第十二章数字式位置传感器
第十二章 感应同步器及应用
第十二章感应同步器及应用§1感应同步器的结构和特点一、结构感应同步器是一种将直线位移或转角位移转化成电信号的传感器。
从原理上看，它与我们前面讲到的旋转变压器并无实质的区别，但是从结构上看，则与旋转变压器（及一般的其他控制电机）大不相同。
无论哪一种感应同步器，其结构都包括固定和运动两部分。
它的可动部分与不动部分上的绕组不是安装在圆筒形和圆柱形的铁心槽内，而是用绝缘粘合剂把铜铂粘牢在称为基板的金属或玻璃平面的薄板上，利用印刷、腐蚀等方法制成曲折形状的平面绕组，其工艺过程与电子工业中的印刷电路相同，故称为印刷绕组。
感应同步器按其运动方式和结构形式的不同，可分为圆盘式（或称旋转式）和直线式两种，前者用来检测角位移，后者用来检测直线位移。
但无论是哪种感应同步器，其工作原理都是相同的。
二、特1.具有较高的精度和分辨力①感应同步器可以不经任何机械传动直接测量仪器或机床的线位移或角位移，所以其测量精度首先取决于感应同步器本身的加工精度，这可由加工精度来保证。
②长感应同步器的基板与安装部件材料相近，热膨胀系数相近，圆感应同步器的基板受热后各方向的膨胀对应于圆心，所以温度变化对其影响不大。
③感应同步器的极对数很多，不是几十，而是几百上千，这样多的极对数同时参加工作，误差的平均效应减小了局部误差的影响。
④感应同步器的分辨率取决于原始信号质量与电子细分电路的信噪比及电子比较器的分辨率，前者可通过控制印刷电路绕组的加工精度、稳定激磁电压、限制气隙变化等措施来解决，后者可通过线路的精心设计和采取严密的抗干扰措施来解决。
目前长感应同步器的精度可达到±1郭m，分辨率0.05p m，重复性0.2p m，直径为300mm（12英寸）的圆感应同步器的精度可达±1〃，分辨率0.05 〃，重复性0.1〃。
这些性能，旋转变压器是达不到的。
2.抗干扰能力强感应同步器在一个节距内是一个绝对测量装置，在任何时间内都可以给出仅与位置量相对应的单值电压信号，因而不受瞬时作用的偶然干扰信号的影响。
第十二章 电磁感应 第63课时 法拉第电磁感应定律、自感和涡流 [双基落实课]-2025届高考物理一
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C.
π
在t＝0到t＝ 的过程中，E的变化率一直增大
4
D.
π
在t＝0到t＝ 的过程中，E的变化率一直减小
4
目录
高中总复习·物理
解析：
如图所示，金属框切割磁感线的有
效长度为d，根据转动切割磁感线产生的感应电
1
动势公式有E＝ Bd2ω，从图中可以看出在t＝0
2
π
到t＝ 的过程中，d是先增大到 2L，再减小到
强磁场。边长为L的正方形金属框绕其始终在O
点的顶点、在xOy平面内以角速度ω顺时针匀速转动。t＝0时刻，金属
框开始进入第一象限。不考虑自感影响，关于金属框中感应电动势E
随时间t变化规律的描述正确的是（
）
目录
高中总复习·物理
A.
π
在t＝0到t＝ 的过程中，E一直增大
2
B.
π
在t＝0到t＝ 的过程中，E先增大后减小
A.
1
t 时刻，R中电流方向为由a到b
20
B.
3
t0时刻，R中电流方向为由a到b
2
）
C. 0～t0时间内流过R的电流小于
t0～2t0时间内流过R的电流
D. 0～t0时间内流过R的电流大于
t0～2t0时间内流过R的电流
目录
高中总复习·物理
解析：
由楞次定律可知0～t0时间内线圈中的感应电流方向为
逆时针方向，t0～2t0时间内线圈中感应电流的方向为顺时针方向，
UAD＝－IR＝－0.4 V，A正确，B错误；D、C两点间的电势差UDC＝
－BLv＝－0.8 V，则UAC＝UAD＋UDC＝－1.2 V，C错误，D正确。
目录
高中总复习·物理
第十二章 第一单元 第3课时
敏电阻，其电阻随着光的强度的增大而减小．当照射光强
度增大时( )
A．电压表的示数增大 B．流过R2的电流增大
C．小灯泡变亮
D．小灯泡变暗 金品质•高追求 我们让你更放心！
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◆2013高考总复习•物理◆ 解析：照射光强度增大时，电路电阻变小，电流变大，
则电源的内电压和电压表的示数增大，A正确；而并联电路的 电压减小，流过R2的电流减小，则流过电灯及R3的电流变大， 小灯泡变亮，C正确． 答案：AC 方法点窍：光敏(或热敏)电阻在电路中是一个可变电阻， 根据其特性结合实际判断其电阻的变化，再按动态电路的分 析方法从局部到整体再至局部的步骤进行分析，从而作出正
确的判断.这类题是动态电路题的拓展，这是近几年高考热门
考题. 金品质•高追求 我们让你更放心！
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◆2013高考总复习•物理◆
随堂训练 通常楼道的照明灯使用传感器来实现电灯的自动 控制：晚上有人走过时亮，走过之后灭．由此可知：
该传感器是把下面哪个非电学量转化成电学量？(
A．声音 C．光照强度 B．体积 D．温度
(3)霍尔元件能够把磁感应强度转换成电压，当电流一 正 定时，霍尔电压UH与磁感应强度B成________比． 金品质•高追求 我们让你更放心！
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◆2013高考总复习•物理◆
1．传感器的定义 通俗地说，传感器在现代技术中是指这样一类元件：它能 够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等非电学量，并且能 够按照一定的规律转换为电压、电流等电学量；其工作过程是 通过对某一物理量敏感的元件，将感受到的信号按一定的规律 转变为便于利用的电信号，把非电学量转换为电学量以后，就
答案：D
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热电式传感器传感器PPT演示课件
14
⑤ 对于有几种不同材料串联组成的闭合回路，若各 接点温度分别为T1、T2……TN ，闭合回路总的热电 动势为：
② 只有用不同性质的材料才能组合成热电偶，相同材 料不会产生热电动势。
因为当A、B两种导体是同一种材料时， ln（nA/nB）=0，所以EAB（T，T0）=0。
13
③ 只有当热电偶两端温度不同时，不同材料组成的热 电偶才能有热电动势产生；当热电偶两端温度相同时， 不同材料组成的热电偶也不产生热电动势，即EAB（T， T0）=0。
4
热电势 EAB( T,T0 )
接触电势 温差电势
（1 ）接触电动势
若金属A的自由电子浓度大于金属B的，则在同 一瞬间由A扩散到B的电子将比由B扩散到A的电子多， 因而A对于B因失去电子而带正电，B获得电子而带 负电，在接触处便产生电场。A、B之间便产生了一 定的接触电动势。
5
接触电动势的大小与两种金属的材料、接点的温度有关， 与导体的直径、长度及几何形状无关。
ln
nA nB
k (T
T0 ) ln
nA nB
上式说明接触电动势的大小与接点温度的高低及导体 的性质有关。如果两接触点的温度相同，尽管两接触 点处都存在接触电势，但回路中总接触电势等于零。
7
（2）温差电动势 对于任何一种金属，当其两端温度不同时，两端
的自由电子浓度也不同，温度高的一端浓度大，具有 较大的动能；温度低的一端浓度小，动能也小。因此 高温端的自由电子要向低温端扩散，高温端因失去电 子而带正电，低温端得到电子而带负电，形成温差电 动势，又称汤姆森电动势。
传感器原理及工程应用作业
目录第三章 (5)3-1.什么是应变效应？什么是压阻效应？利用应变效应和压阻效应解释金属电阻应变片和半导体应变片的工作原理。
(5)3-2.试述应变片温度误差的概念，产生原因和补偿方法。
(5)3.试用应变片传感器实现一种应用。
(6)第四章 (6)4-1.说明差动变隙式电感传感器的主要组成、工作原理和基本特征。
(6)4 -3.差动变压器式传感器有哪几种结构形式？各有什么特点？ (6)4-10.何为涡流效应？怎用利用涡流效应进行位移测量？ (7)4-11.电涡流的形成范围包括哪些内容？他们的主要特点是什么？ (7)5.用电感式传感器设计应用 (8)第五章 (8)5-1.根据工作原理可以将电容式传感器分为哪几类？每种类型各有什么特点？各适用于什么场合？ (8)5-9.简述差动式电容测厚传感器系统的工作原理。
(8)第六章 (9)6-1.什么叫正压电效应和逆压电效应？什么叫纵向压电效应和横向压电效应？ (9)6-3.简述压电陶瓷的结构及其特性。
(9)3.利用压电式传感器设计一个应用系统 (10)第七章 (10)7-4.什么是霍尔效应？霍尔电势与哪些因素有关？ (10)7-6.温度变化对霍尔元件输出电势有什么影响？怎样补偿？ (10)第八章 (11)8-1.光电效应有哪几种？相对应的光电器件有哪些？ (11)8-2.试述光敏电阻、光敏二极管、光敏晶体管和光电池的工作原理，在实际应用时各有什么特点？ (11)8-6.光在光纤中是怎样传输的？对光纤及入射光的入射角有什么要求？ (12)8-7.试用光电开关设计一个应用系统。
(13)第九章 (13)9-1.简述气敏元件的工作原理 (13)9-2.为什么多数气敏元件都附有加热器 (13)9-3.什么叫湿敏电阻？湿敏电阻有哪些类型？各有什么特点？ (14)第十章 (14)10-1.超声波在介质中传播具有哪些特性？ (14)10-2.图10-3中，超声波探头的吸收块作用是什么？ (15)10-3.超声波物位测量有几种方式?各有什么特点？ (15)10-5.已知超声波探头垂直安装在被测介质底部，超声波在被猜测介质中的传播速度为1460m/s，测得时间间隔为28μs，试求物位高度？ (15)第十一章 (15)11-1.简述微波传感器的测量机理。
高考物理真题分类汇编 第十二章 传感器
第十二章 传感器2008重庆21．如图1所示是某同学设计的电容式速度传感器原理图。
其中上板为固定极板，下板为待测物体。
在两极板间电压恒定的条件下，极板上所带电量Q 将随待测物体的上下运动而变化。
若Q 随时间t 变化关系为at bQ +=（a 、b 为大于零的常数），其图象如图2所示，那么图3、图4中反映极板间场强大小E 和物体速率v 随t 变化的图线可能是A ．①和③B ．①和④C ．②和③D ．②和④2008江苏2．2007年度诺贝尔物理学奖授予了法国和德国的两位科学家，以表彰他们发现“巨磁电阻效应”。
基于巨磁电阻效应开发的用于读取硬盘数据的技术，被认为是纳米技术的第一次真正应用，在下列有关其它电阻应用的说法中，错误．．的是 A ．热敏电阻可应用于温度测控装置中B ．光敏电阻是一种光电传感器C ．电阻丝可应用于电热设备中D ．电阻在电路中主要起到通过直流、阻碍交流的作用2011江苏6．美国科学家Willard S.Boyle 与George E.Snith 因电荷耦合器件(CCD)的重要发明荣获2009年度诺贝尔物理学奖。
CCD 是将光学量转变成电学量的传感器。
下列器件可作为传感器的有A ．发光二极管B ．热敏电阻C ．霍尔元件D ．干电池2009山东23⑵为了节能和环保，一些公共场所使用光控开关控制照明系统。
光控开头可采用光敏电阻来控制，光敏电阻是阻值随着光的照度而发生变化的元件（照度可以反映光的强p①根据表中数据，请在给定的坐标系（见答题卡）中描绘出阻值随照度变化的曲线，并说明阻值随照度变化的特点。
②如图所示，当1、2两端所加电压上升至2V 时，控制开关自动启动照明系统，请利用下列器材设计一个简单电路。
给1、2两端提供电压，要求当天色渐暗照度降低至1.0（lx ）时启动照明系统，在虚线框内完成电路原理图。
（不考虑控制开关对所设计电路的影响） 提供的器材如下：光敏电阻R p （符号 直流电源E（电动势3V ，内阻不计）；定值电阻：R 1=10k Ω，R 2=20k Ω，R 3=40k Ω（限选其中之一并在图中标出） 开关S及导线若干。
第十二章 TD2—A 型数字式电子探空仪
3 、基测合格后，点击“确定”按钮，在主界面上自动出现“放球启动”对 话框，该对话框只适合701C雷达使用，如果台站使用701A或B雷达就只能 按放球器上放球键或雷达上放球键放球。
4、探空仪装配
将已活化好的镁电池放入电池保温盒内，将探空仪从基测箱中取出，所有接 插件应准确无误地插紧，加保温盒盖，随后翻出温度传感器支架，用盒盖上 细线系牢。
（3）将已活化好的湿度片取出，插入探空仪盒盖 湿度插座内，并将盒盖放入基测箱中，将传感器 插头插入箱内插座上紧闭基测箱门。
2、基测
（1）放球前半小时将基测箱上传感器插头及电源插头分别插入测量电路 板相应的插座内，双击桌面上 “TK701放球软件”图标，使计算机进入 “TK701放球软件”程序。
（2）检查计算机显示的探空仪序号与待施放探空仪仪器号码是否一致， 一致后，点击主界面右下方“确定仪器号码”按钮，即弹出“仪器确定” 对话框，该对话框中所显示的仪器号码应与左下方所示“探空仪序列号” 一致（不一致时应检查原因，更换探空仪）。
第三节 探空仪工作原理
探空仪组成：T、P、U传感器、测量电路板、发射机、电池 传感器：温度传感器为负温系数热敏电阻；湿度传感器是高 分子碳湿敏电阻；气压传感器是硅压敏电桥24PCCFD6A。
工作原理：探空仪在升空过程中，T、P、U传感器随着 大气温度、相对湿度、气压的变化而发生变化，这些变化值 通过测量电路板转变成二进制码，调制到400MHz发射机上， 由该发射机向地面701二次测风雷达发射温度、相对湿度、气 压的二进制码及测距回答脉冲。经解调的各类气象要素值和 输入的检定证通过终端软件处理，得到计算出实际的气象 要素值。
第四节 检定证
各传感器所测量的结果，由计算机根据 每台探空仪检定数据进行处理，每台探空仪 检定数据按规定格式存入3.5寸软盘、光盘或 纸质检定证，随探空仪一并配套装箱出厂。
第三部分 第十二章 第二节 地理信息技术在区域地理环境研究中的应用
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地理科学广泛运用现代地理信息技术，使其研究的范 围、内容、方法都有了重大变化。据此回答1～2题。 1．南京市某出租车公司在中心调度系统中快速查询本公 司各个出租车的位置信息，可采用的技术是 A．RS B．GIS ( )
应用途径单一，即定位并通过多次定位计算速度等，它
的最大特点是工作对象是一个“点”或“多个点”，明 显区别于RS与GIS的工作对象——“面”。 返回
做在“3S”技术中选取适当手段之类的题目时，首先 看其工作对象是“点”还是“面”，是“点”则选用GPS，
如导航、珠峰高度测量等，是“面”则需看突出监测方面
地理信息系统 (GIS)等。
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2．应用 (1)在区域地理环境研究中的应用： 资源调查 、环境监测、 自然灾害防御监测、国土资源管理、国土开发规划等。 (2)大众化应用： GPS汽车导航 、空间信息网站、城市多 媒体地理信息系统等。
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二、遥感(RS)
1．概念
在航空器或 航天器 上利用一定的技术装备，对地 感知 表物体进行远距离的 2．传感器 遥感的关键装置，在航空或航天器上接受地面物体 反射或辐射的 电磁波 信息，并以图像胶片或数据 磁带记录下来，传送到地面接收站。 。
还是需处理计算才能得出结果，如要监测森林火灾则应选 用RS，要在某城市选取大型商业中心区位应选用GIS。
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同时，一项工作往往可能在某次使用的是一种技术， 而另一次则使用了另一种技术，甚至是同时使用了多种 技术，因此，要认真审清题目，提炼题目中提供的信息，
如“某山区森林火灾发生后，扑救工作动用了卫星监测
自动控制元件第二篇 检测元件12
12.1 光电效应及光电器件
12.1.1 光电效应
光电转换元件的作用原理是基于一些物质的光电效应。光可以被看作 是由一连串具有一定能量的粒子——光子所构成，它兼有波和粒子的特性。
下一回
12.1 光电效应及光电器件
光子以光速c传播，频率为f，则两相邻波峰间的距离即为波长λ 。它们
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12.1 光电效应及光电器件
三、
这类光电元件的工作原理与光电导型是相似的，其差别在于光电导 结型是光直线照射在半导体的P-N结上。大多数半导体二极管或三极管 的P-N结受到光照射时，通过P-N结的电流将增大，因此与常规的二极管 或三极管采用密封避光包装不同，光电导结型的光敏管则必须使P-N结 能得到最大的光照射。图12.1.7所示为光电导结型光电元件的构造和图 示符号。 光敏三极管有PNP型和NPN型两类，其结构原理图和符号图如图 12,1.8所示。它的结构与光敏与二极管相似，不过它具有两个P-N结。 大多数光敏三极管的基极无引出线。当有光照射时，一个反向偏置结能 给出几μ A电流，在同样条件下，在集-基结能产生几mA电流，即该结中 所激发的光电流将放大hf倍（电流放大倍数）。
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图12.1.7
（a）原理图；（b）符号图；（c）接线法
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图12.1.8
a ）结构原理（ a ）原理图；（ b ）符号图；（ c ）接线法图； （b）符号图；（c）光敏场效应三极管
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12.1 光电效应及光电器件
四、
光电池型又称光伏特型，它是一种自发电的有源器件。光电池的种 类很多，有硒、氧化亚铜、硫化铊、硫化镉、锗、硅、砷化镓等，其中 尤以硅光电池具有性能稳定、光谱宽、频率特性好、传递效率高、能耐 高温辐射等一系列优点而特别受到青睐。因此本节着重介绍硅光电池。 1． 硅光电池是在一块N型硅片上用扩散的办法掺入一些P型杂质，即在N 型硅片上覆盖一薄层的P型材料，形成一个大面积的P-N结。由于P层很 薄，使光线能穿透而照射到P-N结上，如图12.1.9所示。 2． （1）光电池的光谱特性 在实际使用中，应根据光源性质来选择光电 池。但需注意的是光谱峰值不仅与材料有关，同时也会随使用温度改变。
59 第十二章 实验十五 利用传感器制作简单的自动控制装置
控制过程：当有光照射时，流过光敏电阻的电流增大，并经过放大器输 出一个较大的电流，驱动电磁继电器吸合，使两个常闭触点断开；当无 光照时，电流减小，放大器输出电流也减小，电磁继电器释放衔铁，使 两个触点闭合，控制路灯电路接通，路灯开始工作。 答案： 见解析图
拓展创新实验 例3 某同学设计了一种“自动限重器”，如图甲所示。该装置由控制电 路和工作电路组成，其主要元件有电磁继电器、货物装载机(实质是电动 机)、压敏电阻R1和滑动变阻器R2等。压敏电阻R1的阻值随压力F变化的 关系如图乙所示。当货架承受的压力达到限定值时，电磁继电器会自动 控制货物装载机停止向货架上摆放物品。已知控制电路的电源电动势E＝ 6 V，r＝2 Ω，电磁继电器线圈的阻值忽略不计。请你解答下列问题：
②将单刀双掷开关向c端闭合； ③缓慢调节滑动变阻器的阻值观察到继电器的衔铁恰好被吸合； ④保持滑动变阻器的位置不变，将单刀双掷开关向另一端闭合，恒温箱 系统正常工作； (3) 若 恒 温 箱 系 统 要 保 持 温 度 为 40 ℃ ， 则 需 把 滑 动 变 阻 器 调 节 到 ________Ω；若恒温箱系统要保持温度为35 ℃，则滑动变阻器正常工作 时须向________(选填“左”或“右”)移动滑动触头。
02
考点研析 提能力
一、用温度传感器制作控制电路 例1 现要组装一个由热敏电阻控制的报警系统，要求当热敏电阻的温度 达到或超过60 ℃时，系统报警。提供的器材有：热敏电阻，报警器(内阻 很小，流过的电流超过Ic时就会报警)，电阻箱(最大阻值为999．9 Ω)，直 流电源(输出电压为U，内阻不计)，滑动变阻器R1(最大阻值为1 000 Ω)， 滑动变阻器R2(最大阻值为2 000 Ω)，单刀双掷开关一个，导线若干。
解析： (1)由多用电表欧姆挡的读数规则可知，励磁线圈的电阻约为r ＝20 Ω。 (2)从题图乙中可以看出，光敏电阻的阻值随照度的增大而逐渐减小。 (3)根据电磁开关的内部构造和题图乙可得，自动控制电路图如下。
传感器与自动检测技术重难点学习指导
《传感器与自动检测技术》重难点及学习指导第一章传感器与自动检测技术的基本概念重难点：测量误差与精度学习指导：掌握绝对误差和相对误差的定义和物理意义，理解精度等级的确定，能对测量误差进行估算和对仪表的精度等级及量程进行正确的选用。
第二章电阻式传感器重难点1：应变效应和桥式测量转换电路学习指导：在理解纵向应变和横向应变的基础上掌握应变效应，理解各类电桥工作方式和性能，注意“相邻臂相减、相对臂相加”的原则，通过不同的组合方式，可提高灵敏度，消除非线性误差及温度效应的影响。
重难点2：压阻式传感器测量转换电路与温度补偿学习指导：测量转换电路恒压源与恒流源供电方式的比较，选择合适的供电方式；提高测量精度减小零点漂移和灵敏度温度漂移的问题，进行零点温度补偿和灵敏度温度补偿。
第三章变阻抗式传感器重难点1：差分变压器的工作原理和测量转换电路的作用学习指导：差分变压器把被测位移量转换为线圈间的互感变化，输出交流电压，通过测量转换电路，可消除零点残余电压，并判别位移方向。
重难点2：电涡流式传感器的工作原理学习指导：在理解涡流效应的基础上，掌握传感器把被测量转换为线圈的阻抗，最大特点是非接触测量。
重难点3：电容式传感器的测量电路学习指导：变间隙式电容传感器采用差分接法的桥式电路（即变压器电桥电路）后，位移量与电容的非线性关系转换为位移量与输出交流电压的线性关系，但还应经过相敏检波才能判别位移方向；脉冲宽度调制电路的输出直流电压与电容变化量成线性关系，不论是对于变面积式或变极距式电容传感器均能获得线性输出，也能判别位移方向。
第四章光电式传感器重难点1：光电效应和光电传感器的工作原理学习指导：理解光电效应和对应光电元件的特性及使用场合，掌握光电传感器的四种应用类型，注意光源与光电元件在光谱特性上应基本一致，及在模拟量的检测中如何削弱或消除背景光及温度等因素的影响。
重难点2：光纤传感器的工作原理及使用学习指导：了解光纤的传光原理，功能型光纤传感器和非功能型光纤传感器的区别，光纤传感器的实际应用。
自动检测技术及应用答案
二、第二章的提问及回课程组答
问：有一额定荷重为20′103N的等截面空心圆柱式荷重传感器，其灵敏度KF为2mV/V，桥路电压Ｕi为12V，求：
1）在额定荷重时的输出电压Uom；
2）当承载为5′103N时的输出电压Uo为请选择ABCD；
2."三位半"数字显示的分辨力主要看最后一位的数值。
最大显示1999,分辨力就是1
最大显示199.9,分辨力就是0.1
最大显示19.99,分辨力就是0.01
是这样的。
3.(1)P11页,算一算:最大绝对误差是7.5V,但是假设读数是230V时,为什么绝对误差是10V？
我没看明白，
(2)P20,第一章习题的3,4题,要计算示值相对误差,需要知道绝对误差和示值,在不知道真实值时是求不出绝对误差的,…………
例如上述3，1/2的数字电压表的满量程为19.99V时，分辨力是0.01V，对吧！
那么“将分辨力除以仪表的满度量程就是仪表的分辨率”，0.01V/19.99V×100%≈0.05%。
光盘中提到：“仪表的最大显示值的倒数就是仪表的分辨率”，最大显示值为19.99V。
它的倒数是1/1999也约等于0.05%。意思一样的吧。要注意去掉小数点才会一样。
请梁老师说明下这两个题目的不同谢谢
课程组答：1最大误差超过（6÷800）×100%=0.75%，选的是1.0级
2计算出满度相对误差为1.25%，选国家标准的时候，1.25级达不到了所以选1.0级的的不同
1.我们使用的教材是<自动检测与转换技术>第三版,
普通中等职业教育电气规划类教材
机械工业出版社
《金版教程(物理)》2025高考科学复习解决方案第十二章 交变电流 电磁振荡与电磁波 传感含答案
《金版教程(物理）》2025高考科学复习解决方案第十二章交变电流电磁振荡与电磁波传感器第十二章核心素养提升[科学思维提炼]1．图像法：用图像描述交变电流的变化规律和电磁振荡的过程。
2．解析法：用表达式描述交变电流的变化规律。
3．等效法(1)旋转磁极式交流发电机产生正弦式交变电流的原理。
(2)从电流的热效应角度对交变电流有效值的定义。
(3)原线圈所在电路中含负载的变压器动态变化问题的分析思路。
4．分段法：根据定义，求解交变电流有效值的一般方法。
5．控制变量法：探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系的实验。
6．理想模型法：理想变压器的定义。
7．转换法(1)电压互感器、电流互感器实际测量的原理。
(2)高压输电的思想。
(3)传感器的应用原理。
8．分析法：从输送电能的基本要求以及线路功率损耗的表达式P＝I2r，到电能输送中关于降低输电损耗的两个途径的研究思路。
9．守恒的思想(1)不考虑变压器的能量损耗情况下，变压器传递能量过程中能量守恒。
(2)远距离输电中，交变电源的输出功率＝用户输入功率＋线路上损耗的功率。
10．程序法(1)理想变压器动态变化问题、远距离输电动态变化问题的一般分析思路：根据两个决定关系和一个守恒关系进行推导、分析——①原线圈两端的电压U1和匝数比决定副线圈两端的电压U2；②副线圈的输出功率P出决定原线圈的输入功率P入；③能量在传递过程中总量守恒。
(2)传感器应用的一般模式和一般的工作过程。
11．对比法：电磁波的特性与机械波的特性的对比，电磁波谱各波段特性的分析。
[素养提升集训]一、选择题(本题共7小题)1.如图所示是一台发电机的结构示意图，其中N、S是永久磁体的两个磁极，它们的表面呈半圆柱面形状。
M是圆柱形铁芯，它与磁极的柱面共轴，铁芯上有一矩形线框，可绕与铁芯M共轴的固定转动轴旋转。
磁极与铁芯之间的缝隙中形成方向沿半径的磁场。
若从图示位置开始计时，当线框绕固定转动轴匀速转动时，下列图像中能正确反映线框中感应电动势e随时间t变化规律的是()答案 D解析因发电机的两个磁极N、S呈半圆柱面形状，磁极间的磁感线呈辐向分布，线框与磁感应线垂直的两边所在处的磁感应强度的大小相等，故线框在磁场中转动时垂直切割磁感线，产生的感应电动势的大小不变，A、B错误；线框越过竖直方向的空隙段后，线框切割磁感线产生的感应电动势的方向发生变化，故C错误，D正确。
第十二章湿度传感器讲解ppt课件
在整堂课的教学中，刘教师总是让学 生带着 问题来 学习， 而问题 的设置 具有一 定的梯 度，由 浅入深 ，所提 出的问 题也很 明确
12.1湿度及湿度传感器的特性和分类
4.响应时间——湿度传感器的动态响应特
❖湿度传感器响应相对湿度变化量的63.2%所需要的时 间。分为吸湿响应时间和脱湿响应时间
一电般阻情的况温下度dd： 系RT湿数H 敏kconstk—RR2湿1湿敏T特R1元征件1量0的% 0感o/C
12.4 有机物及高分子聚合物湿度传感器
❖ 感湿特性如图12-8（b）所示。注意：其一，湿度大于 90%RH，感湿特性曲线具有负的斜率，曲线出现“隆起”或
者 说曲线被“压弯”。图12-9给出三种不同感湿元件感湿特性曲
线 “隆起”情况；其二，在25℃和33.3%RH条件下，元件的湿
滞 回线有一交叉点。
1.湿度量程
❖即感湿范围。
电阻、电容、电压、
❖理想情况：0~100%RH；一般情况：5~95频%率R等H。
一般要求：全量程连续、
2.感湿特性曲线
线性、斜率适当。
❖感湿特征量：湿度变化所引起的传感器的输出量。
❖感湿特性曲线：感湿特征量与环境湿度关系。
3.感湿灵敏度
❖在一定湿度范围内，相对湿度变化1%RH时，其感湿 特征量的变化值或变化百分率。
在整堂课的教学中，刘教师总是让学 生带着 问题来 学习， 而问题 的设置 具有一 定的梯 度，由 浅入深 ，所提 出的问 题也很 明确
12.1湿度及湿度传感器的特性和分类
12.1.1 湿度的定义及其表示方法
1.绝对湿度(V) ❖ V=mV/V (mg/m3)
2.相对湿度(RH)
mV—被测气中 水蒸气的质量
传感器的分类_传感器的原理与分类_传感器的定义和分类
传感器的分类_传感器的原理与分类_传感器的定义和分类传感器的分类方法很多．主要有如下几种：（1）按被测量分类，可分为力学量、光学量、磁学量、几何学量、运动学量、流速与流量、液面、热学量、化学量、生物量传感器等。
这种分类有利于选择传感器、应用传感器（2）按照工作原理分类，可分为电阻式、电容式、电感式，光电式，光栅式、热电式、压电式、红外、光纤、超声波、激光传感器等。
这种分类有利于研究、设计传感器，有利于对传感器的工作原理进行阐述。
（3）按敏感材料不同分为半导体传感器、瓷传感器、石英传感器、光导纤推传感器、金属传感器、有机材料传感器、高分子材料传感器等。
这种分类法可分出很多种类。
（4）按照传感器输出量的性质分为摸拟传感器、数字传感器。
其中数字传感器便干与计算机联用，且坑干扰性较强，例如脉冲盘式角度数字传感器、光栅传感器等。
传感器数字化是今后的发展趋势。
（5）按应用场合不同分为工业用，农用、军用、医用、科研用、环保用和家电用传感器等。
若按具体便用场合，还可分为汽车用、船舰用、飞机用、宇宙飞船用、防灾用传感器等。
（6）根据使用目的的不同，又可分为计测用、监视用，位查用、诊断用，控制用和分析用传感器等。
主要特点传感器的特点包括：微型化、数字化、智能化、多功能化、系统化、网络化，它不仅促进了传统产业的改造和更新换代，而且还可能建立新型工业，从而成为21世纪新的经济增长点。
微型化是建立在微电子机械系统（MEMS）技术基础上的，已成功应用在硅器件上做成硅压力传感器。
主要功能常将传感器的功能与人类5大感觉器官相比拟：光敏传感器——视觉声敏传感器——听觉气敏传感器——嗅觉化学传感器——味觉压敏、温敏、传感器（图1）流体传感器——触觉敏感元件的分类：物理类，基于力、热、光、电、磁和声等物理效应。
化学类，基于化学反应的原理。
生物类，基于酶、抗体、和激素等分子识别功能。
通常据其基本感知功能可分为热敏元件、光敏元件、气敏元件、力敏元件、磁敏元件、湿敏元件、声敏元件、放射线敏感元件、色敏元件和味敏元件等十大类（还有人曾将敏感元件分46类）。
第十二章 新型传感器
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磁致伸缩液位传感器的应用
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各种液位计的外形和安装比较（续）
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二、磁敏传感器
磁敏电阻：半导体材料的电阻率随磁场强度的 增强而变大，这种现象称为磁阻效应，利用磁阻效 应制成的元件称为磁敏电阻。
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磁敏电阻的应用
磁敏电阻可用于 测量地球磁场的方向 及强度的变化。
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上海东方明珠
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光纤传感器外形
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光的反射、折射
当一束光线以一定的入射角θ 1从介 质1射到介质2的分界面上时，一部分能 量反射回原介质；另一部分能量则透过 分界面，在另一介质内继续来自播。2019/12/9
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光的 全反射
当减小入射角时，进入介质2的折射光与分界面的
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一、集成温度传感器的测温原理
PN结的 温度特性
二极管的正向 电压降UD以 -2mV/℃ 变化
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集成温度传感器的类型
集成温度传感器可分为：模拟型集成温 度传感器和数字型集成温度传感器。模拟型 的输出信号形式有电压型和电流型两种。 电压型的灵敏度多为10mV/℃（以摄氏温度 0℃作为电压的零点），电流型的灵敏度多为 1μA/K（以绝对温度0K作为电流的零点）； 数字型又可以分为开关输出型、并行输出型、 串行输出型等几种不同的形式。
第十二章 新型传感器
本章学习集成温度传感器、磁 性传感器、光导纤维传感器、图像 传感器的原理以及他们的应用，还 涉及数码相机的相关知识。
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容栅传感器
Capacitive
容栅传感器是一种新型位移数字式传感器，它是一种基于变面积工作原理的电容传感器。
因为它的电极排列如同栅状，故称此类传感器为容栅传感器。
与其他大位移传感器，如光栅、磁栅等相比，虽然准确度稍差，但体积小、造价低、耗电省和环境使用性强，广泛应用于电子数显卡尺、千分尺、高度仪、坐标仪和机床行程的测量中。
11.5.1 结构及工作原理
根据结构形式，容栅传感器可分为三类，即直线容栅、圆容栅和圆筒容栅。
其中，直线容栅和圆筒容栅用于直线位移的测量，圆容栅用于角位移的测量，直线型容栅传感器结构简图如图11-25所示。
图11-23 直线型容栅传感器结构简图
a）定尺、动尺上的电极b）定尺、动尺的位置关系c）发射电极和反射电极的相互关系
1－反射电极2－屏蔽电极3－接收电极4－发射电极
容栅传感器由动尺和定尺组成，两者保持很小的间隙δ，如图11-23b所示。
动尺上有多个发射电极和一个长条形接收电极；定尺上有多个相互绝缘的反射电极和一个屏蔽电极
（接地）。
一组发射电极的长度为一个节距W，一个反射电极对应于一组发射电极。
在图11-23中，若发射电极有48个，分成6组，则每组有8个发射电极。
每隔8个接在一起，组成一个激励相，在每组相同序号的发射电极上加一个幅值、频率和相位相同的激励信号，相邻序号电极上激励信号的相位差是45°（360°/8）。
设第一组序号为1的发射电极上加一个相位为0°的激励信号，序号为2的发射电极上的激励信号相位则为45°，以次类推，则序号为8的发射电极上的激励信号相位就为315°；而第二组序号为9的发射电极上的激励信号相位与第一组序号为1的相位相同，也为0°，以次类推，直到第6组的序号48为止。
发射电极与反射电极、反射电极与接收电极之间存在着电场。
由于反射电极的电容耦合和电荷传递作用，使得接收电极上的输出信号随发射电极与反射电极的位置变化而变化。
当动尺向右移动x距离时，发射电极与反射电极间的相对面积发生变化，反射电极上的电荷量发生变化，并将电荷感应到接收电极上，在接收电极上累积的电荷Q与位移量x成正比。
经运算器处理后进行公/英制转换和BCD码转换，再由译码器将BCD码转变成七段码，送显示驱动单元，容栅测量转换电路框图如图11-24所示。
图11-24 容栅测量转换电路框图
一般用于数显卡尺的容栅的节距W=0.635mm（25毫英寸），最小分辨力为0.01mm，非线性误差小于0.01mm，在150mm范围内的总测量误差为0.02～0.03mm。
直线型容栅传感器还有一种梳状结构，能接近衍射光栅和激光干涉仪的测量准确度，但造价远比它们低。
11.5.2 容栅传感器在数显尺中的应用
普通测量工具，如游标卡尺、千分尺等在读数时存在视差。
随着容栅技术在测量工具中的应用及性能/价格比的不断提高，数显卡尺、千分尺应运而生，并在生产中越来越多地替代了传统卡尺。
数显卡尺示意图如图11-25所示。
图11-25 数显卡尺示意图
1—尺身2－游标3－游标紧固螺钉4－液晶显示器
5－串行接口6－电池盒7－复位按钮8－公/英制转换按钮
在图11-25中，容栅定尺安装在尺身上，动尺与测量转换电路（专用IC）安装在游标上，分辨力为0.01mm，重复准确度0.02mm。
当若干分钟不移动动尺时，自动断电，因此1.5V氧化银扣式电池可使用一年以上。
通过复位按钮可在任意位置置零，消除累积误差；可通过公/英制转换按钮实现公/英制转换；通过串行接口可与计算机或打印机相连，经软件处理，可对测量数据进行统计处理。
除此以外，直线型容栅还可配以单片机为处理核心的测量电路，应用于数显测高仪中，测量范围可达1m以上，分辨力可达0.005mm。
数显千分尺示意图如图11-26所示，它的分辨力为0.001mm，重复准确度为0.002mm，累积误差为0.003mm。
数显千分尺采用的是圆容栅。
圆容栅由旋转容栅和固定容栅组成，圆容栅示意图如图11-27所示。
图11-26数显千分尺示意图
图11-27圆容栅示意图
a）旋转容栅b）固定容栅
1－屏蔽电极2－反射电极3－发射电极4－接收电极
旋转容栅上面有5块独立的、互相隔离且均匀分布的金属导片，相当于反射电极，其余部分的金属连成一片并接地，相当于屏蔽电极。
固定容栅的外圆均匀分布着40条金属导片，共分成8组，每组5条导片，每隔4条连成一组，形成发射电极。
这5组导片分别接到5个引出端子，由5个依次相移72︒（360︒/5）的方波进行激励。
固定容栅的中间有两个金属环与发射电极相对应，一个金属环作为接收电极，另一个最里圈的金属环接地，也相当于屏
蔽电极。
使用数显千分尺时，固定容栅不动，安装在尺身上，旋转容栅随螺杆旋转，发射电极与反射电极的相对面积发生变化，反射电极上的电荷也随之发生变化，并感应到接收电极上。
接收电极上的电荷量与角位移存在一定的比例关系，并间接反映了螺杆的直线位移。
接收电极上的电荷量经信号调理电路（专用IC）处理后，由显示器显示出位移量。