什么是传感器

什么是传感器？传感器是如何分类的: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。按输入物理量分：速度传感器、温度、位移；按工作原理：压电式、热电式、电阻式、电感式；按物理现象：结构型、物性型传感器；按能量的关系：有源和无源传感器；按输出信号的性质：模拟式和数字式传感器

传感器由哪几部分构成？由敏感元件、转换元件、信号转换电路组成

衡量传感器静态特性的主要指标有哪些？它们的定义是什么？线性度：采用直线拟合时，实际输出与输入的特性曲线与拟合直线之间的最大偏差为线性度；迟滞：传感器在正向（输入量增大）反向（输出量减小）行程中输出—输入曲线不重合的程度为迟滞特性；重复性：传感器在相同工作条件下，输入量按同一方向作全量程连续多次测试时输出-输入特性曲线的不一致程度；灵敏度：传感器输出的变化量△y与引起该变化量的输入的变化量△x之比为静态灵敏度；分辨力和阈值：分辨力指传感器能检测到的最小的输入增量，用最小输入量增量绝对值表示称分辨力，最小输入增量与满量程的百分数表示称分辨率；阈值指传感器的输入从零开始逐渐增加，只有达到某一最小值后，才测得出输出变化，则最小值为阈值；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、不需要的变化。

什么是传感器的静态特性和动态特性？静态特性指当输入恒定或缓变地被测量时，传感器的输出量与输入量之间所具有的关系。动态特性指传感器在测量随时间变化的输入量时其输出-输入关系为动态特性。

传感器要满足不失真动态测试应达到什么条件？系统满足A （ω）=A0和φ（ω）=0或φ（ω）=—t0ω的条件

一阶、二阶传感器的主要动态特性指标是什么？一阶系统指标是时间常数τ，原则是τ越小越好。二阶系统指标是上升时间t r,稳定时间t w,超调量δm，稳态误差e ss。

变气隙式电感传感器的工作原理和输出特性，其灵敏度和线性度与哪些因素有关？如何提高灵敏度？自感式传感器由线圈、铁芯和衔铁三部分组成，在铁芯与衔铁之间存在一个厚度为δ的空气隙。当被测运动物体带动衔铁上下移动式，空气隙厚度产生变化，使衔铁和铁芯形成的磁路磁阻发生变化，从而使线圈的自感发生变化。变气隙式电感传感器只有在△δ/δ0很小时，才有近似的线性输出。与初始间距δ0有关。为提高灵敏度，应减小与初始间距δ0。

电涡流效应：涡流传感器可以用于哪些物理量的检测？根据法拉第电磁感应定律，金属导体置于变化的磁场中或在磁场中做切割磁力线运动时，导体内将产生呈涡流状流动的感应电流，称为电涡流，这种现象称为电涡流效应。可以实现对振动、位移、尺寸、转速、温度、硬度等参数的非接触测量，还可以进行无损探伤。差动变压器的工作原理？其灵敏度与哪些因素有关？差动变压器主要是由一个线框和一个铁芯组成,在线框上绕有一组初级线圈作为输入线圈(或称一次线圈),在同一线框上另绕两组次级线圈作为输出线圈(或称二次线圈),并在线框中央圆柱孔中放入铁芯,当初级线圈加以适当频率的电压激励时,根据变压器作用原理,在两个次级线圈中就会产生感应电势,当铁芯向右或向左移动时,在两个次级线圈内就会产生电势差。因素：线圈的品质因数，励磁频率，铁心直径，激励电压。

热电偶工作原理：基于物体热电效应（两个不同材料的金属丝或合金丝的两个端头焊接在一起，当两个接点温度不等，回路中产生电动势，形成电流）冷端温度补偿：0°恒温法、温度修正法、补偿导线法、补偿系数修正法、补偿电桥法

热电阻工作原理：利用金属材料的电阻率随温度变化而变化的温度电阻效应。

热敏电阻的分类：①正温度系数（PTC）热敏电阻②负温度系数（NTC）③临界温度系数（CTR）特点：①电阻温度系数大，灵敏度高，可测量微小温度变化值②结构简单，体积小，可测量点温度③电阻率高，热惯性小，响应快，适宜动态测量④易于维护和进行远距离控制，缺点是互换性差，电阻—温度关系为非线性光电效应：指物体吸收了光能后，并将光能转换为该物体中某些电子的能量，从而产生电效应。光电效应分：外光电效应和内光电效应。与之对应的光电元器件各有①光电管、光电倍增管②光敏电阻（光电导效应）和光电池、光敏二极管、光敏晶体管（光生伏特效应）

应变片测量时，为什么要温度补偿措施以及补偿方法？用应变片测量时，由于环境温度变化引起的电阻变化与试件应变所造成的电阻变化几乎有相同的数量级，从而产生很大的测量误差，所以……补偿方法：桥路补偿法和应变片自补偿法。

试述单臂应变电桥产生非线性的原因及减小非线性误差的措施：电阻相对变化量的影响。采用差动电桥可以减小或消除非线性误差。

为什么说变面积性电容传感器的测量位移范围较大？因为变面积型电容传感器的输出特性是线性的，灵敏度K为常数。为什么说变极距型电容传感器特性是非线性的？采用什么措施可改善其非线性特性？

因为C=ε0εr S/d0措施：采用差动结构。

前置放大额度作用：1.将传感器的微弱信号放大。2.将传感器高阻抗输出变换为低阻抗输出。有电压和电荷前置放大器

为什么压电式传感器不能用于静态测量？为什么它的高频响应特性好？（如作用在压电组件上的力是静态力，则电荷会泄露，无法进行测量，所以压电传感器都是用来测量动态或瞬态参量）

设计压电式传感器检测电路的基本考虑因素是什么？（如何更好的改变传感器的频率特性，以使传感器能用于更广泛的领域）常用的半导体光电器件有哪些？它们的电路符号是什么？（光敏电阻，光敏二极管，光敏三极管，光电池）

莫尔条纹是如何形成的？将两块光栅重叠，之间留很小的间隙，且使它们的刻线相交一个微小的夹角，当光照射光栅尺时，由于挡光效应，两光栅栅线透光部分与透光部分叠加，光线可以透过形成亮带，两光栅透光部分与不透光部分叠加形成暗带，在与光栅线纹大致垂直的方向上，将产生亮暗相间的条纹，称莫尔条纹。特性：运动对应关系，位移放大作用，误差平均效应。

一将电阻应变片贴在弹性元件上可以构成测力，位移的传感器。二：若应变为1000με，则相对伸长量=1000*106-=0.001=0.1%

三：若轴向应变为0.0018，表示为为应变为0.0018/106-=1800με

变极距型电容传感器的K=1/d0

电容式传感器可以分为变极距（测位移，压力）变面积（测较大位移，振动）变介质（测液位，湿度，纸张和绝缘薄膜厚度等物理量），其中，变极距型传感器是非线性传感器，可以采用运算放大器型转换电路解决。

电容式传感器采用电容器作为传感元件，将不同的非电量转换为电容量的变化。

1.电涡流传感器的主要用途（对振动，位移，尺寸，转速，温度，硬度等参数非接触测量，无损探伤）

2.大量程，高精度位移传感器包括（感应同步器）（电涡流传感器）

1.压电式加速度传感器是（适于测量动态信号的）传感器

2.沿石英体的光轴z的方向是施加作用力时，（晶体不产生压电效应），x是电轴

3.在电介质极化方向施加电场，电介质就产生变形的现象称为（逆压电效应）

4.天然石英晶体与压电陶瓷比，石英晶体压电常数（低），压电陶瓷的稳定性（差）

5.沿电轴y方向施加作用力产生电荷的压电效应称为（横向压电效应）

6.为提高压电传感器的输出灵敏度，将两片压电片并联在一起，此时总电荷量等于（2）倍单片电荷量，总电容量等于（2）倍单片电容量

常用的内光电效应器件有（光电池）（光敏电阻）（光敏晶体管）光敏电阻的光电流是指（亮电流）和（暗电流）之差

光敏电阻的光谱特性反映的是光敏电阻的灵敏度与（光照波长）的关系

为了获得高的灵敏度，光敏电阻的电极一般做成（梳状）结构热电偶测温必须具备的条件是（两接点温度不等）（由2种不同成分材质的导体组成的闭合回路）

热电阻是将(温度)转变为（电阻值变化）的传感器

热电偶的热电势是由（两种导体接触电势）和（单一导体温差电势）两部分组成

热电势的大小和两种导体材料及接点点温度有关，温差电动势大小与导体材料和导体两端温度有关

为什么要对热电偶的冷端进行温度补偿？简述各种补偿方法的原理

热电偶分度表是以冷端温度等于0为条件的，因此，只有满足T0=0的条件，才能直接应用分度表，所以使用热电偶测温时，冷端温度若不是0，测温结果必然有误差，一般工程测温中，都不会死0度，要测出实际温度，必须粗采取修正或补偿措施。0度恒温法：热电偶冷端至于0度恒温器内，使其工作状态与分度表状态一致，一种是冰水混合物（用于实验室和标定），一种是半导体制冷器

温度修正法：在计算机自动测温系统中多采用温度修正法，使用其他传感器测得冷端温度T0，自动查内存中的热电偶分度表，得热电动势EAB，根据中间温度定律，与热电偶回路中热电动势相加，计算求出北侧温度T正确值，