传感器知识点总结

小知识点总结：

1.传感器是能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，通常由敏感元件和转换元件组

成。其中，敏感元件是指传感器中直接感受被测量的部分，转换元件是指传感器能将敏感元件输出转换为适于传输

和测量的电信号部分。

2.传感器的静态特性：线性度、迟滞、重复性、分辨率、稳

定性、温度稳定性和多种抗干扰能力

3.电阻式传感器的种类繁多，应用广泛，其基本原理是将被

测物理量的变化转换成电阻值的变化，再经相应的测量电

路而最后显示被测量值的变化。

4.电位器通常都是由骨架、电阻元件及活动电刷组成。常用

的线绕式电位器的电阻元件由金属电阻丝绕成。

5.电阻丝要求电阻系数高，电阻温度系数小，强度高和延

展性好，对铜的热电动势要小，耐磨耐腐蚀，焊接性好。

6.电阻应变片的工作原理是基于电阻应变效应，即在导体产

生机械变形时，它的电阻值相应发生变化。

7.金属电阻应变片分金属丝式和箔式。箔式应变片横向效应

小。

8.电阻应变片除直接用来测量机械仪器等应变外，还可以与

某种形式的弹性敏感元件相配合，组成其他物理量的测试

传感器。

9.电感式传感器是利用线圈自感或互感的变化来实现测量

的一种装置。可以用来测量位移、振动、压力、流量、重

量、力矩、应变等多种物理量。

10.电感式传感器的核心部分是可变自感或可变互感。

11.变压器式传感器是将非电量转换为线圈间互感M的一种磁

电机构，很像变压器的工作原理，因此常称变压器式传感

器。这种传感器多采用差分形式。

12.金属导体置于变化着的磁场中，导体内就会产生感应电

流，称之为电涡流或涡流。这种现象称为涡流效应。涡流

式传感器就是在这种涡流效应的基础上建立起来的。13.电容式传感器是利用电容器原理，将非电量转换成电容

量，进而实现非电量到电量的转化的一种传感器。

14.电容式传感器可以有三种基本类型，即变极距型（非线

性）、变面积型（线性）和变介电常数型（线性）。

15.霍尔式传感器是利用霍尔元件基于霍尔效应原理而将被

测量、如电流、磁场、位移、压力等转换成电动势输出的

一种传感器。

16.热电式传感器是将温度变化转换为电量变化的装置，它利

用敏感元件的电磁参数随温度变化而变化的特性来达到

测量目的。

17.热电阻测温的基础：电阻率随温度升高而增大，具有正的

温度系数

18.目前应用最广泛的热电阻材料是铂和铜。

19.热电阻温度计最常用的测量电路是电桥电路（三线连接法

和四线连接法）。

20.工业用标准铂电阻100Ω和50Ω两种。分度号分别为

Pt100和Pt50.

21.热电偶产生的热电动势是由两种导体的接触电动势（珀尔

贴电动势）和单一导体的温差电动势（汤姆逊电动势）组

成的。

22.热敏电阻是用一种半导体材料制成的敏感元件，其特点是

电阻随温度变化而显著变化，能直接将温度的变化转换为

能量的变化。

23.测量方法按测量手段分有：直接测量、间接测量和联立测

量；按测量方式分有：偏差式测量、零位式测量和微差式

测量。

24.偏差式测量的标准量具不装在仪表内，而零位式测量和微

差式测量的标准量具装在仪表内。

25.测量误差的表示方法有以下3种：绝对误差、相对误差、

引用误差；

26.误差按其规律性分为三种，即系统误差、偶然误差和疏失

误差。

27.形成干扰的三要素：干扰源、耦合通道和对干扰敏感的接

收电路

28.为了抑制干扰，常用的电路隔离方法：光电隔离法、变压

器隔离法

简答：

1、什么是霍尔效应？

答：一块长为l、宽为b、厚为d的半导体薄片置于磁感应强度为B的磁场中，磁场方向垂直于薄片，当有电流I流过时，在垂直于电流和磁场的方向上将产生电动势U h。这种现象称为霍尔效应。

2、简述热电偶的工作原理。

答：热电偶的测温原理基于物理的“热电效应”。所谓热电效应，就是当不同材料的导体组成一个闭合回路时，若两个结点的温度不同，那么在回路中将会产生电动势的现象。两点间的温差越大，产生的电动势就越大。引入适当的测量电路测量电动势的大小，就可测得温度的大小。

3、什么是引用误差？

答：人们将测量的绝对误差与测量仪表的上量限（满度）值的百分比定义为引用误差。

4、如何消除和减小边缘效应？

答：1、适当减小极间距，使电极直径或边长与间距比很大，可减小边缘效应的影响，但易产生击穿并有可能限制测量范围。2、电极应做得极薄使之与极间距相比很小，这样也可减小边缘电场的影响。3、在结构上增设等位环也可以用来消除边缘效应。论述：电容式传感器的设计要点

答：电容式传感器的高灵敏度、高精度等独特的优点是与其正确设计、选材以及精细的加工工艺分不开的。在设计传感器的过程中，在所要求的量程、温度和压力等范围内，应尽量使它具有低成本、高精度、高分辨率、稳定可靠和高的频率响应等。对于电容式传感器，设计时可以从下面几个方面予以考虑：1、保证绝缘材料的绝缘性能。必须从选材、结构、加工工艺等方面来减小温度等误差和保证绝缘材料具有高的绝缘性能。2、消

除和减小边缘效应。边缘效应不仅使电容式传感器的灵敏度降低而且产生非线性，因此应尽量消除或减小它。3、消除和减小寄生电容的影响。寄生电容与传感器电容相关联，影响传感器的灵敏度，而它的变化则为虚假信号影响仪器的精度，必须消除和减小它。4、防止和减小外界干扰。电容式传感器是高阻抗元件，很容易受外界干扰的影响而产生误差，在设计时必须注意防止和减小外界的干扰。5、尽量采用差动式电容传感器。 计算： 解题步骤：

1、根据公式：ε

K L L K R R =

∆=∆/)*(/ 已知初始电阻

R ，灵敏度系数K 和纵向应变ε时可求得电阻变化量R ∆.

参考例题：

如图所示电路是电阻应变仪中所用的不平衡电桥的简化电路，图中R 2=R 3=R 是固定电阻，R 1与R 4是电阻应变片，工作时R 1受拉，R 4受压，ΔR 表示应变片发生应变后，电阻值的变化量。当应变片不受力，无应变时ΔR=0，桥路处于平衡状态，当应变片受力发生应变时，桥路失去平衡，这时，就用桥路输出电压U cd 表示应变片应变后电阻值的变化量。试证明：U cd=-(E /2)(ΔR /R )。(15分) 证：R R R R R R ∆-=∆+=41

,

=

-=db cb cd U U U E R R R

R E R R R R E R R R R 2

242∆-∆-=+∆--+∆+

略去R ∆的第二项，即可得R

R

E U cd ∆⋅

-=2

R 2

R 1

R 3

R 4

E

a b

d

c

U cd