單位控制電流的作用下的霍爾電勢的大小。16.冷端延長線法：是在連接導(dǎo)線和熱電偶之間，接入延長線，它的作用是將熱電偶的參考端移至離熱源較遠(yuǎn)且環(huán)境溫度較穩(wěn)定的地方，以減小冷端溫度變化的影響。17儀表的精度等級主要用儀表的引用誤差來表示的。電阻的靈敏度18. 壓力傳感器的靜態(tài)特性是指對

33、靜態(tài)的輸入信號，壓力傳感器的輸出量與輸入量之間所具有相互關(guān)系。因?yàn)檫@時(shí)輸入量和輸出量都和時(shí)間無關(guān)，所以它們之 間的關(guān)系，即壓力傳感器的靜態(tài)特性可用一個(gè)不含時(shí)間變量的代數(shù)方程，性能較好，然而其動態(tài)特性較差。19. 溫度對光電流影響不大，所以光電傳感器在使用中不需要進(jìn)行溫度補(bǔ)償。這種說法錯(cuò)誤，原因是：因?yàn)榘雽?dǎo)體材料容易受溫度影響，而其直接影響光電流的值，所以還需要溫度補(bǔ)償裝置，其次，利用光電池制成的光電傳感器在進(jìn)行測量時(shí)，當(dāng)處于斷路狀態(tài)時(shí)，硅光電池的開路電壓急劇下降，而處于短路時(shí)，硅光電池的光電流快速升高，他們與溫度都呈現(xiàn)線性關(guān)系，受溫度影響變化較大，必須要進(jìn)行溫度補(bǔ)償。20.霍爾元件厚

34、度越薄，霍爾元件的靈敏度越高，但d太小會使霍爾元件的輸入、輸出電阻增大。21.變壓器傳感器測量的是交流信號，因此還需要經(jīng)過適當(dāng)?shù)碾娐诽幚聿拍芊直娉鲢曡F位移的大小和方向。22壓電傳感器測量緩慢變化的信號取決于其低頻特性的好壞。23.光纖電壓傳感器的原理是通?？梢杂镁€性電光原理或者平方電光原理來實(shí)現(xiàn)。（線性電光原理是由普克爾斯提出來的，其原理是利用某些晶體在電場的作用下，其折射率會隨電場發(fā)生線性變化，再將折射率的變化轉(zhuǎn)化為相位的變化，通過對其相位測量，實(shí)現(xiàn)對電壓的測量。24.電阻傳感器：應(yīng)變片電阻傳感器（利用應(yīng)變電阻效應(yīng)的原理實(shí)現(xiàn)）、熱電阻傳感器（利用金屬材料的溫度特性實(shí)現(xiàn)）、熱敏電阻傳感器（利用半導(dǎo)體材料的溫度特性實(shí)現(xiàn)）、電位器式傳感器（利用類似于滑線變阻器的原理實(shí)現(xiàn)的）。25光纖傳感器的主要優(yōu)點(diǎn)：靈敏度高；頻帶寬動態(tài)范圍大；易于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的遙測和控制；測量范圍廣，如可測聲場、磁場、壓力、溫度、加速度、轉(zhuǎn)動(陀螺)、位移、液位、流量、電流、