第一篇：磁敏傳感器總結

磁敏傳感器總結

磁敏傳感器是利用半導體材料中的自由電子或空穴隨磁場改變其運動方向這一特性而制成的傳感器件。磁敏傳感器一般被用來檢測磁場的存在、變化、方向以及磁場強弱，以及可引起的磁場變化物理量。目前的傳感器的品種很多，例如霍爾器件，磁敏二極管、三極管，半導體型磁敏電阻器件，以及AMR、GMR磁敏傳感器，GMI（巨磁阻抗）傳感器等。磁敏傳感器的理論基礎是霍爾效應或磁阻效應 1.霍爾效應

在霍爾片（霍爾片是一塊矩形半導體薄片，一般采用N型的鍺、銻化銦和砷化銦等半導體單晶材料制成，霍爾片一般用非磁性金屬、陶瓷或環氧樹脂封裝。）的兩端通以控制電流I，在它的垂直方向上施加磁感應強度為B的磁場，則在霍爾片的另兩側面會產生與I和B的乘積成比例的電動勢（霍爾電勢或稱霍爾電壓）。霍爾電勢UH，其大小可用下式表示：

UH?RHIBd(V)

式中：RH——霍爾常數（m3／C）

I——控制電流 B——磁感應強度 d——霍爾元件厚度

H令：KKH?RHd

為霍爾元件的靈敏度。它是表征對應于單位磁感應強度和單位控制電流時輸出霍爾電壓大小的一個重要參數，一般要求它越大越好。KH與元件材料的性質和幾何尺寸有關。由于半導體（尤其是N型半導體）的霍爾常數RH要比金屬的大得多，所以在實際應用中，一般都采用N型半導體材料做霍爾元件。元件的厚度d對靈敏度的影響也很大，元件越薄，靈敏度就越高。

建立霍爾效應所需的時間很短（約10-12～10-14s），因此控制電流用交流時，頻率可以很高（幾千兆赫）。2.磁阻效應

將一載流導體置于外磁場中，除了產生霍爾效應外，其電阻也會隨磁場而變化。這種現象稱為磁致電阻效應

當溫度恒定時，在弱磁場范圍內，磁阻與磁感應強度B的平方成正比。對于只有電子參與導電的最簡單的情況，理論推出磁阻效應的表達式為：

式中

B——磁感應強度 μ——電子遷移率 ?B??0(1?0.273?B)22?0——零磁場下的電阻率 ?B ——磁場強度為B時的電阻率

磁阻的大小除了與材料有關外，還和磁敏元件的幾何形狀有關。這種由于磁敏元件的幾何尺寸變化而引起的磁阻大小變化的現象，叫形狀效應 3.霍爾元件

霍爾元件可分為霍爾開關器件和霍爾線性器件。應用霍爾傳感器制作的器具有磁通計、電流計、磁讀頭、位移計、速度計、振動計、羅盤、轉速計、無觸點開關等。

在實際應用中，霍爾元件可以在恒壓或恒流條件下工作，其特性不一樣。恒壓工作比恒流工作的性能要差些，只適用于對精度要求不太高的地方，在恒壓條件下性能不好的主要原因為霍爾元件輸入電阻隨溫度變化和磁阻效應的影響。在恒流工作下，沒有霍爾元件輸入電阻和磁阻效應的影響，但是恒流工作時偏移電壓的穩定性比恒壓工作時差些。究竟應用采用哪種方式，要根據用途來選擇。

霍爾元件的誤差主要有不等位電勢、溫度誤差。由于在制作霍爾元件時，不可能保證將霍爾電極焊在同一等位面上，因此當控制電流I流過元件時，即使磁場強度B等于零，在霍爾電極上仍有電勢存在，該電勢就稱為不等位電勢。不等位電勢是一個主要的零位誤差。由于半導體材料的電阻率、遷移率和載流子濃度等會隨溫度的變化而發生變化，因此霍爾元件的性能參數（如內阻、霍爾電勢等）對溫度的變化也是很靈敏的。

利用霍耳傳感器制作的儀器優點：

(1)體積小，結構簡單、堅固耐用。

(2)無可動部件，無磨損，無摩擦熱，噪聲小。

(3)裝置性能穩定，壽命長，可靠性高。

(4)頻率范圍寬，從直流到微波范圍均可應用。(5)霍耳器件載流子慣性小，裝置動態特性好。

霍耳器件也存在轉換效率低和受溫度影響大等明顯缺點。4.磁阻元件的特性（1）靈敏度特性

磁阻元件的靈敏度特性是用在一定磁場強度下的電阻變化率來表示，即磁場——電阻特性的斜率。常用K表示，在運算時常用RB/R0求得，R0表示無磁場情況下，磁阻元件的電阻值，RB為在施加0.3T磁感應強度時磁阻元件表現出來的電阻值，這種情況下，一般磁阻元件的靈敏度大于2.7。（2）電阻特性

磁阻元件的電阻值與磁場的極性無關，它只隨磁場強度的增加而增加。

在0.1T以下的弱磁場中，曲線呈現平方特性，而超過0.1T后呈現線性變化（3）溫度特性

半導體磁阻元件的溫度特性不好，在應用時，一般都要設計溫度補償電路。

5.其它新型磁敏傳感器 5.1 GMR巨磁電阻效應

用Fe/Cr，Fe/Ag等納米人工超晶格多層膜的電阻在磁場內有大幅度的改變，因其變化幅度比別的物質大的多故稱其為巨磁效應。GMR薄層由磁性薄層和非磁性薄層交替制成。沒有外加磁場的時候，上層自旋電子散射到與下層的交接點，下層自旋電子散射到與上層的交界點，電子的平均自由程很短，電子的運動困難，因此材料具有相對高的電阻率。如果外加磁場足夠大，能克服兩個磁層之間的抗磁耦合，兩個薄層的電子便做相對的自旋，電子容易在兩個薄層間移動，電子的平均自由程較長，電阻率下降。不同于異性磁阻效應，GMR采用多層膜結構實現的巨磁效應與外磁場的方向無關。5.2巨磁阻抗效應

巨磁阻抗效應是指非晶材料通以高頻電流時，材料的兩端阻抗隨外磁場變化而發生非常靈敏變化的現象。5.3質子旋進式磁敏傳感器

物理學已證明物質是具有磁性的，當有外磁場存在的情況下，物質分子磁矩在外磁場作用下以一定的頻率繞外磁場旋進。通過測量分子旋轉頻率來探測外磁場大小。

用質子旋進式磁敏傳感器測量外磁場的主要優點是： ◆精度高，一般在（0.1~10）nT范圍內；

◆穩定性好（因γp是一常數，其值只與質子本身有關，它的值與外界溫度、壓力、濕度等因素均無關）； ◆工作速度快，可直讀外磁場nT值； ◆絕對值測量 其缺點是：

極化功率大,只能進行快速點測；感應信號的衰減和外磁場梯度的大小有關，受磁場梯度影響較大 5.4 光泵式磁敏傳感器

光泵式磁敏傳感器是以某些元素的原子在外磁場中產生的塞曼分裂為基礎，并采用光泵和磁共振技術研制成的。塞曼效應是指在外磁場中原子能級產生分裂的現象。

它同質子旋進式磁力儀相比有以下特點：

（1）靈敏度高,一般為0.01nT量級,理論靈敏度高達10-2~10-4nT（2）響應頻率高，可在快速變化中進行測量

（3）可測量磁場的總向量T及其分量，并能進行連續測量

磁通門式傳感器

目標檢測：通過磁場變化和磁場強度。

第二篇：磁敏傳感器競爭免疫法檢測牛奶中的氯霉素殘留量

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磁敏傳感器競爭免疫法檢測牛奶中的氯霉素殘留量

作者：史晶晶 廉潔 周穩穩 石西增 高云華

來源：《分析化學》2012年第10期

摘要：利用直接競爭免疫原理和巨磁致電阻效應，建立了磁敏生物傳感器檢測氯霉素的方法。制備氯霉素半抗原芯片，依次加入待測樣品、生物素化抗體、鏈霉親和素磁顆粒偶聯物，使之發生競爭免疫反應，再利用傳感器檢測芯片上結合的磁顆粒數目。通過對檢測條件的優化，建立了氯霉素濃度與磁顆粒數目的標準工作曲線。本方法的檢測范圍為0.05～100.0 μg/L；檢出限為50 ng/L；用于牛奶檢測，回收率為95.97%～99.36%；批內相對標準偏差為0.8%～3.9%，批間相對標準偏差為1.1%～1.7%；與ELISA方法的一致相關系數達到0.98。本方法可在30 min內快速完成定量檢測，為快速多靶標磁敏競爭免疫檢測體系的建立提供了可行性。

第三篇：傳感器總結

傳感器總結

當今社會的發展，是信息化社會的發展。在信息時代，人們的社會活動將主要依靠對信息資源的開發及獲取、傳輸與處理。而傳感器是獲取自然領域中信息的主要途徑與手段，是現代科學的中樞神經系統。它是指那些對被測對象的某一確定的信息具有感受(或響應)與檢出功能，并使之按照一定規律轉換成與之對應的可輸出信號的元器件或裝置的總稱。

傳感器技術是現代科技的前沿技術，發展迅猛，同計算機技術與通信技術一起被稱為信息技術的三大支柱，許多國家已將傳感器技術列為與通信技術和計算機技術同等重要的位置。現代傳感器技術具有巨大的應用潛力，擁有廣泛的開發空間，發展前景十分廣闊。

傳感器的定義

國家標準GB7665-87對傳感器下的定義是：“能感受規定的被測量件并按照一定的規律轉換成可用信號的器件或裝置，通常由敏感元件和轉換元件組成”。傳感器是一種檢測裝置，能感受到被測量的信息，并能將檢測感受到的信息，按一定規律變換成為電信號或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求。它是實現自動檢測和自動控制的首要環節。

結構

很多非電學量(包括物理量,化學量,生物量等),早期都采用非電學

量方法測量。隨著科學技術的飛速發展,對被測量的準確度、速度和精度提出了新的要求,傳統方法已不能滿足測量要求,必須采用傳感器電測技術,把非電學量信號轉換為電信號。在現代化生產過程中,需用各種傳感器來監控生產過程的各個參數,使設備工作在正常狀態或最佳狀態。特別是傳感器與計算機結合,使自動化過程更具有準確、快捷、效率高等優點。

傳感器是能夠感受規定的被測量并按照一定規律轉換成可用輸出信號的器件或裝置，能完成檢測任務,它的輸入量是某一被測量,可能是物理量,也可能是化學量、生物量等;輸出量是某種物理量,便于傳輸、轉換、處理、顯示等,可以是氣、光、電物理量，主要是電物理量;輸出輸入有對應關系,且應有一定的精確程度。傳感器的作用包括信息的收集、信息數據的轉換和控制信息的采集。傳感器一般由敏感元件和轉換元件兩大部分組成。有時也將轉換電路及輔助電路作為其組成部分。

材料

傳感器材料分半導體材料、陶瓷材料、金屬材料和有機材料四大類。

半導體傳感器材料主要是硅，其次是鍺、砷化鎵、銻化銦、碲化鉛、硫化鎘等。主要用于制造力敏、熱敏、光敏、磁敏、射線敏等傳感器。

陶瓷傳感器材料主要有氧化鐵、氧化錫、氧化鋅、氧化鋯、氧化

鈦、氧化鋁、鈦酸鋇等，用于制造氣敏、濕敏、熱敏、紅外敏、離子敏等傳感器。

金屬用作傳感器的功能材料不如半導體和陶瓷材料廣泛，主要用在機械傳感器和電磁傳感器中，用到的材料有鉑、銅、鋁、金、銀、鈷合金等。

有機材料用于傳感器還處在開發階段，主要用于力敏、濕度、氣體、離子、有機分子等傳感器，所用材料有高分子電解質、吸濕樹脂、高分子膜、有機半導體聚咪唑、酶膜等。

性能

傳感器性能指標主要有：靈敏度、使用頻率范圍、動態范圍、相移。

靈敏度：指沿著傳感器測量軸方向對單位振動量輸入x 可獲得的電壓信號輸出值u，即s=u/x。與靈敏度相關的一個指標是分辨率，這是指輸出電壓變化量△u 可加辨認的最小機械振動輸入變化量△x 的大小。為了測量出微小的振動變化，傳感器應有較高的靈敏度。

使用頻率范圍：指靈敏度隨頻率而變化的量值不超出給定誤差的頻率區間。其兩端分別為頻率下限和上限。為了測量靜態機械量，傳感器應具有零頻率響應特性。傳感器的使用頻率范圍，除和傳感器本身的頻率響應特性有關外，還和傳感器安裝條件有關（主要影響頻率上限）。

動態范圍：動態范圍即可測量的量程，是指靈敏度隨幅值的變化

量不超出給定誤差限的輸入機械量的幅值范圍。在此范圍內，輸出電壓和機械輸入量成正比，所以也稱為線性范圍。動態范圍一般不用絕對量數值表示，而用分貝做單位，這是因為被測振值變化幅度過大的緣故，以分貝級表示使用更方便一些。

相移：指輸入簡諧振動時，輸出同頻電壓信號相對輸入量的相位滯后量。相移的存在有可能使輸出的合成波形產生崎變，為避免輸出失真，要求相移值為零或Π，或者隨頻率成正比變化。

有機材料用于傳感器還處在開發階段，主要用于力敏、濕度、氣體、離子、有機分子等傳感器，所用材料有高分子電解質、吸濕樹脂、高分子膜、有機半導體聚咪唑、酶膜等。

優缺點

從傳感器分類看優缺點 按傳感器輸出信號分類 模擬式：輸出信號為模擬信號。數字式：輸出信號為數字信號。

按結構形式分類：柱式、橋式、輪輻式、懸臂梁式、板環式等。柱式：特點是結構簡單、緊湊，易于加工，成本費用低，密封性能良好，對于潮濕環境很適用，可設計成壓式或拉式的，可以承受很大的載荷；其缺點是位移量小、靈敏度低。

橋式：傳感器彈性體為橋式，其兩端用兩只螺栓緊固到下面的支撐體上，其彈性體與支撐體之間有一間隙，為彈性體的受力變形空間。

該類傳感器的特點如下：由于傳感器與秤體之間的連接為要求很低的間隙配合，所以安裝方便，維護簡單，重復性好。

輪輻式：高度低、精度高、抗偏心載荷和側向力強。

剪切梁式：該類傳感器有以下特點：輸出信號不受稱重點位置變化的影響；線性好、精度高；傳感器受拉伸與壓縮時，切應力的幅度與分布基本相同，即傳感器的拉伸、壓縮靈敏度基本相同，所以特別適用于同時受拉和壓的測量；外形低、體積小、重量輕，易于安裝和維修；結構簡單易于密封；抗側向力強。

板環式：特點是輸出靈敏度高、受力狀態穩定、溫度均勻性好、結構簡單、易于加工，可制成拉壓2種型號，對于0.5～30噸的拉壓方式稱重傳感器，這種方式是很好的。

發展方向

對比傳感器技術的發展歷史與研究現狀可以看出，隨著科學技術的迅猛發展以及相關條件的日趨成熟，傳感器技術逐漸受到了更多人士的高度重視。當今傳感器技術的研究與發展，特別是基于光電通信和生物學原理的新型傳感器技術的發展，已成為推動國家乃至世界信息化產業進步的重要標志與動力。

由于傳感器具有頻率響應、階躍響應等動態特性以及諸如漂移、重復性、精確度、靈敏度、分辨率、線性度等靜態特性，所以外界因素的改變與動蕩必然會造成傳感器自身特性的不穩定，從而給其實際應用造成較大影響。這就要求我們針對傳感器的工作原理和結構，在

不同場合對傳感器規定相應的基本要求，以最大程度優化其性能參數與指標，如高靈敏度、抗干擾的穩定性、線性、容易調節、高精度、無遲滯性、工作壽命長、可重復性、抗老化、高響應速率、抗環境影響、互換性、低成本、寬測量范圍、小尺寸、重量輕和高強度等。

同時，根據對國內外傳感器技術的研究現狀分析以及對傳感器各性能參數的理想化要求，現代傳感器技術的發展趨勢可以從四個方面分析與概括：一是開發新材料的開發與應用；二是實現傳感器集成化、多功能化及智能化；三是實現傳感技術硬件系統與元器件的微小型化；四是通過傳感器與其它學科的交叉整合，實現無線網絡化。

第四篇：傳感器總結

1.7 什么是傳感器的靜態特性？它有哪些性能指標？如何用公式表征這些性能指標？

答：傳感器的靜態特性是指被測量的值處于穩定狀態時傳感器的輸出與輸入的關系，指標：線性度，靈敏度，遲滯，重復性等。

1.8什么是傳感器的動態特性？其分析方法有哪幾種？

答：傳感器的動態特性是指傳感器的輸出對隨時間變化的輸入量的響應特性，反映輸出值真實再現變化量的輸入量的能力。可以從時域和頻域兩個方面，采用瞬態響應法和頻率響應法分析。2.2金屬電阻應變片與半導體應變片的工作原理有何區別？各有何優缺點？

答：金屬應變片的工作原理是基于金屬的應變效應。半導體應變片的工作原理是基于半導體的壓阻效應。半導體應變片的主要優點是靈敏系數比金屬電阻應變片的靈敏系數大數十倍，且它的橫向效應和機械滯后極小。但半導體應變片的溫度穩定性和線性度比金屬電阻應變片差得多。2.5試述應變片溫度誤差的概念，產生原因和補償方法？

答：由于測量現場環境溫度改變而給測量帶來的附加誤差，成為應變片的溫度誤差。產生原因：電阻溫度系數的影響，材料和電阻絲材料的線膨脹系數的影響。補償方法：電橋補償法，應變片的自補償法，熱敏電阻補償法。3.1何謂零點殘余電壓？說明該電壓產生的原因以及消除方法。

答：零點殘余電壓的存在使傳感器輸出特性在零點附近的范圍內不靈敏，限制著分辨率的提高，零點殘余電壓太大，將使線性度變壞，靈敏度下降，甚至回使放大器飽和阻塞有用信號的通過，致使一起不在反映被測量的變化。

產生原因：（1）由于兩個二次測量線圈的等效參數不對稱，使其輸出的基波感應電動勢的幅值和相位不同，調整磁芯位置時，也不能達到幅值和相位同時相同；（2)由于鐵心的B-H特性的非線性，產生高次諧波不同，不能互相抵消。

消除方法：（1）在設計和工藝上，力求做到此路對稱、線圈對稱，鐵心材料要均勻，要經過熱處理去除機械應力和改善磁性。兩個二次側線圈窗口一致，兩線圈繞制要均勻一致。一次側線圈繞制也要均勻；（2）采用拆圈的試驗方法減小殘余誤差。其思路是，由于兩個二次側線圈的等效參數不相等；（3）在電路上進行補償。線路補償主要有：加串聯電阻、加并聯電容、加反饋電阻或加反饋電容等。

3.2如何改善單極式邊極距型電容傳感器的非線性？

答：在實際中，為了改善非線性，電容傳感器常做成差動形式。3.3為什么電容式傳感器易受干擾？如何減少干擾？

答：電容式傳感器的容量受其電極的幾何尺寸等限制，一般為幾十到幾百皮法，使傳感器的輸出阻抗很高。因此傳感器的負載能力差，易受外界干擾影響而產生不穩定現象。3.11什么是壓磁效應？什么是正壓磁伸縮，什么是負壓磁伸縮？

答：某些鐵磁物質在外界機械力的作用下，其內部產生機械應力，從而引起磁導率的改變，這種現象稱為壓磁效應。

當某種材料受拉時，在受力方向上磁導率升高，而在與作用力相垂直的方向上，磁導率降低，這種現象稱為正壓磁伸縮。相反，某些材料受拉時，在受力方向上，磁導率降低，而在與作用力相垂直的方向上，磁導率升高，這種現象稱為負壓磁伸縮。

4.1光電傳感器的特點是什么？若采用光電傳感器可能測量的物理量有哪些？

答：光電傳感器就是以光電器件為檢測元件的傳感器。電絕緣抗電線位移，線速度，角位移，角速度。

4.3二進制碼和循環碼各有何特點？

答:二進制：（1）n位的二進制碼盤具有2種不同編碼，其容量為2，其最小分辨率

nn（2）二進制碼為有權碼，編碼Cn，Cn?1……C1對應于?1=360°/2n，它的最外圈角節距為2?1。由零位算起的轉角為?=?C12i?1?1（3）碼盤轉動中，C1變化時，所有Cj（j

i?1n

循環碼：（1）n位循環碼碼盤與二進制碼一樣具有2種不同碼制，最小分辨率為

n?1=360°/2n。最內阻為Rn碼道，一半透光，一半不透光。其它第i碼道相當于二進制碼盤第i+1碼道向零位方向轉過?1角，它的最外圈R1碼道的角節距為4?1；（2）循環碼碼盤具有軸對稱性，其最高位相反，而其余各位相同；（3）循環碼為無權碼；（4）循環碼碼盤轉到相鄰區域時，編碼中只有一位發生變化，不會產生粗大誤差。

4.7說明光導纖維的組成并分析其導光原理，指出光導纖維導光的必要條件是什么？

答：光導纖維是用比頭發絲還細的石英玻璃絲制成的，每一根光導纖維由一個圓柱形內芯和包層組成，而且內芯的折射率略大于包層的折射率。真空中光是沿直線傳播的，然而入射到纖維中的光棧都能限制在光導纖維中，隨光導纖維彎曲而走彎曲的路線，并能傳播很遠的距離，在光導纖維中，傳輸信息的載體為光，當光導纖維的直徑比光的波長大的多時，可以用幾何光學原理，說明光在光纖內的傳播。

5.1試述磁電式傳感器的基本結構及其工作原理。

答：磁電式傳感器由兩部分組成，一部分是磁路系統，由它產生恒定直流磁場，為減少傳感器的體積，一般采用永久磁鐵；另一部分是線圈，有它運動切割磁力線產生感應電動勢。另外，還有一些外殼、支撐、阻尼器、接線裝置。磁電式傳感器以電磁感應原理為基礎。根據法拉第電磁感應定律d?E=—kdt,如果線圈是N匝，磁場強度為B，每匝線圈平均長度為la，線圈相對磁場運動的速度為d?dx=-NBla=-NBlav，可以用來來直接測量速度，如果dtdt在傳感器的信號調節電路上加一個積分電路或微分電路，就可以用來測量位移或加速度。v=dx/dt,則整個線圈產生的電動勢為E=-N5.2試述霍爾效應的定義及霍爾傳感器的告你工作原理。

答：半導體薄片至于磁場中，當他的電流方向與磁場方向不一致時，半導體薄片上平行與電流和磁場方向的兩個面之間產生電動勢，這種現象稱為霍爾效應。

工作原理：在垂直與外磁場B的方向上放置半導體薄片，當半導體薄片流有電流I時，在半導體薄片前、后兩個端面之間產生霍爾電勢UH，霍爾電動勢的大小和激勵電流I和磁場的磁感應強度成IB,RH為霍爾常數。d5.7說明單晶體和多晶體壓電效應原理，比較石英晶體和壓電陶瓷各自的特點。答：（1）石英晶體是天然的六角形晶體，在直角坐標系中，x軸平行于它的棱線，稱為電軸，通常把沿電軸方向的作用下產生電荷的壓電效應稱為縱向壓電效應；y軸垂直于它的棱面，稱為機械軸，把沿機械軸方向的力作用下產生電荷的壓電效應稱為橫向壓電效應；z軸表示其縱軸，稱為光軸，正比，與半導體薄片厚度d成反比，級UH=RH 2 在光軸方向時，不產生壓電效應。

壓電陶瓷是人工制造的多晶體，在極化處理以前，各晶粒的電疇按任意方向排列，當陶瓷施加外電場時，電疇由自發極化方向轉到與外加電場方向一致，此時，壓電陶瓷具有一定極化強度，這種極化強度稱為剩余極化強度。由于束縛電荷的作用，在陶瓷片的電極表面上很快就吸附了一層來自外界的自由電荷，正負電荷距離大小因壓力變化而變化，這種由機械能轉變成電能的現象就是壓電陶瓷的正壓電效應，放電電荷的多少與外力的大小成比例關系，Q=d33F（2）石英晶體作為常用的壓電傳感器具有轉換效率和裝換精度高，線性范圍寬，重復性好，固有頻率高，動態特性好，工作溫度高達550℃（壓電系數不隨溫度變化而改變），工作濕度高達100％等優點，它的穩定性是其它壓電材料無法比擬的，剛剛極化后的壓電陶瓷的特性是不穩定的，經過兩三個月以后，壓電系數才近似保持為一定常數，經過兩年以后，壓電常數又會下降，所以做成的壓電傳感器要經常校準，另外，壓電陶瓷也存在逆壓電效應。5.9簡述壓電傳感器的特點及應用

答：壓電式傳感器具有體積小，重量輕，結構簡單，工作可靠，動態特性好，靜態特性差的特點，該傳感器多用于加速度和動態力或壓力的測量。6.4什么是電阻溫度計的三線制連接？有何優點？

答：如圖所示（背面），G為檢流計，R1,R2,R3為固定電阻，Ra為零位調節電阻，熱電阻Rt通過電阻為r1，r2，r3的三根導線與電橋連接，r1和r2分別接在相鄰的兩橋臂內，當溫度變化時，只要他們的長度和電阻溫度系數相等，它們的電阻變化就不會影響電橋的狀態。電橋在零位調整時，使用R3=Ra+Rt0，Rt0為熱電阻在參考溫度時的電阻值。優點，能夠有效的消除由于連接導線電阻隨環境溫度變化而造成的測量誤差。6.5簡述熱電偶的工作原理

答：熱電偶傳感器是一種將溫度變化轉換為電勢變化的傳感器，它由兩種不同的金屬A和B構成一個閉合回路，當兩個接觸端溫度不同，即T>T0時，回路中會產生熱電勢EAB(T，T0)，其中，T稱為熱端，T0稱為冷端，A和B稱為熱電極。熱電勢的大小由兩種材料的接觸電勢和單一材料的溫差電勢所決定。

6.6試用熱電偶的基本原理，證明熱電偶的中間導體定則

6.7簡述熱電偶冷端補償的必要性，常用的冷端補償有幾種方法？并說明補償原理？p175 答：由熱電偶的測溫公式可知，熱電偶的熱電勢大小不僅與熱端溫度有關，而且也與冷端溫度有關。只有當冷端溫度恒定時，才能通過測量熱電勢的大小得到熱端的溫度。當熱電偶冷端處在溫度波動較大的地方時，必須首先使用補償導線將冷端延長到一個溫度穩定的地方，再考慮將冷端處理為0℃，這就是熱電偶的冷端處理和補償。

補償導線法：補償導線在100℃（或200℃）以下的溫度范圍內，具有與熱電偶相同的熱電特性，用它連接熱電偶可起到延長熱電偶冷端的作用。

熱電偶冷端溫度恒溫法：在一個保溫瓶里放冰水混合物，1個標準大氣壓（101.325KPa）的冰和純水的平衡溫度為0℃。在密封的蓋子上插上若干支試管，試管的直徑應盡量小，并有足夠的插入深度。試管底部有少量高度相同的水銀或變壓器油，若放水銀則可把補償導線與銅導線直接插入試管中的水銀里，形成導電通路。不過在水銀面上應加少量蒸餾水并用石蠟封結，以防止水銀蒸發和溢出。

計算修正法：在實際應用中，熱電偶的參比端往往不是0℃，而是環境溫度T1，這時測量出的回路熱電勢要小。因此，必須加上環境溫度T1與冰點T0之間溫差所產生的熱電勢后才能符合熱電偶分度表的要求。根據連接導體和中間溫度則有：E=(T，0)=E(T，T1)+E(T1，0)。可用室溫計測出環 境溫度T1，從分度表查出E(T1，0)的值，然后加上熱電偶回路熱電勢E(T，T1)，得到E=(T，0)的值，反查分度表即可得到準確的被測溫度T值。6.8簡述熱電偶冷端補償導線的作用。答：

1、實現冷端遷移。

2、降低電路成本

6.9在一測溫系統中，用鉑銠——鉑熱電偶測溫，當冷端溫度為t0=30℃時，在熱端溫度t時測的熱電勢E=(t，30℃)=6.63mV，求被測對象的真實溫度。解：查表可得：E=(30，0)=0.173mV，E(t，30℃)=6.63mV，所以E(T，0)=6.63+0.173=0.803 mV 反查鉑銠——鉑分度表可得，t=121℃

6.10有哪些非接觸式測溫方法？請簡述其工作原理 答：（1）光學高溫計：它是目前工業中應用較廣的一種非接觸式測溫儀表。精密光學高溫計用于科學實驗中的精密測試；標準光學高溫計用于量值的傳遞。光學高溫計可用來測量800℃到3200℃的高溫。由于用肉眼進行色度比較，所以測量誤差與人的經驗有關。光學高溫計測量的溫度稱為亮度溫度（TL），被測對象為非黑體時，要通過修正才能得到非黑體的真是溫度。

（2）光電高溫計：光電高溫計是由人工操作來完成亮度平衡工作的，其測量結果帶有操作者的主觀誤差。它不能進行連續測量和記錄，當被測溫度低于800℃時，光學高溫計對亮度無法進行平衡。它采用新型的光電器件自動進行平衡，達到連續測量的目的。

（3）輻射溫度計：它是根據全輻射強度定理，即物體的總輻射強度與物體的四次方成正比的關系來測量的。它由輻射感溫器和顯示儀表兩部分組成，可用于400℃到2000℃的高溫。輻射高溫計測量的溫度稱為輻射溫度TE.。被測對象為非黑體時，要通過修正才能得到非黑體的真實溫度。

（4）比色溫度計：比色溫度計是通過測量熱輻射體在兩個或兩個以上波長的光譜輻射亮度之比來測量溫度的。其特點是準確度高，響應快，可觀察小目標（最小可到2mm）。用比色溫度計測得的溫度稱為比色溫度Ts，它與物體的真實溫度T很接近，一般可以不進行校正。7.3差壓式流量計由哪幾部分組成？簡述每部分的功能

答：差壓式流量計由節流裝置、引壓導管和差壓變送器組成。

節流裝置：安裝于管道中產生差壓，節流件前后的差壓與流量成開方關系。引壓導管：將節流裝置前后產生的差壓傳送給差壓變送器。

差壓變送器：將節流裝置前后產生的差壓轉換為標準電線號（4—20mA）。7.6：質量流體計可以分為哪幾種類型？科里奧利流體計的工作原理？

答：質量流量計可分為兩類：一類是直接式，即直接輸出質量流量；另一類為間接式或推導式，如應用超聲流量計和密度計組合，對它們的輸出再進行乘法運算以得出質量流量。答（1）該流量計是一種直接精密地測量流體質量流量的新穎儀表，以結構主體采用兩根并排的U形管，讓兩根管的回彎部分相向微微振動起來，則兩側的直管會跟著振動，即它們會同時靠攏或同時張開，即兩根管的振動是同步的，對稱的。科里奧利質量流量計是利用流體在直線運動的同時處于一旋轉系中，產生與質量流量成正比的科里奧利原理而制成的一種直接式質量流量儀表。

7.11比較差壓流量計，電磁流量計，渦街流量計的優缺點。

答：差壓式流量計是一類應用最廣泛的流量計,在各類流量儀表中其使用量占居首位。近年來,由于各種新型流量計的問世,它的使用量百分數逐漸下降,但目前仍是最重要的一類流量計。優點:(1)應用最多的孔板式流量, 計結構牢固,性能穩定可靠,使用壽命長;

(2)應用范圍廣泛,至今尚無任何一類流量計可與之相比擬;

(3)檢測件與變送器、顯示儀表分別由不同廠家生產,便于規模經濟生產。缺點:(1)測量精度普遍偏低;(2)范圍度窄,一般僅3:1~4:1;

(3)現場安裝條件要求高;(4)壓損大(指孔板、噴嘴等)。渦街流量計是屬于最年輕的一類流量計,但其發展迅速,目前已成為通用的一類流量計。優點:(1)結構簡單牢固;(2)適用流體種類多;(3)精度較高;(4)范圍度寬;(5)壓損小。

缺點:(1)不適用于低雷諾數測量;(2)需較長直管段;(3)儀表系數較低(與渦輪流量計相比);(4)儀表在脈動流、多相流中尚缺乏應用經驗。電磁流量計

電磁流量計是根據法拉弟電磁感應定律制成的一種測量導電性液體的儀表。

電磁流量計有一系列優良特性,可以解決其它流量計不易應用的問題,如臟污流、腐蝕流的測量。優點:(1)測量通道是段光滑直管,不會阻塞,適用于測量含固體顆粒的液固二相流體,如紙漿、泥漿、污水等;(2)不產生流量檢測所造成的壓力損失,節能效果好;(3)所測得體積流量實際上不受流體密度、粘度、溫度、壓力和電導率變化的明顯影響;(4)流量范圍大,口徑范圍寬;(5)可應用腐蝕性流體。

缺點:(1)不能測量電導率很低的液體,如石油制品;(2)不能測量氣體、蒸汽和含有較大氣泡的液體;(3)不能用于較高溫度。

7.12：電磁流量計由哪幾部分組成以其各部分的功能？

答：電磁流量計由傳感器和轉換器兩部分組成。傳感器有一個測量管，測量管上下裝有勵磁線圈，通過勵磁電流后產生磁場穿過測量管，一對電極測量管內壁與液體相接觸，引出感應電勢，送到轉換器。勵磁電流則由轉換器提供。8.1簡述成分分析儀器的基本組成。

答：包括取樣裝置，預處理系統，分離系統，檢測系統，信號處理系統，顯示環節等。

8.2熱導池的結構和工作原理是什么？雙橋檢測電路怎樣把熱導池電阻絲的信號轉換為被測氣體含量的信號？

答：實現將混合氣體導熱系數的變化轉換為電阻值變化的部件，稱為熱導池或檢測器。它包括圓柱形腔體（由銅、鋁或不銹鋼制造）和懸在熱導池中央的電阻原件（細長電阻絲）組成。當電阻原件通過電流I時，電阻從電源吸收的功率將全部轉換成熱量，即dQ=I2R。

雙橋檢測電路中除了測量電橋Ⅰ外，還增加了參比電橋Ⅱ。在測量電橋Ⅰ中，R2和R4是兩個密封在測量下限氣體的熱導池中的電阻絲，而R1和R3的電阻值要隨著被分析氣體的濃度而變化，因此也使測量電橋Ⅰ的輸出電壓Ucd發生變化。Ucd的極性和Ugh相反，Ucd和Ugh的差值△U送到放大器中，帶動可逆電機，推動滑線電阻RAB上的滑點C左右滑動去尋找平衡點，滑線電阻RAB上面的標尺可以直接刻度被測氣體的濃度值。雙橋檢測由于采用了差動測量方式，可以有效地克服電源電壓波動和環境溫度變化給測量帶來的影響。

8.4磁壓式氧量分析儀是怎樣把氧濃度轉變為電信號的? 答：在不均勻磁場中，氧分子具有瞬時性，朝強磁場方向移動，當不同氧氣濃度的兩種氣體在同一磁場相遇時，它們之間會產生一個壓力差，參比氣從參比氣入口進入，樣氣從樣氣入口進入，參比氣經過兩個參比通道進入樣氣室，其中一路參比氣在磁場區域與樣氣相遇，由于樣氣中的氧分子朝磁場方向移動以及左右兩個參比通道是想通的，所以與氧氣濃度成正比的壓力差使得兩路參比氣在微流量傳感器處形成壓力氣流，安裝在微流量傳感器處的微流量傳感器感知該氣流并將其轉變為電信號。

8.7氣相色譜儀的分析原理和工作流程是什么？

答：在氣相色譜分析中，流動相為載氣，多數使用N2，H2，He等氣體。載氣由高壓氣瓶供給，經干燥凈化裝置除去雜質和水分，再經過計量、調節儀表使之以穩定的壓力和精確的流量先后鍵入汽化室、色譜柱、檢測器，然后放空。被分析試樣常用微量注射器打進汽化室，當試樣為液體時，要經過汽化室加熱使之瞬間汽化，成為氣體試樣。試樣被載氣帶進色譜柱進行分離，其不同組分將按順序依次進入檢測器（如熱導池）。

原理：色譜柱中填充固定相，樣品中各組分在固定相和流動相之間的分配情況是不同的。以氣—液色譜法為例，在一定溫度、壓力下，組分在氣液兩相間分配達到平衡時的質量濃度比稱為分配系數，即ki= ?si。式中，?si為組分i在固定相中的質量濃度，??mimi為組分

i在流動相中的質量濃度。

第五篇：傳感器總結

傳感器總結

傳感器，顧名思義就是傳遞自身感受的儀器，聽起來好似很簡單，那為什么我們需要單獨開設這門課程呢？

傳感器是新技術和信息社會的重要技術基礎，是現代科技的開路先鋒。日本把傳感器技術列入十大技術之首，日本商業界人士稱“支配了傳感器技術就能夠支配新時代”。世界技術發達的國家對傳感器技術都十分的重視。傳感器技術是一項當今世界令人矚目的迅速發展起來的高新技術之一，也是當代科學技術發展的一個重要標志，它與通信技術、計算機技術構成信息產業的三大支柱。如果說計算機是人類大腦的擴展，那么傳感器就是人類五官的延伸。從以上可以看看出傳感器是一項非常重要的技術。而作為一名測控技術與儀器專業的學生，既然要測量，肯定就會用各種各樣的傳感器，以達到不同的測量要求，那么學好傳感器這門課就顯得異常重要。

與傳感器的接觸下，經常會思考一些有關傳感器的問題，比如：在傳感器的發展初期，當還沒有出現“傳感器”這個詞語的時候，人們是怎么想到要發明這些東西的，它是怎么感受四周的變化的？通過什么感受到的？又是怎么傳遞這種感覺的？想著，想著，缺乏傳感器專業知識的我就會陷入困境。迫使自己去查閱書籍文獻，來解決這些問題。

在這一學期中，我們學到了很多種傳感器，霍爾式傳感器、壓電式傳感器、光電式傳感器、熱電式傳感器和超聲波傳感器等等，而這些傳感器有的不僅可以測出位移，還可以測量加速度等。一種傳感器有多種用途，這就決定了我們要活學活用。初次見到這些名字的傳感器的時候，實在很難想象它們是怎么測出我們所需要的量的，同時還能測出其他的量。

所以，傳感器其實是一門生動的課，我們只有認真地聽課，再加上積極地思考平時出現在生活中的傳感器的應用，同時努力嘗試著去做一些簡易的傳感器儀器，才能真正地不愧于一學期的學習。我覺得傳感器是一門絕對離不開PPT的課程，如果光是老師在講臺上拿著書本一陣狂念，還不如我們自己去琢磨。當老師每次舉出一個傳感器的實際應用時，就頗為受用，難以理解的傳感器一下子變得生動能夠想象它的工作模式了，所以非常支持老師選用PPT教學，但唯一美中不足的是PPT跟課本不配套。非常喜歡老師的教學模式，不僅教會我們專業知識，還時常與我們談論一些大道理，講一些文學淵源，雖然我們每次都是讓老師大失所望，老師也會毫不留情的說出對我們的評價，但是相信在老師的鞭策下，我們會成長的更快。