传感器小整理.doc

解释传感器的定义，说明传感器的构成法，工作物理基础的基本定律，实现信息转换的基本要求，改善传感器性能的技术途径。（1）定义：传感器是指能把特定的被测量信息（物理量、化学量、生物量等）按一定规律转化成某种可用信号的器件或装置。（2）构成法（6种）：自源型，带激励源型，外源型，相同传感器补偿型，差动结构补偿型，不同传感器补偿型。（3）物理定律（4种）：1.守恒定律：主要有能量、动量等；2.场的定律：动力场的运动定律、电磁场的感应定律等；3.物质定律：胡克定律、欧姆定律等；4.统计法则：微观与宏观联系的物理法则。（4）要求（5种）：足够的容量；灵敏度高，精度适当；响应速度快，工作稳定，可靠性好；适用性和适应性强；使用经济。（5）改善途径（8种）：结构、材料与参数的合理选择，差动技术，平均技术，稳定性处理，屏蔽、隔离与干扰抑制，零示法、微差法与闭环技术，补偿与校正，集成化、智能化与信息融合。2.传感器技术的发展趋势，描述传感器的数学模型，传感器的特性和性能指标。（1）发展趋势（4种）：传感器的集成化与微型化；传感器的数字化与智能化；开发新型传感器；研究生物感官，开发仿生传感器。（2）数学模型：静态模型（多项式），动态模型（微分方程和传递函数）。（3）特性：静态特性和动态特性。性能指标：静态指标（9种）线性度，灵敏度，重复性，稳定性，回差，阈值，漂移，分辨力，静态误差；动态指标（2种）频率响应特性，阶跃响应特性。3.解释应变式传感器工作的基本原理、特性，电阻应变计的温度效应及补偿方法。（1）工作原理：应变电阻效应，导体在外界作用下产生机械变形（拉伸或压缩）时，其电阻阻值相应发生变化。（2）特性：静态特性（5种）灵敏系数，横向效应及系数，机械滞后，蠕变和零漂，应变极限；动态特性（3种）对正弦应变波的响应，对阶跃应变波的响应，疲劳寿命。（3）温度效应：单纯由温度变化引起应变计电阻变化的现象。补偿方法：温度自补偿法（单丝和双丝），桥路补偿法（双丝半桥式和补偿块法）???4.解释变磁阻式传感器的定义、类型，自感式传感器的误差及补偿。（1）定义：一种利用磁路磁阻变化引起传感器线圈的电感（自感和互感）变化实现检测（位移、振动、力、应变、流量、比重等）的器件或装置。（2）类型（3种）：变气隙式，变面积式，螺管式。（3）误差（4种）及补偿：输出特性的非线性（采用差动结构，限制范围），零位误差（原因：电气参数、几何尺寸的不对称；导磁材料存在铁损耗，材质不均匀；线圈存在寄生电容。补偿：补偿电路，外接电路，磁路调节机构），温度误差和激励电源的影响（差动工作方式，频率大小与铁心材料要匹配）。5.解释电涡流式传感器和压磁式传感器的工作原理。（1）电涡流式传感器的工作原理：电涡流效应（闭合铁芯或一大块导体处于交变磁场中，交变的磁通量使闭合铁芯或一大块导体中产生感应电流，形成电涡流）。（2）压磁式传感器的工作原理：磁致伸缩效应（铁磁材料在磁场中磁化时，在磁场方向会伸长或缩短），压磁效应/磁弹性效应（被磁化的铁磁材料在应力作用下形成磁弹性能，使磁化强度矢量重新取向，从而改变应力方向的磁导率变化），压磁效应（铁磁材料在受外力作用（压力、张力、扭力等）后，其内部产生应力，从而引起铁磁材料磁导率变化）。6.解释电容式传感器的工作原理、结构及其特性、影响因素。（1）工作原理：由绝缘介质分开的两个平行金属板组成的平板电容器，当忽略边缘效应影响时，其电容量与真空介电常数、极板间介质的相对介电常数、极板的有效面积A以及两极板间的距离有关：，若被测量的变化使式中、、三个参量中的任意一个发生变化时，都会引起电容量的变化。（2）结构（3种）及特性：变极距型（小测量范围近似线性输出，灵敏度与初始极距平方成反比），变面积型（输出特性呈线性，量程不受线性范围限制，适合测量较大的直线位移和角位移，灵敏度较低，多采用差动式结构），变介质型（用于测量纸张、绝缘薄膜等的厚度，粮食、纺织品、木材、煤等非导电固体物质的湿度，非导电流散材料的物位等）。（3）影响因素（4种）：边缘效应（灵敏度降低，产生非线性，保护环），静电引力（工作电压，介电常数，极间距离），寄生电容（驱动电缆法，整体屏蔽法，采用组合式与集成技术），温度影响（结构尺寸，介质）。7.解释磁电式传感器的定义、工作原理、误差及其补偿。（1）定义：可以将各种磁场及其变化的量转变成电信号输出的装置。（2）工作原理（2种）：根据电磁感应定律，当导体在稳恒均匀的磁场中，沿垂直磁场方向运动时，导体内会产生感应电势；当一个N匝线圈相对静止地处在随时间变化的磁场中时，线圈内会产生感应电势。（3）误差及补偿（2种）：非线性误差，可在传感器中加入补偿线圈；温度误差，可采用热磁分流器。8.解释霍