学习必备 欢迎下载 传感器原理复习提纲第一章 绪论1. 检测系统的组成。
2. 传感器的定义及组成。
3. 传感器的分类。
4. 什么是传感器的静态特性和动态特性。
5. 列出传感器的静态特性指标 ，并明确各指标的含义。
静特性输入量为常量，或变化极慢工作机理 构成原理 能量转换物理型、化学型、生物型结构型（物理学中场的定律）、物性型 :物质定律 能量控制型、能量转换型电参量式传感器、磁电传感器、压电式传定义 能感受被测量并按一定规律转换成可用输出信号的器件或装置，成。
组成 敏感元件通常由敏感元件和转换元件组转换电路转换元件敏感元件的输出就是它的输入， 抟 换成电路参量。
传感器把被测非电量转换成为与之有 确定对应关系，且便于应用的某 些物理量（通常为电测量电路把传感器输出的变量变换成电压或电流 信号，使之能在输出单元的指示仪上指 示或记录仪上记录； 或者能输出单元指示仪、记录仪、累加 器、报警器、数据处理 电路等。
灵敏度a x3 a x nx输入量，y输出量，a零点输出，a1理论灵敏度，a2非线性项系数传感器在稳态下，输出的变化量与引起该变化量的输入变化量之比。
k y x 表征传感器对输入量变化的反应能力线性传感器正（输入量增大）反（输入量减小）行程中输出输入曲线不重合称为迟滞。
Hmax100%FS产生迟滞的原因：由于传感器敏感元件材料的物理性质和机械另部件的缺陷所造成的，如弹性敏感元件弹性滞后、运动部件摩擦、传动机构的间隙、y a a x a x2非线性传感器3 nH0 1 22Y学习必备欢迎下载重复性零点漂移温度漂移L YLmax100%分别对 k 和b 求一阶导数，并令其n i2最小=0，可求出 b 和k，式中Δ Y0——最大零点偏差；YFS——满量程输出。
100%非线性误差 FS ，Δ Lmax ——最大非线性绝对误差， Y FS ——满量程输出值。
直线拟合线性化：出发点→获得最小的非线性误差（最小二乘法：与校准曲线的残差平方和最小。
） 例 用最小二乘法求拟合直线。
设拟合直线 y=kx+b 残差△i=yi -（kxi+b ）i 1将 k 和 b 代入拟合直线方程，即可得到拟合直线，然后求出残差的最大值 Lmax 即为非线性误差。
重复性是指传感器在输入量按同一方向作全量程连续多次变化时，所得特性曲线不一致的程度。
重复性误差属于随机误差，常用标准差σ 计算，也可用正反行程中最大重复差值计算，即 R (2 ~ 3) Y FS 100% 或 R R max100% 2YFS传感器无输入时，每隔一段时间进行读数，其输出偏离零值，即为零点漂移。
Y 0 零漂＝ Y FS 温度变化时，传感器输出量的偏移程度。
一般以温度变化 1 度，输出最大偏差与满量程的百分比表示，max 100% 即温漂＝ Y FS T Δ max ——输出最大偏差； Δ T ——温度变化值； YFS ——满量程输出。
6. 一阶特性的指标及相关计算。
误差部分7. 测量误差的相关概念及分类。
相关概念 （1）等精度测量（2）非等精度测量（3）真值（4）实际值（5）标称值（6）示值（ 7）测量误差 分类 系统误差 随机误差 粗大误差绝对误差-修正值 （1）正态分布 其标准差为σ ，如果其中某一项一阶系统微分方程拉氏变换 传递函数y kx ：时间常数， k=1 静态灵敏度(s 1)Y(s) X(s)Y(s) 1X(s) 1 sX(j ) 1 j H(s) dydt学习必备 欢迎下载8. 绝对误差，相对误差的概念及计算。
9. 随机误差的评价指标和极限误差。
10. 系统误差的发现，系统误差的减弱和消除方法。
评价指标计算正态分布曲线的算术平均值和均方根误差 算术平均值x xnx nn xin单次测量12e 2d 1随机误差在－δ 至＋δ 范围内概率为：标准差单次测量残差代替随机误差： 贝塞尔公式1 2算术平均值测量xn 算术平均值被测量的算术平均值与真值之差x A当多个测量列算术平均值误差为正态分布时， 得到测量列算术平均值的极限误差表达式为x t12ed 22ed v2 v 2 vn 2 nv i 2i 1n 1ni 2 i 1ni 112 22x 0n 2n 11 2n绝对误差相对误差1.绝对误差是示值与被测量真值之间的差值，是一个有大小、有正负、有单位的量。
1.实际绝对误差△x=x -A 02.在实际中用精度高一级的示值代替真值 A 0，，即实际值 A 代替真值 A 0。
3.修正值 C= —Δ x相对误差是绝对误差与被测量的约定值之比。
1.实际相对误差 AA 100% 2.示值相对误差 x 100% 3.满度（引用）相对误差 r nx100%4.最大允许误差 nmx m 1n00% a% ，仪表最大满度误差不许超过准确度等级的百分数n xx相对误差——最大允许误差 （看例题）（2）随机误差的评价指标残差 d ，则该项为V 3x发现 1）理论分析及计算：因测量原理或使用方法不当引入系统误差时，可以通过理论分析和计算的方法加以修正。
2）实验对比法：实验对比法是改变产生系统误差的条件进行不同条件的测量，以发现系统误差，这种方法适用于发现恒定系统误差。
3）残余误差观察法：根据测量列的各个残余误差的大小和符号变化规律，直接由误差数据或误差曲线图形来判断有无系统误差，这种方法主要适用于发现有规律变化的系统误差。
4）残余误差校核法①用于发现累进性系统误差——马利科夫准则学习必备 欢迎下载11. 粗大误差的判定及处理。
第二章 电阻式传感器原理与应用1. 电阻式传感器的基本原理。
电阻式传感器是将被测量的变化转化为传感器电阻值的变化，再经过测量电路实现测量结果的输出。
被测电阻 电阻变化量4. 应变片的温度误差产生的原因及其补偿方法。
敏感栅是由多条直线和圆弧部分组成 直线段：沿轴向拉应变 ε x ，电阻↑圆弧段： 沿轴向压应度ε y ，电阻↓ K ↓(箔式应变片)判别粗大误差最常用的统计判别法：如果对被测量进行多次重复等精度测量的测量数据为 x1，x2，…， xd,…， xn 其标准差为σ ，如果其中某一项残差 vd 大于三倍标准差，即 V d 3误差，其比较结果应满足随机误差条件，否则可认为存在系统误差。
任意两组结果之间不存在系统误 差的标志是 x i x j 2i2 j2削弱/消除 1）从产生误差源上消除系统误差： 从生产误差源上消除误差是最根本的方法， 它要求在产品设计阶段从硬件和软件方面采取必要的补偿措施和修正措施，或者采取合适的使用方法将误差从产生根源上加 以消除。
2）引入修正值法知道修正值后，将测量结果的指示值加上修正值，就可得到被测量的实际值。
智能传感器更容易采用 该方法。
3）零位式测量法4） 这种方法是标准量与被测量相比较的测量方法，其优点是测量误差主要取决于参加比较的标准器具的误差，而标准器具的误差可以做的很小。
这种方法要求检测系统有足够的灵敏度，如自动平衡显6)对照法2. 金属的应变效应： 金属丝(导体)在外界力作用下产生机械变形（伸长或缩短）时 ,其电阻值相应发生变化3. 应变片的横向效应。
产生原因（1）敏感栅电阻值RTRt（2）线膨胀系数不匹配RTRK(g s)t由于温度变化而引起的总电阻变化为RTRTRTRT RK(g s) T(RT )相应的虚假应变输出为T KR0 (g s)T学习必备 欢迎下载实现温度补偿的条件为 tt( gs)t 0 0当被测试件的线膨胀系数β g 已知时，通过选择敏感栅材料，使 K 0 ( g s ) 成立。
优点：容易加工，成本低，缺点：只适用特定试件材料， 温度补偿范围也较窄。
通过调节两种敏感栅的长度来控制应变片的温度 自补偿，可达±0.45μ m/℃的高精度线路补偿法电桥补偿法U 0 A(R 1R 4 R B R 3 )U 0 A[(R 1R 1t )R 4 (R BR Bt )R 3 ] 0U 0 A[(R 1R 1tR 1)R 4 (R BR Bt )R 3 ] 0 R 1 R 1K优点：简单、方便，在常温下补偿效果较好缺点：在温度变化梯度较大的条件下，很难做到工作片与补偿片处于 温度完全一致的情况，因而影响补偿效果。
5. 应变电桥产生非线性的原因及消减非线性误差的措施。
敏感栅丝由两种不同温度系数的金属丝串接组成选用两者具有不同符号的 电阻温度系数， 调整 R1 和 R2 的比例， 使温度变化时产生的电阻变化满足R 1R 2t /R 22 K 2( g 2) RR /RK ()(R 1 )t(R 2 )t热敏电阻RR6. 单臂电桥，半桥差动电桥和全桥差动电桥测量电路及输出电压的推导，得出结论。
（计算）7. 半导体的压阻效应。
定义 单晶半导体材料在沿某一轴向受外力作用时， 其电阻率发生很大变化的现象单臂电桥 电桥平衡时，检流计所在支路电流为零，则有：（1）流过 R 1 和 R 4 的电流相同（记作 I 1 ），流过 R 2 和 R 3 的电流相同（记作 I 2）；（2） B ，D 两点电位相等，即 U =U 。
因而有 I R =I R因为电桥的输出无论是输出电压还是电流，实际上都与 Δ Ri/Ri 呈非线性关系。
采用半桥差动电桥R R R全桥差动电路U 0 U[ 1 1U 0R R R R R RR R R R 原因 措施R R3 34 4R R3 3 ]学习必备 欢迎下载8. 金属应变片与半导体应变片在工作机理上有何异同 ?第三章 变电抗式传感器原理与应用电感式传感器1. 有哪三种自感式传感器？变气隙式自感传感器、变面积式自感传感器、螺线管式自感传感器2. 自感式传感器的测量电路（看图分析测量电路）。
谐振式调幅电路工作原理：传感器电感 L 与电容 C 、变压器原边串联在一起， 接入交流电源，变压器副边将有电压输出，输出电压的频率与电源频率相同，而幅值随着电感 L 而变化。
当电源 u 上端为负， 下端为正时， R2 上压降则大于 R1 上的压降，电压表 输 出 上 端 为 正 ， 下 端 为 负 。
谐振式调幅电路， L 0:谐振点的电感值特点：敏感度高，非线性差U 2 U U 2 1 oZ Z 2 2 Z Z 1 2 2 1当传感器的衔铁处于中间位置，即 Z1=Z2=Z 时有， U 0 电桥平衡。
当传感器衔铁上移时，Z1=Z+Δ Z ，Z2=Z-Δ ZU2 1＝U Z2 Z当传感器衔铁下移时，Z1=Z-Δ Z ，Z2=Z+Δ ZU Z U异同金属应变片 基于应变效应半导体应变片 基于压阻效应相敏检波电路 衔铁偏离中间位置而使 Z1=Z+ΔZ 增 加，则 Z2=Z-Δ Z 减少。
当电源 u 上端为正， 下端为负时， R1上的压降大于 R2 上的压降；电压表输出上端为负，下端为正。
