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检测与转换技术复习提纲 一、传感器的基本概念 传感器的定义、地位与作用 传感器的定义：传感器是一种以一定的精确度把被测量转换为与之有对应关系的、便于应用的某些物理量的测量装置。 传感器的作用：传感器是获取自然领域中信息的主要手段，在检测和自动控制系统中，相当于人的五官。 传感器的地位：传感器位于自控系统的最前端，是实现自动检测和自动控制的首要环节，是现代信息技术的三大基础之一（即信息采集技术）。自动化程度越高，对传感器的依赖越大；检测系统越先进，设备的生命力越强传感器技术是“顶天立地”的技术，是社会技术进步的标志。 检测与转换技术：它是一门以研究自动检测系统中的信息提取、信息转换、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、了解传感器的分类 3、传感器的基本特性 静特性：线性度（要求掌握端基线性度的拟和直线）、迟滞 、重复性、 灵敏度 动特性：固有频率 4、测量误差的概念和分类 *已知待测电压为400V左右，现有两只电压表，其中一只1.0级，测量范围0～600V，价格500元；另一只0.5级，测量范围0～800V，价格300元。试分别计算两只表的绝对误差和在测量点的相对误差。问：选用哪只表测量较好？为什么？ 要求掌握系统误差、随机误差的基本概念及与准确度、精密度、精确度的关系。 了解粗大误差的基本判别方法。 要求掌握随机误差的特点。 二、电阻应变传感器 1、概念：电阻应变计是将被测量的力（压力、荷重、扭力等）通过它所产生的金属弹性变形转换成电阻变化的敏感元件。它是由电阻应变片和测量线路两部分组成。 2、特点：参量类——外加物理量引起参数变化（R、L、C），属无源式。 3、电阻丝的应变效应： 4、重点掌握单臂、差动和全桥的测量方法、测量特点及相关计算，尤其是差动电桥。（重点：实验内容）。 5、掌握电阻应变片温度误差产生的原因及其补偿方法 *重点掌握应变式传感器测力、测加速度的方法。 附作业：1）一应变电阻R=120Ω，K=2，用作800μm/m的传感器元件，求ΔR， ΔR/R。若用电桥测量电路，试画出相关测量电路, 如电桥电源U=4V，求相应的输出U0。 如应变片所受应力减少，使相应的输出U0降至1mV，求此时的应变值。 如四片均为应变电阻，应该怎样贴在受力结构上？ 三、电感传感器 自感和互感传感器概述： 定义：电感传感器是将被测量转换为线圈的自感或互感的变化来测量的装置。 特点：结构简单、可靠，输出功率高，分辨力与灵敏高，线性较好，稳定，抗干扰能力强。但频率响应低，不宜进行快速动态测量。 自感传感器： 了解其工作原理，重点了解和掌握差动自感传感器原理、组成及特点（抗干扰能力强，灵敏度提高一倍，线性好，精度及特性变好，电磁吸力对测量力的影响相互抵消）。 了解相敏整流电路的原理与作用，试指出P168图6-19中主要元件的作用。 2）差动变压器 差动变压器是一种互感传感器，了解其工作原理与其测量电路的构成，重点掌握P173图6-24电路的原理（指出a图的错误并纠正之），了解电流输出型和电压输出型所用于的不同场合。了解图6-25电路的工作原理。 涡流传感器 了解其测量原理（反射电阻与反射电感），了解其测量方法（调频和调幅法），掌握其特点：可进行非接触测量，动态响应好，灵敏度高。主要测量位移、厚度、振动以及探伤等。涡流传感器可制成应用广泛的接近开关。 *思考：如何用涡流传感器测量速度、转速？ *重点掌握电感传感器测压力、加速度的方法。 四、电容传感器 了解电容传感器的工作原理 分类：重点掌握极距变化型和面积变化型（重点掌握，能进行公式推导），介质变化型（一般了解）。 面积变化型:角位移型,平面线位移型,柱面线位移型。可测位移、尺寸。特点：线性，灵敏度低，只可测cm级。 极距变化型：特点：非线性，C =f（x）是一个双曲线函数，但容抗xc =f（x）呈线性关系。可测量微米级的位移，一般d10mm，最大位移限制在 d/10。如采用差动电容，则容差和容和之比与中心极板的位移成线性关系，且灵敏度提高，抗干扰增强，输出与电容的极板面积与介质无关。其测量电路参见P182图6-34b。 3、电容传感器测量电路的了解以桥式测量电路为主。另外，应对P187图6-38中VT和VT4组成的施密特触发电路有所了解。 4、重点掌握电容传感器测压力、加速度的方法。 五、光电传感器 掌握光电效应的分类、原理和相应的典型器件。 外光电效应：光电管 内光电效应： 光电池（P147）： 光生伏特效应（ 势垒效应（结光电效应）：入射光照射在PN结上时，若光子能量大于半导体材料的禁带宽度Eg时，则在PN结内产生电子空穴对，它们的移动使P