第一篇：傳感器發(fā)展趨勢總結(jié)

唐山學(xué)院論文

我國傳感器現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢

專 業(yè) 測控技術(shù)與儀器 班 級 09測控1班 姓 名 劉海營 學(xué) 號 4090107112 指導(dǎo)教師 湯小嬌 日 期 2012年3月27

我國傳感器現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢

摘要

介紹傳感器；指出其在我國的發(fā)展現(xiàn)狀;對其未來發(fā)展趨勢及途

唐山學(xué)院論文

徑作了探討。

關(guān)鍵詞

傳感技術(shù);發(fā)展現(xiàn)狀;發(fā)展趨勢

Sensor’s Present Situation and Its Developing Trend in Our Country

ABSTRACT : Introduce transducers； points out the characters of sensor at present in our country;discusses the developing trend and solutions of the sensor.KEY WORDS :

sensor technology;the present state;the trend of development.1 傳感器

傳感器經(jīng)常作為自動化產(chǎn)品的一部分，以元件、器件、部件等形式出現(xiàn)在市場上，所以傳感器的范圍不是很明確。但由于它的功能獨特且不可或缺，很受人們重視。

GB7665-87國家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定，傳感器（transducer/sensor）的定義為：能感受規(guī)定的被測量并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的器件或裝置，通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成，其中敏感元件是指傳感器中能直接感受和響應(yīng)被測量的部分，轉(zhuǎn)換元件是指傳感器中能將敏感元件感受或響應(yīng)的被測量轉(zhuǎn)換成適于傳輸和測量的電信號部分。被測量是什么？一般理解為非電量或理解為物理量、化學(xué)量、生物量等；可用輸出信號是什么？一般也理解為電信號，即模擬量的電壓、電流信號（連續(xù)量）和離散量的電平變換的開關(guān)信號、脈沖信號。現(xiàn)代按照信息理論理解被測量的輸出信號應(yīng)包括多種信息，除上述信號外，還包括聲音、圖象、味覺、觸覺、空間位置等，按照控制理論理解傳感器應(yīng)包括檢測以外的識別、檢索、偵察、尋找、跟蹤、選擇拾取、判斷等功能。IEC定義傳感器是測量系統(tǒng)中將輸入變量轉(zhuǎn)換成可供測量信號的一種前置部件。并有人把傳感器和傳感器系統(tǒng)概念分開，即認(rèn)為傳 感器是傳感器系統(tǒng)的敏感元件。更有人把傳感器界定為器件（稱為傳感器件）

傳統(tǒng)的以彈性元件、光學(xué)元件等為基礎(chǔ)的傳感器也在向微小型方向發(fā)展。傳感器產(chǎn)業(yè)還與新材料、新工藝、新的制造設(shè)備等聯(lián)系在一起，所以傳感器產(chǎn)業(yè)是一個產(chǎn)業(yè)鏈，它的

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產(chǎn)品應(yīng)用市場除軍用外，可分為工業(yè)與汽車電子產(chǎn)品、通信電子產(chǎn)品、消費電子產(chǎn)品、專用設(shè)備四大類。所以，人們把目前興起的圖像傳感器（成像技術(shù)）、RFID射頻識別、納米材料應(yīng)用、微型機(jī)器人等均納入傳感器市場范圍，就不足為怪了。

關(guān)于傳感器的分類方法很多，而且互相交叉，一般以被測量參數(shù)來分米和以測量原理兩種分類為主：

被測量參數(shù)分類可分為溫度、壓力、流量、位移、速度、加速度、粘度、濕度等傳感器，又除去模擬量以外，還有離散量（開關(guān)等）傳感器等。

按測量原理分類可分為根據(jù)電阻定律的電位計式、應(yīng)變式傳感器，根據(jù)變磁阻原理的電感式、差動變壓器式、電渦流式傳感器，根據(jù)半導(dǎo)體理論的半導(dǎo)體力敏、熱敏、光敏、氣敏等固態(tài)傳感器。

目前，常用的傳感器名稱是以上兩種的綜合，以用途為主，如力敏傳感器、熱敏傳感器、濕敏傳感器、磁敏傳感器、氣敏傳感器、加速度傳感器、生物傳感器等。近來形成的有光傳感器、光電傳感器、圖像傳感器、光纖傳感器、多功能傳感器、仿生傳感器等。目前國內(nèi)傳感器共分10大類，24小類，6，000多個品種，美國約17，000種傳感器。傳感器現(xiàn)狀—產(chǎn)業(yè)特點

我國傳感器行業(yè)雖起步較早,但直到1986 年“七五”開始才正式將傳感器技術(shù)列入國家重點攻關(guān)項目,展開以機(jī)械敏、力敏、氣敏、溫敏、生物敏為主的5 大敏研究。經(jīng)過十幾年的發(fā)展,現(xiàn)已形成了一定規(guī)模的產(chǎn)業(yè)格局,其特點有:

(1)廠商多,上規(guī)模的企業(yè)少。(2)地區(qū)發(fā)展不平衡。

(3)品種多,檔次不高。目前國內(nèi)共有主要傳感器產(chǎn)品1000 多種,國產(chǎn)敏感元器件950 種,基本涵蓋了信息采集的各種領(lǐng)域。但是,水平還處在國際80 年代末或90 年代初的水平。(4)生產(chǎn)研發(fā)多以大學(xué)和研究所為依托,專業(yè)公司少。當(dāng)然,從80 年代開始發(fā)展傳感器技術(shù)至今,也取得了一些驕人的成績,雖然規(guī)模有限但也給了我們信心,看到前途的光明。

(1)綜合實力得到加強(qiáng)

目前全行業(yè)職工總數(shù)約42 萬人,固定資產(chǎn)5 億多元,共引進(jìn)50 多條生產(chǎn)線與專用設(shè)備。傳感器行業(yè)產(chǎn)值每年都以(10～15)%的速率增長。

(2)拓寬了開發(fā)領(lǐng)域

已經(jīng)由過去的少數(shù)品種擴(kuò)展到光敏、熱敏、力敏、電壓敏、磁敏、氣敏、濕敏、聲敏、射線敏、離子敏、生物敏等各種傳感器,以及變送器、二次儀表等多種類、多形式產(chǎn)品,與國

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外研制領(lǐng)域相當(dāng)。同時形成了近40 個院校、研究所的骨干科研隊伍。

(3)擴(kuò)大了生產(chǎn)規(guī)模

熱敏電阻器、ZnO 壓敏電阻器、可燃性氣體傳感器、光電二極管等十幾個品種已形成一定規(guī)模的生產(chǎn)能力。經(jīng)過“九五”階段的努力,已建成敏感技術(shù)國家重點實驗室,包括南北兩部分(北方在北京中科院電子所,南方在上海冶金所)。此外,還建立了傳感器國家工程研究中心,并形成了4 個生產(chǎn)基地:

(1)濕敏傳感器。主要以中科院新疆物理所和成都715 廠為主,年產(chǎn)量達(dá)到2000～3000 萬只,有少量出口。

(2)電壓敏傳感器。主要以西安無線電二廠為主,年產(chǎn)量1000～2000 萬只。

(3)集成霍爾開關(guān)。南京中旭微電子有限公司(從南京半導(dǎo)體總廠分出),生產(chǎn)能力3000～4000 萬只/ 年。

(4)石英諧振稱重傳感器。深圳清華傳感設(shè)備有限公司,產(chǎn)值1000 多萬元。產(chǎn)品以出口為主。傳感器發(fā)展方向與途徑

3.1 發(fā)展方向

(1)向高精度方向發(fā)展

隨著自動化生產(chǎn)程度的不斷提高,對傳感器技術(shù)的要求也在不斷提高,必須研制出具有靈敏度高、精確度高、響應(yīng)速度快、互換性好的新型傳感器以確保生產(chǎn)自動化的可靠性。

(2)向高可靠性、寬溫范圍發(fā)展

傳感器的可靠性直接影響到電子設(shè)備的性能。研制高可靠性、寬溫度范圍的傳感器將是永久性的方向。大部分傳感器的工作范圍都在-20 ℃～70 ℃,在軍用系統(tǒng)中要求工作溫度在-40 ℃～85 ℃,而汽車、鍋爐等場合對傳感器的溫度要求更高,因此發(fā)展新興材料(如陶瓷)的傳感器將很有前途。

(3)向微型化發(fā)展

以往的傳感器由于尺寸大,可以用經(jīng)典物理知識很好地描述。微傳感器敏感元件的尺寸一般為微米級,所以隨著傳感器的微小型化,量子效應(yīng)將越來越起支配作用。在將來,把光波和電子波統(tǒng)一在一起的統(tǒng)一波將可以更好地揭示傳感器的工作規(guī)律。

(4)向模糊識別方向發(fā)展

從傳感的模式看,微觀信息由人工智能完成,感覺信息由神經(jīng)元完成,宏觀信息由模糊識別完成。未來的傳感器將突破零維、瞬間的單一量檢測方式,在時間上實現(xiàn)廣延,空間上實現(xiàn)擴(kuò)張(三維),檢測量實現(xiàn)多元,檢測方式實現(xiàn)模糊識別。

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3.2 發(fā)展途徑

傳感器的核心部件是敏感元件,其作用是感受、檢測未知量。開發(fā)新型傳感器,其途徑大致有以下幾個方面:

(1)采用新材料

由于材料科學(xué)的進(jìn)步,新功能材料的開發(fā)將導(dǎo)致新的傳感器的出現(xiàn)。半導(dǎo)體材料研究的進(jìn)展,促進(jìn)了半導(dǎo)體傳感器的迅速發(fā)展;光導(dǎo)纖維的問世,產(chǎn)生了各種光纖傳感器。

(2)采用新的加工方法

隨著生產(chǎn)工藝水平的不斷提高,新的加工方法不但使傳感器的性能指標(biāo)得以提高,應(yīng)用范圍得以擴(kuò)大,還可加工出原有工藝不能制造的

新型傳感器。采用集成工藝和激光電阻微調(diào)技術(shù),可制成集成溫度傳感器等。

(3)采用新的原理

隨著各相關(guān)學(xué)科的發(fā)展,人們對非電量轉(zhuǎn)化為電學(xué)量的認(rèn)識逐步加深,它們之間新的轉(zhuǎn)換關(guān)系必將導(dǎo)致新型傳感器的產(chǎn)生。

(4)采用新的構(gòu)思

許多古老的原理或設(shè)計,在巧妙的構(gòu)思下可以產(chǎn)生出新的傳感器。對熱敏感的熱敏電阻可做成溫度傳感器。也可把酶固定在電阻表面,用來檢測酶反應(yīng)中產(chǎn)生的熱量,根據(jù)酶反應(yīng)的專一性,就可測定酶的底物的含量,從而做成各種酶熱敏電阻生物傳感器。

參考文獻(xiàn):

[1 ] 馮冠平,陸懋榮.傳感器技術(shù)的發(fā)展與展望

[2 ] 張劍平,胡萍萍.傳感器的發(fā)展方向及其數(shù)字傳感器的地位 [3 ] 張岡,陳幼平,等.基于現(xiàn)場總線的網(wǎng)絡(luò)化智能傳感器

第二篇：傳感器總結(jié)

傳感器總結(jié)

當(dāng)今社會的發(fā)展，是信息化社會的發(fā)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(fā)及獲取、傳輸與處理。而傳感器是獲取自然領(lǐng)域中信息的主要途徑與手段，是現(xiàn)代科學(xué)的中樞神經(jīng)系統(tǒng)。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(yīng))與檢出功能，并使之按照一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成與之對應(yīng)的可輸出信號的元器件或裝置的總稱。

傳感器技術(shù)是現(xiàn)代科技的前沿技術(shù)，發(fā)展迅猛，同計算機(jī)技術(shù)與通信技術(shù)一起被稱為信息技術(shù)的三大支柱，許多國家已將傳感器技術(shù)列為與通信技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)同等重要的位置?，F(xiàn)代傳感器技術(shù)具有巨大的應(yīng)用潛力，擁有廣泛的開發(fā)空間，發(fā)展前景十分廣闊。

傳感器的定義

國家標(biāo)準(zhǔn)GB7665-87對傳感器下的定義是：“能感受規(guī)定的被測量件并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用信號的器件或裝置，通常由敏感元件和轉(zhuǎn)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(guī)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(xiàn)自動檢測和自動控制的首要環(huán)節(jié)。

結(jié)構(gòu)

很多非電學(xué)量(包括物理量,化學(xué)量,生物量等),早期都采用非電學(xué)

量方法測量。隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展,對被測量的準(zhǔn)確度、速度和精度提出了新的要求,傳統(tǒng)方法已不能滿足測量要求,必須采用傳感器電測技術(shù),把非電學(xué)量信號轉(zhuǎn)換為電信號。在現(xiàn)代化生產(chǎn)過程中,需用各種傳感器來監(jiān)控生產(chǎn)過程的各個參數(shù),使設(shè)備工作在正常狀態(tài)或最佳狀態(tài)。特別是傳感器與計算機(jī)結(jié)合,使自動化過程更具有準(zhǔn)確、快捷、效率高等優(yōu)點。

傳感器是能夠感受規(guī)定的被測量并按照一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的器件或裝置，能完成檢測任務(wù),它的輸入量是某一被測量,可能是物理量,也可能是化學(xué)量、生物量等;輸出量是某種物理量,便于傳輸、轉(zhuǎn)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(yīng)關(guān)系,且應(yīng)有一定的精確程度。傳感器的作用包括信息的收集、信息數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換和控制信息的采集。傳感器一般由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件兩大部分組成。有時也將轉(zhuǎn)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(dǎo)體材料、陶瓷材料、金屬材料和有機(jī)材料四大類。

半導(dǎo)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(dǎo)體和陶瓷材料廣泛，主要用在機(jī)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(jī)材料用于傳感器還處在開發(fā)階段，主要用于力敏、濕度、氣體、離子、有機(jī)分子等傳感器，所用材料有高分子電解質(zhì)、吸濕樹脂、高分子膜、有機(jī)半導(dǎo)體聚咪唑、酶膜等。

性能

傳感器性能指標(biāo)主要有：靈敏度、使用頻率范圍、動態(tài)范圍、相移。

靈敏度：指沿著傳感器測量軸方向?qū)挝徽駝恿枯斎離 可獲得的電壓信號輸出值u，即s=u/x。與靈敏度相關(guān)的一個指標(biāo)是分辨率，這是指輸出電壓變化量△u 可加辨認(rèn)的最小機(jī)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(yīng)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(qū)間。其兩端分別為頻率下限和上限。為了測量靜態(tài)機(jī)械量，傳感器應(yīng)具有零頻率響應(yīng)特性。傳感器的使用頻率范圍，除和傳感器本身的頻率響應(yīng)特性有關(guān)外，還和傳感器安裝條件有關(guān)（主要影響頻率上限）。

動態(tài)范圍：動態(tài)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(jī)械量的幅值范圍。在此范圍內(nèi)，輸出電壓和機(jī)械輸入量成正比，所以也稱為線性范圍。動態(tài)范圍一般不用絕對量數(shù)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(chǎn)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(jī)材料用于傳感器還處在開發(fā)階段，主要用于力敏、濕度、氣體、離子、有機(jī)分子等傳感器，所用材料有高分子電解質(zhì)、吸濕樹脂、高分子膜、有機(jī)半導(dǎo)體聚咪唑、酶膜等。

優(yōu)缺點

從傳感器分類看優(yōu)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(shù)字式：輸出信號為數(shù)字信號。

按結(jié)構(gòu)形式分類：柱式、橋式、輪輻式、懸臂梁式、板環(huán)式等。柱式：特點是結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，易于加工，成本費用低，密封性能良好，對于潮濕環(huán)境很適用，可設(shè)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(hù)簡單，重復(fù)性好。

輪輻式：高度低、精度高、抗偏心載荷和側(cè)向力強(qiáng)。

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(yīng)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(jié)構(gòu)簡單易于密封；抗側(cè)向力強(qiáng)。

板環(huán)式：特點是輸出靈敏度高、受力狀態(tài)穩(wěn)定、溫度均勻性好、結(jié)構(gòu)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(fā)展方向

對比傳感器技術(shù)的發(fā)展歷史與研究現(xiàn)狀可以看出，隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展以及相關(guān)條件的日趨成熟，傳感器技術(shù)逐漸受到了更多人士的高度重視。當(dāng)今傳感器技術(shù)的研究與發(fā)展，特別是基于光電通信和生物學(xué)原理的新型傳感器技術(shù)的發(fā)展，已成為推動國家乃至世界信息化產(chǎn)業(yè)進(jìn)步的重要標(biāo)志與動力。

由于傳感器具有頻率響應(yīng)、階躍響應(yīng)等動態(tài)特性以及諸如漂移、重復(fù)性、精確度、靈敏度、分辨率、線性度等靜態(tài)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(wěn)定，從而給其實際應(yīng)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(jié)構(gòu)，在

不同場合對傳感器規(guī)定相應(yīng)的基本要求，以最大程度優(yōu)化其性能參數(shù)與指標(biāo)，如高靈敏度、抗干擾的穩(wěn)定性、線性、容易調(diào)節(jié)、高精度、無遲滯性、工作壽命長、可重復(fù)性、抗老化、高響應(yīng)速率、抗環(huán)境影響、互換性、低成本、寬測量范圍、小尺寸、重量輕和高強(qiáng)度等。

同時，根據(jù)對國內(nèi)外傳感器技術(shù)的研究現(xiàn)狀分析以及對傳感器各性能參數(shù)的理想化要求，現(xiàn)代傳感器技術(shù)的發(fā)展趨勢可以從四個方面分析與概括：一是開發(fā)新材料的開發(fā)與應(yīng)用；二是實現(xiàn)傳感器集成化、多功能化及智能化；三是實現(xiàn)傳感技術(shù)硬件系統(tǒng)與元器件的微小型化；四是通過傳感器與其它學(xué)科的交叉整合，實現(xiàn)無線網(wǎng)絡(luò)化。

第三篇：傳感器總結(jié)

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

答：傳感器的靜態(tài)特性是指被測量的值處于穩(wěn)定狀態(tài)時傳感器的輸出與輸入的關(guān)系，指標(biāo)：線性度，靈敏度，遲滯，重復(fù)性等。

1.8什么是傳感器的動態(tài)特性？其分析方法有哪幾種？

答：傳感器的動態(tài)特性是指傳感器的輸出對隨時間變化的輸入量的響應(yīng)特性，反映輸出值真實再現(xiàn)變化量的輸入量的能力?？梢詮臅r域和頻域兩個方面，采用瞬態(tài)響應(yīng)法和頻率響應(yīng)法分析。2.2金屬電阻應(yīng)變片與半導(dǎo)體應(yīng)變片的工作原理有何區(qū)別？各有何優(yōu)缺點？

答：金屬應(yīng)變片的工作原理是基于金屬的應(yīng)變效應(yīng)。半導(dǎo)體應(yīng)變片的工作原理是基于半導(dǎo)體的壓阻效應(yīng)。半導(dǎo)體應(yīng)變片的主要優(yōu)點是靈敏系數(shù)比金屬電阻應(yīng)變片的靈敏系數(shù)大數(shù)十倍，且它的橫向效應(yīng)和機(jī)械滯后極小。但半導(dǎo)體應(yīng)變片的溫度穩(wěn)定性和線性度比金屬電阻應(yīng)變片差得多。2.5試述應(yīng)變片溫度誤差的概念，產(chǎn)生原因和補(bǔ)償方法？

答：由于測量現(xiàn)場環(huán)境溫度改變而給測量帶來的附加誤差，成為應(yīng)變片的溫度誤差。產(chǎn)生原因：電阻溫度系數(shù)的影響，材料和電阻絲材料的線膨脹系數(shù)的影響。補(bǔ)償方法：電橋補(bǔ)償法，應(yīng)變片的自補(bǔ)償法，熱敏電阻補(bǔ)償法。3.1何謂零點殘余電壓？說明該電壓產(chǎn)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(nèi)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(chǎn)生原因：（1）由于兩個二次測量線圈的等效參數(shù)不對稱，使其輸出的基波感應(yīng)電動勢的幅值和相位不同，調(diào)整磁芯位置時，也不能達(dá)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(chǎn)生高次諧波不同，不能互相抵消。

消除方法：（1）在設(shè)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(jīng)過熱處理去除機(jī)械應(yīng)力和改善磁性。兩個二次側(cè)線圈窗口一致，兩線圈繞制要均勻一致。一次側(cè)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(cè)線圈的等效參數(shù)不相等；（3）在電路上進(jìn)行補(bǔ)償。線路補(bǔ)償主要有：加串聯(lián)電阻、加并聯(lián)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(fù)載能力差，易受外界干擾影響而產(chǎn)生不穩(wěn)定現(xiàn)象。3.11什么是壓磁效應(yīng)？什么是正壓磁伸縮，什么是負(fù)壓磁伸縮？

答：某些鐵磁物質(zhì)在外界機(jī)械力的作用下，其內(nèi)部產(chǎn)生機(jī)械應(yīng)力，從而引起磁導(dǎo)率的改變，這種現(xiàn)象稱為壓磁效應(yīng)。

當(dāng)某種材料受拉時，在受力方向上磁導(dǎo)率升高，而在與作用力相垂直的方向上，磁導(dǎo)率降低，這種現(xiàn)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(dǎo)率降低，而在與作用力相垂直的方向上，磁導(dǎo)率升高，這種現(xiàn)象稱為負(fù)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(jìn)制碼和循環(huán)碼各有何特點？

答:二進(jìn)制：（1）n位的二進(jìn)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(jìn)制碼為有權(quán)碼，編碼Cn，Cn?1……C1對應(yīng)于?1=360°/2n，它的最外圈角節(jié)距為2?1。由零位算起的轉(zhuǎn)角為?=?C12i?1?1（3）碼盤轉(zhuǎn)動中，C1變化時，所有Cj（j

i?1n

循環(huán)碼：（1）n位循環(huán)碼碼盤與二進(jìn)制碼一樣具有2種不同碼制，最小分辨率為

n?1=360°/2n。最內(nèi)阻為Rn碼道，一半透光，一半不透光。其它第i碼道相當(dāng)于二進(jìn)制碼盤第i+1碼道向零位方向轉(zhuǎn)過?1角，它的最外圈R1碼道的角節(jié)距為4?1；（2）循環(huán)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(huán)碼為無權(quán)碼；（4）循環(huán)碼碼盤轉(zhuǎn)到相鄰區(qū)域時，編碼中只有一位發(fā)生變化，不會產(chǎn)生粗大誤差。

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

答：光導(dǎo)纖維是用比頭發(fā)絲還細(xì)的石英玻璃絲制成的，每一根光導(dǎo)纖維由一個圓柱形內(nèi)芯和包層組成，而且內(nèi)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(dǎo)纖維中，隨光導(dǎo)纖維彎曲而走彎曲的路線，并能傳播很遠(yuǎn)的距離，在光導(dǎo)纖維中，傳輸信息的載體為光，當(dāng)光導(dǎo)纖維的直徑比光的波長大的多時，可以用幾何光學(xué)原理，說明光在光纖內(nèi)的傳播。

5.1試述磁電式傳感器的基本結(jié)構(gòu)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(tǒng)，由它產(chǎn)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(chǎn)生感應(yīng)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(yīng)原理為基礎(chǔ)。根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律d?E=—kdt,如果線圈是N匝，磁場強(qiáng)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(diào)節(jié)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(chǎn)生的電動勢為E=-N5.2試述霍爾效應(yīng)的定義及霍爾傳感器的告你工作原理。

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

工作原理：在垂直與外磁場B的方向上放置半導(dǎo)體薄片，當(dāng)半導(dǎo)體薄片流有電流I時，在半導(dǎo)體薄片前、后兩個端面之間產(chǎn)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(yīng)強(qiáng)度成IB,RH為霍爾常數(shù)。d5.7說明單晶體和多晶體壓電效應(yīng)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(biāo)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(chǎn)生電荷的壓電效應(yīng)稱為縱向壓電效應(yīng)；y軸垂直于它的棱面，稱為機(jī)械軸，把沿機(jī)械軸方向的力作用下產(chǎn)生電荷的壓電效應(yīng)稱為橫向壓電效應(yīng)；z軸表示其縱軸，稱為光軸，正比，與半導(dǎo)體薄片厚度d成反比，級UH=RH 2 在光軸方向時，不產(chǎn)生壓電效應(yīng)。

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(dāng)陶瓷施加外電場時，電疇由自發(fā)極化方向轉(zhuǎn)到與外加電場方向一致，此時，壓電陶瓷具有一定極化強(qiáng)度，這種極化強(qiáng)度稱為剩余極化強(qiáng)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(fù)電荷距離大小因壓力變化而變化，這種由機(jī)械能轉(zhuǎn)變成電能的現(xiàn)象就是壓電陶瓷的正壓電效應(yīng)，放電電荷的多少與外力的大小成比例關(guān)系，Q=d33F（2）石英晶體作為常用的壓電傳感器具有轉(zhuǎn)換效率和裝換精度高，線性范圍寬，重復(fù)性好，固有頻率高，動態(tài)特性好，工作溫度高達(dá)550℃（壓電系數(shù)不隨溫度變化而改變），工作濕度高達(dá)100％等優(yōu)點，它的穩(wěn)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(wěn)定的，經(jīng)過兩三個月以后，壓電系數(shù)才近似保持為一定常數(shù)，經(jīng)過兩年以后，壓電常數(shù)又會下降，所以做成的壓電傳感器要經(jīng)常校準(zhǔn)，另外，壓電陶瓷也存在逆壓電效應(yīng)。5.9簡述壓電傳感器的特點及應(yīng)用

答：壓電式傳感器具有體積小，重量輕，結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，動態(tài)特性好，靜態(tài)特性差的特點，該傳感器多用于加速度和動態(tài)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(yōu)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(diào)節(jié)電阻，熱電阻Rt通過電阻為r1，r2，r3的三根導(dǎo)線與電橋連接，r1和r2分別接在相鄰的兩橋臂內(nèi)，當(dāng)溫度變化時，只要他們的長度和電阻溫度系數(shù)相等，它們的電阻變化就不會影響電橋的狀態(tài)。電橋在零位調(diào)整時，使用R3=Ra+Rt0，Rt0為熱電阻在參考溫度時的電阻值。優(yōu)點，能夠有效的消除由于連接導(dǎo)線電阻隨環(huán)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(zhuǎn)換為電勢變化的傳感器，它由兩種不同的金屬A和B構(gòu)成一個閉合回路，當(dāng)兩個接觸端溫度不同，即T>T0時，回路中會產(chǎn)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(dǎo)體定則

6.7簡述熱電偶冷端補(bǔ)償?shù)谋匾裕Ｓ玫睦涠搜a(bǔ)償有幾種方法？并說明補(bǔ)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(guān)，而且也與冷端溫度有關(guān)。只有當(dāng)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(dāng)熱電偶冷端處在溫度波動較大的地方時，必須首先使用補(bǔ)償導(dǎo)線將冷端延長到一個溫度穩(wěn)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(bǔ)償。

補(bǔ)償導(dǎo)線法：補(bǔ)償導(dǎo)線在100℃（或200℃）以下的溫度范圍內(nèi)，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(biāo)準(zhǔn)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(yīng)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(bǔ)償導(dǎo)線與銅導(dǎo)線直接插入試管中的水銀里，形成導(dǎo)電通路。不過在水銀面上應(yīng)加少量蒸餾水并用石蠟封結(jié)，以防止水銀蒸發(fā)和溢出。

計算修正法：在實際應(yīng)用中，熱電偶的參比端往往不是0℃，而是環(huán)境溫度T1，這時測量出的回路熱電勢要小。因此，必須加上環(huán)境溫度T1與冰點T0之間溫差所產(chǎn)生的熱電勢后才能符合熱電偶分度表的要求。根據(jù)連接導(dǎo)體和中間溫度則有：E=(T，0)=E(T，T1)+E(T1，0)?？捎檬覝赜嫓y出環(huán) 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(zhǔn)確的被測溫度T值。6.8簡述熱電偶冷端補(bǔ)償導(dǎo)線的作用。答：

1、實現(xiàn)冷端遷移。

2、降低電路成本

6.9在一測溫系統(tǒng)中，用鉑銠——鉑熱電偶測溫，當(dāng)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(xué)高溫計：它是目前工業(yè)中應(yīng)用較廣的一種非接觸式測溫儀表。精密光學(xué)高溫計用于科學(xué)實驗中的精密測試；標(biāo)準(zhǔn)光學(xué)高溫計用于量值的傳遞。光學(xué)高溫計可用來測量800℃到3200℃的高溫。由于用肉眼進(jìn)行色度比較，所以測量誤差與人的經(jīng)驗有關(guān)。光學(xué)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(jié)果帶有操作者的主觀誤差。它不能進(jìn)行連續(xù)測量和記錄，當(dāng)被測溫度低于800℃時，光學(xué)高溫計對亮度無法進(jìn)行平衡。它采用新型的光電器件自動進(jìn)行平衡，達(dá)到連續(xù)測量的目的。

（3）輻射溫度計：它是根據(jù)全輻射強(qiáng)度定理，即物體的總輻射強(qiáng)度與物體的四次方成正比的關(guān)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(zhǔn)確度高，響應(yīng)快，可觀察小目標(biāo)（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(jìn)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(jié)流裝置、引壓導(dǎo)管和差壓變送器組成。

節(jié)流裝置：安裝于管道中產(chǎn)生差壓，節(jié)流件前后的差壓與流量成開方關(guān)系。引壓導(dǎo)管：將節(jié)流裝置前后產(chǎn)生的差壓傳送給差壓變送器。

差壓變送器：將節(jié)流裝置前后產(chǎn)生的差壓轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)電線號（4—20mA）。7.6：質(zhì)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(zhì)量流量計可分為兩類：一類是直接式，即直接輸出質(zhì)量流量；另一類為間接式或推導(dǎo)式，如應(yīng)用超聲流量計和密度計組合，對它們的輸出再進(jìn)行乘法運算以得出質(zhì)量流量。答（1）該流量計是一種直接精密地測量流體質(zhì)量流量的新穎儀表，以結(jié)構(gòu)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(cè)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?？评飱W利質(zhì)量流量計是利用流體在直線運動的同時處于一旋轉(zhuǎn)系中，產(chǎn)生與質(zhì)量流量成正比的科里奧利原理而制成的一種直接式質(zhì)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(yōu)缺點。

答：差壓式流量計是一類應(yīng)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?jǐn)?shù)逐漸下降,但目前仍是最重要的一類流量計。優(yōu)點:(1)應(yīng)用最多的孔板式流量, 計結(jié)構(gòu)牢固,性能穩(wěn)定可靠,使用壽命長;

(2)應(yīng)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(chǎn),便于規(guī)模經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)。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(xiàn)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(fā)展迅速,目前已成為通用的一類流量計。優(yōu)點:(1)結(jié)構(gòu)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(shù)測量;(2)需較長直管段;(3)儀表系數(shù)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(yīng)用經(jīng)驗。電磁流量計

電磁流量計是根據(jù)法拉弟電磁感應(yīng)定律制成的一種測量導(dǎo)電性液體的儀表。

電磁流量計有一系列優(yōu)良特性,可以解決其它流量計不易應(yīng)用的問題,如臟污流、腐蝕流的測量。優(yōu)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(chǎn)生流量檢測所造成的壓力損失,節(jié)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(dǎo)率變化的明顯影響;(4)流量范圍大,口徑范圍寬;(5)可應(yīng)用腐蝕性流體。

缺點:(1)不能測量電導(dǎo)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(zhuǎn)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(chǎn)生磁場穿過測量管，一對電極測量管內(nèi)壁與液體相接觸，引出感應(yīng)電勢，送到轉(zhuǎn)換器。勵磁電流則由轉(zhuǎn)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(yù)處理系統(tǒng)，分離系統(tǒng)，檢測系統(tǒng)，信號處理系統(tǒng)，顯示環(huán)節(jié)等。

8.2熱導(dǎo)池的結(jié)構(gòu)和工作原理是什么？雙橋檢測電路怎樣把熱導(dǎo)池電阻絲的信號轉(zhuǎn)換為被測氣體含量的信號？

答：實現(xiàn)將混合氣體導(dǎo)熱系數(shù)的變化轉(zhuǎn)換為電阻值變化的部件，稱為熱導(dǎo)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(dǎo)池中央的電阻原件（細(xì)長電阻絲）組成。當(dāng)電阻原件通過電流I時，電阻從電源吸收的功率將全部轉(zhuǎn)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(dǎo)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(fā)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(jī)，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(biāo)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(huán)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(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘柕? 答：在不均勻磁場中，氧分子具有瞬時性，朝強(qiáng)磁場方向移動，當(dāng)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(chǎn)生一個壓力差，參比氣從參比氣入口進(jìn)入，樣氣從樣氣入口進(jìn)入，參比氣經(jīng)過兩個參比通道進(jìn)入樣氣室，其中一路參比氣在磁場區(qū)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(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘枴?/p>

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(shù)使用N2，H2，He等氣體。載氣由高壓氣瓶供給，經(jīng)干燥凈化裝置除去雜質(zhì)和水分，再經(jīng)過計量、調(diào)節(jié)儀表使之以穩(wěn)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(jìn)汽化室，當(dāng)試樣為液體時，要經(jīng)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(jìn)色譜柱進(jìn)行分離，其不同組分將按順序依次進(jìn)入檢測器（如熱導(dǎo)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(dá)到平衡時的質(zhì)量濃度比稱為分配系數(shù)，即ki= ?si。式中，?si為組分i在固定相中的質(zhì)量濃度，??mimi為組分

i在流動相中的質(zhì)量濃度。

第四篇：傳感器總結(jié)

傳感器總結(jié)

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(shè)這門課程呢？

傳感器是新技術(shù)和信息社會的重要技術(shù)基礎(chǔ)，是現(xiàn)代科技的開路先鋒。日本把傳感器技術(shù)列入十大技術(shù)之首，日本商業(yè)界人士稱“支配了傳感器技術(shù)就能夠支配新時代”。世界技術(shù)發(fā)達(dá)的國家對傳感器技術(shù)都十分的重視。傳感器技術(shù)是一項當(dāng)今世界令人矚目的迅速發(fā)展起來的高新技術(shù)之一，也是當(dāng)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的一個重要標(biāo)志，它與通信技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)構(gòu)成信息產(chǎn)業(yè)的三大支柱。如果說計算機(jī)是人類大腦的擴(kuò)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(shù)。而作為一名測控技術(shù)與儀器專業(yè)的學(xué)生，既然要測量，肯定就會用各種各樣的傳感器，以達(dá)到不同的測量要求，那么學(xué)好傳感器這門課就顯得異常重要。

與傳感器的接觸下，經(jīng)常會思考一些有關(guān)傳感器的問題，比如：在傳感器的發(fā)展初期，當(dāng)還沒有出現(xiàn)“傳感器”這個詞語的時候，人們是怎么想到要發(fā)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(yè)知識的我就會陷入困境。迫使自己去查閱書籍文獻(xiàn)，來解決這些問題。

在這一學(xué)期中，我們學(xué)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(xué)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(rèn)真地聽課，再加上積極地思考平時出現(xiàn)在生活中的傳感器的應(yīng)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(xué)期的學(xué)習(xí)。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(dāng)老師每次舉出一個傳感器的實際應(yīng)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(xué)，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(xué)模式，不僅教會我們專業(yè)知識，還時常與我們談?wù)撘恍┐蟮览?，講一些文學(xué)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。

第五篇：傳感器要點總結(jié)

傳感器：能夠把特定的被測量信息（如物理量﹑化學(xué)量、生物量等）按一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成某種可用信號輸出的器件或裝置。2.1.1 線性度

如果理想的輸出（y）―輸入（x）關(guān)系是一條直線，即y = a0x，那么稱這種關(guān)系為線性輸出―輸入特性。

傳感器的實際特性曲線與擬合直線不吻合的程度，在線性傳感器中稱“非線性誤差”或“線性度”。

常用相對誤差的概念表示“線性度”的大小，即傳感器的實際特性曲線與擬合直線之間的最大偏差的絕對值對滿量程輸出之比為

式中

el???maxyFS?10000e1——非線性誤差（線性度）；

——實際特性曲線與擬合直線之間的最大偏差；

yFS ——滿量程輸出。

2.1.3 遲滯

遲滯表示傳感器在輸入值增長的過程中（正行程）和減少的過程中（反行程），同一輸入量輸入時，輸出值的差別。

該指標(biāo)反映了傳感器的機(jī)械部件和結(jié)構(gòu)材料等存在的問題，如軸承摩擦、間隙不適當(dāng)、元件磨損（或碎裂）以及材料的內(nèi)部摩擦等。

遲滯的大小通常由整個檢測范圍內(nèi)的最大遲滯值Dmax與理論滿量程輸出之比的百分?jǐn)?shù)?表示，即

et?max?10000 yFS 2.1.4 重復(fù)性

在同一工作條件下，對同一輸入值，按同一方向多次測量的輸出值之間的(不)一致程度，稱為“重復(fù)性”。

重復(fù)性是輸入量按同一方向作全程連續(xù)多次測量時，所得特性曲線間一致程度的標(biāo)志。

產(chǎn)生原因:同遲滯。

重復(fù)性誤差eR通常用輸出最大不重復(fù)誤差Dmax與滿量程輸出yFS之比的百分?jǐn)?shù)表示，即

? eR?max?10000

yFS Dmax——D1max與D2max兩數(shù)值之中的最大者； D1max——正行程多次測量的各個測試點

輸出值之間的最大偏差；

D2max——反行程多次測量的各個測試點輸出值之間的最大偏差。變形:物體在外力作用下改變原來的尺寸或形狀的現(xiàn)象。

彈性變形:如果外力去掉后物體能夠完全恢復(fù)原來的尺寸和形狀的變形。彈性圓柱上各點在垂直于軸線的截面上（a = 90°）的應(yīng)力、應(yīng)變?yōu)?/p>

FF ???? AAE在平行軸線的截面上（a = 0°）應(yīng)力、應(yīng)變?yōu)?/p>

F ????F???? AEA圓柱應(yīng)變的一般表達(dá)式為

懸臂梁 根據(jù)梁的截面形狀不同又可分為等截面梁和等強(qiáng)度梁。

LR???` A

軸向應(yīng)變

徑向應(yīng)變

泊松關(guān)系：

金屬絲式電阻應(yīng)變片與半導(dǎo)體式應(yīng)變片的主要區(qū)別在于：前者是利用金屬導(dǎo)體形變 引起的電阻的變化；后者是利用半導(dǎo)體電阻率變化引起的電阻的變化。

? 某應(yīng)變片的電阻R=350 ?，靈敏系數(shù)K=2.05，用作應(yīng)變 ??800?m/m 的傳感元件。

? 求： ? 解： ?R

R?K??800?2.05?10?6drr???x??0.00164?R?K?R?0.00164?350??0.574?如果將100 的電阻應(yīng)變片粘貼在彈性試件上，若試件受力橫截面積S=0.5*10-4m2，?彈性模量E=2*1011N/m2，若有 F=5*104N的拉力引起電阻變化為1 ?。試求該應(yīng)變片的靈敏度系數(shù)。??E,?為測試的應(yīng)力；?（提示：? 為應(yīng)變； E為材料的彈性模量）

?RR?FSE1100?5?100.5?10?4411??

?RR1100 K???2應(yīng)變片的靈敏系數(shù)

?0.005

電阻應(yīng)變片由----引出線、覆蓋層、基片、電阻絲四部分構(gòu)成。

?2?10?0.005一個K=2.1的350 ?應(yīng)變片粘貼在鋁支柱（其彈性模量E=73GPa）上。支柱的外徑為50mm，內(nèi)徑為47.5mm。試計算當(dāng)支柱承受1000kg負(fù)荷時電阻的變化。???E為測試的應(yīng)力；?（提示： 為應(yīng)變； E為材料的彈性模量）?R?K?R?KR?/E?KR(F/S)/E解：

S ? D?d ??97.5mm?2.5mmS?? 44 R?350? K?2.1 F?1000kg?9800N E?73GPa ?R?2.1?350??9800N191?10?6?191mm2m?73?10Pa29?0.517? U?RUEUL?E ? K? 4R4溫度誤差及其產(chǎn)生原因：

1.溫度變化引起應(yīng)變片敏感柵電阻變化而產(chǎn)生附加應(yīng)變

2、試件材料與敏感柵材料的線膨脹系數(shù)不同，使應(yīng)變片產(chǎn)生附加應(yīng)變

溫度補(bǔ)償方法

1、橋路補(bǔ)償法

2、應(yīng)變片自補(bǔ)償法

一測量吊車起吊重物的拉力傳感器如圖a所示。R1、R2、R3、R4按要求貼在等截面作業(yè)： 軸上。已知:等截面軸的截面積為0.00196m2，彈性模量E=2×1011N/m2，泊松比??0.3，且R1=R2=R3=R4=120Ω, 所組成的全橋型電路如題圖b所示，供橋電壓U=2V。現(xiàn)測 得輸出電壓U0=2.6mV。求：①等截面軸的縱向應(yīng)變及橫向應(yīng)變?yōu)槎嗌?？②力F為多少？ 作業(yè)2 解： 2112? R1?R2?R3?R4?120?;??0.3;S?0.00196m;E?2?10N/m;U ?2V;U0?2.6mV

全橋計算：?R?U0R?0.156?按U

?l?R/R?R/R軸??0.0008125 向應(yīng)變：???lk1?2?

?r?l橫 向應(yīng)變：?????0.0004875rl 5力：F??SE?3.185?10N

電容式傳感器可分為變極距型、變面積型和變介質(zhì)型三種類型。極板面積為A，初始距離為d0，以空氣為介質(zhì)（er=1），電容器的電容為

?A?C?d

C0 ?0? d0C0d0

練習(xí)1：一平板式電容位移傳感器初始狀態(tài)時兩極板完全正對，已知：

極板長度a以及寬度b都為4mm，極板間隙??0.5mm，極板間介質(zhì)

為空氣。求該傳感器靜態(tài)靈敏度；若極板沿長度方向移動2mm，求

此時電容量。

解：對于平板式變面積型電容傳感器，它的靜態(tài)靈敏度為：

C0?b?12?11?1 ??8?8.85?10?7.08?10Fm kg?a?0

極板沿x方向相對移動2mm后的電容量為：

?12?b(a??a)8.85?10?0.004?2?13 C???1.416?10F ?00.5

2W?0S

0L?自感式、互感式、渦流式三種傳感器。2?常見的自感式傳感器有變間隙式、變面積式和螺線管式三類。6.3.1 電渦流式傳感器的工作原理及特性

電感線圈產(chǎn)生的磁力線經(jīng)過金屬導(dǎo)體時，金屬導(dǎo)體就會產(chǎn)生感應(yīng)電流，該電流的流線呈閉合回線，類似水渦形狀，故稱之為電渦流。

電渦流式傳感器是以電渦流效應(yīng)為基礎(chǔ)，由一個線圈和與線圈鄰近的金屬體組成.電渦流傳感器變換原理：

渦流式傳感器的變換原理，是利用金屬導(dǎo)體在交流磁場中的渦電流效應(yīng)。如圖所示，金屬板置于一只線圈的附近，它們之間相互的間距為為δ，當(dāng)線圈輸入一交變電流i時，便產(chǎn)生交變磁通量Φ，金屬板在此交變磁場中會產(chǎn)生感應(yīng)電流i1，這種電流在金屬體內(nèi)是閉合的，所以稱之為“渦電流”或“渦流”。渦流的大小與金屬板的電阻率ρ、磁導(dǎo)率μ、厚度h，金屬板與線圈的距離δ，激勵電流角頻率ω等參數(shù)有關(guān)。若改變其中某二參數(shù)，而固定其他參數(shù)不變，就可根據(jù)渦流的變化測量該參數(shù)。

電渦流式傳感器結(jié)構(gòu)形式

1、變間隙式

2、變面積式

3、螺線管式

4、低頻透射式

有一個石英晶體，其面積Ｓ＝３ｃｍ２，厚度ｔ＝0.3mm，壓電系數(shù)d11=2.31*10-12C/N。求受?12到壓力p=10MPa作用時產(chǎn)生的電荷q及輸出電壓U。已知 ?0?8.85*10F/m;?r?4.q?d11?F?d11?p?S?2.31*10?12*10*106*3*10?4?6.93*10 ?9CC ?晶體電容：??0*?r*St-128.85*10*4.5*3*10?3?40.3*10U?qC??3.98*10?9?11F 晶體電壓：

6.93*103.98*10?11?174V壓電式傳感器的測量電路：

1、電壓放大器

2、電荷放大器

壓阻效應(yīng):固體受到力的作用后，其電阻率（或電阻）就要發(fā)生變化的現(xiàn)象。壓阻式傳感器是利用固體的壓阻效應(yīng)制成的一種測量裝置。

影響壓阻系數(shù)大小的主要因素是擴(kuò)展雜質(zhì)的表面濃度和環(huán)境溫度。

熱電偶：利用導(dǎo)體或半導(dǎo)體材料的熱電效應(yīng)將溫度的變化轉(zhuǎn)換為電動勢變化的元件。

已知在某特定條件下，材料A與鉑組成熱電偶的熱電動勢為13.967mV，材料B與鉑組成熱電偶的熱電動勢為-8.345mV。求出在此特定條件下材料A與材料B組成熱電偶的熱電動勢。解：根據(jù)參考電極定律，有 EAB（T, T0）= EAC（T, T0）+ ECB（T, T0）依題意可知，EAC（T, T0）=13.967mV，ECB（T, T0）=-8.345mV 則： EAB（T, T0）=13.967mV-8.345mV=5.622mV

導(dǎo)體（或半導(dǎo)體）的電阻值隨溫度變化而改變，通過測量其電阻值推算出被測物體的溫度，——電阻溫度傳感器的工作原理。

1.某熱電偶的熱電勢在E(600,0)時，輸出E=5.257 mV，若冷端溫度為0℃時，測某爐溫輸出熱電勢E=5.267 mV。試求該加熱爐實際溫度是多少？ 解：已知：熱電偶的熱電勢E（600.0，0）=5.257 mV，冷端溫度為0℃時，輸出熱電勢E=5.267 mV，熱電偶靈敏度為：K = 5.257 mV/600 = 0.008762 mV/℃ 該加熱爐實際溫度是：T= E/K = 5.267 mV/0.008762 mV/0℃ = 601.14℃

2.將一支靈敏度為0.08mV/℃的熱電偶與電壓表相連，電壓表接線端處溫度為50 ℃。電壓表讀數(shù)為60mV，求熱電偶熱端溫度。解：電壓表接線端溫度為冷端溫度，電壓表上的讀數(shù)由熱端溫度t和冷端溫度50 ℃產(chǎn)生，即E（t，50）=60mV。E（t，50）= E（t，0）-E（50，0），則 E（t，0）= E（t，50）+E（50，0）=60+50*0.08 =64mV 所以熱端溫度t=64/0.08=800 ℃ 計算題 3

一個變間隙式平板電容傳感器，其極板直徑D=8mm，極板間初始間距

d0=1mm，極板間介質(zhì)為空氣，其介電常數(shù)ε0=8.85×10-12F/m。

試求：(1)初始電容C0；

(2)當(dāng)傳感器工作時，間隙減小?d=10μm，則其電容量變化?C；(3)如果測量電路的靈敏Ku=100mV/pF，則在?d=±1μm時的輸出電壓U0。計算題3 解：(1)初始電容： C0??0Sd0??0?rd02?8.85?10?12???(4?10?3?3)21?10?4.45?10?13F?0.445pF(2)由?CC0??dd0，則當(dāng)Δd=10um時，有 10?101?3?C?C0?dd0?0.445pF??4.45?10?3pF(3)當(dāng)Δd=±1μm時，有 ?C?C0?dd0?0.445pF??1?m1?10?m3??0.445?10?3pF 由 Ku=100mV/pF=U0/ΔC，則 U0=KuΔC=100mV/pF×(±0.445×10-3pF)=±0.0445(mV)