傳感器與檢測技術(shù)知識點概括

1、1, 傳感器是能感受被測量并按照一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的器件或裝置。2, 傳感器通常由直接響應(yīng)于被測量的敏感元件、產(chǎn)生可用信號輸出的 轉(zhuǎn)換元 件、以及相應(yīng)的信號調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)換電路組成3, 要實現(xiàn)不失真測量，檢測系統(tǒng)的幅頻特性應(yīng)為常數(shù)4, 傳感器靜態(tài)特性是指 傳感器在被測量的各個值處于穩(wěn)定狀態(tài)時 ，輸出量和輸 入量之間的關(guān)系稱為傳感器的靜態(tài)特性。5, 測量系統(tǒng)的靜態(tài)特性指標主要有線性度、遲滯、重復(fù)性、分辨率、靈敏度、 漂移、穩(wěn)定性、溫度穩(wěn)定性、各種抗干擾穩(wěn)定性等。 （請寫出反映傳感器的五種 性能指標，及寫出三種解釋傳感器指標？精度、分辨率、靈敏度、線性度、遲滯。 反映傳感器準確度的指標是精度，反映

2、傳感器靈敏度的指標是靈敏度，反映傳感 器穩(wěn)定性的指標是遲滯）6, 傳感器對隨時間變化的輸入量的響應(yīng)特性 叫傳感器動態(tài)性。7, 動態(tài)特性中對一階傳感器主要技術(shù)指標有 時間常數(shù)。動態(tài)特性中對二階傳感 器主要技術(shù)指標有 固有頻率、阻尼比。8, 從時域（延遲時間，上升時間，響應(yīng)時間，超調(diào)量）和 頻域（幅頻特性，相 頻特性）兩個方面分別采用瞬態(tài)響應(yīng)法和頻率響應(yīng)法來分析動態(tài)特性。9, 幅頻特性是指傳遞函數(shù)的幅值隨被測頻率的變化規(guī)律，相頻特性是指傳遞函數(shù)的相角隨被測頻率的變化規(guī)律。傳感器中超調(diào)量是指超過穩(wěn)態(tài)值的最大值A(chǔ) （過沖）與穩(wěn)態(tài)值 之比的百分數(shù)。電阻式傳感器10, 金屬材料的應(yīng)變效應(yīng) 是指 金屬材料在

3、受到外力作用時，產(chǎn)生機械變形，導(dǎo) 致其阻值發(fā)生變化的現(xiàn)象叫金屬材料的應(yīng)變效應(yīng)。11, 半導(dǎo)體材料的壓阻效應(yīng) 是 半導(dǎo)體材料在受到應(yīng)力作用后，其電阻率發(fā)生明 顯變化，這種現(xiàn)象稱為壓阻效應(yīng)。12，金屬絲應(yīng)變片和半導(dǎo)體應(yīng)變片比較其相同點是 它們都是在外界力作用下產(chǎn) 生機械變形，從而導(dǎo)致材料的電阻發(fā)生變化。13,金屬絲應(yīng)變片和半導(dǎo)體應(yīng)變片比較其不同點是 金屬材料的應(yīng)變效應(yīng)以機械 形變?yōu)橹?，材料的電阻率相對變化為輔；而半導(dǎo)體材料則正好相反，其應(yīng)變效應(yīng) 以機械形變導(dǎo)致的電阻率的相對變化為主，而機械形變?yōu)檩o。 （應(yīng)變效應(yīng)和壓阻 效應(yīng)）14，金屬應(yīng)變片的靈敏度系數(shù)是指 金屬應(yīng)變片單位應(yīng)變引起的應(yīng)變片電阻的相

4、對變化15, 采用應(yīng)變片進行測量時要進行溫度補償?shù)脑蚴牵?）金屬的電阻本身具有 熱效應(yīng)，從而使其產(chǎn)生附加的熱應(yīng)變；（2）基底材料、應(yīng)變片、粘接劑、蓋板等 都存在隨溫度增加而長度應(yīng)變的線膨脹效應(yīng)，若它們各自的 線膨脹系數(shù) 不同， 就會引起附加的由線膨脹引起的應(yīng)變。16, 對電阻應(yīng)變式傳感器常用溫補方法有 單絲自補償，雙絲組合式自補償和 蟲 路補償法（電橋補償法） 三種。17, 單位應(yīng)變引起的 電阻的相對變化 稱為電阻絲的靈敏系數(shù)。18, 應(yīng)變式傳感器是利用電阻應(yīng)變片將 應(yīng)變 轉(zhuǎn)換為電阻變化的傳感器。傳感 器由在 彈性元件 上粘貼 電阻敏感元件 構(gòu)成，彈性元件 用來感知應(yīng)變，電阻 敏感元件用來將

5、應(yīng)變的轉(zhuǎn)換為電阻的變化。19，要把微小應(yīng)變引起的微小電阻變化精確地測量出來，需采用特別設(shè)計的測量電路，通常采用電橋電路20，為了消除溫度誤差可以采用 半差動電橋 和全差動電橋。電感式傳感器21,電感式傳感器 是建立在 電磁感應(yīng) 基礎(chǔ)上的一種傳感器。22，電感式傳感器可以把輸入的物理量轉(zhuǎn)換為 線圈的自感系數(shù)L或線圈的互感 系數(shù)M的變化，并通過測量電路進一步轉(zhuǎn)換為電量的變化， 進而實現(xiàn)對非電量的 測量。23, 電感式傳感器的優(yōu)點：工作可靠，壽命長，靈敏度高，分辨力高，精度高， 線性好，穩(wěn)定，重復(fù)性好等優(yōu)點。24, 電感式傳感器可分為 變磁阻式（自感式），變壓器式（互感式），電渦流式（互 感式）。2

6、57變磁阻式傳感器由 線圈、鐵芯和銜鐵3部分組成。26,變磁阻式傳感器測量電路包括 交流電橋、變壓器式交流電橋和諧振式測量 電路。27, 差動電感式傳感器結(jié)構(gòu)形式主要有 變氣隙式、螺線管式兩種。疋基28, 差動變壓器結(jié)構(gòu)形式不同，但工作原理基本一樣，都是基于線圈互感系數(shù)的 變化來進行測量的，實際應(yīng)用最多的是螺線管式差動變壓器。29，電渦流傳感器的測量電路主要有 調(diào)頻式和調(diào)幅式兩種。30，電渦流傳感器可用于位移測量、振幅測量、轉(zhuǎn)速測量和無損探傷。電容式傳感器31，電容式傳感器利用了將非電量的變化轉(zhuǎn)換為 電容 的變化來實現(xiàn)對物理量的 測量。32,電容式傳感器的優(yōu)點主要有測量范圍大、 靈敏度高、動態(tài)

7、響應(yīng)時間短、機 械損失小、結(jié)構(gòu)簡單，適應(yīng)性強。電容式傳感器主要缺點有 寄生電容影響較大、 當(dāng)電容式傳感器用于變間隙原理進行測量時具有非線性輸出特性。33，電容式傳感器主要有平行板和圓筒式。 可分為變面積型，變介質(zhì)型和變極距 型。34，變極距型電容式傳感器單位輸入位移所引起的靈敏度與兩極板初始間距 成反比關(guān)系。35，移動電容式傳感器動極板，導(dǎo)致兩極板有效覆蓋面積 A發(fā)生變化的同時，將 導(dǎo)致電容量變化，傳感器電容改變量 C與動極板水平位移成 線性 關(guān)系。36, 變極距型電容傳感器做成 差動結(jié)構(gòu)后,靈敏度提高原來的2倍。而非線性誤 差轉(zhuǎn)化 為平方反比 關(guān)系而得以大大降低。37, 電容式傳感器信號轉(zhuǎn)換

8、電路中，運放 電路適用于單個電容量變化的測量, 二極管環(huán)形檢波電路和寬度脈沖調(diào)制電路用于差動電容量變化的測量。38, 電容式傳感器的應(yīng)用：電容式壓力，位移，加速度，厚度傳感器。測濕度， 壓力，位移，流量，壓差等。壓電式傳感器39, 壓電式傳感器可等效為一個 電荷源和一個電容并聯(lián)，也可等效為一個與電 容相串聯(lián)的電壓源。40, 壓電式傳感器是一種典型的 有源傳感器（或發(fā)電型傳感器），其以某些電介 質(zhì)的壓電效應(yīng)為基礎(chǔ)，來實現(xiàn)非電量檢測的目的。41, 壓電效應(yīng)：對某些電介質(zhì)沿一定方向施以外力使其形變時，其內(nèi)部將產(chǎn)生極化而使其表面出現(xiàn)電荷聚集的現(xiàn)象。壓電式傳感器用途：與力相關(guān)的動態(tài)參數(shù)測試，如動態(tài)力，機

9、械沖擊，振動42,等。壓電材料：石英晶體，壓電陶瓷。壓電式傳感器的應(yīng)用：壓電式力，加速度傳感器，壓電式交通檢測。43,44,磁敏式傳感器45,磁敏式傳感器：對磁場參量敏感，通過磁電作用將被測量轉(zhuǎn)換為電信號的器 件或裝置。46，磁電作用主要有 電磁感應(yīng)和霍爾效應(yīng)。47, 磁電感應(yīng)式傳感器（感應(yīng)式傳感器或電動勢傳感器），利用導(dǎo)體和磁場發(fā)生相對運動而在導(dǎo)體兩端輸出感應(yīng)電動勢的原理（電磁感應(yīng)），屬于有源傳感器。48, 磁電感應(yīng)式傳感器電路簡單，性能穩(wěn)定，輸出阻抗小，具有一定的頻率響應(yīng) 范圍（101000HZ,適用于轉(zhuǎn)速，振動，位移，扭矩等測量。49, 磁電感應(yīng)式傳感器可分為恒磁通式傳感器 （動圈式和動

10、鐵式）和變磁通式傳 感器（開磁路和閉磁路）。50, 磁電感應(yīng)式傳感器的應(yīng)用：磁電感應(yīng)式振動速度傳感器， 磁電感應(yīng)式扭矩傳 感器，電磁流量計。51, 霍爾式傳感器 是基于霍爾效應(yīng)講行工作的傳感器。52, 霍爾效應(yīng)：當(dāng)載流體或半導(dǎo)體處于與電流相互垂直的磁場中時，在其兩端將 產(chǎn)生電位差的現(xiàn)象。（霍爾電動勢）（運動電荷受磁場中洛倫茲力作用的結(jié)果）53, 霍爾電動勢：UH=ubUB/l（u:單位電場強度下，載流子的遷移速率，b:導(dǎo) 電板寬度，U=El:電壓，B:磁場感應(yīng)強度，l :導(dǎo)電板長度）。靈敏度：KH=ubU/lI （I :控制電流）54, 制作霍爾元件應(yīng)采用的材料是 半導(dǎo)體材料，因為半導(dǎo)體材料能

11、使截流子的 遷移率與電阻率的乘積最大，而使兩個端面出現(xiàn)電勢差最大。55, 應(yīng)該根據(jù)元件的 輸入電阻、輸出電阻、靈敏度等合理地選擇霍爾元件的尺 寸。56, 霍爾元件由霍爾片，4根引線和殼體三部分組成（單極性，雙極性和全極性）。57, 霍爾元件的基本特性：線性特性（輸出模擬量）與開關(guān)特性（輸出數(shù)字量）， 不等位電阻r0=U0/I （U0不等位電動勢，I :激勵電流），負載特性，溫度特性。58, 霍爾片不等位電勢是如何產(chǎn)生的原因是重要起因是不能將霍爾電極焊接在 同一等位面上?；魻柶坏任浑妱菘梢酝ㄟ^ 機械修磨或用化學(xué)腐蝕的方法或用 網(wǎng)絡(luò)補償法校正。59, 霍爾式傳感器的應(yīng)用：微位移的測量（線性特性的

12、應(yīng)用），轉(zhuǎn)速的測量（開 關(guān)特性的應(yīng)用），壓力的測量（位移變化改變磁場）。熱電式傳感器60, 常用的熱電式傳感元件有 熱電偶，熱電阻和熱敏電阻。61, 熱電偶是將溫度變化轉(zhuǎn)換為電勢 的測溫元件，熱電阻和熱敏電阻 是將溫度轉(zhuǎn) 換為電阻變化的測溫元件。62, 熱電偶是一種 有源傳感器，原理是 熱電效應(yīng)。63，熱電效應(yīng)：兩種不同的導(dǎo)體兩端相互緊密地連接在一起，組成一個閉合回路當(dāng)兩接點溫度不等時，回路中就會產(chǎn)生大小和方向與導(dǎo)體材料及兩接點的溫度有 關(guān)的電動勢，從而形成電流。64,熱電動勢來源于兩個方面，一部分由兩種導(dǎo)體的 接觸電勢（導(dǎo)體自由電子密 度不同，在接觸處形成的電動勢，熱電偶的主要熱電動勢）構(gòu)成

13、，另一部分是單一導(dǎo)體的 溫差電勢（溫度差使自由電子熱運動，產(chǎn)生靜電場，使電子反向運動 形成電位差，比例較小，可忽略不計）。65，熱電偶總熱電動勢大小與 材料（電子密度）和接點溫度有關(guān)（兩者需同時滿 足），與其尺寸形狀無關(guān)。67, 熱電偶測溫原理：（熱電效應(yīng)）材料和自由端溫度（冷端溫度）確定，熱電 動勢是高溫端T的函數(shù)。68, 熱電偶的基本定律：中間導(dǎo)體定律（在熱電偶測溫回路中接入第三種導(dǎo)體，只要其兩端溫度相同，對總電動勢無影響），中間溫度定律 （E （t,t0）),=E（t,tc）+E（tc,t0）,標準電極定律（Eab（t,t0）=Eac（t,t0）-Ebc（t,t0）均質(zhì)導(dǎo)體定律（兩個熱電

14、極材料相同，無論溫度如何，總熱電動勢為69, 熱電偶分類：普通型（熱電極，絕緣管，保護管，接線盒組成），鎧裝型（V1100C, 薄膜型（V300C。70, 熱電偶的冷端溫度補償：補償導(dǎo)線法（中間溫度定律），冷端恒溫法，冷端 溫度校正法（中間溫度定律），自動補償法（電橋補償法）。71, 熱電偶的測溫電路：測量單點溫度，測量兩點間的溫度差（反極性串聯(lián)）， 測量多點的平均溫度（同極性并聯(lián)或串聯(lián)）。72, 熱電阻最常用的材料是鉑 和銅,工業(yè)上被廣泛用來測量中低溫區(qū)的溫度, 在測量溫度要求不高且溫度較低的場合，銅熱電阻得到了廣泛應(yīng)用。73, 熱電阻引線方式有三種，其中三線制適用于工業(yè)測量，一般精度要求場

15、 合； 二線制 適用于引線不長，精度要求較低的場合:四線制適用于實驗室 測量,精度要求高的場合。74, 熱敏電阻的溫度特性可分為三大類：負溫度系數(shù)（NTC大多數(shù)熱敏電阻）， 正溫度系數(shù)（PTC，臨界溫度系數(shù)（CTR。75, 熱敏電阻的應(yīng)用：溫度控制，管道流量監(jiān)測。光電式傳感器76, 光電式傳感器：利用光電器件將光信號轉(zhuǎn)化為電信號。77, 按照工作原理的不同，可將光電式傳感器分為 光電效應(yīng) 傳感器、紅外熱 釋申（傳感器、固體圖像傳感器和光纖傳感器。78, 光電式傳感器的基本形式：透射式，反射式，輻射式，開關(guān)式。79, 光電傳感器的理論基礎(chǔ)是光電效應(yīng)（物體吸收光子釋放出電子）。光生伏特80, 通常

16、把光線照射到物體表面后產(chǎn)生的光電效應(yīng)分為 三大類。第一類是利用在 光線作用下光電子逸出物體表面的 外光電效應(yīng)，這類元件有光電管、光電倍增管； 第二類是利用在光線作用下使材料內(nèi)部電阻率改變的 內(nèi)光電效應(yīng)，這類元件有光 敏電阻；第三類是利用在光線作用下使物體內(nèi)部產(chǎn)生一定方向電動勢的效應(yīng)，這類元件有 光電池（硅光電池，硒光電池）、光敏管、光電耦合器、光電 儀表。81, 光電倍增管的主要參數(shù)：倍增系數(shù) M光電陰極靈敏度和光電倍增管總靈敏 度，暗電流，光電倍增管的光譜特性。82, 光電耦合器能起到電量隔離的作用，具有抗干擾和單向信號傳輸功能。83, CCD勺突出特點是以 電荷作為信號。84, CCD圖像

17、傳感器的應(yīng)用：計量檢測儀器，光學(xué)信息處理，生產(chǎn)過程自動化， 軍事應(yīng)用（導(dǎo)航，跟蹤）。光的全反射85, 光纖工作的基礎(chǔ)是86, 光電式編碼器：將機械轉(zhuǎn)動的位移（模擬量）轉(zhuǎn)換成數(shù)字式電信號的傳感器。 分為碼盤式編碼器和脈沖盤式編碼器。輻射與波式傳感器87, 紅外傳感器的工作原理：紅外輻射（熱輻射）（紅外波長0.76 1000微米可 分為4部分：近紅外，中紅外，遠紅外，極遠紅外）。88, 紅外探測器分為兩大類：熱探測器和光子探測器。89, 熱探測器利用紅外輻射這一熱效應(yīng)，探測器的敏感元件吸收紅外輻射后溫度 變高，相關(guān)物理量發(fā)生變化，通過對其物理變化量的檢測確定探測器所吸收的紅 外輻射。優(yōu)點是響應(yīng)波段

18、寬，響應(yīng)范圍是整個紅外區(qū)域。90, 熱探測器有四種類型：熱敏電阻型，熱電阻型，高萊氣動型，熱釋電型。91, 熱釋電紅外探測器是一種檢測物體輻射的紅外能量的傳感器，根據(jù)熱釋電效 應(yīng)（由于溫度變化產(chǎn)生電荷的現(xiàn)象）制成， 可在常溫下工作。（溫度升高到一定 程度，鐵電體極化突然消失，這個溫度被稱為居里溫度或居里點）92, 熱釋電型紅外傳感器在家庭自動化（自動電燈，自動水龍頭，自動門） ，保 安系統(tǒng)以及節(jié)能領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。93, 光子探測器型紅外傳感器 是利用光子效應(yīng)進行工作的，一般工作于低溫。（光 子效應(yīng)：當(dāng)紅外線入射到某些半導(dǎo)體材料上， 紅外輻射中的光子流與半導(dǎo)體材料 中的電子相互作用，改變了電子的能

19、量狀態(tài)，引起各種電學(xué)現(xiàn)象）94, 紅外傳感器的應(yīng)用：紅外輻射計，熱成像系統(tǒng)，紅外測距系統(tǒng)，通信系統(tǒng)（紅 外線通信），紅外測溫。95, 微波是介于紅外線與無線電波之間的電磁波，波長范圍是1m 1mm96, 微波的特點：需要定向輻射裝置，遇到障礙物容易反射，繞射能力差，傳輸 特性好（區(qū)別于紅外線，受煙霧，灰塵影響?。橘|(zhì)對微波的吸收大小與介質(zhì) 介電常數(shù)成正比（水對微波的吸收作用最強）。97, 微波傳感器工作原理：發(fā)射天線發(fā)出微波信號，傳輸過程中受到被測物體的 吸收或反射，微波功率發(fā)生變化，接收天線接受微波信號并轉(zhuǎn)化為低頻電信號，經(jīng)過分析顯示被測量。根據(jù)其工作原理可分為反射式（測位置，位移）和遮斷式（測位置，厚度，含水量）微波傳感器。微波傳感器由微波發(fā)生器，微波天線及微波檢測器三部分組成。98, 微波傳感器的應(yīng)用：微波液位計，微波濕度傳感器，微波輻射計，微