传感器原理复习提纲及详细知识点(2016)

传感器原理复习提纲第一章绪论

1.检测系统的组成。

2.传感器的定义及组成。

3.

传感器的分类。

4.什么是传感器的静态特性和动态特性。

5.列出传感器的静态特性指标，并明确各指标的含义。

x 输入量，y 输出量，a 0零点输出，a 1理论灵敏度，a 2非线性项系数

灵敏度

传感器在稳态下，输出的变化量与引起该变化量的输入变化量之比。 表征传感器对输入量变化的反应能力

线性传感器 非线性传感器

迟滞

正（输入量增大）反（输入量减小）行程中输出输入曲线不重合称为迟滞。

产生迟滞的原因：由于传感器敏感元件材料的物理性质和机械另部件的缺陷 所造成的，如弹性敏感元件弹性滞后、 运动部件摩擦、 传动机构的间隙、 紧固件松动等。

线性度

传感器的实际输入-输出曲线的线性程度。 4种典型特性曲线

非线性误差

%100max

⨯∆±

=FS

L Y L γ，ΔLmax ——最大非线性绝对误差，Y

FS ——满量程输出值。

直线拟合线性化：出发点→获得最小的非线性误差（最小二乘法：与校准曲线的残差平方和最小。） 例 用最小二乘法求拟合直线。 设拟合直线y=kx+b 残差△i=yi-（kxi+b ）

分别对k 和b 求一阶导数，并令其 =0，可求出b 和k

k y x

=∆∆%1002max

⨯∆=

FS

H Y H γ最小

∑=∆n

i i 1

2

将k 和b 代入拟合直线方程，即可得到拟合直线，然后求出残差的最大值Lmax 即为非线性误差。

重复性

重复性是指传感器在输入量按同一方向作全量程连续多次变化时， 所得特性曲线不一致的程度。重复性误差属于随机误差，常用标准 差σ计算，也可用正反行程中最大重复差值计算，即 或

零点漂移 传感器无输入时，每隔一段时间进行读数，其输出偏离零值，即为零点漂移。

零漂＝，式中ΔY0——最大零点偏差；Y FS ——满量程输出。

温度漂移 温度变化时，传感器输出量的偏移程度。一般以温度变化1度，输出最大偏差与满量程的百分比表示，

即温漂＝Δmax ——输出最大偏差；ΔT ——温度变化值；YFS ——满量程输出。

6. 一阶特性的指标及相关计算。

一阶系统微分方程 τ：时间常数，k=1静态灵敏度 拉氏变换 )()()1(s X s Y s =+τ

传递函数 s s X s Y s H τ+=

=

11

)()()( 频率响应函数

ωτ

ωωωj j X j Y j H +=

=

11

)()()( 误差部分

7. 测量误差的相关概念及分类。

相关概念 （1）等精度测量（2）非等精度测量（3）真值（4）实际值（5）标称值（6）示值（7）测量误差 分类 系统误差 随机误差 粗大误差

绝对误差-修正值

相对误差——最大允许误差 （看例题）

（1）正态分布

（2）随机误差的评价指标 （3）测量的极限误差

其标准差为σ，如果其中某一项残差，则该项为坏值

8. 绝对误差，相对误差的概念及计算。

%100)3~2(⨯±

=FS

R Y σ

γ%

1002max

⨯∆±

=FS

R Y R

γkx y dt dy

=+τ

9.随机误差的评价指标和极限误差。

10.系统误差的发现，系统误差的减弱和消除方法。

加以修正。

2）实验对比法：实验对比法是改变产生系统误差的条件进行不同条件的测量，以发现系统误差，这

种方法适用于发现恒定系统误差。

3）残余误差观察法：根据测量列的各个残余误差的大小和符号变化规律，直接由误差数据或误差曲

线图形来判断有无系统误差，这种方法主要适用于发现有规律变化的系统误差。

4）残余误差校核法

①用于发现累进性系统误差——马利科夫准则

②用于发现周期性系统误差——阿卑-赫梅特准则

5）计算数据比较法：对同一量进行多组测量，得到很多数据，通过多组计算数据比较，若不存在系

统误差，其比较结果应满足随机误差条件，否则可认为存在系统误差。任意两组结果之间不存在系统

误差的标志是

削弱/消除1）从产生误差源上消除系统误差：从生产误差源上消除误差是最根本的方法，它要求在产品设计阶段从硬件和软件方面采取必要的补偿措施和修正措施，或者采取合适的使用方法将误差从产生根源上

加以消除。

2）引入修正值法

知道修正值后，将测量结果的指示值加上修正值，就可得到被测量的实际值。智能传感器更容易采用

该方法。

3）零位式测量法

4）这种方法是标准量与被测量相比较的测量方法，其优点是测量误差主要取决于参加比较的标准器

具的误差，而标准器具的误差可以做的很小。这种方法要求检测系统有足够的灵敏度，如自动平衡显

示仪表。

5)补偿法6)对照法

11.粗大误差的判定及处理。

第二章电阻式传感器原理与应用

1.电阻式传感器的基本原理。

2.金属的应变效应：金属丝(导体)在外界力作用下产生机械变形（伸长或缩短）时,其电阻值相应发生变化

3.应变片的横向效应。

4.应变片的温度误差产生的原因及其补偿方法。