傳感器知識點(diǎn)

1、1.傳感器狹義的定義為：能把外界非電信息轉(zhuǎn)換成電信號或光信號輸出的器件或裝置2.傳感器廣義的定義為：凡是利用一定的物質(zhì)（物理、化學(xué)、生物）法則、定理、定律、效應(yīng)等進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換與信息轉(zhuǎn)換，并且輸出與輸入嚴(yán)格一一對應(yīng)的器件或裝置3.傳感器由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成，其中敏感元件是構(gòu)成傳感器的核心（圖0-1+測量電路）4.傳感器的數(shù)學(xué)模型包括：靜態(tài)模型和動態(tài)模型5.靜態(tài)模型：在靜態(tài)條件下（輸入量對時(shí)間t的各階導(dǎo)數(shù)為0）得到的傳感器數(shù)學(xué)模型。若不考慮滯后和蠕變，可用代數(shù)方程表示（公式1-1）6.動態(tài)模型：輸入量隨時(shí)間（尤其快速）變化的狀況而導(dǎo)致嚴(yán)重的動態(tài)誤差，可以用線性常系數(shù)微分方程表示（公式1-3）7

2、.傳遞函數(shù)：表示了傳感器本身的特性而與輸入量無關(guān)8.靜態(tài)特性：（1）線性度（2）回差（滯后）（3）重復(fù)性（4）靈敏度：是傳感器輸出量增量與被測輸入量增量之比。K=y/x（5）分辨力：是指傳感器在規(guī)定測量范圍內(nèi)所能檢測出的被測輸入量的最小變化量（6）閾值(7)穩(wěn)定性(8)漂移(9)靜態(tài)誤差（精度）：指傳感器在滿量程內(nèi)任一點(diǎn)輸出值相對其理論值的可能偏離（逼近）程度，表示采用傳感器進(jìn)行靜態(tài)測量時(shí)所得數(shù)值的不確定度9. 動態(tài)特性：是反應(yīng)傳感器對于時(shí)間變化的輸入量的響應(yīng)特性。10. 由于相頻特性和幅頻特性之間有一定的關(guān)系，因此傳感器的頻響特性及頻域性能指標(biāo)時(shí)主要用幅頻特性11.改善傳感器性能的技術(shù)途徑：

3、結(jié)構(gòu)、材料與參數(shù)的合理選擇（最主要），差動技術(shù)，平均技術(shù)，穩(wěn)定性處理，屏蔽、隔離與干擾抑制，零示法、微差法與閉環(huán)技術(shù)，補(bǔ)償、校正與“有源化”，集成化、智能化與信息融合12合理選擇傳感器的基本原則與方法：依據(jù)測量對象和使用條件確定傳感器的類型，線性范圍與量程，靈敏度，精度，頻率響應(yīng)特性，穩(wěn)定性13.通常，在明確輸入-輸出變換對應(yīng)關(guān)系的前提下，利用某種標(biāo)準(zhǔn)量或標(biāo)準(zhǔn)器具對傳感器的量值進(jìn)行標(biāo)度稱之為標(biāo)定。14.將傳感器在使用中或儲存后進(jìn)行的性能復(fù)測稱之為校準(zhǔn)15.公式（2-9） 應(yīng)變計(jì)軸向應(yīng)變-16.橫向效應(yīng)：應(yīng)變片的核心部分是敏感柵。將電阻絲繞成敏感柵后，雖然長度不變，但其直線段和圓弧段的應(yīng)變狀態(tài)不

4、同，其靈敏系數(shù)K較整長電阻絲的靈敏系數(shù)K0小17.由于橫向效應(yīng)的存在，會產(chǎn)生較大誤差，要消除橫向效應(yīng)產(chǎn)生的誤差，有效的辦法就是減少H18.電阻應(yīng)變計(jì)的溫度效應(yīng)：單純由溫度變化引起應(yīng)變計(jì)電阻變化的現(xiàn)象19.熱輸出補(bǔ)償方法：溫度自補(bǔ)償法和橋路補(bǔ)償法，其中橋路補(bǔ)償法包括：雙絲半橋式，補(bǔ)償塊法20.目前，最廣泛應(yīng)用于電阻應(yīng)變計(jì)的測量電路為應(yīng)變電橋，因其靈敏度高，精度高，測量范圍寬，電路結(jié)構(gòu)簡單，易于實(shí)現(xiàn)溫度補(bǔ)償?shù)鹊奶攸c(diǎn)21.電壓輸出橋的輸出特性：（公式2-26）22.單臂工作輸出的電壓靈敏度（公式2-33）23.四臂差動工作，不僅消除了非線性誤差，而且比單臂工作提高了4倍，（P50公式）24.半導(dǎo)體單

5、晶硅、鍺等材料在外力作用下電阻率將發(fā)生變化，這種現(xiàn)象稱為壓阻效應(yīng)25.變磁阻式傳感器是一種利用磁路磁阻變化引起傳感器線圈的電感（自感或互感）變化來檢測非電量的機(jī)電轉(zhuǎn)換裝置。26.變阻式傳感器：自感式和互感式、電渦流式以及壓磁式、還有磁致伸縮執(zhí)行器27.自感式傳感器：變氣隙式、變面積式與螺管式28.自感式傳感器常用的交流電橋：輸出端對稱電橋（公式3-43） （公式3-47）電源端對稱電橋29.差動自感式傳感器當(dāng)銜鐵位于中間位置時(shí)，電橋輸出理論上為0，但實(shí)際上總存在零位不平衡電壓輸出（零位電壓），造成零位誤差30.零位電壓包含基波和高次諧波31.互感式和自感式傳感器統(tǒng)稱為電感式傳感器32.互感式傳

6、感器：（公式3-55） （公式3-64）33.電渦流式傳感器工作原理：34.電渦流式傳感器結(jié)構(gòu)類型：反射式和投射式35.鐵磁材料在磁場中磁化時(shí)，在磁場方向會伸長或縮短，這種現(xiàn)象稱為磁致伸縮效應(yīng)36.被磁化的鐵磁材料在應(yīng)力影響下形成磁彈特性，使磁化強(qiáng)度矢量重新取向，從而改變應(yīng)力方向的磁導(dǎo)率的現(xiàn)象，稱為逆磁致伸縮效應(yīng)或稱壓磁效應(yīng)與磁彈性效應(yīng)37.壓磁式傳感器的工作原理：38.電容式傳感器（公式4-1） 電容式傳感器分為：變極距型、變面積型、變介質(zhì)型39.差動式比單極式靈敏度提高一倍，且非線性誤差大為減少，還能有效的補(bǔ)償溫度變化所造成的誤差40.變面積型電容傳感器其量程不受線性范圍的限制，適合于測量

7、較大的直線位移和角位移41.為了消除邊緣效應(yīng)的影響，可以采用帶有保護(hù)環(huán)的結(jié)構(gòu)42.寄生電容:消滅寄生電容的影響，是電容式傳感器實(shí)用的關(guān)鍵43.變壓器電橋的空載輸出電壓：（公式4-31） 對變極距型電容傳感器（公式4-31）44.磁電式傳感器是利用電磁感應(yīng)原理，將輸入運(yùn)動速度或磁量的變化變換成感應(yīng)電勢輸出的傳感器，通常的磁電式傳感器不需要電源，是一種自源傳感器45.磁電式傳感器的基本原理：（公式5-1） 根據(jù)這一原理，可以設(shè)計(jì)成變磁通式和恒磁通式兩種結(jié)構(gòu)46（圖5-5）當(dāng)被測體的振動頻率w低語傳感器的固有頻率W0傳感器的靈敏度隨頻率而明顯地變化 當(dāng)被測體振動頻率高于傳感器的固有頻率時(shí)，一般取靈敏

8、度接近為一常數(shù) 當(dāng)頻率更高時(shí)，由于線圈阻抗的增加，靈敏度也隨著頻率的增加而下降47.霍爾效應(yīng)：當(dāng)電流通過一個(gè)位于磁場中的導(dǎo)體的時(shí)候測長會對導(dǎo)體中的電子產(chǎn)生一個(gè)橫向作用力，從而在導(dǎo)體的兩端產(chǎn)生電壓差（物理書上的概念，不知道傳感器考試算不算對）48.壓電式傳感器 正壓電效應(yīng)或簡稱壓電效應(yīng)：在電介質(zhì)的一定方向上施加機(jī)械力而產(chǎn)生變形時(shí)，會引起它內(nèi)部正負(fù)電荷中心相對轉(zhuǎn)移而產(chǎn)生電的極化，從而導(dǎo)致其兩個(gè)相對表面（極化面）上出現(xiàn)符號相反的束縛電荷，當(dāng)外力消失，又恢復(fù)不帶電原狀；當(dāng)外力變向，電荷極性隨之改變 逆壓電效應(yīng)或稱電致伸縮：對電介質(zhì)施加電場作用時(shí)，同樣會引起電介質(zhì)內(nèi)部正負(fù)電荷中心的相對位移而導(dǎo)致電介質(zhì)產(chǎn)

9、生變形且應(yīng)變與外電場強(qiáng)度成正比。49.具有壓電性的電介質(zhì)能實(shí)現(xiàn)機(jī)-電能量的相互轉(zhuǎn)換50.壓電材料可分為三大類：一 壓電晶體（單晶） 二 壓電陶瓷（多晶半陶瓷） 三是新型壓電材料51.在討論晶體機(jī)電特性時(shí)，采用xyz右手直角坐標(biāo)系比較方便，并統(tǒng)一規(guī)定：x軸與a軸重合，謂之電軸，垂直于此軸上的壓電效應(yīng)最強(qiáng)；y軸垂直m面，謂之機(jī)軸，機(jī)械變形最明顯；z軸與c軸重合，謂之光軸，也叫中性軸，沿z軸方向上沒有壓電效應(yīng)。52.壓電石英的機(jī)械強(qiáng)度和品質(zhì)因數(shù)高53.壓電陶瓷要使之具有壓電性，必須做極化處理54.壓電陶瓷的特點(diǎn)是：壓電常數(shù)大，靈敏度高，制造工藝成熟，成本低廉。55.會解釋石英晶片的切型56.壓電方程

10、：(公式6-4)壓電矩陣（公式6-5）的含義和計(jì)算57.正壓電效應(yīng)和逆壓電效應(yīng)是對應(yīng)存在的，哪個(gè)方向上有正壓電效應(yīng)，在此方向上必定存在逆壓電效應(yīng)58:縱向壓電效應(yīng)：對于壓電效應(yīng)材料來講，沿X軸（電軸）方向的力作用下產(chǎn)生電荷的壓電效應(yīng)稱為縱向壓電效應(yīng)。 橫向壓電效應(yīng)：把沿機(jī)械軸y方向的力作用下產(chǎn)生電荷的壓電效應(yīng)稱為“橫向壓電效應(yīng)”59.熱電式傳感器是利用轉(zhuǎn)換元件電磁參量隨溫度變化的特性，對溫度和與溫度有關(guān)的參量進(jìn)行檢測的裝置。其中將溫度變化轉(zhuǎn)換為電阻變化的稱為熱電阻傳感器；將溫度變化轉(zhuǎn)換為熱電勢變化的稱為熱電偶傳感器。60.熱電阻傳感器可分為金屬熱電阻式和半導(dǎo)體熱電阻式，前者簡稱熱電阻，后者簡稱

11、為熱敏電阻61.銅鉑鎳鐵的線性特性62.鉑電阻阻值在0-660溫度范圍內(nèi)Rt=Ro(1+At+Bt2)63.銅電阻阻值與溫度變化近似為：Rt=Ro(1+At+Bt2+Ct3)64.負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻的電阻：（公式7-4）65.熱電效應(yīng)：將兩種不同性質(zhì)的導(dǎo)體A、B組合成閉合回路，若節(jié)點(diǎn)1和2處于不同的溫度時(shí)，兩者之間將產(chǎn)生一熱電勢，在回路中形成一定大小的電流（圖7-8）66.熱電勢由接觸電勢和溫差電勢兩部分組成67.接觸電勢的公式（公式7-7）68.學(xué)會利用溫差電勢的積分方向?qū)懗鰷囟缺磉_(dá)式69中間導(dǎo)體定律（推導(dǎo)）70.連接導(dǎo)體定律與中間溫度定律（推導(dǎo)）71.參考電極定律72.熱電偶的溫度補(bǔ)償：（

12、1）0C恒溫法（2）補(bǔ)正系數(shù)修正法（3）延伸熱點(diǎn)極法（4）補(bǔ)償電橋法73.圖8-1光電式傳感器的組成形式74.常用的光源有：（1）熱輻射光源：有較寬的光譜，適應(yīng)性強(qiáng)（2）氣體放電光源：原子輻射光譜呈現(xiàn)許多分離的線條，稱為線光譜（3）發(fā)光二極管：特點(diǎn)體積小，無輻射，無污染，功耗低，壽命長（4）激光器75.外光電效應(yīng)：在光的照射下，電子逸出物體表面而產(chǎn)生光電子發(fā)射的現(xiàn)象稱為外光電效應(yīng)。76.基于外光電效應(yīng)原理工作的光電器件有光電管和光電倍增管77.內(nèi)光電效應(yīng)：光照射在半導(dǎo)體材料上，材料中處于價(jià)帶的電子吸收光子能量，通過緊帶躍入導(dǎo)帶，使導(dǎo)帶內(nèi)電子濃度和價(jià)帶內(nèi)空穴增多，即激光發(fā)出光生電子-空穴對，從而

13、使半導(dǎo)體材料產(chǎn)生光電效應(yīng)78.內(nèi)光電效應(yīng)按其工作原理可分為:光電導(dǎo)效應(yīng)和光生伏特效應(yīng)79.光電導(dǎo)器件：（1）光敏電阻（2）光敏二極管（3光敏三極管80.光生伏特效應(yīng)器件:光電池81.CCD的基本原理：光信號信號電荷，電荷耦合，電荷傳輸，時(shí)鐘自掃描82.CMOS的基本原理：光信號模擬信號電壓，將模擬信號電壓串行掃描82.模擬式光電傳感器由如下工作方式：透射式，反射式，遮光式，輻射式83.光纖波導(dǎo)原理：由折射率較大的纖芯和折射率較小的包層構(gòu)成的雙層同心圓柱結(jié)構(gòu)，（后面還有請自己查看書本）84.數(shù)值孔徑是衡量光纖集光性能的主要參數(shù)85.數(shù)值孔徑的計(jì)算公式（公式9-3）86.V大的光纖傳輸?shù)哪?shù)多，稱

14、為多模光纖87.單模光纖，多用于功能型（FF）光纖傳感器88.信號通過光纖時(shí)的損耗和色散是光纖的主要特性89.光纖的特性： （1）損耗 （2）色散：所謂光纖的色散就是輸入脈沖在光纖傳輸?shù)倪^程中由于光波的群速度不同而出現(xiàn)的脈沖展寬現(xiàn)象，光纖色散使傳輸?shù)男盘柮}沖發(fā)生畸變90.光纖傳感器是通過被測量隊(duì)光纖內(nèi)傳輸光進(jìn)行調(diào)制，使傳輸光的強(qiáng)度，相位，頻率或偏振等特性發(fā)生變化，再通過被調(diào)制過的光信號進(jìn)行檢測，從而得出相應(yīng)被測量的傳感器91.光纖傳感器分為兩大類：（1）功能型傳感器（2）非功能型傳感器 前者利用光纖本身的特性，把光纖作為敏感元件，后者利用其它敏感元件，光纖僅作為光的傳輸介質(zhì)92.光的調(diào)制和解調(diào)可分為：強(qiáng)度、相位、偏振、頻率和波長等方式93.幾種干涉測量儀與光纖干涉?zhèn)鞲衅鞯脑恚ㄕf出1種干涉儀的基本原理）94.光纖陀螺的基本原理95.光纖電流傳感器，由電流所形成的磁場會引起光纖中線偏振光的偏轉(zhuǎn)；檢測偏轉(zhuǎn)角的大小，就可以得到相應(yīng)的電流值96.感應(yīng)同步器是應(yīng)用電磁感應(yīng)原理把位移量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量的傳感器97.物理光柵主要利用光的衍射現(xiàn)象；計(jì)量光柵主要利用光柵的莫爾條紋現(xiàn)象98.解釋莫爾條紋99.旋轉(zhuǎn)式編碼器有兩種增量編碼器和絕對編碼器100.超聲波檢