传感器原理复习提纲及详细知识点()

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传感器原理复习提纲

第一章绪论

k

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

非线性误差

%

100

max⨯

∆

±

=

FS

L Y

L

γ

，ΔLmax——最大非线性绝对误差，Y FS——满量程输出值。

直线拟合线性化：出发点→获得最小的非线性误差（最小二乘法：与校准曲线的残差平方和最小。）

例用最小二乘法求拟合直线。

设拟合直线y=kx+b

残差△i=yi-（kxi+b）

分别对k和b求一阶导数，并令其=0，可求出b和k

{

将k和b代入拟合直线方程，即可得到拟合直线，然后求出残差的最大值Lmax即为非线性误差。

重复性重复性是指传感器在输入量按同一方向作全量程连续多次变化时，

所得特性曲线不一致的程度。重复性误差属于随机误差，常用标准

差σ计算，也可用正反行程中最大重复差值计算，即

或

~

%

100

2

max⨯

∆

=

FS

H Y

H

γ

最小

∑

=

∆

n

i

i

1

2

%

100

)3

~

2(

⨯

±

=

FS

R Y

σ

γ%

100

2

max⨯

∆

±

=

FS

R Y

R

γ

6.[

误差部分

t

R R T ∆=∆αα0以消除。

2）$

3）引入修正值法

知道修正值后，将测量结果的指示值加上修正值，就可得到被测量的实际值。智能传感器更容易采用该方法。

4）零位式测量法

5）

6）

这种方法是标准量与被测量相比较的测量方法，其优点是测量误差主要取决于参加比较的标准器具的误差，而标准器具的误差可以做的很小。这种方法要求检测系统有足够的灵敏度，如自动平衡显示仪表。

5)补偿法

—

6)对照法

13. 粗大误差的判定及处理。 判别粗大误差最常用的统计判别法：

如果对被测量进行多次重复等精度测量的测量数据为x1，x2，…，xd,…，xn 其标准差为σ，如果其中某一项残差vd 大于三倍标准差，即 则认为vd 为粗大误差，与其对应的测量数据xd 是坏值，应从测量列测量数据中删除。

第二章

》

第三章

电阻式传感器原理与应用

1. 电阻式传感器的基本原理。

电阻式传感器是将被测量的变化转化为传感器电阻值的变化，再经过测量电路实现测量结果的输出。 2.

·

3. 金属的应变效应：金属丝(导体)在外界力作用下产生机械变形（伸长或缩短）时,其电阻值相应发生变化 敏感栅是由多条直线和圆弧部分组成

直线段：沿轴向拉应变εx ，电阻↑

圆弧段：沿轴向压应度εy ，电阻↓ K ↓(箔式应变片)

5. !

产生原因 （1）敏感栅电阻值 （2）线膨胀系数不匹配 3d

V σ

>

被测量

电阻变化 t

K R R s g T ∆-=∆)(00βββ000()T T T g s R R R R T R K T

αβαββ∆=∆+∆=∆+-∆

R R 由于温度变化而引起的总电阻变化为

相应的虚假应变输出为

补偿方法

|

自补偿法

单丝自补偿法(选择式自补偿) 组合式自补偿法（双金属敏感栅自补偿）

实现温度补偿的条件为

当被测试件的线膨胀系数βg已知时，通过选择敏

感栅材料，使成立。

优点：容易加工，成本低，

)

缺点：只适用特定试件材料，温度补偿范围也较窄。

敏感栅丝由两种不同温度系数的金属

丝串接组成选用两者具有不同符号的

电阻温度系数，调整R1和R2的比例，

使温度变化时产生的电阻变化满足

t

2

t

1

)

(

)

(R

R∆

∆-

=

)

(

)

(

/

/

1

1

1

2

2

2

1

1

2

2

2

1

β

β

α

β

β

α

-

+

-

+

-

=

∆

∆

-

=

g

g

t

t

K

K

R

R

R

R

R

R

通过调节两种敏感栅的长度来控制应变片的温度

自补偿，可达±0.45μm/℃的高精度

线路补偿法

电桥补偿法

0143

()

B

U A R R R R

=-

01143

[()()]0

t B Bt

U A R R R R R R

=+∆-+∆=

011143

[()()]0

t B Bt

U A R R R R R R R

=+∆+∆-+∆=

11

R R Kε

∆=

优点：简单、方便，在常温下补偿效果较好

—

缺点：在温度变化梯度较大的条件下，很难做到工作片与补偿片处于

温度完全一致的情况，因而影响补偿效果。

热敏电阻

7.应变电桥产生非线性的原因及消减非线性误差的措施。

原因因为电桥的输出无论是输出电压还是电流，实际上都与ΔRi/Ri呈非线性关系。

T

K

T

K

R

R

s

g

T

T

∆

-

+

∆

=

∆

=)

(

)

(

0β

β

α

ε

)

(

=

∆

-

+

∆

=t

K

t

s

g

t

β

β

α

ε

)

(

0s

g

Kβ

β

α-

-

=