采掘工作面传感器的吊挂位置一：综采工作面 1：上隅角甲烷传感器设置 上隅角甲烷传感器设在采煤工作面切顶线的煤帮处，其具体位置距巷帮和老塘侧充填带不大于800毫米，距顶板不大于300毫米。设置报浓度≥1%，断电浓度以≥1.5%，断电范围是工作面及进、回风巷中全部非本质安全检查型电气设备，复电浓度≤1%。 2：使携式瓦斯检测报警仪设置。 吊挂位置与上隅角甲烷传感器相同（更靠近老唐侧），报警浓度≥1%。 3：工作面甲烷传感器设置 工作面甲烷传感设在回风流距工作面割煤线（煤壁）10m范围内，其具体位置距巷帮不小于200毫米，距顶板不大于300毫米，设置报警浓度以≥1%，断电浓度≥1.5%，断电范围是工作面及进、回风巷中全部非本质安全型电气设备，复电浓度为≤1%。
4.工作面中部甲烷传感器设置 中部传感器设在回风巷中部，其具体位置距巷帮不小于200毫米，距顶板不大于300毫米，设置报警浓度为≥1%，断电浓度为≥1% ，断电范围是工作面及进、回风巷中全部非本质安全型电气设备，复电浓度为≤1%。 5：工作面回风流甲烷传感器设置。 回风流甲烷传感器设在距回风口10~15m 处，其具体位置距巷帮不小于200毫米，距顶板不大于300毫米，设置报警浓度为≥1%，断电浓度为≥1%，断电范围是工作面及jin/回风巷中全部非本质电气设备，复电浓度为≤1%。6：采煤机机载断电仪。 工作采煤机载式瓦斯断仪必须保证灵敏可靠，设置报警浓度≥1%，断电浓度≥1.5%，断电范围采煤机电源，复电浓度≤1%. 7：一氧化碳传感器 设在距回风巷口10一15m处，其具体位置距巷帮不小于200毫米，距顶板不大于300毫
第1章传感器基础理论思考题与习题答案 1.1什么是传感器？（传感器定义） 解：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，通常由敏感元件、转换元件和调节转换电路组成。 1.2传感器特性在检测系统中起到什么作用？ 解：传感器的特性是指传感器的输入量和输出量之间的对应关系，所以它在检测系统中的作用非常重要。通常把传感器的特性分为两种：静态特性和动态特性。静态特性是指输入不随时间而变化的特性，它表示传感器在被测量各个值处于稳定状态下输入输出的关系。动态特性是指输入随时间而变化的特性，它表示传感器对随时间变化的输入量的响应特性。 1.3传感器由哪几部分组成？说明各部分的作用。 解：传感器通常由敏感元件、转换元件和调节转换电路三部分组成。其中，敏感元件是指传感器中能直接感受或响应被测量的部分，转换元件是指传感器中能将敏感元件感受或响应的被测量转换成电信号的部分，调节转换电路是指将非适合电量进一步转换成适合电量的部分，如书中图1.1所示。 1.4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。意义略（见书中）。动态参数有最大超调量、延迟时间、上升时间、响应时间等，应根据被测非电量的测量要求进行选择。 1.5某位移传感器，在输入量变化5mm时，输出电压变化为300mV，求其灵敏度。 解：其灵敏度 3 3 30010 60 510 U k X - - ?? === ?? 1.6某测量系统由传感器、放大器和记录仪组成，各环节的灵敏度为：S1=0.2mV/℃、
关于手机传感器的认识 1、加速传感器（重力感应） 原理：现代加速传感器有单轴、两轴、三轴之分。手机上常见的是电容式芯片三轴加速传感器，主要由双芯片构成，即重力测量单元和控制电路单元。在每个方向上，封装部分内有一小块可移动的电极板和两块不可移动的电极板，当可移动电极板受到加速作用时，会产生惯性力，从而影响与左右两个不可移动电极板的间隔，使得电容值改变，促进电容电压值的变化，以此可以计算出加速度。 功能：加速度有两种，一个是静态的加速度，把加速度传感器倾斜一个角度，重力场会在感应场上产生一个分量，通过这个分量，可以测量出手机倾斜了多少角度，由此实现一些前后左右的控制；另外一种就是所谓的动态加速度，可以侦测速度、撞击等．手机通过加速传感器能够实时的获得手机的移动状态，其最初的用途是用来检测手机是竖放还是横放，从而决定是横屏显示还是竖屏显示。随着三轴加速器普及，手机能够识别横放竖放，正面横放、背面横放，正面竖放、背面竖放状态，从而可以实现摇晃手机操作，翻转静音功能等；加速传感器另一个重大用处就是利用手机摇晃来玩游戏，戏中得到充分表现，从而代替传统游戏手柄。 2、距离传感器 工作原理：距离感应器又叫位移传感器，距离感应器一般都在手机听筒的两侧或者是在手机听筒凹槽中，这样便于它的工作。通过发射特别短的光脉冲，并测量此光脉冲从发射到被物体反射回来的时间，通过测时间来计算与物体之间的距离。用各种元件检测对象物的物理变化量，通过将该变化量换算为距离，来测量从传感器到对象物的距离位移的机器。根据使用元件不同，分为光学式位移传感器、线性接近传感器、超声波位移传感器等。 应用:这个传感器在手机上的应用是当我们打电话时，手机屏幕会自动熄灭，当你脸离开，屏幕灯会自动开启，并且自动解锁。这个对于待机手机较短的智能手机来说是相当实用的。现在很多智能手机都装备的这个传感器。此外，距离感应还可应用到一些特殊的功能，例如Galaxy Note II中的”快速一览”功能。 3、气压传感器 原理：气压传感器的工作是通过一个对压强很敏感的薄膜元件工作，薄膜连接了一个柔性电阻，当大气压变化时候，就会导致电阻阻值产生变化。气压传感器的作用主要用于检测大气压、当前高度以及辅助GPS定位。
Android手机中的智能传 感器及其应用 随着技术的进步，手机已经不再是一个简单的通信工具，而是具有综合功能的便携式电子设备。手机的虚拟功能，比如交互、游戏、都是通过处理器强大的计算能力来实现的，但与现实结合的功能，则是通过传感器来实现。本文介绍了几种手机中常见的传感器的原理和用途。 Android智能手机自推出以来，其内置传感器逐渐增多，传感器所能实现的功能也日益多样化，极大的满足了用户对智能手机功能的需求，从依赖于重力传感器的各种游戏，到依靠距离传感器实现的通话灭屏，再到指南针功能下的电子罗盘等等，小小的一个Android智能手机以各种传感器为依托实现了许多有趣的功能。 1.距离传感器 这个传感器在手机上的应用是当我们打电话时，手机屏幕会自动熄灭，同时触摸屏无效，能够防止误操作。当脸离开屏幕时屏幕灯会自动开启，并且自动解锁,因此距离传感器位于手机屏幕上方。这个对于待机手机较短的智能手机来说是相当实用的,现在很多智能手机都装备的这个传感器。距离传感器和光线传感器位置如图.1
图1.距离和光线传感器 距离传感器原理：红外LED灯发射红外线，被近距离物体反射后，红外探测器通过接收到红外线的强度，并测量光脉冲从发射到被物体反射回来的时间，测定距离，一般有效距离在10cm内。距离传感器同时拥有发射和接受装置，一般体积较大。 2.光线传感器 光线传感器，也就是感光器，是能够根据周围光亮明暗程度来调节屏幕明暗的装置。光线传感器可以使用光敏三极管作为感光元件，接受外界光线时，会产生强弱不等的电流，从而感知环境光亮度。在光线强的地方手机屏幕会变暗，达到节电并更好观看屏幕的效果，在光线暗的地方自动将屏幕变亮。可以在工具设置中设置自动调节屏幕亮度。这个传感器也主要起到节省手机电力的作用，自动调节屏幕亮度也能起到保护眼睛的作用。光线传感器位置如图1 光线传感器和距离传感器一般都是放在一起的，位于手机正面听筒周围，这样就存在一个问题，手机的额头上开了太多洞或黑色长条不太好看，所以一些厂商为了减少开孔、或者隐藏开孔，将两个传感器集成到一个窗口下，或者使用黑色面板，黑色面板的手机可以轻易隐藏这两个传感器。 3.方向传感器 方向传感器就是陀螺仪，陀螺仪的测量物理量是偏转，倾斜时的转动角度。陀螺仪传感器最早应用于航空、航天和航海等领域。随着陀螺仪传感器成本的下降，现在很多智能手机都集成有陀螺。陀螺仪是一种用来传感与维持方向的装置，基于角动量守恒的理论设计出来的。陀螺仪主要是由一个位于轴心且可旋转的轮子构成，一旦开始旋转，由于轮子的角动量，陀螺仪就具有了抗拒方向改变的能
1-7 已知某温度计测量范围0～200℃，检测测试其最大误差 4max =?Y ℃，求其满度相对误差，并根据精度等级标准判断精度等级。 解：Y FS =200-0=200 由A=ΔA/Y FS ＊100％有 A ＝4/200＊100％＝2％。 精度特级为2.5级。 1-11:解：（1）切线法： 1 2 1 1 ,02 1 2/1)0()1(21 21 +===+===+?=-x y y x b x y x dx dy x dx dy 则当设 线性度： %1.10%10025 .0,02525.0,5.00 21 )1(21)0() 12 1 (1.max .max 21=??= =-=?=<-+=?>+-+=?-S F L S F Y y Y y x x dx y d x x x y δ则时， 端基法：
1 )26(2 62 3,5.0+-=-===x y k y x 则则 线性度： % 526.2,1067596.50, 2373.022474.05.0)26(]1)26[(13max .=?=?=?==?-=+--+=?-L S F y dx y d x Y x x y δ求导得：同理： 最小二乘法：设y=kx+b 61237 .047328.034205.021909.010488.0025.016.009.004.001.002247 .11832.11401.10954.10488.115.04.03.02.01.002xy x y x 9945 .04835.0:9945.0) (64835 .0) (6625 .2)(55.0,75167.16922.6,5.12 2 2 2 2 2 2 +==-?-?= =--?======∑∑∑∑∑∑∑∑∑∑∑∑∑∑∑∑x y x x xy x y x a x x y x xy k x x xy y x 求得则 线性度：% 50.210063.60694.0) 9945.04835.0(13 =?=?=+-+=?-L y x x x y δ时，同理求得： 1-12:解：
山东欧凯机电设备有限公司企业标准 Q/OKB005－2011 KHX24矿用本安型位置传感器
目 次 前言..............................................................................................................................................................II 1范围. (1) 2 规范性引用文件 (1) 3型式及型号 (1) 4技术要求 (2) 5试验方法 (4) 6检验规则 (6) 7 标志、包装、运输和贮存 (7)
前 言 本标准由山东欧凯机电设备有限公司负责起草。 本标准由山东欧凯机电设备有限公司负责解释。 本标准主要起草人：左增民、李诚新、陈井明 本标准于2011年05月01日首次发布，2011年05月01日实施。
Q/OKB005－2011 K H X24矿用本安型位置传感器 1范围 本标准规定了KHX24矿用本安型位置传感器（以下简称位置传感器）的型式、型号及基本参数、技术要求、试验方法、检验规则、标志、包装、运输和贮存。 本标准适用于煤矿用KHX24矿用本安型位置传感器。（此设备为简单设备。） 2 规范性引用文件 下列文件中的条款通过本标准的引用而构成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。 GB/T 191-2000 包装储运图示标志 GB/T2423.1-2008 电工电子产品环境试验第2部分 试验方法 试验A：低温 GB/T2423.2-2008 电工电子产品环境试验第2部分 试验方法 试验B：高温 GB/T2423.4-2008 电工电子产品环境试验第2部分 试验方法 试验Db：交变湿热 GB/T2423.10-2008 电工电子产品环境试验第2部分 试验方法 试验Ea和导则：振动（正弦） GB/T2423.5-1995 电工电子产品环境试验 第2部分 试验方法 试验Fc和导则：冲击 GB 3836.1-2000 爆炸性气体环境用电气设备第1部分:通用要求 GB 3836.4-2000 爆炸性气体环境用电气设备第4部分:本质安全型“i” GB 4208-2008外壳防护等级(IP代码) GB 13306-1991 标牌 GB 13384-1992 机电产品包装通用技术条件 MT 209-1990 煤矿通讯、检测、控制用电工电子产品通用技术要求 MT 210-1990 煤矿通讯、检测、控制用电工电子产品基本试验方法 AQ 1043-2007 矿用产品安全标志标识 3型式及型号 3.1型式 3.1.1防爆型式：矿用本质安全型。 3.1.2防爆标志为ExibI。 3.2型号命名和编制方法如下:
手机中的传感器 如今，智能手机在生活中已经是必不可少的了，人人都能使用手机，但我们对手机中的传感器又了解了多少呢？ 手机传感器是手机上通过芯片来感应的元器件，如温度值、亮度值和压力值等。 随着技术的进步，手机已经不再是一个简单的通信工具，而是具有综合功能的便携式电子设备。手机的虚拟功能，比如交互、游戏、都是通过处理器强大的计算能力来实现的，但与现实结合的功能，则是通过传感器来实现。 一、光线传感器 光线感应器也叫做亮度感应器，英文名称为Light-Sensor ，很多平板电脑和手机都配备了该感应器。一般位于手持设备屏幕上方，它能根据手持设备目前所处的光线亮度，自动调节手持设备屏幕亮度，给使用者带来最佳的视觉效果。例如在黑暗的环境下，手持设备屏幕背光灯就会自动变暗，否则很刺眼。 原理：光线感应器是由两个组件即投光器及受光器所组成，利用投光器将光线由透镜将之聚焦，经传输而至受光器之透镜，再至接收感应器，接收感应器将收到之光线讯号转变成电信号，此电信讯号更可进一步作各种不同的开关及控制动作，其基本原理即对投光器受光器间之光线做遮蔽之动作所获得的信号加以运用以完成各种自动化控制。 用途：通常用于调节屏幕自动背光的亮度，白天提高屏幕亮度，夜晚降低屏幕亮度，使得屏幕看得更清楚，并且不刺眼。也可用于拍照时自动白平衡。还可以配合下面的位移传感器检测手机是否在口袋里防止误触。 二、位移传感器 位移传感器又称为线性传感器，是一种属于金属感应的线性器件，传感器的作用是把各种被测物理量转换为电量。在生产过程中，位移的测量一般分为测量 实物尺寸和机械位移两种。按被测变量变换的形式不同，位移传感器可分为模拟 式和数字式两种。模拟式又可分为物性型和结构型两种。常用位移传感器以模拟 式结构型居多，包括电位器式位移传感器、电感式位移传感器、自整角机、电容式位移传感器、电涡流式位移传感器、霍尔式位移传感器等。数字式位移传感器的一个重要优点是便于将信号直接送入计算机系统。这种传感器发展迅速，应用日益广泛。
一、填空题(20分) 1.传感器由（敏感元件，转换元件，基本转换电路）三部分组成。 2.在选购线性仪表时，必须考虑应尽量使选购的仪表量程为欲测量的（1.5 ） 倍左右为宜。 3.灵敏度的物理意义是（达到稳定工作状态时输出变化量与引起此变化的输入变化量之比。） 4. 精确度是指（测量结果中各种误差的综合，表示测量结果与被测量的真值之间的一致程度。） 5．为了测得比栅距W更小的位移量，光栅传感器要采用（细分）技术。 6.热电阻主要是利用电阻随温度升高而（增大）这一特性来测量温度的。 7.传感器静态特性主要有（线性度，迟滞，重复性，灵敏度）性能指标来描述。 8.电容传感器有三种基本类型，即(变极距型电容传感器、变面积型电容传感器, 变介电常数型电容传感器) 型。 9.压电材料在使用中一般是两片以上在,以电荷作为输出的地方一般是把压电元件（并联）起来，而当以电压作为输出的时候则一般是把压电元件（串联)起来 10.压电式传感器的工作原理是：某些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（顺压电效应）。相反，某些物质在外界磁场的作用下会产生机械变形，这种现象称为（逆压电效应）。 11. 压力传感器有三种基本类型，即（电容式，电感式，霍尔式）型. 12.抑制干扰的基本原则有（消除干扰源，远离干扰源，防止干扰窜入）. 二、选择题（30分,每题3分）1、下列( )不能用做加速度检测传感器。D.热电偶 2、将超声波（机械振动波）转换成电信号是利用压电材料的( ).C．压电效应 3、下列被测物理量适合于使用红外传感器进行测量的是（）. C．温度 4、属于传感器动态特性指标的是（）.D．固有频率 5、对压电式加速度传感器，希望其固有频率( ).C.尽量高些 6、信号传输过程中，产生干扰的原因是( )C.干扰的耦合通道 7、在以下几种传感器当中( )属于自发电型传感器.C、热电偶 8、莫尔条纹光栅传感器的输出是( ).A.数字脉冲式 9、半导体应变片具有( )等优点.A.灵敏度高 10、将电阻应变片贴在( )上，就可以分别做成测力、位移、加速度等参数的传感器. C.弹性元件 11、半导体热敏电阻率随着温度上升，电阻率( ).B.迅速下降 12、在热电偶测温回路中经常使用补偿导线的最主要的目的是( ). C、将热电偶冷端延长到远离高温区的地方 13、在以下几种传感器当中( ABD 随便选一个)不属于自发电型传感器. A、电容式 B、电阻式 C、热电偶 D、电感式 14、( )的数值越大,热电偶的输出热电势就越大.D、热端和冷端的温差 15、热电阻测量转换电路采用三线制是为了( B、减小引线电阻的影响). 16、下列( )不能用做加速度检测传感器.B.压电式 三、简答题（30分） 1.传感器的定义和组成框图？画出自动控制系统原理框图并指明传感器在系统中的位置和
第1章概述 1.什么是传感器 传感器定义为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和装置，通常由敏感元件和转换元件组成。 传感器的共性是什么 传感器的共性就是利用物理规律或物质的物理、化学、生物特性，将非电量（如位移、速度、加速度、力等）输入转换成电量（电压、电流、电容、电阻等）输出。 传感器由哪几部分组成的 由敏感元件和转换元件组成基本组成部分，另外还有信号调理电路和辅助电源电路。 传感器如何进行分类 （1）按传感器的输入量分类，分为位移传感器、速度传感器、温度传感器、湿度传感器、压力传感器等。（2）按传感器的输出量进行分类，分为模拟式和数字式传感器两类。（3）按传感器工作原理分类，可以分为电阻式传感器、电容式传感器、电感式传感器、压电式传感器、磁敏式传感器、热电式传感器、光电式传感器等。（4）按传感器的基本效应分类，可分为物理传感器、化学传感器、生物传感器。（5）按传感器的能量关系进行分类，分为能量变换型和能量控制型传感器。（6）按传感器所蕴含的技术特征进行分类，可分为普通型和新型传感器。 传感器技术的发展趋势有哪些 （1）开展基础理论研究（2）传感器的集成化（3）传感器的智能化（4）传感器的网络化（5）传感器的微型化 改善传感器性能的技术途径有哪些 （1）差动技术（2）平均技术（3）补偿与修正技术(4)屏蔽、隔离与干扰抑制(5)稳定性处理 第2章传感器的基本特性 什么是传感器的静态特性描述传感器静态特性的主要指标有哪些 答：传感器的静态特性是指在被测量的各个值处于稳定状态时，输出量和输入量之间的关系。主要的性能指标主要有线性度、灵敏度、迟滞、重复性、精度、分辨率、零点漂移、温度漂移。 传感器输入-输出特性的线性化有什么意义如何实现其线性化 答：传感器的线性化有助于简化传感器的理论分析、数据处理、制作标定和测试。常用的线性化方法是：切线或割线拟合，过零旋转拟合，端点平移来近似，多数情况下用最小二乘法来求出拟合直线。 利用压力传感器所得测试数据如下表所示，计算其非线性误差、迟滞和重复性误差。设压力为0MPa 时输出为0mV,压力为时输出最大且为. 非线性误差略 正反行程最大偏差Hmax=，所以γH=±%=±%=±% 重复性最大偏差为Rmax=，所以γR=±=±%=±% 什么是传感器的动态特性如何分析传感器的动态特性 传感器的动态特性是指传感器对动态激励（输入）的响应（输出）特性，即输出对随时间变化的输入量的响应特性。
位置传感器与位移传感器的区别 位置传感器 位置传感器可用来检测位置，反映某种状态的开关，和位移传感器不同。位置传感器有接触式和接近式两种。 接触式传感器的触头由两个物体接触挤压而动作，常见的有行程开关、二维矩阵式位置传感器等。行程开关结构简单、动作可靠、价格低廉。当某个物体在运动过程中，碰到行程开关时，其内部触头会动作，从而完成控制，如在加工中心的X、Y、Z轴方向两端分别装有行程开关，则可以控制移动范围。二维矩阵式位置传感器安装于机械手掌内侧，用于检测自身与某个物体的接触位置。 接近开关是指当物体与其接近到设定距离时就可以发出“动作”信号的开关，它无需和物体直接接触。接近开关有很多种类，主要有自感式、差动变压器式、电涡流式、电容式、干簧管、霍尔式等。 接近开关在数控机床上的应用主要是刀架选刀控制、工作台行程控制、油缸及汽缸活塞 霍尔效应和电视绕线，复合传到塑料使得生产出的产品在恶劣环境下也能进行可靠位置传感。 霍尔传感器是利用霍尔现象制成的传感器。将锗等半导体置于磁场中，在一个方向通以电流时，则在垂直的方向上会出现电位差，这就是霍尔现象。将小磁体固定在运动部件上，当部件靠近霍尔元件时，便产生霍尔现象，从而判断物体是否到位。 位移传感器 位移检测的传感器主要有脉冲编码器、直线光栅、旋转变压器、感应同步器等。 脉冲编码器是一种角位移传感器，它能够把机械转角变成电脉冲。脉冲编码器可分为光电式、接触式和电磁式三种，其中，光电式应用比较多。 直线光栅是利用光的透射和反射现象制作而成，常用于位移测量，分辨力较高，测量精度比光电编码器高，适应于动态测量。 在进给驱动中，光栅尺固定在床身上，其产生的脉冲信号直接反映了拖板的实际位置。用光栅检测工作台位置的伺服系统是全闭环控制系统。 旋转变压器是一种输出电压与角位移量成连续函数关系的感应式微电机。旋转变压器由定子和转子组成，具体来说，它由一个铁心、两个定子绕组和两个转子绕组组成，其原、副绕组分别放置在定子、转子上，原、副绕组之间的电磁耦合程度与转子的转角有关。
第一章 1、何为传感器及传感技术？ 人们通常将能把被测物理量或化学量转换为与之有对应关系的电量输出的装置称为传感器，这种技术被称 为传感技术。 2、传感器通常由哪几部分组成？通常传感器可以分为哪几类？若按转换原理分类，可以分成几类？ 传感器通常由敏感元件、传感元件和其他辅助元件组成，有时也把信号调节和转换电路、辅助电源作为传 感器的组成部分。 传感器一般按测定量和转换原理两种方法进行分类。 按转换原理分类可以分为能量转换型传感器和能量控制型传感器。 3、传感器的特性参数主要有哪些？选用传感器应注意什么问题？ 传感器的特性参数：1 静态参数：精密度，表示测量结果中随机误差大小的程度。 正确度,表示测量结果中系统误差大小程度。 准确度，表示测量结果与被测量的真值之间的一致程度。 稳定度、鉴别度、分辨力、死区、回程误差、线性误差、零位误差等。 动态参数：时间常数t:在恒定激励理 第二章 1、光电效应有哪几种？与之对应的光电器件和有哪些？ 光电传感器的工作原理基于光电效应。 光电效应总共有三类：外光电效应（光电原件有：光电管、光电倍增管等、内光电效应（光敏电阻）、光生 伏特效应（光电池、光敏二极管和光敏三极管） 2、什么是光生伏特效应？ 光生伏特效应：在光线的作用下能使物体产生一定方向电动势的现象。 3、试比较光敏电阻、光电池、光敏二极管和光敏三极管的性能差异，并简述在不同的场和下应选用哪种器 件最为合适。 光敏二极管：非线性器件，具有单向导电性。（PN 结装在管壳的顶部，可以直接爱到光的照射）通常处于 反向偏置状态，当没有交照射时，其反向电阻很大反向，反向电流很小，这种电流称为暗电流。当有光照 射时，PN 结及附近产生电子-空穴对，它们的反向电压作用下参与导电，形成比无光照时大得多的反向电 流，该反向电流称为光电流。 不管硅管还是锗管，当入射光波长增加时，相对灵敏度都下降。，因为光子能量太小不足以激发电子-空穴 对，而不能达到PN 结，因此灵敏度下降。 探测可见光和赤热物时，硅管。对红外光进行探测用锗管。光敏三极管：有两个PN 结，比光敏二极管拥有更高的灵敏度。 光敏电阻：主要生产的光敏电阻为硫化镉。 7、简述光纤的结构和传光原理。光纤传感器有哪些类型？他们之间有什么区别？
1．简述电容式传感器的基本原理． 由绝缘介质分开的两个平行金属板组成的平板电容器，如果不考虑边缘效应，其电容量为 d A C ε= (4-1) 当被测参数变化使得式（4-1）中的S 、d 或ε发生变化时，电容量C 也随之变化。如果保持其中两个参数不变，而仅改变其中一个参数，并且使该参数与被测量之间存在某种一一对应的函数关系，就可把该参数的变化转换为电容量的变化，通过测量电路就可转换为电压、电流、频率等电信号输出，这就是电容式传感器的基本原理。 2．电容式传感器可分为那些类型？ 变极距型 —— 改变d 变面积型 —— 改变S 变介电常数型 —— 改变ε 3. 为什么说变间隙型电容传感器特性是非线性的?采取什么措施可改善其非线性特征? 4. 什么是边缘效应？边缘效应产生的后果？减小边缘效应的方法？
5. 电感式传感器的种类。简述自感式电感传感器的工作原理。 自感、互感、电涡流 自感式传感器是利用位移的变化使线圈的自感量发生变化的一种机电转换装置。利用位移变化而造成自感量变化的方法取决于自感传感器的结构，具体地说就是取决于其磁路结构。 6．什么是电涡流效应？利用电涡流式传感器测量物体位移。试问：如果被测物体是塑料材料制成，此时位移测量是否可行？为什么？ 金属导体置于变化的磁场中，或者让金属导体在磁场中运动，即作切割磁力线运动时，金属块内将产生感应电流，这种电流在金属块内自成闭合回路，很像水的旋涡，因此，称这种现象为电涡流效应。 不行。因为电涡流只能在铁磁性材料上产生。 7. 试说明相敏检波电路的工作原理。 书66页 8.减小零点残余电动势的方法？ 书67页 9.如图所示为一差动整流电路，试分析电路的工作原理。
电容式传感器的应用实例 ——电容式传感器在手机上的应用 制作人：
摘要：随着传感器不断的发展与成熟，电容式传感器广泛应用于压力、液位、位移等各种检测中，在农业、工业等领域的发展作出突出贡献。电容式传感器作为一项前途广阔的新型技术，日益受到人们的重视。 电容式感测技术在手机触摸屏中的应用 引言 电容传感技术投入应用已长达一个世纪，它具有结构简单、动态响应快、易实现非接触测量等突出的优点，具有着十分广泛的应用前景，它不仅在工业、农业、军事、环境、医疗等传统领域有具有巨大的运用价值，在未来还将在许多新兴领域体现其优越性。 电容式感测用户界面正作为手机中机械按键的一种实用的创新替代方案脱颖而出。虽然电容式传感器可被视作传统按键的简易替代方案，但该技术不仅仅是半球型开关的一种升级。当手机采用触摸式传感器来实现时，手机制造商在设计中可获得一种令人激动的崭新的外观感觉选择。 利用电容式传感器，手机按键，即键垫（key mat），无需移动式元件就可以实现，这样会形成平顺光滑的接触表面。此外，设计人员还可在机械按键顶端选用电容式感测，轻按会触发电容式传感器，重按则激活机械开关。 整合了这种技术的手机不仅能感测手指的位置，还能感测到手指对按键施加压力的轻重。轻按可能与电话号码簿翻页有关，重按则可能是往选定号码拨打电话。 近年来手机设计中出现的最引人注目的趋势之一是电容式传感器和透明导体的结合。这种透明键垫为设计人员提供了许多具创造性的选择。 手指电容 所有电容式触摸传感系统的核心部分都是一组与电场相互作用的导体。在皮肤下面，人体组织中充满了传导电解质(一种有损电介质)。正是手指的这种导电特性，使得电容式触摸传感成为可能。
手机中的传感器在科学教学中的应用 发表时间：2018-02-26T16:13:49.067Z 来源：《中学课程辅导●教学研究》2017年10月下作者：毛学辉[导读] 本文主要介绍几种基于手机传感器设计的APP软件在科学教学中应用。 摘要：随着智能手机的不断更新换代和手机移动智能客户端的大量开发，APP软件越来越多地走进人们的生活中。同时，随着手机硬件功能的升级换代，手机中包含了很多种传感器，利用这些传感器设计的APP软件能直观地展示手机传感器的巨大作用。本文主要介绍几种基于手机传感器设计的APP软件在科学教学中应用。 关键词：手机； APP；科学教学 智能手机的不断更新升级和手机移动智能客户端的大量开发，生活的各个方面都有相关的APP软件为人们提供方便。学习类的ＡＰＰ软件也如雨后春笋般大量地诞生，其中有很多优秀的资源可以在学科教学中起到很多积极作用。因此，我们应该重视和挖掘这个资源宝库，为学科教学添砖加瓦。 一、常见传感器类APP以及其功能 手机中的传感器有十几种，有光线传感器、距离传感器、重力传感器、声音传感器、加速度传感器、磁场传感器、陀螺仪、GPS、指纹传感器、霍尔传感器、气压传感器、心率传感器、血氧传感器、紫外线传感器等。一些传感器APP软件专门从这些手机传感器中读取数据，以可视化的界面给用户提供各种信息。苹果APP STORE上可以下载的APP软件MY sensors中有加速度传感器，陀螺仪，磁力仪，气压计等，还有其他相关的APP也含有各类传感器功能。 科学教材中很多实验中都没有直接测量各种物理量，这其中与很多物理量测量所需要的仪器缺乏或者使用难度大有一定关系。很多时候更多地是用转换法来表示一些物理量。例如：用吸引大头针的数量来表示磁场强度的大小。虽然用转换法能反应出物理量大致的大小或强弱，但是如果能用仪器和工具测量出具体的数值对学生理解相关的科学规律有更有益处。 手机中有磁场传感器，很多手机的指南针APP都是读取这个传感器的数据来实现指南针的功能。APP软件My sensors磁场传感器不仅可以显示磁场方向，也能显示磁场强度。在浙教版教材科学八年级下第一章中，个别实验中磁场强弱变化不明显，用小磁针或者回形针等来展现出来比较困难，可以利用磁场传感器来直接读取一些实验中磁场的强弱和磁场的方向。APP软件My sensors中的气压计可以准确量大气压的读数,相对实验室的水银气压计和空盒气压计都要准确。在不同海拔和不同天气情况下，手机内的气压计都会显示不同的大气压值。 光线传感器是手机内的测量光照强度的工具。传感器工具箱，这个APP软件就是可以读取光照强度的软件。在初中科学实验中，涉及到光学部分的内容，例如凹透镜和凸透镜在光的会聚和发散方面的区别就可以通过测量光照强度来实现。 声音传感器能准确测量传到手机位置的声音的响度。在科学实验中声学实验的部分，涉及声音的响度部分往往都是靠学生自己的耳朵来感觉响度大小，很多时候往往都存在判断不准确的情况。 二、传感器类APP资源在科学教学应用的模式 1.利用APP软件在课堂上直接演示 探究声音的传播需要介质的实验装置中需要抽取玻璃罩中的空气。在实际操作过程中，玻璃罩的气密性往往不好很好，空气抽取的实际效果往往不好。声音最后是否变轻，在这个实验中也是需要学生去感觉的。如果实验效果不明显，往往是听不怎么出声音的变化。笔者利用APP软件分贝仪定量测量声音响度，微小的响度变化也能测量出来，使得实验结果更加有说服力。同样在探究声音响度与物体振动幅度关系时，可以用敲击鼓的鼓面轻重来让鼓面的振动幅度不同。不过，声音的响度没有使用仪器测量的话，只能用人耳朵来判断。人耳朵在响度差别不大时，判断并不灵敏，实验结果不是靠仪器和工具而是靠人的感觉，体现不出科学严谨性。因此，这个实验也可以引进分贝仪进行准确测量，也体现科学探究的严谨性。 很多涉及磁性强弱的实验都是用到转换法，并没有真正测量具体的磁场强度。个别实验中磁场强弱变化不明显，用小磁针或者回形针等来展现出来比较困难。APP软件Metal detetor读取手机中磁场传感器数据的软件，能测量磁场强度，并用单位μT表示。在通电导体周围存在磁场这个实验中，通电导体产生的磁场强度往往比较小。如果用手机的磁场传感器就能准确测量出未通电和通电情况下磁场强度。在探究电磁铁的磁性强弱与什么因素有关问题时，也能测量不同条件下磁场强度，让学生进行直观的分析。 2.利用APP软件上截取的素材在教学内容中展示 APP软件上有很多大量有助于科学教学的资源，可有些合适直接在课堂教学中展示，有些可能需要适当处理和加工后，再在课堂教学中进行使用，也往往有事半功倍的作用。如何从APP软件中截取有效的素材，在课堂教学合理使用，也是需要摸索的方面。 在学习天气和气压相关知识时，很多学生对雨天气压比较低，这个规律难以理解。于是笔者让学生利用能实时测量大气压数值的APP 晴雨表，记录晴天和雨天大气压的变化情况，在课堂上展示采集的数值和图片资料，学生对大气压和天气之间的联系就有了相对深刻印象。同样展示在学校所在山区和市区所在平原，这者不同海拔位置上所获取的大气数值。 学生能深刻体会到海拔越高，大气压越小的规律。这些通过传感器类APP软件截取的资源让学生在学习时，不只是空洞地接受知识，而是有事实的证据去说明，同时培养了学生对科学事实敢于验证乐于的精神。 三、APP软件资源对学生学习兴趣培养和课后拓展的积极意义 手机其实在学生中已经是很普及的物品。其实任何事物都有两面性，手机也是如此。如何正确引导孩子使用手机和手机内的各种APP 应该是教师和家长要思考的问题。 手机内与科学相关的APP软件不仅在科学教学中有一些应用，更多地可以让学生在课后使用。学生在这些APP中可以找到很多学习科学的乐趣，这也是现在教育最缺乏的。学生更乐意在玩中学，学中玩。同样地，传感器类的APP在课后拓展中有很多其他的用途，让学生感受到科学不仅仅在课本里，而是无处不在的。
第1章概述 1.什么是传感器？ 传感器定义为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和装置，通常由敏感元件和转换元件组成。 1.2传感器的共性是什么？ 传感器的共性就是利用物理规律或物质的物理、化学、生物特性，将非电量（如位移、速度、加速度、力等）输入转换成电量（电压、电流、电容、电阻等）输出。 1.3传感器由哪几部分组成的？ 由敏感元件和转换元件组成基本组成部分，另外还有信号调理电路和辅助电源电路。 1.4传感器如何进行分类？ （1）按传感器的输入量分类，分为位移传感器、速度传感器、温度传感器、湿度传感器、压力传感器等。（2）按传感器的输出量进行分类，分为模拟式和数字式传感器两类。（3）按传感器工作原理分类，可以分为电阻式传感器、电容式传感器、电感式传感器、压电式传感器、磁敏式传感器、热电式传感器、光电式传感器等。（4）按传感器的基本效应分类，可分为物理传感器、化学传感器、生物传感器。（5）按传感器的能量关系进行分类，分为能量变换型和能量控制型传感器。（6）按传感器所蕴含的技术特征进行分类，可分为普通型和新型传感器。 1.5传感器技术的发展趋势有哪些？ （1）开展基础理论研究（2）传感器的集成化（3）传感器的智能化（4）传感器的网络化（5）传感器的微型化 1.6改善传感器性能的技术途径有哪些？ （1）差动技术（2）平均技术（3）补偿与修正技术(4)屏蔽、隔离与干扰抑制 (5)稳定性处理 第2章传感器的基本特性 2.1什么是传感器的静态特性？描述传感器静态特性的主要指标有哪些？ 答：传感器的静态特性是指在被测量的各个值处于稳定状态时，输出量和输入量之间的关系。主要的性能指标主要有线性度、灵敏度、迟滞、重复性、精度、分辨率、零点漂移、温度漂移。 2.2传感器输入-输出特性的线性化有什么意义？如何实现其线性化？ 答：传感器的线性化有助于简化传感器的理论分析、数据处理、制作标定和测试。常用的线性化方法是：切线或割线拟合，过零旋转拟合，端点平移来近似，多数情况下用最小二乘法来求出拟合直线。 2.3利用压力传感器所得测试数据如下表所示，计算其非线性误差、迟滞和重复性误差。设压力为0MPa 时输出为0mV,压力为0.12MPa时输出最大且为16.50mV. 非线性误差略 正反行程最大偏差?Hmax=0.1mV，所以γH=±?Hmax0.1100%=±%=±0.6%YFS16.50 重复性最大偏差为?Rmax=0.08，所以γR=±?Rmax0.08=±%=±0.48%YFS16.5 2.4什么是传感器的动态特性？如何分析传感器的动态特性？ 传感器的动态特性是指传感器对动态激励（输入）的响应（输出）特性，即输出对随时间变化的输入量的响应特性。 传感器的动态特性可以从时域和频域两个方面分别采用瞬态响应法和频率响应法来分析。瞬态响应常采用阶跃信号作为输入，频率响应常采用正弦函数作为输入。
采掘工作面传感器的吊挂位置一：综采工作服面 1：上隅角甲烷传感器设置 上隅角甲烷传感器设在采煤工作面切顶线的煤帮处，其具体位置距巷帮和老塘侧充填带不大于800毫米，距顶板不大于300毫米。设置报浓度≥1%断电浓度以≥1.5%断电范围是工作面及回风巷中全部非本质安全检查型电气设备，复电浓度≤1% 2：使携式瓦斯检测报警仪设置。 吊挂位置与上隅角甲烷传感器相同，报警浓度≥1% 3：工作面甲烷传感器设置 工作面甲烷传感设在回风流距工作面割煤线10m范围内其具体位置距巷帮不小于200毫米，距不敢苟同板不大于300毫米，设置报警浓度以≥1%，断电浓度≥+1.5%，断电范围是工作面及回岗巷中全部非本质安全型电气设备，复电浓度为≤1% 4.工作面中部甲烷传感器设置 中部传感器设在回风巷中部，其具体位置距巷帮不小于200毫米，距顶板不大于300毫米，设置报警浓度为≥1%，断电浓度为≥1% ，断电范围是工作面及回风巷中全部非本质安全型电气设备，复电浓度为≤1%. 5：工作面回风流甲烷传感器设置。 回风流甲烷传感器设在距回风口10~15m处，其具体位置距巷帮不小于200毫米，距顶板不大于300毫米，设置报警浓度为≥1%断电浓度
为≥1%断电范围是工作面及回风巷中全部非本质电气设备，复习电浓度为≤1%. 6：采煤机机载断电仪。 工作采煤机载式瓦斯断仪必须保证灵敏可靠，设置报警浓度≥1%，断电浓度≥1.5%，断电范围采煤机电源，复电浓度≤1%. 7：一氧化碳传感器 设在距回风巷口10一15m处，其具体位置距巷帮不小于200毫米，距顶板不大于300毫米，报警浓度为≥0.0024%. 8：温度传感器 设在距回风口10一15m处，其具体位置距巷帮不小于200毫米，距顶板不大于300毫米，报警值为30度。 9：风速传感器 设在距回风口10一15米处，其具体位置距巷帮不小于200毫米，距顶板不大于300毫米，报警值为5m/s 二：掘进工作面甲烷传感器设置 1：工作面甲烷传感器 设在距工作面5米范围内，无风筒的一侧，其具体位置距巷帮不小于200毫米，距顶板不大于300毫米，设置报警浓度为≥1%断电浓度为≥1.5%，断电范围是掘进巷中全部非本质型安全型电器设备，复电浓度为≤1%. 2：工作面回风流中甲烷传感器设置 甲烷传感器设在距回风绕道口10一15米范围内，其具体位置
电容式传感器的应用实例
——电容式传感器在手机上的应用 摘要：随着传感器不断的发展与成熟，电容式传感器广泛应用于压力、液位、位移等各种检测中，在农业、工业等领域的发展作出突出贡献。电容式传感器作为一项前途广阔的新型技术，日益受到人们的重视。 电容式感测技术在手机触摸屏中的应用 引言 电容传感技术投入应用已长达一个世纪，它具有结构简单、动态响应快、易实现非接触测量等突出的优点，具有着十分广泛的应用前景，它不仅在工业、农业、军事、环境、医疗等传统领域有具有巨大的运用价值，在未来还将在许多新兴领域体现其优越性。 电容式感测用户界面正作为手机中机械按键的一种实用的创新替代方案脱颖而出。虽然电容式传感器可被视作传统按键的简易替代方案，但该技术不仅仅是半球型开关的一种升级。当手机采用触摸式传感器来实现时，手机制造商在设计中可获得一种令人激动的崭新的外观感觉选择。 利用电容式传感器，手机按键，即键垫（key mat），无需移动式元件就可以实现，这样会形成平顺光滑的接触表面。此外，设计人员还可在机械按键顶端选用电容式感测，轻按会触发电容式传感器，重按则激活机械开关。 整合了这种技术的手机不仅能感测手指的位置，还能感测到手指对按键施加压力的轻重。轻按可能与电话号码簿翻页有关，重按则可能是往选定号码拨打电话。 近年来手机设计中出现的最引人注目的趋势之一是电容式传感器和透明导体的结合。这种透明键垫为设计人员提供了许多具创造性的选择。 手指电容 所有电容式触摸传感系统的核心部分都是一组与电场相互作用的导体。在皮肤下面，人体组织中充满了传导电解质(一种有损电介质)。正是手指的这种导电特性，使得电容式触摸传感成为可能。 简单的平行板电容器具有两个导体，其间隔着一层电介质。该系统中的大部分能量直接*在电容器极板之间。少许能量会泄露到电容器极板以外的空间，而由这些泄露能量所形成的电场被称为“边缘场”。制作实用电容式传感器的部分难题在于：需要设计一组印制导线，将上述的边缘场引导到用户易接近的有效感
1.用测量范围为-50~150kPa 的压力传感器测量140kPa 压力时，传感器测得示值为142kPa ，求该示值的绝对误差、实际相对误差、标称相对误差和引用误差。 解：真值L=140kPa, 测量值x=142 kPa 绝对误差Δ=x-L=142-140=2 kPa 实际相对误差 标称相对误差 引用误差 2 .用电位差计测量电势信号x E （如图所示）,已知: ,10,10,5,2,42121Ω=Ω=Ω===p r R R mA I mA I 电路中电阻 p r R R ,,21的定值系统误差分别为 ,005.0,01.0,01.021Ω+=?Ω+=?Ω+=?p r R R 设检流计A 、上支 路电流1I 和下支路电流2I 的误差忽略不计。求修正后的x E 的大小。 解：1122()x p E r R I R I =+- 当不考虑系统误差时，有0(105)410240x E mV =+?-?= 已知12,,p r R R 存在系统误差，按照误差合成理论，可得 2100% 1.43%140L δ?= ?==2 100% 1.41%142 x δ?'=?= =100%100%2 1% 150(50) m x γ?? =?= ?= =--测量上限－测量下限
11122 40.00540.0120.010.04x p E I r I R I R mV ?=?+?-?=?+?-?= 修正后的E x 为0400.0439.96x x x E E E mV =-?=-= 3. 某压力传感器测试数据如表所示，计算非线性误差、迟滞和重复性误差。 2)． 再用最小二乘法拟合直线： 设拟合直线为：b kx y +=