傳感器與檢測技術期末考試重點(共7頁)

1、填空20/選擇(xunz)20/大題35/分析15/計算10第零章傳感器的定義：傳感器是能感受規(guī)定的被測量并按照一定規(guī)律轉換成可用輸出信號的器件或裝置，通常有敏感元件(yunjin)和轉換元件組成傳感器的組成：傳感器有敏感元件和轉換元件組成。但是由于(yuy)傳感器輸出信號一般都很微弱，需要有信號調節(jié)與轉換電路將其放大或變換為容易傳輸、處理、記錄和顯示的形式傳感器按能量關系分類：能量轉換型傳感器（熱電偶、壓電式、光電池、磁電），傳感器直接將被測量的能量轉換為輸出量的能量；能量控制型傳感器，由外部給傳感器能量，而由被測量來控制輸出的能量第一章非線性誤差：在采用直線擬合線性化時，輸入輸出的校正曲線

2、與其擬合直線之間的最大偏差，通常用相對誤差L來表示，L=Lmax/yFS100%（Lmax非線性最大偏差，yFS滿量程輸出）靜態(tài)靈敏度：傳感器輸出的變化量y與引起該變化量x之比，k=y/x溫度穩(wěn)定性（溫度漂移）：指傳感器在外界溫度變化情況下輸出量發(fā)生的變化第二章線性電位器的理想空載特性應具有嚴格的線性關系電阻應變片的工作原理（P31設計題）：基于電阻應變效應，即在導體產生接卸變形時，他的電阻值響應發(fā)生變化測轉速的傳感器：電容式、霍爾式、光電式、電渦流式和磁電感應電阻絲的靈敏系數(shù)：k0=R/R=(1+2)-/()電阻絲拉伸比例極限內，電阻的相對變化與應變成正比，即k0=1.7-3.6，R/Rk0

3、，=l/l金屬絲式電阻應變片組成：敏感柵、基層和蓋成、黏結劑、引線。其中敏感柵是應變片最重要的部分(b fen)，一般采用柵絲直徑為0.015-0.05mm橫向效應（絲式存在(cnzi)橫向效應鉑式不存在）：沿應變片軸的應變x比然引起應變片電阻的相對變化(binhu)，而沿垂直于應變片軸向的橫向應變y,也會引起其電阻的相對變化溫度誤差及其補償：由于敏感柵溫度系數(shù)及柵絲與試件膨脹系數(shù)（g及s）之差異性而產生虛假應變輸出有時會產生與真實應變同數(shù)量級的誤差直流電橋平衡條件：R1/R2=R3/R4,R1R4=R2R3，即為電橋相鄰兩臂電阻的比值相等，或相對兩臂電阻的乘積相等直流電橋電壓靈敏度：全橋U0

4、=UR/R；單橋U0=UR/（4R)；半橋U0=UR/（2R)；差分電橋（半橋）優(yōu)點：輸出電壓U0與R1/R1成嚴格的線性關系，沒有非線性誤差，而且電橋靈敏度比單臂時提高一倍，還具有溫度補償作用應變片冊立傳感器：荷重、拉壓力傳感器的彈性元件可以做成柱式、筒式、環(huán)式及梁式。半/全橋分布（圖P43）第三章電感式傳感器：利用線圈自感或互感的變化來實現(xiàn)測量的一種裝置，可以用來測量位移、振動、壓力、流量、重量、力矩、應變等多種物理量電感式傳感器的核心部分是可變自感或可變互感，在被測量轉換成線圈自感或互感的變化時，一般要利用磁場作為媒介利用鐵磁體的某些現(xiàn)象。這類傳感器的主要特征是具有線圈L=W2u0S0/

5、（2l）0（電感值與線圈匝數(shù)平方成正比/與空氣隙有效截面積S0成正比/與空氣隙長度l0成反比。變極距型（非極距型）傳感器非線性原因：氣隙厚度發(fā)生變化。改善：1）使初始間隙盡量大；2）測范圍l盡量??；3）盡量使用差動式與截面型自感式傳感器相比，氣隙型的靈敏度高。但其非線性嚴重，自由行程小，制造裝配困難。近年來使用逐漸減少差分自感式傳感器其靈敏度與單極式相比較提高了一倍，非線性大大減小P50變壓器電橋(din qio)推導線圈(xinqun)阻抗：Z=f（、x、），電磁(dinc)率，磁導率，金屬導體的距離x和線圈激勵電流的角頻率通過渦流效應和磁效應與線圈阻抗發(fā)生聯(lián)系第四章電容式傳感器類型：變級距

6、型電容式傳感器、變面積型電容式傳感器和變介電常數(shù)型電容式傳感器電容式傳感器邊緣效應：使電容式傳感器的靈敏度降低而且產生非線性，可在在結構式增設等位環(huán)消除邊緣效應變壓式電橋優(yōu)點（P81圖4-13計算）：使用元件少，橋內電阻最小。該電橋兩臂是電源變壓器二次繞組。設感應電動勢為E，另一兩臂為傳感器的兩個電容，容抗分別為Z1=1/(jCx1)和Z2=1/（jCx2),假設電橋所接的放大器的輸入阻抗即本電橋的負載為RL，則電橋輸出為；當R時脈沖調寬型電路原理圖： 各點電壓波形圖：第五章磁電傳感器是速度傳感器：如要獲取位移(wiy)或加速度信號，就需配用積分電路或微分電路（簡答）霍爾式傳感器由霍爾元件組成

7、(z chn)，霍爾元件由半導體材料制成，霍爾元件多用N型半導體材料，霍爾元件越?。磀越小），kh就越大，所以一般(ybn)霍爾元件都比較薄r0=UO/IH；UO不等位帶你呀（零位電壓），r0不等位電阻（零位電阻）對霍爾元件溫度補償原因：一般半導體的電阻率、遷移率和載流子濃度等都隨溫度變化。補償方法：分流電阻法，電橋補償法第六章對于壓電晶體，當沿X軸施加正應力時，將在垂直于X軸的表面上產生電荷，這種現(xiàn)象稱為縱向壓電效應；當沿Y軸施加正應力時，電荷將出現(xiàn)在與X軸垂直的表面上，這種現(xiàn)象稱為橫向壓電效應；當沿X軸施加切應力時，將在垂直于Y軸的表面上產生電荷，這種現(xiàn)象稱為切向壓電效應壓電陶瓷優(yōu)點：靈

8、敏度高（比石英晶體）（a)電荷等效電路：把壓電元件等效為一個電荷源Q和一個電容器Ca并聯(lián)的等效電路；（b)電壓等效電路：一個電壓源U和一個電容器Ca串聯(lián)的等效電路。Ra為壓電元件的漏電阻與壓電元件配套的測量電路的前置放大器有兩種形式：電壓放大器和電荷放大器（簡答）電壓放大器的作用：將壓電傳感器的高輸出阻抗經放大器變換為低阻抗輸出，并將微弱(wiru)的電壓信號進行適當放大（簡答)當作為(zuwi)在壓電元件上的力是靜態(tài)力（=0）時，則Um=0，這意味著電荷被泄露，而且表明從原理上這時壓電傳感器不能測量(cling)靜態(tài)量；當/13時，可看作電壓與作用力的頻率無關?？梢妷弘娛絺鞲衅鞯母哳l響應非常

9、好電荷放大器作用：一種具有深度電容負反饋的高增益運算放大器第七章外光電效應：指在光的照射下，材料中的電子逸出表面的現(xiàn)象。光電管及光電倍增管均屬這一類。它們的光電發(fā)射極，即光明極就是用具有這種特性的材料制造的內光電效應：指在光的照射下，材料的電阻率發(fā)生改變的現(xiàn)象，光敏電阻即屬此類光生伏特效應利用光勢壘效應，光勢壘效應在光的照射下，物體內部產生一定方向的電壓光敏電阻：具有內光電效應的光導材料制成的，為純電阻元件，其阻值隨光照增強而減小光敏三極管的結構與光敏二極管相似，不過它具有兩個PN結，大多數(shù)光敏三極管的基極無引出線（開路）光電池是基于光生伏特效應制成的，是自發(fā)電式有源器件光電特性是指這些半導體

10、光電元件產生的光電流與光照之間的關系絕大多數(shù)光敏電阻的光照特性為非線性，不宜做檢測元件，可作光電導開關元件光電池：短路電流與光照呈良好的線性關系，而開路電壓卻成非線性關系。因此光電池作檢測元件使用時，應把它當作電流源形式來使用，使其接近短路(dunl)工作狀態(tài)硫化(lihu)鎘/硫化鉈/硫化鉛：只有硫化鎘的光譜響應峰值處于可見光區(qū)，而硫化鉛的峰值在紅外區(qū)域 光電池的光譜(gungp)特性P136 圖7-18第八章熱電阻測溫范圍：-200+500熱電阻溫度計的測量電路最常用的是電橋電路。常用兩種接線方式消除這項誤差。三線連接法/四線連接法（P161）熱電效應（塞貝克效應）兩種不同材料的導體（或半

11、導體）A、B串接成一個閉合回路，并使結點1和結點2處于不同的溫度T1、T2，那么回路中就會存在熱電動勢，因而就有電流產生熱電偶產生的熱電動勢（溫差電動勢）EAB（T，T0)是由兩種導體的接觸電動勢和單一導體的溫差電動勢組成的如果熱電偶兩電極材料相同，則雖兩端溫度不同（TT0），但總輸出電動勢仍為零，因此必須由兩種不同的材料才能構成熱電偶熱電動勢的大小只與材料和結點溫度有關，與熱電偶的尺寸、形狀及沿電極溫度分布有關中間導體定律意義：在回路中接入多種導體后，只要每種導體的兩端溫度相同，那么對回路的總熱電動勢無影響用連接導線(doxin)的熱電偶回路（圖P164):EAB(T，Tn，T0)=EAB(T，Tn）+EAB（Tn+T0)，這表明(biomng)熱電偶在結點溫度為T，T0時的熱電動勢值EAB(T，T0），等于(dngy)熱電偶在(T，Tn）、（Tn、T0)時響應得熱電動勢EAB(T，Tn）與EAB（Tn，T0)的代數(shù)和，這就是中間溫度定律，Tn稱為中間溫度中間溫度定律意義：為熱電偶制定分度表提供了理論依據；延長線熱電偶參考端溫度：1)分度表要求為0，但實際不為零；2）參考端溫度隨環(huán)境變化而變化（