传感器期末复习提纲(张华斌版)

传感器原理及其工程应用（第四版）◎郁有文常健程继红红色→重点蓝色→作业黑色→看看传感器原理及工程应用电子科技大学中山学院/——1西安电子科技大学出版社◎郁有文常健程继红厚德博学求是创新第1章传感与检测技术的理论基础误差的表示方法P7-1.1.4-1（要求计算）绝对误差定义:采用绝对误差表示测量误差,不能很好说明测量质量的好坏。Δ=x-L式中:Δ——绝对误差;x——测量值;L——真值。相对误差定义:式中:δ—相对误差,一般用百分数给出Δ——绝对误差L——真值标称相对误差引用误差：γ=∆测量范围上限−测量范围下限×100％γ-引用误差△-绝对误差测量误差的性质P7-1.1.4-2随机误差–对同一被测量进行多次重复测量时,绝对值和符号不可预知地随机变化,但就误差的总体而言,具有一定的统计规律性的误差称为随机误差。系统误差–对同一被测量进行多次重复测量时,如果误差按照一定规律出现,则把这种误差称为系统误差。–例如,标准量值的不准确及仪表刻度的不准确而引起的误差。粗大误差：粗心大意造成的误差%100L%100x传感器原理及其工程应用（第四版）◎郁有文常健程继红红色→重点蓝色→作业黑色→看看传感器原理及工程应用电子科技大学中山学院/——2西安电子科技大学出版社◎郁有文常健程继红厚德博学求是创新第2章传感器概述传感器定义：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。传感器的组成及各部分功能：通常传感器有敏感元件和转换元件组成。信号调理转换电路以及所需的电源也应作为传感器组成的一部份。静态特性：（6个指标）①灵敏度②线性度③迟滞④重复性⑤分辨率⑥阈值动态特性：（6个指标）①时间常数τ②延迟时间td③上升时间tr④峰值时间tp⑤超调量σ⑥衰减比第3章应变式传感器（所有公式要求计算）应变效应：金属应变片：半导体应变片：应变片的结构：敏感栅、基片、覆盖层、引线应变片的特性：弹性元件刚度与灵敏度，阻值、灵敏系数、横向效应、绝缘电阻与工作电流（会选择）温度误差：外界的冷热对应变片电阻的影响主要有两个1）电阻丝阻值随温度变化ΔRα=Rt-R0=R0α0Δt；2）试件与电阻丝材料的形变引入应变量。()dRd12R()dR12RdRdER电阻丝式敏感栅tRKRKRsg)(0000传感器原理及其工程应用（第四版）◎郁有文常健程继红红色→重点蓝色→作业黑色→看看传感器原理及工程应用电子科技大学中山学院/——3西安电子科技大学出版社◎郁有文常健程继红厚德博学求是创新补偿方法：1）自补偿（靠选材、设计与工艺）2）线路补偿（用一块与RB一样的应变片做R1，让它们一起受同样的温度影响）测量电路：直流电桥、交流电桥；单臂电桥：差动半桥：差动全桥：电桥的各种接法与灵敏度、线性度和温度误差影响的计算Uo与ΔR1/R1成线性关系，差动电桥无非线性误差，而且电桥电压灵敏度KU=E/2，是单臂工作时的两倍，同时还具有温度补偿作用。第4章电感式传感器自感式传感器：工作原理：输出特性：（了解原理即可）灵敏度：线性度误差：测量电路：自感式传感器等效电路、交流电桥、谐振式↑等效电路↓交流电桥00ERU=4R00ERU=2R200WAL=2LLL1K=L00ERU=R传感器原理及其工程应用（第四版）◎郁有文常健程继红红色→重点蓝色→作业黑色→看看传感器原理及工程应用电子科技大学中山学院/——4西安电子科技大学出版社◎郁有文常健程继红厚德博学求是创新差动变压器的输出是交流电压，若用交流电压表测量，只能反应衔铁位移的大小不能反映移动方向。另外，其测量值中包含零点残余电压。为了达到能辨别移动方向和消除零点残余电压的目的，实际测量采用差动整流电路和相敏检波电路。互感式传感器：螺线管式差动变压器工作原理（右图），输出特性：变隙式差动变压器工作原理，输出特性：两个公式了解影响因素、之间关系即可，计算不做要求第5章电容式传感器（简单了解）·工作原理与结构分类：变极距型、变面积型、变介质型·电容式传感器的灵敏度及非线性变极距型电容传感器相对非线性误差大大降低了，而灵敏度提高了一倍。减小静电引力给测量带来的影响，改善环境影响造成的误差。灵敏度：相对非线性误差近似为：变面积型电容传感器灵敏度第6章压电式传感器压电效应：正压电效应、逆压电效应机械能转化为电能的现象是“正压电效应”。相反，当在电介质极化方向施加电场时，这些电介质也会产生几何变形，这种现象为“逆压电效应”(i02212MUUrL)2i01WUUW磁芯中央磁芯向左磁芯向右磁芯的位移差动输出电压V螺线式差动变压器工作示意图'0002CCKdd3002(/)2'02/100%/100%ddLdddd0CCK传感器原理及其工程应用（第四版）◎郁有文常健程继红红色→重点蓝色→作业黑色→看看传感器原理及工程应用电子科技大学中山学院/——5西安电子科技大学出版社◎郁有文常健程继红厚德博学求是创新工作原理基于某些介质材料的压电效应，是一种典型的有源传感器。它通过材料受力变型时，其表面会有电荷产生而实现非电量测量。压电式传感器具有体积小、质量轻、工作频带宽等特点，因此在各种动态力、机械冲击与振动测量，以及声学、医学、力学、宇航学等方面都得到了广泛的应用。等效电路：等效电荷源电路、等效电压源电路压电式传感器本身的内阻很高，而输出的能量信号又非常微弱，因此它的信号调理电路通常需要一个高输入阻抗的前置放大器。其作用为：高输出阻抗转化为低输出阻抗、放大传感器输出的微弱信号。压电传感器的输出信号是电压信号，也可以是电荷信号，因此前置放大器有两种形式：电压放大器和电荷放大器。第7章磁电式传感器（了解）磁电感应式传感器的工作原理电流灵敏度：电压灵敏度：灵敏度误差：霍尔效应霍尔传感器：霍尔电动势正比于激励电流及磁感应强度，其灵敏度与霍尔系数RH成正比而与霍尔片厚度d成反比。为了提高灵敏度，霍尔元件常制成薄片形状第8章光电式传感器（重点）光电式传感器是将被测量的变化转换成光信号的变化，再通过光电器件把光信号变化成电信号的一种传感器光电效应：内光电效应（光电导效应，光生伏特效应），外光电效应在光线作用下，物体内的电子溢出物体表面向外发射的现象称为外光电效应。向外发0IfBlWS=R+R0UffBlWS=RR+RfdBdldR=+BlR+RHHHRU=KIB=IB,Rd传感器原理及其工程应用（第四版）◎郁有文常健程继红红色→重点蓝色→作业黑色→看看传感器原理及工程应用电子科技大学中山学院/——6西安电子科技大学出版社◎郁有文常健程继红厚德博学求是创新射的电子叫做光电子。基于外光电效应的光电器件有光电管、光电倍增管等。光电耦合器件与电荷耦合器件的工作原理第9章半导体传感器湿度：指大气中的水蒸气含量，分绝对和相对湿度。绝对湿度：指在一定温度和压力条件下，每单位体积的混合气体中所含水蒸气的质量，单位为g/m3，用符号AH表示。相对湿度：指气体绝对湿度与同一温度下达到饱和状态的绝对湿度之比，用符号%RH表示。第11章微波传感器微波特点、传播特征、微波传感器的分类和特点、应用（P170-171）分类：①反射式微波传感器②遮短式微波传感器构成：调速管、磁控管或某些固态器件，小型微波传振荡器也可以采用体效应管。第12章辐射传感器红外传感器的应用：光子探测器热探测器的应用：热敏电阻、热电阻、气体辐射、热释电传感器；典型应用测温大气窗口：红外线通过大气层有三个波段透过率高分别是2-2.6μm3-5μm8-14μmγ射线穿透能力最强，能穿透几十厘米厚固体物质，在气体中可穿透数米，因此γ射线广泛用于医疗诊断、金属探伤等。传感器原理及其工程应用（第四版）◎郁有文常健程继红红色→重点蓝色→作业黑色→看看传感器原理及工程应用电子科技大学中山学院/——7西安电子科技大学出版社◎郁有文常健程继红厚德博学求是创新第15章传感器在工程检测中的应用热电偶与热电阻测温基本原理三种温度的计算及相互之间转化华氏温标规定：标准大气压下冰融点为32度，水沸点为212度，两者中间分180格，每格为华氏1度，符号为℉。摄氏温标规定：标准大气压下冰融点为0度，水沸点为100度，两者中间分100格，每格为摄氏1度，符号为℃。开氏温标规定：温度不能为负值，起点为绝对零度，冰融点为273.15度，水沸点为373.15度，两者中间分100格，每格为1开，符号为K。)℃(5932F)(to15273)℃()K(.tT