传感器原理复习 (1)

1．改变极板间距离、改变极板面积、改变介电常数都可以改变电感式传感器的电容。

2．光敏电阻、光电池、光敏晶体管属于光电元件。

3．在热电偶传感器中，热电偶回路的主要性质包括中间导体定律、中间温度定律、标准电极定律。

4.某温度仪的相对误差是1%，测量800℃炉温时，绝对误差是 8％。

5．传感部分、显示记录部分、转换放大部分属于检测仪表的组成部分。

6．正常人的心电图信号是模拟信号。

7．电涡流式可以检测金属表面裂纹。

8．在光的作用下，电子吸收光子能量从键合状态过渡到自由状态，引起物体电阻率的变化，这种现象称为内光电效应。

9．利用相邻双臂桥检测的应变式传感器，为使其灵敏度高、非线性误差小，两个桥臂应当分别用应变量变化相反的工作应变片。

10．非线性度是表示校准曲线偏离拟合直线的程度。

11．半导体应变片具有灵敏度高等优点。

12．将电阻应变片贴在弹性元件上，就可以分别做成测力、位移、加速度等参数的传感器。

13．用电容式传感器测量固体或液体物位时，选用变介电常数式。

14．0.1、0.2、0.5不属于我国仪器仪表中常用的模拟仪表精度等级。

15．压电传感器将被测物理量的变换量直接转换为电荷变化量。

16．在光线作用下电子逸出物体表面向外发射称外光电效应；入射光强改变物质导电率的现象称光电导效应；半导体材料吸收光能后在PN结上产生电动式的效应称光生伏特效应。

17．光纤传感器一般分为两大类，即传光型光纤传感器，也称为非功能性光纤传感器，另一类是传感性光纤传感器，也称为功能型光纤传感器。

18．热电偶的连接导体定律是工业上运用补偿导线法进行温度补偿的理论基础；中间温度定律为制定分度表奠定了理论基础；根据中间导体定律，可允许采用任意的焊接方式来焊接热电偶。

19．光纤的核心是由折射率较大的纤芯和折射率较小的包层构成的双层同心圆柱结构。

；20．某些电介质当沿一定方向对其施力而变形时内部产生极化现象，同时在它的表面产生符号相反的电荷，当外力去掉后又恢复不带电的状态，这种现象称为正压电效应；在介质极化方向施加电场时电介质会产生形变，这种效应又称逆压电效应。

21．把一导体（或半导体）两端通以控制电流I，在垂直方向施加磁场B，在另外两侧会产生一个与控制电流和磁场成比例的电动势，这种现象称霍尔效应，这个电动势称为霍尔电势。

外加磁场使半导体（导体）的电阻值随磁场变化的现象称磁阻效应。

22．电磁炉主要是应用了电涡流技术。

23．光电式传感器是将光信号转换为电信号的光敏元件，根据光电效应可以分为外光电效应；内光电效应；热释电效应三种。

24．依据传感器的工作原理，传感器分敏感元件；转换元件；测量电三个部分成。

25．线性度是指传感器的输出量与输入量之间是否保持理想线性特性的一种度量。

26．应变式传感器一般是由电阻应变片和测量电路两部分组成。

27．用于制作压电传感器的常用压电材料是石英晶体和压电陶瓷。

28．热电式传感器中，能将温度变化转换为电阻变化的一类称为热电阻，而能将温度变化转换为电势的称为热电偶。

29．把一导体（或半导体）两端通以控制电流I，在垂直方向施加磁场B，在另外两侧会产生一个与控制电流和磁场成比例的电动势，这种现象称霍尔效应，这个电动势称为霍尔电势。

外加磁场使半导体（导体）的电阻值随磁场变化的现象称磁阻效应。

30．热电偶传感器的工作基础是热电效应，其产生的热电势包括接触电势和温差电势两部分。

31．测量的输出值与理论输出值的差值即为测量误差。

32．一台仪器的重复性很好，但测得的结果并不准确，这是由于存在随机误差的缘故。

33．同一材料构成的热电偶，即使两端点温度不等，也不会形成热电势。

34．在光线作用下，物体电导性能发生变化或产生一定方向的电动势的现象，称为内光电效应。

35．对多次测量的数据取算数平均值，就可以减少随机误差的影响。

36．电阻式应变传感器是一种能将机械构件上的应变的变化转化为电阻变化的敏感元件。

37．在光线作用下，电子从物体表面逸出的物理现象，称为外光电效应，也称光电发射效应。

38．金属导体置于变化的磁场中，导体内就会有感应电流产生，这种电流在金属体内自行闭合，通常称为电涡流。

39．电涡流的产生必然消耗一部分磁场能量。

40．等臂电桥当电源电压及电阻相对变化一定时，电桥的输出电压及其电压灵敏度与各桥臂阻值的大小无关。

41.一块半导体薄片置于磁感应强度为B的磁场(磁场方向垂直于薄片)中，当有电流I流过时，电子受到洛仑兹力作用而发生偏转。

结果在半导体的后端面上电子有所积累。

而前端面缺少电子，因此后端面带负电，前端面带正电，在前后端面形成电场，该电场产生的力阻止电子继续偏转当两力相平衡时，电子积累也平衡，这时在垂直于电流和磁场的方向上将产生电场，相应的电势称为霍尔电势UH。

42.热电偶回路中的热电势与两热电极材料和两接触点温度有关。

当热电极材料选定后，热电势仅与热电偶冷、热端温度有关。

若保持冷端温度一定，则热电势就与热端温度呈单值函数关系。

它的大小反映了被测温度值。

43.传感器作用：将自然界中的非电量转换成与其有一定关系的易于处理和传输的电量；传感器组成：弹性元件、传感元件、转换电路及辅助件。

44.当某些晶体沿一定方向伸长或压缩时，在其表面上会产生电荷，这种效应成为压电效应。

45.光电效应有外光电效应、内光电效应和光生伏特效应三种。

基于外光电效应的光电元件有光电管、光电倍增管等；基于内光电效应的光电元件有光敏电阻、光敏晶体管等；基于光生伏特效应的光电元件有光电池等。

46.热电偶的测温原理是两种不同的金属A和B构成闭合回路，当两个接触端温度不同时，回路中会产生热电势。

热电势的大小是由两种材料的接触电势和单一材料的温差电势所决定的。

47.将半导体薄片置于磁场中，当通过它的电流方向和磁场方向不一致时，半导体薄片上平行于电流和磁场方向的两个面之间产生电动势，这种现象称为霍尔效应，该电动势称霍尔电势。

48.光电效应有外光电效应、内光电效应和光生伏特效应三种。

基于外光电效应的光电元件有光电管、光电倍增管等；基于内光电效应的光电元件有光敏电阻等；基于光生伏特效应的光电元件有光电池、光敏晶体管等。

49．常用的半导体光电元件有光敏二极管、光敏三极管和光电池三种。

它们的电路符号如下图所示：光敏二极管 光敏三极管 光电池50.压力传感器中膜盒为弹性元件，电感线圈为传感元件1.壳体2.膜盒3.电感线圈4.磁芯5.转换电路51.下图中加速度传感器的中弹性悬臂梁为弹性元件，应变片为传感元件52.图中R 为电阻应变片。

其压力传感器原理,当P ↑↓⇒终端位移变化↑↓⇒R →通过电桥↑↓⇒U ，则U P ∝。

53.采用阻值为120Ω灵敏度系数K=2.0的金属电阻应变片和阻值为120Ω的固定电阻组成电桥，供桥电压为4V ，并假定负载电阻无穷大。

当应变片上的应变系数为1时，试求单臂、双臂和全桥工作时的输出电压，并比较三种情况下的灵敏度。

解：单臂时40U K U ε=，所以应变为1时660102410244--⨯=⨯⨯==U K U ε/V ，应变为1000时应为330102410244--⨯=⨯⨯==U K U ε/V ；双臂时20U K U ε=，所以应变为1时66010*******--⨯=⨯⨯==U K U ε/V ，应变为1000时应为330104210242--⨯=⨯⨯==U K U ε/V ；全桥时U K U ε=0，所以应变为1时60108-⨯=U /V ，应变为1000时应为30108-⨯=U /V 。

从上面的计算可知：单臂时灵敏度最低，双臂时为其两倍，全桥时最高，为单臂的四倍。

54.有三台测温仪表，量程均为0~800℃，精度等级分别为2.5级、2.0级和1.5级，现要测量500℃的温度，要求相对误差不超过2.5％，选那台仪表合理?解：2.5级时的最大绝对误差值为20℃，测量500℃时的相对误差为4％；2.0级时的最大绝对误差值为16℃，测量500℃时的相对误差为3.2％；1.5级时的最大绝对误差值为12℃，测量500℃时的相对误差为2.4％。

因此，应该选用1.5级的测温仪器。

55.采用阻值为120Ω灵敏度系数K=3.0的金属电阻应变片和阻值为120Ω的固定电阻组成电桥，供桥电压为6V ，并假定负载电阻无穷大。

当应变片上的应变系数为10时，试求单臂、双臂和全桥工作时的输出电压，并比较三种情况下的灵敏度。

解：单臂时40U K U ε=，所以应变为10时454610340=⨯⨯==U K U ε/V ； 双臂时20U K U ε=，所以应变为10时902610320=⨯⨯==U K U ε/V ； 全桥时U K U ε=0，所以应变为10时1800=U /V 。

56.根据压电式传感器工作原理，在晶体切片上根据受力方向，晶体表面电荷符号。

57.有一个以空气为介质的变面积型平板电容传感器（见下图）。

其中a=16mm,b=24mm,两极板间距为4mm 。

一块极板分别沿长度和宽度方向在原始位置上平移了5mm ，求：（1）极板未移动时，电容的初始电容值。

（2）极板沿长度方向移动时，传感器的位移灵敏度K （已知空气相对介电常数1εr =，真空的介电常数F/m 108548ε120-⨯=.）。

X F x X Fy Fy X X F x + + + + + + －－－－－－－－－－－－ + + + + + + －－－－－－ + + + + + + －－－－－－解：（1）=0.85* F|（2） 5.3*58.用（S 型）热电偶测量某一温度，若参比端温度T 0=30℃，测得的热电势E(T,Tn)=7.5mV ，求测量端实际温度T 。

查分度表有E （30，0）= 0.173 mV反查分度表有T=830℃，测量端实际温度为830℃59.数值孔径反映纤芯接收光量的多少，标志光纤接收性能。

意义：无论光源发射功率有多大，只有2θi 张角之内的光功率能被光纤接受传播。

（1）大的数值孔径：有利于耦合效率的提高。

（2）但数值孔径太大，光信号畸变也越严重。

)(),(),(0,0T T E T T E T T E n n +=CT C T T T E n n ︒==︒03000，）中，（在mVT T E n 5.7=），（mVE T E T E 673.7173.05.7)0,30(300=+=+=），（），（2221sin n n NA i -==θ。