传感器与检测技术重点知识点总结
传感器与检测技术(重点知识点总结)
传感器与检测技术知识总结1：传感器是能感受规定的被检测量并按照一定规律转换成可输出信号的器件或装置。
一、传感器的组成2：传感器一般由敏感元件，转换元件及基本转换电路三部分组成。
①敏感元件是直接感受被测物理量，并以确定关系输出另一物理量的元件（如弹性敏感元件将力，力矩转换为位移或应变输出）。
②转换元件是将敏感元件输出的非电量转换成电路参数（电阻，电感，电容）及电流或电压等电信号。
③基本转换电路是将该电信号转换成便于传输，处理的电量。
二、传感器的分类1、按被测量对象分类（1）内部信息传感器主要检测系统内部的位置，速度，力，力矩，温度以及异常变化。
（2）外部信息传感器主要检测系统的外部环境状态，它有相对应的接触式（触觉传感器、滑动觉传感器、压觉传感器）和非接触式（视觉传感器、超声测距、激光测距）。
2、传感器按工作机理（1）物性型传感器是利用某种性质随被测参数的变化而变化的原理制成的（主要有：光电式传感器、压电式传感器）。
（2）结构型传感器是利用物理学中场的定律和运动定律等构成的（主要有①电感式传感器；②电容式传感器；③光栅式传感器）。
3、按被测物理量分类如位移传感器用于测量位移，温度传感器用于测量温度。
4、按工作原理分类主要是有利于传感器的设计和应用。
5、按传感器能量源分类（1）无源型：不需外加电源。
而是将被测量的相关能量转换成电量输出（主要有：压电式、磁电感应式、热电式、光电式）又称能量转化型；（2）有原型：需要外加电源才能输出电量，又称能量控制型（主要有：电阻式、电容式、电感式、霍尔式）。
6、按输出信号的性质分类（1）开关型（二值型）：是“1”和“0”或开(ON)和关（OFF）；（2）模拟型：输出是与输入物理量变换相对应的连续变化的电量，其输入/输出可线性，也可非线性；（3）数字型：①计数型：又称脉冲数字型，它可以是任何一种脉冲发生器所发出的脉冲数与输入量成正比；②代码型（又称编码型）：输出的信号是数字代码，各码道的状态随输入量变化。
传感器与检测技术复习参考
《传感器与现代检测技术》复习参考前言知识点第一章概论1、检测的定义2、传感器的定义、组成、分类传感器(狭义):能感应被测量的变化并将其转换为其他物理量变化的器件.传感器(广义):是信号检出器件和信号处理部分的总称.传感器的分类：按测量的性质划分:位移传感器,压力传感器,温度传感器等.按工作的原理划分:电阻应变式,电感式,电容式,压电式,磁电式传感器等.按测量的转换特征划分:结构型传感器和物性型传感器.按能量传递的方式划分:能量控制型传感器和能量转换型传感器.3、检测系统的静、动态性能指标静态特性可用下列多项式代数方程表示：y=a0+a1x+a2x2+a3x3+…+a n x n式中：y—输出量；x—输入量；a0—零点输出；a1—理论灵敏度；a2、a3、… 、an—非线性项系数。
1）线性度：指输出量与输入量之间的实际关系曲线偏离直线的程度,又叫非线性误差.2）灵敏度：指传感器的输出量增量与引起输出量增量的输入量的比值.3）迟滞：指传感器在正向行程和反向行程期间,输出-输入曲线不重合的现象.4）重复性：指传感器在输入量按同一方向做全量程多次测试时,所得特性曲线不一致性的程度.5）分辨率：指传感器在规定测量范围内所能检测输入量的最小变化量.6）稳定性：指传感器在室温条件下,经过相当长的时间间隔,传感器的输出与起始标定时的输出之间的差异.7）漂移：指传感器在外界的干扰下,输出量发生与输入量无关的变化,包括零点漂移和灵敏度漂移等.4、传感器的动态特性1）瞬态响应法2）频率响应法第二章常用传感器1、电阻式传感器（1）基本原理：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显示或记录被测量值的变化。
（2）电阻应变片结构（3）应变效应电阻应变片满足线性关系：，S即为应变片灵敏系数，或用K表示，K=1+2μ。
半导体应变片满足： （4）测量电路A ．直流电桥 （电桥形式（单臂、双臂、全桥）、输出电压表达式、电压灵敏度、应变片的位置安放）见课后习题P242 3.5 B ．交流电桥（5）温度误差原因及补偿方法2、 电容式传感器（1） 结构、原理 （2） 类型：变极距型：非线性误差大，适用于微小位移量测量变极板面积型：面积变化型电容传感器的优点是输出与输入成线性关系，但与极板变化型相比，灵敏度较低，适用于较大角位移及直线位移的测量。
传感器与检测技术ss (知识点总结)
第一章概述1：传感器是能感受规定的被检测量并按照一定规律转换成可输出信号的器件或装置。
一、传感器的组成2：传感器一般由敏感元件，转换元件及基本转换电路三部分组成。
①敏感元件是直接感受被测物理量，并以确定关系输出另一物理量的元件（如弹性敏感元件将力，力矩转换为位移或应变输出）。
②转换元件是将敏感元件输出的非电量转换成电路参数（电阻，电感，电容）及电流或电压等电信号。
③基本转换电路是将该电信号转换成便于传输，处理的电量。
三、传感器的特性及主要性能指标1、传感器的特性主要是指输出与输入之间的关系，有静态特性和动态特性。
2、传感器的静态特性是当传感器的输入量为常量或随时间作缓慢变化时，传感器的输出与输入之间的关系，叫静态特性，简称静特性。
表征传感器静态特性的指标有线性度，敏感度，重复性等。
3、传感器的动态特性是指传感器的输出量对于随时间变化的输入量的响应特性称为动态特性，简称动特性。
传感器的动态特性取决于传感器的本身及输入信号的形式。
传感器按其传递，转换信息的形式可分为①接触式环节；②模拟环节；③数字环节。
评定其动态特性：正弦周期信号、阶跃信号。
4、传感器的主要性能要求是：1）高精度、低成本。
2）高灵敏度。
3）工作可靠。
4）稳定性好，应长期工作稳定，抗腐蚀性好；5）抗干扰能力强；6）动态性能良好。
7）结构简单、小巧，使用维护方便等；四、传感检测技术的地位和作用1、地位：传感检测技术是一种随着现代科学技术的发展而迅猛发展的技术，是机电一体化系统不可缺少的关键技术之一。
2、作用：能够进行信息获取、信息转换、信息传递及信息处理等功能。
应用：计算机集成制造系统（CIMS）、柔性制造系统（FMS）、加工中心（MC）、计算机辅助制造系统（CAM）。
五、基本特性的评价1、测量范围：是指传感器在允许误差限内，其被测量值的范围；量程：则是指传感器在测量范围内上限值和下限值之差。
2、过载能力：一般情况下，在不引起传感器的规定性能指标永久改变条件下，传感器允许超过其测量范围的能力。
检测与传感器知识点总结
第一章1.传感器的功能：信息收集，信号数据的转换2.传感器的组成：传感器通常由敏感元件、转换元件、调解转换电路3部分组成3.衡量传感器静态特性的重要指标是线性度、灵敏度、迟滞、重复性和零点漂移等线性度：是指传感器输出与输入之间的线性程度灵敏度：是指传感器在稳态下的输出变化量与引起变化的输入变化量之比，用S表示迟滞：传感器在正（输入量增大）反（输入量减小）行程期间，其输出--输入特性曲线不重合的现象重复性：是指在同一工作条件下，输入量按同一方向做全量程连续多次变化时，所得特性曲线不一致的程度零点漂移：当传感器无输入时，每隔一段时间对传感器的输出进行读数，其输出偏离零值的情况，即为零点漂移温度漂移：是指温度变化时传感器输出值偏离程度4.传感器的动态特性：最大超调量、延迟时间、上升时间、峰值时间、响应时间第二章1、应变式传感器可以测量力、荷重、应变、位移、速度、加速度等各种参数。
2、电阻应变效应：金属丝的电阻随其所受机械形变（拉伸或压缩）的大小变化。
3、电阻应变主要有四部分组成：电阻丝、基片、覆盖层和引出线。
4、按应变片敏感栅所用的材料不同，应变片可以划分为金属应变片和半导体应变片，其中金属应变片分为体型和薄膜型；半导体应变片分为体型、薄膜型、扩散型、PN结型及其他型。
5、半导体应变片的工作原理是基于半导体的压阻效应，压阻效应是指对半导体施加压力时半导体的电阻率会发生改变的现象。
6、产生应变片温度误差的主要因素有：（1）、敏感栅金属丝电阻本身随温度发生变化（2）、试件材料和电阻丝的线膨胀系数的影响7、电阻应变片的温度补偿方法有：线路补偿法和应变片自补偿两类。
8、应变片自补偿有选择式自补偿应变片和双金属敏感栅自补偿应变片。
9、根据电桥电源的不同，可分为直流电桥和交流电桥。
第三章1.电感式传感器主要有自感式，互感式和涡流式三种2.自感式电感传感器由线圈、铁心和衔铁三部分组成3.自感式电感传感器的结构类型有变间隙式、变面积式、螺线管式（变气隙导磁系数）4.自感式电感传感器的转换电路有交流电桥式、交流变压器式以及谐振式几种形式，其中交流电桥式最为常用，谐振式转换电路有谐振式调幅电路和谐振式调频电路5.互感式电感传感器由一、二次绕组，铁心，衔铁三部分组成6.互感式电感传感器的主要特性：输出电压特性，灵敏度，温度特性，零点残余电压的消除方法（提高互感式电感传感器的组成结构及电磁特性的对称性，引入相敏整流电路，采用外电路补偿法）7.电涡流传感器的结构：变间隙式，变面积式，螺线管式，低频透射式，高频反射式8.影响电涡流式传感器的灵敏度的因素：被测体材料对测量的影响，被测体大小和形状对测量的影响，传感器形状和大小对传感器灵敏度的影响9.电涡流传感器的转换电路：调频式电路，调幅式电路10.电涡流式传感器的应用：电涡流式传感器的应用领域很广，可进行位移，厚度，转速，振动，温度等多参数的测量第四章1、电容式传感器：把某些非电量的变化通过一个可变电容转化成电容变化的装置。
传感器与检测技术复习总结
l.检测系统由哪几部分组成? 说明各部分的作用。
答：一个完整的检测系统或检测装置通常是由传感器、测量电路和显示记录装置等几部分组成，分别完成信息获取、转换、显示和处理等功能。
当然其中还包括电源和传输通道等不可缺少的部分。
传感器与检测技术是研究自动检测系统中的信息提取，信息转换和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 ．什么是传感器？它由哪几个部分组成？分别起到什么作用？解：传感器是一种以一定的精确度把被测量转换为与之有确定对应关系的、便于应用的某种物理量的测量装置，能完成检测任务；传感器由敏感元件，转换元件，转换电路组成。
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物理量；转换元件把敏感元件的输出作为它的输入，转换成电路参量；上述电路参数接入基本转换电路，便可转换成电量输出。
3 ．简述正、逆压电效应。
解：某些电介质在沿一定的方向受到外力的作用变形时，由于内部极化现象同时在两个表面上产生符号相反的电荷，当外力去掉后，恢复到不带电的状态；而当作用力方向改变时，电荷的极性随着改变。
晶体受力所产生的电荷量与外力的大小成正比。
这种现象称为正压电效应。
反之，如对晶体施加一定变电场，晶体本身将产生机械变形，外电场撤离，变形也随之消失，称为逆压电效应。
4．简述电压放大器和电荷放大器的优缺点。
解：电压放大器的应用具有一定的应用限制，压电式传感器在与电压放大器配合使用时，连接电缆不能太长。
优点：微型电压放大电路可以和传感器做成一体，这样这一问题就可以得到克服，使它具有广泛的应用前景。
缺点：电缆长，电缆电容 C c 就大，电缆电容增大必然使传感器的电压灵敏度降低。
电荷放大器的优点：输出电压U o 与电缆电容 C c 无关，且与Q 成正比，这是电荷放大器的最大特点。
但电荷放大器的缺点：价格比电压放大器高，电路较复杂，调整也较困难。
要注意的是，在实际应用中，电压放大器和电荷放大器都应加过载放大保护电路，否则在传感器过载时，会产生过高的输出电压。
《传感器与检测技术》知识点总结
《传感器与检测技术》（传感器部分）知识点总结第一章 概述1.传感器的定义与组成（1）定义：能感受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。
（2）共性：利用物理定律或物质的物理、化学、生物等特性，将非电量转换成电量。
（3）功能：检测和转换。
（4）组成：5.开展基础理论研究寻找新原理6.传感器的集成化第二章 传感器的基本特性1.线性度（传感器的静态特性之一）（1）定义：传感器的输入、输出间成线性关系的程度。
（2）非线性特性的线性化处理：Y FSy Y FSy Y FSyo（a ）切线或割线X mxo（b ）过零旋转X mxo（c ）端点平移X mx（3）非线性误差：γL = ± Δ L ma xY FS式中，γL ——非线性误差（线性度）；ΔL m a x ——输出平均值与拟合直线间的最大偏差绝对 值；Y F S ——满量程输出。
2.灵敏度（传感器的静态特性之二）传感器在稳态信号作用下输出量变化对输入量变化的比值。
0 S n ＝ y x xS n = dy dx (a) 线性测量系统(b) 非线性测量系统 0S n y = f x ) dy dx = C x 0 S n y = f ( )dy x 0 S n y = f (x ) dy dx(c) 灵敏度为常数(d) 灵敏度随输入增加而增加 (e) 灵敏度随输入增加而减小3.分辨率/分辨力（传感器的静态特性之三）分辨率是指传感器能够感知或检测到的最小输入信号增量。
分辨率可以用增量的绝对值 或增量与满量程的百分比来表示。
4.迟滞/回程误差（传感器的静态特性之四）（1）定义：在相同测量条件下，对应于同一大小的输入信号，传感器正、反行程的输出信 号大小不相等的现象。
开发新材料 采用新工艺 探索新功能具有同样功能的传感器集成化，即将同一类型的单个传感元件用集成工艺在同一平面上 排列起来，形成一维的线性传感器，从而使一个点的测量变成对一个面和空间的测量。
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（1）直接测量与间接测量 Ⅰ.直接测量 用事先分度或标定好的测量仪表， 直接读取被测量测量结果的方法称为直接测量。直接 测量是工程技术中大量采用的方法，其优点是直观、 简便、迅速，但不易达到很高的测量精度。 Ⅱ.间接测量 首先，对和被测量有确定函数关系 的几个量进行测量，然后，再将测量值代入函数关系 式，经过计算得到所需结果。这种测量方法，属于间 接测量。测量结果y和直接测量值xi(i＝1，2，3…)之 间的关系式为: y＝f(x1x2x3…) 。间接测量手续多， 花费时间长，当被测量不便于直接测量或没有相应直 接测量的仪表时才采用。
量程点, 可以得到端基线性度。
4. 迟滞
迟滞特性表明检测系统在正向和反向行程期间，
输入—输出特性曲线不一致的程度。也就是说，对
同样大小的输入量，检测系统在正、反行程中，往
往对应两个大小不同的输出量，如右下图所示。通
过实验，找出输出量的
y
这种最大差值，并以满量程 ymax
输出YFS的百分数表示，
1
ΔH max
1.2.3 检测技术的发展趋势 检测技术的发展趋势主要有以下两个方面: 第一，新原理、新材料和新工艺将产生更多品质优
良的新型传感器。例如光纤传感器、液晶传感器、以高分 子有机材料为敏感元件的压敏传感器、微生物传感器等。
第二，检测系统或检测装置目前正迅速地由模拟式、 数字式向智能化方向发展。带有微处理机的各种智能化仪 表已经出现，这类仪表选用微处理机做控制单元，利用计 算机可编程的特点，使仪表内的各个环节自动地协调工作， 并且具有数据处理和故障诊断功能，成为一代崭新仪表， 把检测技术自动化推进到一个新水平。
指示仪
被测量 传感器
测量 电路
记录仪
电源
传感器及检测技术重点知识点总结
传感器及检测技术重点知识点总结传感器是一种能够感知环境中各种参数并将其转化为可量化的电信号输出的设备。
检测技术则是利用传感器对环境中各种参数进行检测和监测的技术。
以下是传感器及检测技术的重点知识点总结：1.传感器的基本原理：传感器的基本原理是将被测物理量转化为与之成正比的电信号输出。
传感器中常用的原理包括电阻、电容、电感、磁电效应、光电效应等。
2.传感器的分类：传感器可以根据测量参数的类型进行分类，如力传感器、温度传感器、湿度传感器、压力传感器等；也可以根据传感器的工作原理进行分类，如光传感器、声传感器、气体传感器、生物传感器等。
3.传感器的特性：传感器的特性包括精度、灵敏度、稳定性、线性度、响应时间等。
精度是指传感器输出与实际值之间的偏差；灵敏度是指传感器输出信号随被测量变化的程度；稳定性是指传感器输出信号在长时间内的稳定程度；线性度是指传感器输出与被测量之间的线性关系；响应时间是指传感器从检测到信号输出的时间。
4.传感器信号的处理和调节：传感器输出的信号常常需要经过放大、滤波、校准和线性化处理后才能得到有效的结果。
放大可以增大传感器输出信号的幅度；滤波可以去除传感器输出信号中的噪声；校准可以修正传感器输出的非线性特性；线性化可以将传感器输出信号与被测量参数之间建立线性关系。
5.传感器网络和通信技术：近年来，随着物联网的兴起，传感器网络和通信技术也得到了迅速发展。
传感器网络是一种由分布在空间中的大量传感器节点组成的网络，通过无线通信技术实现节点之间的数据传输。
这种网络可以实现大范围的环境监测和数据采集。
6.检测技术的应用领域：传感器及检测技术广泛应用于各个领域，如环境监测、医疗健康、交通运输、工业自动化等。
在环境监测方面，传感器可以用于测量环境中的温度、湿度、气体含量等；在医疗健康方面，传感器可以用于监测人体的心率、体温、血压等；在交通运输方面，传感器可以用于监测车辆的速度、加速度、位置等；在工业自动化方面，传感器可以用于监测生产线上的温度、压力、流量等。
传感器与检测技术-检测技术基本知识
Δx值较小，它对总测量值的影响较小，故总
的测量精度仍很高。微差式测量的优点是反应 快，而且测量精度高，特别适用于在线控制参 数的测量。
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1.1.2 测量误差及表达方式
测量误差可用绝对误差表示，也可用相对误差表示。
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3. 按被测信号的变化情况分类
（1）静态测量 静态测量是测量那些不 随时间变化或变化很缓慢的物理量。如 超市中物品的称重属于静态测量，温度 计测气温也属于静态测量。
（2）动态测量 动态测量是测量那些随 时间而变化的物理量。如地震仪测量振 动波形则属于动态测量。
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（3）引用（满度）相对误差 引用相对
误差是指绝对误差与仪表满度值Am的百
分比 ， 用表示，即
x
m Am 100
﹪
1—5）
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【实例1】某温度计的量程范围为0～ 500℃，校验时该表的最大绝对误差为 6℃，试确定该仪表的精度等级。
解：根据题意知6℃，500℃，代入式中
检测技术基本知识
1.1 测量与测量误差 1.2 传感器的组成和特性
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1.1 测量与测量误差
1.1.1 测量方法
实现被测量与标准量比较得出比值的方法，称为测量 方法。针对不同测量任务进行具体分析以找出切实可 行的测量方法，对测量工作是十分重要的。
对于测量方法，从不同角度，有不同的分类方法。根 据获得测量值的方法可分为直接测量、间接测量和组 合测量；根据测量的精度因素情况可分为等精度测量 与非等精度测量；根据测量方式可分为偏差式测量、 零位法测量与微差法测量；根据被测量变化快慢可分 为静态测量与动态测量；根据测量敏感元件是否与被 测介质接触可分为接触测量与非接触测量；根据测量 系统是否向被测对象施加能量可分为主动式测量与被 动式测量等。
传感器与检测技术知识点汇总
N 2 Al 0 N 2la L L1 L2 0 e 2 Aa ( la ) l l 螺线管型的自感值：
0 e N 2 dL dL2 Kl Aa 2 dl dl l a a 灵敏度：
2.零点残余电压：产生原因：1.复阻抗不容易达到真正的平衡；2.磁化曲线的非线性产生高 次波；3.各种损耗；4.分布电容的影响；5.两个传感器的完全不对称；工频干扰。 引起问题：1.零点附近灵敏度下降；2.限制分辨率提高；3.线性度差；4.堵塞有用信号 解决方法：设计与工艺上力求磁路与线圈对称；拆线圈法来调整；电路补偿。 3.测气体压力传感器：改变空气间隙长度的电感传感器压差传感器（差接电感传感器） 4.变压器式传感器的灵敏度：输出电压与衔铁位移之比。 灵敏度：1.与二次线圈匝数 N2 成正比；2.与激励电压幅值成正比；3.在低频时，与频率成正 比。 低频时
)*100%
当电刷处于行程中心位置时，负载误差最大。并且随
着负载系数的增大时，即减小负载电阻时，负载误差也随之增大。减小负载误差的方法：采 用高输入阻抗放大器； 或者限制电位器工作的区间来减少负载误差； 或将电位器空载特性设 计成某种上凸特性，即设计非线性电位器。 5.非线性电位器的空载特性曲线与线性电位器的负载特性曲线是以特性直线为镜像的。 6.电位器式电阻传感器：压力传感器、位移传感器、测小位移传感器、加速度传感器 7．应变片式电阻传感器：缺点：在大的应变状态下具有较大的非线性；输出信号弱；不适 用于高温环境中（1000 度以上） ；应变片实际测出的只是某一面积上的平均应变。 8.金属电阻应变片敏感栅：灵敏度系数 K0 比较大，电阻温度系数小，电阻率大，机械强度 高。 9.应变片的主要特性：横向效应、机械滞后、零漂及蠕变、应变特性、疲劳寿命、动态响应 特性 10.横向效应：为减少横向效应产生的误差，一般是减少 r，增大 L，采用直角线栅式或箔式 应变片，因为箔式应变片的截面积比栅丝大，电阻值小，电阻变化量小。 11.机械滞后：产生的原因：粘合剂性能差；过载；过热 12.零漂和蠕变：两者同时存在，蠕变值里面包含同一时间的零漂值；产生原因：在粘贴应 变片时，本身被压缩或拉伸的力 13.应变极限、疲劳寿命;1.应变片的敏感栅或引线断路；应变片输出指示应变的极值 l 变化 10%；应变片输出信号波形上出现穗状尖峰。 14.单丝自补偿法：
传感器与检测技术知识点概括
1、传感器是能感受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。
2、传感器通常由直接响应于被测量的敏感元件、产生可用信号输出的转换元件、以及相应的信号调节转换电路组成。
3、要实现不失真测量，检测系统的幅频特性应为常数4、传感器静态特性是指传感器在被测量的各个值处于稳定状态时，输出量和输入量之间的关系称为传感器的静态特性。
5，测量系统的静态特性指标主要有线性度、迟滞、重复性、分辨率、灵敏度、漂移、稳定性、温度稳定性、各种抗干扰稳定性等。
（请写出反映传感器的五种性能指标，及写出三种解释传感器指标？精度、分辨率、灵敏度、线性度、迟滞。
反映传感器准确度的指标是精度，反映传感器灵敏度的指标是灵敏度，反映传感器稳定性的指标是迟滞）6，传感器对随时间变化的输入量的响应特性叫传感器动态性。
7,动态特性中对一阶传感器主要技术指标有时间常数。
动态特性中对二阶传感器主要技术指标有固有频率、阻尼比。
8，从时域（延迟时间，上升时间，响应时间，超调量）和频域（幅频特性，相频特性）两个方面分别采用瞬态响应法和频率响应法来分析动态特性。
9，幅频特性是指传递函数的幅值随被测频率的变化规律，相频特性是指传递函数的相角随被测频率的变化规律。
传感器中超调量是指超过稳态值的最大值□A （过冲）与稳态值之比的百分数。
电阻式传感器10,金属材料的应变效应是指金属材料在受到外力作用时，产生机械变形，导致其阻值发生变化的现象叫金属材料的应变效应。
11,半导体材料的压阻效应是半导体材料在受到应力作用后，其电阻率发生明显变化，这种现象称为压阻效应。
12，金属丝应变片和半导体应变片比较其相同点是它们都是在外界力作用下产生机械变形,从而导致材料的电阻发生变化。
13,金属丝应变片和半导体应变片比较其不同点是金属材料的应变效应以机械形变为主,材料的电阻率相对变化为辅；而半导体材料则正好相反,其应变效应以机械形变导致的电阻率的相对变化为主,而机械形变为辅。
传感器与检测技术知识点
第一章传感与检测技术理论基础1．什么是测量误差？测量误差有几种表示方法？它们通常应用在什么场合？答：测量误差是测得值与被测量的真值之差。
可用绝对误差和相对误差表示,引用误差也是相对误差的一种表示方法。
在实际测量中，有时要用到修正值，而修正值是与绝对误差大小相等符号相反的值。
在计算相对误差时也必须知道绝对误差的大小才能计算。
采用绝对误差难以评定测量精度的高低，而采用相对误差比较客观地反映测量精度。
引用误差是仪表中应用的一种相对误差，仪表的精度是用引用误差表示的。
2．用测量范围为-50～+150kPa 的压力传感器测量140kPa 压力时，传感器测得示值为142kPa ，求该示值的绝对误差、实际相对误差、标称相对误差和引用误差。
解：绝对误差2140142=-=∆kPa 实际相对误差%43.1%100140140142=⨯-=δ标称相对误差%41.1%100142140142=⨯-=δ引用误差%1%10050150140142=⨯---=）（γ3．什么是随机误差？随机误差产生的原因是什么？如何减小随机误差对测量结果的影响？答：在同一测量条件下，多次测量同一被测量时，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。
随机误差是由很多不便掌握或暂时未能掌握的微小因素（测量装置方面的因素、环境方面的因素、人员方面的因素），如电磁场的微变，零件的摩擦、间隙，热起伏，空气扰动，气压及湿度的变化，测量人员感觉器官的生理变化等，对测量值的综合影响所造成的。
通过增加测量次数估计随机误差可能出现的大小，从而减少随机误差对测量结果的影响。
第二章传感器概述2-1什么叫传感器？它由哪几部分组成？它们的作用及相互关系如何？答：传感器是能感受规定的被测量并按照一定的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。
敏感元件是指传感器中能直接感受或响应被测量的部份；转换元件是指传感器中能将敏感元件感受或响应的被测量转换成适于传输或测量的电信号部份。
传感器与检测技术总复习(精华)
填空：1.传感器是把外界输入的非电信号转换成(电信号)的装置。
2.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。
3.传感器一般由(敏感元件)与转换元件组成。
(敏感元件)是指传感器中能直接感受被测量的部分(转换元件)是指传感器中能将敏感元件输出量转换为适于传输和测量的电信号部分。
4.半导体应变片使用半导体材料制成，其工作原理是基于半导体材料的(压阻效应)。
5.半导体应变片与金属丝式应变片相比较优点是(灵敏系数)比金属丝高50~80倍。
6.压阻效应是指半导体材料某一轴向受到外力作用时，其(电阻率ρ)发生变化的现象。
7.电阻应变片的工作原理是基于(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。
8.金属应变片由(敏感栅)、基片、覆盖层和引线等部分组成。
9.常用的应变片可分为两类: (金属电阻应变片)和(半导体电阻应变片)。
半导体应变片工作原理是基于半导体材料的 (压阻效应)。
金属电阻应变片的工作原理基于电阻的(应变效应)。
10.金属应变片有（丝式电阻应变片）、（箔式应变片）和薄膜式应变片三种。
11.弹性敏感元件及其基本特性:物体在外力作用下而改变原来尺寸或形状的现象称为(变形),而当外力去掉后物体又能完全恢复其原来的尺寸和形状，这种变形称为(弹性变形)。
12.直线电阻丝绕成敏感栅后，虽然长度相同，但应变不同，园弧部分使灵敏系数K↓下降，这种现象称为(横向效应)。
13.为了减小横向效应产生的测量误差, 现在一般多采用(箔式应变片)。
14.电阻应变片的温度补偿方法1) 应变片的自补偿法这种温度补偿法是利用自身具有温度补偿作用的应变片(称之为温度自补偿应变片)来补偿的，应变片的自补偿法有（单丝自补偿）和（双丝组合式自补偿）。
15.产生应变片温度误差的主要因素有下述两个方面。
1) (电阻温度系数)的影响2) 试件材料和电阻丝材料的(线膨胀系数不同)的影响16.写出三种能够测量加速度的传感器（ 电阻应变片式传感器 ）（电容传感器）（压电传感器）17.根据电容式传感器工作原理可以将电容传感器分成三类(变介电常数型)、变面积型和(变极距型)。
传感器与检测技术部分重点
1. 传感器是一种检测装置，能感受到被测量的非电量信息，如温度、压力、流量、位移等，并将检测到的信息，按一定规律转换成电信号或其他所需形式的信息输出，用以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录或控制等要求。
2. 传感器一般由敏感元件，转换元件和转换电路组成。
3. 传感器的定义：（1）传感器是一种能够检测被测量的器件或装置；（2）被测量可以是物理量、化学量或生物量等；（3）输出信号要便于传输、转换、处理、显示等，一般是电参量；（4）输出信号要正确地反映被测量的数值、变化规律等，即两者之间要有确定的对应关系，且应具有一定的精确度。
4. 传感器特性主要是指输出与输入之间的关系。
当输入量为常量，或变化极慢时，这一关系称为静态特性。
当输入量随时间较快地变化时，这一关系称为动态特性。
5. 实际曲线与其两个端点连线（拟合曲线）之间的偏差称为传感器的非线性误差。
取其最大偏差与理论满量程之比作为评价线性度（或非线性误差）的指标。
6. 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。
产生原因：传感器机械部分存在摩擦、间隙、松动、积尘等7. 重复性是指传感器的输入量按同一方向变化，作全量程连续多次测量时所得到的曲线不一致的程度。
8. 传感器输出的变化量Δy 与引起该变化量的输入量变化Δx 之比即为其静态灵敏度。
9. 漂移指在一定时间间隔内，传感器输出量存在着与被测输入量无关的、不需要的变化 。
10. 传感器的标定工作分为静态标定和动态标定两种。
传感器的静态标定主要是检验、 测试传感器或整个系统的静态特性指标。
11. 预处理电路把传感器输出的非电压量转换成具有一定幅值的电压量； 数据采集系统把模拟电压量转换成数字量；计算机接口电路把A/D 转换后的数字信号送入计算机，并把计算机发出的控制信号送至输入接口的各功能部件。
12. 调制是利用信号来控制高频振荡的过程，进行放大和传输，已期得到最好的放大和传输效果，通常有调幅、调相和调频调制三种方法。
传感器与检测技术总结
4.电感式传感器采用差动形式原因：改善灵敏度、提高线性度
第四章电容式传感器
1.电容式传感器工作原理：有绝缘介质分开的两个平行金属板组成的平板电容器，其电容量为 ε为介电常数，ε=ε0·εr其中ε0真空介电常数，εr极板间介质相对介电常数；A为两平行极板间所覆盖的面积;d为两平行板间的距离。如果保持两个参数不变，而改变其中一个参数，就可以吧参数的变化转换为电容量的变化，通过测量电路可转换为电量输出。
3）应变片的灵敏系数k:在规定条件下通过实测来确定。
4）横向效应：将直的金属丝绕在敏感栅后，虽然长度不变，应变状态相同，但由于应变片的敏感栅的电阻变化较小，因而其灵敏度系数k较电阻丝的灵敏系数k0小，这种现象称为应变片的横向效应。
5）应变片的其他特性：①机械滞后、零漂和蠕变。②应变极限和疲劳寿命。
③最大工作电流和绝缘电阻。④动态响应特性。
2.计算公式7-3：（三个都会定律；２）参考电极定律；３）中间温度定律
4.热电阻传感器的测温原理：是利用导体的电阻值随温度变化而变化的原理进行测温的。
5.热电偶温度补偿方法：1）冰水保温瓶方式（冰点器方式）；2）恒温槽方式；3）冷端自动补偿方式（补偿电桥法）4）计算修正法。
2.压电效应：某些电介质，当沿着一定方向对其实力而是他变形时，其内部就产生极化现象，同时在他的两个表面上便产生符号相反的电荷，当外力去掉后，它又重新恢复到不带电状态，这种现象称为压电效应。
3.压电式传感器的测量电路：需要接入一个高输入阻抗的前置放大器
4.电压放大器与电荷放大器的优缺点：
1）电压放大器的优点：又很好的高频效应，有广泛的应用前景。
4.磁阻效应：当一个载流导体置于磁场中，其电阻会随磁场而变化，这种现象称为~~~。
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传感器与检测技术知识总结1:传感器就是能感受规定的被检测量并按照一定规律转换成可输出信号的器件或装置。
一、传感器的组成2:传感器一般由敏感元件,转换元件及基本转换电路三部分组成。
①敏感元件就是直接感受被测物理量,并以确定关系输出另一物理量的元件(如弹性敏感元件将力,力矩转换为位移或应变输出)。
②转换元件就是将敏感元件输出的非电量转换成电路参数(电阻,电感,电容)及电流或电压等电信号。
③基本转换电路就是将该电信号转换成便于传输,处理的电量。
二、传感器的分类1、按被测量对象分类(1)内部信息传感器主要检测系统内部的位置,速度,力,力矩,温度以及异常变化。
(2)外部信息传感器主要检测系统的外部环境状态,它有相对应的接触式(触觉传感器、滑动觉传感器、压觉传感器)与非接触式(视觉传感器、超声测距、激光测距)。
2、传感器按工作机理(1)物性型传感器就是利用某种性质随被测参数的变化而变化的原理制成的(主要有:光电式传感器、压电式传感器)。
(2)结构型传感器就是利用物理学中场的定律与运动定律等构成的(主要有①电感式传感器;②电容式传感器;③光栅式传感器)。
3、按被测物理量分类如位移传感器用于测量位移,温度传感器用于测量温度。
4、按工作原理分类主要就是有利于传感器的设计与应用。
5、按传感器能量源分类(1)无源型:不需外加电源。
而就是将被测量的相关能量转换成电量输出(主要有:压电式、磁电感应式、热电式、光电式)又称能量转化型;(2)有原型:需要外加电源才能输出电量,又称能量控制型(主要有:电阻式、电容式、电感式、霍尔式)。
6、按输出信号的性质分类(1)开关型(二值型):就是“1”与“0”或开(ON)与关(OFF);(2)模拟型:输出就是与输入物理量变换相对应的连续变化的电量,其输入/输出可线性,也可非线性;(3)数字型:①计数型:又称脉冲数字型,它可以就是任何一种脉冲发生器所发出的脉冲数与输入量成正比;②代码型(又称编码型):输出的信号就是数字代码,各码道的状态随输入量变化。
其代码“1”为高电平,“0”为低电平。
三、传感器的特性及主要性能指标1、传感器的特性主要就是指输出与输入之间的关系,有静态特性与动态特性。
2、传感器的静态特性就是当传感器的输入量为常量或随时间作缓慢变化时,传感器的输出与输入之间的关系,叫静态特性,简称静特性。
表征传感器静态特性的指标有线性度,敏感度,重复性等。
3、传感器的动态特性就是指传感器的输出量对于随时间变化的输入量的响应特性称为动态特性,简称动特性。
传感器的动态特性取决于传感器的本身及输入信号的形式。
传感器按其传递,转换信息的形式可分为①接触式环节;②模拟环节;③数字环节。
评定其动态特性:正弦周期信号、阶跃信号。
4、传感器的主要性能要求就是:1)高精度、低成本。
2)高灵敏度。
3)工作可靠。
4)稳定性好,应长期工作稳定,抗腐蚀性好;5)抗干扰能力强;6)动态性能良好。
7)结构简单、小巧,使用维护方便等;四、传感检测技术的地位与作用1、地位:传感检测技术就是一种随着现代科学技术的发展而迅猛发展的技术,就是机电一体化系统不可缺少的关键技术之一。
2、作用:能够进行信息获取、信息转换、信息传递及信息处理等功能。
应用:计算机集成制造系统(CIMS)、柔性制造系统(FMS)、加工中心(MC)、计算机辅助制造系统(CAM)。
五、基本特性的评价1、测量范围:就是指传感器在允许误差限内,其被测量值的范围;量程:则就是指传感器在测量范围内上限值与下限值之差。
2、过载能力:一般情况下,在不引起传感器的规定性能指标永久改变条件下,传感器允许超过其测量范围的能力。
过载能力通常用允许超过测量上限或下限的被测量值与量程的百分比表示。
3、灵敏度:就是指传感器输出量Y与引起此变化的输入量的变化X之比。
4、灵敏度表示传感器或传感检测系统对被测物理量变化的反应能力。
灵敏度越高越好,因为灵敏度越高,传感器所能感知的变化量越小,即被测量稍有微小变化,传感器就有较大输出。
K 值越大,对外界反应越强。
5、反映非线性误差的程度就是线性度。
线性度就是以一定的拟合直线作基准与校准曲线作比较,用其不一致的最大偏差△Lmax与理论量程输出值Y(=ymax—ymin)的百分比进行计算。
6、稳定性在相同条件,相当长时间内,其输入/输出特性不发生变化的能力,影响传感器稳定性的因素就是时间与环境。
7、温度影响其零漂,零漂就是指还没输入时,输出值随时间变化而变化。
长期使用会产生蠕变现象。
8、重复性:就是衡量在同一工作条件下,对同一被测量进行多次连续测量所得结果之间的不一致程度的指标;(分散范围小,重复性越好)9、精确度:简称精度,它表示传感器的输出结果与被测量的实际值之间的符合程度,就是测量值的精密程度与准确程度的综合反映。
10、分辨力就是指传感器能检出被测量的最小变化量。
11、动态特性:反映了传感器对于随时间变化的动态量的响应特性,传感器的响应特性必须在所测频率范围内努力保持不失真测量条件。
一般地,利用光电效应、压电效应等物性型传感器,响应时间快,工作频率范围宽。
12、环境参数:指传感器允许使用的工作温度范围以及环境压力、环境振动与冲击等引起的环境压力误差,环境振动误差与冲击误差。
六、传感器的标定与校准1、标定(计量学称之为定度)就是指在明确传感器输入/输出变换关系的前提下,利用某种标准器具产生已知的标准非电量(或其它标准量)输入,确定其输出电量与其输入量之间的过程。
2、校准就是指传感器在使用前或使用过程中或搁置一段时间再使用时,必须对其性能参数进行复测或作必要的调整与修正,以确保传感器的测量精度。
3、标定系统的组成:①被测非电量的标准发生器;②待标定传感器;③它所配接的信号调节显示、记录器等。
4、静态标定就是给传感器输入已知不变的标准非电量,测出其输出,给出标定方程与标定常数,计算其灵敏度,线性度,滞差,重复性等传感器的静态指标。
5、传感器的静态标定设备有力标定设备,压力标定设备,温度标定设备等。
6、对设备要求:①具有足够的精度;②量程范围应与被标定传感器的量程相适应;③性能稳定可靠,使用方便,能适应多种环境。
7、传感器的动态标定的目的就是检验测试传感器的动态性能指标。
8、动态标定指标就是通过确定其线性工作范围,频率响应函数,幅频特性与相频特性曲线,阶跃响应曲线,来确定传感器的频率响应范围,幅值误差与相位误差,时间常数,阻尼比,固有频率等。
9、常用的标准动态激励设备有激振器、激波管、周期与非周期函数压力发生器;(其中激振器可用于位移、速度、加速度、力、压力传感器的动态标定)10、传感器与检测技术的发展方向:⑴开发新型传感器。
⑵传感检测技术的智能化。
⑶复合传感器⑷研究生物感官,开发仿生传感器。
11、开发新型传感器:①利用新材料制作传感器;②利用新加工技术制作传感器;③采用新原理制作传感器。
12、传感检测技术的智能化:传感检测系统目前迅速地由模拟式、数字式向智能化方向发展。
功能:①自动调零与自动校准;②自动量程转换;③自动选择功能;④自动数据处理与误差修正;⑤自动定时测量;⑥自动故障诊断。
第二章位移检测传感器1、移可分为线位移与角位移两种,测量位移常用的方法有:机械法,光测法,电测法。
2、位移传感器的分类:参量型位移传感器,发电型位移传感器,大位移传感器。
一、参量型位移传感器1、参量位移传感器的工作原理:将被测物理量转化为电参数,即电阻,电容或电感等。
2、电阻式位移传感器的电阻值取决于材料的几何尺寸与物理特征,即R=p L/S(1)电位计由骨架、电阻元件、电刷等组成;(2)电位计优点:结构简单,输出信号大,性能稳定,并容易实现任意函数关系,缺点:就是要求输入量大,电刷与电阻元件之间有干摩擦,容易磨损,产生噪声干扰。
3、⑴线性电位计的空载特性:Rx=RX/L=KrX(Kr——电位计的电阻灵敏度)。
电位计输出空载电压为Uo=UiX/L=KuX(Ku ——电位计的电压灵敏度)⑵非线性电位计空载特性:其电阻灵敏度Kr=DR/Dx,电压灵敏度Ku=Duo/Dx4、电阻应变式位移传感器:就是将被测位移引起的应变元件产生的应变,经后续电路变换成电信号,从而测出被测位移。
5、电容式位移传感器:就是利用电容量的变化来测量线位移或角位移的装置。
(1)变极距型的电容位移传感器:有较高的灵敏度,但电容变化与极距变化之间为非线性关系,其它两种类型的位移传感器具有比较好的线性,但敏度比较低。
(2)变极板面积型电容位移传感器:用于线位移测量,也可用于角位移测量。
(3)变介质型电容式位移传感器:用于位移或尺寸测量的改变介质型电容位移传感器,一般都具有较好的线性特性,但也有输入/输出呈非线性关系。
(4)容栅式电容位移传感器就是在面积型电容位移传感器的基础上发展来的,可分为长容栅与圆容栅。
(特点:因多极电容及平均效应,分辨力高,精度高,量程大对刻划精度与安装精度要求可有所降低,一种很有发展前途的传感器。
6、电容式位移传感器的绝缘与屏蔽(1)若绝缘材料性能不佳,绝缘电阻随环境温度与湿度而变化,还会使电容位移传感器的输出产生缓慢的零位漂移;(2)绝缘材料应具有高的绝缘电阻、低的膨胀系数、几何尺寸的长期稳定性与低的吸潮性;(3)通常对电容位移传感器及其引线采取屏蔽措施,即将传感器放在金属壳内,接地应可靠;(4)可以消除不稳定的寄生电容,还可以消除外界静电场与交变磁场的干扰。
7、电感式位移传感器:将被测物理量位移转化为自感L,互感M的变化,并通过测量电感量的变化确定位移量。
主要类型有自感式、互感式'、涡流式与压磁式。
输出功率大,灵敏度高,稳定性好等优点。
(1)自感式电感位移传感器原理:缠绕在铁心的线圈中通以交变电流,产生磁通,形成磁通回路。
为了提高自感位移传感器的精度与灵敏度,增大特性的线性度,实际用的传感器大部分都作为差动式改善其性能考虑的因素有:1)损耗问题,2)气隙边缘效应的影响,3)温度误差,4)差动式电感位移传感器的零点剩余电压问题。
(2)互感式位移传感器(测量范围最大):将被测位移量的变化转换成互感系数的变化,基本结构原理与常用变压器类似,故称为变压器式位移传感器。
(3)涡流式位移传感器:利用电涡流效应将被测量变换为传感器线圈阻抗Z变化的一种装置。
只要分为高频反射与低频透射两类。
二、发电型位移传感器1、发电型位移传感器(压电位移传感器)就是将被测物理量转换为电源性参量。
2、压电式位移传感器的基本工作原理就是将位移量转换为力的变化,然后利用压电效应将力的变化转换为点信号。
三、大位移传感器1、磁栅式位移传感器就是根据用途可分为长磁栅与圆磁栅位移传感器,分别用于测量线位移与角位移。
磁头分动态与静态。
2、当磁头不动时,输出绕组输出一等幅的正弦或余弦电压信号,其频率仍为励磁电压的频率,其幅值与磁头所处的位置关系。