传感器考试知识点总括_医学心理学-针灸学.pdf

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1、学习必备 欢迎下载 传感器知识要点 要点回顾 第二章 常用传感器 基本概念：1-有关传感器的定义、基本组成涵盖框图；2-传感器的基本特性（灵敏度、线性度、重复性、精确度、稳定性、动态特性、环境参数）3-传感器的分类方法和种类，何谓能量控制型传感器（电阻、电容、电感）也称无源型传感器、何谓能量转换型传感器（压电、磁电、热电、光电）也称有源传感器。4电阻型传感器要求掌握公式，见书第 6 页，三个相关参数，对于电阻应变式：电阻应变片的电阻相对变化率是与应变成正比的。掌握 应变选择原则：当测量较小应变时，应选用压阻效应工作的应变片，而测量大应变时，应选用应变效应工作的应变片。5-对于金属丝应变片在测量

2、被测物体的应变时，电阻的相对变化主要由 哪个参数决定的（丝的几何尺寸）来决定的。6对于电容式传感器，请掌握其测量原理，相关公式，对应的三个参数的含义，要求掌握变极距有关灵敏度的计算公式：见书第 14 页 2.27，其灵敏度显然是非线性的，其使用时有条件的。7对于电感式传感器要掌握测量原理，计算公式，掌握自感式、互感式、差动式结构的特点，请注意实际工程应用的接法。见书第 21 页。图 2.23b.反向串联。掌握电涡流基本原理。利用涡电流传感器测量物体位移时，如果被测物体是塑料材料，此时可否进行位移测量，如果不能，应采取什么措施才能测量。8-有关压电传感器，要掌握压电效应，何谓正压电效应，何谓逆压

3、电效应，压电效应的等效电路，压电传感器对测量电路的要求，见书第 26-27。压电式传感器可以采用多片压电晶片串联或并联，一般并联接法适宜于测量缓变信号，串联接法适宜于测量高频信号。为了使输出电压几乎不受电缆长度变化的影响，其前置放大器应采用 电荷放大器。为什么说压电式传感器一般适合动态测量而不适合静态测量?9-对于磁电式传感器，要求掌握测量原理，基本公式，请看书第 28 页，恒磁通动圈式传感器，输出感应电势与线圈运动的速度成正比，如在测量电路中接入积分电路和微分电路，则可用来测量位移和加速度。10-对于热电式传感器，要求掌握热电偶的测量原理，尤其是热电偶的相关定律，为什么要做冷端补偿？关于热电

4、阻和热敏电阻的说法中，可比性的说法是：A、热电阻一般采用纯金属材料，而热敏电阻采用半导体材料；B、热电阻的温度-电阻系数一般是近似线性的，而热敏电阻的温度-电阻系数是非线性的；C、热敏电阻结构简单、体积小，因此可测点温度；而在测温范围内，热电阻的电阻温度系数相对较为稳定；11对于磁敏传感器，要求掌握霍尔元件的工作原理，等效电路，应用。适用的检测领域尤其是适合测量哪些物理量。12对于光电传感器，要求掌握光电传感器的原理，内光电、外光电效应，光生伏特福效应。13-压磁式传感器是利用铁磁材料的压磁效应将被测量引起磁导率的变化转换为电信号。其适合较大的力值测量。第三章 测试系统的特性 1掌握测试系统的

5、基本要求；请看书第 56 页。理想的测试的系统应该具有单值的确定的输入输出关系，并且输入输出关系呈线性为最佳。2线性系统的主要性质（叠加、比例、微分、积分、频率保持）。学习必备 欢迎下载 3有关误差的概念、分类，有关相对误差的定义，计算公式；在选用测试系统时，应在合理选用量程的条件下在选择合适的精度等级，一般应尽量避免在全量程的 1/3 以下范围内工作，以免产生较大的 什么误差？4-有关测试系统的精度；5-有关系统静态特性参数，线性度，灵敏度、滞后量；6有关动态特性 描述方法：系统的动态特性可采用微分方程、传递函数和频率特性来描述，在工程测试技术中，常采用频率响应来描述，在控制工程中，常采用传

6、递函数来描述。第四章 测量电路 1-有关直流电桥的工作原理，电桥电阻的规定，1、2、3、4 号位置的约定；单臂桥、半桥、全桥的基本电路；电桥的加减性；请注意如何提高电桥的灵敏度，可以采取的方法有提高电源电压。2-有关交流电桥的特点；请注意交流电桥的二个推论，请查看讲义 PPT.即相邻桥臂是电阻，另外二臂应当是？如果相对桥臂是电阻，则另外相对二臂一个是电感，则另一臂一定是电容。3有关调制与解调的基本概念，请掌握图解过程，并会文字描述。4滤波器的分类，四种滤波器的幅频特性请仔细看横带宽滤波器，见书 108 页。恒带宽滤波器在所有频带都具有同样良好的分辨力，恒带宽比滤波器在高频段的频率分辨力如何？5

7、滤波器因数的定义，见书 105，公式 4,30。因数越小，说明选择性越好。第五章 信号分析与处理 1-信号的基本概念，信号的分类，信号的时域分析与频域分析。2周期性信号的特点，请注意看讲义，红笔重点，频谱的三个特性，离散型、谐波性、收敛性；3-非周期性信号的特点，频谱特性，连续性和密度性；请注意非周期性信号的特例，准周期信号。它的频谱具有离散型。第六章 测试技术在工程中的应用 1-抗干扰技术的种类，以及选择原则；请注意工程实例，要求设计一个应用，包括测量原理，测量电路，传感器的选择；器的基本特性灵敏度线性度重复性精确度稳定性动态特性环境参数传感器的分类方法和种类何谓能量控制型传感器电阻电容电感

8、也称无源型传感器何谓能量转换型传感器压电磁电热电光电也称有源传感器电阻型传感器要求掌握公式较小应变时应选用压阻效应工作的应变片而测量大应变时应选用应变效应工作的应变片对于金属丝应变片测量被测物体的应变时电阻的相对变化主要由哪个参数决定的丝的几何尺寸来决定的对于电容式传感器请掌握其测量原理相关条件的对于电感式传感器要掌握测量原理计算公式掌握自感式互感式差动式结构的特点请注意实际工程应用的接法见书第页图反向串联掌握电涡流基本原理利用涡电流传感器测量物体位移时如果被测物体是塑料材料此时可否进行位学习必备 欢迎下载 第二章 常用传感器 1、传感器的定义 广义上说：能感知某一物理量、化学量、生物量等的信

9、息，并能按一定规律将其转化为可以加以利用的信息的装置。狭义上说：传感器就是能感知被测量，并能按一定规律将其转化为电量的装置。根据中华人民共和国国家标准(GB7665.87)传感器通用术语，传感器(Transducer/Sensor)的定义是：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。通常传感器由敏感元件和转换元件组成。其中敏感元件(Sensing element)是指传感器中能直接感受被测量的部分；转换元件(Transition element)是指传感器中能将敏感元件输出量转换为适于传输和测量的电信号部分。2、传感器的基本特性 灵敏度:是指传感器输出量的变化量与输入量的

10、变化量之比。一般情况下，灵敏度越高越好。线性度:传感器的输出信号与输入信号之间成比例关系，即线性度好。这样才能避免或减小线性度误差。重复性:是衡量在同一工作条件下，对同一被测量进行多次连续测量所得结果之间的不一致程度的指标。所得结果分散范围越小，重复性越好 精确度:表示传感器的输出结果与被测量的实际值之间的符合程度，是测量值的精密程度与准确程度的综合反映.稳定性:是指在相同条件且相当长时间内，其输入特性和输出特性不发生变化的能力。影响传感器稳定性的因素是时间和环境。动态特性:反映传感器对于随时间变化的动态量的响应特性。当被测量是一随时间而变化的动态信号时，就必须考虑其输出能否跟得上输入信号的变

11、化，它会产生多大的动态误差。因此要求传感器能够迅速地、精确地跟踪输入信号，并具有相应的输出。环境参数:主要是指传感器允许使用的工作温度范围及湿度环境压力、环境振动和冲击等引起环境压力误差、环境振动误差和冲击误差等。3、传感器的分类方法和种类 1)按被测物理量分类 机械量:长度、厚度、位移、速度、加速 度、旋转角、转数、质量、重量、力、压力、真空度、力矩、风速、流速、流量 化学量：湿度、PH 值 声:声压、噪声 磁:磁通、磁场强度 温度:温度、热量、比热 光：亮度、色彩 2)按传感器工作原理分类 应变式、压电式、光电式、红外式、光纤式、电阻式、电容式、电感式等 器的基本特性灵敏度线性度重复性精确

12、度稳定性动态特性环境参数传感器的分类方法和种类何谓能量控制型传感器电阻电容电感也称无源型传感器何谓能量转换型传感器压电磁电热电光电也称有源传感器电阻型传感器要求掌握公式较小应变时应选用压阻效应工作的应变片而测量大应变时应选用应变效应工作的应变片对于金属丝应变片测量被测物体的应变时电阻的相对变化主要由哪个参数决定的丝的几何尺寸来决定的对于电容式传感器请掌握其测量原理相关条件的对于电感式传感器要掌握测量原理计算公式掌握自感式互感式差动式结构的特点请注意实际工程应用的接法见书第页图反向串联掌握电涡流基本原理利用涡电流传感器测量物体位移时如果被测物体是塑料材料此时可否进行位学习必备 欢迎下载 3)按能

13、量关系分类 能量转换型（无源型）:直接由被测对象输入能量使其工作。例如:热电偶温度计,压电式加速度计.能量控制型（有源型）:从外部供给能量并由被测量控制外部供给能量的变化.例如:电阻应变片.4)敏感元件与被测对象之间关系 物性型:依靠敏感元件材料本身物理性质的变化来实现信号变换.如:水银温度计。结构型:依靠传感器结构参数的变化实现信号转变。例如:电容式和电感式传感器 5)输出信号性质分 传感器可分为:开关型（二值型）传感器；数字型传感器；模拟型传感器等 4、电阻型传感器（P45）把被测量对象的变化量转换为电阻变化的传感器 应变效应：导体或半导体材料在外界力的作用下产生机械变形时（伸长或缩短），

14、其电阻值相应发生变化。压阻效应：指某些半导体材料在沿某一轴向受到外力作用时，其电阻率发生变化的现象。K012E 为电阻应变片的灵敏度系数，该值对于特定的材料恒定为常数，说明：电阻值的相对变化与应变成正比，因此通过测量应变，便可测量电阻变化，这就是应变片原理。（12）项是由几何尺寸变化引起的，E项是由于电阻率变化引起的。对于金属丝应变片来说，（12）项远大于E项。而对于半导体而言，E项远大于（12）项，因此公式可简化为：K0E。应变选择原则：当测量较小应变时，应选用压阻效应工作的应变片，而测量大应变时，应选用应变效应工作的应变片。5、电容式传感器（P54）AC0 采用电容器作为传感元件，将不同物

15、理量的变化转换为电容量的变化。电容器传感器的灵敏度 由上式可见：灵敏度与间隙的平方成反比，间隙大，灵敏度低；需要注意，灵敏度高带来的问题，就是非线性会增大。因此，变极距型电容式传感器常工作在一个较小的范围内（0.01数百微米），而且 最大应小于极板间距的 1/51/10。减小可以提高灵敏度。为了改善非线性、提高灵敏度和减小外界因素(如电源电压、环境温度)的影响，常常作成差动式结构或采用适当的测量电路来改善其非线性。6、电感式传感器（P66）ALR器的基本特性灵敏度线性度重复性精确度稳定性动态特性环境参数传感器的分类方法和种类何谓能量控制型传感器电阻电容电感也称无源型传感器何谓能量转换型传感器压

16、电磁电热电光电也称有源传感器电阻型传感器要求掌握公式较小应变时应选用压阻效应工作的应变片而测量大应变时应选用应变效应工作的应变片对于金属丝应变片测量被测物体的应变时电阻的相对变化主要由哪个参数决定的丝的几何尺寸来决定的对于电容式传感器请掌握其测量原理相关条件的对于电感式传感器要掌握测量原理计算公式掌握自感式互感式差动式结构的特点请注意实际工程应用的接法见书第页图反向串联掌握电涡流基本原理利用涡电流传感器测量物体位移时如果被测物体是塑料材料此时可否进行位学习必备 欢迎下载 利用电磁感应原理将被测非电量如位移、压力、流量、振动等转换成线圈自感系数 L 或互感系数 M 的变化，再由测量电路转换为电压

17、或电流的变化量输出，这种装置称为电感式传感器。其分类为自感式（变间隙型、变面积、螺管型和涡流型）与互感式。（1）线圈的电感可用下式表示：在铁芯和衔铁之间有气隙，传感器的运动部分与衔铁相连。当衔铁移动时，气隙厚度发生改变，引起磁路中磁阻变化，从而导致电感线圈的电感值变化，因此只要能测出这种电感量的变化，就能确定衔铁位移量的大小和方向。一般情况下，导磁体的磁阻与空气隙磁阻相比是很小的，因此线圈的电感值可近似地表示为：变间隙式自感式电感传感器灵敏度：于不是常数，会产生非线性误差，因此这种传感器常规定在较小气隙变化范围内工作。设气隙变化为（0，0），气隙变化甚小。即远小于0 时（一般要求小与 10 倍

18、以上），S 进一步近似为 变面积式。变面积型自感传感器的自感与面积成线性关系，但这种传感器的灵敏度较低。螺管型电感传感器的衔铁随被测对象移动，线圈磁力线路径上的磁阻发生变化，线圈电感量也因此而变化。线圈电感量的大小与衔铁插入线圈的深度有关。设线圈长度为 l、线圈的平均半径为 r、线圈的匝数为 N、衔铁进入线圈的长度 la、衔铁的半径为 ra、铁心的有效磁导率为 m，则线圈的电感量 L 与衔铁进入线圈的长度 la 的关系可表示为：电涡流传感器 当通过金属导体的磁通变化时，会在导体中产生感生电流，这种电流在导体中是自行闭合的，这就是所谓电涡流。电涡流的产生必然要消耗一部分能量，从而使产生磁场的线圈

19、阻抗发生变化，这一物理现象称为涡流效应。电涡流式传感器是利用涡流效应，将非电量转换为阻抗的变化而进行测量的。电涡流传感器的线圈与被测金属导体间是磁性耦合，电涡流传感器是利用这种耦合程度的变化来进行测量的。被测物体的物理性质，以及它的尺寸等都与总的测量装置特性有关。一般来说，被测物的电导率越高，传感器的灵敏度也越高。高频反射、低频透射。电涡流式传感器可以实现非接触地测量物体表面为金属导体的多种物理量，如位移、振动、厚度、转速、应力、硬度等参数。这种传感器也可用于无损探伤。电涡流式传感结构简单、频率响应宽、灵敏度高、测量范围大、抗干忧能力强，特别是有非接触测量的优点，因此在器的基本特性灵敏度线性度

20、重复性精确度稳定性动态特性环境参数传感器的分类方法和种类何谓能量控制型传感器电阻电容电感也称无源型传感器何谓能量转换型传感器压电磁电热电光电也称有源传感器电阻型传感器要求掌握公式较小应变时应选用压阻效应工作的应变片而测量大应变时应选用应变效应工作的应变片对于金属丝应变片测量被测物体的应变时电阻的相对变化主要由哪个参数决定的丝的几何尺寸来决定的对于电容式传感器请掌握其测量原理相关条件的对于电感式传感器要掌握测量原理计算公式掌握自感式互感式差动式结构的特点请注意实际工程应用的接法见书第页图反向串联掌握电涡流基本原理利用涡电流传感器测量物体位移时如果被测物体是塑料材料此时可否进行位学习必备 欢迎下载

21、 工业生产和科学技术的各个领域中得到了广泛的应用。（2）（互感式）差动变压器的工作原理类似变压器的作用原理。这种类型的传感器主要包括有衔铁、一次绕组和二次绕组等。一、二次绕组间的耦合能随衔铁的移动而变化，即绕组间的互感随被测位移改变而变化。由于在使用时采用两个二次绕组反向串接，以差动方式输出，所以把这种传感器称为差动变压器式电感传感器，通常简称差动变压器。7、压电传感器（P79）压电效应：某些电介质在沿一定方向上受到外力的作用而变形时，其内部会产生极化现象，同时在它的两个相对表面上出现正负相反的电荷。当外力去掉后，它又会恢复到不带电的状态，这种现象称为正压电效应。当作用力的方向改变时，电荷的极

22、性也随之改变。相反，当在电介质的极化方向上施加电场，这些电介质也会发生变形，电场去掉后，电介质的变形随之消失，这种现象称为逆压电效应。P84 图 3.50 测量电路（P85-86）：压电传感器本身所产生的电荷量很小，而传感器本身的内阻又很大，因此其输出信号十分微弱，给后续电路提出很高要求。需将压电传感器先接到高输入阻抗的前置放大器，经阻抗变换之后再采用一般的放大、检波电路处理，方可将输出信号提供给指示及记录仪表。只有当压电传感器外电路负载无穷大时，传感器内部信号电荷才能无“漏损”，压电传感器受力后产生的电压或电荷才能长期保存，否则电路将以某时间常数按指数规律放电。这对于静态标定以及低频准静态测

23、量极为不利，必然带来误差。事实上，传感器内部不可能没有泄漏，外电路负载也不可能无穷大，只有外力以较高频率不断地作用，传感器的电荷才能得以补充。因此，压电元件不适合于静态测量。图 a）从电路上看，这是并联接法，类似两个电容的并联。所以，外力作用下正负电极上的电荷量增加了 1 倍，电容量也增加了 1 倍，输出电压与单片时相同。并联接法输出电荷大，时间常数大，宜用于测量缓变信号，并且适用于以电荷作为输出量的场合。图 b）从电路上看是串联的，两压电片中间粘接处正负电荷中和，上、下极板的电荷量与单片时相同，总电容量为单片的一半，输出电压增大了 1 倍。串联接法，输出电压大，本身电容小，适用于以电压作为输

24、出信号，且测量电路输入阻抗很器的基本特性灵敏度线性度重复性精确度稳定性动态特性环境参数传感器的分类方法和种类何谓能量控制型传感器电阻电容电感也称无源型传感器何谓能量转换型传感器压电磁电热电光电也称有源传感器电阻型传感器要求掌握公式较小应变时应选用压阻效应工作的应变片而测量大应变时应选用应变效应工作的应变片对于金属丝应变片测量被测物体的应变时电阻的相对变化主要由哪个参数决定的丝的几何尺寸来决定的对于电容式传感器请掌握其测量原理相关条件的对于电感式传感器要掌握测量原理计算公式掌握自感式互感式差动式结构的特点请注意实际工程应用的接法见书第页图反向串联掌握电涡流基本原理利用涡电流传感器测量物体位移时如

25、果被测物体是塑料材料此时可否进行位学习必备 欢迎下载 高的场合。8、磁电式传感器（P90）磁通的变化可通过多种方法来实现，如磁铁与线圈之间作切割磁力线运动、磁路中磁阻变化、恒定磁场中线圈面积变化等。因此可制造出不同类型的传感器，用于测量速度、扭矩等物理量 当一个 N 匝线圈相对地处于随时间变化的磁场中，当穿过它的磁通量发生变化时，线圈产生的感应电动势 dtde 当线圈在垂直于磁场方向作直线运动或旋转运动时，若以线圈相对磁场运动的速度 v 或角速度表示，则所产生的感应电动势 e 为：NBSeNBlve 9、热电式传感器（P92）由 A、B 两种不同的导体两端相互紧密地接在一起，组成一个闭合回路。

26、当两接点的温度不等（TT0）时，回路中就会产生电动势，从而形成电流，串接在回路中的电流表指针将发生偏转，这一现象通常称为热电效应（塞贝克效应）。热电势 EAB(T,T0)=接触电势温差电势 帕尔帖效应 汤姆逊效应 AB(T,T0)=EAB(T)-EAB(T0)+EB(T,T0)-EA(T,T0)热电偶回路中总的热电势应是接触电势与温差电势之和。如果构成热电偶的两个热电极材料相同，帕尔贴电势为零，即使两结点的温度不同，由于两支路的汤姆逊电势相互抵消，热电偶内部的总热电势为零。因此，热电偶必须采用两种不同的材料作为电极；如果两结点温度相等（TT0），汤姆逊热电势为零，尽管导体 A、B 的材料不同，

27、由于两端点的帕尔帖热电势绝对值相等，因此总热电势为零，因而热电偶的两端点必须具有不同的温度。工作机理：当材料固定后，回路的热电势 EAB(T,T0)只与两结点温度有关系，回路的热电势是两结点温度函数之差：)()(0TfTfEAB 当参考端温度 T0 固定不变时，则 f(T0)为常数，此时热电势就是工作端温度 T 的单值函数。热端（工作端）冷端（参考端）测出总的热电势后，测量温度的方法通常用查热电偶分度表的方法来确定被测温度值。器的基本特性灵敏度线性度重复性精确度稳定性动态特性环境参数传感器的分类方法和种类何谓能量控制型传感器电阻电容电感也称无源型传感器何谓能量转换型传感器压电磁电热电光电也称有

28、源传感器电阻型传感器要求掌握公式较小应变时应选用压阻效应工作的应变片而测量大应变时应选用应变效应工作的应变片对于金属丝应变片测量被测物体的应变时电阻的相对变化主要由哪个参数决定的丝的几何尺寸来决定的对于电容式传感器请掌握其测量原理相关条件的对于电感式传感器要掌握测量原理计算公式掌握自感式互感式差动式结构的特点请注意实际工程应用的接法见书第页图反向串联掌握电涡流基本原理利用涡电流传感器测量物体位移时如果被测物体是塑料材料此时可否进行位学习必备 欢迎下载（1）中间导体定律：在热电偶回路中，只要接入的第三导体两端温度相同，则对回路的总的热电动势没有影响。（2）标准电极定律：当热电偶回路的两个结点温度

29、为 T、T0 时，用导体 AB 组成的热电偶的热电势等于热电偶 AC 和热电偶 CB 的代数和。（3）中间温度定律：热电偶 AB 的热电势仅取决于热电偶的材料和两个结点的温度，而与温度沿热电极的分布以及热电极的参数和形状无关。冷端补偿：问题：热电偶的分度表所表征的是冷端温度为 0时的热电势-温度关系，与热电偶配套使用的显示仪表就是根据这一关系进行刻度的 办法：0恒温法；冷端温度修正法；仪表机械零点调整法；补偿电桥法 热电阻和热敏电阻 热电阻：导体的电阻值随温度变化而变化，通过其阻值的测量可以推算出被测物体的温度，利用此原理构成的传感器就是电阻温度传感器。纯金属和极大多数合金的电阻率随温度的增加

30、而增加（具有正的温度系数）导体电阻值随温度变化的关系式为：RR11（t2t1）R1（1t）；其中 R1 为温度 t1 时的电阻值；为金属材料在温度 t1 时的温度系数；tt2t1。这种温度传感器的材料通常为铂、镍和铜，最知名的电阻温度计的材料为铂。热敏电阻：（P105）利用半导体制成，其特点是电阻率随温度显著变化。因其电阻温度系数大，灵敏度高；热惯性小，反应速度快；体积小，结构简单；使用方便，寿命长，易于实现远距离测量等特点得到广泛地应用。热敏电阻是非线性电阻，它的非线性特性上表现在电阻与温度的关系不是直线关系，而是指数关系，PTC 正温度系数热敏电阻的阻值随温度升高而急剧增大。NTC 负温度

31、系数热敏电阻的阻值随温度升高而急剧减小。10、磁敏传感器（P122）霍尔传感器是利用半导体材料的霍尔效应进行测量的一种传感器。它可以直接测量磁场及微位移量，也可以间接测量液位、压力等工业生产过程参数。图8.8霍尔效应原理图 bBfLfElIdEH 应用（P132）可用于测量磁场、电流、位移、压力、振动、转速等 电流传感器、位移传感器、铁磁材料检测、计数装置、接近开关、转速表、角位移测量仪、汽车电子点火器。11、光电传感器（P109）器的基本特性灵敏度线性度重复性精确度稳定性动态特性环境参数传感器的分类方法和种类何谓能量控制型传感器电阻电容电感也称无源型传感器何谓能量转换型传感器压电磁电热电光电

32、也称有源传感器电阻型传感器要求掌握公式较小应变时应选用压阻效应工作的应变片而测量大应变时应选用应变效应工作的应变片对于金属丝应变片测量被测物体的应变时电阻的相对变化主要由哪个参数决定的丝的几何尺寸来决定的对于电容式传感器请掌握其测量原理相关条件的对于电感式传感器要掌握测量原理计算公式掌握自感式互感式差动式结构的特点请注意实际工程应用的接法见书第页图反向串联掌握电涡流基本原理利用涡电流传感器测量物体位移时如果被测物体是塑料材料此时可否进行位学习必备 欢迎下载 光电传感器是采用光电元件做为检测元件的传感器。它首先把被测量的变化转换成光信号的变化，然后借助光电元件进一步将光信号转换成电信号。用光照射

33、某一物体，光子能量就传递给电子，并且是一个光子的全部能量一次性地被一个电子所吸收，电子得到光子传递的能量后其状态就会发生变化，从而使受光照射的物体产生相应的电效应。在光线作用下能使电子逸出物体表面的现象称为外光电效应，基于外光电效应的光电元件有光电管、光电倍增管等；在光线作用下能使物体的电阻率改变的现象称为内光电效应。基于内光电效应的光电元件有光敏电阻、光敏晶体管等；在光线作用下，物体产生一定方向电动势的现象称为光生伏特效应，基于光生伏特效应的光电元件有光电池等。12、压磁式传感器 压磁效应：某些铁磁物质在外界机械力的作用下,某些铁磁物质在外界机械力的作用下,其内部产生机械应力,其内部产生机械

34、应力,从而引起磁导率的改变。磁致伸缩：某些铁磁物质在外界磁场的作用下会产生变形,有些伸长,有些则压缩.生变形,有些伸长,有些则压缩。常用来测量几万牛顿的压力,耐过载能力强,线性度常用来测量几万牛顿的压力,耐过载能力强,线性度 3%-5%第三章 测试系统的特性 1测试系统的基本要求 通常的工程测试问题总是处理输入量 x(t)、系统的传输或转换特性 h(t)和输出量 y(t)三者之间的关系。理想的测试系统应该具有单值的、确定的输入输出关系。对于每一个输入量，系统都有一个单一的输出量与之一一对应，知道其中一个量就可以确定另一个量，并且以输出和输入成线性关系为最佳。在静态测量中，测试系统的这种线性关系

35、虽然总是所希望的，但不是必须的，因为用曲线校正或用输出补偿技术作非线性校正并不困难。简而言之：理想的测试的系统应该具有单值的确定的输入输出关系，并且输入输出关系呈线性为最佳。2线性系统的主要性质（叠加、比例、微分、积分、频率保持）。3有关误差的概念、分类，有关相对误差的定义，计算公式（1）概念定义：误差：测量装置的示值和被测量的真值之间的差值 0 xxx 真值：是在理想情况下表征一个物理量真实的值，他客观存在却不能测量得到，随着科技的不断发展，测量结果的数值会不断接近真值；器的基本特性灵敏度线性度重复性精确度稳定性动态特性环境参数传感器的分类方法和种类何谓能量控制型传感器电阻电容电感也称无源型

36、传感器何谓能量转换型传感器压电磁电热电光电也称有源传感器电阻型传感器要求掌握公式较小应变时应选用压阻效应工作的应变片而测量大应变时应选用应变效应工作的应变片对于金属丝应变片测量被测物体的应变时电阻的相对变化主要由哪个参数决定的丝的几何尺寸来决定的对于电容式传感器请掌握其测量原理相关条件的对于电感式传感器要掌握测量原理计算公式掌握自感式互感式差动式结构的特点请注意实际工程应用的接法见书第页图反向串联掌握电涡流基本原理利用涡电流传感器测量物体位移时如果被测物体是塑料材料此时可否进行位学习必备 欢迎下载 约定真值：是按照国际公认的单位定义，利用科技发展的最高水平所复现的单位基准约定，与真值相似并可供

37、使用的值。实际测量中，常用某一被测量多次测量的平均值或上一级标准仪器测得的示值作约定真值。绝对误差：被测参数的测量值 x 与真值 x0 的差值：相对误差：用绝对误差与真值之比的百分数表示的，当分母为约定真值时，该误差称为实际相对误差。相对误差较绝对误差更能说明测量的精确程度。示值相对误差：示值相对误差是用绝对误差与示值之比的百分数来表示，即：引用误差（满度相对误差）：分母为仪器量程满度值 xm。引用误差是为评价测量仪表的精确度等级而引入的，常以允许引用误差值来作为准确度级别的代号。国际上规定：电测仪表的精度等级指数分为 0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5、5.0 七级。被测量值与量

38、程 xm 相差越小，测量精度越高。选量程时，应尽可能将测量值近似仪表满度值，一般不小于满度值的 2/3。系统误差：每次测量同一量时，呈现出相同的或确定性方式的那些测量误差。它常常由标定误差、持久发生的人为误差、不良仪器造成的误差、负载产生的误差、装置分辨率局限产生的误差等因素所产生。随机误差：每次测量同一量时，其数值均不一致，但却具有零均值的哪些测量误差。它产生的原因有：测量人员的随机因素、设备受到干扰、试验条件的波动、测量仪器灵敏度不够等。比如机械摩擦或振动可能会使指示值在真值附近波动。粗大误差（寄生误差）：意想不到而存在的误差，如试验中因过失或错误引起的误差，试验之后的计算误差等。（2）分

39、类 分类 误差 定义 按误差的基本性质和特点和分类 系统误差 在同一条件下，多次重复测量同一量时，误差的大小和符号保持不变或按一定规律变化，这种误差称为系统误差。随机误差 在同一条件下，多次重复测量同一量时，大小相符号均作无规律变化的误差称为随机误差。粗大误差 明显歪曲测量结果的误差称为粗大误差。按误差产生的来源分类 工具误差 由于测量仪表或仪表组成元件本身不完善引起的误差 方法误差 由于测量仪表原理不完善引起的误差。按误差的量纲绝对误差 测量值和真值的差值，和被测量具有相同的量纲。器的基本特性灵敏度线性度重复性精确度稳定性动态特性环境参数传感器的分类方法和种类何谓能量控制型传感器电阻电容电感

40、也称无源型传感器何谓能量转换型传感器压电磁电热电光电也称有源传感器电阻型传感器要求掌握公式较小应变时应选用压阻效应工作的应变片而测量大应变时应选用应变效应工作的应变片对于金属丝应变片测量被测物体的应变时电阻的相对变化主要由哪个参数决定的丝的几何尺寸来决定的对于电容式传感器请掌握其测量原理相关条件的对于电感式传感器要掌握测量原理计算公式掌握自感式互感式差动式结构的特点请注意实际工程应用的接法见书第页图反向串联掌握电涡流基本原理利用涡电流传感器测量物体位移时如果被测物体是塑料材料此时可否进行位学习必备 欢迎下载 分类 相对误差 绝对误差和被测量的实际值（或示值）的比值，通常以百分数来表示。是无量纲

41、量。引用误差 绝对误差和仪表满量程的比值，一般以百分数来表示。通常以最大引用误差来确定仪表的精确度等级。按仪表的工作条件分类 基本误差 仪表在规定的标准条件下所具有的误差。附加误差 仪表在偏离规定的标准条件工作时除基本误差外又附加产生的误差。按被测量随时间变化的速度分类 静态误差 在被测量稳定不变条件下进行测量时所产生的误差。动态误差 在被测量随时间变化的过程中进行测量时所产生的附加误差。（3）在选用测试系统时，应在合理选用量程的条件下，再选择合适的精度等级，一般应尽量避免在全量程的 1/3 以下范围内工作，以免产生较大的相对误差。4-有关测试系统的精度 精密度：表示多次重复测量中，测量值彼此

42、之间的重复性或分散性大小的程度。精密度反映随机误差的大小，随机误差愈小，测量值就愈密集，重复性愈好，精密度愈高。正确度：表示多次重复测量中，测量平均值与真值接近的程度。正确度反映系统误差的大小，系统误差愈小，测量平均值就愈接近真值，正确度愈高。准确度(精确度)：表示多次重复测量中，测量值与真值一致的程度。准确度反映随机误差和系统误差综合的大小，只有当随机误差和系统误差都小时，准确度才高。准确度也简称为精度。衡量精度的性能指标常用相对误差和引用误差来表示。式中：x测试系统给出的测量值；、n被测量的真值和额定真值；x、xn测量平均值和额定测量值(测量范围的上限值或量程)。5-有关系统静态特性参数(

43、线性度，灵敏度、滞后量)；线性度:是指测试系统的输出与输入之间能否像理想系统那样保持常值比例关系(线性关系)的一种度量。在静态测量中，通常用实验的方法求取系统的输出与输入关系曲线，称为标定曲线，标定曲线与拟合直线的接近程度称为线性度。如图 3.3 所示，线性度用标定曲线与拟合直线的最大偏差 B 与满量程输出值 A 的百分比表示，即%100ABe 器的基本特性灵敏度线性度重复性精确度稳定性动态特性环境参数传感器的分类方法和种类何谓能量控制型传感器电阻电容电感也称无源型传感器何谓能量转换型传感器压电磁电热电光电也称有源传感器电阻型传感器要求掌握公式较小应变时应选用压阻效应工作的应变片而测量大应变时

44、应选用应变效应工作的应变片对于金属丝应变片测量被测物体的应变时电阻的相对变化主要由哪个参数决定的丝的几何尺寸来决定的对于电容式传感器请掌握其测量原理相关条件的对于电感式传感器要掌握测量原理计算公式掌握自感式互感式差动式结构的特点请注意实际工程应用的接法见书第页图反向串联掌握电涡流基本原理利用涡电流传感器测量物体位移时如果被测物体是塑料材料此时可否进行位学习必备 欢迎下载 灵敏度是测试系统对被测量变化的反应能力，是反映系统特性的一个基本参数。当系统输入x 有一个变化量x，引起输出 y 也发生相应的变化量y，则输出变化量与输入变化量之比称为灵敏度，用 S 表示，即 xyS 在静态测量中，对于呈直线

45、关系的线性系统，得 babxyS00 式中：b拟合直线的斜率，而非线性系统的灵敏度就是该系统特性曲线的斜率。滞后量(回程误差)：当输入 x 由小增大，而后又由大减小时，同一个输入量系统会出现不同的输出量。在全量程范围内，同一个输入量的前后两个输出量的最大差值称为滞后量H，如图3.4所示。滞后量也可用最大输出差值 H 与满量程输出值 A的百分比表示，即%100AHh 6有关动态特性 描述方法：系统的动态特性可采用微分方程、传递函数和频率特性来描述；在工程测试技术中，常采用频率响应来描述；在控制工程中，常采用传递函数来描述。器的基本特性灵敏度线性度重复性精确度稳定性动态特性环境参数传感器的分类方法

46、和种类何谓能量控制型传感器电阻电容电感也称无源型传感器何谓能量转换型传感器压电磁电热电光电也称有源传感器电阻型传感器要求掌握公式较小应变时应选用压阻效应工作的应变片而测量大应变时应选用应变效应工作的应变片对于金属丝应变片测量被测物体的应变时电阻的相对变化主要由哪个参数决定的丝的几何尺寸来决定的对于电容式传感器请掌握其测量原理相关条件的对于电感式传感器要掌握测量原理计算公式掌握自感式互感式差动式结构的特点请注意实际工程应用的接法见书第页图反向串联掌握电涡流基本原理利用涡电流传感器测量物体位移时如果被测物体是塑料材料此时可否进行位学习必备 欢迎下载 第四章 测量电路 1-有关直流电桥的工作原理 输

47、出电压为：043214231)(URRRRRRRRUUUDABAy 由上式可见：若 R1R3=R2R4，则输出电压必为零，此时电桥处于平衡状态，称为平衡电桥。若当四个桥臂的阻值变化同号时：设四个桥臂的初始电阻值均为 R0，输出电压为：半桥单臂 半桥双臂 器的基本特性灵敏度线性度重复性精确度稳定性动态特性环境参数传感器的分类方法和种类何谓能量控制型传感器电阻电容电感也称无源型传感器何谓能量转换型传感器压电磁电热电光电也称有源传感器电阻型传感器要求掌握公式较小应变时应选用压阻效应工作的应变片而测量大应变时应选用应变效应工作的应变片对于金属丝应变片测量被测物体的应变时电阻的相对变化主要由哪个参数决定

48、的丝的几何尺寸来决定的对于电容式传感器请掌握其测量原理相关条件的对于电感式传感器要掌握测量原理计算公式掌握自感式互感式差动式结构的特点请注意实际工程应用的接法见书第页图反向串联掌握电涡流基本原理利用涡电流传感器测量物体位移时如果被测物体是塑料材料此时可否进行位学习必备 欢迎下载 全桥 相邻两桥臂电阻的变化所产生的输出电压为该两桥臂各阻值变化产生的输出电压值差 相对两桥臂电阻的变化所产生的输出电压为该两桥臂各阻值变化产生的输出电压值和 各种电桥的灵敏度0RRUSy分别为：040201;21;41USUSUS 如何提高电桥的灵敏度？可以采取的方法有提高电源电压。有关交流电桥的特点 采用交流电压供电

49、，四个桥臂可以是电感 L、电容 C 或者电阻 R，均用阻抗符号 Z 表示。根据对直流电桥的讨论可以写出 器的基本特性灵敏度线性度重复性精确度稳定性动态特性环境参数传感器的分类方法和种类何谓能量控制型传感器电阻电容电感也称无源型传感器何谓能量转换型传感器压电磁电热电光电也称有源传感器电阻型传感器要求掌握公式较小应变时应选用压阻效应工作的应变片而测量大应变时应选用应变效应工作的应变片对于金属丝应变片测量被测物体的应变时电阻的相对变化主要由哪个参数决定的丝的几何尺寸来决定的对于电容式传感器请掌握其测量原理相关条件的对于电感式传感器要掌握测量原理计算公式掌握自感式互感式差动式结构的特点请注意实际工程应

50、用的接法见书第页图反向串联掌握电涡流基本原理利用涡电流传感器测量物体位移时如果被测物体是塑料材料此时可否进行位学习必备 欢迎下载 交流电桥平衡要满足两个条件，即：两相对桥臂的阻抗模的乘积相等；其阻抗角的和相等。若电桥中有一对相邻桥臂为电阻，根据平衡条件，其余二桥臂一定为同类的阻抗；若电桥中有一对相对桥臂为电阻，根据平衡条件，其余二桥臂一定具有异类的阻抗（如果相对桥臂是电阻，则另外相对二臂一个是电感，则另一臂一定是电容。）3有关调制与解调的基本概念（自带高频教材）把控制高频振荡波的缓变信号称为调制波；载送缓变信号的高频振荡波称为载波；经过调制的高频振荡波称为已调波，分别有调幅波、调频波 调幅是将