自动检测精华

第一章
1、按误差最基本性质与特点分为：系统误差、随机误差、粗大误差。

(1)系统误差：指服从一定规律（如定值’线性、多项式或周期性函数等）的误差。

(2)随机误差：它服从一定的统计规律，是测量过程中某些影响量综合作用的结果。

(3)粗大误差：它是指一种嚼显填离实际值的浸差，没有任何规律可循．纯属偶然。

按误差本身的量纲分为：绝对误差、相对误差、引用误差。

2、测量仪器的准确度是指“测量仪器给出接近于真值的能力”也就是指测量仪器给出的示值接近于真值的能力，即测量仪器由于仪器本身所造成的其输出的被测量值接近被测量真值的能力。

它是表征测量仪器品质和特性的主要性能之一。

3、传感器定义：与被测量对象进行直接接触，感受被测量的变化，并且发出一个与被测量相应的可观测信号作为输出。

4、传感器由敏感元件、传感元件，信号调节与转换电路、辅助电源等组成。

敏感元件：直接感受被测量（一般为非电量），并输出与被测量成确定关系的其他量（一般为电量）的元件。

传感器：又叫变换器，一般情况下，它不直接感受被测量，而是将敏感元件的输出量转换为电量输出的元件。

信号调节与转换电路：能把传感元件输出的电信号转换为便于显示、记录、处理和控制的有用电信号的电路。

5、传感器可以按测量定量分类和按转换原理把传感器（能量控制型传感器和能量转换型传感器。

）
6、传感器的基本特性：①精密度：又叫精度，表示测量结果中随机误差大小的程度。

②正确度：表示测量结果中系统误差大小的程度。

③准确度：又称精确度，表示测量结果与被测量的真值之间的一直程度。

④灵敏度：即传感器的响应变化△y 除以相应的激励变化△x
传感器的特点：①单值性，线性关系 ②复用性，在一定范围内有一定的准确度 ③选择性，只对单一信号敏感 ④超然性，抗干扰小 ⑤灵敏度，输出信号尽量大 ⑥稳定性 ⑦经济性
第二章
1、电阻应变效应：导体的电阻随着机械变形而发生变化的现象。

金属电阻应变片有丝式和箔式两种，其工作原理是电阻应变效应。

金属丝式电阻应变片（又叫电阻丝式应变片）由具有高电阻率的金属丝绕成的敏感栅、基片、覆盖层和引出线组成。

金属应变片有:丝式和箔式。

优点:稳定性和温度特性好. 缺点:灵敏度系数小.
电阻应变片的工作原理：是以电阻应变片作为传感元件，将其牢固地粘贴在构件的测点上，构件受力后由于测点发生应变，应变片也随之变形而使应变片的电阻发生变化，再由专用仪器测得应变片的电阻变化大小，并转换为测点的应变值。

导电材料的电阻为：A l
R ρ=
测量转换电路：电桥（直流电桥和交流电桥）
2、热电阻效应：物质的电阻率随温度变化而变化的现象。

热电阻传感器分为金属热电阻和半导体热电阻两大类，通常把金属热电阻称为热电阻，而把半导体热电阻称为热敏电阻。

热电阻测温电桥的引线方式通常有两线制、三线制和四线制三种。

当进行精密测温时采用四线制。

第三章
1、电感式传感器是利用电磁感应的原理将被测非电量转换为线圈的自感系数或互感系数变化的装置。

2、变隙式自感传感器主要由线圈、铁芯和活动衔铁组成。

工作原理：当工件移动时车杆带动衔铁上下移动，使气隙厚度发生了变化，根据电感式传感器的工作原理，自感系数也随之发生了变化，进而就能测出位移。

差动式自感传感器:由两个完全相同的线圈和磁铁组成。

当位于中间的衔铁移动时，上下两个线圈的电感，一个增加一个减少，形成差动形式。

变隙式自感传感器最大的优点就是灵敏度高，尤其是差动式，缺点：线性范围小，先提的运动距离受限。

电感传感器所采用的测量电路一般为交流电桥
差动变压器式传感器的工作原理：当某线圈中的电流变化时，所激发的磁场会在它邻近的另一个线圈中产生感应电动势，这种现象就是互感。

电涡流式传感器：当导体嚣于交变磁场或在磁场中作切割磁力线运动时，导体上引起感生电流zk.，此电流在导体内闭台，称为电涡流。

第四章
电容式传感器：把被测的物理量，如位移、压力等转换为电容量变化。

d A C /ε=
式中 ε —极间介质的介电常数，A —两电极互相覆盖的有效面积(m2)；d —两电极之间的距离(m)。

电容式
传感嚣可分为：变极距式（测微小线位移或由于力、压力、振动引起的极距变化），变介电常数式（物位测量和各种介质的温度、密度、湿度）和变面积式（测角位移、较大线位移）三类。

1、 l:板间距离，S:两电极互相覆盖的有效面积 所以电容式传感器可分为三种：变极距式（变间隙式）、变面积式、变介电常
数式 变极距式传感器灵敏度： 灵敏度K 与极板间距δ平方成反比，极距愈小，灵敏度愈高，为提高灵敏度和改善非线性，一般采用差动结构。

2、桥式转换电路单臂接法：
第五章
热电效应 或塞贝克效应：将两种材料的导体组成闭合回路，当两接触点的温度不同时，回路中就会产生电动势，回路中就有一定大小的电流的物理现象。

1、热电偶是将温度变化转换为电势大小的热电偶式传感器。

l S
C εε0=2dc S c k d εδδδ
⋅=
=-=-
B A AB n n e KT T E ln )(=K J K /1038.123-⨯=C
e 19106.1-⨯=热点效应：两种不同的导体（或半导体）A 和B 连接成一个闭合回路，当两接点温度不同时，则在该回路中就会产生电动势，回路中就有一定大小的电流。

接触电势：是由于两种不同导体的自由电子密度不同而在接触处形成的电动势。

当两者接触时，在接触面上就会发生电子扩散。

其扩散是由电子密度大的导体向电子密度小的导体扩散，在接触处失去电子的带正电，得到电子的带负电，从而形成稳定的接触电势。

接触电动势又称珀尔帖电动势：将两种不同的导体互相接触，由于不同导体内自由电子的密度不同，在两导体A 和B 的接触处会发生自由电子的扩散现象。

自由电子将从密度大的金属A 扩散到密度小的金属B ，使A 失去电子带正电，B 得到电子带负电，直至在接点处建立起充分强大的电场，能够阻止电子的扩散，从而达到动态平衡。

这种在两种不同金属的接点处产生的电动势。

中间导体定律：在热电偶回路中插入第三、四……种材料的导体，只要插入导体的两端温度相等，且插入导体是匀质，则对原来热电偶回路的总热电势的大小没有影响。

E ABC (T,T 0)=e AB (T)+e AC (T 0)+e CA (T 0)
标准电极定律：热电偶节点温度T ，T 0时所产生的热电势等于该热电偶的两个电极A.B 分别与标准电极C 组成的两个热电偶的热电势之差。

E AB (T,T 0)=E AC (T,T 0)—E CB (T,T 0)
中间温度定律：由两种材料的热电极组成的热电偶，在节点温度（T ，T 0）时所产生的热电势EAB(T ，To)，等于该熟电偶在温度(T ，Tn)和( Tn ，T0) 时分别产生热电势EA （T ，Tn ）和EAB(Tn ，T0)的代数和。

E AB (T,T 0)=E AB (T,T n )+E AB (Tn,T 0)
5.2热电偶的冷端补偿
1、冷端恒温法
2、冷端温度修正法 ①热电势修正法 ②温度修正法 ③电桥补偿法
【例4-l 】用镍铬—镍硅热电偶测炉温，当冷端温度为30'C 且为恒定时，测出热端温度为t 时的热电动势为39.17mV ，求炉子的真实温度。

解：由镍铬—镍硅热电偶分度表查出E(30，0)=1.20mV ，根据式(5—5)计算出
E(T ，O)= (39.17十1.20) mV= 40.37mV
再通过分度表查出其对应的实际温度为 T = 977℃
接触电动
势 其中 —温度T 时，导体A 与B 接点处的接触电势；K —波尔兹曼常数 ，e —单位电荷电量 ，Na,Nb —温度时，导体A 、B 的电子密度
温差电势是指一种导体因两端温度不等而产生的一种热电势。

同一种导体两锻温度不同时，高温端比低温端具有更大的自由电子能量，因此从高温端扩散到低温端的电子数比低温端扩散到高温端的电子数大结果高温端失去电子带正电，低温端获得电子带负电，从而在导体两端形成一个电势差，称为温差电势。

总热电动势：
第六章
)(T E AB
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。

1、光电效应：光照射在物体上，可以看做物体受到一连串能量为hf的光子的轰击，被照射物体吸收了光子的能量二发生相应电效应的现象。

可以分为外光电效应、内光电效应和光生伏特效应。

外光电效应：在光线作用下，物体内的电子选出物体表面，向外发射的现象称为外光电效应，又叫光电发射效应。

基于外光电效应的光电器件有光电管、光电倍增管等。

内光电效应：受光照的物体的电导率会发生变化的现象称为内光电效应。

这一类光电元件有光敏电阻等。

光生伏特效应：在光线作用下能够使物体产生一定方向电动势的现象叫光生伏特效应。

基于该效应的器件有光电池、光电二极管、光电三极管、光电晶闸管等。

2、光敏电阻：又叫光感电阻，结构：在玻璃棱片上涂一层对光敏感的半导体物质，两端有琉状金属电极，然后在半导体上覆盖一层漆膜。

原理：当光照射到光敏电阻上时，材料中的带价电子吸收了光电子能量跃迁到导带，激发电子、空穴对，增强了导电性能，使阻值降低。

光照停止时电子空穴对又复合，阻值恢复。

红外探测器按探测机理的不同分为热探测器和光子探测器两大类。

1、热探测器
热探测器的工作机理是：利用红外辐射的热效应，探测器的敏感元件吸收辐射能后引起温度升高，进而使某些有关物理参数发生相应变化，通过测量物理参数的变化来确定探测器所吸收的红外辐射。

光纤的结构：光纤一般由纤芯、包层、涂敷层及护套构成，是一多层介质结构的同心圆柱体。

纤芯直径约为5um~85um。

光纤按组成材料分有石英光纤（以S i O2为主要材料）、多组分光纤（材料由多组成分组成）、液芯光纤（纤芯呈液态）和塑料光纤（以塑料为材料）等，按光纤纤芯折射率分布分有阶跃型光纤和渐变型光纤，按光传输模式数分有单模光纤(SMF)和多模光纤（MMF）。

第七章
1、压电效应；某些物质，当沿着一定方向受到压力或者拉力作用而发生变形，其两个表面上会产生符号相反的电荷；当外力去掉时，它们又重新回到不带电的状态；当受力方向变化时，电荷的极性也随着变化。

相反，如果把这些物质置于电场中，其几何尺寸也会发生变化，我们把这种由于电场作用导致物质发生形变的现象称为逆压电效应（也称电致伸缩效应）。

常见的压电材料主要有石英、钛酸钡、锆钛酸铅等。

2常用压电材料：石英晶体，压电陶瓷
U=Q/Ca
压电传感器
等效电路
电荷源
电压源
第八章
光栅传感器：由很多等节距的透光缝隙和不透光的刻度线均匀相间排列构成的一种脉冲输出数字式传感器，由光栅、光源和光路、光电元件以及转换电路等组成。

莫尔条纹：把两块栅距相等的光栅（主光栅、指示光栅）叠合在一起，中间留有很小的间隙，并使两者的栅线之间形成一个很小的夹角θ，便组成了光栅副，这样由于遮光效应，两块光栅的刻线相交处形成亮带，而在一块光栅的刻线与另一块光栅的缝隙相交处形成暗带，在与光栅刻线垂直的方向，将出现明暗相间的条纹，这些触就称为莫尔条纹。

莫尔条纹有如下特征。

(1)莫尔条纹是由光栅的大量刻线共同形成的，对光栅的刻画误差有平均作用，从而能在很大程度上消除光栅刻线不均匀引起的误差。

(2)当指示光栅沿与栅线垂直的方向作相对移动时，莫尔条纹则沿光栅刻线方向移动（两者的运动方向相互垂直）；指示光栅反向移动，莫尔条纹亦反向移动。

(3)奠尔条纹具有平均误差和放大作用，而且光栅栅线和奠尔条纹之间具有数量和方向上的对应关系。

莫尔条纹的间距是放大了的光栅栅距，它随着指示光栅与主光栅刻线夹角而改变。

由于θ很小，所以其关系可表示为：L=W／sinθ≈W/θ
（4）莫尔条纹移过的条纹数与光栅移过的刻线数相等。

直线式感应同步器的结构：它由定尺和滑尺两部分组成。

对于定尺，绕组均匀分布在长度为250mm的定尺上，滑尺长度一般为100mm，其上交替分布着两个励磁绕组，分别称为正弦绕组（S绕组）和余弦绕组（C 绕组），它们在空间位置上相差1／4节距（即90o相位角）。

滑尺和定尺相对平行安装，其间保持一定间隙（0 .05mm -0.2mm）。

节距W=2(a+b)，（a—片宽、b—间隔）又叫周期。

直线式感应同步器的工作原理：利用滑尺和定尺的平面绕组间的互感原理工作。

当滑尺绕组上加上激励电压时，定尺输出感应电动势是滑尺与定尺相对位置的正弦函数：e C=KU C sinθ，
θ=2πx ／W 。

如果正余绕组同时加上激励电压，定尺绕组输出感应电动势：e= KU S sin θ+ KU C cos θ ，
滑尺正余弦绕组所加激励电压不能太大，一般为1V~2V 。

第九章
9.1霍耳传感器
霍耳效应：金属或半导体薄片，若在它的两端通以控制电流I ，并在薄片的垂直方向上施加磁感应强度为B 的磁场，那么，在垂直于电流和磁场的方向上（又叫霍耳输出端之间）将产生电动势U H 。

霍耳效应是：由于形成电流的作定向运动的带电粒子即载流子（N 型半导体中的载流子是带负电荷的电子，P 型半导体中的载流子是带正电荷的空穴）在磁场中受到络伦兹力的作用而产生的。

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IB R U H H。