传感器复习提纲(全部)

考试题型

1、 填空题（20-30分）

2、 选择题 (20分 )

3、 简答题（30-40分）

4、 计算题（20分）

第一章 传感与检测技术的理论基础

1、名词解释：测量、引用误差、随机误差、系统误差、粗大误差

2、关键点：

● 测量根据测量方法分：直接测量、间接测量和组合测量;

● 测量根据测量方式分:偏差式测量、零位法测量与微差法测量;

● 等精度和不等精度测量的区别

● 变送器将传感器输出的信号变换成便于传输和处理的信号

● 测量误差是测得值减去被测量的真值

● 修正值是与绝对误差大小相等、符号相反的值

● 仪表精度等级是根据最大引用误差来确定的

● 系统误差分恒值系统误差和变值系统误差

● 在数据处理时要采用的误差不应该包含粗大误差，即所有的坏值都应当剔除

● 算术平均值是反映随机误差的分布中心, 而均方根偏差则反映随机误差的分布围。 ● 各测量值与算术平均值差值称为残余误差,

● 绝对值大于3σ的误差是不可能出现的, 通常把这个误差称为极限误差δlim 。即极限

误差δlim=± 3σ

● 3σ准则就是如果一组测量数据中某个测量值的残余误差的绝对值|vi|>3σ时, 则该

测量值为可疑值（坏值）, 应剔除。

● 最小二乘法原理就是要获得最可信赖的测量结果, 使各测量值的残余误差平方和为

最小。

3、简答题：

画出测量系统组成结构框图（图1-1）

随机误差有哪些性质？

如何减小和消除系统误差？

5、 计算题 课后题1-3

第二章

1、名词解释：传感器、灵敏度、迟滞、漂移

2、关键点 ◆ 写出灵敏度和线性度的公式 S=Δy/Δx ◆ τ值是一阶传感器重要的性能参数。时间常数τ越小, 响应速度越快

◆ 二阶传感器对阶跃信号的响应在很大程度上取决于阻尼比ξ和固有频率ωn 。

◆ 传感器的频率响应特性的好坏主要取决于传感器的固有频率ωn 和阻尼比ξ。为了

减小动态误差和扩大频率响应围, 一般是提高传感器固有频率ωn 。

3、简答题 课后题2-1、2-2

第三章应变式传感器

1、名词解释：

%100max ⨯∆±=FS

L Y L r

应变效应：在导体产生机械变形时, 它的电阻值相应发生变化。

压阻效应：半导体材料的电阻率ρ随作用应力的变化而发生变化的现象

2、关键点：

●电阻应变片的工作原理是基于应变效应

●半导体应变片的工作原理是基于应阻效应

●金属应变片由敏感栅、基片、覆盖层和引线等部分组成

●金属电阻应变片的敏感栅有丝式、箔式和薄膜式三种。

●康铜是目前应用最为广泛的应变丝材料

●目前应变片的电阻值(标称值)也有一个系列，如60、120、350、600、1000Ω等，其中

以120Ω最为常用。

●电阻应变片的温度补偿方法通常有线路补偿法和应变片自补偿两大类。线路补偿法测量

应变时, 工作应变片R1粘贴在被测试件表面上, 补偿应变片RB粘贴在与被测试件材料完全相同的补偿块上, 且仅工作应变片承受应变。

●画出图3-10，半桥和全桥，写出电桥输出电压（3-46）（3-47）和灵敏度

●欲使直流电桥平衡, 其相邻两臂电阻的比值应相等, 或相对两臂电阻的乘积相等。

●对交流电桥, 除要满足电阻平衡条件外, 还必须满足电容平衡条件

3、简答题课后题3-3

4、计算题课后题3-5 3-6

第四章电感式传感器

1、名词解释：

电感式传感器：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量L或互感量M的变化, 再由测量电路转换为电压或电流的变化量输出, 这种装置称为电感式传感器

互感式传感器：把被测的非电量变化转换为线圈互感量变化的传感器

2、关键点

●电感式传感器种类很多, 主要有自感式、互感式和电涡流式三种传感器

●自感式电感传感器是利用线圈自感量的变化来测量的，由线圈、铁芯和衔铁三部分组成。

又称为磁阻传感器

●自感式电感传感器又可分为变气隙厚度δ的传感器和变气隙面积Ｓ0的传感器。使用最

广泛的是变气隙厚度式电感传感器。

●变间隙式电感传感器的测量围与灵敏度及线性度相矛盾, 所以变隙式电感式传感器用

于测量微小位移时是比较精确的。

●为了减小非线性误差, 实际测量中广泛采用差动变隙式电感传感器。

●自感式电感传感器的测量电路有交流电桥式、变压器式以及谐振式等几种形式。对于

变压器式由于输入电压是交流电压, 输出指示无法判断位移方向, 必须配合相敏检波电路来解决

●零点残余电压主要由基波分量和高次谐波分量组成，零点残余电压的存在造成零点附近

的不灵敏区，限制了分辨率的提高。

●差动变压器结构形式较多, 有变隙式、变面积式和螺线管式等，差动变压器输出的是

交流电压, 为了达到能辨别移动方向及消除零点残余电压的目的, 实际测量时, 常常采用差动整流电路和相敏检波电路。

●相敏检波电路输出电压u0的值反映位移Δx的大小, 而uL的极性则反映了位移Δx的

方向。

● 根据电涡流效应制成的传感器称为电涡流式传感器。

3、简答题：

课后题 4-1 参考图4-3及其原理说明

4、计算题 课后题4-8 4-9

第五章 电容式传感器

1、名词解释：

电容式传感器是将非电量的变化转换为电容量变化的一种传感器。

2、关键点

⏹ 电容式传感器可分为三种：变极板间距离的变极距型、改变极板面积的变面积型、改

变介质介电常数的变介质型

⏹ 图5-1分清各种结构形式的传感器类型

⏹ 变极距型电容传感器，极板间可采用高介电常数的材料（云母、塑料膜等）作介质，

有了云母片, 极板间起始距离可大大减小。

⏹ 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～

200μm 的围, 最大位移应小于间距的1/10, 故在微位移测量中应用最广。

⏹ 变面积型电容传感器的应用场合：主要应用于测量线位移和角位移。

⏹ 变介质型电容传感器是利用不同介质的介电常数各不相同，通过介质的改变来实现对

被测量的检测，并通过电容式传感器的电容量的变化反映出来

⏹ 除变极距型电容传感器外, 其它几种形式传感器的输入量与输出电容量之间的关系

均为线性的

⏹ 差动脉宽调制电路能适用于变极板距离以及变面积式差动式电容传感器, 并具有线

性特性。

3、简答题：

1）说明单极式变极距型电容传感器灵敏度和非线性误差间的关系，根据所学知识说明如何提高其提高灵敏度, 减小非线性误差。（课后题5-2类似，参看其答案）

答：对于变极距型电容传感器，灵敏度与非线性误差对d0的要矛盾的。即K 大，非线性误差大；K 小，非线性误差小。为了提高灵敏度, 减小非线性误差, 大都采用差动式结构，

如此一来，灵敏度得到一倍的改善， 由 变为 线性度得到改善由 变为 2）课后题5-1 3)课后题 5-3

4、计算题 课后题5-4

第六章 压电式传感器

1、 名词解释：

1） 正压电效应（顺压电效应）：某些电介质，当沿着一定方向对其施力而使它变形时，

部就产生极化现象，同时在它的一定表面上产生电荷，当外力去掉后，又重新恢复不带电状态的现象。当作用力方向改变时，电荷极性也随着改变。

2） 逆压电效应（电致伸缩效应）：当在电介质的极化方向施加电场，这些电介质就在

一定方向上产生机械变形或机械压力，当外加电场撤去时，这些变形或应力也随之消失的现象。

002C d C d ∆∆≈2

0100%d d δ⎛⎫∆=⨯ ⎪⎝⎭

001C d C d ∆∆≈0100%d d δ∆=⨯