感测技术复习汇总

填空：1•传感器是把外界输入的非电信号转换成（电信号）的装置。

2•传感器是能感受规定的（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.传感器一般由（敏感元件）与转换元件组成。

（敏感元件）是指传感器中能直接感受被测量的部分（转换元件）是指传感器中能将敏感元件输出量转换为适于传输和测量的电信号部分。

4.半导体应变片使用半导体材料制成，其工作原理是基于半导体材料的（压阻效应）。

5.半导体应变片与金属丝式应变片相比较优点是（灵敏系数）比金属丝高50~80 倍。

6.压阻效应是指半导体材料某一轴向受到外力作用时，其（电阻率P发生变化的现象。

7.电阻应变片的工作原理是基于（应变效应）,即在导体产生机械变形时，它的电阻值相应发生变化。

8.金属应变片由（敏感栅）、基片、覆盖层和引线等部分组成。

9.常用的应变片可分为两类：（金属电阻应变片）和（半导体电阻应变片）。

半导体应变片工作原理是基于半导体材料的（压阻效应）。

金属电阻应变片的工作原理基于电阻的（应变效应）。

10.金属应变片有（丝式电阻应变片）、（箔式应变片）和薄膜式应变片三种。

11.弹性敏感元件及其基本特性：物体在外力作用下而改变原来尺寸或形状的现象称为（变形）,而当外力去掉后物体又能完全恢复其原来的尺寸和形状，这种变形称为（弹性变形）。

12.直线电阻丝绕成敏感栅后，虽然长度相同，但应变不同，园弧部分使灵敏系数K；下降，这种现象称为（横向效应）。

13.为了减小横向效应产生的测量误差，现在一般多采用（箔式应变片）。

14.电阻应变片的温度补偿方法1）应变片的自补偿法这种温度补偿法是利用自身具有温度补偿作用的应变片（称之为温度自补偿应变片）来补偿的，应变片的自补偿法有（单丝自补偿）和（双丝组合式自补偿）。

15.产生应变片温度误差的主要因素有下述两个方面。

1）（电阻温度系数）的影响2）试件材料和电阻丝材料的（线膨胀系数不同）的影响16•写出三种能够测量加速度的传感器（ 电阻应变片式传感器）（电容传感器） （压电传感器）17.根据电容式传感器工作原理可以将电容传感器分成三类 （变介电常数型）、变面积型和（变极距型）作液位传感器19.交、直流电桥的平衡条件是什么? 判断：金属电阻应变片的敏感栅有丝式、 箔式和薄膜式三种。

l.检测系统由哪几部分组成? 说明各部分的作用。

答：一个完整的检测系统或检测装置通常是由传感器、测量电路和显示记录装置等几部分组成，分别完成信息获取、转换、显示和处理等功能。

当然其中还包括电源和传输通道等不可缺少的部分。

传感器与检测技术是研究自动检测系统中的信息提取，信息转换和信息处理的理论和技术为主要内容的一门应用技术学科。

2 ．什么是传感器？它由哪几个部分组成？分别起到什么作用？解：传感器是一种以一定的精确度把被测量转换为与之有确定对应关系的、便于应用的某种物理量的测量装置，能完成检测任务；传感器由敏感元件，转换元件，转换电路组成。

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。

3 ．简述正、逆压电效应。

解：某些电介质在沿一定的方向受到外力的作用变形时，由于内部极化现象同时在两个表面上产生符号相反的电荷，当外力去掉后，恢复到不带电的状态；而当作用力方向改变时，电荷的极性随着改变。

晶体受力所产生的电荷量与外力的大小成正比。

这种现象称为正压电效应。

反之，如对晶体施加一定变电场，晶体本身将产生机械变形，外电场撤离，变形也随之消失，称为逆压电效应。

4．简述电压放大器和电荷放大器的优缺点。

解：电压放大器的应用具有一定的应用限制，压电式传感器在与电压放大器配合使用时，连接电缆不能太长。

优点：微型电压放大电路可以和传感器做成一体，这样这一问题就可以得到克服，使它具有广泛的应用前景。

缺点：电缆长，电缆电容 C c 就大，电缆电容增大必然使传感器的电压灵敏度降低。

电荷放大器的优点：输出电压 U o 与电缆电容 C c 无关，且与 Q 成正比，这是电荷放大器的最大特点。

但电荷放大器的缺点：价格比电压放大器高，电路较复杂，调整也较困难。

要注意的是，在实际应用中，电压放大器和电荷放大器都应加过载放大保护电路，否则在传感器过载时，会产生过高的输出电压。

绪论一、感测技术的内容二、传感器1）定义：将非电量转换为与之有确定对应关系电量的器件或装置类型三、敏感器1）定义：将被测非电量转换为与之有确定对应关系可用非电量的器件或装置2）应用：在被测非电量不是传感器能转换的非电量（即可用非电量）时第一章电流、电压和功率的测量一、取样电阻法――在被测电流回路中串入很小的标准电阻r二、反馈电阻法——被测电流回路中串入电压并联负反馈电路比较：取样电阻法比较适合测量较大电流；反馈电阻法比较适合测量较小电流 三、电流互感器的电流-电压转换电路输出结论：四、功率表的接线方法(a) 、(b) 、(c) 、 (d)－－正确接法；(e) 、(f) 、(g) 、(h)－－不正确接法第二章 频率、时间和相位的测量一、频率的模拟测量 02112()U i R i R N N =⋅=1、直读法2、比较法3、示波法若取R1=R2=R,C1=C2=C ，则平衡条件为：二、频率（周期）的数字测量m ——分频系数三、例2 已知图2-3-1中，伏，A/D 为8位二进制A/D ，若要求相位量化单位求 1°该鉴相器能测量的最大相位值 2°A/D 的满量程电压E解： 因为 ，又因为 ，所以 因为 ， 34212xR R f RC π=⎧⎪⎨=⎪⎩B A A BmT fN m T f ==8max 21255N =-=1c ϕ=︒︒=︒⋅=2551max max N ϕ︒=3600x g U U ϕ，所以所以 伏四、相位-电压转换法例3 已知图2-3-1中，5=g U 伏，A/D 为8位二进A/D ，进其满量程电压E=5伏，要求量化单位︒=1c ϕ求1°该鉴相器能测量的最大相位值m ax x ϕ2°鉴相器与滤波器间需插入一个多大放大倍数的放大器？解 因A/D 为8位二进制A/D 所以255128max =-=N又因︒=1c ϕ 故 ︒=⋅≤255m a x ma xc x N ϕϕ设放大倍数为K ，︒⋅⋅=︒=36053600xxgK KU U ϕϕ2555max ==N E q 所以 ︒=︒⋅⋅==1255536050x xK qU N ϕϕ 所以 41.1255360==K 第三章 阻抗的测量一、电桥法 max /q E N=0max /360x x g cU E N U q N ϕϕϕ===︒max 2555 3.541360360g c N E U ϕ=⋅⨯=⋅=0max /360x x g cU E N U q N ϕϕϕ===︒max 1360gcU N E ϕ⨯=max 360c gEN U ϕ︒=⋅1、惠斯顿电桥2、平衡电桥法（测电阻、测电容、测电感）3、不平衡电桥法（1）直流不平衡电桥――常用于电阻传感器电桥 结论：A 、恒流源供电的优点：1°电桥从恒压源供电改为恒流源供电，可以减小和消除非线性。

1.传感器是指能感受规定的被测量并按照一定的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。

其中，敏感元件是指传感器中直接感受被测量的部分。

2.信号调理器：对输入和输出信号进行转换的装置；变送器：能输出标准信号的传感器。

3.电位器输出接有负载电阻时，其特性称为负载特性4.温度误差及补偿：自补偿法（单丝自补偿法、组合自补偿法）、线路补偿法。

5.电感式传感器是利用线圈自感或护互感的变化来实现测量的一种装置，可以用来测量位移、振动、压力、流量、重量、力矩、应变等多种物理量。

6.金属导体置于变化的磁场中，导体内就会产生感应电流，称之为电涡流或涡流，这种现象称为涡流效应。

磁电式传感器按其工作原理可分为变磁通式和恒定磁通式。

7.某些铁磁物质在外界机械力的作用下，其内部产生机械压力，从而引起磁导率的改变，这种现象称为压磁效应；相反，某些铁磁物质在外界磁场力的作用下会产生形变，有些伸长，有些则压缩，这些现象称为磁致伸缩。

8.电容式传感器的设计要点：保护绝缘材料的绝缘性能、消除和减小边缘效应、消除和减小寄生电容的影响（增加原始电容值、注意接地和屏蔽、传感器与电子线路的前置级装在一个壳体内、采用驱动电缆技术、采用运算放大器法、整体屏蔽）、防止和减小外界干扰。

9.一块半导体薄片置于垂直于薄片的磁场中，当有电流流过时，在垂直于电流和磁场的方向上将产生电动势，这种现象叫霍尔效应。

10.光电式传感器按其接受状态可分为模拟式和脉冲式，模拟式光电式传感器的测量形式有四种：吸收式、反射式、遮光式、辐射式。

11.变面积式自传感器，当衔铁移动使磁路中空气缝隙面积增大时，铁芯上线圈的电感量增大（电感值与线圈匝数平方成正比，与空气隙面积成正比，与空气隙长度成反比）。

12.电容式传感器有三种基本类型：变极距式、变面积式、变介电常数式。

13.电阻应变片特性：灵敏系数、横向效应（沿应变片轴向的应变引起的电阻的相对变化，而沿垂直于应变片轴向的横向应变也会引起电阻变化）、机械滞后和零漂、温度效应。

1、是能够感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置。

敏感元件，转换元件，转换电量。

测谎仪→湿敏电阻3、表示传感器在被测量处于稳定状态时的输出-输入关系线性度，迟滞，重复性，灵敏度，分辨力和阀值，稳定性，漂移4、是指传感器测量动态信号时，输出输入关系动态特性常用阶跃响应和频率响应来描述动态特性衡量指标：电阻应变效应：导体或半导体材料在外力作用下产生机械形变时，它的电阻值也相应的发生变化，这一物理现象称为电阻应变效应。

6、灵敏度：传感器的灵敏度就是校准曲线的斜率7、分辨力：是指传感器能检测到最小的输入增量。

⑧、分辨力和阀值二者的区别：a：分辨力说明了传感器可测出的最小可测出的输入变量。

b：阀值则说明了传感器的可测出的最小输入量9、稳定性：有短期稳定性和长期稳定性之分。

10、使电桥测量前满足平衡条件：输出电压E0=0→R1R3=R2R411、单臂电桥：12、差动半桥：13、差动全桥：14、热敏电阻按其温度特性通常分为两大类：a：负温度系数热敏电阻NTC临界温度型→CTRb：正温度系数热敏电阻PTC15、在实际应用中我们可以利用的变化来进行某些物理量的测量。

电容式传感器可以分为以下3类：a：改变极板面积的b：改变极板距离的c：改变介电常数的17、常见的电路有：普通交流电桥，紧耦合电感臂电桥，变压器电桥，双T电桥电路，运算放大器测量电路，差动脉冲调制电路，调频电路。

电感式传感器的优缺点：优点：结构简单，输出功率大，输出阻抗小，抗干扰能力强，对环境要求不高，分辨力较高缺点：频率响应低，不宜快速测量19、电感式传感器是利用线圈自感或互感变化进行测量。

20、由于在使用时两个结构尺寸和参数完全相同的次级绕组采用以差动方式输出，所以又把这种传感器称为差动变压器式电感传感器，通常简称为。

21、电磁感应定律：22、自感L：S0→面积与自感成正比23、电涡流效应：根据法拉第电磁感应定律，块状金属导体置于变化的磁场中，或作切割磁力线运动时，导体内将产生呈旋涡状的感应电流，此电流叫电涡流，以上现象称为电涡流效应。

一、选择填空：1.变气隙式自感传感器，当街铁移动靠近铁芯时，铁芯上的线圈电感量（ A ）A. 增加B.减小C.不变2.电容传感器的输入被测量与输出量间的关系，除（ B ）外是线性的。

A 变面积型B 变极距型C 变介电常数型3.测量微位移工作台的位移量（行程200μm，分辨力1μm），可选用：( C )A. 应变传感器B. 电感传感器C. 电容传感器4.差动变压器一般具有几个线圈：( C )A. 1个线圈B. 2个线圈C. 3个线圈5.测量微位移工作台的位移量（行程200μm，分辨力1μm），可选用：( C )A. 应变传感器B. 电感传感器C. 电容传感器6.测量油库储油罐内油的液位高度，适于采用：( B )A 电阻应变传感器B电容液位传感器C磁电液位开关7.电容式液位传感器属于下列那一种型式：( C )A变极距型B变面积型C变介质型8.对生产流水线上的塑料零件进行自动计数，可采用的传感器为：( )A 光电传感器B 霍尔传感器C 电容传感器9.（ A ）传感器属于无源型传感器。

A．压电式B．霍尔式C．电感式D．电容式10.电桥测量电路的作用是把传感器的参数变化为（ C ）的输出。

A．电阻B．电容C．电压D．电荷11.半导体应变片具有（ A ）等优点。

A．灵敏度高B．温度稳定性好C．参数一致性高D．接口电路简单12.当半导体材料某一轴向受外力作用时，其电阻率发生变化的现象，称（ B ）A.光电效应B.压阻效应C.压电效应D.霍尔效13.导体或半导体材料在外界力的作用下产生机械变形时，其电阻值发生相应变化的现象，称（ A ）A. 应变效应B.光电效应C.压电效应D.霍尔效应14.差动变压器式传感器可测出微小位移，如想分辨出位移的方向，则应在电路中加（ C ）电路。

A.调频电路B.放大电路C.相敏检波电路D.交流电桥15.电感式和电容式传感器采用差动连接的目的是（ D ）。

A．改善回程误差B．提高固有频率C．提高精度D．提高灵敏度16.2: 电容传感器做成差动式之后，灵敏度（1 ），而且非线性误差（2 ）。

选择、填空、判断题：1.电压-电流转换方法有取样电阻法和反馈电阻法两种。

2.为提高电桥的灵敏度，可采取的方法是适当提高电桥的电源电压。

3.分辨力是指传感器能够感知到的最小输入信号增量。

4.当传感器的被测物理量有微小变化时，该传感器就会有较大的输出变化量，这说明该传感器的灵敏度较高。

5.传感器按输出信号形式，可分为模拟式和数字式两类。

6.在选购仪表时，必须在同一系列的仪表中选择适当的量程。

这时必须考虑到应尽量使选购的仪表量程为欲测量的1.5倍左右为宜。

7.传感器是能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置，一般由敏感元件、转换元件和转换电路三部分组成。

8.希望将信号传送到1km之外，应选用具有4-20mA输出的变送器。

9.应变测量中，希望灵敏度高、线性好、有温度自补偿功能，应选择差动全桥测量转换电路。

10.半导体材料某一轴向受外力作用时，其电阻率发生变化的现象，称压阻效应。

11.半导体应变片与金属电阻应变片相比，具有灵敏度高等优点。

12.电子秤中所使用的应变片应选择金属箔式应变片。

13.差动变压器的铁心在机械零点处，测量时有微小电压输出，这个输出电压是零点残余电压。

14.要让自感式传感器能测量出铁芯位移的大小和方向，应该采用相敏检波电路。

15.变间隙型自感传感器的结构由铁芯、线圈和衔铁组成。

16.电容式传感器采用差动结构是为了提高灵敏度，减小非线性误差。

17.热敏电阻是用半导体材料制成的热敏器件。

18.Pt100中的100指的是0℃时电阻值。

它的测量电路通常采用三线制接线方法。

19.金属热电阻的三线制接法可以消除引线电阻及连接导线电阻引起的误差。

20.为消除压电传感器电缆分布电容变化对输出灵敏度的影响，可采用电荷放大器。

21.实际构建测量电路时，压电式传感器不适用于测量静态力或压力。

22.压电材料中，石英晶体适合作为标准传感器用。

23.沿石英晶体的光轴Z的方向施加作用力，晶体不产生压电效应。

【检测与传感技术考点汇总】一、考点汇总。

完整的检测系统由：传感器、测量电路、显示记录装置等部分组成。

传感器：把被测量转换成电化学量的装置。

传感器是能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。

传感器的静态特征：指被测量值稳定时的输入输出关系。

传感器由：敏感元件、转换元件、信号调理转换电路传感器的静态指标：灵敏度、迟滞、线性度、重复性、漂移、精度。

发电型传感器：热电偶式传感器、光电~、磁电~。

测量误差表达方式：绝对误差、实际相对~、引用~、基本~、附加~。

测量法手段：直接测量、间接~、组合~测量法方式：偏差式测量、零位式~、微差式~。

测量误差性质：随机误差、系统误差、粗大误差。

系统误差分为：[恒值系统误差和变值系统误差。

]2种温度误差：由测试现场环境温度的改变而给测量带来的附加误差，称为应变片的温度误差。

应变式温度误差：电阻温度系数的影响、试件和电阻丝材料的线膨胀系数的影响；补偿方法：线路补偿法、自补偿法。

应变效应：导体或半导体材料在外力下产生机械变形时电阻值发生变化的现象。

应变式传感器结构：敏感栅、基片、覆盖层和引线；应变式传感器的测量电路：直流电桥、单臂电桥、半桥和全桥。

压阻效应：半导体应变片其工作原理是基于半导体材料的压阻效应。

金属电阻应变片：敏感栅（丝式,箔式）、基片、覆盖层、引线组成电容式传感器分为变极距型、变面积型和变介电常数型3种参数。

工作原理：当这3个参数任意一个发生变化都将导致电容值发生变化。

电容式传感器是：将被测非电量变化转换为电容量变化的一种传感器。

电容传感器转换/测量电路有：调频电路、运算放大器式电路、二极管双T型交流电桥、脉冲宽度调制电路、(环形二极管充放电法)。

电容式传感器的应用：电容式加速度传感器、电容式压力~、差动式电容测厚~。

电感式传感器利用线圈电感或互感的改变来实现非电量电测的。

变磁阻式传感器由：线圈、铁芯、衔铁3部分组成。

变磁阻式传感器测量电路：交流电桥式、交流变压器式、以及谐振式等几种形式。

一、填空题1、传感器是___测试系统______第一环节，将被测系统或过程中需要观测的信息转化为人们所熟悉的各种信号。

2、霍尔元件的测量误差主要有哪两种：半导体制造工艺的缺陷和半导体的固有特性、。

3、按输出-输入特性，电位器传感器可分为和两类，按结构形式，电位器传感器可分为和两类。

4、传感器的灵敏度是指稳态标准条件下，输出与输入的比值。

对线性传感器来说，其灵敏度是。

5、传感检测系统目前正迅速地由模拟式、数字式，向_________方向发展。

6、利用电阻率随变化的特性制成的传感器叫做电阻式温度传感器，按采用的电阻材料可分为和两类。

7、采用热电阻作为测量温度的元件是将的测量转换为的测量。

（温度电阻）8、热敏电阻是用半导体材料制成的热敏器件。

按电阻-温度特性可分为三类：、和。

9、已知某传感器的灵敏度为K0，且灵敏度变化量为△K0，则该传感器的灵敏度误差计算公式为rs=____________ 。

10、单线圈螺线管式电感传感器主要由线圈、和可沿线圈轴向组成。

11、气敏电阻元件按照结构可分为、和。

12、电容式压力传感器是变_______ 型的。

13、气敏电阻按其电阻变化的机理可分为表面控制型和体控制型，前者是使半导体来引起半导体电阻率变化，后者是使半导体内而引起电阻变化。

目前常见的气敏电阻大多属于表面控制型。

14、空气介质变隙式电容传感器中，提高灵敏度和减少非线性误差是矛盾的，为此实际中大都采用。

15、热敏电阻常数B大于零的是____________的热敏电阻。

16、氯化锂湿敏电阻是利用吸湿性盐类潮解，发生变化而制成的测湿元件。

17、由光电管的光谱特性看出，检测不同颜色的光需要选用不同的光电管，以便利用光谱特性的区段。

18、电容式传感器按被测量所改变的电容参数分，可分为、、。

19、电容传感器在实际使用时必须___________________，否则将会引起测量误差。

如果改变_______________或______________，就需要对系统进行重新标定。