机电传感器自考提纲.doc

传感器复习题 传感器第一章 1.传感器：是能够感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置。 2.传感器的组成原理：被测量→敏感元件→转换元件→基本转换电路→电量 3.传感器的分类： 按被测对象分为内部信息传感器、外部信息传感器。 按工作原理分为物性型、结构型。 按被测物理量分 按传器能量源分为有源型、无源型 按输出信号性质分为开关型、模拟型、数字型 4.传感器的静态特性：线性度、灵敏度 5.传感器的动态特性：随时间变化的输入量响应特性 6.传感器的评价指标与选用原则 测量范围及量程 灵敏度：K=ΔY/ΔX 灵敏度误差ΔK/K×100% 重复性 迟滞性 稳定性：温漂、零漂 精确度 动态特性 环境参数 7.传感器的标定：生产厂家或研究单位在已知传感器特性的前提下，利用实验的方法测得传感器输入、输出之间关系的过程。 传感器的校准：传感器在使用前、使用中或搁置一段时间再使用时必须对其性能参数进行复测或做必要的调整和修正，以确保传感器的测量精度，这个复测调整过程成为校准。 8.传感器的标定分为静态标定和动态标定。动态标定是利用线性工作范围、频率响应函数、幅频特性、相频特性曲线、阶跃响应曲线确定，方法有绝对标定法、比较法。 9.传感器与检测技术的发展方向：开发新型传感器（利用新材料、新的加工技术、新原理）、微电子技术的发展和开发、传感技术的智能化、复合传感器、研究生物器官开发仿生传感器。 第二章 1.位移可分为线位移和角位移两种，测量方法有机械法、光测法、电测法。 电测法是利用各种传感器将位移量变换成电量或电参数，再经后结测量仪器进一步变换完成对位移检测的一种方法。 2.参量型位移传感器： （1） 工作原理：将被测物理量转化为电参数R、L、C。 A电阻式位移传感器：电位计和应变片 B电阻应变式位移传感器：将被测位移引起的应变元件的应变，经后续电路变换成电信号输出，从而测出被测位移。x→ε→△R→u0 C电容式位移传感器：利用电容量的变化来测量线位移或角位移的装置。C=εs/δ。分为变极距型（δ）[灵敏度高、测量小位移、K=εs/δ02]、变面积型（S）[使用方便灵活、△C/C0=x/L、△C/C0=Q/π]、变介质型（ε）[可用于高频、△C/C0=（ε2-ε1）hx/ε1h、用于测介质厚度、液面高度等] D电感式位移传感器：将被测物理量位移转化为自感L、互感M的变化，并通过测量电感量的变化确定位移量。类型分为：自感式、互感式、涡流式、压磁式。 自感式电感位移传感器 互感式位移传感器 涡流式位移传感器 E发电型位移传感器：将被测物理量转化为电源性参量，如电动势、电荷等。实际上是一种能量转换型传感器。 a压电式位移传感器：工作原理是将位移量转化为力的变化，然后利用压电效应将力的变化转换为电信号。 b大位移传感器分为： （a）磁栅式位移传感器（分为长磁头和圆磁栅位移传感器）：精度较高 （b）光栅式位移传感器（分为测量线位移的长光栅和测量角位移的圆光栅） 莫尔条纹的间距：BH=W/Q （长光栅） BH=WR/r1+r2 （圆光栅） 莫尔条纹性质：放大效应、一一对应、平均效应 （c）感应同步器：利用电磁感应原理将线位移和角位移转换成电信号的一种装置。分为直线式和旋转式。 结构：有一个固定绕组和一个可动绕组，绕组采用腐蚀方法在印制电路板上制成，固定绕组为定尺，绕组是连续的；可动绕组是滑尺，绕组是分段的。 特点：精度较高，对环境要求较低，可测大位移。感应同步器工作可靠，抗干扰能力强，维护简单，寿命长。 （d）激光式位移传感器：由激光器、光学元件、光电转换元件构成的激光测量系统，将被测位移量转换成电信号。 第三章 1.测力传感器：根据转换方式的不同分为参量型和发电型两种。 （1） 应变式测力传感器 A原理：将力作用在弹性元件上，弹性元件在力的作用下产生形变，利用贴在弹性元件上的应变片将应变转换成电阻的变化，然后利用电桥将电阻变化转换成电压或电流的变化，再送入测量放大电路测量，最后利用标定的电压或电流和力之间的关系，可测出力的大小或经换算得到被测力。ε=F/SE B应变片在弹性元件上典型的布片和接桥方式： 柱形 环形 悬臂梁式 两端固定式 轴（2个） 轴（3个） C电阻应变效应 压阻效应：指固体受到应力作用时，其电阻率发生变化，这种现象称为压阻效应。 半导体应变片的工作原理基于压阻效应。 （1）压电式力传感器：基于压电元件的压电效应工作。 A正压电效应：某些晶体沿一定方向受外力作用而变形时，在相应面产生极性相反的电荷，外力去掉后又恢复到不带电状态，这种物理现象称为正压电效应。 逆压电效应：在某些晶体的极化方向施加外电场，晶体本身将产生机械形变，当外电场撤去后，变形也随之消失，这种物理现象称为逆压电效应。 B压电式传感器的等效电路和前置放