2022年傳感器原理復(fù)習(xí)提綱及詳細(xì)知識點(diǎn)2

1、1 傳感器原理復(fù)習(xí)提綱第一章緒論1. 檢測系統(tǒng)的組成。傳感器測量電路輸出單元把被測非電量轉(zhuǎn)換成為與之有確定對應(yīng)關(guān)系，且便于應(yīng)用的某些物理量（通常為電量）的測量裝置。把傳感器輸出的變量變換成電壓或電流信號，使之能在輸出單元的指示儀上指示或記錄儀上記錄；或者能夠作為控制系統(tǒng)的檢測或反饋信號。指示儀、記錄儀、累加器、報(bào)警器、數(shù)據(jù)處理電路等。2. 傳感器的定義及組成。定義能感受被測量并按一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的器件或裝置，通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成。組成敏感元件轉(zhuǎn)換元件轉(zhuǎn)換電路直接感受被測量，并輸出與被測量成確定關(guān)系的物理量。敏感元件的輸出就是它的輸入，摶換成電路參量。上述電路參數(shù)接入基本轉(zhuǎn)換電

2、路，便可轉(zhuǎn)換成電量輸出。3. 傳感器的分類。工作機(jī)理物理型、化學(xué)型、生物型構(gòu)成原理結(jié)構(gòu)型（物理學(xué)中場的定律）、物性型: 物質(zhì)定律能量轉(zhuǎn)換能量控制型、能量轉(zhuǎn)換型物理原理電參量式傳感器、磁電傳感器、壓電式傳感器用途位移、壓力、振動、溫度精品學(xué)習(xí)資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 1 頁，共 33 頁 - - - - - - - - -2 4. 什么是傳感器的靜態(tài)特性和動態(tài)特性。靜特性輸入量為常量，或變化極慢動特性輸入量隨時(shí)間較快地變化時(shí)5. 列出傳感器的靜態(tài)特性指標(biāo)，并明確各指標(biāo)的含義。230123nnyaa xa xa xa xx 輸入量， y 輸

3、出量， a0零點(diǎn)輸出， a1理論靈敏度， a2非線性項(xiàng)系數(shù)靈敏度傳感器在穩(wěn)態(tài)下，輸出的變化量與引起該變化量的輸入變化量之比。表征傳感器對輸入量變化的反應(yīng)能力線性傳感器非線性傳感器遲滯正（輸入量增大）反（輸入量減小）行程中輸出輸入曲線不重合稱為遲滯。產(chǎn)生遲滯的原因：由于傳感器敏感元件材料的物理性質(zhì)和機(jī)械另部件的缺陷所造成的，如彈性敏感元件彈性滯后、運(yùn)動部件摩擦、傳動機(jī)構(gòu)的間隙、緊固件松動等。線性度傳感器的實(shí)際輸入 -輸出曲線的線性程度。4 種典型特性曲線kyx%1002maxfshyh精品學(xué)習(xí)資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 2 頁，共 33 頁

4、 - - - - - - - - -3 非線性誤差%100maxfslyl，lmax 最大非線性絕對誤差，yfs滿量程輸出值。直線擬合線性化：出發(fā)點(diǎn)獲得最小的非線性誤差（最小二乘法：與校準(zhǔn)曲線的殘差平方和最小。）例用最小二乘法求擬合直線。設(shè)擬合直線 y=kx+b 殘差 i=yi-（kxi+b ）分別對 k 和 b 求一階導(dǎo)數(shù)，并令其 =0，可求出 b 和 k 將 k 和 b 代入擬合直線方程，即可得到擬合直線， 然后求出殘差的最大值lmax即為非線性誤差。重復(fù)性重復(fù)性是指傳感器在輸入量按同一方向作全量程連續(xù)多次變化時(shí)，所得特性曲線不一致的程度。重復(fù)性誤差屬于隨機(jī)誤差，常用標(biāo)準(zhǔn)差計(jì)算，也可用正反

5、行程中最大重復(fù)差值計(jì)算，即或零點(diǎn)漂移傳感器無輸入時(shí)，每隔一段時(shí)間進(jìn)行讀數(shù)，其輸出偏離零值，即為零點(diǎn)漂移。零漂0100%fsyy，式中 y0最大零點(diǎn)偏差； yfs滿量程輸出。溫度漂移溫度變化時(shí)，傳感器輸出量的偏移程度。一般以溫度變化1 度，輸出最大偏差與滿量程的百分比表示，即溫漂max100%fsytmax 輸出最大偏差；最小nii12%100)32(fsry%1002maxfsryr精品學(xué)習(xí)資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 3 頁，共 33 頁 - - - - - - - - -4 t溫度變化值； yfs 滿量程輸出。6. 一階特性的指標(biāo)及相關(guān)

6、計(jì)算。一階系統(tǒng)微分：時(shí)間常數(shù)， k=1 靜態(tài)靈敏度拉氏變換)()()1(sxsys傳遞函數(shù)ssxsysh11)()()(頻率響應(yīng)函數(shù)jjxjyjh11)()()(誤差部分7. 測量誤差的相關(guān)概念及分類。相關(guān)概念（1）等精度測量（ 2）非等精度測量（ 3）真值（4）實(shí)際值（ 5）標(biāo)稱值（ 6）示值（7）測量誤差分類系統(tǒng)誤差隨機(jī)誤差粗大誤差絕對誤差 -修正值相對誤差最大允許誤差（看例題）（1）正態(tài)分布（2）隨機(jī)誤差的評價(jià)指標(biāo)（3）測量的極限誤差其標(biāo)準(zhǔn)差為，如果其中某一項(xiàng)殘差3dv，則該項(xiàng)為壞值8. 絕對誤差，相對誤差的概念及計(jì)算。絕對誤差1. 絕對誤差是示值與被測量真值之間的差值，是一個有大小、有

7、正負(fù)、有單位的量。1. 實(shí)際絕對誤差 x=x-a0 2. 在實(shí)際中用精度高一級的示值代替真值a0，即實(shí)際值 a代替真值 a0。3. 修正值 c= x 相對誤差相對誤差是絕對誤差與被測量的約定值之比。1. 實(shí)際相對誤差kxydtdy%100 xxx%100axa精品學(xué)習(xí)資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 4 頁，共 33 頁 - - - - - - - - -5 2. 示值相對誤差3. 滿度（引用）相對誤差4. 最大允許誤差， 儀表最大滿度誤差不許超過準(zhǔn)確度等級的百分?jǐn)?shù)5. 示值相對誤差 x 與準(zhǔn)確度等級 a 的關(guān)系，被測量的值應(yīng)大于其測量上限的2

8、/3 。9. 隨機(jī)誤差的評價(jià)指標(biāo)和極限誤差。評價(jià)指標(biāo)正態(tài)分布曲線的算術(shù)平均值和均方根誤差算術(shù)平均值121nniixxxxxnn標(biāo)準(zhǔn)差單次測量殘差代替隨機(jī)誤差：貝塞爾公式算術(shù)平均值測量計(jì)算單次測量隨機(jī)誤差在至范圍內(nèi)概率為：dedep02222222221)(經(jīng)變換，上式變?yōu)?202()2( )2ttpedtt算術(shù)平均值被測量的算術(shù)平均值與真值之差當(dāng)多個測量列算術(shù)平均值誤差為正態(tài)分布時(shí)，得到測量列算術(shù)平均值的極限誤差表達(dá)式為式中的 t 為置信系數(shù)，為算術(shù)平均值的標(biāo)準(zhǔn)差。10. 系統(tǒng)誤差的發(fā)現(xiàn)，系統(tǒng)誤差的減弱和消除方法。發(fā)現(xiàn)1）理論分析及計(jì)算： 因測量原理或使用方法不當(dāng)引入系統(tǒng)誤差時(shí)，可以通過理論分

9、析和計(jì)算的方法加以修正。%100nnxxr100%mnmnxaxxxanx%2222112nininnxn111222221nvnvvvniin0 xxalimxxtxlim3xx121222det精品學(xué)習(xí)資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 5 頁，共 33 頁 - - - - - - - - -6 2）實(shí)驗(yàn)對比法：實(shí)驗(yàn)對比法是改變產(chǎn)生系統(tǒng)誤差的條件進(jìn)行不同條件的測量，以發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)誤差，這種方法適用于發(fā)現(xiàn)恒定系統(tǒng)誤差。3）殘余誤差觀察法： 根據(jù)測量列的各個殘余誤差的大小和符號變化規(guī)律，直接由誤差數(shù)據(jù)或誤差曲線圖形來判斷有無系統(tǒng)誤差，這種方法主要適用

10、于發(fā)現(xiàn)有規(guī)律變化的系統(tǒng)誤差。4）殘余誤差校核法 用于發(fā)現(xiàn)累進(jìn)性系統(tǒng)誤差馬利科夫準(zhǔn)則 用于發(fā)現(xiàn)周期性系統(tǒng)誤差阿卑- 赫梅特準(zhǔn)則5）計(jì)算數(shù)據(jù)比較法： 對同一量進(jìn)行多組測量， 得到很多數(shù)據(jù)， 通過多組計(jì)算數(shù)據(jù)比較，若不存在系統(tǒng)誤差，其比較結(jié)果應(yīng)滿足隨機(jī)誤差條件，否則可認(rèn)為存在系統(tǒng)誤差。任意兩組結(jié)果之間不存在系統(tǒng)誤差的標(biāo)志是削弱/ 消除1）從產(chǎn)生誤差源上消除系統(tǒng)誤差：從生產(chǎn)誤差源上消除誤差是最根本的方法，它要求在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段從硬件和軟件方面采取必要的補(bǔ)償措施和修正措施，或者采取合適的使用方法將誤差從產(chǎn)生根源上加以消除。2）引入修正值法知道修正值后， 將測量結(jié)果的指示值加上修正值，就可得到被測量的實(shí)際值

11、。智能傳感器更容易采用該方法。3）零位式測量法4）這種方法是標(biāo)準(zhǔn)量與被測量相比較的測量方法，其優(yōu)點(diǎn)是測量誤差主要取決于參加比較的標(biāo)準(zhǔn)器具的誤差，而標(biāo)準(zhǔn)器具的誤差可以做的很小。這種方法要求檢測系統(tǒng)有足夠的靈敏度，如自動平衡顯示儀表。222ijijxx精品學(xué)習(xí)資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 6 頁，共 33 頁 - - - - - - - - -7 5)補(bǔ)償法6)對照法11. 粗大誤差的判定及處理。判別粗大誤差最常用的統(tǒng)計(jì)判別法：如果對被測量進(jìn)行多次重復(fù)等精度測量的測量數(shù)據(jù)為x1，x2， xd, ，xn 其標(biāo)準(zhǔn)差為，如果其中某一項(xiàng)殘差vd 大于三

12、倍標(biāo)準(zhǔn)差，即則認(rèn)為 vd 為粗大誤差，與其對應(yīng)的測量數(shù)據(jù)xd 是壞值，應(yīng)從測量列測量數(shù)據(jù)中刪除。第二章電阻式傳感器原理與應(yīng)用1. 電阻式傳感器的基本原理。電阻式傳感器是將被測量的變化轉(zhuǎn)化為傳感器電阻值的變化，再經(jīng)過測量電路實(shí)現(xiàn)測量結(jié)果的輸出。2. 金屬的應(yīng)變效應(yīng)：金屬絲 (導(dǎo)體) 在外界力作用下產(chǎn)生機(jī)械變形（伸長或縮短）時(shí), 其電阻值相應(yīng)發(fā)生變化3. 應(yīng)變片的橫向效應(yīng)。敏感柵是由多條直線和圓弧部分組成直線段：沿軸向拉應(yīng)變x，電阻圓弧段：沿軸向壓應(yīng)度 y，電阻 k( 箔式應(yīng)變片 ) 4. 應(yīng)變片的溫度誤差產(chǎn)生的原因及其補(bǔ)償方法。3dv電阻被測電阻變化精品學(xué)習(xí)資料 可選擇p d f - - - -

13、 - - - - - - - - - - 第 7 頁，共 33 頁 - - - - - - - - -8 trrt0rr產(chǎn)生原因（1） 敏感柵電阻值（2）線膨脹系數(shù)不匹配由于溫度變化而引起的總電阻變化為相應(yīng)的虛假應(yīng)變輸出為補(bǔ)償方法自補(bǔ)償法單絲自補(bǔ)償法 (選擇式自補(bǔ)償 ) 組合式自補(bǔ)償法（雙金屬敏感柵自補(bǔ)償）實(shí)現(xiàn)溫度補(bǔ)償?shù)臈l件為當(dāng)被測試件的線膨脹系數(shù)g已知時(shí)，通過選擇敏感柵材料，使成立。優(yōu)點(diǎn)：容易加工，成本低，缺點(diǎn)：只適用特定試件材料，溫度補(bǔ)償范圍也較窄。敏感柵絲由兩種不同溫度系數(shù)的金屬絲串接組成選用兩者具有不同符號的電阻溫度系數(shù)，調(diào)整 r1和 r2的比例，使溫度變化時(shí)產(chǎn)生的電阻變化滿足t2t1

14、)()(rr)()(/111222112221ggttkkrrrrrr通過調(diào)節(jié)兩種敏感柵的長度來控制應(yīng)變片的溫度自補(bǔ)償，可達(dá)0.45m/的高精度線路補(bǔ)償法tkrrsgt)(00000()tttgsrrrrtr kttktkrrsgtt)()(0000)(0tktsgt)(0sgk精品學(xué)習(xí)資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 8 頁，共 33 頁 - - - - - - - - -9 電橋補(bǔ)償法0143()bua r rr r01143()()0tbbtuarrrrrr011143()()0tbbtua rrr rrrr11rr k優(yōu)點(diǎn)：簡單、方便，

15、在常溫下補(bǔ)償效果較好缺點(diǎn)：在溫度變化梯度較大的條件下， 很難做到工作片與補(bǔ)償片處于溫度完全一致的情況， 因而影響補(bǔ)償效果。熱敏電阻5. 應(yīng)變電橋產(chǎn)生非線性的原因及消減非線性誤差的措施。原因因?yàn)殡姌虻妮敵鰺o論是輸出電壓還是電流，實(shí)際上都與ri/ri 呈非線性關(guān)系。措施采用半橋差動電橋r1 r2 r3 r4=r ，r1r2= r 全橋差動電路4433332211110rrrrrrrrrrrruu輸出電壓為：rruu204332211110rrrrrrrrruurruu0精品學(xué)習(xí)資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 9 頁，共 33 頁 - - - -

16、- - - - -10 輸出電壓為：嚴(yán)格的線性關(guān)系電橋靈敏度比單臂時(shí)提高一倍溫度補(bǔ)償作用消除非線性誤差；具有溫度補(bǔ)償作用；提高電壓靈敏度（為單片的4 倍）。6. 單臂電橋，半橋差動電橋和全橋差動電橋測量電路及輸出電壓的推導(dǎo)，得出結(jié)論。（計(jì)算）單臂電橋電橋平衡時(shí)，檢流計(jì)所在支路電流為零，則有：（1）流過 r1和 r4的電流相同（記作 i1），流過 r2和 r3的電流相同（記作 i2）；（2）b，d兩點(diǎn)電位相等，即ub=ud。因而有 i1r1=i2r37. 半導(dǎo)體的壓阻效應(yīng)。定義單晶半導(dǎo)體材料在沿某一軸向受外力作用時(shí)，其電阻率發(fā)生很大變化的現(xiàn)象8. 金屬應(yīng)變片與半導(dǎo)體應(yīng)變片在工作機(jī)理上有何異同?

17、金屬應(yīng)變片半導(dǎo)體應(yīng)變片異基于應(yīng)變效應(yīng)基于壓阻效應(yīng)同第三章變電抗式傳感器原理與應(yīng)用電感式傳感器1. 有哪三種自感式傳感器？變氣隙式自感傳感器、變面積式自感傳感器、螺線管式自感傳感器2. 自感式傳感器的測量電路（看圖分析測量電路）。精品學(xué)習(xí)資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 10 頁，共 33 頁 - - - - - - - - -11 調(diào)幅電路相敏檢波電路諧振式調(diào)幅電路電橋兩臂 z1、z2為傳感器線圈阻抗，另外兩橋臂為交流變壓器次級線圈的1/2 阻抗。開路時(shí)，橋路輸出電壓：1212212221zzzzuuuzzzuo當(dāng)傳感器的銜鐵處于中間位置，即

18、z1=z2=z時(shí)有，電橋平衡。當(dāng)傳感器銜鐵上移時(shí)，z1=z+ z，z2=z-z zzuzzzzzzzzuzzzzuuo2)()()()(221212當(dāng)傳感器銜鐵下移時(shí)，z1=z-z，z2=z+ z zzuuo2由于u是交流電壓，輸出指示無法判斷位移方向，后續(xù)銜鐵偏離中間位置而使z1=z+ z增加，則 z2=z-z減少。當(dāng)電源 u 上端為正，下端為負(fù)時(shí)，r1上的壓降大于 r2上的壓降；電壓表輸出上端為負(fù)，下端為正。當(dāng)電源 u 上端為負(fù)，下端為正時(shí)，r2上壓降則大于 r1上的壓降，電壓表輸出上端為正，下端為負(fù)。非相敏整流和相敏整流電路輸出電壓比較(a) 非相敏整流電路；（ b）相敏整流電路工作原理

19、：傳感器電感l(wèi) 與電容 c、 變壓器原邊串聯(lián)在一起， 接入交流電源，變壓器副邊將有電壓輸出，輸出電壓的頻率與電源頻率相同，而幅值隨著電感l(wèi) 而變化。諧振式調(diào)幅電路， l0:諧振點(diǎn)的電感值特點(diǎn)：敏感度高，非線性差0ou精品學(xué)習(xí)資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 11 頁，共 33 頁 - - - - - - - - -12 電路中配置相敏檢波電路來解決。使用相敏整流，輸出電壓 u0不僅能反映銜鐵位移的大小和方向，而且還消除零點(diǎn)殘余電壓的影響。3. 差動變壓器的零點(diǎn)殘余電壓及其減小此電壓的方法。產(chǎn)生原因（1）由于兩個二次測量線圈的等效參數(shù)不對稱，使其

20、輸出的基波感應(yīng)電動勢的幅值和相位不同，調(diào)整磁芯位置時(shí)，也不能達(dá)到幅值和相位同時(shí)相同。（2）由于鐵芯的 b-h特性的非線性，產(chǎn)生高次諧波不同，不能互相抵消。（3）勵磁電壓波形中含有高次諧波。危害（1）使傳感器輸出特性在零點(diǎn)附近的范圍內(nèi)不靈敏，限制著分辨力的提高。（2）零點(diǎn)殘余電壓太大， 將使線性度變壞，靈敏度下降， 甚至?xí)狗糯笃黠柡?，堵塞有用信號通過，致使儀器不再反映被測量的變化。減小措施（1）提高框架和線圈的對稱性，特別是兩個二次線圈對稱。（2）采用適當(dāng)?shù)臏y量電路，一般可采用在放大電路前加相敏整流器。（3）在電路上進(jìn)行補(bǔ)償， 使零點(diǎn)殘余電壓最小， 接近于零。線路補(bǔ)償主要有：加串聯(lián)電阻，加并聯(lián)

21、電容，加反饋電阻或反饋電容等。4. 差動整流電路和相敏檢波電路原理及其作用。（看圖進(jìn)行電路的推導(dǎo)和說明）差動整流電路相敏檢波電路精品學(xué)習(xí)資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 12 頁，共 33 頁 - - - - - - - - -13 差動整流電路是把差動變壓器的兩個次級輸出電壓分別整流，然后將整流的電壓或電流的差值作為輸出。全波差動整流電路u0=udc+ugh=ugh-ucd 電路是以兩個橋路整流后的直流電壓之差作為輸出的，所以稱為差動整流電路。它圖中調(diào)制電壓 er 和 es 同頻，經(jīng)過移相器使 er 和 es 保持同相或反相，且滿足eres，

22、調(diào)節(jié)電位器 r可調(diào)平衡。圖中電阻 r1=r2=r0，電容 c1=c2=c0，輸出電壓為 ucd。電路工作原理：（1）當(dāng)差動變壓器鐵芯在中間位置時(shí)，es=0，只有 er 起作用。設(shè)此時(shí) er 為正半周，即 a為“+”，b為“”，則 d1 、d2導(dǎo)通，d3 、d4截止，流過 r1、r2上的電流分別為 i1, 、i2 ，其電壓降 ucb 及 udb 大小相等方向相反，故輸出電壓ucd=0 。當(dāng) er為負(fù)半周時(shí)， a為“-”，b為“+”，此時(shí)d3、d4導(dǎo)通，d1 、d2截止，流過， r1 、r2的電流分別為 i3 、 i4 ， 其電壓降 ubc 與 ubd大小相等方向相反，故輸出電壓ucd=0 。（2

23、）若鐵芯上移 es 和 er 同位相，由于eser，故 er 正半周時(shí) d1 、d2仍導(dǎo)通，d3、d4截止，但 d1回路內(nèi)總電勢為電壓輸出型全波整流電路精品學(xué)習(xí)資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 13 頁，共 33 頁 - - - - - - - - -14 不但可以反映位移的大?。妷旱姆担?，還可以反映位移的方向。er+es/2 ，而 d2回路為 eres/2 ，故回路電流 i1i2 ，輸出電壓 ucd=r0(i1-i2)0 。當(dāng) er 為負(fù)半周時(shí)， d3、d4導(dǎo)通、 d1 、d2截止，此時(shí) d3同路內(nèi)總電勢為 er es/2 ，d4回路內(nèi)總

24、電勢為er+es/2 ，所以回路電流 i4i3 ，故輸出電壓 ucd r0(i4-i3)0因此，鐵芯上移時(shí)，輸出電壓ucd0 。（3）當(dāng)鐵芯下移時(shí)， es 和 er 相位相反。同理可得 ucd rb-ra時(shí)，電容器的電容為：abrrrlcln2010. 電容式傳感器可分為哪幾類?各自的主要用途是什么 ? 電容式差壓傳感器電容式振動位移傳感器電容式加速度傳感器結(jié)構(gòu)簡單、靈敏度高、響應(yīng)速度快( 約100ms) 能測微小壓差 (0 0.75pa) 、真空或微小絕對壓力加速度傳感器安裝在轎車上，可以作為碰撞傳感器。利用加速度傳感器實(shí)現(xiàn)延時(shí)起爆的鉆地炸彈11. 推導(dǎo)變極距型、變面積型和變介電常數(shù)型電容傳

25、感器的計(jì)算公式，并利用公精品學(xué)習(xí)資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 16 頁，共 33 頁 - - - - - - - - -17 式進(jìn)行計(jì)算。（會公式并進(jìn)行計(jì)算）變極距型變面積型變介電常數(shù)型初始電容000dacrd0 d c+c 線位移變面積型dbxacr)(0，axcc0c與x 呈線性關(guān)系初始電容hddcln)(21電容增量與液位 h 呈線性關(guān)系 。2000000111ddddcddccccd/d0c2,00u如果 c1 c2 ，00u電路的優(yōu)點(diǎn)：簡單，不須附加相敏檢波電路。精品學(xué)習(xí)資料 可選擇p d f - - - - - - - - -

26、- - - - - 第 20 頁，共 33 頁 - - - - - - - - -21 傳感器有輸入時(shí)正半周： c1充電電量增多，c2放電情況不變。輸出正電壓情況不變。正半周： c1充電電量不變，c2放電情況增加。輸出正電壓情況變大。負(fù)半周： c2充電情況不變，c1放電電流增大。輸出負(fù)電壓變小。負(fù)半周：c2充電電量增加，c1放電電流不變。輸出負(fù)電壓情況不變。13. 三種電容傳感器各適合測量哪些量。面積變化型角位移或較大的線位移介質(zhì)變化型物位測量和各種介質(zhì)的溫度、密度、濕度的測定極距變化型微小的極距變化第四章光電式傳感器1. 內(nèi)光電效應(yīng)，外光電效應(yīng)和光生伏特效應(yīng)。內(nèi)光電效應(yīng)：在光線作用下能使物體

27、電阻率改變的現(xiàn)象，如光敏電阻等。外光電效應(yīng)光電導(dǎo)光生伏特效應(yīng)在光線作用下使電子逸出精品學(xué)習(xí)資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 21 頁，共 33 頁 - - - - - - - - -22 效應(yīng)在光線作用下能使物體產(chǎn)生一定方向的電動勢的現(xiàn)象。如光電池、光敏晶體管等。物體表面的現(xiàn)象。如光電管、光電倍增管。2. 光電管和光電倍增管的工作原理。在入射光極為微弱時(shí)， 光電管能產(chǎn)生的光電流就很小，光電倍增管：放大光電流光電陰極光電倍增極陽極倍增極上涂有銻化銫或銀鎂合金等光敏材料，并且電位逐級升高。陰極發(fā)射的光電子以高速射到倍增極上，引起二次電子發(fā)射。二次電

28、子發(fā)射系數(shù) = 二次發(fā)射電子數(shù)入射電子數(shù)若倍增極有 n，則倍增率為 n 在光的照射下，光電子從陰極表面逸出，被陽極吸引， 在光電管內(nèi)形成電子流， 在外部電路就產(chǎn)生了電流。 若光強(qiáng)增大， 光電流就變大，從而實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換。3. 光敏電阻，光敏二極管，光敏晶體管及光電池的工作原理。光敏電阻當(dāng)無光照時(shí)，光敏電阻值 ( 暗電阻)很大，電路中電流很小當(dāng)有光照時(shí)，光敏電阻值 ( 亮電阻)急劇減少，電流迅速增加精品學(xué)習(xí)資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 22 頁，共 33 頁 - - - - - - - - -23 dtdke光敏二極管結(jié)構(gòu)與一般二極管相似， 裝

29、在透明玻璃外殼中。 在電路中一般是處于反向工作狀態(tài)的。光敏晶體管與一般晶體管很相似，具有兩個pn結(jié)。把光信號轉(zhuǎn)換為電信號同時(shí)，又將信號電流加以放大。光電池有光線作用下實(shí)質(zhì)上就是電源，電路中有了這種器件就不再需要外加電源。直接將光能轉(zhuǎn)換為電能的光電器件，是一個大面積的pn 結(jié)。當(dāng)光照射到 pn結(jié)上時(shí)，便在 pn 結(jié)的兩端產(chǎn)生電動勢 (p 區(qū)為正， n 區(qū)為負(fù)) 。用導(dǎo)線將 pn 結(jié)兩端用導(dǎo)線連接起來，就有電流流過，電流的方向由p區(qū)流經(jīng)外電路至 n 區(qū)。若將電路斷開，就可以測出光生電動勢。第五章電動勢式傳感器原理與應(yīng)用1. 磁電式傳感器的工作原理及其應(yīng)用。工作原理通過磁電作用將被測量（如振動、轉(zhuǎn)速

30、、扭矩）轉(zhuǎn)換成電勢信號。法拉第電磁感應(yīng)定律：如果線圈是 n匝，磁場強(qiáng)度是 b，每匝線圈的平均長度la ，線圈相對磁場運(yùn)動的速度為 =dx/dt ，則整個線圈中所產(chǎn)生的電動勢為：aanbldtdxnbldtdne直接應(yīng)用測定速度：在信號調(diào)節(jié)電路中接積分電路，或微分電路，磁電式傳感器就可以用來測量位移或加速度。2. 什么是霍爾效應(yīng)？霍爾電勢的大小與方向和哪些因素有關(guān)？精品學(xué)習(xí)資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 23 頁，共 33 頁 - - - - - - - - -24 霍爾效應(yīng)在金屬或半導(dǎo)體薄片的兩端通過控制電流，并在薄片的垂直方向上施加磁場，則

31、在垂直于電流和磁場的方向上將產(chǎn)生電動勢（霍爾電勢）霍爾電勢dibneuh1霍爾電壓（一般稱霍爾電勢）的大小和方向與下述因素有關(guān)：1、激勵電流 i 2、與激勵電流垂直的磁感應(yīng)強(qiáng)度分量b（uh=kib）3、器件材料（決定靈明度系數(shù)k）4、霍爾電勢的方向還與半導(dǎo)體是p型還是 n型有關(guān), 兩者方向相反3. 霍爾傳感器有哪些用途？電磁測量：測量恒定的或交變的磁感應(yīng)強(qiáng)度、有功功率、無功功率、相位、電能等參數(shù)；自動檢測系統(tǒng)：多用于位移、壓力的測量。微位移和壓力位移測量、力、壓力、應(yīng)變、機(jī)械振動、加速度磁場霍爾式磁羅盤、霍爾式方位傳感器、霍爾式轉(zhuǎn)速傳感器4. 霍爾元件的溫度誤差及其補(bǔ)償。產(chǎn)生原因霍爾元件的基片

32、是半導(dǎo)體材料，因而對溫度的變化很敏感。 其載流子濃度和載流子遷移率、電阻率和霍爾系數(shù)都是溫度的函數(shù)。當(dāng)溫度變化時(shí)，霍爾元件的一些特性參數(shù)，如霍爾電勢、輸入電阻和輸出電阻等都要發(fā)生變化，從而使霍爾式傳感器產(chǎn)生溫度誤差。補(bǔ)償選用溫度系數(shù)小的元件采用恒溫措施采用恒流源供電精品學(xué)習(xí)資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 24 頁，共 33 頁 - - - - - - - - -25 5. 什么是不等位電阻，不等位電勢？霍爾元件不等位電勢產(chǎn)生的原因有哪些？不等位電勢當(dāng)霍爾元件的控制電流為額定值時(shí)，若元件所處位置的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零，測得的空載霍爾電勢。不等位電阻r

33、 0 6. 什么是正壓電效應(yīng)和逆壓電效應(yīng)？正壓電效應(yīng)對某些電介質(zhì)， 沿著一定方向施力而使它變形時(shí)，在它的兩個表面上產(chǎn)生符號相反的電荷，當(dāng)外力去掉后，又重新恢復(fù)到不帶電狀態(tài)。當(dāng)作用力方向改變時(shí)，電荷的極性也隨之改變。逆壓電效應(yīng)( 電致伸縮 ) 當(dāng)在電介質(zhì)極化方向施加交流電壓時(shí)，這些電介質(zhì)會產(chǎn)生機(jī)械振動，即壓電片在電極方向上產(chǎn)生伸縮變形。例子：蜂鳴器7. 常用的壓電材料有哪些？比較幾種常用壓電材料的優(yōu)缺點(diǎn)，說出各自適用于什么場合？石英晶體。精品學(xué)習(xí)資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 25 頁，共 33 頁 - - - - - - - - -26 x方

34、向受壓力y方向受壓力沿 x 方向施力 fx ，在與 x 垂直的平面上將產(chǎn)生電荷。，與尺寸無關(guān)沿 y 方向施力 fy ，在與 x 軸垂直的平面上產(chǎn)生電荷yyyfbadfbadq1112，與尺寸有關(guān)式中：d11 為 x 方向受力的壓電系數(shù)， d12 為 y 軸方向受力的壓電系數(shù) ,有 d12=d11； a、b晶體切片的長度和厚度。壓電陶瓷當(dāng)作用力沿極化方向時(shí)，在極化面上出現(xiàn)電荷：fdq33，d33壓電陶瓷的縱向壓電常數(shù)。壓電陶瓷是人工制造的多晶壓電材料，它具有電疇結(jié)構(gòu)。電疇是分子自發(fā)形成的區(qū)域，它有一定的極化方向，從而存在一定的電場。在沒有外電場作用時(shí)，各個電疇在晶體上雜亂分布，它們的極化效應(yīng)被相

35、互抵消，因此原始的壓電陶瓷內(nèi)極化強(qiáng)度為零，見圖（a）。xxfdq11精品學(xué)習(xí)資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 26 頁，共 33 頁 - - - - - - - - -27 高分子壓電材料8. 石英晶體和壓電陶瓷的壓電效應(yīng)原理。9. 為了提高壓電式傳感器的靈敏度，設(shè)計(jì)中常采用雙晶片或多晶片組合，試說明其組合的方式和適用場合。（能寫出串、并聯(lián)后等效電容值，以及串并聯(lián)適用的場合）電壓等效電路等效為一個電荷源q與一個電容 ca并聯(lián)的電路電荷等效電路等效成一個電源u = q/ca 和一個電容 ca的串聯(lián)電路。電壓放大器（阻抗變換器）ca：傳感器的電容

36、ra：傳感器的漏電阻 cc ：連接電纜的等效電容iaiarrrrricaccccrcjriui1精品學(xué)習(xí)資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 27 頁，共 33 頁 - - - - - - - - -28 ri：放大器的輸入電阻 ci：輸入電容10. 壓電式傳感器的等效電路。11. 電荷放大器有什么特點(diǎn)？在一定條件下，傳感器的靈敏度與電纜長度無關(guān)。1、電荷放大器的輸出電壓只與輸入電荷量和反饋電容有關(guān)，而與放大器的放大系數(shù)的變化或電纜電容等均無關(guān)系。2、只要保持反饋電容的數(shù)值不變，就可得到與電荷量q變化成線形關(guān)系的輸出電壓。3、反饋電容 cf 小，輸

37、出就大，要達(dá)到一定的輸出靈敏度要求，必須選擇適當(dāng)?shù)姆答侂娙荨?、輸出電壓與電纜電容無關(guān)條件：（1+k）cf （ca+cc+ci ）第六章溫度檢測1. 接觸式測溫方法的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。（簡答）優(yōu)點(diǎn)直觀、可靠，測量儀表也比較簡單。缺點(diǎn)由于敏感元件必須與被測對象接觸，在接觸過程中就可能破壞被測對象的溫度場分布，從而造成測量誤差。有的測溫元件不能和被測對象充分接觸，不能達(dá)到充分的熱平衡，使測溫元件和被測對象溫度不一致，也會帶來誤差。在接觸過程中，介質(zhì)腐蝕性，高溫時(shí)對測溫元件的影響，影響測溫元件的可靠性和工作壽命。2. 影響較大的兩個經(jīng)驗(yàn)溫標(biāo)。華氏溫標(biāo)、攝氏溫標(biāo)3. 常用的熱電阻有哪幾種 ?適用范圍如何 ?

38、 材溫度系數(shù)比電阻（ .mm2/m ）溫度范圍（）特 性精品學(xué)習(xí)資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 28 頁，共 33 頁 - - - - - - - - -29 料（1/ ）鉑3.9210-3 0.0981 -200 +650 近線性銅4.2510-3 0.0170 -50 +150 線性鐵6.5010-3 0.0910 -50 +150 非線性鎳6.6010-3 0.1210 -50 +100 非線性4. 熱敏電阻與熱電阻相比較有什么優(yōu)缺點(diǎn)? 熱敏電阻熱電阻優(yōu)點(diǎn)具有電阻值和電阻溫度系數(shù)大（49 倍） 、靈敏度高；體積小、結(jié)構(gòu)簡單；熱慣性小、響

39、應(yīng)速度快；使用方便；壽命長；易于實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離測量。靈敏度低缺點(diǎn)互換性較差，同一型號的產(chǎn)品特性參數(shù)有較大區(qū)別；穩(wěn)定性較差；非線性嚴(yán)重，不能在高溫下使用。穩(wěn)定性好，線性關(guān)系好5. 根據(jù)熱敏電阻隨溫度變化的特性不同，熱敏電阻可以分為哪三種類型，各有什么特點(diǎn)。負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻ntc 熱敏電阻在不同值時(shí)的電阻溫度特性，溫度越高，阻值越小，且有明顯的非線性。ntc熱敏電阻具有很高的負(fù)電阻溫度系數(shù)， 特別適用于： 100300之間測溫。應(yīng)用較多。ntc的溫度系數(shù).)1(constttt：)2(低溫段比高溫段靈敏) 3(精品學(xué)習(xí)資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第

40、 29 頁，共 33 頁 - - - - - - - - -30 21rr若靈敏度比金屬熱電阻高（10 倍）正溫度系數(shù)熱敏電阻 ptc 熱敏電阻的阻值隨溫度升高而增大， 且有斜率最大的區(qū)域， 當(dāng)溫度超過某一數(shù)值時(shí)， 其電阻值朝正的方向快速變化。 可以用作各種電器設(shè)備的過熱保護(hù)。臨界溫度系數(shù)熱敏電阻crt 也具有負(fù)溫度系數(shù)， 但在某個溫度范圍內(nèi)電阻值急劇下降， 曲線斜率在此區(qū)段特別陡， 靈敏度極高。主要用作溫度開關(guān)。6. 熱敏電阻的線性化方法。7. 熱電阻的三線制接法及其特點(diǎn)。平衡：)()(421rrrrrrt，142rrrrt則r ：電橋電源； 2r ：相鄰臂導(dǎo)線電阻 r 對測量無影響。特點(diǎn)：用于工業(yè)測量，精度較好。8. 熱敏電阻的應(yīng)用。管道流量測量、熱敏電阻體溫表、cpu 的溫度測量、電熱水器的溫度控制9. 什么是熱電效應(yīng)？熱電偶測溫回路的熱電動勢由