传感器技术及应用预习指导.PDF

《传感器技术及应用》预习指导 北京航空航天大学 李庆丰 第一章 绪论 关键点： 1、对传感器的定义及其内涵的理解； 2 、传感器技术的特点； 3、传感器技术的发展趋势； 4 、传感器在信息系统中的作用。 难点： 1、传感技术相关概念：被测量、测量、测量结果、仪表、仪器、变送器； 2 、传感器的分类 （按工作原理分类和按被测量分类）。 第二章 传感器的特性 关键点： 1、传感器静态特性的描述方式； 2 、传感器静态标定的条件； 3、传感器主要静态性能指标：测量范围、量程、静态灵敏度、分辨力与分辨率、漂移、温 漂、测量误差、线性度、符合度、迟滞、非线性迟滞、重复性、综合误差。 4 、传感器动态特性方程：微分方程、传递函数、状态方程； 5、传感器时域、频域动态性能指标； 6、传感器噪声产生的原因和减小方法。 难点： 1、利用实际标定数据获得传感器静态性能指标； 2 、非线性传感器静态性能指标的计算； 3、传感器动态模型的建立。 第三章 基本弹性敏感元件的力学特性 关键点： 1、弹性敏感元件的基本特性：刚度与柔度、弹性后效与蠕变、弹性材料的机械品质因数、 位移描述、应变描述、应力描述、广义胡克定律、固有谐振频率、弹性元件的热特性； 2 、对弹性材料的要求和弹性敏感元件常用材料。 难点： 1、基本弹性敏感元件的力学特性，包括弹性柱体、弹性弦丝、梁、平膜片、波纹膜片、E 型圆膜片、轴对称壳体、弹簧管、波纹管。 第四章 电位器式传感器 关键点： 1、绕线式电位器的特性：灵敏度、阶梯性和阶梯误差、分辨率； 2 、非线性电位器的实现途径； 3、电位器的负载特性和负载误差； 1 4 、电位器的结构和材料； 5、电位器式压力传感器和加速度传感器。 难点： 1、减小电位器负载误差的措施； 2 、电位器式压力传感器的力学描述。 第五章 应变式传感器 关键点： 1、应变式变换原理； 2 、金属应变片的结构和应变效应； 3、金属应变片的横向效应和减小横向效应的措施； 4 、应变片的种类和特点； 5、应变片的动态响应特性； 6、应变片温度误差产生的原因和补偿方法； 7、电桥原理； 8、常见的应变式传感器。 难点： 1、应变片的横向效应和减小横向效应的措施； 2 、应变片工作频率范围的估算； 3、应变片温度误差补偿方法：自补偿法、线路补偿法、热敏电阻补偿法； 4 、电桥的输出和非线性误差。 第六章 压阻式传感器 关键点： 1、半导体材料的压阻效应； 2 、单晶硅的晶向、晶面表示； 3、几种典型的压阻式传感器：压阻式压力传感器、压阻式加速度传感器； 4 、压阻式传感器的温度漂移。 难点： 1、扩散硅电阻的阻值与几何参数的确定； 2 、典型压阻式传感器敏感结构几何参数的设计； 3、压阻式传感器温度漂移的补偿。 第七章 热电式传感器 关键点： 1、温度的基本概念： 温标及其传递、冷热、分子运动、内涵量； 2 、热电阻测温传感器 金属热电阻：Pt 热电阻、Cu 热电阻； 半导体热敏电阻：工作机理、电阻类型、电阻特性、测温电桥； 3、热电偶测温传感器： 热电效应、热电偶工作机理、热电偶基本定律、热电偶误差及补偿、热电偶分类； 4 、半导体P-N 结测温传感器 2 半导体的温度特性 5、其他测温系统： 全辐射测温系统、亮度式测温系统、比色测温系统 6、应用实例： 基于热敏电阻的双功能温度报警器、基于热电阻的气体质量流量传感器 难点： 1、金属热电阻的电阻温度特性；半导体热敏电阻的热电特性和伏安特性； 2 、测温电桥电路的工作原理； 3、热电偶误差的补偿方法。 第八章 电容式传感器 关键点： 1、基本电容式敏感元件： 改变间隙、改变面积、改变介电系数 2 、电容式敏感元件的主要特性； 3、电容式变换元件的信号转换电路： 交流不平衡电桥、变压器式电桥电路、二极管电路、差动脉冲调宽电路、运算放大器式 电路； 4 、典型的电容式传感器： 电容式压力传感器、电容式加速度传感器； 5、电容式传感器的结构及抗干扰问题。 难点： 1、变间隙式电容敏感元件非线性问题； 2 、掌握几种典型的电容式变换元件的信号转换电路： 交流不平衡电桥、变压器式电桥电路、二极管电路、差动脉冲调宽电路、运算放