传感器课程复习要点
(完整版)传感器期末复习重点知识点总结必过
第一章传感器概述人的体力和脑力劳动通过感觉器官接收外界信号，将这些信号传送给大脑，大脑把这些信号分析处理传递给肌体。
如果用机器完成这一过程，计算机相当人的大脑，执行机构相当人的肌体，传感器相当于人的五官和皮肤。
1.1.1传感器的定义广义：传感器是一种能把特定的信息（物理、化学、生物）按一定规律转换成某种可用信号的输出器件和装置。
狭义：能把外界非电信息转换成电信号输出的器件。
国家标准对传感器定义是：能够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和装置以上定义表明传感器有以下含义：1、它是由敏感元件和转换元件构成的检测装置；2、能按一定规律将被测量转换成电信号输出；3、传感器的输出与输入之间存在确定的关系；按使用的场合不同又称为: 变换器、换能器、探测器1.1.2传感器的组成传感器由敏感元件、转换元件、基本电路三部分组成：图示：被测量---敏感原件-----转换原件----基本电路-------电量输出电容式压力传感器-------------------压电式加速度传感器----------------------电位器式压力传感器1.1.3传感器的分类1）按传感器检测的范畴分类：生物量传感器、化学量传感器、物理量传感器、2）按输入量分类：速度、位移、角速度、力、力矩、压力、流速、液面、温度、湿度3）按传感器的输出信号分类：模拟传感器数字传感器4）按传感器的结构分类：结构型传感器、物性型传感器、复合型传感器5）按传感器的功能分类：智能传感器、多功能传感器、单功能传感器6）按传感器的转换原理分类：机—电传感器、光—电传感器、热—电电传感器、磁—电传感器电化学传感器。
7）按传感器的能源分类：有源传感器、无源传感器国标制定的传感器分类体系表将传感器分为：物理量、化学量、生物类传感器三大门类；1.2 传感器的地位与作用在基础学科研究中，传感器更有突出的地位。
宏观上的茫茫宇宙、微观上的粒子世界、长时间的天体演化、短的瞬间反应。
传感器原理与应用复习要点
传感器原理与应用复习要点传感器是一种将非电学量转换为电学信号的装置，广泛应用于各个领域。
其原理可以分为物理效应、化学效应和生物效应三类。
下面是传感器原理与应用的复习要点：1.物理效应传感器：-热敏电阻：利用物质的电阻随温度变化的特性，常用于温度测量。
-压电传感器：利用压电材料电荷随机梯度变化的特性，可用于压力、力和加速度的测量。
-光电传感器：利用光的吸收、散射或发射等特性，常用于光强度、颜色和距离的测量。
-磁敏电阻：利用材料的磁阻随磁场变化的特性，可用于磁场的测量。
2.化学效应传感器：-pH传感器：利用溶液中氢离子浓度对电位的影响，用于测量酸碱度。
-气体传感器：利用气体与特定材料发生化学反应，测量气体浓度或类型。
-电化学传感器：利用电化学反应产生的电位差，测量氧气、氢气等的浓度。
3.生物效应传感器：-生物传感器：利用生物体与特定物质相互作用的特性，测量生物学参数，如酶、抗原和抗体等。
-DNA传感器：利用DNA序列的特定识别反应，用于检测和识别DNA的序列。
传感器的应用：1.工业自动化：传感器可用于测量温度、压力、流量、液位等工业参数，实现工业自动化控制。
2.环境监测：用于监测大气污染物质、水质、土壤质量等环境参数。
3.医疗保健：用于测量心率、体温、血压等生物参数，实现远程医疗监护。
4.智能家居：用于检测温度、湿度、光线等，实现智能调控家居环境。
5.汽车工业：应用于测量车速、转向角度、发动机参数，提升安全性和性能。
6.农业领域：用于监测土壤水分、光照强度、气温等农作物生长参数，实现精确农业。
总结起来，传感器的原理涉及物理、化学和生物效应，应用广泛，包括工业自动化、环境监测、医疗保健、智能家居、汽车工业和农业等领域。
对传感器的深入理解和应用有助于提升各个领域的技术水平和生活质量。
传感器复习提纲
复习提纲第1章 传感器概述1 构成信息技术的三大支柱是什么？它们各自起到什么作用2 什么是传感器？（传感器定义，包括广义和狭义）3 传感器由哪几个部分组成？分别起到什么作用？4 了解传感器的分类方法。
按检测的量分类有哪三大类？5 了解传感器的图形符号，其中符号代表什么含义。
第2章 传感器特性1 什么是传感器的静态特性？静态特性参数有哪些？（线性度、迟滞、重复性、灵敏度、分辨率、稳定性），各种参数代表什么意义，描述了传感器的哪些特征？特别要注意区分灵敏度和分辨力。
2 什么是传感器的动态特性？动态误差的理解。
3 传递函数的定义是什么？一阶系统和二阶系统的传递函数的表达式。
第3章 应变式传感器1 什么是应变效应？金属电阻丝应变片的灵敏度系数的表达式为： 0//12R Rk ρρμεε∆∆==++，其主要由材料的几何尺寸决定的。
2 什么是压阻效应？半导体应变片的灵敏度系数的表达式为： 0012100(12)k E k E μππμ=++≈>>+，50,因此，:，主要是由电阻率的变化所决定的。
3 电阻应变片测量电路，直流电桥电压灵敏度的定义：()021=/1u U n K E R R n =⋅∆+及其讨论（P28）， 4 比较电阻应变片组成的单桥、半桥、全桥电路，讨论各电路输出电压灵敏度、非线性误差补偿及温度补偿。
掌握半桥电路和全桥电路的应变片的布置方式。
5 典型的例子：有一吊车的拉力传感器如图所示，电阻应变片R 1、R 2、R 3、R 4粘贴在等截面轴上，已知R 1～R 4标称阻值为120Ω，桥路电压2V ，物重M 引起R 1、R 2变化增量为1.2Ω。
请连接出应变片电桥电路，计算出测得的输出电压和电桥的输出灵敏度，说明R 3、R 4可以起到什么作用？6 应变式传感器的应用（主要用于测力、压力和加速度的测量）。
第4章 电容式传感器1 电容传感器的工作原理及其结构类型？2 变极距型电容传感器的工作原理及其灵敏度定义（000/1C C k δδ∆==∆）及其讨论（P46），非线性误差的表达式。
传感器复习资料.doc
传感器复习资料一.名词解释测量：测量就是通过专用的手段和技术工具，通过实验的方法，把被测量与同性质的标准量进行比较，求出两者的比值，从而得到被测量数值大小的过程。
传感器：传感器是能感受规定的被测量并按照一定的规律将其转换成可用输出信号的器件或装置。
动态特性：传感器的动态特性是指其输出与随时间变化的输入量之间的响应特性。
静态特性：传感器的静态特性是指传感器变换的被测量的数值处在稳定状态时，传感器的输出与输入的关系。
灵敏度：传感器在稳态标准条件下，输出变化对输入变化的比值称为灵敏度。
线性度：在规定条件下，传感器校准曲线与拟合直线间的最大偏差（ΔYmax）与满量程输出（Y）的百分比，称为线性度迟滞：迟滞是指在相同的工作条件下，传感器正行程特性和反行程特性的不一致程度。
直接测量：在使用仪表或者传感器进行测量时，对仪表读数不需要经过任何运算就能直接表示测量所需要的结果的测量方法称为直接测量。
间接测量：在使用仪表或传感器进行测量时，首先要对与测量有确定函数关系的几个量进行测量，将被测量代入函数关系式，经过计算得到所需要的结果，这种测量方法称为间接测量。
压电效应：某些电介质，当沿着一定方向对其施力使它变形，其内部就产生极化现象，同时在它的表面便产生符号相反的电荷，当外力去掉后，其又重新恢复到不带电状态，这种现象称为压电效应。
热电效应：当受热物体中的电子，因随着温度梯度由高温区往低温区移动时，所产生电流或电荷堆积的一种现象。
霍尔元件：霍尔元件是一种基于霍尔效应的磁传感器。
用它们可以检测磁场及其变化，可在各种与磁场有关的场合中使用。
光电耦合器：光电耦合器是以光为媒介传输电信号的一种电一光一电转换器件。
它由发光源和受光器两部分组成。
把发光源和受光器组装在同一密闭的壳体内，彼此间用透明绝缘体隔离。
发光源的引脚为输入端，受光器的引脚为输出端，常见的发光源为发光二极管，受光器为光敏二极管、光敏三极管等等。
二.填空题大部分组成。
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国家标准对传感器定义是：
能够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和装置
以上定义表明传感器有以下含义：
1、它是由敏感元件和转换元件构成的检测装置；
2、能按一定规律将被测量转换成电信号输出；
3、传感器的输出与输入之间存在确定的关系；
按使用的场合不同又称为:变换器、换能器、探测器
1.1.2传感器的组成
传感器由敏感元件、转换元件、基本电路三部分组成：
图示 ：被测量---敏感原件-----转换原件----基本电路-------电量输出
电容式压力传感器-------------------压电式加速度传感器----------------------电位器式压力传感器
1.1.3传感器的分类
第一章传感器概述
人的体力和脑力劳动通过感觉器官接收外界信号， 将这些信号传送给大脑， 大脑把这些信号分析处理传递给肌体。
如果用机器完成这一过程， 计算机相当人的大脑， 执行机构相当人的肌体， 传感器相当于人的五官和皮肤。
1.1.1传感器的定义
广义： 传感器是一种能把特定的信息（物理、化学、生物）按一定规律转换成某种可用信号的输出器件和装置。
1） 按传感器检测的范畴分类：生物量传感器、化学量传感器、物理量传感器、
2）按输入量分类：速度、位移、角速度、力、力矩、压力、流速、液面、温度、湿度
3）按传感器的输出信号分类：模拟传感器数字传感器
4）按传感器的结构分类：结构型传感器、物性型传感器、复合型传感器
5）按传感器的功能分类：智能传感器、多功能传感器、单功能传感器
差！
入信号按正弦 化 ，分析 特性的相位、振幅、
率， 称 率响 ；
传感器复习要点
2.3、根据工作原理可将电容式传感器分为哪几种类型？每种类型各有什么特点？各适用于什么场合？
答：①变极距型电容传感器, 一般变极板间距离电容式传感器的起始电容在20～100pF之间，极板间距离在25～200mm的范围内。
最大位移应小于间距的1/10，故在微位移测量中应用最广。
②变面积型电容式传感器, 能够进行力、位移和转角的测量。
③变介质型电容式传感器，变介质型电容传感器有较多的结构形式，可以用来测量纸张、绝缘薄膜等的厚度，也可用来测量粮食、纺织品、木材或煤等非导电固体介质的湿度。
传感器复习提纲
传感器复习提纲第一章：1．传感器一般由哪几部分组成？其各部分分别的作用是什么？2．传感器分类有哪几种？它们各适合在什么情况下使用？3．什么是传感器的静态特性？它由哪些主要性能指标来描述？4．什么是传感器的动态特性？常用什么方法来分析？5．传感器的标定有哪两种？标定的目的是什么？6.灵敏度的定义？如何计算灵敏度大小，如：某线性位移测量仪，当被测位移X由3.0mm变到4.0mm时，位移测量仪的输出电压V由3.0V减至2.0V，求该仪器的灵敏度。
•第一章小结：•1．传感器是指能够感受规定的被测量并按照一定规律转换成电学量输出的测量装置。
一般由敏感元件、转换元件、测量电路和辅助电源四部分组成。
•2．传感器的分类方法很多，一般可按被测物理量、工作原理、能量关系和输出信号性质来分类。
•3．传感器的输出—输入关系特性是传感器的基本特性，有静态特性和动态特性之分。
所谓静态特性，是指传感器在稳态信号作用下，输出—输入之间的关系特性；而传感器的动态特性是指传感器在测量动态信号时，对激励（输入）的响应（输出）特性。
衡量传感器静态特性的主要性能指标是线性度、灵敏度、迟滞和重复性。
一个动态特性好的传感器总是希望随时间变化的输出曲线能同时再现随时间变化的输入曲线，常通过阶跃响应来研究传感器的动态特性。
一阶传感器的阶跃响应最重要的动态特性指标是时间常数，一般希望它越小越好；二阶传感器的阶跃响应典型的动态性能指标包括上升时间、峰值时间、响应时间和最大超调量等，一般也希望它们的数值越小越好。
•4．传感器的标定分为静态标定和动态标定两种。
静态标定的目的是确定传感器静态特性指标，如线性度、灵敏度、迟滞和重复性等；动态标定的目的是确定传感器的动态特S 1—线圈 ，2—铁心，3—衔铁 123δδ∆±图4—1变隙式电感传感器结构原理图性参数，如一阶传感器的时间常数，二阶传感器的固有频率和阻尼比等。
第二章：1．说明电阻应变片的组成、规格及分类。
传感器原理复习提纲及详细知识点()
传感器原理复习提纲第一章 绪论1. 检测系统的组成。
传感器 测量电路 输出单元把被测非电量转换成为与之有确定对应关系，且便于应用的某些物理量（通常为电量）的测量装置。
把传感器输出的变量变换成电压或电流信号，使之能在输出单元的指示仪上指示或记录仪上记录；或者能够作为控制系统的检测或反馈信号。
指示仪、记录仪、累加器、报警器、数据处理电路等。
2. 传感器的定义及组成。
定义 能感受被测量并按一定规律转换成可用输出信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成。
组成 敏感元件转换元件 转换电路 直接感受被测量，并输出与被测量成确定关系的物理量。
敏感元件的输出就是它的输入，抟换成电路参量。
上述电路参数接入基本转换电路，便可转换成电量输出。
3. 传感器的分类。
工作机理 物理型、化学型、生物型构成原理 结构型（物理学中场的定律）、物性型:物质定律 能量转换 能量控制型、能量转换型物理原理 电参量式传感器、磁电传感器、压电式传感器 用途位移、压力、振动、温度4. 什么是传感器的静态特性和动态特性。
静特性 输入量为常量，或变化极慢 动特性 输入量随时间较快地变化时5. 列出传感器的静态特性指标，并明确各指标的含义。
230123n ny a a x a x a x a x =+++++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k y x=∆∆%1002max⨯∆=FSH Y H γ非线性误差%100max⨯∆±=FSL Y L γ，ΔLmax ——最大非线性绝对误差，YFS ——满量程输出值。
传感器知识点
传感器知识点一、什么是传感器？传感器是一种可以将环境中的物理量或化学量转换为电信号的装置。
它通过感受、测量和探测环境中的各种物理量，如温度、湿度、压力、流量等，并将其转化为可供电子设备处理的电信号。
二、传感器的分类1. 根据测量的物理量分类：- 温度传感器：用于测量环境或物体的温度。
- 压力传感器：用于测量气体或液体的压力。
- 湿度传感器：用于测量空气中的湿度水分含量。
- 光照传感器：用于检测环境中的光照强度。
- 加速度传感器：用于测量物体的加速度。
- 位置传感器：用于测量物体在空间中的位置。
2. 根据测量原理分类：- 电阻型传感器：利用物体电阻值与物理量之间的关系进行测量。
- 电容型传感器：利用物体电容值与物理量之间的关系进行测量。
- 压阻型传感器：利用物体阻值与物理量之间的关系进行测量。
- 磁阻型传感器：利用物体磁阻值与物理量之间的关系进行测量。
- 光电传感器：利用物体与光之间的相互作用进行测量。
三、传感器的应用1. 工业自动化领域：- 温度传感器被广泛用于测量工业过程中的温度，以控制物体的加热或冷却过程。
- 压力传感器用于测量管道中的液体或气体压力，以确保工业过程的正常运行。
- 光照传感器可用于在工业生产线上检测产品的正确定位和识别。
2. 环境监测领域：- PM2.5传感器用于测量空气中的颗粒物含量，以实时监测空气质量。
- 湿度传感器可用于测量土壤湿度，以帮助农民进行精确灌溉。
3. 医疗设备领域：- 心率传感器用于监测患者的心率情况。
- 血糖传感器可用于测量患者的血糖水平。
4. 智能家居领域：- 温度传感器和湿度传感器用于控制智能家居设备，如空调、加湿器等。
- 光照传感器可用于智能家居自动调节照明亮度。
四、未来发展趋势随着物联网技术的发展，传感器在各个领域的应用将越来越广泛。
传感器将更小、更智能化，能够实现更多的功能。
同时，传感器的精度和稳定性也将不断提高，使得测量结果更加准确可靠。
总结：传感器是现代科技发展中不可或缺的重要组成部分。
传感器复习重点(传感器原理及其应用)(精心整理)
传感器原理及其应用第一章传感器的一般特性1）信息技术包括计算机技术、通信技术和传感器技术，是现代信息产业的三大支柱。
2）传感器又称变换器、探测器或检测器，是获取信息的工具广义：传感器是一种能把特定的信息（物理、化学、生物）按一定规律转换成某种可用信号输出的器件和装置。
狭义：能把外界非电信息转换成电信号输出的器件。
国家标准（GB7665-87）：定义：能够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。
3）传感器的组成：敏感元件是直接感受被测量，并输出与被测量成确定关系的某一物理量的元件。
转换元件：将敏感元件输出的非电物理量转换成电路参数或电量。
基本转换电路：上述电路参数接入基本转换电路（简称转换电路），便可转换成电量输出。
4）传感器的静态性能指标（1）灵敏度定义: 传感器输出量的变化值与相应的被测量（输入量）的变化值之比,传感器输出曲线的斜率就是其灵敏度。
①纯线性传感器灵敏度为常数，与输入量大小无关；②非线性传感器灵敏度与x有关。
（2）线性度定义:传感器的输入-输出校准曲线与理论拟合直线之间的最大偏离与传感器满量程输出之比，称为传感器的“非线性误差”或“线性度”。
线性度又可分为：①绝对线性度：为传感器的实际平均输出特性曲线与理论直线的最大偏差。
②端基线性度：传感器实际平均输出特性曲线对端基直线的最大偏差。
端基直线定义：实际平均输出特性首、末两端点的连线。
③零基线性度：传感器实际平均输出特性曲线对零基直线的最大偏差。
④独立线性度：以最佳直线作为参考直线的线性度。
⑤最小二乘线性度：用最小二乘法求得校准数据的理论直线。
（3）迟滞定义：对某一输入量，传感器在正行程时的输出量不同于其在反行程时的输出量，这一现象称为迟滞。
即：传感器在正(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。
（4）重复性定义：在相同工作条件下，在一段短的时间间隔内，同一输入量值多次测量所得的输出之间相互偏离的程度。
03-第三章传感器--c3重点
敏感元件
传感器
变换元件
其他辅助件
敏感元件——由非电量变成容易转换成电量的非电量元件。 如:弹性元件。
变换元件——非电量
电量。如：压电晶体。
测量电路——将电量变成易记录、处理的信号的电路。如： 电桥。
传感器有简单模型，只包含变换和显示，例如：温度计， 风向标可转360度，既是变换器又是显示器。
有些敏感元件与变换元件可合二为一，例如：电阻丝。
x
)
x RL
xp
6．特点
当RL
Rp时：u y
u0 xp
x
结构简单，性能稳定，使用方便。但分辨力低，噪声大。
二．电阻应变式传感器
分为：金属电阻应变式和半导体应变式。
1．电阻应变效应 电阻丝在外力的作用下发生变形，其电阻值发生变化的现象。
设一根电阻丝，未受力时的原始电阻值： R l
A
当受到外力F作用，其R的变化：
dR R dl R dA R d
l
A
A r 2
dR dl 2l dr l d R(dl 2dr d )
r 2
r 3
r 2
lr
dR dl 2dr d Rl r
dl
l
（纵向应变）
dr （横向应变
r
为泊松系数）
d E （为压阻系数；为正应力；
E为材料弹性摸量。）
一．变阻器式传感器 也称：电位差计式传感器
1．工作原理
R l
()
A
即 R f (, A,l) 。当电阻丝截面A与材质ρ一定时， R f (l)
是单值函数。
2．直线位移型变阻器式传感器 设电位计触头移动Δx，其相应电阻值变化ΔR，则：
传感器原理课程复习重点
五、温度误差及补偿：温度误差产生的原因、
温度补偿的方法（单丝自补偿应变片、双丝
组合自补偿应变片、电路补偿法（实现电路
补偿的条件）、差动测量）；
六、测量电路——电桥：等臂桥、第一对
称桥、第二对称桥、单臂桥、双臂桥、全
桥
七、压组式传感器的基本工作原理和特点。
与金属应变式传感器相比，最大的特点是
重点题型：例4-1
五、电容式传感器的误差分析：温度（温度如何 影响电容式传感器）、边缘效应（如何克服）、 寄生电容和分布电容的影响（什么是寄生电容、 分布电容，如何克服）
重点题型：例3-2、例3-4、例3-6
第四章
电感传感器
一、电感传感器的分类、特点
二、气隙式电感传感器的工作原理及特性（线
性度、灵敏度） 三、螺管型电感传感器的工作原理及特性 四、等效电路：寄生电容对等效电感的影响
重点题型：例1-1、例1-4、例1-5
第二章 电阻应变式传感器 一、电阻应变式传感器的分类：金属、半导体 二、应变效应
三、应变片的结构——敏感栅、基底、盖片、
引线和粘接剂等组成。注意箔状应变片和丝状 应变片有什么不同？
四、主要特性：灵敏度系数K<金属丝灵敏度
系数Ks，原因？横向效应、机械滞后、应变
五、气隙式电感传感器的测量电路：交流电 桥、交流变压器电桥 六、差动变压器的工作原理（注意与普通变 压器的异同点） 七、差动变压器的灵敏度（差动变压器的输 出灵敏度与那些因素有关，尤其是一次电压 的频率如何来影响灵敏度的？）和误差分析 （误差来源、零点残余电压产生的原因、影
响和克服方法）
八、差动变压器的测量电路——差动整流电 路（二极管桥式全波整流电路），输出既可 以反应信号极性、又可以反应信号大小。
传感器复习资料
检测与转换技术复习提纲一、传感器的基本概念1、传感器的定义、地位、作用和发展方向。
传感器的定义：传感器是一种以一定的精确度把被测量转换为与之有对应关系的、便于应用的某些物理量的测量装置。
传感器的作用：传感器是获取自然领域中信息的主要手段，在检测和自动控制系统中，相当于人的五官。
传感器的地位：传感器位于自控系统的最前端，是实现自动检测和自动控制的首要环节，是现代信息技术的三大基础之一（即信息采集技术）。
自动化程度越高，对传感器的依赖越大；检测系统越先进，设备的生命力越强传感器技术是“顶天立地”的技术，是社会技术进步的标志。
检测与转换技术：它是一门以研究自动检测系统中的信息提取、信息转换、信息处理的理论和技术为主要内容的一门应用技术学科。
2、了解传感器的分类：电量传感器、电参数传感器3、传感器的基本特性静特性：线性度（要求掌握端基线性度的拟和直线）、迟滞 、重复性、 灵敏度等动特性4、测量误差的概念和分类P4掌握测量技术中的部分名词测量误差，按表示方法可被分为绝对误差、相对误差，重点要求掌握绝对误差、各种相对误差的基本概念和用法。
应用见作业题。
例：传感器A 测温范围0～100 0C , 精度为1级, 问其测20 0C ,50 0C ,800C 时的示值相对误差分别为多少?结论? 另外,如有传感器B 的测温范围50～550 0C,精度为0.5级, 如要求测温50～90 0C, 误差不超过10C, 应选择何种传感器? 如果要量0～200 0C ，要求测量示值相对误差不大于 ±1%, 问选用量程为300 0C 测温表,其精度应为哪一级?要求掌握系统误差、随机误差的基本概念及与准确度、精密度、精确度的关系。
四、电阻应变传感器1、概念：电阻应变计是将被测量的力（压力、荷重、扭力等）通过它所产生的金属弹性变形转换成电阻变化的敏感元件。
它是由电阻应变片和测量线路两部分组成。
2、特点：参量类——R 、L 、C ），属无源式。
传感器复习重点
第一章概论1、光电传感器是将光信号转换成电信号的一种传感器2、光电传感器的组成和分类：按探测机理的不同光电传感器可以分为光子传感器和热传感器两大类：（1）光子传感器，它是利用某些半导体材料在入射光的照射下，产生光电效应，使处理的电学性能发生变化。
（2）热传感器，它在吸收了红外辐射后，会引起温度的变化，并伴随产生一些物理性能的变化。
热传感器可以分为：热电堆光传感器、辐射热计传感器、热释电传感器（热传感器）3、按光电传感器输出信号的性质可以分为：模拟光学传感器、光栅传感器、光电式传感器、光纤传感器、固态图像传感器等。
4、按光电传感器的输出方式可以分为直射式和反射式两类。
5、光电传感器件的特性主要介绍：灵敏度，频率响应特性，光照特性（结合后面章节知识进行考察）。
6、按光学原理的不同可以分为莫尔条纹检测、光纤及光栅检测、CCD成像检测、激光干涉及衍射检测、激光多普勒检测、激光光谱检测等。
7、按接收光电器件的检测机理的不同可以分为光子检测和红外辐射检测。
8按检测方式的不同可以分为直接检测和外差检测。
9、图1-4光电传感与检测系统组成框图10、绝对误差：是指测量值与实际值之间的差值相对误差：是指绝对误差与实际值之比，通常用百分数来表示，即第二章光电检测技术基础1、表2-1常用辐射度量的名称、符号、定义方程、单位及单位符号2、表2-2常用光度量的名称、符号、定义方程、单位及单位符号3、光视效能K是光源发出的辐射通量可产生多少能够对人眼引起刺激的光通量。
4、关是一种客观存在的物质，兼有波动性和粒子性，并以电磁波的形式传播。
5、图2-4 PN结的形成过程:两种类型半导体交界面处载流子浓度不同,半导体中的载流子开始做扩散运动,P型半导体区域的多子(空穴)以及N型半导体区域的多子(电子)均从高浓度区域向低浓度区域扩散,扩散的结果为P型半导体区域一侧因失去空穴而留下不能移动的负离子,N型半导体区域一侧因失去电子而留下不能移动的正离子,这些不能移动的带电粒子通常称为空间电荷,它们在两种半导体的交界处形成了一个很薄的空间电荷区,这就是通常所说的PN结。
传感器重点总结
一、名词解释1.偏差式测量用仪表指针的位移（即偏差）决定被测量的量值，这种测量方法称为偏差式测量。
2.零位式测量用指零仪表的零位反应测量系统的平衡状态，在测量系统平衡时，用已知的标准量决定被测量的量值，这种测量方法称为零位式测量。
3.微差式测量将被测量与已知的标准量相比较，取得差值后，再用偏差法测得此差值。
4.静态测量被测量在测量过程中是固定不变的，对这种被测量进行的测量称为静态测量。
静态测量不需要考虑时间因素对测量的影响。
5.动态测量被测量在测量过程中是随时间不断变化的，对这种被测量进行的测量称为动态测量。
6.测量误差是测得值减去被测量的真值。
7.随机误差在同一测量条件下，多次测量被测量时，其绝对值和符号以不可预定方式变化着的误差称为随机误差。
8.迟滞传感器在相同工作条件下，输入量由小到大（正行程）及输入量由大到小（反行程）变化期间其输入输出曲线不重合的现象。
9.电阻应变效应即导体在外界作用下产生机械变形（拉伸或压缩）时，其电阻值相应发生变化。
10.正压电效应机械能转换为电能的现象11.逆压电效应当在电介质极化方向施加电场，这些电介质会产生几何变形，这种现象称为逆压电效应。
12.通常把沿电轴x方向的力作用下产生电荷的压电效应称为“纵向压电效应”。
把沿机械轴y方向的力作用下产生电荷的压电效应称为“横向压电效应”。
13.在光线的作用下能够使物体产生一定方向的电动势的现象称为光生伏特效应。
14.光电池是一种直接将光能转换为电能的光电器件。
15.绝对湿度是指在一定温度和压力条件下，每单位体积的混合气体中所含水蒸气的质量。
相对湿度是指气体的绝对湿度与同一温度下达到饱和状态的绝对湿度之比。
二、填空/选择1.测量误差的表示方法有绝对误差、实际相对误差、引用误差、基本误差、附加误差。
2.传感器的静态特性性能指标有灵敏度、迟滞、线性度、重复性和漂移等。
3.传感器的时域动态性能指标有时间常数、延迟时间、上升时间、峰值时间、超调量、衰减比。
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传感器：感受规定的被测量按转换成可用信号的器件或装置，通常由敏感元件组成（敏感和变换）传感技术：是以研究传感器的材料、传感器的设计、传感器的制作、传感器的应用为主要内容的一门应用技术。
传感器由敏感元件、转换元件组成，有时也将测量电路及辅助电源作为传感器的组成部分。
按物理现象分类：结构型传感器：电容式、电感式、电阻式。
物性型传感器：压电式、光电式等。
按能量关系分类：能量转换型传感器：如基于压电效应、热电效应、光电动势效应等的传感器。
能量控制型传感器：如电阻、电感、电容等电路参量传感器。
基于应变电阻效应、磁阻效应、热阻效应、光电效应、霍尔效应等的传感器。
按输出信号：模拟式传感器。
数字式传感器：光栅数字传感器、脉冲盘式角度数字传感器等。
灵敏度高，噪声小，滞后、漂移误差小，动态特性良好，功耗小，长期使用结构简单低成本、通用性强。
静态特性：传感器在被测量处于稳定状态时（静态的输入信号）的输出—输入关系。
（迟滞、蠕变、摩擦、间隙和松动）静态校准条件：指没有加速度，没有冲击，振动，环境温度为20±5℃，相对湿度不大于85％，大气压力为0.1±0.08MPa的情况。
静态特性的主要技术指标是：线性度、灵敏度、精确度、迟滞、重复性和分辨率等。
动态特性：输出对随时间变化的输入量的相应特性（反映输出值真实再现变化着的输入量的能力，时域和频域分析）。
标定：通过试验建立传感器输入与输出之间的关系并确定不同使用条件下的误差的过程。
静态标定：确定传感器的静态特性指标，主要有线性度、灵敏度、迟滞和重复性等。
动态标定：确定传感器的动态特性指标，主要有时间常数、固有频率和阻尼比等。
标定的主要作用：①确定仪器或测量系统的输入－输出关系，赋予仪器或测量系统分度值；②确定仪器或测量系统的静态特性指标；③消除系统误差，改善仪器或测量系统的正确度。
标定传感器时，所用的测量仪器的精度至少要比被标定的传感器的精度高一个等级。
无线传感器网络是利用大量的微型传感器（结点），通过无线通信形成网络，用来感知现场的信息。
光电式传感器的工作原理是：首先把被测量的变化转换成光信号的变化，然后通过光电转换元件变换成电信号。
因光照而引起物体电学特性的改变统称为光电效应；当光照物体时，光电子不逸出体外的光电效应称为内光电效应（1，光电导(某些半导体材料受到光照射时，其电导率发生变化的现象。
)：光敏电阻、光导管。
2，光生伏特(光线的作用下能够使物体产生一定方向的电动势的现象称为光生伏特效应)：光电池、光电二极管。
）光热效应:把吸收的光能转变为晶格热运动，引起探测元件温度上升；温升使探测元件的电学性质发生变化。
（测辐射热：热敏电阻、测辐射热计。
温差电：热电，热电堆。
热释电：热释电探测器。
）光敏二极管：光的照度越大，光电流越大。
在不受光照射时截止状态，受光照射导通状态。
电路中处于反向工作状态。
基本特性：光谱特性、伏安特性、光照特性、温度特性好响应特性。
对不同波长的光的灵敏度不同。
可见光或探测赤热用硅管。
红外光用锗管较。
光谱特性：在一定照度时，输出的光电流（或用相对灵敏度表示）与入射光波长的关系。
伏安特性：指在一定照度下的电流电压特性。
光照特性：外加电压恒定时，光敏二极管的光电流与照度之间的关系。
光敏二极管适合作检测元件，其光照特性线性好。
频率特性：光敏管的频率特性是指在同样的电压和同样幅值的光强度下，当入射光强度以不同的正弦交变频率调制时，光敏管输出的光电流（或相对灵敏度）随调制频率变化的关系。
光敏二极管的频率特性是半导体光电器件中最好的一种，普通光敏二极管频率响应时间达10μs。
因此特别适合快速变化的光信号探测。
温度特性：光敏管的温度特性是指光敏管的暗电流及光电流与温度的关系。
暗电流变化较大，光电流变化较小。
电子线路中应该对暗电流进行温度补偿，否则将会导致输出误差。
光敏三级管：较二极管的灵敏度高（放大特性），响应速度差，既频率特性较差。
（光谱特性：和二极管相同。
伏安特性：光敏三极管在不同的照度下的伏安特性，就像一般晶体管在不同的基极电流时的输出特性一样。
光照特性：近似线性关系。
当光照足够大(几klx)时，会出现饱和现象。
温度特性：同二极管。
频率特性：光敏三极管的频率特性受负载电阻的影响，减小负载电阻可以提高频率响应，光敏三极管的频率响应比光敏二极管差。
硅管的频率响应要比锗管好。
应用：脉冲编码器、转速传感器、烟雾散射式火灾报警器）光敏电阻：暗电阻越大越好，亮电阻越小越好，此时光敏电阻的灵敏度高（用作开关器件）。
（主要参数：暗电流光敏电阻在不受光照射时的阻值称为暗电阻。
亮电流光敏电阻在受光照射时的电阻称为亮电阻。
光电流亮电流与暗电流之差称为光电流。
基本特性：1、伏安特性：任何光敏电阻都受额定功率、最高工作电压和额定电流的限制。
超过最高工作电压和最大额定电流，可能导致光敏电阻永久性损坏。
2、光照特性：光敏电阻的光照特性是描述光电流I和光照强度（光通量）之间的关系，非线性，不做检测只做开关。
3、光谱特性：光敏电阻对入射光的光谱具有选择作用，即光敏电阻对不同波长的入射光有不同的灵敏度。
硫化镉光敏电阻的光谱响应的峰值在可见光区域，用作光度测量的探头。
硫化铅光敏电阻响应于近红外和中红外区，做火焰探测器的探头。
4、频率特性：光敏电阻时间常数都较大。
5、温度特性：温度变化时，影响光敏电阻的光谱响应，同时光敏电阻的灵敏度和暗电阻也随之改变。
6、稳定性。
具有光谱特性好、允许的光电流大、灵敏度高、使用寿命长、体积小等优点。
）光电池：直接将光能转换为电能的光电器件。
（1、光谱特性：硅光电池可以在很宽的波长范围内得到应用。
2光照特性：用光电池作为测量元件时，应把它当作电流源的形式来使用，不宜用作电压源。
3、频率特性：硅光电池有较好的频率响应。
4、温度特性：温升、开压升、短流降。
（线性）测量元件需要温度补偿。
太阳电池电源、（因其不需加电源）光电读出、光电耦合、光栅测距、激光准直、电影还音、紫外光监视器和燃气轮机的熄火保护装置等）光电管：光电器件的性能主要由伏安特性、光照特性、光谱特性、响应时间、峰值探测率和温度特性来描述。
1、伏安特性：光通量与光电流之间线性关系。
当入射光比较微弱时，光电管能产生的光电流就很小，信噪比也很小，因此往往采用倍增管。
2、光照特性：通常指当光电管的阳极和阴极之间所加电压一定时，光通量与光电流之间的关系为光电管的光照特性。
光电倍增管：光阴极、次阴极(倍增电极)以及阳极三部分组成。
（倍增系数M：等于n个倍增电极的二次电子发射系数δ的乘积。
如果n个倍增电极的δ都相同，则M=δ^n，阳极电流 I 为 I = i ·δ^n。
一个光子在阴极上能够打出的平均电子数叫做光电倍增管的阴极灵敏度。
而一个光子在阳极上产生的平均电子数叫做光电倍增管的总灵敏度。
光电倍增管与闪烁体放在一处，在完全蔽光情况下，出现的电流称为本底电流，其值大于暗电流。
具有脉冲形式。
光照特性：线性-非线性（光通量）。
极高灵敏度和超快时间响应。
色敏光电传感器：直接测量从可见光到近红外波段内单色辐射的波长。
（光谱特性、短路电流比—波长特性、温度特性）红外光传感器：光热效应，热释电效应（热敏探测器）某些物质吸收光辐射后将其转换成热能，温度变化将引起居里温度以下的自发极化强度的变化，在晶体的特定方向上引起表面电荷的变化。
通过目标与背景的温差来探测目标,入侵报警器，自动开关、非接触测温、火焰报警器等. 热释电传感器：敏感元、场效应管、高阻电阻、滤光窗，只在温度变化时作用。
加菲涅尔透镜才能增加探测距离。
自动干手机，饮水机自控电路。
电荷耦合器件 (CCD)：电荷作为信号,进行光电转换电荷的存储和电荷的转移输出。
（MOS ）势阱的深浅取决于U 的大小，势阱中的电子数目的多少可以反映光的强弱。
电压脉冲移位读出，CCD 固态图像传感器由感光部分和移位寄存器组成（线形，面型）。
光积分：光像变为电像—电荷包。
转移效率、分辨率（取决于感光单元之间的距离）、暗电流（热激发）、灵敏度（单位发射照度下，单位时间、单位面积发射的电量）。
光纤传感器：被测量对光纤内传输的光波进行调制，使光波的一些参数，如强度、频率、波长、相位、偏振态等特性产生变化来工作。
NA 数值孔径：22210sin n n i -=θ，凡入射角θi ＞arcsinNA 的那些光线进入光纤都不能传播而在包层消失；相反,只有入射角θi ＜arcsinNA 的光线才可进入光纤被全反射传播。
阶跃型、渐变型、单模光纤（频带宽）、多模光纤（带宽窄）。
形式：强度调制型、偏振调制、频率调制、相位调制。
激光：自发辐射、受激吸收和受激辐射。
激光器：工作物质、谐振腔和泵浦源。
振荡器：能源、放大器和反馈回路。
增益介质、置于谐振腔内（提供反馈）、激励能量（光源）。
激光测距流速陀螺制导。
光栅：栅距Ｗ＝ａ＋ｂ莫尔条纹的宽度（节距）B=W/θ平均效应、对应关系、放大作用。
光栅相对位移一个栅距，莫尔条纹移动一个条纹宽度，照射在光电池上的光强度发生一个周期的变化，输出电信号周期变化。
万能测长仪、数控位置控制。
磁栅：磁性标尺、磁头以及检测电路。
磁栅与磁头的电磁作用进行测量的位移传感器。
磁栅作为检测元件可用在数控机床和其他测量机上。
动态磁头(速度响应式磁头)和静态磁头（磁通响应式磁头）。
鉴相电路或鉴幅电路。
脉冲盘式（增量编码器）和码盘式编码器（绝对编码器）。
接触式：被测转角或直线位移转换成相应的代码，指示其绝对位置。
α=360º/2n 循环码或双电刷。
存在电刷的磨损问题。
光电式：光电方法将被测角位移转化成数字电信号，小范围绝对位置测量。
插值法提高分辨率。
电磁式：做成磁化区（导磁率高）和非磁化区（导磁率低）（变压器原理），环境要求低，成本高。
脉冲盘：增量编码器。
分辨力即为脉冲当量值。
一旦中途断电， 将无法得知运动部件的绝对位置。
脉冲频率法测速，感应同步器是应用电磁感应定律把位移量转换成数字量的传感器。
它的基本结构是两个平面形的矩形线圈，它们相当于变压器的初、次级绕组，通过两个绕组间的互感量随位置变化来检测位移量的。
温度是表征物体冷热程度的物理量。
用来量度物体温度数值的标尺叫温标。
接触式和非接触式。
热阻效应（热电阻--金属、热敏电阻—半导体、电涡流传感器）热电势效应（热电偶）压电效应（压电陶瓷（热释电效应））光电效应（红外温度传感器、光纤温度传感器）PN 结热电效应（热敏二极管/三极管、集成温度传感器）热传导热辐射测温。
热敏电阻：负温度系数热敏电阻多用于温度测量和补偿。
正温度系数热敏电阻用于恒温、加热控制或温度开关。
临界温度系数热敏电阻用于温度开关 。
用温度系数很小的精密电阻与热敏电阻串或并联构成电阻网络（提高线性化温度范围精确度）。