传感器原理及应用复习提纲(2012)

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。

传感器原理与应用复习一、传感器原理传感器是一种将非电信号转化为电信号的装置，它可以感知和测量环境中的各种物理量，并将其转化为可处理的电信号。

传感器的基本原理包括以下几种：1.电阻式传感器：电阻式传感器利用物体的电阻变化来测量物理量。

通过改变物体的长度、形状、材料等可以改变其电阻值。

常见的电阻式传感器有温度传感器、压力传感器、光敏传感器等。

2.容性式传感器：容性式传感器利用电容的变化来测量物理量。

当物体靠近或远离电极时，电容的值会发生变化。

常见的容性式传感器有接近开关、触摸传感器等。

3.压阻式传感器：压阻式传感器通过应力或压力的作用，改变其阻值，从而测量物理量。

常见的压阻式传感器有应变计、力传感器等。

4.磁敏式传感器：磁敏式传感器利用磁场的变化来测量物理量。

当检测物体磁场的强度或方向发生变化时，传感器的输出信号也会随之变化。

常见的磁敏式传感器有磁力计、磁场传感器等。

5.光敏式传感器：光敏式传感器利用物体对光线的敏感度不同来测量物理量。

通过探测光线经过物体后的变化，可以得到物体的位置、形状、颜色等信息。

常见的光敏式传感器有光电传感器、摄像头等。

二、传感器应用传感器在各个领域都有广泛的应用，以下介绍几个常见的应用场景：1.工业自动化：传感器广泛应用于工业自动化中，如温度传感器、压力传感器、流量传感器等用于监测和控制生产过程中的温度、压力、流量等参数。

通过传感器采集到的数据，可以实现对生产设备的自动控制和优化运行。

2.智能家居：传感器在智能家居领域也有重要应用，如温湿度传感器、光敏传感器、人体红外传感器等用于感知室内环境的变化。

通过传感器与智能设备的连接，可以实现对家居设备的远程控制和智能化管理。

3.医疗健康：传感器在医疗健康领域有很多应用，如心率传感器、血压传感器、血氧传感器等用于监测和记录身体健康指标。

同时，通过传感器采集的数据，可以进行健康数据分析和疾病预警，提供医疗保健服务。

4.智能交通：传感器在智能交通领域的应用也日益增多，如车速传感器、距离传感器、摄像头等用于感知交通环境的变化。

1.1什么是传感器？传感器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。

1.2传感器的共性是什么？传感器的共性就是利用物理定律或物质的物理、化学或生物特性，将非电量输入转换成电量输出。

1.3传感器一般由哪几部分组成？传感器的基本组成分为敏感元件和转换元件两部分。

另外有信号调理与转换电路，辅助电源。

1.4传感器是如何分类的？①按传感器的输入量进行分类，以被测物理量命名，如位移传感器、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。

③按传感器的工作原理进行分类，可以分为电阻式传感器、电感式传感器、电容式传感器、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进行分类，可以分为物理传感器、化学传感器和生物传感器。

⑤按传感器的能量关系进行分类，可以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进行分类，可以分为普通和新型传感器。

1.6改善传感器性能的技术途径有哪些？答：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。

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？传感器的静态特性是它在稳态信号作用下的输入、输出关系。

静态特性所描述的传感器的输入-输出关系中不含时间变量。

衡量传感器静态特性的主要指标是线性度、灵敏度、分辨率、迟滞、重复性和漂移。

线性时不变系统两个特性：叠加性和频率保持特性。

采用阶跃信号和正弦信号传感器的标定和校准是为了保证传感器测量结果的可靠性和精确度，也为了保证测量的统一和便于量值的传递。

标定是利用某种标准仪器对新研制或生产的传感器进行技术检定和标度。

校准是指对使用或存储一段时间后的传感器性能进行再次测试和校正。

电阻式传感器的基本工作原理是将被测量的变化转化为传感器电阻值的变化，再经一定的测量电路实现对测量结果的输出。

3.2电阻应变片的种类有哪些？各有什么特点？金属电阻应变片：主要基于应变效应导致其材料几何尺寸的变化；半导体电阻应变片：主要基于半导体材料的压阻效应。

传感器原理与应用期末复习指导本课程每节介绍一种类型传感器的结构、工作原理、特性和应用。

由于各种传感器的结构、工作原理差别较大, 所以每节的内容基本上形成—个独立的体系。

内容安排上对非重点传感器仅仅是简单地介绍一下,复习时也就不作为重点。

第—章传感器和测量的基本知识§1— 1 测量的基本概念1.了解测量的定义、标准量及其单位的意义,标准量的大小对测量结果的影响。

2.一般了解零位法、偏差法和微差法等测量方法。

3.了解精密度、准确度、精确度的定义及其关系。

4.掌握仪表精度等级的概念。

5.掌握分辨率的定义和—般仪表中分辨率的规定。

§1— 2 传感器的一般特性1.掌握传感器的定义、基本组成、基本特性的表示方法。

2.掌握传感器的静态特性和动态特性、线性度及灵敏度的定义。

3.掌握传感器静态特性技术指标的名称。

4.一般了解传感器迟滞、重复性等技术指标。

§1-3 传感器中的弹性敏感元件1.掌握传感器中敏感元件、传感元件、弹性元件、灵敏度的定义。

2.掌握机械弹性敏感元件的输入量和输出量的类型。

3.一般了解弹性元件的形式及应用范围。

第二章电阻式传感器及应用§2— 1 热电阻1.—般了解热电阻效应及其原理。

2.掌握工业和计量部门常用热电阻的类型和测温范围及其初始电阻值、百度电阻比的定义。

3.了解常用热电阻传感器的优缺点。

4.—般了解普通工业用热电阻传感器的结构。

5.掌握热电阻的测温原理、测温线路及其在桥路中的接线方法 (电路图和接法不同的原因。

§2—— 2 电位器1.掌握电位器的定义及其按工作特性的分类。

2.掌握线性和非线性电位器的定义,常用非线性电位器的结构形式。

3.了解电位器的工作原理和用途。

4.一般了解线性电位器的空载和负载特性。

§2— 3 电阻应变片1.掌握应变式传感器的组成及各部分的功能。

2.了解应变片的组成和分类。

掌握金属电阻应变片广泛使用的敏感栅形式和材料。

第4课时传感器的工作原理及其应用基础知识归纳1.传感器及其工作原理(1>传感器的定义：有一些元件能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等非电学量，并能把它们按照一定的规律转换成电压、电流等电学量，或转换为电路的通断，我们把这种元件叫做传感器.它的优点是：把非电学量转换为电学量以后，就可以很方便地进行测量、传输、处理和控制了.z5oMP3GGio (2>传感器的组成：传感器一般由敏感元件和输出部分组成，通过敏感元件获取外界信息并转换为电信号，通过输出部分输出，然后经过控制器分析处理.z5oMP3GGio(3>制作传感器需要的元件：①光敏电阻：当光照增强时，电阻阻值减小；光照减弱时，电阻阻值增大.能够把光照强弱这个光学量转换成电阻这个电学量.z5oMP3GGio②热敏电阻与金属热电阻：能够把温度这个热学量转换为电阻这个电学量，热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，金属热电阻的阻值随温度的升高而增大.z5oMP3GGio ③霍尔元件：它能够把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量.霍尔电压UH＝.其中k为霍尔系数，其大小与薄片元件的材料有关，d为元件厚度，I为通电电流，B为加在元件上的磁感应强度，如图所示.z5oMP3GGio 应变片：它能够把物体④这形变这个力学量转换为电压个电学量.⑤干簧管：它能够将磁场这个非电学量转换成电路的通断.⑥双金属片：它能将温度这个热学量转换成电路的通断.2.传感器工作原理感 3.传器的应用及实例(1>力传感器的应用——电子秤：它是由金属梁和应变片组成的，应变片是一种敏感元件，多用半导体材料制成.z5oMP3GGio (2>声传感器的应用——话筒：它是一种常用的声传感器，其作用是将声信号转换为电信号.(3>温度传感器的应用——电熨斗：它装有双金属片温度传感器，其作用是控制电路的通断.(4>温度传感器的应用——电饭锅：它的主要元件是感温铁氧体.(5>温度传感器的应用——测温仪：它可以把温度转换成电信号，由指针式仪表或数字式仪表显示出来.z5oMP3GGio 测温仪中的测温元件可以是热敏电阻、金属热电阻、热电偶，还可以是红外线敏感元件等.(6>光传感器的应用——鼠标器、火灾报警器：机械式鼠标器内的码盘两侧分别装有红外发射管和红外接收管，两个红外管就是两个光传感器；有的火灾报警器是利用烟雾对光的散射来工作的，其带孔的罩子内装有发光二极管LED、光电三极管和不透明的挡板.z5oMP3GGio(7>应用实例：光控开关和温度报警器.重点难点突破一、热敏电阻与金属热电阻有哪些区别电容器的电容决定于极板的正对面积S 、极板间距d 、极板间的电介质这几个因素.如果某一物理量(如角度θ、位移x ，深度h 等>的变化能引起上述某个因素的变化，从而引起电容的变化，通过电容的变化就可以确定上述物理量的变化，有这种用途的电容器称电容式传感器.z5oMP3GGio如图所示是测量液面高度h 的电容式传感器.在导线芯的外面涂上一层绝缘物质，放入导电溶液中，导线芯和导电溶液构成电容的两个极，导线芯外面的绝缘物质就是电介质.液面高度h 发生变化时，引起正对面积发生变化，使电容C 发生变化.知道电容C 的变化，就可以知道液面高度h 的变化情况.z5oMP3GGio如图所示是用来测定角度θ的电容式传感器.当动片与定片之间的角度θ发生变化时，引起极板正对面积S 的变化，则电容C 发生变化.知道电容C 的变化，就可以知道θ的变化情况.z5oMP3GGio如图所示是测定压力F的电容式传感器.待测压力F作用于可动形变，使极板间距离膜片电极上的时候，膜片发生化.知道电容C的变d发生变化，引起电容C的变况.z5oMP3GGio化，就可以知道F的变化情如图所示是测定位移x的电容式传感器.随着电介质板进入极板间的长度发生变化，电容C发生变化，知道电容C的变化，就可以知道x的变化情况.z5oMP3GGio三、斯密特触发器的工作原理及其应用斯密特触发器的工作原理：斯密特触发器是一个性能特殊的非门电路，当加在它的输入端A的电压逐渐上升到某个值(1.6 V>时，输出端Y会突然从高电平跳到低电平(0.25 V>，而当输入端A的电压下降到另一个值的时候(0.8V>，Y会从低电平跳到高电平(3.4 V>.z5oMP3GGio应用(一>：光控开关，电路如右图所示.原理：白天，光强度较大，光敏电阻RG阻值较小，加在斯密特触发器输入端A的电压较低，则输出端Y输出高电平，发光二极管LED不导通；当天色暗到一定程度时，RG阻值增大到一定值，斯密特触发器的输入端A的电压上升到1.6 V，输出端Y突然从高电平跳到低电平，则发光二极管LED导通发光(相当于路灯亮了>，这样就达到了使路灯天明自动熄灭，天暗自动开启的目的.z5oMP3GGio 应用(二>：温度报警器，电路如图所示.原理：常温下，调整R1的阻值使斯密特触发器的输入端A处于低电平，则输出端Y处于高电平，无电流通过蜂鸣器，蜂鸣器不发声；当温度升高时，热敏电阻RT阻值减小，斯密特触发器输入端A电势升高，当达到某一值(高电平>时，其输出端由高电平跳到低电平，蜂鸣器通电，从而发出报警声，R1的阻值不同，则报警器温度不同.z5oMP3GGio典例精析1.力电传感器与声传感器【例1】如图所示为某种电子秤的原理示意图，AB为一均匀的滑动电阻，阻值为R，长度为L，两边分别有P1、P2两个滑动头，P1可在竖直绝缘光滑的固定杆MN上保持水平状态而上下自由滑动，弹簧处于原长时，P1刚好指着A 端，P1与托盘固定相连，若P1、P2间出现电压时，该电压经过放大，通过信号转换后在显示屏上将显示物体重力的大小.已知弹簧的劲度系数为k，托盘自身质量为m0，电源电动势为E，内阻不计，当地的重力加速度为g.求：z5oMP3GGio (1>托盘上未放物体时，在托盘自身重力作用下，P1离A的距离x1；(2>托盘上放有质量为m的物体时，P1离A的距离x2；(3>在托盘上未放物体时通常先校准零点，其方法是：调节P2，使P2离A的距离也为x1.从而使P1、P2间的电压为零.校准零点后，将物体m放在托盘上，试推导出物体质量m与P1、P2间的电压U之间的函数关系式.z5oMP3GGio 【解读】托盘的移动带动P1移动，使P1、P2间出现电势差，电势差的大小反映了托盘向下移动距离的大小，由于R为均匀的滑线电阻，则其阻值与长度成正比.z5oMP3GGio(1>由力的平衡知识知：m0g＝kx1，解得x1＝(2>放上重物重新平衡后：m0g＋mg＝kx2解得x2＝(3>由闭合电路的欧姆定律知：E＝IR由部分电路的欧姆定律知：U＝IR串又，其中x为P1、P2间的距离，则x＝x2－x1＝联立解得m＝【思维提升】分析清楚力电传感器的工作原理，明确装置是如何将力这个非电学量转化为电学量是解决该类问题的关键.z5oMP3GGio 【拓展1】动圈式话筒和磁带录音机都应用了电磁感应现象，图甲是话筒原理图，图乙是录音机的录音、放音原理图，由图可知：z5oMP3GGio①话筒工作时磁铁不动，线圈振动而产生感应电流；②录音机放音时变化的磁场在静止的线圈里产生感应电流；③录音机录音时线圈中变化了的电流在磁头缝隙处产生变化的磁场；④录音机录音时线圈中变化的电流在磁头缝隙处产生变化的磁场.其中正确的是( C >C.①②④A.②③④B.①②③D.①③④【解读】录音是将声音信号转变成磁信号，放音是将磁信号转变成声音信号.话筒的工作原理是，声波迫使金属线圈在磁铁产生的磁场中振动产生感应电流，①正确；录音时，话筒产生的感应电流经放大电路放大后在录音机磁头缝隙处产生变化的磁场，④正确；磁带在放音时通过变化的磁场使放音磁头产生感应电流，经放大电路后再送到扬声器中，②正确.z5oMP3GGio2.温度传感器的应用【例2】如图所示是电饭煲的电路图，S1是一个控温开关，手动闭合后，当此开关温度达到居里点(103 °C>时，开关会自动断开.S2是一个自动控温开关，当温度低于70 °C时，会自动闭合；温度高于80 °C时会自动断开，红灯是加热时的指示灯，黄灯是保温时的指示灯，分流电阻R1＝R2＝500 Ω，加热电阻R3＝50 Ω，两灯电阻不计.z5oMP3GGio(1>分析电饭煲的工作原理；(2>计算加热和保温两种状态下，电饭煲消耗的电功率之比；(3>简要回答，如果不闭合开关S1，能将饭煮熟吗？【解读】(1>电饭煲装上食物后，接上电源，S2自动闭合，同时手动闭合S1，这时R1与黄灯被短路，红灯亮，电饭煲处于加热状态，加热到80 °C时，S2自动断开，S1仍闭合；水烧开后，温度升高到103 °C时，开关S1自动断开，这时饭已经煮熟，黄灯亮，电饭煲处于保温状态.由于散热，待温度降至70 °C时，S2又自动闭合，电饭煲重新加热，温度达到80 °C时，S2又自动断开，再次处于保温状态.z5oMP3GGio(2>加热时电饭煲消耗的电功率P1＝，保温时电饭煲消耗的功率P2＝，两式中R并＝Ω，从而有(3>如果不闭合开关S1，开始S2总是闭合的，R1与黄灯被短路，功率为P1，当温度上升到80 °C时，S2自动断开，功率降为P2，温度降到70 °C，S2又自动闭合……温度只能在70～80 °C之间变化，不能把水烧开，故不能将饭煮熟.z5oMP3GGio 【思维提升】分析电饭煲的工作原理，关键的地方一是手动温控开关S1，超过居里点会自动断开，二是自动温控开关S2，低于70 °C时会自动闭合，高于80 °C时会自动断开.掌握了两个开关的特点，也就会分析电饭煲的工作原理了.z5oMP3GGio 【拓展2】图甲为在温度为10 °C左右的环境中工作的某自动恒温箱原理简图，箱内的电阻R1＝20 kΩ，R2＝10 kΩ，R3＝40 kΩ，Rt为热敏电阻，它的电阻随温度变化的图线如图乙所示.当a、b端电压Uab<0时，电压鉴别器使开关S接通，恒温箱内的电热丝发热，使箱内温度提高；当Uab>0时，电压鉴别器使开关S断开，停止加热，恒温箱内的温度恒定在35 °C.z5oMP3GGio 【解读】设电路路端电压为U，当Uab＝0时，有，解得Rt＝20 kΩ .由题图乙可知，当Rt＝20 kΩ时，t＝35 ℃z5oMP3GGio3.光传感器的应用【例3】如图所示，某同学设计了一个路灯自动控制门电路，天黑了，让路灯自动接通，天亮了，让路灯自动熄灭.图中RG是光敏电阻，当有光线照射时，光敏电阻的阻值会显著减小.R是可调电阻，起分压作用，J为路灯总开关控制继电器(图中未画路灯电路>.z5oMP3GGio(1>在图中虚线框处画出接入的斯密特触发器；(2>如果路灯开关自动接通时天色还比较亮，应如何调节R才能在天色较暗时开关自动接通？说明道理.【解读】(1>(2>R应调大些，这样在初状态，A点电平较高(原来RG较小，I较大，R两端电压较大>，天色较暗时，RG增大较多，才能使A点电平降低到使Y点电平由低到高的突变，使J两端电压变大，J导通.z5oMP3GGio 【思维提升】搞清斯密特触发器的工作原理是解题的关键.【拓展3】型号74LS14的集成块里面有6个非门，其引脚如图所示，这种非门由于性能特别，称为斯密特触发器.当加在它的输入端A 的电压逐渐上升到某个值(1.6 V>时，输出端Y会突然从高电平跳到低电平(0.25 V>，而当输入端A的电压下降到另一个值的时候(0.8V>，Y会从低电平跳到高电平(3.4V>.斯密特触发器可以将连续变化的模拟信号转换为突变的数字信号，而这正是进行自动控制所必需的.z5oMP3GGio 现用斯密特触发器与热敏电阻RT组成温度报警器，电路如图所示，图中蜂鸣器可以选用YMD或HMB型，它两端的直流电压为4～6 V 时会发出鸣叫声；RT为热敏电阻，常温下阻值约几百欧，温度升高时阻值减小.R1的最大电阻可在1～2 kΩ间选择.z5oMP3GGio 接通电源后，先调节R1使蜂鸣器在常温下不发声.再用热水使热敏电阻的温度上升，到达某一温度时，蜂鸣器就会发出报警声.z5oMP3GGio请你说明这个电路的工作原理.想一想：怎样能够使热敏电阻在感测到更高的温度时才报警？【解读】该电路的工作原理：常温下，调整R1的阻值使斯密特触发器的输入端A处于低电平，则输出端Y处于高电平，无电流通过蜂鸣器，蜂鸣器不发声；当温度升高时，热敏电阻RT阻值减小，斯密特触发器输入端A电势升高，当达到某一值(高电平>时，其输出端由高电平跳到低电平，蜂鸣器通电，从而发出报警声.R1的阻值不同，报警温度不同.z5oMP3GGio 要使热敏电阻在感测到更高的温度时才报警，应减小R1的阻值，R1阻值越小，要使斯密特触发器输入端达到高电平，则热敏电阻阻值要求越小，即温度越高.z5oMP3GGio易错门诊4.电容式传感器的应用【例4】如图所示，有的计算机键盘的每一个键下面都连一小块金属片，与该金属片隔有一定空隙还有另一块小的固定金属片，这两块金属片组成一个小电容器，该电容器的电容C可用公式C＝计算，式中常量ε＝9×10－12 F·m－1，S表示金属片的正对面积，d表示两金属片间的距离.当键被按下时，此小电容器的电容发生变化，与之相连的电子线路就能够检测出哪个键被按下了，从而给出相应的信号.z5oMP3GGio 设每个金属片的正对面积为50 mm2，键未被按下时两金属片间的距离为0.6 mm.如果电容变化了0.25 pF，电子线路恰好能检测出必要的信号，则键至少要被按下mm.z5oMP3GGio【错解】0.45【错因】本题考查电传感器的应用.根据C＝ε，ΔC＝εS得m＝0.45×10－3 m＝0.45 mm这时求出的只是按键被按下后两金属片间的距离，而不是按键被按下的距离.【正解】计算机键盘是一个电容传感器，由题意知它是靠改变两极板间距从而改变电容，得到相应的电信号的.又因为两极板间距减小，电容变大，设原间距为d0，按下键后间距为d时，电子线路恰能检测出必要的信号，则根据z5oMP3GGioC＝ε，ΔC＝εS得m＝0.45×10－3 m＝0.45 mm所以键至少要被按下的距离为0.6 mm－0.45 mm＝0.15 mm【答案】0.15【思维提升】熟记电容器电容公式C＝，要审清题意，求按下的距离，而不是剩下的宽度.申明：所有资料为本人收集整理，仅限个人学习使用，勿做商业用途。

传感器原理与应用复习资料（推荐五篇）第一篇：传感器原理与应用复习资料光栅传感器中莫尔条纹的一个重要特性是具有位移放大作用。

如果两个光栅距相等，即W=0.02mm，其夹角θ=0.1°，则莫尔条纹的宽度B=11.46㎜莫尔条纹的放大倍数K= 573.2。

光栅传感器结构为：光源→标尺光栅→指示光栅→光电元件在平行极板电容传感器的输入被测量与输出电容值之间的关系中，①（①变面积型，②变极距型，③变介电常数型）是线性的关系。

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，传感器通常由直接响应于被测量的敏感元件和产生可用信号输出的转换元件以及相应的信号调节转换电路组成。

电阻应变片式传感器按制造材料可分为①金属材料和②半导体体材料。

它们在受到外力作用时电阻发生变化，其中①的电阻变化主要是由电阻应变效应形成的光电传感器的工作原理是基于物质的光电效应，目前所利用的光电效应大致有三大类：第一类是利用在光线作用下材料中电子溢出表面的现象，即外光电效应，光电管以及光电倍增管传感器属于这一类；第二类是利用在光线作用下材料电阻率发生改变的现象，即内光电效应。

光敏电阻传感器属于这一类。

第三类是利用在光线作用下光势垒现象，即光生伏特效应，光敏二极管及光敏三极管_ 传感器属于这一类。

传感器由敏感元件、传感元件、测量转换电路三部分组成。

依据传感器的工作原理，传感器分敏感元件,转换元件,测量电路三个部分组成。

光电式传感器是将光信号转换为电信号的光敏元件，其中内光电效应可以分为光电导效应、光生伏特效应光电倍增管是利用二次电子释放效应，将光电流在管内部进行放大。

它由光电阴极、若干倍增极和阳极三部分组成。

编码器用来测量角位移。

在数控机床直线进给运动控制中，通过测量角位移间接测量出直线位移，表达式为 x＝t/360︒× θ。

绝对式编码器输出二进制编码，增量式编码器输出脉冲。

增量式编码器输出信号要进行辨向、零标志和倍频等处理。

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。

复习提纲第1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。

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？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．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？3．什么是传感器的动态误差？传递函数和频率特性的定义是什么？4．什么是传感器的动态特性? 其特性参数有那些？这些参数反映了传感器的哪些特征，应如何选择？5．有一温度传感器，微分方程为30d y/d t+3y=0.15x，其中y为输出电压（mV) , x为输入温度（℃）。

试求该传感器的时间常数和静态灵敏度。

第3章应变式传感器1．什么是应变效应？什么是压阻效应？什么是横向效应？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50-100，金属应变片灵敏系数范围是多少？1.5-2 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。

应变片的灵敏系数是指应变片的单位应变所引起的应变片电阻相对变化。

3．比较电阻应变片组成的单桥、半桥、全桥电路的特点。

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. 已知：有四个性能完全相同的金属丝应变片（应变灵敏系数2k =）, 将其粘贴在梁式测力弹性元件上，如图3-30所示。

在距梁端0l 处应变计算公式为 026Fl Eh bε=设力100F N =，0100l mm =，5h m m=，20b mm =，52210/E N mm =⨯。

求： ①说明是一种什么形式的梁。

在梁式测力弹性元件距梁端0l 处画出四个应变片粘贴位置，并画出相应的测量桥路原理图；②求出各应变片电阻相对变化量；③当桥路电源电压为6V 时，负载电阻为无穷大，求桥路输出电压U 0是多少？第4章 电容式传感器1．电容传感器有哪些类型？分别适合检测什么参数？叙述变极距型电容传感器的工作原理、输出特性。

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。