傳感器應(yīng)用全章基本知識(shí)點(diǎn)

1、第一章檢測(cè)與傳感技術(shù)基礎(chǔ)檢測(cè)系統(tǒng)由傳感器、測(cè)量電路、顯示記錄裝置組成。 根據(jù)測(cè)量手段分：直接測(cè)量、間接測(cè)量、組合測(cè)量測(cè)量方式：偏差式測(cè)量（指針式萬用表）、零位式測(cè)量（天平）、微差式測(cè)量（電子稱）。測(cè)量系統(tǒng)由被測(cè)對(duì)象、傳感器、變送器、傳輸通道、信號(hào)處理環(huán)節(jié)、顯示裝置測(cè)量誤差的表示方法：絕對(duì)誤差、實(shí)際相對(duì)誤差、引用誤差、基本誤差、附加誤差 測(cè)量誤差的性質(zhì)：隨機(jī)誤差、系統(tǒng)誤差、粗大誤差傳感器的組成：敏感元件、轉(zhuǎn)換元件、信號(hào)調(diào)理轉(zhuǎn)換開關(guān)傳感器的靜態(tài)特性：靈敏度（大）、遲滯（?。?、線性度（?。⒅貜?fù)性（?。⒕龋ù螅?、 漂移（?。╈`敏度：輸出量 Y與引起輸出增量 Y的相應(yīng)輸入量增量 X之比線性度：輸出

2、與輸入之間數(shù)量關(guān)系的線性程度（擬合直線）遲滯：傳感器在輸入量由小到大級(jí)輸入量由大到小變化期間其輸入輸出特性曲線不重合的現(xiàn) 象第二章應(yīng)變式傳感器金屬電阻應(yīng)變片由基片、敏感柵（核心，有絲式和箔式）、覆蓋層、引線組成?？点~是廣泛應(yīng)用材料（熱電偶也用）。電阻應(yīng)變片的溫度補(bǔ)償方法：線路補(bǔ)償（電橋補(bǔ)償）和自補(bǔ)償（不容易實(shí)現(xiàn)）。為了減小和克服非線性誤差，常采用差動(dòng)電橋。第三章電容式傳感器電容式傳感器可分為變極距型、變面積型、變介電常數(shù)型。電容式傳感器測(cè)量電路：調(diào)頻電路（電容轉(zhuǎn)頻率通過鑒頻器轉(zhuǎn)電壓）、運(yùn)算放大器（電容轉(zhuǎn)電壓八二極管雙T型交流電橋（電容轉(zhuǎn)電壓）、環(huán)形二極管充放電、 脈沖寬度調(diào)制電路（電 容轉(zhuǎn)電壓

3、）第四章 電感式傳感器變磁阻式傳感器（自感型）可分為變氣隙型電感式傳感器 （常用）和變面積型電感式傳感器。 為了提高靈敏度采用差動(dòng)式電感傳感器。電渦流傳感器分為高頻反射式和低頻透射式，測(cè)量電路有調(diào)頻式和調(diào)幅式第五章 壓電式傳感器壓電材料有壓電晶體、壓電陶瓷、有機(jī)壓電材料 居里點(diǎn)：壓電材料開始喪失壓電特性的溫度。X軸電軸縱向y軸機(jī)械軸橫向產(chǎn)生壓電效應(yīng) z軸光軸不產(chǎn)生。原始的壓電陶瓷不具有壓電性質(zhì)，必須要有外加電場(chǎng)和壓力（極化方向）的共同作用。目前常用鋯鈦酸鉛PZT。壓電測(cè)量放大電路有：電荷放大器（并聯(lián)）和電壓放大器（串聯(lián)）。第六章磁電式傳感器磁電式傳感器可分為恒磁通和變磁通。12霍爾電極綠色或黃

4、色，34激勵(lì)電極紅色。銻化銦制成的霍爾元件靈敏度最高。不等位電勢(shì)：霍爾元件在額定激勵(lì)電流作用下，若元件不加外磁場(chǎng)， 輸出地霍爾電勢(shì)的理想值應(yīng)為零，但實(shí)際不等于零。電極安裝不對(duì)稱，材料電阻率不均衡，激勵(lì)電流不均衡分布。預(yù)防：并聯(lián)電位器。第七章光電式傳感器光的波長越短，頻率越高。外光電效應(yīng)：光電管和光電倍增管。內(nèi)光電效應(yīng)：光敏電阻（光電導(dǎo)效應(yīng)）；光電池、光敏二極管、光敏晶體管（光生伏特效應(yīng)）。光電管有真空和充氣兩類，光線射到陰極。光電倍增光兩個(gè)相鄰倍增極之間的電位差為50-100V，光電管增級(jí)數(shù)一般為 9到11個(gè)。光敏電阻，為了提高靈敏度，電極采用梳妝圖案。暗電阻，沒光照，電阻大；亮電阻，有光照，

5、電阻??；光電流是亮與暗的差硫化鉛光敏電阻響應(yīng)在近紅外和中紅外區(qū)，常用作火焰探測(cè)器的探頭。硫化鎘用作照度計(jì)探頭。光敏電阻不適宜測(cè)量線性，常用作開關(guān)式光電信號(hào)的傳感元件。光敏二極管工作在反向工作狀態(tài)。光敏晶體管具有放大作用。達(dá)林頓光敏管基極懸空，發(fā)射極面積大，透光，低電位，集電極接高電位。光電耦合器件是由發(fā)光元件（砷化鎵發(fā)光二極管） 和光電接收元件合并使用，不屬于光電器件，是組合類。實(shí)際上是電隔離轉(zhuǎn)換器。第八章 超聲波傳感器超聲波具有聚束，定向，反射，投射等特性。聲波 超聲波 微波由一種介質(zhì)到另一種介質(zhì)傳播在介質(zhì)表面發(fā)生反射，折射，波型轉(zhuǎn)換等現(xiàn)象縱波固液氣，橫波固，表面波固體表面?zhèn)鞑ニ俣扰c介質(zhì)密度

6、和彈性特性有關(guān)橫波傳播速度是縱波的一半，表面波是橫波的90%，氣體中縱波聲速是 344m/s聲阻抗相同時(shí)投射，不同時(shí)全反射超聲波傳感器的原理：超聲波為直線傳播方式，頻率越高，繞射能力越弱，但反射能力越強(qiáng)。超聲波傳感器由發(fā)送器和接收器組成。利用壓電效應(yīng)原理制成，發(fā)送器是利用逆壓電效應(yīng)。電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能。若液體中有氣泡或液面發(fā)生波動(dòng)將會(huì)產(chǎn)生正負(fù)0.1%的測(cè)量誤差。第九章半導(dǎo)體傳感器氣敏傳感器是用來檢測(cè)氣體類別，濃度，成分的傳感器半導(dǎo)體傳感器是利用待測(cè)氣體與半導(dǎo)體表面接觸時(shí)，產(chǎn)生的電導(dǎo)率等物理性質(zhì)的變化來檢測(cè)氣體的。氣敏傳感器是利用氣體在半導(dǎo)體表面的氧化還原反應(yīng)導(dǎo)致敏感元件阻值變化而制成的。需加熱到

7、穩(wěn)定狀態(tài)。氧氣是氧化性氣體，氫氣，一氧化碳是還原性氣體。當(dāng)氧化性氣體吸附到 N型半導(dǎo)體上，還原性吸附到 P型，使載流子減少，電阻值增大。 當(dāng)還原性氣體吸附到 N型半導(dǎo)體上，氧化性吸附到 P上，是使載流子增多，電阻值減小。 氣敏傳感器由敏感元件，加熱器，外殼組成。制陶工藝燒結(jié)制成。二氧化砷氣敏特性最好。加熱器作用：將附著在敏感元件表面的塵埃，油污等燒掉，加速氣體的吸附，提高靈敏度和響應(yīng)速度。溫度控制在 200到400度。加熱方式有直熱式和旁熱式，國產(chǎn)QN是直熱式，國產(chǎn) QM-N5是旁熱式。濕度通常采用絕對(duì)濕度和相對(duì)濕度表示。實(shí)際中多用相對(duì)濕度。第十章輻射式傳感器（紅外線傳感器）紅外輻射的物理性質(zhì)

8、是熱輻射空氣中對(duì)稱的雙原子氣體如氮?dú)?、氧氣、氫氣等不吸收紅外線，大氣窗口是“2,263,5.8,14?！奔t外傳感器的核心是紅外探測(cè)器。可分為熱探測(cè)器和光子探測(cè)器。熱探測(cè)器利用紅外輻射的熱效應(yīng)。優(yōu)點(diǎn)響應(yīng)波段寬，常溫下工作。旗下熱釋電傳感器的探測(cè)率最高。光子探測(cè)器利用光子效應(yīng)，探測(cè)波段窄，低溫下工作。第十一章微波傳感器微波介于紅外線和無線電波之間。特點(diǎn)是：易于反射、繞射能力差、水對(duì)微波的吸收作用最強(qiáng)。微波傳感器可分為反射式和遮斷式。通常由微波發(fā)射器，微波天線，微波檢測(cè)器3部分組成。熱電偶是將溫度轉(zhuǎn)化為電勢(shì)電壓，測(cè)溫原理基于熱電效應(yīng)： 將兩種不同材料的導(dǎo)體組成一個(gè)閉合回路，當(dāng)兩個(gè)觸點(diǎn)溫度 T和To不

9、同時(shí)，則在該閉合回路中產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)。熱電勢(shì)有溫差電勢(shì)和接觸電勢(shì)。接觸電勢(shì)是由于兩種不同導(dǎo)體的自由電子密度不同而在接觸處形成的電動(dòng)勢(shì)。溫差電勢(shì)是同一導(dǎo)體的兩端因其溫度不同而產(chǎn)生的一種熱電勢(shì)。接觸電勢(shì)比溫差電勢(shì)大。熱電偶的基本定律：均質(zhì)導(dǎo)體定律（與尺寸大小、形狀無關(guān)）、中間導(dǎo)體定律（第三種導(dǎo)體溫度一樣物影響）、中間溫度定律（是參考端溫度計(jì)算修正法的理論依據(jù)）。熱電偶最常用的材料是：康銅（應(yīng)變材料也用）。對(duì)熱電偶冷端溫度進(jìn)行處理方法有：冷端0C恒溫法（冰浴法）、補(bǔ)償導(dǎo)線法、補(bǔ)償電橋法、冷端溫度修正法。測(cè)量兩點(diǎn)溫差：反向串聯(lián)。測(cè)量平均溫度：正向串聯(lián)和并聯(lián)。測(cè)幾點(diǎn)之和：正向串聯(lián)和并聯(lián)。 熱電阻傳感器是將溫度轉(zhuǎn)化為電阻值金屬熱電阻稱為熱電阻，半導(dǎo)體熱電阻稱為熱敏電阻常用的是鉑熱電阻和銅熱電阻。鉑穩(wěn)定性好、測(cè)溫范圍大。銅的溫度系數(shù)高，測(cè)溫范圍小， 不適宜在腐蝕性和高溫下工作。熱電阻結(jié)構(gòu)采用“雙線無感繞法”。二線制精度不高，三線制工業(yè)常用，四線制用于高精度 溫度測(cè)量。半導(dǎo)體材料的電阻率溫度系數(shù)是金屬的10到100倍。熱敏電阻按溫度系數(shù)可分為負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻（NTC）正溫度（PTC）。臨界