傳感器與檢測(cè)技術(shù)重點(diǎn)知識(shí)點(diǎn)總結(jié)樣本

傳感器與檢測(cè)技術(shù)知識(shí)總結(jié)1：傳感器是能感受規(guī)定被檢測(cè)量并按照一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成可輸出信號(hào)器件或裝置。一、傳感器構(gòu)成2：傳感器普通由敏感元件，轉(zhuǎn)換元件及基本轉(zhuǎn)換電路三某些構(gòu)成。①敏感元件是直接感受被測(cè)物理量，并以擬定關(guān)系輸出另一物理量元件（如彈性敏感元件將力，力矩轉(zhuǎn)換為位移或應(yīng)變輸出）。②轉(zhuǎn)換元件是將敏感元件輸出非電量轉(zhuǎn)換成電路參數(shù)（電阻，電感，電容）及電流或電壓等電信號(hào)。③基本轉(zhuǎn)換電路是將該電信號(hào)轉(zhuǎn)換成便于傳播，解決電量。二、傳感器分類1、按被測(cè)量對(duì)象分類（1）內(nèi)部信息傳感器重要檢測(cè)系統(tǒng)內(nèi)部位置，速度，力，力矩，溫度以及異常變化。（2）外部信息傳感器重要檢測(cè)系統(tǒng)外部環(huán)境狀態(tài)，它有相相應(yīng)接觸式（觸覺傳感器、滑動(dòng)覺傳感器、壓覺傳感器）和非接觸式（視覺傳感器、超聲測(cè)距、激光測(cè)距）。2、傳感器按工作機(jī)理（1）物性型傳感器是運(yùn)用某種性質(zhì)隨被測(cè)參數(shù)變化而變化原理制成（重要有：光電式傳感器、壓電式傳感器）。（2）構(gòu)造型傳感器是運(yùn)用物理學(xué)中場(chǎng)定律和運(yùn)動(dòng)定律等構(gòu)成（重要有①電感式傳感器；②電容式傳感器；③光柵式傳感器）。3、按被測(cè)物理量分類如位移傳感器用于測(cè)量位移，溫度傳感器用于測(cè)量溫度。4、按工作原理分類重要是有助于傳感器設(shè)計(jì)和應(yīng)用。5、按傳感器能量源分類（1）無源型：不需外加電源。而是將被測(cè)量有關(guān)能量轉(zhuǎn)換成電量輸出（重要有：壓電式、磁電感應(yīng)式、熱電式、光電式）又稱能量轉(zhuǎn)化型；（2）有原型：需要外加電源才干輸出電量，又稱能量控制型（重要有：電阻式、電容式、電感式、霍爾式）。6、按輸出信號(hào)性質(zhì)分類（1）開關(guān)型（二值型）：是“1”和“0”或開(ON)和關(guān)（OFF）；（2）模仿型：輸出是與輸入物理量變換相相應(yīng)持續(xù)變化電量，其輸入/輸出可線性，也可非線性；（3）數(shù)字型：①計(jì)數(shù)型：又稱脈沖數(shù)字型，它可以是任何一種脈沖發(fā)生器所發(fā)出脈沖數(shù)與輸入量成正比；②代碼型（又稱編碼型）：輸出信號(hào)是數(shù)字代碼，各碼道狀態(tài)隨輸入量變化。其代碼“1”為高電平，“0”為低電平。三、傳感器特性及重要性能指標(biāo)1、傳感器特性重要是指輸出與輸入之間關(guān)系，有靜態(tài)特性和動(dòng)態(tài)特性。2、傳感器靜態(tài)特性是當(dāng)傳感器輸入量為常量或隨時(shí)間作緩慢變化時(shí)，傳感器輸出與輸入之間關(guān)系，叫靜態(tài)特性，簡(jiǎn)稱靜特性。表征傳感器靜態(tài)特性指標(biāo)有線性度，敏感度，重復(fù)性等。3、傳感器動(dòng)態(tài)特性是指?jìng)鞲衅鬏敵隽繉?duì)于隨時(shí)間變化輸入量響應(yīng)特性稱為動(dòng)態(tài)特性，簡(jiǎn)稱動(dòng)特性。傳感器動(dòng)態(tài)特性取決于傳感器自身及輸入信號(hào)形式。傳感器按其傳遞，轉(zhuǎn)換信息形式可分為①接觸式環(huán)節(jié)；②模仿環(huán)節(jié)；③數(shù)字環(huán)節(jié)。評(píng)估其動(dòng)態(tài)特性：正弦周期信號(hào)、階躍信號(hào)。4、傳感器重要性能規(guī)定是：1）高精度、低成本。2）高敏捷度。3）工作可靠。4）穩(wěn)定性好，應(yīng)長(zhǎng)期工作穩(wěn)定，抗腐蝕性好；5）抗干擾能力強(qiáng)；6）動(dòng)態(tài)性能良好。7）構(gòu)造簡(jiǎn)樸、小巧，使用維護(hù)以便等；四、傳感檢測(cè)技術(shù)地位和作用1、地位：傳感檢測(cè)技術(shù)是一種隨著當(dāng)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展而迅猛發(fā)展技術(shù)，是機(jī)電一體化系統(tǒng)不可缺少核心技術(shù)之一。2、作用：可以進(jìn)行信息獲取、信息轉(zhuǎn)換、信息傳遞及信息解決等功能。應(yīng)用：計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS）、柔性制造系統(tǒng)（FMS）、加工中心（MC）、計(jì)算機(jī)輔助制造系統(tǒng)（CAM）。五、基本特性評(píng)價(jià)1、測(cè)量范疇：是指?jìng)鞲衅髟谌菰S誤差限內(nèi)，其被測(cè)量值范疇；量程：則是指?jìng)鞲衅髟跍y(cè)量范疇內(nèi)上限值和下限值之差。2、過載能力：普通狀況下，在不引起傳感器規(guī)定性能指標(biāo)永久變化條件下，傳感器容許超過其測(cè)量范疇能力。過載能力通慣用容許超過測(cè)量上限或下限被測(cè)量值與量程比例表達(dá)。3、敏捷度：是指?jìng)鞲衅鬏敵隽縔與引起此變化輸入量變化X之比。4、敏捷度表達(dá)傳感器或傳感檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)被測(cè)物理量變化反映能力。敏捷度越高越好，由于敏捷度越高，傳感器所能感知變化量越小，即被測(cè)量稍有微小變化，傳感器就有較大輸出。K值越大，對(duì)外界反映越強(qiáng)。5、反映非線性誤差限度是線性度。線性度是以一定擬合直線作基準(zhǔn)與校準(zhǔn)曲線作比較，用其不一致最大偏差△Lmax與理論量程輸出值Y（=ymax—ymin）比例進(jìn)行計(jì)算。6、穩(wěn)定性在相似條件，相稱長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)，其輸入/輸出特性不發(fā)生變化能力，影響傳感器穩(wěn)定性因素是時(shí)間和環(huán)境。7、溫度影響其零漂，零漂是指還沒輸入時(shí)，輸出值隨時(shí)間變化而變化。長(zhǎng)期使用會(huì)產(chǎn)生蠕變現(xiàn)象。8、重復(fù)性：是衡量在同一工作條件下，對(duì)同一被測(cè)量進(jìn)行多次持續(xù)測(cè)量所得成果之間不一致限度指標(biāo)；（分散范疇小，重復(fù)性越好）9、精準(zhǔn)度：簡(jiǎn)稱精度，它表達(dá)傳感器輸出成果與被測(cè)量實(shí)際值之間符合限度，是測(cè)量值精密限度與精確限度綜合反映。10、辨別力是指?jìng)鞲衅髂軝z出被測(cè)量最小變化量。11、動(dòng)態(tài)特性：反映了傳感器對(duì)于隨時(shí)間變化動(dòng)態(tài)量響應(yīng)特性，傳感器響應(yīng)特性必要在所測(cè)頻率范疇內(nèi)努力保持不失真測(cè)量條件。普通地，運(yùn)用光電效應(yīng)、壓電效應(yīng)等物性型傳感器，響應(yīng)時(shí)間快，工作頻率范疇寬。12、環(huán)境參數(shù)：指?jìng)鞲衅魅菰S使用工作溫度范疇以及環(huán)境壓力、環(huán)境振動(dòng)和沖擊等引起環(huán)境壓力誤差，環(huán)境振動(dòng)誤差和沖擊誤差。六、傳感器標(biāo)定與校準(zhǔn)1、標(biāo)定（計(jì)量學(xué)稱之為定度）是指在明確傳感器輸入/輸出變換關(guān)系前提下，運(yùn)用某種原則器具產(chǎn)生已知原則非電量（或其他原則量）輸入，擬定其輸出電量與其輸入量之間過程。2、校準(zhǔn)是指?jìng)鞲衅髟谑褂们盎蚴褂眠^程中或擱置一段時(shí)間再使用時(shí)，必要對(duì)其性能參數(shù)進(jìn)行復(fù)測(cè)或作必要調(diào)節(jié)與修正，以保證傳感器測(cè)量精度。3、標(biāo)定系統(tǒng)構(gòu)成：①被測(cè)非電量原則發(fā)生器；②待標(biāo)定傳感器；③它所配接信號(hào)調(diào)節(jié)顯示、記錄器等。4、靜態(tài)標(biāo)定是給傳感器輸入已知不變?cè)瓌t非電量，測(cè)出其輸出，給出標(biāo)定方程和標(biāo)定常數(shù)，計(jì)算其敏捷度，線性度，滯差，重復(fù)性等傳感器靜態(tài)指標(biāo)。5、傳感器靜態(tài)標(biāo)定設(shè)備有力標(biāo)定設(shè)備，壓力標(biāo)定設(shè)備，溫度標(biāo)定設(shè)備等。6、對(duì)設(shè)備規(guī)定：①具備足夠精度；②量程范疇?wèi)?yīng)與被標(biāo)定傳感器量程相適應(yīng)；③性能穩(wěn)定可靠，使用以便，能適應(yīng)各種環(huán)境。7、傳感器動(dòng)態(tài)標(biāo)定目是檢查測(cè)試傳感器動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)。8、動(dòng)態(tài)標(biāo)定指標(biāo)是通過擬定其線性工作范疇，頻率響應(yīng)函數(shù)，幅頻特性和相頻特性曲線，階躍響應(yīng)曲線，來擬定傳感器頻率響應(yīng)范疇，幅值誤差和相位誤差，時(shí)間常數(shù)，阻尼比，固有頻率等。9、慣用原則動(dòng)態(tài)勉勵(lì)設(shè)備有激振器、激波管、周期與非周期函數(shù)壓力發(fā)生器；（其中激振器可用于位移、速度、加速度、力、壓力傳感器動(dòng)態(tài)標(biāo)定）10、傳感器與檢測(cè)技術(shù)發(fā)展方向：⑴開發(fā)新型傳感器。⑵傳感檢測(cè)技術(shù)智能化。⑶復(fù)合傳感器⑷研究生物感官，開發(fā)仿生傳感器。11、開發(fā)新型傳感器：①運(yùn)用新材料制作傳感器；②運(yùn)用新加工技術(shù)制作傳感器；③采用新原理制作傳感器。12、傳感檢測(cè)技術(shù)智能化：傳感檢測(cè)系統(tǒng)當(dāng)前迅速地由模仿式、數(shù)字式向智能化方向發(fā)展。功能：①自動(dòng)調(diào)零和自動(dòng)校準(zhǔn)；②自動(dòng)量程轉(zhuǎn)換；③自動(dòng)選取功能；④自動(dòng)數(shù)據(jù)解決和誤差修正；⑤自動(dòng)定期測(cè)量；⑥自動(dòng)故障診斷。第二章位移檢測(cè)傳感器1、移可分為線位移和角位移兩種，測(cè)量位移慣用辦法有：機(jī)械法，光測(cè)法，電測(cè)法。2、位移傳感器分類：參量型位移傳感器，發(fā)電型位移傳感器，大位移傳感器。一、參量型位移傳感器1、參量位移傳感器工作原理：將被測(cè)物理量轉(zhuǎn)化為電參數(shù)，即電阻，電容或電感等。2、電阻式位移傳感器電阻值取決于材料幾何尺寸和物理特性，即R=pL/S（1）電位計(jì)由骨架、電阻元件、電刷等構(gòu)成；（2）電位計(jì)長(zhǎng)處：構(gòu)造簡(jiǎn)樸，輸出信號(hào)大，性能穩(wěn)定，并容易實(shí)現(xiàn)任意函數(shù)關(guān)系，缺陷：是規(guī)定輸入量大，電刷與電阻元件之間有干摩擦，容易磨損，產(chǎn)生噪聲干擾。3、⑴線性電位計(jì)空載特性：Rx=RX/L=KrX(Kr——電位計(jì)電阻敏捷度)。電位計(jì)輸出空載電壓為Uo=UiX/L=KuX(Ku——電位計(jì)電壓敏捷度)⑵非線性電位計(jì)空載特性：其電阻敏捷度Kr=DR/Dx,電壓敏捷度Ku=Duo/Dx4、電阻應(yīng)變式位移傳感器：是將被測(cè)位移引起應(yīng)變?cè)a(chǎn)生應(yīng)變，經(jīng)后續(xù)電路變換成電信號(hào)，從而測(cè)出被測(cè)位移。5、電容式位移傳感器：是運(yùn)用電容量變化來測(cè)量線位移或角位移裝置。(1)變極距型電容位移傳感器：有較高敏捷度，但電容變化與極距變化之間為非線性關(guān)系，其他兩種類型位移傳感器具備比較好線性，但敏度比較低。(2)變極板面積型電容位移傳感器：用于線位移測(cè)量，也可用于角位移測(cè)量。(3)變介質(zhì)型電容式位移傳感器：用于位移或尺寸測(cè)量變化介質(zhì)型電容位移傳感器，普通都具備較好線性特性，但也有輸入/輸出呈非線性關(guān)系。(4)容柵式電容位移傳感器是在面積型電容位移傳感器基本上發(fā)展來，可分為長(zhǎng)容柵和圓容柵。（特點(diǎn)：因多極電容及平均效應(yīng)，辨別力高，精度高，量程大對(duì)刻劃精度和安裝精度規(guī)定可有所減少，一種很有發(fā)展前程傳感器。6、電容式位移傳感器絕緣和屏蔽（1）若絕緣材料性能不佳，絕緣電阻隨環(huán)境溫度和濕度而變化，還會(huì)使電容位移傳感器輸出產(chǎn)生緩慢零位漂移；（2）絕緣材料應(yīng)具備高絕緣電阻、低膨脹系數(shù)、幾何尺寸長(zhǎng)期穩(wěn)定性和低吸潮性；（3）普通對(duì)電容位移傳感器及其引線采用屏蔽辦法，即將傳感器放在金屬殼內(nèi)，接地應(yīng)可靠；（4）可以消除不穩(wěn)定寄生電容，還可以消除外界靜電場(chǎng)和交變磁場(chǎng)干擾。7、電感式位移傳感器：將被測(cè)物理量位移轉(zhuǎn)化為自感L,互感M變化，并通過測(cè)量電感量變化擬定位移量。重要類型有自感式、互感式'、渦流式和壓磁式。輸出功率大，敏捷度高，穩(wěn)定性好等長(zhǎng)處。（1）自感式電感位移傳感器原理：纏繞在鐵心線圈中通以交變電流，產(chǎn)生磁通，形成磁通回路。為了提高自感位移傳感器精度和敏捷度，增大特性線性度，實(shí)際用傳感器大某些都作為差動(dòng)式改進(jìn)其性能考慮因素有：1）損耗問題，2）氣隙邊沿效應(yīng)影響，3）溫度誤差，4）差動(dòng)式電感位移傳感器零點(diǎn)剩余電壓?jiǎn)栴}。（2）互感式位移傳感器（測(cè)量范疇最大）：將被測(cè)位移量變化轉(zhuǎn)換成互感系數(shù)變化，基本構(gòu)造原理與慣用變壓器類似，故稱為變壓器式位移傳感器。（3）渦流式位移傳感器：運(yùn)用電渦流效應(yīng)將被測(cè)量變換為傳感器線圈阻抗Z變化一種裝置。只要分為高頻反射和低頻透射兩類。二、發(fā)電型位移傳感器1、發(fā)電型位移傳感器（壓電位移傳感器）是將被測(cè)物理量轉(zhuǎn)換為電源性參量。2、壓電式位移傳感器基本工作原理是將位移量轉(zhuǎn)換為力變化，然后運(yùn)用壓電效應(yīng)將力變化轉(zhuǎn)換為點(diǎn)信號(hào)。三、大位移傳感器1、磁柵式位移傳感器是依照用途可分為長(zhǎng)磁柵和圓磁柵位移傳感器，分別用于測(cè)量線位移和角位移。磁頭分動(dòng)態(tài)和靜態(tài)。2、當(dāng)磁頭不動(dòng)時(shí)，輸出繞組輸出一等幅正弦或余弦電壓信號(hào)，其頻率仍為勵(lì)磁電壓頻率，其幅值與磁頭所處位置關(guān)系。當(dāng)磁頭運(yùn)動(dòng)時(shí)，幅值隨磁尺上剩磁影響而變化。4、光柵式位移傳感器有測(cè)量線位移長(zhǎng)光柵和測(cè)量角位移圓光柵。其性質(zhì)：光柵移動(dòng)方向與莫爾條紋移動(dòng)方向垂直。5、兩塊光柵作為一種標(biāo)尺光柵（不動(dòng)）和一種批示光柵（動(dòng)），標(biāo)尺光柵是一種長(zhǎng)條形光柵，光柵長(zhǎng)度由所需量程決定。6、莫爾條紋性質(zhì)：①當(dāng)兩個(gè)光柵沿刻線垂直方向相對(duì)移動(dòng)時(shí)，莫爾條紋相對(duì)柵外不動(dòng)點(diǎn)沿著近似垂直運(yùn)動(dòng)方向移動(dòng)，光柵移動(dòng)一種柵距W，莫爾條紋移動(dòng)一種條紋間距B；②光柵運(yùn)動(dòng)方向變化，莫爾條紋運(yùn)動(dòng)方向也作相應(yīng)變化；③光柵條紋光強(qiáng)度隨條紋移動(dòng)按正弦規(guī)律變化。7、感應(yīng)同步器是運(yùn)用電磁感應(yīng)原理將線位移和角位移轉(zhuǎn)換成點(diǎn)信號(hào)一種裝置。依照用途，可將感應(yīng)同步器分為直線式和旋轉(zhuǎn)式兩種，分別用于測(cè)量線位移和角位移。原理：當(dāng)滑塊兩相繞組用交流電勵(lì)磁時(shí)，由于電磁感應(yīng)，在定尺繞組中會(huì)產(chǎn)生與勵(lì)磁電壓同頻率交變感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E。當(dāng)滑尺相對(duì)定尺移動(dòng)時(shí)，滑尺與定尺相對(duì)位置發(fā)生變化，變化了通過定尺繞組磁通，從而變化了定尺繞組中輸入感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E。依照對(duì)滑尺正、余弦繞組供應(yīng)勵(lì)磁電壓方式不同，又分為鑒相和鑒幅型測(cè)試系統(tǒng)。特點(diǎn)：①精度較高，對(duì)環(huán)境規(guī)定低，可測(cè)大位移；②工作可靠，抗干擾能力強(qiáng)，維護(hù)簡(jiǎn)樸，壽命長(zhǎng)；③對(duì)局部誤差有平均化作用。）8、激光式位移傳感器構(gòu)造由：激光器、光學(xué)元件、光電轉(zhuǎn)換元件構(gòu)成激光測(cè)試系統(tǒng)，將被測(cè)位移量轉(zhuǎn)化成電信號(hào)。（特點(diǎn)：精度高，測(cè)量范疇大、測(cè)試時(shí)間短、非接觸、易數(shù)字化、效率高。）9、激光干涉測(cè)長(zhǎng)技術(shù)用途：①精密長(zhǎng)度測(cè)量（磁尺、感應(yīng)同步器、光柵檢定）；②精密機(jī)床位移檢測(cè)與校正；③集成電路制作中精密定位。10、慣用激光干涉測(cè)長(zhǎng)傳感器：①單頻激光干涉?zhèn)鞲衅?；②雙頻激光干涉?zhèn)鞲衅?。第三章力、扭矩和壓力傳感器一、測(cè)力傳感器1：測(cè)量力傳感器多為電氣式，依照轉(zhuǎn)換方式分為參量型和發(fā)電型。參量型測(cè)力傳感器有電阻應(yīng)變式，電容式，電感式，發(fā)電型測(cè)力傳感器有壓電式，壓磁式。2：電阻式應(yīng)變測(cè)力傳感器原理是將力作用在彈性元件上，彈性元件在力作用下產(chǎn)生應(yīng)變，運(yùn)用貼在彈性元件上應(yīng)變片將應(yīng)變轉(zhuǎn)換成電阻變化，然后運(yùn)用電橋?qū)㈦娮枳兓D(zhuǎn)換成電壓或電流變化，在送入測(cè)量放大電路測(cè)量。彈性元件：（1）柱型彈性元件；（2）薄壁環(huán)型彈性元件；（3）梁型彈性元件：懸臂梁式、兩端固定梁式。3、應(yīng)變片是非電量電測(cè)中一種常用轉(zhuǎn)換元件。，由于應(yīng)變片使用簡(jiǎn)樸，測(cè)量精度高，體積小，動(dòng)態(tài)響應(yīng)好，應(yīng)用廣。4、金屬絲作用是感受機(jī)械試件應(yīng)變變化，稱為敏感柵。5、對(duì)金屬絲規(guī)定：（1）具備較高電阻系數(shù)（單位長(zhǎng)度電阻要大）；（2）具備盡量大電阻應(yīng)變敏捷度系數(shù)；（3）具備較小溫度系數(shù)；（4）具備較高彈性極限，以便得到較寬應(yīng)變測(cè)量范疇；（5）良好加工性和焊接性；（6）對(duì)銅熱電動(dòng)勢(shì)要小。6、底基作用：是將試件應(yīng)變精確地傳給敏感柵，因此底基應(yīng)具備較低彈性模量，較高絕緣電阻，良好抗?jié)窨篃嵝阅堋＃☉T用底基：紙基、膠基、玻璃纖維布基）紙基制作簡(jiǎn)樸，價(jià)格便宜，比較柔軟，易于粘貼，應(yīng)變極限打，但耐潮濕性和耐熱性差。膠基比紙基更柔軟，且具備較好絕緣性，較高彈性，耐熱和耐潮濕性都較好，7、箔式電阻應(yīng)變片：敏感柵是用（3~5）um厚金屬箔粘于膠基上，用光刻技術(shù)加工成需要形狀。長(zhǎng)處：（1）金屬箔很薄，因而所感受應(yīng)力狀態(tài)與試件表面應(yīng)力狀態(tài)更接近；（2）箔式敏感柵面積大，散熱條件好，容許通過較大電流，敏捷度較高，輸出信號(hào)功率比較大，為絲式電阻應(yīng)變片100~400倍；（3）箔式敏感柵尺寸可以做很精確，基長(zhǎng)可以很短，并能制成任意形狀，從而可擴(kuò)大使用范疇；（4）便于成批生產(chǎn)。缺陷：生產(chǎn)工序復(fù)雜，引線焊點(diǎn)采用錫焊，不適于在高溫環(huán)境中測(cè)量，此外價(jià)格比較高。8、半導(dǎo)體應(yīng)變片工作原理是基于壓阻效應(yīng)。（1）壓阻效應(yīng)是指固體受到應(yīng)力作用時(shí)，其電阻率發(fā)生變化。這就叫壓阻效應(yīng)。（2）長(zhǎng)處：半導(dǎo)體應(yīng)變片橫向效應(yīng)小，其橫向敏捷度幾乎為零；機(jī)械滯后小，可制成小型和超小型片子。（3）缺陷：應(yīng)變敏捷系數(shù)離散性大，機(jī)械強(qiáng)度低，非線性誤差大，溫度系數(shù)大，使用于需要大信號(hào)輸出場(chǎng)合。9、應(yīng)變片布置和接橋方式：電橋又單臂、雙臂、四臂工作方式（平衡條件U。=0R1R3=R2R4）工作方式單臂雙臂四臂應(yīng)變片所在位置R1R1，R2R1，R2，R3，R4輸出電壓Uo1/4UiKε1/2UiKεUiKε10、壓電式傳感器是基于壓電元件壓電效應(yīng)而工作。壓電效應(yīng)有正壓電效應(yīng)和逆壓電效應(yīng)。（1）正壓電效應(yīng)是當(dāng)某些晶體沿一定方向受外力作用而變形時(shí)，在其相應(yīng)兩個(gè)相對(duì)表面產(chǎn)生極性相反電荷，當(dāng)外力去掉后，又恢復(fù)到不帶電狀態(tài)，電荷極性取決于變形形式。（2）逆壓電效應(yīng)是當(dāng)某些晶體極化方向施加外電場(chǎng)，晶體自身將產(chǎn)生機(jī)械變形，當(dāng)外電場(chǎng)撤去后，變形也隨之消失。電壓式傳感器前置放大器輸入阻抗應(yīng)盡量高。壓電式力傳感器是運(yùn)用壓電晶體縱向和剪切向壓電效應(yīng)。（單分量和多分量）電荷放大器選?。阂?guī)定電荷放大器輸入阻抗高于1012Ω，低頻響應(yīng)為0.001Hz13、壓磁效應(yīng)是在機(jī)械力作用下，鐵磁材料內(nèi)部產(chǎn)生應(yīng)力變化，使磁導(dǎo)率發(fā)生變化，磁阻相應(yīng)也發(fā)生現(xiàn)象。外力是拉力時(shí)，在作用力方向鐵磁材料磁導(dǎo)率提高，垂直作用力方向磁導(dǎo)率減少；作用力為壓力時(shí)，則反之14、壓磁式力傳感器工作原理是依照壓磁效應(yīng)原理，當(dāng)在一次側(cè)繞組通過交變勵(lì)磁電流時(shí)，鐵心中產(chǎn)生磁場(chǎng)，由于壓磁元件在未受力時(shí)各向同性，磁力線呈軸對(duì)稱分布。15、壓磁式力傳感器構(gòu)造重要是由壓磁元件，彈性機(jī)架，基座和傳力鋼球等構(gòu)成。二、扭矩傳感器1、電阻應(yīng)變式扭矩傳感器工作原理是在軸類零件受扭矩作用時(shí)，在其表面產(chǎn)生切應(yīng)變，此應(yīng)變可用電阻應(yīng)變片測(cè)量。（集流環(huán)按工作原理分類：電刷-滑環(huán)式、水銀式、感應(yīng)式。）2、壓磁式扭矩儀又叫磁彈式扭矩儀工作原理是依照磁彈效應(yīng)，受扭矩作用軸導(dǎo)磁性發(fā)生相應(yīng)變化，即磁導(dǎo)率發(fā)生變化，從而引起線圈感抗變化，通過測(cè)量電路測(cè)量感抗變化可擬定扭矩。3、電容式扭矩測(cè)量?jī)x工作原理是運(yùn)用機(jī)械構(gòu)造，將軸受扭矩作用后兩端相對(duì)轉(zhuǎn)角變化變換成電容器兩極板之間相對(duì)有效面積變化，引起電容量變化來測(cè)量扭矩。其最要長(zhǎng)處是敏捷度高，測(cè)量時(shí)它需要集流裝置傳播信號(hào)。4、光電式扭矩測(cè)量?jī)x：這種扭矩傳感器工作轉(zhuǎn)速為（100~800）r/min，測(cè)量精度為1%。5、鋼弦式扭矩傳感器是將扭矩轉(zhuǎn)換成鋼弦固有頻率變化進(jìn)行工作。（長(zhǎng)處：抗干擾能力強(qiáng)，容許導(dǎo)線長(zhǎng)達(dá)幾百米到幾千米，測(cè)量精度可達(dá)±1%。）三、壓力式傳感器1、彈性式壓力傳感元件有：波登管、膜片和波紋管三類。2、電量式壓力計(jì)是用各種傳感器或測(cè)量元件將壓力變換成電量或電參數(shù)，再經(jīng)后接相應(yīng)測(cè)量電路進(jìn)一步變換，最后由顯示或記錄儀顯示或記錄下來，以實(shí)現(xiàn)壓力測(cè)量裝置。慣用測(cè)壓力系統(tǒng)所用傳感器有電容式，電感式，電阻式，渦流式，壓電式。（1）電容式壓力傳感器是將壓力轉(zhuǎn)換成電容變化，經(jīng)電路變換成電量輸出。其特點(diǎn)是敏捷度高，適合測(cè)量微壓，頻響好，抗干擾能力較強(qiáng)。（2）應(yīng)變式壓力傳感器工作原理是運(yùn)用應(yīng)變片將彈性元件在壓力作用下產(chǎn)生應(yīng)變轉(zhuǎn)換成電量變化。應(yīng)變式壓力傳感器體積小重量輕，精度高，測(cè)量范疇寬，從幾帕到500MPa，頻響高，同步耐壓，抗振，應(yīng)用廣泛。（3）壓阻式壓力傳感器是運(yùn)用壓阻效應(yīng)將壓力變換成電阻變化實(shí)現(xiàn)壓力測(cè)量。其特點(diǎn)是頻響寬，動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，測(cè)量范疇從幾Pa到三億Pa，合用于爆炸，沖擊壓力測(cè)量。（4）電感式壓力傳感器是將壓力變化轉(zhuǎn)換成電感變化，通過測(cè)量電路再將電感變化轉(zhuǎn)換成電量實(shí)現(xiàn)壓力測(cè)量。其特點(diǎn)是頻響低，使用于靜態(tài)或變化緩慢壓力測(cè)試。（5）渦流式壓力傳感器屬于電感式壓力傳感器中一種，它是運(yùn)用渦流效應(yīng)將壓力變換成線圈阻抗變化，再經(jīng)測(cè)量電路轉(zhuǎn)換成電量。它有良好動(dòng)態(tài)特性，適合在爆炸等極其惡劣條件下工作，如測(cè)量沖擊波。（6）霍爾式壓力傳感器構(gòu)造原理是波登管在壓力作用下其末端產(chǎn)生位移，帶動(dòng)了霍爾元件在均勻梯度磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)。由于波登管頻響較低，合用于靜態(tài)或變化緩慢壓力測(cè)量。（7）壓電式壓力傳感器工作原理是壓力通過膜片或活塞，壓塊作用在晶片上，晶片上是產(chǎn)生了電荷，經(jīng)后接放大器變換，由顯示或記錄儀器顯示或記錄，實(shí)現(xiàn)對(duì)壓力測(cè)量。其特點(diǎn)是具備頻響寬，可測(cè)壓力范疇大，體積小，重量輕，安裝以便，可測(cè)多向壓力等特點(diǎn)，應(yīng)用廣泛，合用于測(cè)動(dòng)態(tài)力和沖擊力，但不適于測(cè)靜態(tài)力。第四章速度、加速度傳感器一、速度傳感器1、測(cè)速發(fā)電機(jī)是機(jī)電一體化系統(tǒng)中用于測(cè)量和自動(dòng)調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速一種傳感器。它由繞組定子和轉(zhuǎn)子構(gòu)成。2、依照勵(lì)磁電流種類，測(cè)速發(fā)電機(jī)分為直流測(cè)速發(fā)電機(jī)（電磁式和永磁式兩種）和交流測(cè)速發(fā)電機(jī)兩類。3、在實(shí)際應(yīng)用中，機(jī)電一體化系統(tǒng)對(duì)測(cè)速發(fā)電機(jī)重要規(guī)定有：①輸出電壓對(duì)轉(zhuǎn)速應(yīng)保持較精準(zhǔn)正比關(guān)系。②轉(zhuǎn)動(dòng)慣量要小。③敏捷度要高，即測(cè)速發(fā)電機(jī)輸出電壓對(duì)轉(zhuǎn)速變化反映要敏捷。(1)直流測(cè)速發(fā)電機(jī)是一種微型直流發(fā)電機(jī)。其工作原理是依照電磁感應(yīng)原理，在恒定磁場(chǎng)中，旋轉(zhuǎn)電樞繞組切割磁通，并產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，而后測(cè)速發(fā)電機(jī)。(2)空載時(shí)，直流測(cè)速發(fā)電機(jī)輸出電壓和電樞感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)相等，因而輸出電壓與轉(zhuǎn)速成正比。負(fù)載時(shí)，測(cè)速發(fā)電機(jī)輸出電壓應(yīng)比空載時(shí)小，這是電阻rs（中樞繞組）電壓降導(dǎo)致。(3)直流測(cè)速電動(dòng)機(jī)在抱負(fù)狀況下系數(shù)Ce和C與輸出電壓之間關(guān)系：C=Ce/(1+Rs/Rl),Vcf=CeN/(1+Rs/Rl).（3）直流測(cè)速電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生誤差因素和改進(jìn)辦法？①有負(fù)載時(shí)，電樞反映去磁作用影響，使輸出電壓不再與轉(zhuǎn)速成正比，遇到這種問題可以在定子磁極上安裝補(bǔ)償繞組，或使負(fù)載電阻不不大于規(guī)定值。②電刷接觸降壓影響，這是由于電刷接觸電阻是非線性，即當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速較低，相應(yīng)電樞電流較小時(shí)接觸電阻較大，從而使輸出電壓很小，只有當(dāng)轉(zhuǎn)速較高，電樞電流較大時(shí)，電刷壓降才可以以為是常數(shù)，為了減小電刷接觸壓降影響，即縮小不敏捷區(qū)，應(yīng)采用接觸壓降較小銅-石墨電極或銅電極，并在它與換向器相接觸表面上鍍銀。③溫度影響，這是由于勵(lì)磁繞組中長(zhǎng)期流過電流易發(fā)熱，其電阻值也相應(yīng)增大，從而使勵(lì)磁電流減小緣故，在實(shí)際使用中可在直流測(cè)速發(fā)電機(jī)繞組回路中串聯(lián)一種電阻值較大附加電阻，在接到勵(lì)磁電源上。4、交流測(cè)速電動(dòng)機(jī)可分為永磁式，感應(yīng)式和脈沖式三種。交流測(cè)速電動(dòng)機(jī)工作原理是運(yùn)用定子，轉(zhuǎn)子齒槽互相位置變化，使輸出繞組中磁通產(chǎn)生脈沖，從而產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，這種工作原理稱為感應(yīng)子式發(fā)電機(jī)原理。5、線振動(dòng)速度傳感器工作原理是當(dāng)一種繞有N匝線圈作垂直于磁場(chǎng)方向相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，線圈切割磁力線，由法拉第電磁感應(yīng)定律可得其線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。6、陀螺式角速度傳感器分為：轉(zhuǎn)子陀螺、壓電陀螺、激光陀螺、光纖陀螺。（1）轉(zhuǎn)子陀螺式角速度傳感器是一種慣性傳感器，安裝簡(jiǎn)樸，使用以便，但有機(jī)械活動(dòng)部件，被測(cè)角速度范疇±30°~120°/s，質(zhì)量較大，成本高，壽命低。（2）壓電陀螺式運(yùn)用壓電晶體壓電效應(yīng)工作，分：振梁型、雙晶片型、圓管型。（3）光纖陀螺式：具備無機(jī)械傳動(dòng)部件、無需預(yù)熱時(shí)間、對(duì)加速度不敏感、動(dòng)態(tài)范疇寬、體積小、敏捷度高等長(zhǎng)處。7、霍爾式傳感器工作原理是運(yùn)用霍爾元件構(gòu)成傳感器，在被測(cè)物上粘有多對(duì)小磁鋼，霍爾元件固定于小磁鋼附近，當(dāng)被測(cè)物轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，每當(dāng)一種小磁鋼轉(zhuǎn)過霍爾元件，霍爾元件輸出一種相應(yīng)脈沖，測(cè)得單位時(shí)間內(nèi)脈沖個(gè)數(shù)，即可得被測(cè)物轉(zhuǎn)速和角速度。8、電渦流式轉(zhuǎn)速傳感器工作原理是在傳感器接近在被測(cè)物上設(shè)定等距標(biāo)記安裝，當(dāng)被測(cè)物轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，傳感器輸出頻率與轉(zhuǎn)速成正比信號(hào)。9、半導(dǎo)體硅流速傳感器工作原理是根據(jù)發(fā)熱體與放置發(fā)熱體流體介質(zhì)熱導(dǎo)率與流體流速有關(guān)原理制成。二、加速度傳感器1、慣用加速度傳感器種類有壓電式，應(yīng)變式，磁致伸縮式。2、壓電式加速度傳感器頻率范疇廣、動(dòng)態(tài)范疇寬、敏捷度高，故應(yīng)用較為廣泛壓電加速度傳感器工作原理是運(yùn)用壓電陶瓷壓電效應(yīng)可構(gòu)成不同使用規(guī)定振動(dòng)加速度傳感器來制作。慣用三種原理構(gòu)造式壓縮型，剪切型，彎曲型。其特點(diǎn)是它可以作得很小，重量很輕，對(duì)被測(cè)機(jī)構(gòu)影響就小，壓電傳感器內(nèi)阻抗很高，輸出能量很微小，要在接高輸入阻抗前置放大器。放大器有兩種是電壓放大器和電荷放大器。電荷放大器輸出電壓與電纜分布電容無關(guān)。普通加速度傳感器尺寸越大，其固有頻率越低3、應(yīng)變式加速度傳感器工作原理是通過質(zhì)量-彈簧慣性系統(tǒng)將加速度轉(zhuǎn)換為力，再將力作用于彈性元件，從而將力轉(zhuǎn)換為應(yīng)變，通過測(cè)量應(yīng)變可以測(cè)量加速度。第五章視覺、觸覺傳感器1：視覺傳感器在機(jī)電一體化系統(tǒng)中作用有三種：①進(jìn)行位置檢測(cè)。②進(jìn)行圖像辨認(rèn)③進(jìn)行物體形狀，尺寸缺陷檢測(cè)。2：視覺傳感器（以光電變換為基本）構(gòu)成及各構(gòu)成環(huán)節(jié)作用？(1)照明部：為了從被測(cè)物體得到光學(xué)信息而需要照明，是充分發(fā)揮傳感器性能重要條件。(2)接受部：由透鏡和慮光片構(gòu)成，具備聚成光學(xué)圖像或抽出有效信息功能。(3)光電轉(zhuǎn)換部：將光學(xué)圖像信息轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。(4)掃描部：將二維圖像電信號(hào)轉(zhuǎn)換為時(shí)間序列一維信號(hào)。在機(jī)器人領(lǐng)域，幾乎都是采用工業(yè)電視攝像機(jī)作為視覺傳感器。3：光電式攝像機(jī)是由接受某些，光電轉(zhuǎn)換某些和掃描某些構(gòu)成二維視覺傳感器。4：固體半導(dǎo)體攝像機(jī)原理是由許多光電二極管構(gòu)成陣列，作為攝像機(jī)感光某些以代替光導(dǎo)攝像管。它是由攝像元件（CCD），信號(hào)解決電路，驅(qū)動(dòng)電路和電源構(gòu)成。攝像元件（CCD）是一種MOS行晶體開光集成電路。5：二維CCD攝像元件構(gòu)成重要有隔行傳送方式和幀傳送方式兩種。6：激光式視覺傳感器原理是運(yùn)用激光作為定向性高密度光源視覺傳感器構(gòu)成，這種傳感器用作激光掃描器來辨認(rèn)商品上條形碼。7：紅外圖像傳感器原理是把波長(zhǎng)（2~20）um紅外光圖像變換成猶如電視圖像時(shí)序掃描信號(hào)輸出傳感器。它普通由紅外敏感元件和電子掃描電路構(gòu)成。8：人工視覺（機(jī)器視覺）：使用機(jī)器自動(dòng)化刀法實(shí)現(xiàn)類似人類視覺功能。人工視覺系統(tǒng)硬件構(gòu)成普通由圖像輸入，圖像解決，圖像存儲(chǔ)和圖像輸出四個(gè)系統(tǒng)構(gòu)成。各部件用途是（1）圖像輸入是通過視覺傳感器將對(duì)象物體變成二維或三維圖像，再經(jīng)光電變換將光信號(hào)變成電信號(hào)，通過掃描采樣將圖像分解成許多像素，再把表達(dá)各個(gè)像素信息數(shù)據(jù)輸入計(jì)算機(jī)進(jìn)行圖像解決。（2）圖像解決是對(duì)獲取圖像信息進(jìn)行預(yù)解決（前解決），以濾去干擾，噪聲，并作幾何，色彩方面校正，以提高信噪比。目是改進(jìn)圖像質(zhì)量，以利于進(jìn)行圖像辨認(rèn)。（3）圖像存儲(chǔ)是把表達(dá)圖像各個(gè)像素信息送到存儲(chǔ)，以備調(diào)用。圖像信息量大。（4）圖像輸出分為兩類：一類是只規(guī)定瞬時(shí)懂得解決成果，以及計(jì)算機(jī)用對(duì)話形式進(jìn)行解決顯示終端，該類稱為軟拷貝。另一類是可長(zhǎng)時(shí)間保存成果，稱為硬拷貝。9：物體圖像信息輸入辨認(rèn)物體前先將物體關(guān)于信息輸入到計(jì)算機(jī)內(nèi)。被輸入信息重要有明亮度信息，顏色信息和距離信息。10：圖像解決辦法有微分法和區(qū)域法。10：接觸覺傳感器最早是微動(dòng)開關(guān)。它工作范疇寬，不受電，磁干擾，簡(jiǎn)樸，易掌握，成本低，但響應(yīng)速度低，動(dòng)作壓力高。原理：它們都是通過在一定接觸力下，切換通—斷狀態(tài)，輸出高或低電平信號(hào)，以表達(dá)與否發(fā)生接觸。11：硅橡膠觸覺傳感器工作原理是硅橡膠與金屬電極對(duì)置，接觸，硅橡膠受壓其電阻值就變化，當(dāng)金屬電極受力壓硅橡膠時(shí)，輸出電壓相應(yīng)變化。12：壓覺傳感器定義通過高密度配備這種傳感器，可以獲得同物體接觸時(shí)各某些不同壓力，將該壓力變換成相應(yīng)處電壓信號(hào)，可以獲得關(guān)于物體形狀信息。特點(diǎn)：動(dòng)作精確，精度高，缺陷是體積大，不能高密度配備。13：滑動(dòng)覺傳感器應(yīng)用于工業(yè)機(jī)器人手指把持面與操作對(duì)象之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)控制指部夾緊力。第六章溫度傳感器1：溫度代表物質(zhì)冷熱限度，是物體內(nèi)某些子運(yùn)動(dòng)激烈限度標(biāo)志。測(cè)量溫度辦法有接觸式和非接觸式。2：接觸式特點(diǎn)是感溫元件與被測(cè)對(duì)象直接物理接觸，進(jìn)行熱傳導(dǎo)。3：非接觸式特點(diǎn)是感溫元件與被測(cè)對(duì)象不物理接觸，而是通過熱輻射進(jìn)行熱傳遞。4：熱電偶式溫度傳感器屬于接觸式熱電動(dòng)勢(shì)型傳感器，它工作原理是熱電效應(yīng)。熱點(diǎn)效應(yīng)：當(dāng)兩種不同金屬導(dǎo)體兩端互相緊密地連接在一起構(gòu)成一種閉合電路時(shí)，由于兩個(gè)接觸點(diǎn)溫度T'和T0不同，回路中將產(chǎn)生熱電動(dòng)勢(shì)，并有電流通過，這種把熱能轉(zhuǎn)換成電能現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)。5：熱電動(dòng)勢(shì)由接觸電動(dòng)勢(shì)和溫差電動(dòng)勢(shì)構(gòu)成。6：接觸電動(dòng)勢(shì)是由于兩種不同導(dǎo)體自由電子密度不同而在接觸處形成電動(dòng)勢(shì)。7：溫差電動(dòng)勢(shì)是在同一根導(dǎo)體中由于兩端溫度不同而產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)。中間導(dǎo)體定律：導(dǎo)體a，b構(gòu)成熱電偶，當(dāng)引入第三個(gè)導(dǎo)體時(shí)，只要保持其兩端溫度相似，則對(duì)總熱電動(dòng)勢(shì)無影響，這一結(jié)論被稱為中間導(dǎo)體定律8：熱電偶普通由熱電極，絕緣材料，接線盒和保護(hù)套構(gòu)成。9：熱電偶可分為：（1）普通熱電偶：重要用于測(cè)量液體和氣體溫度。（2）鎧裝熱電偶（纜式熱電偶）：特點(diǎn)是測(cè)量結(jié)熱容量小，熱慣性小，動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，撓性好，合用于普通熱電偶不能測(cè)量空間溫度。（3）薄膜熱電偶：重要用于測(cè)量固體表面小面積瞬時(shí)變化溫度，特點(diǎn)是熱容量小，時(shí)間常數(shù)小，反映速度快。(4)并聯(lián)熱點(diǎn)偶：它是把幾種同一型號(hào)熱電偶同性電極參照端并聯(lián)在一起。合用于測(cè)量平均溫度。(5)串聯(lián)熱電偶：（熱電堆）10：熱電偶參照端電位補(bǔ)償法有：恒溫法，溫度修正法，電橋補(bǔ)償法，冷端補(bǔ)償法，電位補(bǔ)償法。11：電位補(bǔ)償法是在熱電偶回路中接入一種自動(dòng)補(bǔ)償電動(dòng)勢(shì)。12：熱電阻式傳感器可分為金屬熱電阻式和熱敏電阻式。13：金屬熱電阻式溫度傳感器是電阻體，電阻體是由金屬導(dǎo)體構(gòu)成。14：熱電阻構(gòu)造重要由不同材料電阻絲繞制而成，為了避免通過交流電時(shí)產(chǎn)生感抗，或有交變磁場(chǎng)時(shí)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，在繞制時(shí)采用雙線無感繞制法。15：熱敏電阻式溫度傳感器感溫元件是對(duì)溫度非常敏感熱敏電阻，所用材料是陶瓷半導(dǎo)體，其導(dǎo)電性取決于電子-空穴濃度。其特點(diǎn)是熱敏電阻溫度系數(shù)比金屬熱電阻大，體積小，重量輕，很合用于小空間溫度測(cè)量，它熱慣性小，反映速度快，合用于測(cè)量迅速變化溫度。16：非接觸式溫度傳感器采用熱輻射和光電檢測(cè)辦法。其工作機(jī)理是當(dāng)物體受熱后，電子運(yùn)動(dòng)動(dòng)能增長(zhǎng)，有一某些熱能轉(zhuǎn)變?yōu)檩椛淠芰慷嗌倥c物體溫度關(guān)于，當(dāng)溫度較低時(shí)，輻射能力很弱；當(dāng)溫度較高時(shí)，輻射能力很強(qiáng)。17：非接觸式溫度傳感器可分為全輻射式溫度傳感器，亮度式溫度傳感器和比色式溫度傳感器。18：全輻射溫度傳感器是運(yùn)用物體全光譜范疇內(nèi)總輻射能量與溫度關(guān)系測(cè)量溫度。特點(diǎn)是合用于遠(yuǎn)距離，不能直接接觸高溫物體，其范疇是（100~度）19：亮度式溫度傳感器運(yùn)用物體單色輻射亮度隨溫度變化原理，并以被測(cè)物體光譜一種狹窄區(qū)域內(nèi)亮度與原則輻射體亮度進(jìn)行比較來測(cè)量溫度。特點(diǎn)是量程較寬，有較高測(cè)量精度，普通用于測(cè)量（700~3200度）范疇澆鑄。軋鋼，鍛壓，熱解決時(shí)溫度。20：比色溫度傳感器以測(cè)量?jī)蓚€(gè)波長(zhǎng)輻射亮度之比為基本。特點(diǎn)是用于持續(xù)自動(dòng)檢測(cè)鋼水，鐵水，爐渣和表面沒有覆蓋物高溫物體溫度，其量程為（800~）度，測(cè)量精度為0.5%。它長(zhǎng)處是反映速度快，測(cè)量范疇寬，測(cè)量溫度接近于實(shí)際值。21：半導(dǎo)體溫度傳感器以半導(dǎo)體P-N結(jié)溫度特性為理論基本。是運(yùn)用晶體二極管與晶體三極管為感溫元件。采用半導(dǎo)體二極管作溫度傳感器，有簡(jiǎn)樸，價(jià)廉長(zhǎng)處，用它可制成半導(dǎo)體溫度計(jì)，測(cè)量范疇在（0~50）度。用晶體三極管制成溫度傳感器測(cè)量精度高，測(cè)量范疇較寬在（-50~150）度之間，因而用于工業(yè)，醫(yī)療等領(lǐng)域測(cè)量?jī)x器或系統(tǒng)。都尚有較好長(zhǎng)期穩(wěn)定性第七章氣敏、濕度、水份傳感器一、氣敏傳感器1：氣敏傳感器是一種將檢測(cè)到氣體成分和濃度轉(zhuǎn)換為電信號(hào)傳感器。2：氣敏元件工作機(jī)理是吸附效應(yīng)。半導(dǎo)瓷氣敏電阻值將隨吸附氣體數(shù)量和種類而變化。3：如果材料功函數(shù)不不大于吸附分子離解能，吸附分子將向材料釋放電子而成為正離子吸附。氧氣和氮氧化合物傾向于負(fù)離子吸附，稱為氧化型氣體。4：氫氣，CO碳?xì)浠衔锖途祁悆A向于正離子吸附，稱為還原型氣體。5：半導(dǎo)瓷氣敏元件與半導(dǎo)體單晶體相比，具備工藝簡(jiǎn)樸，使用以便，價(jià)格便宜，對(duì)氣體濃度變化響應(yīng)快，雖然在低濃度下敏捷度也很高等長(zhǎng)處，故可用于制作各種具備實(shí)用價(jià)值氣敏元件。其缺陷是穩(wěn)定性差，老化較快。6：慣用氣敏元件種類按其構(gòu)造可分為：燒結(jié)型，薄膜型和厚膜型。7：（1）燒結(jié)型器件一致性較差，機(jī)械強(qiáng)度也不高，但它價(jià)格便宜，工作壽命較長(zhǎng)，應(yīng)用廣泛。（2）薄膜型氣敏元件（如氧化錫，ZnO氣敏性最佳）為物理性附著系統(tǒng)，器件之間性能差別仍較大。（3）厚膜氣敏元件一致性較好，機(jī)械強(qiáng)度高，適于批量生產(chǎn)。8：氣敏元件幾種應(yīng)用實(shí)例有：①氣敏電阻檢漏報(bào)警器。②礦燈瓦斯報(bào)警器。③一氧化碳報(bào)警器。④煤氣傳感器。它可分為半導(dǎo)式和接觸燃燒式。二、濕度傳感器9：濕敏元件是運(yùn)用濕敏材料吸取空氣中水份而導(dǎo)致自身電阻值發(fā)生變化原理制成。長(zhǎng)處是敏捷度高，體積小，壽命長(zhǎng)，可以進(jìn)行遙測(cè)和集中控制。10：濕度是指大氣中所含水蒸氣量。最慣用兩種辦法是絕對(duì)濕度和相對(duì)濕度。11：絕對(duì)濕度是指一定大小空間中水蒸氣絕對(duì)含量。12：相對(duì)濕度是指為某一被測(cè)蒸氣壓與相似溫度下飽和蒸氣壓比值百分?jǐn)?shù)，這是一種無量綱值。13：氯化鋰濕敏電阻式運(yùn)用吸濕性鹽類潮解，離子導(dǎo)電率發(fā)生變化而制成測(cè)濕元件。14：負(fù)特性濕敏半導(dǎo)瓷是由于它們電阻率隨濕度增長(zhǎng)而下降。15：正特性濕敏半導(dǎo)瓷是一類材料（Fe3O4半導(dǎo)瓷）電阻率隨著濕度增長(zhǎng)而增大。16：半導(dǎo)體陶瓷濕敏元件材料，重要是不同類型金屬氧化物。半導(dǎo)體濕敏元件具備較好熱穩(wěn)定性，較強(qiáng)抗沾污能力，能在惡劣，易污染環(huán)境中測(cè)得精確濕度數(shù)據(jù)，并且有響應(yīng)快，使用溫度范疇寬（可在150度如下使用），可加熱清洗。17：熱敏電阻式濕敏元件特點(diǎn)和應(yīng)用是：（1）敏捷度高且響應(yīng)速度快，（2）滯后現(xiàn)象：（3）不像干濕球溫度計(jì)需要水和紗布及其他維修保養(yǎng)：（4）可持續(xù)測(cè)量：（5）抗受風(fēng)，油，塵埃能力強(qiáng)。應(yīng)用：使用這種絕對(duì)濕度傳感器濕度調(diào)節(jié)，可制造出精密恒濕槽。18：高分子膜濕敏元件它用于工業(yè)濕度計(jì)測(cè)中。19：高分子膜濕度傳感器工作原理是以隨高分子膜吸取或放出水份兒引起電導(dǎo)率或電容變化測(cè)量環(huán)境相對(duì)濕度裝置。20：電子濕度計(jì)構(gòu)成它由檢測(cè)某些（有攜帶型，墻袋型和凸緣型三種傳感器），數(shù)字顯示屏和變換器等構(gòu)成。21：高分子膜濕敏元年重要用途是廣泛用于濕度監(jiān)視，記錄和控制，特別可用于普通濕度計(jì)難以測(cè)量不大于20%RH濕度中，濕度計(jì)使用在超過90%RH高濕度區(qū)域中會(huì)浮現(xiàn)結(jié)露，結(jié)露時(shí)，濕度傳感器在沾濕間歇不能測(cè)量，一旦沾濕現(xiàn)象消失，恢復(fù)本來特性。22：結(jié)露傳感器長(zhǎng)處是（1）實(shí)際使用時(shí)，傳感器特性并不因表面垃圾和塵埃以及其他氣體污染而受影響。（2）可以用于高濕狀態(tài)。（3）具備迅速開關(guān)特性，因此工作點(diǎn)變動(dòng)小。（4）工作電路可用直流電壓。三、水份傳感器23：水份是存在于物質(zhì)中水?dāng)?shù)量，以比例表達(dá)。該項(xiàng)指標(biāo)是掌握物質(zhì)保存狀態(tài)和質(zhì)量管理指標(biāo)。24：水份傳感器（水份計(jì)）有直流電阻型，高頻電阻型，電容率型，氣體介質(zhì)，近紅外型，中子型和核磁共振型。25：水份傳感器工作原理是運(yùn)用了被測(cè)物質(zhì)電學(xué)性質(zhì)，高分子物質(zhì)電阻R與其含水率M之間關(guān)系，通過測(cè)定電阻值，就能測(cè)定水份含量。。26：直流電阻式水份傳感器工作原理是運(yùn)用微型計(jì)算機(jī)儲(chǔ)存了溫度修正以及各種試樣水份與電阻值有關(guān)特性，通過轉(zhuǎn)換開關(guān)進(jìn)行各種試樣水份測(cè)定。第八章傳感檢測(cè)系統(tǒng)構(gòu)成一：電橋1：傳感檢測(cè)系統(tǒng)構(gòu)成及其各環(huán)節(jié)功能是：普通是由傳感器，中間轉(zhuǎn)換電路，微機(jī)接口電路，分析解決及控制顯示電路等某些構(gòu)成，分別完畢信息獲取，轉(zhuǎn)換，傳播，分析解決，顯示記錄等功能。2：電橋是把電阻，電感和電容等元件參數(shù)轉(zhuǎn)換成電壓或電流一種測(cè)量電路。這種測(cè)量電路簡(jiǎn)樸直接，并且精度和敏捷度都較高，在緝拿側(cè)系統(tǒng)中應(yīng)用較多。3：按電源不同電橋分為直流電橋和交流電橋。按電橋工作方式可分為平衡電橋和不平衡電橋。按電橋被測(cè)電阻接入方式可分單臂電橋和差動(dòng)電橋。4：直流電橋是在電橋輸入端加入直流電源E。5：交流電橋是采用交流電源供電電橋。6：當(dāng)用電橋進(jìn)行測(cè)量時(shí)，可采用零測(cè)法和偏差測(cè)量法。7：平衡狀態(tài)應(yīng)用是基于零測(cè)法。運(yùn)用熱電阻傳感器測(cè)量溫度，應(yīng)用就是電橋平衡狀態(tài)。它普通適合于測(cè)量靜態(tài)值。不平衡狀態(tài)應(yīng)用基于偏差測(cè)量法。它既可以測(cè)量靜態(tài)值又可以測(cè)量動(dòng)態(tài)值，其測(cè)量精度受檢流計(jì)精度及電源穩(wěn)定性影響，但能滿足實(shí)際測(cè)量規(guī)定。8：衡量電橋工作特性質(zhì)量?jī)身?xiàng)指標(biāo)是電橋敏捷度及電橋非線性誤差。9：電橋敏捷度是指單位輸入量時(shí)輸出變化量。10：電橋調(diào)零是在測(cè)量時(shí)，由于是運(yùn)用了電橋不平衡輸出反映被測(cè)量變化狀況，因而，測(cè)量前電橋輸出應(yīng)調(diào)為零，稱為電橋調(diào)零。11：電橋調(diào)零普通采用串聯(lián)調(diào)零和并聯(lián)調(diào)零兩種辦法。串聯(lián)調(diào)零電路，微調(diào)電位器Rw串聯(lián)在橋路中，它多用在橋臂參數(shù)R值較大場(chǎng)合。調(diào)零電位器阻值Rw<<Ro為并聯(lián)調(diào)零電路，微調(diào)電位器Rw并聯(lián)在電橋輸出端，多用在橋臂參數(shù)R值較小場(chǎng)合。三：調(diào)制與解調(diào)12：調(diào)制是指將直流信號(hào)換成交流信號(hào)過程。慣用調(diào)制器有晶體管調(diào)制器和提高輸出電壓晶體管調(diào)制器。13：調(diào)解是指當(dāng)直流信號(hào)被調(diào)制成交流信號(hào)后，若再將該交流信號(hào)還原成直流信號(hào)。慣用調(diào)制器是二極管調(diào)制器和三極管調(diào)制器。四：濾波器14：濾波方式有無源濾波，有源濾波和數(shù)字濾波。15：若檢測(cè)系統(tǒng)中對(duì)濾波規(guī)定不太高，可以采用無源濾波器。無源濾波器電路簡(jiǎn)樸缺陷是帶負(fù)載能力差。16：一階低通濾波器是指?jìng)鬟f函數(shù)為一階。它合用于精度規(guī)定不高場(chǎng)合。高通濾波器是指RC電路具備高頻信號(hào)容易通過并抑制低頻信號(hào)作用。17：帶通濾波器用于通過某一頻段信號(hào)，而將此頻段以外信號(hào)加以抑制或衰減。衡量帶通濾波器工作特性好壞重要指標(biāo)是品質(zhì)因數(shù)，其定義為中心頻率fo與通頻帶寬度B之比。在fo一定條件下，Q越大通頻帶越窄，選取性越好。18：有源濾波器由運(yùn)算放大器和RC網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成。19：有源濾波器與無源濾波器相比具備長(zhǎng)處是（1）有源濾波器不用電感線圈，因而在體積，重量，價(jià)格，線性等方面具備明顯優(yōu)越性，便于集成化。（2）由于運(yùn)算放大器輸入阻抗高，輸出阻抗低，可以提供良好隔離性能，并可提供所需增益。（3）可以使低頻截止頻率達(dá)到很低范疇。20：一階低通濾波器缺陷是對(duì)截止頻率以外信號(hào)衰減較慢，因而選取性差。二階低通濾波器（R1=R2=R，C1=C2=C)能克服一階低通濾波器缺陷。二階高通濾波器可以克服一階濾波器在w不大于wo附近衰減慢缺陷。帶通濾波器品質(zhì)因數(shù)Q越大，通頻帶寬度越窄，則選取性越好，變化Rf或RF可以變化Q和B，不影響fo。帶阻濾波器是抑制某個(gè)頻率范疇內(nèi)頻率分量，使其衰減，而讓此頻帶以外頻率順利通過。21：數(shù)字濾波辦法有（1）限定最大偏差法，它最要用于變化比較緩慢參數(shù)。（2）算術(shù)平均值法。合用于壓力測(cè)量，流量測(cè)量。（3）加權(quán)平均濾波法。22：模/數(shù)（A/D）轉(zhuǎn)換是指將模仿量變?yōu)閿?shù)字量。數(shù)/模（D/A）是指將數(shù)字量變?yōu)槟７铝俊?3：數(shù)/模（D/A）轉(zhuǎn)換器技術(shù)指標(biāo)是（1）辨別率：（2）精度：轉(zhuǎn)換器精度是指輸出模仿電壓實(shí)際值與抱負(fù)值之差。這種誤差由參數(shù)電壓波動(dòng)，運(yùn)算放大器零點(diǎn)漂移，模仿開關(guān)壓降以及電阻阻值偏差引起。（3）線性度。通慣用非線性誤差大小表達(dá)數(shù)/模轉(zhuǎn)換器線性度。（4）輸出電壓（或電流）建立時(shí)間。24：模仿量、轉(zhuǎn)換為數(shù)字量辦法諸多，當(dāng)前用較多是逐次逼近法。25：多路模仿開關(guān)環(huán)節(jié)普通在微機(jī)控制檢測(cè)系統(tǒng)中，要采用多路信號(hào)，為了減少檢測(cè)通道設(shè)備，而使各種信號(hào)采樣共同使用一種模/數(shù)轉(zhuǎn)換器，需將通過多路傳感器轉(zhuǎn)換后信號(hào)采用分時(shí)法切換到模/數(shù)轉(zhuǎn)換器上。26由于多路模仿開關(guān)在接通時(shí)有一定導(dǎo)通電阻，在某種狀況下對(duì)信號(hào)傳遞精度帶來較大影響，普通可通用加大負(fù)載阻抗以減小其影響。27：采樣保持器原理是模/數(shù)轉(zhuǎn)換器在將模仿量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量過程中需要一定期間，這就要在模/數(shù)轉(zhuǎn)換開始時(shí)將信號(hào)電平保持住，而在模/數(shù)轉(zhuǎn)換結(jié)束后又能對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行采樣。28：為了使采樣保持器達(dá)到一定精度，需在它輸入級(jí)采用緩沖器，以減少信號(hào)源輸出阻抗，增長(zhǎng)負(fù)載輸入阻抗。采樣開關(guān)被接通時(shí)間稱為采樣時(shí)間。七：傳感器檢測(cè)信號(hào)細(xì)分與辨向原理1：幾何量測(cè)量中采用機(jī)械式細(xì)分、光學(xué)式細(xì)分和電子式細(xì)分等辦法。2：辨向原理：相位角不能是0o、180o、360o，否則會(huì)浮現(xiàn)兩路信號(hào)剛好相差整數(shù)周期或相位剛好想反。3：四倍細(xì)分電路：又稱直接細(xì)分。29：按照干擾來源可以分兩類是系統(tǒng)內(nèi)部干擾和來自系統(tǒng)外部干擾。30：產(chǎn)生內(nèi)部干擾因素有：信號(hào)通過公共電源，地線和傳播線阻抗互相耦合形成干擾。31：外部干擾因素有：外部高壓電源因絕緣不良形成漏電，廣播電視，高頻感應(yīng)加熱等，空間電磁波輻射，周邊機(jī)械振動(dòng)和沖擊影響等。32：形成干擾三個(gè)條件是：干擾源，干擾耦合通道，干擾接受電路。33：抑制干擾辦法有：（1）接地：在測(cè)量系統(tǒng)中有四種接地系統(tǒng)：安全地，信號(hào)源地，數(shù)字信號(hào)地和模仿信號(hào)地。（2）屏蔽：①靜電屏蔽：其辦法有兩種是用金屬屏蔽罩罩住帶靜電物體，并將屏蔽罩接地，使罩外空間不存在靜電場(chǎng)用屏蔽罩罩住測(cè)量電路，保證罩內(nèi)部存在靜電場(chǎng)。②低頻磁感應(yīng)屏蔽：其原理是使絕大某些磁通量經(jīng)屏蔽體通過，選用導(dǎo)磁性能好材料做屏蔽罩。③高頻磁感應(yīng)屏蔽：其對(duì)輻射電磁場(chǎng)屏蔽。（3）隔離：變壓器隔離電路和光電耦合電路。（4）濾波：①電源濾波②退耦濾波器③有源濾波④數(shù)字濾波34：典型噪聲干擾抑制（1）設(shè)備啟，停時(shí)產(chǎn)生電火花干擾：消除這種干擾辦法普通是采用RC吸取電路，即將電阻R和電容C串聯(lián)后并聯(lián)到繼電器觸點(diǎn)或電源開關(guān)兩端。（2）共模噪聲：噪聲電壓或電流同步加到兩信號(hào)上所產(chǎn)生噪聲稱共模噪聲。抑制這種干擾采用差分放大器，由于它幾乎對(duì)共模噪聲沒有放大作用。（3）串?dāng)_：克服串?dāng)_有效辦法是將不同信號(hào)線分開，并且留有最大也許空間隔離。35：克服串?dāng)_在設(shè)計(jì)及組裝檢測(cè)系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)注意問題是：（1）信號(hào)線，數(shù)據(jù)線，控制線盡量分開，以避免不同類型走線平行或接近。（2）走線盡量短，盡量不在集成芯片之間走線。（3）電源線和地線要設(shè)計(jì)盡量粗而短。（4）對(duì)于單穩(wěn)態(tài)，多諧振蕩器等易受電源影響器件，要在近旁電源-地線之間接入電容器進(jìn)行去耦，易受干擾器件要遠(yuǎn)離振蕩器。36：傳感檢測(cè)系統(tǒng)中微機(jī)接口是將被測(cè)模仿量，通