下载文档原格式
传感器原理及应用复习资料第一章传感器概述1．什么是传感器？传感器由哪几个部分组成？试述它们的作用和相互关系。
（1）传感器定义：广义的定义：一种能把特定的信息（物理、化学、生物）按一定的规律转换成某种可用信号输出的器件和装置。
广义传感器一般由信号检出器件和信号处理器件两部分组成；狭义的定义：能把外界非电信号转换成电信号输出的器件。
我国国家标准对传感器的定义是：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。
以上定义表明传感器有这样三层含义：它是由敏感元件和转换元件构成的一种检测装置；能按一定规律将被测量转换成电信号输出；传感器的输出与输入之间存在确定的关系。
（2）组成部分：传感器由敏感元件，转换元件，转换电路组成。
（3）他们的作用和相互关系：敏感元件是直接感受被测量，并输出与被测量成确定关系的物理量；转换元件把敏感元件的输出作为它的输入，转换成电路参量；上述电路参数接入基本转换电路，便可转换成电量输出。
2．传感器的总体发展趋势是什么？现代传感器有哪些特征，现在的传感器多以什么物理量输出？（1）发展趋势：①发展、利用新效应；②开发新材料；③提高传感器性能和检测范围；④微型化与微功耗；⑤集成化与多功能化；⑥传感器的智能化；⑦传感器的数字化和网络化。
（2）特征：由传统的分立式朝着集成化。
数字化、多动能化、微型化、智能化、网络化和光机电一体化的方向发展，具有高精度、高性能、高灵敏度、高可靠性、高稳定性、长寿命、高信噪比、宽量程和无维护等特点。
（3）输出：电量输出。
3．压力、加速度、转速等常见物理量可用什么传感器测量？各有什么特点？4（1）按传感器检测的量分类，有物理量、化学量，生物量；（2）按传感器的输出信号性质分裂，有模拟和数字；（3）按传感器的结构分类，有结构性、物性型、复合型；（4）按传感器功能分类，单功能，多功能，智能；（5）按传感器转换原理分类，有机电、光电、热电、磁电、电化学；（6）按传感器能源分类，有有源和无源；根据我国的传感器分类体系表，主要分为物理量传感器、化学量传感器、生物量传感器三大类。
《传感器检测技术》复习提纲Chap. 1传感器的用途（非电量电量）传感器是将各种非电量（包括物理量、化学量、生物量等）按一定规律转换成便于处理和传输的另一种物理量（一般为电量）的装置。
现代信息产业的三大支柱随着科学技术的发展，传感器技术、通信技术和计算机技术构成了现代信息产业的三大支柱产业，分别充当信息系统的“感官”、“神经”和“大脑”，他们构成了一个完整的自动检测系统。
应用领域传感器几乎渗透到所有的技术领域。
如工业生产、宇宙开发、海洋探索、环境保护、资源利用、医学诊断、生物工程、文物保护等等广泛领域，并逐渐深入到人们的生活中。
传感器命名规则传感器产品的名称，应由主题词及四级修饰语构成。
（1）主题词——传感器。
（2）第一级修饰语——被测量，包括修饰被测量的定语。
（3）第二级修饰语——转换原理，一般可后续以“式”字。
（4）第三级修饰语——特征描述，指必须强调的传感器结构、性能、材料特征、敏感元件及其他必须的性能特征，一般可后续以“型”字。
（5）第四级修饰语——主要技术指标（量程、精确度、灵敏度等）。
本命名法在有关传感器的统计表格、图书索引、检索以及计算机汉字处理等特殊场合使用。
例1 传感器，绝对压力，应变式，放大型，1～3500kPa；例2 传感器，加速度，压电式，±20g。
在技术文件、产品样书、学术论文、教材及书刊的陈述句子中，作为产品名称应采用与上述相反的顺序。
例1 1～3500kPa 放大型应变式绝对压力传感器；例2 ±20g 压电式加速度传感器。
静态特性曲线优劣性比较传感器的静态性能指标：线性度、灵敏度、精确度、迟滞、重复性、零点漂移、温漂、分辨率和阈值灵敏度的定义：灵敏度是传感器在稳态下输出增量与输入增量的比值。
Chap. 2力的测量原理（静力效应，动力效应）力的计量单位为牛顿。
电桥（单臂、双臂、全桥，需要会推导输出表达式）如下图所示为恒压源供电的直流电桥测量电路。
其特点是，当被测量无变化时，电桥平衡时输出为零。
传感器原理及其应用第一章传感器的一般特性1）信息技术包括计算机技术、通信技术和传感器技术，是现代信息产业的三大支柱。
2）传感器又称变换器、探测器或检测器，是获取信息的工具广义：传感器是一种能把特定的信息（物理、化学、生物）按一定规律转换成某种可用信号输出的器件和装置。
狭义：能把外界非电信息转换成电信号输出的器件。
国家标准（GB7665-87）：定义：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。
3）传感器的组成：敏感元件是直接感受被测量，并输出与被测量成确定关系的某一物理量的元件。
转换元件：将敏感元件输出的非电物理量转换成电路参数或电量。
基本转换电路：上述电路参数接入基本转换电路（简称转换电路），便可转换成电量输出。
4）传感器的静态性能指标（1）定义: 传感器输出量的变化值与相应的被测量（输入量）的变化值之比,传感器输出曲线的斜率就是其灵敏度。
①纯线性传感器灵敏度为常数，与输入量大小无关；②非线性传感器灵敏度与x有关。
（2）线性度定义:传感器的输入-输出校准曲线与理论拟合直线之间的最大偏离与传感器满量程输出之比，称为传感器的“非线性误差”或“线性度”。
线性度又可分为：①绝对线性度：为传感器的实际平均输出特性曲线与理论直线的最大偏差。
②端基线性度：传感器实际平均输出特性曲线对端基直线的最大偏差。
端基直线定义：实际平均输出特性首、末两端点的连线。
③零基线性度：传感器实际平均输出特性曲线对零基直线的最大偏差。
④独立线性度：以最佳直线作为参考直线的线性度。
⑤最小二乘线性度：用最小二乘法求得校准数据的理论直线。
（3）迟滞定义：对某一输入量，传感器在正行程时的输出量不同于其在反行程时的输出量，这一现象称为迟滞。
即：传感器在正(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。
（4）重复性定义：在相同工作条件下，在一段短的时间间隔内，同一输入量值多次测量所得的输出之间相互偏离的程度。
传感器复习提纲(2021)复习提纲第1章传感器概述1．什么就是传感器？传感器由哪几部分共同组成？它们的促进作用及相互关系如何？2．传感器的总体发展趋势就是什么？现代传感器存有哪些特征？3．转速、厚度、温度等常见物理量可用什么传感器测量？各有什么特点？4．了解传感器的分类方法。
所学的传感器分别属于哪一类？5．了解传感器的图形符号，其中符号代表什么含义。
第2章传感器特性1．传感器的性能参数充分反映了传感器的什么关系？2．静态特性特性参数有哪些？各种参数代表什么意义，描述了传感器的哪些特征？3．什么就是传感器的动态误差？传递函数和频率特性的定义就是什么？4．什么就是传感器的动态特性?其特性参数存有那些？各存有哪些建议？理想传感器的幅频特性和相频特性怎样？5．某压电加速度传感器的动态特性可用下列微分方程描述d2q5dq4.02?1.0?10?4.0?1010q?1.5?1015adtdt式中q为输出电荷量（pc）,a为加速度（m/s2）。
确定该传感器的固有频率、阻尼系数和静态灵敏度。
第3章应变式传感器1．什么就是快速反应效应？什么就是静电感应效应？什么就是纵向效应？2．什么是应变片的灵敏系数？半导体应变片灵敏系数范围是多少，金属应变片灵敏系数范围是多少？说明金属丝电阻应变片与半导体应变片的相同点和不同点。
3．比较电阻应变片共同组成的单桥、半桥、全桥电路的特点和相连接方式。
并推论表明相连接方式对灵敏度和非线性误差的影响。
4.在传感器测量电路中，直流电桥与交流电桥有什么不同，如何考虑应用场合？5.例如图a右图的悬臂梁，距梁端部为l边线上下各粘贴完全相同的电阻应变片r1、r2、r3、r4。
未知电源电压u=4v，r为紧固电阻，并且r=r1=r2=r3=r4=250?，当存有一个力f促进作用时，应变片电阻变化量为△r=2.5?，先行分别求图b、c、d、e四种桥臂三相的桥路输入电压。
第4章电容式传感器1．电容传感器存有哪些类型？分别适宜检测什么参数？2．简述变极距型电容传感器的工作原理。
《传感器及检测技术》课程期末考试复习提纲一、考试章节范围：考试范围大体为：教材第1-7章，以及第9章的无线传感器网络、多传感器信息融合等少部分内容。
为减轻复习负担，其中各章的以下小节基本不用复习：第1章：1.1.1、1.1.3、1.3.7、1.3.8、1.4.2、1.5第2章：2.2第3章：3.4.3第4章：4.3.1、4.4.3～4.4.5第5章：5.1.4、5.2.3～5.2.4、5.3.2第6章：6.1、6.3.3～6.3.7、6.4二、考试题型：A卷（期末试卷）1．填空题: 20空，每空1分，共20分2．选择题: 10题，每题2分，共20分3．判断题：10题，每题1分，共10分4．简答题: 5题，每题5分，共25分5．解答题: 3题，分值不一，共25分（分别为：脉冲式光电传感器测物体位移、两线制压力变送器、热电偶测温）B卷（补考试卷）1．填空题: 20空，每空1分，共20分2．名词解释: 4题，每题5分，共20分3．简答题: 5题，每题6分，共30分4．解答题: 3题，每题10分，共30分（分别为：光纤导光、测力传感器计算、两线制超声液位计测液位）三、成绩比例：期末考试成绩： 70％平时考勤、作业等：20％实验：10％四、各章需掌握的知识点：第1章传感器与检测技术基础（重点）1．掌握检测系统的组成；掌握传感器的定义和组成；传感器的其他用名；传感器按各种不同标准的分类。
2．掌握测量误差的两种表示方法：绝对误差、相对误差的定义，其计算方法和各自用途；掌握满度（引用）相对误差在衡量仪表准确度等级中的应用。
弄清楚传感器精度等级的含义（例如1.5级是何意）。
3．掌握按规律性对误差的分类：系统误差、随机误差和粗大误差，掌握其基本概念；掌握正态分布的随机误差的特点；掌握发现系统误差的几种准则，以及每种准则主要发现的是哪类系统误差。
4．掌握粗大误差最常用的判别和剔除方法—3σ原则的主要内容。
5．掌握传感器的基本特性参数分为两方面：静态特性和动态特性；掌握静态特性包括哪些主要性能指标，重点理解线性度和灵敏度两个指标的含义。
传感器原理及应用复习提纲绪论一. 传感器及其作用二. 传感器的组成及其各部分的功能（什么是敏感元件，什么是转换元件，什么是测量电路，作用是什么？）三. 传感器的分类方法1．解释按输入量分类。
2．解释按测量原理分类。
四. 传感器技术的三要素是什么？第一章传感器的一般特性一. 传感器的静态特性1．牢固掌握传感器的主要静态特性指标及其定义：线性度、灵敏度、精确度、最小检测量和分辨率、迟滞、重复性、零点漂移、温漂。
2．牢固掌握精度等级的意义和应用。
二. 传感器的动态特性1．数学模型（0、1、2阶微分方程描述方法）2．传递函数（零阶特性，一阶特性，二阶特性。
）3．工程实际传感器动态指标的表示方法第二章应变式传感器1．金属应变片式传感器的特点（6点）。
精度高，测量范围广；频率响应特性较好；结构简单，尺寸小，重量轻；可在恶劣条件下正常使用；价格低廉，品种多样，便于选择。
金属应变片式传感器的原理（应变效应）2．金属应变片的主要特性：灵敏度系数的定义及物理意义。
什么是金属应变片的横向效应。
解释什么是机械滞后。
解释什么是应变极限。
研究金属应变片的动态特性的目的是什么。
3．温度误差及补偿温度怎样造成金属应变片式传感器的测量误差。
了解怎样用单丝自补偿应变片了解怎样用双丝组合自补偿应变片掌握用电桥补偿应变片的温度误差的原理4．测量电路固掌握分析、计算应变片式传感器组成的电桥电路。
了解等臂电桥，单臂电桥，输入和输出的关系（应变ε与电桥输出电压）。
了解什么是第一对称电桥，什么是第二对称电桥，输入和输出的关系。
5．什么是应变效应。
6. 什么是压阻效应。
半导体应变片的工作原理是基于半导体材料的亚阻效应。
7．什么是固态压阻器件。
8．应变片式传感器可以检测哪些物理量，可以应用在哪些领域。
怎样构成加速度传感器？9. 半导体应变片的特点10. 金属应变片式传感器和固态压阻器件都是应变片式传感器，区别是什么。
11．半导体应变片的工作原理是基于半导体材料的亚阻效应。
一、电容式位移传感器的分类及特点：以电容器为敏感元件，将机械位移量转换为电容变化的传感器，特点如下：1结构简单，适应性强；2动态响应好；3分辨率高；4温度稳定性好；5可实现非接触测量、具有平均效应。
分类如下1变间隙型：电容量与极板间距成反比，适合测量位移量；2变面积型：电容量与面积改变量成正比，适合测量线位移和角位移；3变介质型利用不同介质的介电常数各不相同，通过改变介质的介电常数实现对被测量的检测，并通过电容式传感器的电容量的变化反映出来，适合于介质的介电常数发生改变的场合。
二、三线制热电阻测量的转换电路(第38页)采用三线制是为了减小引线电阻的影响三、信噪比：表示传感器检测微弱信号能力的一种评价指标，指的是传感器接收的被信号量与噪声量的比值。
通常用信噪比（记为S/N或SNR）作为信号与噪声强度的比率评价指价。
四、不知道五、红外传感器能够测量哪些物理量？温度、六、固体半导体摄像元件是MOS型晶体管开关集成电路七、石英晶体收到压力时电荷产生在哪一面？X面上八、以下哪些属于自发电传感器？压电式九、光敏电阻适于作为光电导开关元件十、热电偶输出接触电势，其数值取决于热电偶两热电极的材料和接触点的温度，接点温度越高，接触电势越大。
十一、半导体应变计应用较普遍的有体型、薄膜型、扩散型、外延型等十二、光电式传感器分为外光电效应和内光电效应和光生伏特效应三类十三、亮电流与暗电流之间的关系？在温室条件下，光敏电阻在全暗后经过一定时间测得的电阻值为暗电阻，此时给定工作电压下流过光敏电阻的电流为暗电流。
光敏电阻在某一光照下的阻值，称为该光照下的亮电阻，此时流过的电流为亮电流。
亮电流与暗电流的差为光电流。
十四、按传感器输出信号的性质分类，可分为：开关型传感器、模拟型传感器、数字型传感器。
按传感器的物理量分类，可分为位移、力、速度、温度、流量、气体成份等传感器；按传感器工作原理分类，可分为电阻、电容、电感、电压、霍尔、光电、光栅热电偶等传感器。
传感器原理复习提纲第一章 绪论1. 检测系统的组成。
传感器 测量电路 输出单元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（通常为电量）的测量装置。
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；或者能够作为控制系统的检测或反馈信号。
指示仪、记录仪、累加器、报警器、数据处理电路等。
2. 传感器的定义及组成。
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，通常由敏感元件和转换元件组成。
组成 敏感元件转换元件 转换电路 直接感受被测量，并输出与被测量成确定关系的物理量。
敏感元件的输出就是它的输入，抟换成电路参量。
上述电路参数接入基本转换电路，便可转换成电量输出。
3. 传感器的分类。
工作机理 物理型、化学型、生物型构成原理 结构型（物理学中场的定律）、物性型:物质定律 能量转换 能量控制型、能量转换型物理原理 电参量式传感器、磁电传感器、压电式传感器 用途位移、压力、振动、温度4. 什么是传感器的静态特性和动态特性。
静特性 输入量为常量，或变化极慢 动特性 输入量随时间较快地变化时5. 列出传感器的静态特性指标，并明确各指标的含义。
230123n ny a a x a x a x a x =+++++x 输入量，y 输出量，a 0零点输出，a 1理论灵敏度，a 2非线性项系数灵敏度传感器在稳态下，输出的变化量与引起该变化量的输入变化量之比。
表征传感器对输入量变化的反应能力线性传感器 非线性传感器迟滞正（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。
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、 紧固件松动等。
线性度传感器的实际输入-输出曲线的线性程度。
4种典型特性曲线k y x=∆∆%1002max⨯∆=FSH Y H γ非线性误差%100max⨯∆±=FSL Y L γ，ΔLmax ——最大非线性绝对误差，YFS ——满量程输出值。
