(完整版)传感器原理及工程应用期末复习要点
传感器原理与应用复习
传感器原理与应用复习一、传感器原理传感器是一种将非电信号转化为电信号的装置，它可以感知和测量环境中的各种物理量，并将其转化为可处理的电信号。
传感器的基本原理包括以下几种：1.电阻式传感器：电阻式传感器利用物体的电阻变化来测量物理量。
通过改变物体的长度、形状、材料等可以改变其电阻值。
常见的电阻式传感器有温度传感器、压力传感器、光敏传感器等。
2.容性式传感器：容性式传感器利用电容的变化来测量物理量。
当物体靠近或远离电极时，电容的值会发生变化。
常见的容性式传感器有接近开关、触摸传感器等。
3.压阻式传感器：压阻式传感器通过应力或压力的作用，改变其阻值，从而测量物理量。
常见的压阻式传感器有应变计、力传感器等。
4.磁敏式传感器：磁敏式传感器利用磁场的变化来测量物理量。
当检测物体磁场的强度或方向发生变化时，传感器的输出信号也会随之变化。
常见的磁敏式传感器有磁力计、磁场传感器等。
5.光敏式传感器：光敏式传感器利用物体对光线的敏感度不同来测量物理量。
通过探测光线经过物体后的变化，可以得到物体的位置、形状、颜色等信息。
常见的光敏式传感器有光电传感器、摄像头等。
二、传感器应用传感器在各个领域都有广泛的应用，以下介绍几个常见的应用场景：1.工业自动化：传感器广泛应用于工业自动化中，如温度传感器、压力传感器、流量传感器等用于监测和控制生产过程中的温度、压力、流量等参数。
通过传感器采集到的数据，可以实现对生产设备的自动控制和优化运行。
2.智能家居：传感器在智能家居领域也有重要应用，如温湿度传感器、光敏传感器、人体红外传感器等用于感知室内环境的变化。
通过传感器与智能设备的连接，可以实现对家居设备的远程控制和智能化管理。
3.医疗健康：传感器在医疗健康领域有很多应用，如心率传感器、血压传感器、血氧传感器等用于监测和记录身体健康指标。
同时，通过传感器采集的数据，可以进行健康数据分析和疾病预警，提供医疗保健服务。
4.智能交通：传感器在智能交通领域的应用也日益增多，如车速传感器、距离传感器、摄像头等用于感知交通环境的变化。
(完整版)传感器期末复习重点知识点总结必过
第一章传感器概述人的体力和脑力劳动通过感觉器官接收外界信号，将这些信号传送给大脑，大脑把这些信号分析处理传递给肌体。
如果用机器完成这一过程，计算机相当人的大脑，执行机构相当人的肌体，传感器相当于人的五官和皮肤。
1.1.1传感器的定义广义：传感器是一种能把特定的信息（物理、化学、生物）按一定规律转换成某种可用信号的输出器件和装置。
狭义：能把外界非电信息转换成电信号输出的器件。
国家标准对传感器定义是：能够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和装置以上定义表明传感器有以下含义：1、它是由敏感元件和转换元件构成的检测装置；2、能按一定规律将被测量转换成电信号输出；3、传感器的输出与输入之间存在确定的关系；按使用的场合不同又称为: 变换器、换能器、探测器1.1.2传感器的组成传感器由敏感元件、转换元件、基本电路三部分组成：图示：被测量---敏感原件-----转换原件----基本电路-------电量输出电容式压力传感器-------------------压电式加速度传感器----------------------电位器式压力传感器1.1.3传感器的分类1）按传感器检测的范畴分类：生物量传感器、化学量传感器、物理量传感器、2）按输入量分类：速度、位移、角速度、力、力矩、压力、流速、液面、温度、湿度3）按传感器的输出信号分类：模拟传感器数字传感器4）按传感器的结构分类：结构型传感器、物性型传感器、复合型传感器5）按传感器的功能分类：智能传感器、多功能传感器、单功能传感器6）按传感器的转换原理分类：机—电传感器、光—电传感器、热—电电传感器、磁—电传感器电化学传感器。
7）按传感器的能源分类：有源传感器、无源传感器国标制定的传感器分类体系表将传感器分为：物理量、化学量、生物类传感器三大门类；1.2 传感器的地位与作用在基础学科研究中，传感器更有突出的地位。
宏观上的茫茫宇宙、微观上的粒子世界、长时间的天体演化、短的瞬间反应。
传感器原理与应用复习要点
传感器原理与应用复习要点传感器是一种将非电学量转换为电学信号的装置，广泛应用于各个领域。
其原理可以分为物理效应、化学效应和生物效应三类。
下面是传感器原理与应用的复习要点：1.物理效应传感器：-热敏电阻：利用物质的电阻随温度变化的特性，常用于温度测量。
-压电传感器：利用压电材料电荷随机梯度变化的特性，可用于压力、力和加速度的测量。
-光电传感器：利用光的吸收、散射或发射等特性，常用于光强度、颜色和距离的测量。
-磁敏电阻：利用材料的磁阻随磁场变化的特性，可用于磁场的测量。
2.化学效应传感器：-pH传感器：利用溶液中氢离子浓度对电位的影响，用于测量酸碱度。
-气体传感器：利用气体与特定材料发生化学反应，测量气体浓度或类型。
-电化学传感器：利用电化学反应产生的电位差，测量氧气、氢气等的浓度。
3.生物效应传感器：-生物传感器：利用生物体与特定物质相互作用的特性，测量生物学参数，如酶、抗原和抗体等。
-DNA传感器：利用DNA序列的特定识别反应，用于检测和识别DNA的序列。
传感器的应用：1.工业自动化：传感器可用于测量温度、压力、流量、液位等工业参数，实现工业自动化控制。
2.环境监测：用于监测大气污染物质、水质、土壤质量等环境参数。
3.医疗保健：用于测量心率、体温、血压等生物参数，实现远程医疗监护。
4.智能家居：用于检测温度、湿度、光线等，实现智能调控家居环境。
5.汽车工业：应用于测量车速、转向角度、发动机参数，提升安全性和性能。
6.农业领域：用于监测土壤水分、光照强度、气温等农作物生长参数，实现精确农业。
总结起来，传感器的原理涉及物理、化学和生物效应，应用广泛，包括工业自动化、环境监测、医疗保健、智能家居、汽车工业和农业等领域。
对传感器的深入理解和应用有助于提升各个领域的技术水平和生活质量。
传感器原理及应用期末复习
传感器原理及应用期末复习传感器是一种用于将其中一种物理量转换为可电信号或其他信息形式的装置。
传感器通常由感受元件和转换元件两部分组成。
感受元件负责感知其中一种物理量的变化，并将其转换为电信号或其他信息形式。
转换元件负责将感受元件产生的信号进行放大、滤波、线性化等处理，最终将其转换为符合要求的输出信号。
传感器的原理可以分为电磁原理、光电原理、机械原理、热电原理、化学原理等多种类型。
以下是一些常见的传感器原理及其应用。
1.电磁原理传感器：根据电磁场的变化来感知物理量的变化。
常见的有电位计、变压器、电感、霍尔传感器等，广泛应用于测量位置、速度、加速度、电流、磁场等物理量。
2.光电原理传感器：通过光电效应或光学原理来感知物理量的变化。
例如光敏电阻、光电二极管、光电三极管等传感器，用于测量光强、颜色、距离、位置等。
3.机械原理传感器：利用机械力学原理来感知物理量的变化。
例如应变计、压力传感器、力传感器、加速度传感器等，用于测量压力、重量、力、加速度等。
4.热电原理传感器：利用热电效应来感知物理量的变化。
常见的有热电偶、热电阻、热敏电阻等，广泛应用于测量温度、湿度等。
5.化学原理传感器：利用化学反应来感知物理量的变化。
例如气体传感器、PH传感器、红外传感器等，用于检测气体浓度、溶液酸碱度等。
传感器在各个领域都有广泛的应用。
以下是一些常见的传感器应用：1.工业自动化：传感器在工业自动化中起到了至关重要的作用，可以实现对温度、湿度、压力、流量、液位等工艺参数的监测和控制。
2.交通领域：传感器在交通领域中用于交通流量监测、车辆定位与导航、智能交通信号控制等。
3.医疗健康：传感器在医疗健康领域中用于生命体征的监测，如心率、血压、血氧浓度等。
4.环境监测：传感器在环境监测中用于测量大气污染物、水质污染物、土壤湿度等。
5.智能家居：传感器在智能家居中用于实现智能门锁、智能灯光、智能温控等功能。
6.农业领域：传感器应用于农业领域，可以监测土壤湿度、温度、光照强度等，实现精准灌溉、智能温室等控制。
传感器原理及应用期末考试重点课后题复习
第1章1-1 综合传感器的概念。
答:从广义角度定义：凡是利用一定的物质(物理、化学、生物）法则、定理、定律、效应等进行能量转换与信息转换，并且输出与输入严格一一对应的器件或装置;从狭义角度定义：能把外界非电信号转换成电信号输出的器件或装置;国家标准定义是：“能够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和装置"。
通常有敏感元件和转换元件组成；1—2 一个可供实用的传感器有那几部分构成?各部分的功能是什么？用框图显示传感器系统。
答:组成——由敏感元件、转换元件、基本电路组成.1.敏感元件：是直接受被测物理量；以确定关系输出另一物理量的元件.2。
转换元件；是将敏感元件输出的非电量转换成电路参数及电流或电压等电信号.3。
基本转换电路则将该电路转换成便于传输处理电量。
1—3 如果家用小车采用超声波雷达，需要那几部分组成？请画出图。
第2章2-1 衡量传感器静态特性的主要指标有哪些？说说它们的含义。
答:1、线性度：表征传感器输出—输入校准曲线与所选定的拟合直线之间的吻合(或偏离）程度的指标.2、灵敏度：传感器输出量增量与被测输入量增量之比。
3、分辨力:传感器在规定测量范围内所能检测出的被测输入量的最小变化量。
4、回差:反映传感器在正(输入量增大）反（输入量减小）行程过程中，输出—输入曲线的不重合程度指标.5、重复性：衡量传感器在同一工作条件下，输入量按同一方向作全程连续多次变动时，所得特性曲线间一致程度的指标。
6、阈值:是能使传感器输出端产生可测变化量的最小被测输入量值,即零位附近的分辨力。
7、稳定性：传感器在相当长时间内仍保持其性能的能力。
8、漂移：指在一定时间间隔内，传感器输出量存在着与被测输人量无关的、不需要的变化。
9、静态误差(精度)：指传感器在满量程内任一点输出值相对其理论值的可能偏离(逼近）程度.它表示采用该传感器进行静态测量时所得数值的不确定度。
2—2 计算传感器线性度的方法有哪几种？有什么差别?1、理论直线法：以传感器的理论特性线作为拟合直线,与实际测试值无关。
传感器原理与应用期末复习指导重点
传感器原理与应用期末复习指导本课程每节介绍一种类型传感器的结构、工作原理、特性和应用。
由于各种传感器的结构、工作原理差别较大, 所以每节的内容基本上形成—个独立的体系。
内容安排上对非重点传感器仅仅是简单地介绍一下,复习时也就不作为重点。
第—章传感器和测量的基本知识§1— 1 测量的基本概念1.了解测量的定义、标准量及其单位的意义,标准量的大小对测量结果的影响。
2.一般了解零位法、偏差法和微差法等测量方法。
3.了解精密度、准确度、精确度的定义及其关系。
4.掌握仪表精度等级的概念。
5.掌握分辨率的定义和—般仪表中分辨率的规定。
§1— 2 传感器的一般特性1.掌握传感器的定义、基本组成、基本特性的表示方法。
2.掌握传感器的静态特性和动态特性、线性度及灵敏度的定义。
3.掌握传感器静态特性技术指标的名称。
4.一般了解传感器迟滞、重复性等技术指标。
§1-3 传感器中的弹性敏感元件1.掌握传感器中敏感元件、传感元件、弹性元件、灵敏度的定义。
2.掌握机械弹性敏感元件的输入量和输出量的类型。
3.一般了解弹性元件的形式及应用范围。
第二章电阻式传感器及应用§2— 1 热电阻1.—般了解热电阻效应及其原理。
2.掌握工业和计量部门常用热电阻的类型和测温范围及其初始电阻值、百度电阻比的定义。
3.了解常用热电阻传感器的优缺点。
4.—般了解普通工业用热电阻传感器的结构。
5.掌握热电阻的测温原理、测温线路及其在桥路中的接线方法 (电路图和接法不同的原因。
§2—— 2 电位器1.掌握电位器的定义及其按工作特性的分类。
2.掌握线性和非线性电位器的定义,常用非线性电位器的结构形式。
3.了解电位器的工作原理和用途。
4.一般了解线性电位器的空载和负载特性。
§2— 3 电阻应变片1.掌握应变式传感器的组成及各部分的功能。
2.了解应变片的组成和分类。
掌握金属电阻应变片广泛使用的敏感栅形式和材料。
传感器原理及应用期末复习
传感器原理及应用期末复习信息技术包括计算机技术、通信技术和传感器技术，是现代信息产业的三大支柱。
1．什么是传感器？广义：传感器是一种能把特定的信息按一定规律转换成某种可用信号输出的器件和装置。
狭义：能把外界非电信息转换成电信号输出的器件。
国家标准：定义：能够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。
2．传感器由哪几个部分组成？分别起到什么作用？传感器一般由敏感元件、转换原件和基本电路组成。
敏感元件感受被测量，转换原件将其响应的被测量转换成电参量，基本电路把电参量接入电路转换成电量。
传感器的核心部分是转换原件，转换原件决定传感器的工作原理。
3．传感器的总体发展趋势是什么？传感器的应用情况。
传感器正从传统的分立式朝着集成化、数字化、多功能化，微型化、智能化、网络化和光机电一体化的方向发展，具有高精度、高性能、高灵敏度、高可靠性、高稳定性、长寿命、高信噪比、宽量程和无维护等特点。
未来还会有更新的材料，如纳米材料，更有利于传感器的小型化。
发展趋势主要体现在这几个方面：发展、利用新效应；开发新材料；提高传感器性能和检测范围；微型化与微功耗；集成化与多功能化；传感器的智能化；传感器的数字化和网络化。
4．了解传感器的分类方法。
所学的传感器分别属于哪一类？按传感器检测的范畴分类：物理量传感器、化学量传感器、生物量传感器按传感器的输出信号分类：模拟传感器、数字传感器按传感器的结构分类：结构型传感器、物性型传感器、复合型传感器按传感器的功能分类：单功能传感器、多功能传感器、智能传感器．按传感器的转换原理分类：机—电传感器、光—电传感器、热—电电传感器、磁—电传感器电化学传感器按传感器的能源分类：有源传感器、无源传感器国标制定的传感器分类体系表将传感器分为：物理量、化学量、生物类传感器含12个小类：力学量、热学量、光学量、磁学量、电学量、声学量、射线、气体、离子、温度传感器以及生化量、生理量传感器。
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传感器原理复习提纲第一章绪论1.检测系统的组成。
传感器测量电路输出单元把被测非电量转换成为与之有确定对应关系，且便于应用的某些物理量（通常为电量）的测量装置。
把传感器输出的变量变换成电压或电流信号，使之能在输出单元的指示仪上指示或记录仪上记录；或者能够作为控制系统的检测或反馈信号。
指示仪、记录仪、累加器、报警器、数据处理电路等。
2.传感器的定义及组成。
定义能感受被测量并按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。
组成敏感元件转换元件转换电路直接感受被测量，并输出与被测量成确定关系的物理量。
敏感元件的输出就是它的输入，抟换成电路参量。
上述电路参数接入基本转换电路，便可转换成电量输出。
3.传感器的分类。
工作机理物理型、化学型、生物型构成原理结构型（物理学中场的定律）、物性型:物质定律能量转换能量控制型、能量转换型物理原理电参量式传感器、磁电传感器、压电式传感器用途位移、压力、振动、温度4.什么是传感器的静态特性和动态特性。
静特性输入量为常量，或变化极慢动特性输入量随时间较快地变化时5.列出传感器的静态特性指标，并明确各指标的含义。
230123nny a a x a x a x a x=+++++x输入量，y输出量，a0零点输出，a1理论灵敏度，a2非线性项系数灵敏度传感器在稳态下，输出的变化量与引起该变化量的输入变化量之比。
表征传感器对输入量变化的反应能力线性传感器非线性传感器迟滞正（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。
产生迟滞的原因：由于传感器敏感元件材料的物理性质和机械另部件的缺陷所造成的，如弹性敏感元件弹性滞后、运动部件摩擦、传动机构的间隙、紧固件松动等。
线性度传感器的实际输入-输出曲线的线性程度。
4种典型特性曲线k y x=∆∆%1002max⨯∆=FSH YHγ非线性误差%100max⨯∆±=FSL YLγ，ΔLmax——最大非线性绝对误差，Y FS——满量程输出值。
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国家标准对传感器定义是：
能够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和装置
以上定义表明传感器有以下含义：
1、它是由敏感元件和转换元件构成的检测装置；
2、能按一定规律将被测量转换成电信号输出；
3、传感器的输出与输入之间存在确定的关系；
按使用的场合不同又称为:变换器、换能器、探测器
1.1.2传感器的组成
传感器由敏感元件、转换元件、基本电路三部分组成：
图示 ：被测量---敏感原件-----转换原件----基本电路-------电量输出
电容式压力传感器-------------------压电式加速度传感器----------------------电位器式压力传感器
1.1.3传感器的分类
第一章传感器概述
人的体力和脑力劳动通过感觉器官接收外界信号， 将这些信号传送给大脑， 大脑把这些信号分析处理传递给肌体。
如果用机器完成这一过程， 计算机相当人的大脑， 执行机构相当人的肌体， 传感器相当于人的五官和皮肤。
1.1.1传感器的定义
广义： 传感器是一种能把特定的信息（物理、化学、生物）按一定规律转换成某种可用信号的输出器件和装置。
1） 按传感器检测的范畴分类：生物量传感器、化学量传感器、物理量传感器、
2）按输入量分类：速度、位移、角速度、力、力矩、压力、流速、液面、温度、湿度
3）按传感器的输出信号分类：模拟传感器数字传感器
4）按传感器的结构分类：结构型传感器、物性型传感器、复合型传感器
5）按传感器的功能分类：智能传感器、多功能传感器、单功能传感器
差！
入信号按正弦 化 ，分析 特性的相位、振幅、
率， 称 率响 ；
传感器原理及应用_复习总结
传感器原理及应用总结➢传感器一般由敏感元件、转换元件、转换电路三部分组成。
➢传感器的基本特性通常用其静态特性和动态特性来描述。
➢电阻传感器的基本原理是将各种被测非电量转为对电阻的变化量的测量，从而达到测量的目的。
➢金属丝电阻应变片与半导体应变片的工作原理主要区别在于前者利用导体形变引起电阻变化、后者利用半导体电阻率变化引起电阻变化。
➢金属丝在外力作用下发生机械形变时它的电阻值将发生变化，这种现象称应变效应；半导体或固体受到作用力后电阻率要发生变化，这种现象称压阻效应。
直线的电阻丝绕成敏感栅后，长度相同但应变不同，圆弧部分使灵敏度K下降了，这种现象称为横向效应。
➢光电开关和光电断续器是开关式光电传感器的常用器件，主要用来检测物体的靠近、通过等状态。
➢光电式传感器由光源、光学元器件和光电元器件组成光路系统，结合相应的测量转换电路而构成。
➢硅光电池的光电特性中，光照度与其短路电流呈线性关系。
➢光敏二极管的结构与普通二级管类似。
它是在反向电压下工作的。
➢压电传感元件是一种力敏感元件，它由压电传感元件和测量转换电路组成。
➢压电式传感器的工作原理是基于某些电介质材料的压电效应。
它是典型的有源传感器。
➢压电材料在使用中一般是两片以上，在以电荷作为输出的地方一般是把压电元件并联起来，而当以电压作为输出的时候则一般是把压电元件串联起来。
➢差动电感式传感器与单线圈电感式传感器相比，线性好、灵感度提高一倍、测量精度高。
➢螺线管式差动变压器式传感器理论上讲，衔铁位于中心位置时输出电压为零，而实际上差动变压器输出电压不为零，我们把这个不为零的电压称为零点残余电压；利用差动变压器测量位移时如果要求区别位移方向（或正负）可采用相敏检波电路。
➢差动变压器式传感器理论上讲，衔铁位于中心位置时输出电压为零，而实际上差动变压器输出电压不为零，我们把这个不为零的电压称为零点残余电压；利用差动变压器测量位移时如果要求区别位移方向（或正负）可采用相敏检波电路。
(完整版)传感器原理及工程应用复习讲义
II
2023-5-11
传感器原理及工程应用复习
考试题型
第一章 传感器与检测技术的理论基础
选择题（10 空，20 分） 填空题（15 空，30 分） 简答题（4 题，30 分） 计算题（2 题，20 分）
第一章 传感器与检测技术的理论基础
1.1 测量概论
(1)测量：以被测量的值或获取测量结果为目的的一系列操作。由下式表示： x nu 或 n x / u 。（式中 x：被测量值；u：标准量，即测量单位；n：比值。）由测量所获得的被
传感器原理及工程应用复习
第一章 传感器与检测技术的理论基础
A v12 v22 vn2
B v1 v2 2 v2 v3 2 vn1 vn 2 vn v1 2
若 B 1 1 ，则可能含有变化的系统误差。
2A
n
(6)粗大误差的检验：3σ 准则、肖维勒准则、格拉布斯准则。
(7)格拉布斯准则[理解]：某个测量值的残余误差的绝对值 vi G , 则判断此值中含有粗大误 差, 应予剔除。此即格拉布斯准则。G 值与重复测量次数 n 和置信概率 Pa 有关, 见表 1-4。
m
pivi2
i 1 m
，其中 vi xi x p 。
(m 1) pi
i 1
⒉求误差范围 3 xp ,3 xp ，并写出置信概率 Pa。
(4)残余误差观察法【选择填空】：这种方法是根据测量值的残余误差的大小和符号的变化规律, 直接由误差数据或误差曲线图形判断有无变化的系统误差。若测量列中含有不变的系统误
(3)闭环测量系统：有一正向通道和一反馈通道，系统框图如图 1-3：
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2023-5-11
传感器原理及工程应用复习
第一章 传感器与检测技术的理论基础
传感器原理及工程应用知识点总结
传感器原理及工程应用知识点总结传感器是一种能将非电信号转化为电信号并进行相关处理的设备。
它在现代工程中具有广泛的应用，包括环境监测、机械检测、生物医学、农业等领域。
本文将对传感器的原理及其在工程中的应用进行总结。
一、传感器的基本原理传感器的基本原理是根据被测量的物理量对传感器的感受区域产生的改变进行检测。
常见的物理量包括温度、压力、湿度、光强、位移等。
传感器可以通过敏感元件、电路和接口电路等部分完成信号的转换和处理。
传感器的敏感元件根据被测物理量的特点选择不同的材料，如热敏电阻、压阻、温敏电阻等。
通过电路和接口电路的设计，可以将传感器输出的模拟信号转换为数字信号，方便后续的处理和传输。
二、传感器的分类及应用传感器可以根据其感测方式、被测物理量、工作原理等进行分类。
根据感测方式可分为接触式传感器和非接触式传感器；根据被测物理量可分为温度传感器、压力传感器、湿度传感器等；根据工作原理可分为电阻型传感器、电容型传感器、压电型传感器等。
传感器在工程应用中起着重要作用。
以温度传感器为例，它可以在石油工业、空调制冷和电子设备等领域得到广泛应用。
温度传感器可以通过测量物体的热量来判断其温度，并将温度信号转换为电信号输出。
在石油行业中，温度传感器可以用于监测管道中油品的温度，以确保管道正常运行，避免泄漏事故的发生。
在空调制冷和电子设备中，温度传感器可以用于控制设备的温度，实现温度的自动调节。
三、传感器的发展趋势随着科技的不断发展，传感器也在不断创新和进步。
未来传感器的发展趋势主要体现在以下几个方面：1. 微型化：传感器将越来越小型化，可以集成在更多的设备和系统中，实现更广泛的应用。
2. 智能化：传感器将具备更强大的处理能力和智能化的功能，可以通过学习和适应，根据环境变化做出相应的反应。
3. 多元化：传感器将不再只具备单一功能，而是多功能的，可以同时感知多个物理量，并进行多种数据的处理和传输。
传感器是一种将非电信号转化为电信号并进行处理的设备，它在现代工程中发挥着重要作用。
中山学院-传感器原理及工程应用期末复习资料
1-1什么是测量值的绝对误差、相对误差、引用误差答：绝对误差是指测量值与真值的差，绝对误差是有正、负并有量纲的，即x L；相对误差分为：实际相对误差和标称相对误差：实际相对误差是指：绝对误差在真值中所占的百分比，即δ=∆L×100%，由于真值 L 往往无法知道，相对误差常用标称相对误差。
标称相对误差是指：绝对误差在实际测量值中所占的百分比，即δ=∆x×100%。
引用误差是指：绝对误差在仪表满量程中所占的百分比，即r=∆测量范围上限−测量范围下限100%，Δ——绝对误差；x——测量值；L——真值。
1-2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： x L 142 140 2 kPa；实际相对误差：δ=∆L×100%=2140×100%≈1.43%；标称相对误差：δ=∆x ×100%=2142×100%≈1.41%；引用误差：γ=∆测量范围上限−测量范围下限100%=2150+50×100%=1%。
2-1什么叫传感器它有哪几部分组成它们的作用及相互关系如何答：1、传感器是一种以一定的精确度把被测量转换为与之确定对应关系的、便于应用的某种物理量的测量装置。
2、传感器由敏感元件、转换元件和辅助部件组成。
3、敏感元件指传感器中能直接感受并检测出被测对象的待测信息的元件。
转换元件指传感器中能将敏感元件所感受的信息直接转换成电信号的部分。
辅助器件通常包括电源，如交流、直流供电系统以及必须的基本转换电路等。
2-2什么是传感器的静态特性它有哪些性能指标分别说明这些性能指标的含义答：1、传感器的静态特性是指被测量的值处于稳定状态时的输出与输入的关系。
被测量是一个不随时间变化，或随时间变化缓慢的量，可以只考虑其静态特性，这时传感器的输入量与输出量之间在数值上一般具有一定的对应关系，关系式中不含有时间变量。
传感器复习重点(传感器原理及其应用)(精心整理)
传感器原理及其应用第一章传感器的一般特性1）信息技术包括计算机技术、通信技术和传感器技术，是现代信息产业的三大支柱。
2）传感器又称变换器、探测器或检测器，是获取信息的工具广义：传感器是一种能把特定的信息（物理、化学、生物）按一定规律转换成某种可用信号输出的器件和装置。
狭义：能把外界非电信息转换成电信号输出的器件。
国家标准（GB7665-87）：定义：能够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）传感器的组成：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某一物理量的元件。
转换元件：将敏感元件输出的非电物理量转换成电路参数或电量。
基本转换电路：上述电路参数接入基本转换电路（简称转换电路），便可转换成电量输出。
4）传感器的静态性能指标（1）灵敏度定义: 传感器输出量的变化值与相应的被测量（输入量）的变化值之比,传感器输出曲线的斜率就是其灵敏度。
①纯线性传感器灵敏度为常数，与输入量大小无关；②非线性传感器灵敏度与x有关。
（2）线性度定义:传感器的输入-输出校准曲线与理论拟合直线之间的最大偏离与传感器满量程输出之比，称为传感器的“非线性误差”或“线性度”。
线性度又可分为：①绝对线性度：为传感器的实际平均输出特性曲线与理论直线的最大偏差。
②端基线性度：传感器实际平均输出特性曲线对端基直线的最大偏差。
端基直线定义：实际平均输出特性首、末两端点的连线。
③零基线性度：传感器实际平均输出特性曲线对零基直线的最大偏差。
④独立线性度：以最佳直线作为参考直线的线性度。
⑤最小二乘线性度：用最小二乘法求得校准数据的理论直线。
（3）迟滞定义：对某一输入量，传感器在正行程时的输出量不同于其在反行程时的输出量，这一现象称为迟滞。
即：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。
（4）重复性定义：在相同工作条件下，在一段短的时间间隔内，同一输入量值多次测量所得的输出之间相互偏离的程度。
传感器原理与应用复习要点
第一章传感器的一般特性1.传感器技术的三要素。
传感器由哪3部分组成?2.传感器的静态特性有哪些指标?并理解其意义。
3.画出传感器的组成方框图,理解各部分的作用。
4.什么是传感器的精度等级?一个0.5级电压表的测量范围是0~100V,那么该仪表的最大绝对误差为多少伏?5.传感器工作在差动状态与非差动状态时的优点有哪些?灵敏度、非线性度?第二章应变式传感器6.应变片有那些种类?金属丝式、金属箔式、半导体式。
7.什么是压阻效应?8.应变式传感器接成应变桥式电路的理解、输出信号计算。
应变片桥式传感器为什么应配差动放器?9.掌握电子称的基本原理框图,以及各部分的作用。
10.电阻应变片/半导体应变片的工作原理各基于什么效应?11.半导体应变片与金属应变片各有哪些特点。
第三章电容式传感器12.电容式传感器按工作原理可分为哪3种?13.寄生电容和分布电容对电容式传感器有什么影响?解决电缆电容影响的方法有那些?14.什么是电容电场的边缘效应?理解等位环的工作原理。
15.运算法电容传感器测量电路的原理及特点。
第四章电感式传感器16.了解差动变压器的用途及特点。
17.差动变压器的零点残余电压产生的原因?第五章压电式传感器18.什么是压电效应?什么是逆压电效应?常用压电材料有哪些?19.压电传感器能否测量缓慢变化和静态信号?为什么?20.压电传感器的前置放大器电路形式主要有哪两种?理解电压放大器、电荷放大器的作用。
第六章数字式传感器21.光栅传感器的原理。
采用什么技术可测量小于栅距的位移量?22.振弦式传感器的工作原理。
第七章热电式传感器23.热电偶的热电势由那几部分组成?24.热电偶的三定律的理解。
25.掌握热电偶的热电效应。
26.热电偶冷端补偿原理和必要性及补偿电桥法的补偿原理。
27.铂电阻采用三线制接线方式的原理和特点?28.采用负温度系数热敏电阻稳定晶体管放大器静态工作点的工作原理。
29.集成温度传感器AD590的主要特点。
传感器原理及工程应用考试复习总结
20XX年传感器原理及工程应用考试复习总结光通信071吴浩2007031062 此为我根据老师给的 20XX年复习大纲，采用老师09、10年课件、网络资料、课本书籍、以及光电子 072班同学的复习资料综合整理的最终复习资料，仅供参考，部分内容可能有偏差，请大家找出并纠正及时发到群邮箱。
注：由于很多资料课件上没有，但因为时间关系书中的资料就没有打上去，请同学们自己对应书页码查找。
、考试题型选择题：10 X 3 : =30 分填空题： 2 X 15 : =30 分原理及测量电路分析: 2X 10 : =22 分计算题： 1 X 10 : =10 分作图题： 1 X 8 = :8 分二、范围及重点第一章1.系统误差的消除方法：| ( 1)在测量结果中进行修正；(2)消除系统误差的根源；(3)在测量系统中采用补偿措施；(4)实时反馈修正。
2.发现系统误差的方法：| ( 1)实验对比法；(2)残余误差观察法；(3)准则检查法。
3.测量误差的表示方法：测量误差的表示方法有多种,含义各异。
主要包括 5种：(1)绝对误差：△ =x-L ； (2)相对误差：S =△ / LX 100% ( 3)引用误差：丫 =△ /(测量范围上限- 测量范围下限)X 100% ( 4)基本误差；(5)附加误差。
适用场合：当被测量大小相同时, 常用绝对误差来评定测量准确度；相对误差常用来表示和比较测量结果的准确度；引用误差是仪表中通用的一种误差表示方法，基本误差、附加误差适用于传感器或仪表中。
4•什么是随机误差下同一测量条件下，多次测量被测量值时，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。
随机误差的特点有：对称性，单峰性，抵偿性和有界性。
5.随机误差产生的原因是什么：随机误差是由很多不便掌握或暂时未能掌握的微笑因数，如：电磁场的微变、零件的摩擦、间隙，热起伏、空气扰动等、对测量值的综合影响造成的；综合为5点|: 1).人为因素；2).量具因素；3).力量因素；4).测量因素；5).环境因素.6.如何减小随机误差对测量结果的影响：提高仪器精度、改进测量方法、改善环境条件。
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传感器原理及工程应用
第一章
测量-----测量是以确定被测定的值或获取结果为目的的一系列操作
测量:直接测量，间接测量，组合测量
引用误差--- 仪表精度等级是根据最大引用误差来确定的。
例：0.5级表的引用
误差的最大值不超过±0.5%；1级表的引用误差的最大值不超过±
1%。
随机误差在同一测量条件下，多次测量被测量时，其绝对值和符号以不可预定方式变幻着的误差称为随机误差。
系统误差在同一测量条件下，多次测量被测量时，绝对值和符号保持不变，
或在条件改变时，按一定规律（如线性、多项式、周期性等函数规律）变化的误差称为系统误差。
前者为恒值系统误差，后者为变值系统误差。
粗大误差超处在规定条件下预期的误差称为粗大误差，粗大误差又称疏忽误差。
3σ准则通常把等于3δ的误差成为极限误差，对于正态分布的随机误差，落在±3σ以外的概率只有0.27%，它在有限次测量中发生的可能性很小。
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，则该测量值为可疑值（坏值），应剔除。
3σ准则又称莱以达准则。
3σ准则是最常用也是最简单的判别粗大误差的准则，它应用于测量次数充分多的情况。
例1-1，P11
第二章
传感器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。
传感器是由敏感元件、转换元件、信号调理转换电路和辅助电源组成。
被测量
↑
↑↑
辅助电源
（传感器组成框图）
敏感元件是指传感器能直接感受或响应被测量的部分。
转换原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分。
信号调理转换电路进行放大、运算调制等。
传感器的静态特性传感器的静态特性是指被测量的值处于稳定状态时的输出与输入的关系。
P29
灵敏度灵敏度是传感器静态特性的一个重要指标。
其定义是输出量增量△y
与引起输出量增量△y的相应输入量增量△x之比。
用S表示灵敏度，它表示单位输入量的变化所引起传感器输出量的变化，很显然，灵敏度S值越大，表示传感器越灵敏。
线性度传感器的线性度是指传感器的输出与输入之间数量关系的线性程度。
迟滞传感器在相同工作条件下，输入量由小到大（正行程）及输入量由大到小（反行程）变化期间其输入输出特性曲线不重合的现象称为迟滞。
重复性重复性是指传感器在相同工作条件下，输入量按同一方向作全程连续多次变化时，所得特性曲线不一致的程度。
（重复性误差属于随机误差）
漂移传感器的漂移是指在输入量不变的情况下，传感器输出量随着时间变
化，此现象称为漂移。
（产生的原因：一是传感器自身结构参数；二是周围环境（如温度、湿度等），最常见的漂移是温度漂移）
传感器的动态特性传感器的动态特性是指输入量随时间变化时传感器的响
应特性。
P31
传感器的基本动态特性方程（1）零阶系统，k为传感器的静态灵敏度或
放大系数。
（2）一阶系统，τ—传感器的时间常数（3）二阶系统，ωn—传感器的固有频率P33
第三章
电阻应变片的工作原理电阻应变片的工作原理基于电阻应变效应，即导体在外界作用下产生机械变形（拉伸或压缩）时，其电阻值相应发生变化。
热电阻效应热电阻是基于电阻的热效应进行温度测量的，即电阻体的阻值随温度的变化而变化的特性。
灵敏系数P46
电阻应变片的温度补偿方法P49
全桥的补偿和计算方法P53
电阻应变片的测量电路P50—54
第四章
自感式传感器的工作原理P62 变磁阻式传感器是非线性的
差动变隙式电感传感器P65
差动变压器式传感器：把被测的非电量变化转换为线圈互感变化的传感器称
为互感式传感器。
这种传感器是根据变压器的基本原理制成的，并且次级绕组用差动形式连接，故称差动变压器式传感器。
P70图
螺线管式差动变压器P71
电涡流现象（效应）块状金属导体置于变化的磁场中或在磁场中作切割磁
力线运动时，导体内将产生呈旋涡状的感应电流，此电流叫电涡流，以上现象称为电涡流效应。
电涡流式传感器最大的特点是能对位移、厚度、表面温度、速度、应力、材
料损伤等进行非接触式连续测量。
工作原理P77
涡流式传感器的应用（1）低频透射式涡流厚度传感器（2）高频反射式涡流
厚度传感器（3）电涡流式转速传感器。
电涡流式传感器的测量电路：1，调频式电路2，调幅式电路P81第五章
电容式传感器的几种类型：（1）变极距型电容式传感器（非线性的）
（2）变面积型电容式传感器（线性的）（公式）
（3）变介质型电容式传感器（线性的）
电容式传感器的测量电路（1）调频电路P93
（2）运算放大器式电路P93
（3）二极管双T形交流电桥P93
（4）环形二极管充放电法
（5）脉冲宽度调制电路
第六章
压电式传感器压电式传感器是一种有源传感器，它是以某些物质的压电效
应为基础实现能量转换。
它可以用于力、加速度、速度、振动以及流量等参数的测量。
正压电效应某些介质，当沿着一定方向对其施力而使它变形时，内部就产生
极化现象，同时在它的表面上便产生符号相反的的电荷，当外力去掉后，又重新恢复到不带电状态。
这种现象称为正压电效应，可将机械能转换为电能。
逆压电效应当在电解质的极化方向上施加电场，这些电解质也会产生变形，这种现象称为逆压电效应（电致伸缩效应）。
（可将电能转化为机械能）
压电式传感器用的是正向压电效应
压电式传感器的基本原理就是利用压电材料的压电效应这个特性，即当有力作用在压电材料上时，传感器就有电荷（或电压）输出。
压电式传感器不能用于静态测量。
压电材料在应变力的作用下，电荷可以不断补充，以供给测量回路一定的电流，故适用于动态测量。
P105图6-5
压电式传感器的测量电路（1）电压放大器（阻抗变换器）（2）电荷放大器
压电式传感器的应用（1）压电式测力传感器
（2）压电式加速度传感器
（3）压电式金属加工切削力测量} 振动
（4）压电式玻璃破碎报警器}
第七章
磁电式传感器的两种结构：変磁通式和恒磁通式
霍尔效应及霍尔原件
*霍尔效应置于磁场中的静止载流导体，当它的电流方向与磁场方向不一致时，载流导体上垂直于电流和磁场的方向上将产生电动势，这种现象称霍尔效应。
*霍尔元件不等位电势补偿P120
*霍尔元件的温度补偿图7-14
霍尔元件基本结构由霍尔片、四根引线和壳体组成的
其它P119
第八章
光电感式传感器是将被测量的变化转换成光信号的变化，在通过光电器件把信号的变化转换成电信号的一种传感器
外光电效应在外线作用下，物体内的电子逸出物体表面的=向外发射的现象
称为外光点效应。
向外发射的电子叫光电子。
基于外光电效应的光电器件有光电管，光电倍增关，发光二极管，激光等
内光电效应在光线作用下，物体的导电性能发生变化或产生光生电动势的
效应称为内光电效应。
可以分为：（1）光电导效应（2）光生伏特效应。
例如：光敏电阻，晶体管
光敏电阻光敏电阻没有极性，纯粹是一个电阻原件，使用时既可以假直流电压，也可以加交流电压。
无光照时，光明电阻阻值（暗电阻）很大
，电路中电流（暗电流）很小。
当光敏电阻受到一定波长范围的光照时，他的阻值（亮电阻）急剧减小，电路中电流迅速增大。
光敏电阻的主要参数（1）暗电阻与暗电流光敏电阻在不受光照射时的
阻值称为暗电阻，此时流过的电流称为暗电流
（2）亮电阻与亮电流光敏电阻在受光照射时的电阻称
为亮电阻，此时流过的电流称为亮电流。
（3）光电流亮电流与暗电流之差称为光电流。
光电池P131 图8-16
光电耦合器件：原理P132
第九章
半导体气敏传感器是用来检测气体类别、浓度和成分的传感器。
半导体气敏传感器是利用待测气体与半导体表面接触时，产生的电导率等物理性质变化来检测气体的
半导体气敏元件的分类电阻型非电阻型P153
电阻型半导体气敏传感器组成部分敏感元件、加热器和外壳
湿敏传感器：
色敏传感器：
实用酒精测试仪P163 （弄清楚）。