第一篇：傳感器與檢測技術(shù)
第一章傳感器與檢測技術(shù)第一節(jié)：機電一體化系統(tǒng)常用傳感器p11.傳感器的組成由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件及其轉(zhuǎn)換電路三部分組成①敏感元件是直接感受被測物理量，并確定元件及其基本轉(zhuǎn)換電路②轉(zhuǎn)換元件是將敏感元件輸出的非電量轉(zhuǎn)換成電路參數(shù)及電流或電壓等電信號③基本轉(zhuǎn)換電路則將該電信號轉(zhuǎn)換成便于傳輸、處理的電量p1
2.傳感器的分類p1①按被測量對象分類②按工作機理分類③按被測物理量分類④按工作原理分類⑤按傳感器能量源分類⑥按輸出信號的性質(zhì)分類p
2三、傳感器的特性及主要性能指標(biāo)p41、傳感器的靜態(tài)特性
2、傳感器的動態(tài)特性
3、傳感器的性能指標(biāo)p4①高精度、低成本②高靈敏度③工作可靠④穩(wěn)定性好⑤抗干擾能力強⑥動態(tài)特性良好⑦結(jié)構(gòu)簡單、小巧，使用維護方便，通用性強p4第二節(jié)：傳感器檢測技術(shù)的地位和作用p5第三節(jié)：1.測量范圍及量程p62.靈敏度p63.線性度p74.重復(fù)性p75.穩(wěn)定性：穩(wěn)定性即在相同條件、相當(dāng)長時間內(nèi)，其輸入/輸出特性不發(fā)生變化的能力p76.精確度p77.動態(tài)特性：傳感器的動態(tài)特性反映了傳感器對于隨時間變化的動態(tài)量的響應(yīng)特性p88.環(huán)境參數(shù)p8第四節(jié)：傳感器的標(biāo)定與校準(zhǔn)p91.傳感器的靜態(tài)標(biāo)定p92.傳感器的動態(tài)標(biāo)定p10第五節(jié)：傳感器與檢測技術(shù)的發(fā)展方向。
1.開發(fā)新型傳感器p112.傳感檢測技術(shù)的智能化p113.復(fù)合傳感器：復(fù)合傳感器是同時檢測幾種物理量具有復(fù)合檢測功能的傳感器p124.研究生物感官，開發(fā)仿生傳感器p12
第二章第一節(jié)：參量型位移傳感器p131.電阻式位移傳感器p132.電阻應(yīng)應(yīng)變式位移傳感器p153.電容式位移傳感器p154.電感式位移傳感器p20第二節(jié)：發(fā)電型位移傳感器—壓電位移傳感器p25第三節(jié)：大位移傳感器p261.磁柵式位移傳感器p262.光柵式位移傳感器p273.感應(yīng)同步器p294.激光式位移傳感器p31
第三章 力、扭矩和壓力傳感器p34第一節(jié)：測力傳感器p341.電阻應(yīng)變式測力傳感器p342.壓電式力傳感器p41①壓電效應(yīng)p41②壓電晶體及材料③壓電式傳感器的等效電路和前置放大器p423.壓磁式力傳感器p44①效應(yīng)p44②工作原理p45③結(jié)構(gòu)p45第二節(jié)：扭矩傳感器p461.電阻應(yīng)變式扭矩傳感器p462.壓磁式扭矩儀p483.電容式扭矩測量儀p494.光電式扭矩測量儀p495.鋼弦式扭矩傳感器p50
第三節(jié)：壓力傳感器p501.液柱式壓力轉(zhuǎn)換原理p502.活塞式壓力轉(zhuǎn)換原理p513.彈性式壓力傳感元件p514.電量式壓力計p53①電容式壓力傳感器p53②應(yīng)變式壓力傳感器p53③壓阻式壓力傳感器p54④電感式壓力傳感器⑤渦流式壓力傳感器p55⑥霍爾式壓力傳感器p55⑦壓電式壓力傳感器p55
第四章 速度、加速度傳感器p57第一節(jié)：速度傳感器p571.直流測速發(fā)電機p57
2.交流測速發(fā)電機p583.線振動速度傳感器p594.變磁通式速度傳感器p605.霍爾式和電渦流式轉(zhuǎn)速傳感器p616.陀螺式角速度傳感器p627.流速風(fēng)速傳感器p64第二節(jié)：加速度傳感器p661.壓電式加速度傳感器p672.應(yīng)變式加速度傳感器p693.磁致伸縮式振動加速度傳感器p734.力平衡式伺服加速度傳感器p735.單片微型平衡式伺服加速度傳感器p756.慣性傾角加速度傳感器p76
第五章 視覺、觸覺傳感器p77第一節(jié)：視覺傳感器p771.光電式攝像機原理p77固體半導(dǎo)體攝像機原理p783.激光式視覺傳感器原理p784.紅外圖像傳感器原理p78
第二節(jié)：人工視覺p801.人工視覺系統(tǒng)的硬件構(gòu)成p802.物體識別p81第三節(jié)：觸覺傳感器p851.接觸覺傳感器p862.壓覺傳感器p873.滑動覺傳感器p88
第六章 第一節(jié)：熱電偶式傳感器p901.基本原理p902.熱電偶組成、分類及其特點p91第二節(jié)：電阻式溫度傳感器p931.金屬熱電阻溫度傳感器p932.熱敏電阻溫度傳感器p94第三節(jié)：非接觸式溫度傳感器p951.全輻射溫度傳感器p952.高度式溫度傳感器p963.比色溫度傳感器p97第四節(jié)：半導(dǎo)體溫度傳感器p98
第七章 氣敏、溫度、水份傳感器p100第一節(jié)：氣敏傳感器p1001.氣敏元件工作機理p1002.常用氣敏元件的種類p101①燒結(jié)型氣敏元件p101②薄膜型氣敏元件p101③厚膜氣敏元件p1023.氣敏元件的幾種應(yīng)用實例p102第二節(jié)：溫度傳感器p1051.相對濕度與絕對濕度p1062.氯化鋰濕敏元件p1063.半導(dǎo)體陶瓷濕敏元件p1074.熱敏電阻式濕敏元件p1085.高分子膜濕敏元件p1096.金屬氧化物陶瓷濕敏元件p1117.結(jié)露傳感器p112第三節(jié)：水份傳感器p1131.水份傳感器的工作原理與結(jié)構(gòu)p1132.直流電阻式水份計的結(jié)構(gòu)原理p114
第八章 傳感檢測系統(tǒng)的構(gòu)成p116第一節(jié)：傳感檢測系統(tǒng)的組成p116第二節(jié)：電橋p1171.電橋工作原理p1172.電橋的分類與應(yīng)用p1183.電橋的工作特性指標(biāo)p1204.電橋調(diào)零p122第三節(jié)：調(diào)制與解調(diào)p1221.調(diào)制p1232.解調(diào)p124第四節(jié)：濾波器p1261.無源濾波器p1262.有源濾波器p1293.數(shù)字濾波p136第五節(jié)：數(shù)/模和模/數(shù)的轉(zhuǎn)換p1371.數(shù)/模轉(zhuǎn)換原理p1372.數(shù)/模轉(zhuǎn)換器芯片介紹p1383.數(shù)/模轉(zhuǎn)換器的技術(shù)指標(biāo)p1394.模/數(shù)轉(zhuǎn)換原理p1405.模/數(shù)轉(zhuǎn)換器芯片介紹p1426.模/數(shù)轉(zhuǎn)換器的技術(shù)指標(biāo)p143第六節(jié)：傳感器與模/數(shù)轉(zhuǎn)換器的連接通道p1431.放大與濾波環(huán)節(jié)p1432.多路模擬開關(guān)環(huán)節(jié)p1453.采樣保持環(huán)節(jié)p1464.模/數(shù)轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)p148
第七節(jié)：傳感檢測信號的細(xì)分與辨向原理p1491.四倍細(xì)分原理p1492.辨向原理p151
3.細(xì)分、辨向常用電路p152第八節(jié)：傳感檢測系統(tǒng)中的抗干擾問題p1531.干擾與噪聲p1532.抑制干擾的方法p1543.典型噪聲干擾的抑制p156第九節(jié)：傳感檢測系統(tǒng)中的微機接口p1561.接口的基本方式p1572.A/D轉(zhuǎn)換器與CPU連接需解決的技術(shù)問題p1573.數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換接口的典型結(jié)構(gòu)p1584.A/D轉(zhuǎn)換器與CPU的接口示例p1595.傳感檢測系統(tǒng)的顯示器及其接口p163第十節(jié)：傳感器信號的溫度補償及線性化的計算機處理p1681.溫度補償?shù)奶幚矸椒╬1682.線性化處理方法p1683.線性化與溫度補償實例p170
第九章 信號分析及其在測試中的應(yīng)用p173第一節(jié)：信號的分類p1731.確定性信號p1732.非確定性信號p1733.模擬信號與離散信號p174第二節(jié)：信號的幅值描述p1741.信號的均值u p1742.信號的方差p1753.信號的均方值p1754.信號的概率密度函數(shù)p（x）p175第三節(jié)：信號的相關(guān)描述p176第四節(jié)：信號的頻域描述p178
1.周期信號與離散頻譜—傅里葉級數(shù)p1782.非周期信號與連續(xù)頻譜—傅里葉變換p182
3.傅里葉變換的基本性質(zhì)p1834.非確定性信號的功率譜密度函數(shù)p184第五節(jié)：信號分析在振動測試中的應(yīng)用p1881.振動的類型p1882.振動的激勵方式p1893.激振器p190
第十章 傳感器在機電一體化系統(tǒng)中的應(yīng)用p200第一節(jié)：傳感器在工業(yè)機器人中的應(yīng)用p2001.零位和極限位置的檢測p2002.位移量的檢測p2013.速度加速度的檢測p2014.外部信息傳感器在電弧焊機器人中的應(yīng)用p201第二節(jié)：傳感器在CNC機床與加工中心的應(yīng)用p2031.傳感器在位置反饋系統(tǒng)中的應(yīng)用p2032.傳感器在速度反饋系統(tǒng)中應(yīng)用p203第三節(jié)：傳感器在三坐標(biāo)測量機中的應(yīng)用p204第四節(jié)：傳感器在汽車機電一體化中應(yīng)用p208第五節(jié)：傳感器在家用電器中的應(yīng)用p218
第二篇：傳感器與檢測技術(shù)論文
光電傳感器--太陽能電池板
太陽能電池板是利用光生伏特效應(yīng)原理制造的。在光線作用下能夠使物體產(chǎn)生一定方向的電動勢的現(xiàn)象叫做光生伏特效應(yīng)。基于該效應(yīng)的光電器件有光電池和光敏二極管、三極管。太陽能電池是通過光電效應(yīng)或者光化學(xué)效應(yīng)直接把光能轉(zhuǎn)化成電能的裝置。以光電效應(yīng)工作的薄膜式太陽能電池為主流，而以光化學(xué)效應(yīng)工作的濕式太陽能電池則還處于萌芽階段。
太陽能電池板 Solar panel
分類：晶體硅電池板：多晶硅太陽能電池、單晶硅太陽能電池。
非晶硅電池板：薄膜太陽能電池、有機太陽能電池。
化學(xué)染料電池板：染料敏化太陽能電池。太陽能發(fā)電系統(tǒng)
太陽能發(fā)電系統(tǒng)由太陽能電池組、太陽能控制器、蓄電池（組）組成。如輸出電源為交流220V或 110V，還需要配置逆變器。各部分的作用為：
（一）太陽能電池板：太陽能電池板是太陽能發(fā)電系統(tǒng)中的核心部分，也是太陽能發(fā)電系統(tǒng)中價值最高的部分。其作用是將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，或送往蓄電池中存儲起來，或推動負(fù)載工作。太陽能電池板的質(zhì)量和成本將直接決定整個系統(tǒng)的質(zhì)量和成本。
（二）太陽能控制器：太陽能控制器的作用是控制整個系統(tǒng)的工作狀態(tài)，并對蓄電池起到過充電保護、過放電保護的作用。在溫差較大的地方，合格的控制器還應(yīng)具備溫度補償?shù)墓δ堋Ｆ渌郊庸δ苋绻饪亻_關(guān)、時控開關(guān)都應(yīng)當(dāng)是控制器的可選項。
（三）蓄電池：一般為鉛酸電池，一般有12V和24V這兩種，小微型系統(tǒng)中，也可用鎳氫電池、鎳鎘電池或鋰電池。其作用是在有光照時將太陽能電池板所發(fā)出的電能儲存起來，到需要的時候再釋放出來。
（四）逆變器：在很多場合，都需要提供AC220V、AC110V的交流電源。由于太陽能的直接輸出一般都是DC12V、DC24V、DC48V。為能向AC220V的電器提供電能，需要將太陽能發(fā)電系統(tǒng)所發(fā)出的直流電能轉(zhuǎn)換成交流電能，因此需要使用DC-AC逆變器。在某些場合，需要使用多種電壓的負(fù)載時，也要用到DC-DC逆變器，如將24VDC的電能轉(zhuǎn)換成5VDC的電能（注意，不是簡單的降壓）。
晶體硅太陽能電池的制作過程：
晶體硅太陽能電池
“硅”是我們這個星球上儲藏最豐量的材料之一。自從19世紀(jì)科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了晶體硅的半導(dǎo)體特性后，它幾乎改變了一切，甚至人類的思維。20世紀(jì)末，我們的生活中處處可見“硅”的身影和作用，晶體硅太陽能電池是近15年來形成產(chǎn)業(yè)化最快的。生產(chǎn)過程大致可分為五個步驟：a、提純過程 b、拉棒過程 c、切片過程 d、制電池過程 e、封裝過程。
太陽能電池的應(yīng)用：
太陽能電池,1971年首次應(yīng)用于我國發(fā)射的衛(wèi)星上。1973年開始將太陽能電池用于地面。由于受到價格和產(chǎn)量的限制,市場發(fā)展很緩慢,除了作為衛(wèi)星電源,在地面上太陽能電池僅用于小功率電源系統(tǒng),如航標(biāo)燈、鐵路信號系統(tǒng)等。
2002年,國家有關(guān)部委啟動了“西部省區(qū)無電鄉(xiāng)通電計劃”,通過光伏和小型風(fēng)力發(fā)電解決西部七省區(qū)無電鄉(xiāng)的用電問題。這一項目的啟動大大刺激了太陽能發(fā)電產(chǎn)業(yè),國內(nèi)建起了幾條太陽能電池的封裝線,使太陽能電池的年生產(chǎn)量迅速增加。
目前太陽能電池已經(jīng)開始廣泛用于通信、交通、民用產(chǎn)品等各個領(lǐng)域,光伏發(fā)電不但列入到國家的攻關(guān)計劃,而且列入國家電力建設(shè)計劃,同時也在一些重大工程項目中得到應(yīng)用。2003年底，我國太陽能電池的累計裝機達到5萬千。目前，光伏發(fā)電已遍及我國西部各省區(qū)、以及中部和東部的部分省、市、自治區(qū)，投入總規(guī)模已經(jīng)超過30億元人民幣。太陽能電池高效和低價統(tǒng)一始終是國際開發(fā)的目標(biāo)。
太陽能發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計需要考慮如下因素：
問題
1、太陽能發(fā)電系統(tǒng)在哪里使用？該地日光輻射情況如何？
問題
2、系統(tǒng)的負(fù)載功率多大？
問題
3、系統(tǒng)的輸出電壓是多少，直流還是交流？
問題
4、系統(tǒng)每天需要工作多少小時？
問題
5、如遇到?jīng)]有日光照射的陰雨天氣，系統(tǒng)需連續(xù)供電多少天？
問題
6、負(fù)載的情況，純電阻性、電容性還是電感性，啟動電流多大？
問題
7、系統(tǒng)需求的數(shù)量？
太陽能電池的原理
太陽光照在半導(dǎo)體p-n結(jié)上，形成新的空穴-電子對，在p-n結(jié)電場的作用下，空穴由n區(qū)流向p區(qū)，電子由p區(qū)流向n區(qū)，接通電路后就形成電流。這就是光電效應(yīng)太陽能電池的工作原理。
一、太陽能發(fā)電方式太陽能發(fā)電有兩種方式，一種是光—熱—電轉(zhuǎn)換方式，另一種是光—電直接轉(zhuǎn)換方式。
（1）光—熱—電轉(zhuǎn)換方式通過利用太陽輻射產(chǎn)生的熱能發(fā)電，一般是由太陽能集熱器將所吸收的熱能轉(zhuǎn)換成工質(zhì)的蒸氣，再驅(qū)動汽輪機發(fā)電。前一個過程是光—熱轉(zhuǎn)換過程；后一個過程是熱—電轉(zhuǎn)換過程，與普通的火力發(fā)電一樣.太陽能熱發(fā)電的缺點是效率很低而成本很高，估計它的投資至少要比普通火電站貴5～10倍.一座1000MW的太陽能熱電站需要投資20～25億美元，平均1kW的投資為2000～2500美元。因此，目前只能小規(guī)模地應(yīng)用于特殊的場合，而大規(guī)模利用在經(jīng)濟上很不合算，還不能與普通的火電站或核電站相競爭。
（2）光—電直接轉(zhuǎn)換方式該方式是利用光電效應(yīng)，將太陽輻射能直接轉(zhuǎn)換成電能，光—電轉(zhuǎn)換的基本裝置就是太陽能電池。太陽能電池是一種由于光生伏特效應(yīng)而將太陽光能直接轉(zhuǎn)化為電能的器件，是一個半導(dǎo)體光電二極管，當(dāng)太陽光照到光電二極管上時，光電二極管就會把太陽的光能變成電能，產(chǎn)生電流。當(dāng)許多個電池串聯(lián)或 并聯(lián)起來就可以成為有比較大的輸出功率的太陽能電池方陣了。太陽能電池是一種大有前途的新型電源，具有永久性、清潔性和靈活性三大優(yōu)點.太陽能電池壽命長，只要太陽存在，太陽能電池就可以一次投資而長期使用；與火力發(fā)電、核能發(fā)電相比，太陽能電池不會引起環(huán)境污染；太陽能電池可以大中小并舉，大到百萬千瓦的中型電站，小到只供一戶用的太陽能電池組，這是其它電源無法比擬的
電池板原料：玻璃，EVA，電池片、鋁合金殼、包錫銅片、不銹鋼支架、蓄電池等。
太陽能電池板新型涂層研發(fā)成功
美國倫斯勒理工學(xué)院研究人員2008年開發(fā)出一種新型涂層，將其覆蓋在太陽能電池板上能使后者的陽光吸收率提高到96.2%，而普通太陽能電池板的陽光吸收率僅為70%左右。
新涂層主要解決了兩個技術(shù)難題，一是幫助太陽能電池板吸收幾乎全部的太陽光譜，二是使太陽能電池板吸收來自更大角度的太陽光，從而提高了太陽能電池板吸收太陽光的效率。
普通太陽能電池板通常只能吸收部分太陽光譜，而且通常只在吸收直射的太陽光時工作效率較高，因此很多太陽能裝置都配備自動調(diào)整系統(tǒng)，以保證太陽能電池板始終與太陽保持最有利于吸收能量的角度。
多元化合物太陽電池
除了常用的單晶、多晶、非晶硅電池之外，多元化合物太陽電池指不是用單一元素半導(dǎo)體材料制成的太陽電池。現(xiàn)在各國研究的品種繁多，大多數(shù)尚未工業(yè)化生產(chǎn)，主要有以下幾種：
a)硫化鎘太陽能電池
b)砷化鎵太陽能電池
c)銅銦硒太陽能電池(新型多元帶隙梯度Cu(In, Ga)Se2薄膜太陽能電池)全球太陽能電池產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀
據(jù)Dataquest的統(tǒng)計資料顯示,目前全世界共有136 個國家投入普及應(yīng)用太陽能電池的熱潮中,其中有95 個國家正在大規(guī)模地進行太陽能電池的研制開發(fā),積極生產(chǎn)各種相關(guān)的節(jié)能新產(chǎn)品。1998年,全世界生產(chǎn)的太陽能電池,其總的發(fā)電量達1000兆瓦,1999年達 2850兆瓦。2000年,全球有將近4600 家廠商向市場提供光電池和以光電池為電源的產(chǎn)品。
目前,許多國家正在制訂中長期太陽能開發(fā)計劃,準(zhǔn)備在21世紀(jì)大規(guī)模開發(fā)太陽能，美國能源部推出的是國家光伏計劃, 日本推出的是陽光計劃。NREL光伏計劃是美國國家光伏計劃的一項重要的內(nèi)容，該計劃在單晶硅和高級器件、薄膜光伏技術(shù)、PVMaT、光伏組件以及系統(tǒng)性能和工程、光伏應(yīng)用和市場開發(fā)等5個領(lǐng)域開展研究工作。
美國還推出了太陽能路燈“計劃”,旨在讓美國一部分城市的路燈都改為由太陽能供電,根據(jù)計劃,每盞路燈每年可節(jié)電 800 度。日本也正在實施太陽能“7萬套工程計劃”，日本準(zhǔn)備普及的太陽能住宅發(fā)電系統(tǒng),主要是裝設(shè)在住宅屋頂上的太陽能電池發(fā) 電設(shè)備,家庭用剩余的電量還可以賣給電力公司。一個標(biāo)準(zhǔn)家庭可安裝一部發(fā)電3000瓦的系統(tǒng)。歐洲則將研究開發(fā)太陽能電池列入著名的“尤里卡”高科技計劃，推出了“10萬套工程計劃”。這些以普及應(yīng)用光電池為主要內(nèi)容的“太陽能工程”計劃是目前推動太陽能光電池產(chǎn)業(yè)大發(fā)展的重要動力之一。
日本、韓國以及歐洲地區(qū)總共8個國家最近決定攜手合作,在亞洲內(nèi)陸及非洲沙漠地區(qū)建設(shè)世界上規(guī)模最大的太陽能發(fā)電站,他們的目標(biāo)是將占全球陸地面積約1/4的沙漠地區(qū)的長時間日照資源有效地利用起來,為30萬用戶提供100萬千瓦的電能。計劃將從2001年開始，花4年時間完成。
目前,美國和日本在世界光伏市場上占有最大的市場份額。美國擁有世界上最大的光伏發(fā)電廠,其功率為7MW,日本也建成了發(fā)電功率達1MW的光伏發(fā)電廠。全世界總共有23萬座光伏發(fā)電設(shè)備,以色列、澳大利亞、新西蘭居于領(lǐng)先地位。
20世紀(jì)90年代以來,全球太陽能電池行業(yè)以每年15%的增幅持續(xù)不斷地發(fā)展。據(jù)Dataquest發(fā)布的最新統(tǒng)計和預(yù)測報告顯示,美國、日本和西歐工業(yè)發(fā)達國家在研究開發(fā)太陽能方面的總投資, 1998年達570億美元;1999年646億美元;2000年700億美元;2001年將達820億美元;2002年有望突破1000億美元。
我國太陽能電池產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀
我國對太陽能電池的研究開發(fā)工作高度重視,早在七五期間,非晶硅半導(dǎo)體的研究工作已經(jīng)列入國家重大課題;八五和九五期間,我國把研究開發(fā)的重點放在大面積太陽能電池等方面。2003年10月，國家發(fā)改委、科技部制定出未來5年太陽能資源開發(fā)計劃，發(fā)改委“光明工程”將籌資100億元用于推進太陽能發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用，計劃到2005年全國太陽能發(fā)電系統(tǒng)總裝機容量達到300兆瓦。
2002年，國家有關(guān)部委啟動了“西部省區(qū)無電鄉(xiāng)通電計劃”，通過太陽能和小型風(fēng)力發(fā)電解決西部七省區(qū)無電鄉(xiāng)的用電問題。這一項目的啟動大大刺激了太陽能發(fā)電產(chǎn)業(yè)，國內(nèi)建起了幾條太陽能電池的封裝線，使太陽能電池的年生產(chǎn)量迅速增加。我國目前已有10條太陽能電池生產(chǎn)線,年生產(chǎn)能力約為4.5MW,其中8條生產(chǎn)線是從國外引進的,在這8條生產(chǎn)線當(dāng)中,有6條單晶硅太陽能電池生產(chǎn)線,2條非晶硅太陽能電池生產(chǎn)線。據(jù)專家預(yù)測,目前我國光伏市場需求量為每年5MW,2001～2010年,年需求量將達10MW,從2011年開始,我國光伏市場年需求量將大于20MW。
目前國內(nèi)太陽能硅生產(chǎn)企業(yè)主要有洛陽單晶硅廠、河北寧晉單晶硅基地和四川峨眉半導(dǎo)體材料廠等廠商，其中河北寧晉單晶硅基地是世界最大的太陽能單晶硅生產(chǎn)基地，占世界太陽能單晶硅市場份額的25％左右。
在太陽能電池材料下游市場，目前國內(nèi)生產(chǎn)太陽能電池的企業(yè)主要有無錫尚德、南京中電、保定英利、河北晶澳、林洋新能源、蘇州阿特斯、常州天合、云南天達光伏科技、寧波太陽能電源、京瓷（天津）太陽能等公司，總計年產(chǎn)能在800MW以上。
2009年，國務(wù)院根據(jù)工信提供的報告指出多晶硅產(chǎn)能過剩，實際業(yè)界人并不認(rèn)可，科技部已經(jīng)表態(tài)，多晶硅產(chǎn)能并不過剩。太陽能電池發(fā)展市場
當(dāng)電力、煤炭、石油等不可再生能源頻頻告急，能源問題日益成為制約國際社會經(jīng)濟發(fā)展的瓶頸時，越來越多的國家開始實行“陽光計劃”，開發(fā)太陽能資源，尋求經(jīng) 濟發(fā)展的新動力。歐洲一些高水平的核研究機構(gòu)也開始轉(zhuǎn)向可再生能源。在國際光伏市場巨大潛力的推動下，各國的太陽能電池制造業(yè)爭相投入巨資，擴大生產(chǎn)，以爭一席之地。
全球太陽能電池產(chǎn)業(yè)1994-2004年10年里增長了17倍，太陽能電池生產(chǎn)主要分布在日本、歐洲和美國。2006年全球太陽能電池安裝規(guī)模已達1744MW，較2005年成長19％，整個市場產(chǎn)值已正式突破100億美元大關(guān)。2007年全球太陽能電池產(chǎn)量達到3436MW，較2006年增長了56%。
中國對太陽能電池的研究起步于1958年，20世紀(jì)80年代末期，國內(nèi)先后引進了多條太陽能電池生產(chǎn)線，使中國太陽能電池生產(chǎn)能力由原來的3個小廠的幾百kW一下子提升到4個廠的4.5MW，這種產(chǎn)能一直持續(xù)到2002年，產(chǎn)量則只有2MW左右。2002年后，歐洲市場特別是德國市場的急劇放大和無錫尚德太陽能電力有限公司的橫空出世及超常規(guī)發(fā)展給中國光伏產(chǎn)業(yè)帶來了前所未有的發(fā)展機遇和示范效應(yīng)。
目前，我國已成為全球主要的太陽能電池生產(chǎn)國。2007年全國太陽能電池產(chǎn)量達到1188MW，同比增長293%。中國已經(jīng)成功超越歐洲、日本為世界太陽能電池生產(chǎn)第一大國。在產(chǎn)業(yè)布局上，我國太陽能電池產(chǎn)業(yè)已經(jīng)形成了一定的集聚態(tài)勢。在長三角、環(huán)渤海、珠三角、中西部地區(qū)，已經(jīng)形成了各具特色的太陽能產(chǎn)業(yè)集群。
中國的太陽能電池研究比國外晚了20年，盡管最近10年國家在這方面逐年加大了投入，但投入仍然不夠，與國外差距還是很大。政府應(yīng)加強政策引導(dǎo)和政策激勵，盡快解決太陽能發(fā)電上網(wǎng)與合理定價等問題。同時可借鑒國外的成功經(jīng)驗，在公共設(shè)施、政府辦公樓等領(lǐng)域強制推廣使用太陽能，充分發(fā)揮政府的示范作用，推動國內(nèi)市場盡快起步和良性發(fā)展。
太陽能光伏發(fā)電在不遠(yuǎn)的將來會占據(jù)世界能源消費的重要席位，不但要替代部分常規(guī)能源，而且將成為世界能源供應(yīng)的主體。預(yù)計到2030年，可再生能源在總能源結(jié)構(gòu)中將占到30％以上，而太陽能光伏發(fā)電在世界總電力供應(yīng)中的占比也將達到10％以上；到2040年，可再生能源將占總能耗的50％以上，太陽能光伏發(fā)電將占總電力的20％以上；到21世紀(jì)末，可再生能源在能源結(jié)構(gòu)中將占到80％以上，太陽能發(fā)電將占到60％以上。這些數(shù)字足以顯示出太陽能光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展前景及其在能源領(lǐng)域重要的戰(zhàn)略地位。由此可以看出，太陽能電池市場前景廣闊。
利用太陽能電池的離網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)
太陽能離網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)包括
1、太陽能控制器(光伏控制器和風(fēng)光互補控制器)對所發(fā)的電能進行調(diào)節(jié)和控制，一方面把調(diào)整后的能量送往直流負(fù)載或交流負(fù)載，另一方面把多余的能量送往蓄電池組儲存，當(dāng)所發(fā)的電不能滿足負(fù)載需要時，太陽能控制器又把蓄電池的電能送往負(fù)載。蓄電池充滿電后，控制器要控制蓄電池不被過充。當(dāng)蓄電池所儲存的電能放完時，太陽能控制器要控制蓄電池不被過放電，保護蓄電池。控制器的性能不好時，對蓄電池的使用壽命影響很大，并最終影響系統(tǒng)的可靠性。
2、太陽能蓄電池組的任務(wù)是貯能，以便在夜間或陰雨天保證負(fù)載用電。
3、太陽能逆變器負(fù)責(zé)把直流電轉(zhuǎn)換為交流電，供交流負(fù)荷使用。太陽能逆變器是光伏風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的核心部件。由于使用地區(qū)相對落后、偏僻，維護困難，為了提高光伏風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng) 5 的整體性能，保證電站的長期穩(wěn)定運行，對逆變器的可靠性提出了很高的要求。另外由于新能源發(fā)電成本較高，太陽能逆變器的高效運行也顯得非常重要。
太陽能離網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)主要產(chǎn)品分類 A、光伏組件 B、風(fēng)機 C、控制器 D、蓄電池組 E、逆變器 F、風(fēng)力/光伏發(fā)電控制與逆變器一體化電源。
利用太陽能電池的并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)
可再生能源并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)是將光伏陣列、風(fēng)力機以及燃料電池等產(chǎn)生的可再生能源不經(jīng)過蓄電池儲能，通過并網(wǎng)逆變器直接反向饋入電網(wǎng)的發(fā)電系統(tǒng)。
因為直接將電能輸入電網(wǎng)，免除配置蓄電池，省掉了蓄電池儲能和釋放的過程，可以充分利用可再生能源所發(fā)出的電力，減小能量損耗，降低系統(tǒng)成本。并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)能夠并行使用市電和可再生能源作為本地交流負(fù)載的電源，降低整個系統(tǒng)的負(fù)載缺電率。同時，可再生能源并網(wǎng)系統(tǒng)可以對公用電網(wǎng)起到調(diào)峰作用。并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)是太陽能風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展方向，代表了21世紀(jì)最具吸引力的能源利用技術(shù)。
太陽能并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)主要產(chǎn)品分類 A、光伏并網(wǎng)逆變器 B、小型風(fēng)力機并網(wǎng)逆變器 C、大型風(fēng)機變流器（雙饋變流器，全功率變流器）。
第三篇：傳感器與檢測技術(shù)總結(jié)
《傳感器與檢測技術(shù)》總結(jié)
姓名：王婷婷 學(xué)號：14032329 班級：14-1
1傳感器與檢測技術(shù)
這學(xué)期通過學(xué)習(xí)《傳感器與檢測技術(shù)》，懂得了很多，以下是我對這本書的總結(jié)。第一章 概 述
傳感器的作用是：傳感器是各種信息的感知、采集、轉(zhuǎn)換、傳輸和處理的功能器件，具有不可替代的重要作用。
傳感器的定義：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。
傳感器的組成：被測量量---敏感元件---轉(zhuǎn)換元件----基本轉(zhuǎn)換電路----電量輸出
傳感器的分類：按被測量對象分類（內(nèi)部系統(tǒng)狀態(tài)的內(nèi)部信息傳感器{位置、速度、力、力矩、溫度、導(dǎo)演變化}、外部環(huán)境狀態(tài)的外部信息傳感器{接觸式[觸覺、滑動覺、壓覺]、非接觸式[視覺、超聲測距、激光測距）；按工作機理分類（結(jié)構(gòu)型{電容式、電感式}、物性型{霍爾式、壓電式}）；按是否有能量轉(zhuǎn)換分類（能量控制型[有源型]、能量轉(zhuǎn)換型[無源型]）；按輸出信號的性質(zhì)分類（開關(guān)型[二值型]{接觸型[微動、行程、接觸開關(guān)]、非接觸式[光電、接近開關(guān)]}、模擬型{電阻型[電位器、電阻應(yīng)變片]，電壓、電流型[熱電偶、光電電池]，電感、電容型[電感、電容式位置傳感器]}、數(shù)字型{計數(shù)型[脈沖或方波信號+計數(shù)器]、代碼型[回轉(zhuǎn)編碼器、磁尺]}）。
傳感器的特性主要是指輸出與輸入之間的關(guān)系。當(dāng)輸入量為常量，或變化極慢時，稱為靜態(tài)特性；輸出量對于隨時間變化的輸入量的響應(yīng)特性，這一關(guān)系稱為動態(tài)特性，這一特性取決于傳感器本身及輸入信號的形式。可以分為接觸式環(huán)節(jié)（以剛性接觸形式傳遞信息）、模擬環(huán)節(jié)（多數(shù)是非剛性傳遞信息）、數(shù)字環(huán)節(jié)。動態(tài)測量輸入信號的形式通常采用正弦周期（在頻域內(nèi)）信號和階躍信號(在時域內(nèi))。
傳感器的靜態(tài)特性：線性度（以一定的擬合直線作基準(zhǔn)與校準(zhǔn)曲線比較?L??LmaxY?100%）、遲滯、重復(fù)性、靈敏度（K0=△Y/△X=輸出變化量/輸入變化量=k1k2···kn）和靈敏度誤差（rs=△K0/K0×100%、穩(wěn)定性、靜態(tài)測量不確定性、其他性能參數(shù)：溫度穩(wěn)定性、抗干擾穩(wěn)定性。
傳感器的動態(tài)特性：傳遞函數(shù)、頻率特性（幅頻特性、相頻特性）、過渡函數(shù)。
0階系統(tǒng)：靜態(tài)靈敏度；一階系統(tǒng)：靜態(tài)靈敏度，時間常數(shù)；二階系統(tǒng)：靜態(tài)靈敏度，時間常數(shù)，阻尼比。
傳感器的標(biāo)定：通過各種試驗建立傳感器的輸入量與輸出量之間的關(guān)系，確定傳感器在不同使用條件下的誤差關(guān)系。國家標(biāo)準(zhǔn)測力機允許誤差±0.001%，省、部一級計量站允許誤差±0.01%，市、企業(yè)計量站允許誤差±0.1%，三等標(biāo)準(zhǔn)測力機、傳感器允許誤差±（0.3～0.5）%，工程測試、試驗裝置、測試用力傳感器允許誤差±1%。分為靜態(tài)標(biāo)定和動態(tài)標(biāo)定。
第二章 位 移 檢 測 傳 感 器
測量位移常用的傳感器有電阻式、電容式、渦流式、壓電式、感應(yīng)同步器式、磁柵式、光電式。參量位移傳感器是將被測物理量轉(zhuǎn)化為電參數(shù)，即電阻、電容或電感等。發(fā)電型位移傳感器是將被測物理量轉(zhuǎn)換為電源性參量，如電動勢、電荷等。屬于能量轉(zhuǎn)換型傳感器，這類傳感器有磁電型、壓電型等。
電位計的電阻元件通常有線繞電阻、薄膜電阻、導(dǎo)塑料（即有機實心電位計）等。電位計結(jié)構(gòu)簡單，輸出信號大，性能穩(wěn)定，并容易實現(xiàn)任意函數(shù)關(guān)系。其缺點是要求輸入能量大，電刷與電阻元件之間有干摩擦，容易磨損，產(chǎn)生噪聲干擾。
Rx?線性電位計的空載特性：
Rx?KRxl，KR----電位計的電阻靈敏度（Ω/m）。電位計輸出空載電壓為U0?Uix?Kuxl，Ku------電位計的電壓靈敏度（V/m）。
C?電容式傳感器的基本原理：
?S?r?oS???δ、S和εr中的某一項或幾項有變化時，就改變了電容C0，δ或S的變化可以反映線位移或角位移的變化，也可以間接反映壓力、加速度等的變化；εr的變化則可反映液面高度、材料厚度等的變化。ε0=8.85×10-12F/m。
K?a.變極距型電容位移傳感器的靈敏度為
?C?S?C???????0??0，C0?0；b.變極板面積型電C?容位移傳感器2??(l?x)x?Cx??C0?C0??lnRB/RAl, C0l? ； c.變介質(zhì)型電容式位移傳感器
C??0Sd????/?r，其中ε0為真空介電常數(shù)（空氣介電常數(shù)ε1=ε0）εr為介質(zhì)的相對介電常數(shù)，?r??/?0，ε為介質(zhì)的介電常數(shù)； d.容柵式電容位移傳感器
Cmax?n?ab??(R?R?r?r)?n?2?，其中n為可動容柵的柵極數(shù)，a、b分別為柵極的寬度寬度和長度，α為每條柵極所對應(yīng)的圓心角，R、r分別為柵極外半徑和內(nèi)半徑。特點分辨力高、精度高、量程大，刻劃精度和安裝精度要求有所降低。
電容式傳感器的轉(zhuǎn)換電路：電橋電路、二極管雙T形電路、差動脈沖調(diào)寬電路、運算放大器式電路、調(diào)頻電路。
電容式傳感器的特點：優(yōu)點：溫度特性好，結(jié)構(gòu)簡單、適應(yīng)性強，動態(tài)響應(yīng)好，可以實現(xiàn)非接觸測量、具有平均效應(yīng)。缺點：輸出阻抗高、負(fù)載能力差，寄生電容影響大。
電感式位移傳感器：是一種利用線圈自感和互感的變化實現(xiàn)非電量電測的裝置。感測量：位移、振動、壓力、應(yīng)變、流量、比重。種類有：根據(jù)轉(zhuǎn)換原理：分自感式和互感式兩種；根據(jù)結(jié)構(gòu)型式，分氣隙型、面積型和螺管型。
電感式傳感器的轉(zhuǎn)換電路：調(diào)幅電路；調(diào)頻電路；調(diào)相電路。
自感式電感受位移傳感器：N?m?Li ；
?m?NiN?NL?Rm ；Rm ；Rm?l2???S?0S0；其中l(wèi)----鐵心與銜鐵中的導(dǎo)磁長度；μ---鐵心與銜鐵的磁導(dǎo)率（H/m）；S---鐵心與銜鐵中的導(dǎo)磁面積；δ---氣隙厚度；μ0---真空磁導(dǎo)率；S0---氣隙導(dǎo)磁橫截面積。互感式位移傳感器：將被測物理量的變化轉(zhuǎn)換成互感系數(shù)的變化。常接成差動形式，故也稱差動變壓器式位移傳感器，屬于螺管型。則總輸出電動勢E0?E1?E2?(M2?M1)di1dt
互感式位移傳感器的誤差因素：零點殘余電壓（當(dāng)差動變壓器的銜鐵處于中間位置時，理想條件下其輸出電壓為零。但實際上，當(dāng)使用橋式電路時，在零點仍有一個微小的電壓值（從零點幾mV到數(shù)十mV）存在，稱為零點殘余電壓。電渦流式傳感器：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，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，當(dāng)線圈通入交變電流I時，在線圈的周圍產(chǎn)生一交變磁場H1，處于該磁場中的金屬體上產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，并形成渦流。金屬體上流動的電渦流也將產(chǎn)生相應(yīng)的磁場H2，H2與H1方向相反，對線圈磁場H1起抵消作用，從而引起線圈等效阻抗Z或等效電感L或品質(zhì)因素相應(yīng)變化。金屬體上的電渦流越大，這些參數(shù)的變化亦越大。如圖如式：
渦流位移傳感器主要分為高頻反射和低頻透射兩類。電渦流式傳感器的轉(zhuǎn)換電路：電橋電路法、諧振電路法、正反饋法。其特點是渦流式傳感器結(jié)構(gòu)簡單，易于進行非接觸測量，靈敏度高，應(yīng)用廣泛，可測位移、厚度、振動等。
霍爾效應(yīng)的定義：磁場中的靜止載流導(dǎo)體，當(dāng)它的電流方向與磁場方向不一致時，載流導(dǎo)體上平行于電流和磁場方向上的兩個面之間產(chǎn)生電動勢，這種現(xiàn)象稱霍爾效應(yīng)。該電勢稱霍爾電勢，霍爾效應(yīng)的大小：UH?BI/ned?UH?kHBI
霍爾式傳感器的誤差因素：元件幾何誤差以及電極焊點的大小造成的影響；不等位電勢的影響；寄生直流電勢的影響；感應(yīng)電勢的影響；溫度誤差的影響（恒流源供電和輸入回路并聯(lián)電阻；合理選取負(fù)載電阻；恒壓源和輸入回路串聯(lián)電阻；采用溫度襝元件。）
光柵式位移傳感器：長光柵（測量線位移）、圓光柵（測量角位移）。長光柵：是根據(jù)
BH?莫爾條紋效應(yīng)設(shè)計的。兩個莫爾條紋的間距
WW?2sin?/2?。光柵條紋密度有25條/mm，50條/mm，100條/mm或更密，柵線長度一般為6～12mm。其測長精度可達0.5～3μm(3000mm范圍內(nèi)），分辨力可達0.1μm。圓光柵：圓光柵同心放置時，條紋間距BH?WRWRBH?r1?r2；偏心放置時，e，測量精度可達到0.15“，分辨力可達0.1”。W：光柵柵距。R：圓的半徑。R1、R2:分別為切線圓半徑。e :偏心量。
光柵可以制成透射光柵和反射光柵,透射光柵的柵線刻制在透明村料上,要求較高時,可以采用光學(xué)玻璃；而指示光柵最好采用光學(xué)玻璃，反射光柵的柵線刻制在具有反射率很高的金屬或鍍以金屬膜的玻璃上。
感應(yīng)同步器：利用電磁感應(yīng)原理將線位移和角位移轉(zhuǎn)換成電信號的一種裝置。根據(jù)用途可將感應(yīng)同步器分為直線式和旋轉(zhuǎn)式兩種，分別用于測量線位移和角位移。
激光式位移傳感器：由激光器、光學(xué)元件、光電轉(zhuǎn)換元件構(gòu)成的將測位移量轉(zhuǎn)換成電信號。常用的激光干涉測長傳感器分為單頻激光干涉?zhèn)鞲衅骱碗p頻激光干涉?zhèn)鞲衅鳌?/p>
第三章 力、扭矩和壓力傳感器 測力傳感器：用于測力的傳感器多為電氣式。電氣式測力傳感器根據(jù)轉(zhuǎn)換方式不同又分為參量型和發(fā)電型。參量型測力傳感器有電阻應(yīng)變式、電容式、電感式等。發(fā)電測力傳感器有壓電式、壓磁式等。
電阻應(yīng)變式測力傳感器:將力作用在彈性元件上,彈性元件在力作用下產(chǎn)生應(yīng)變,利用貼在彈性元件上的應(yīng)變片將應(yīng)變轉(zhuǎn)換成電阻的變化。然后利用電橋?qū)㈦娮枳兓D(zhuǎn)換成電壓（或電流）的變化，再送入測量放大電路測量。最后利用標(biāo)定的電壓（或電流）和力之間的對應(yīng)關(guān)系，可測出力的大小或經(jīng)換算得到被測力。
dRdLdSd???????2????LE???(1?2?)??LE?LS?應(yīng)變片：R；其中μ：電阻絲的泊松系數(shù)；ζ：電阻絲受到的應(yīng)力（Pa)；E：電阻絲的彈性模量；πL：電阻絲材料的dR?(1?2?)??K?縱向壓阻系數(shù)。對于金屬絲，（1+2μ）ε?πLEε，則R；其中K：金屬電阻絲靈敏系數(shù)，K約在1.7～3.6之間。常用金屬絲材料在200℃～300℃以下工作可選用康銅絲應(yīng)變絲，在300℃以上工作可選用鎳鉻合金應(yīng)變片、鉑銥合金應(yīng)變片等。
半導(dǎo)體應(yīng)變片：其工作原理是基于壓阻效應(yīng)。壓阻效應(yīng)：是指當(dāng)半導(dǎo)體受到應(yīng)力作用時，由于截流子遷移率的變化，使其電阻率發(fā)生變化的現(xiàn)象。表達電阻絲電阻應(yīng)變效應(yīng)的公
K?式也適用于半導(dǎo)體電阻材料。其應(yīng)變靈敏系數(shù)為：
dR/R???LE，半導(dǎo)體應(yīng)變片的缺點是應(yīng)變靈敏系數(shù)的離散性大，機械強度低，非線性誤差大，溫度系數(shù)大。
應(yīng)變片的布置和接橋方式：則電橋的輸出U0?電壓為：
R1R3?R2R4Ui(R1?R2)(R3?R4)，當(dāng)R1=R2=R3=R4=R，U0?Ui?R1?R2?R3?R4(???)4RRRR，應(yīng)變儀電橋式作方式有：單臂、雙臂、四臂。應(yīng)變片在彈性元件上典型的布片和接橋方式有：柱型、環(huán)形、懸臂梁式、兩端固定梁、軸。壓電式力傳感器：是基于壓電元件的壓電效應(yīng)而工作的。正壓電效應(yīng)：當(dāng)某些晶體沿一定方向受到外力作用而變形時，在其相應(yīng)的兩個相對表面產(chǎn)生極性相反的電荷，當(dāng)外力去掉后，又恢復(fù)到不帶電狀態(tài)。晶體受力所產(chǎn)生的電荷量與外力的大小成正比，電荷的極性取決于變形的形式。逆壓電效應(yīng)：在某些晶體的極化方向（受力能產(chǎn)生電荷的方向）施加外電場，晶體本身將產(chǎn)生機械變形，當(dāng)外電場撤去后，變形也隨之消失。
壓電元件及其晶片連接方式有：單片式、兩片串聯(lián)式、兩片并聯(lián)式、剪切式、扭轉(zhuǎn)式。壓磁式力傳感器：在機械力作用下，鐵磁材料內(nèi)部產(chǎn)生應(yīng)力或應(yīng)力變化，使磁導(dǎo)率發(fā)生變化，磁阻相應(yīng)也發(fā)生變化的現(xiàn)象。外力是拉力時，在作用方向鐵磁材料磁導(dǎo)率提高，垂直作用力方向磁導(dǎo)率降低；作用力為壓力時，則反之。常用的鐵磁材料有硅鋼片和坡莫合金。
第四章 速度、加速度傳感器
直流測速發(fā)電機：按定子磁極的勵磁方式不同，可分為電磁式、永磁式兩類；若按電樞的結(jié)構(gòu)形式不同，可分為無槽電樞、有槽電樞、空心杯電樞、圓盤印刷繞組等。電樞感應(yīng)電動勢為Es?Ke?n?Cen，其中Ke：感應(yīng)系數(shù)；Φ：磁通；n：轉(zhuǎn)速；Ce:感應(yīng)電動勢與轉(zhuǎn)速的比例系數(shù)。空載時：Is=0 ,則有直流測速發(fā)電機的輸出電壓和電樞感應(yīng)電動勢相等，因而輸出電壓與轉(zhuǎn)速成正比。有負(fù)載時，直流測速發(fā)電機的輸出電壓為VCF?Es?Isrs，rS：電樞回路的總電阻。電樞電流為
IS?VCFRL，RL：測速發(fā)電機的負(fù)載電阻。則可得VCF?Cen?Cn1?rs/RL
直流測速發(fā)電機在工作中，其輸出電壓與轉(zhuǎn)速之間不能保持比例關(guān)系，原因和改進方法：一是有負(fù)載時，電樞反映去磁作用的影響，使輸出電壓不再與轉(zhuǎn)速成正比（在定子磁極上安裝補償繞組，或使負(fù)載電阻大于規(guī)定值）。二是電刷接觸壓降的影響（應(yīng)采用接觸壓降較小的銅-石墨電極或銅電極，并在它與換向器相接觸的表面上鍍銀）。三是溫度的影響（在直流測速發(fā)電機的繞組回路中串聯(lián)一個電阻值較大的附加電阻，再接到勵磁電源上）。
交流測速發(fā)電機：可分為永磁式、感應(yīng)式、脈沖式三種。永磁式并流測速發(fā)電機實質(zhì)上是單向永磁轉(zhuǎn)子同步發(fā)電機,定子繞組感應(yīng)的交變電動勢的大小和頻率都隨輸入信號而變f?化:
ppnE?4.44fNKw?m?44.4NKw?mn?Kn6060 ；
；其中K：常系數(shù)，K?4.44pNKw?m60 ；p：電機極對數(shù)；N：定子繞組每相匝數(shù)；KW：定子繞組基波繞組系數(shù)；Φm：電機每極基波磁通的幅值。通常此電機只做指示式轉(zhuǎn)速計使用。感應(yīng)式測速發(fā)電機與脈沖式測速發(fā)電機的工作原理基本相同，都是利用定子、轉(zhuǎn)子齒槽相互位置的變化，使輸出繞組中的磁通產(chǎn)生脈動，從而感應(yīng)出電動勢，也稱為感應(yīng)子式發(fā)電機原理。輸出電動f?勢的頻率為ZrnHz60，其中Zr：轉(zhuǎn)子齒數(shù)；n：電動機轉(zhuǎn)速（r/min)線振動速度傳感器：當(dāng)一個繞有N匝的線圈作垂直于磁場方向相對運動時，線圈切割磁力線，由法拉第電磁感應(yīng)定律可知，線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動勢E?NBlv，其中B：線圈所在磁場的磁感應(yīng)強度（T）；l：每匝線圈的平均長度；v：線圈磁場的運動速度。
變磁通式：開磁路式：測量時，齒輪隨被測旋轉(zhuǎn)體一起轉(zhuǎn)動，每轉(zhuǎn)過一個齒，傳感器磁路磁阻變化一次，磁通亦變化一次，因此線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的變化頻率等于齒輪的齒數(shù)與轉(zhuǎn)速的乘積。閉磁路式：測量轉(zhuǎn)速時，磁能周期變化，線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的頻率與轉(zhuǎn)速成正比。n?60f/z ； w?(2?/z)f(rad/s)
陀螺式角速度傳感器：包括轉(zhuǎn)子陀螺、壓電陀螺、激光陀螺、光纖陀螺。半導(dǎo)體硅流速傳感器是一種可測流速、流動方向的傳感器。其工作原理是依據(jù)發(fā)熱體與放置發(fā)熱體的流體介質(zhì)的熱導(dǎo)率λ與流體流速相關(guān)原理制成的。Q??(T1?T2)?(A?Bvt)(T1?T2)，Q：流體介質(zhì)從溫度T1流向溫度T2的熱量；λ：熱導(dǎo)率；vt:流體介質(zhì)流速；B：常數(shù)，A為vt=0時的熱導(dǎo)率，A與B均由由流體介質(zhì)性質(zhì)和發(fā)熱體性質(zhì)決定。
加速度傳感器：常用的有壓電式、應(yīng)變式、磁致伸縮式等。
壓電式加速度傳感器包括：壓縮型(為了區(qū)分異常振動與其它噪聲振動，傳感器的固有頻率設(shè)計成與異常振動頻率相同，從而提高了信噪比）、剪切型（可忽略橫向加速度的影響，還能在高溫環(huán)境中使用）、彎曲型（結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕、靈敏度高，但壓電材料有阻抗高、脆性大、難于與金屬粘結(jié)）。因為其本身內(nèi)阻抗很高，輸出微弱，則必須接高輸入阻抗的前置放大器。這類放大器有電壓放大器（第一級采用場效應(yīng)管構(gòu)成源極輸出器，第二級晶體管構(gòu)成對輸入端的負(fù)反饋，以提高輸入阻抗）和電荷放大器（輸出電壓u0??Q/Cf，Q：傳感器輸出電荷，Cf:反饋電容，即輸出電壓與電纜分布、長短無關(guān)）。壓電加速度傳感器屬發(fā)電型傳感器，可把它看成電壓源或電荷源，故靈敏度有電壓靈敏度{輸出電壓（mV）與所承受加速度之比}、電荷靈敏度{輸出電荷（Q）與所承受加速度之比）。對給定的壓電材料，靈敏度隨質(zhì)量的增大或壓電片的增多而增大。一般加速度傳感器尺寸越大，其固有頻率越低。因此在選用加速度傳感器時應(yīng)當(dāng)權(quán)衡靈敏度和結(jié)構(gòu)尺寸、附加質(zhì)量影響和頻率響應(yīng)特性之間的利弊。
第五章 視覺、觸覺傳感器
視覺傳感器：以光電變換為基礎(chǔ)，由四個部分組成，照明部（鎢絲燈、閃光燈等）、接收部（由透鏡和濾光片組成，具有聚成光學(xué)圖像或抽出有效信息的功能）、光電轉(zhuǎn)換部（將光學(xué)圖像信息轉(zhuǎn)換成電信號）、掃描部（將二維圖像的電信號轉(zhuǎn)換成時間序列的一維信號）。在機電一體化系統(tǒng)中的作用有三：進行位置檢測；進行圖像識別；進行物體形狀、尺寸缺陷的檢測。
視覺傳感器分為:光電式攝像機（即工業(yè)電視攝像機）{其光導(dǎo)攝像管是一種兼有光電轉(zhuǎn)換功能和掃描功能的真空管}、固體半導(dǎo)體攝像機{由許多光電二極管組成陣列代替光導(dǎo)攝像管。其攝像元件為CCD即電荷耦合器件,它是一種MOS型晶體管開關(guān)集成電路，它的構(gòu)成主要有隔行傳送方式、幀傳送方式}、激光式視覺傳感器{利用激光作為定向性高密度光源，由光電轉(zhuǎn)換及放大元件、高速回轉(zhuǎn)多面棱鏡、激光器組成}、紅外圖像傳感器{由紅外敏感元件、電子掃描電路組成}。
人工視覺系統(tǒng)的硬件構(gòu)成：圖像輸入、圖像處理、圖像存儲、圖像輸出四個子系統(tǒng)組成。圖像輸出裝置分為兩類：一類是只要求瞬時知道處理結(jié)果，以及計算機用對話形式進行處理的顯示終端，稱為軟拷貝；另一類可長時間保存結(jié)果，如寬行打印機、繪圖機、X-Y繪圖儀以及顯示器圖面照像裝置等，稱為硬拷貝。圖像信息的處理技術(shù)中，區(qū)域法與微分法不同，它不直接檢測灰度的變化點，而是以灰度大致相同的像素集合作為區(qū)域而匯集的方法。
觸覺傳感器：接觸覺、壓覺的閾值單位為104Pa，人的壓覺閾值約為1.28×104Pa，人的手指接觸覺閾值約為3×104Pa。接觸覺傳感器的代表是用硅橡膠制成的矩陣式觸覺傳感器。硅橡膠與金屬電極對置、接觸。由于硅橡膠受壓其電阻值就改變，所以輸出電壓相應(yīng)變化。滑動覺傳感器：被用于工業(yè)機器人手指把持面與操作對象之間的相對運動，以實現(xiàn)實時控制指部的夾緊力。它是檢測指部與操作物體在切向的相對位移。
第六章 溫度傳感器
熱電偶式溫度傳感器：屬于接觸式熱電動勢型傳感器，基于熱電效應(yīng)（當(dāng)兩種不同金屬導(dǎo)體兩端相互緊密地連接在一起組成一個閉合電路時，由于兩個端點溫度不同，回路中將產(chǎn)生熱電動勢，并有電流通過，即將熱能轉(zhuǎn)換成電能。）它由熱電偶（閉合回路）、熱電極（兩導(dǎo)體）、熱端、冷端組成。熱電動勢由接觸電動勢、溫差電動勢兩部分組成。
熱電偶的分類:普通熱電偶(主要用于測量液體和氣體的溫度)、鎧裝熱電偶（也稱纜式熱電偶，可分為有碰底型、不碰底型、露頭型、帽型。特點是測量結(jié)熱容量小、熱慣性小、動態(tài)響應(yīng)快、撓性好、強度高、抗震性好，適用于普通熱電偶不能測量的空間溫度）、薄膜熱電偶（可分為片狀、針狀，主要用于測量固體表面小面積瞬時變化的溫度。特點是熱容量小、時間常數(shù)小、反應(yīng)速度快）、并聯(lián)熱電偶（它是把幾個同一型號的熱電偶的同性電極參考端并聯(lián)在一起，而各個熱電偶的測量結(jié)處于不同溫度下，其輸出電動勢為各熱電偶熱電動勢的平均值，所以這種熱電偶可用于測量平均溫度）、串聯(lián)熱電偶（又稱熱電堆，它是把若干個同一型號的熱電偶串聯(lián)在一起，所有測量端處于同一溫度T之下，所有連接點處于另一溫度TO之下，則輸出電動勢是每個熱電動勢之和。為保證測量值的真實性，常用的方法有恒溫法、溫度修正法、電橋補償法、冷端補償法、電位補償法。）
電阻式溫度傳感器：分為金屬熱電阻式、熱敏電阻式兩大類。金屬熱電阻式溫度傳感器：其基理是在金屬導(dǎo)體兩端加電壓后，使其內(nèi)部雜亂無章運動的自由電子形成有規(guī)律的定向運動，而使導(dǎo)體導(dǎo)電。對于大多數(shù)金屬導(dǎo)體而言Rt?Ro(1??1t??2t2??????ntn)；鉑電阻物理化學(xué)性能穩(wěn)定，搞氧化能力強，測溫精度
23Rt?Ro[1??1t??2t??3(t?100?C)t]，在高，在（-200～0）℃范圍內(nèi)的阻溫特性是：（0～850）℃內(nèi)的阻溫特性是：Rt?Ro(1??1t??2t)，一般在RO=100Ω或RO=50Ω時，α1=3.96847×10-3/℃,α2=-5.847×10-7/℃2，α3=-4.22×10-12/℃4。銅價格低，在（-50～150）℃，23Rt?Ro(1??1t??2t??3t)其電化學(xué)性和物理性能穩(wěn)定，則有。為了避免通過交流電時產(chǎn)
2生感抗，或有交變磁場時產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，在繞制時要采用雙線無感繞制法。
熱敏電阻式溫度傳感器：所用材料是陶瓷半導(dǎo)體，其導(dǎo)電性取決于電子-空穴的濃度。其阻溫特性為RT=ROeB(1/T-1/TO)；正溫度系數(shù)熱敏電阻，隨溫度增加而增加，高溫不得超過140℃，臨界溫度系數(shù)熱敏電阻，不適于較寬溫度范圍內(nèi)的測量；負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻，其阻值隨溫度增加而下降，一般用于（-50～300）℃之間的溫度測量。硅熱敏電阻即可具有正溫度系數(shù)也可具有負(fù)溫度系數(shù)，采用線性化措施后，可在（-30～150）℃內(nèi)實現(xiàn)近似線性化。鍺熱敏電阻廣泛應(yīng)用于低溫測量；硼熱敏電阻在工作中700℃高溫時仍能滿足要求。
非接觸式溫度傳感器：可分為全輻射式溫度傳感器、亮度式溫度傳感器、比色式溫度傳感器。
全輻射式溫度傳感器：利用物體在全光譜范圍內(nèi)總輻射能量與溫度的關(guān)系測量溫度。
4全輻射式溫度傳感器測得的溫度總是低于物體的真實溫度。測量溫度：T?Tr1/?T ；Tr:輻射溫度；εT：溫度T時物體的全輻射發(fā)射系數(shù)。這種傳感器適用于遠(yuǎn)距離、不能直接接觸的高溫物體，其測量范圍為（100～2000）℃。
亮度式溫度傳感器：利用物體的單色輻射亮度隨溫度變化的原理。傳感器測得的溫度
11???ln??T值小于被測物體的真實溫度T：TTLC2，ελT：單色輻射發(fā)射系數(shù)；C2：第二輻射常數(shù)，C2=0.014388(m·K）；λ：波長（m)。
比色溫度傳感器：通常，將波長選在光譜的紅色和藍色區(qū)域內(nèi)。真實溫度T：11ln(??1/??2)??TTPC2(1?1)?1?2 ；其量程（800～2000）℃，測量精度為0.5%。如果兩個波長的單色發(fā)射系數(shù)相等，則真實溫度與比色溫度相同。一般灰體的發(fā)射系數(shù)不隨波長而變，故比色溫度等于真實溫度。通常λ1：對應(yīng)藍色，λ2：對應(yīng)為紅色。對于很多金屬，由于單色發(fā)射系數(shù)隨波長的增加而減小，故比色溫度高于真實溫度。半導(dǎo)體溫度傳感器：以半導(dǎo)體P-N結(jié)的溫度特性為理論基礎(chǔ)，利用晶體二極管與晶體三極管作為感溫元件。采用晶體二極管，測溫范圍在（0～50）℃；采用晶體三極管，測溫范圍在（-50～150）℃。
第七章 氣敏、溫度、水份傳感器 氣敏傳感器（N型半導(dǎo)體）：是一種將檢測到的氣體成份和濃度轉(zhuǎn)換為電信號的傳感器。具有代表性的是SnO2系和ZnO系氣敏元件。這些金屬氧化物都是利用陶瓷工藝制成的具有半導(dǎo)體特性的材料，簡稱半導(dǎo)瓷。材料吸收吸附分子，為正離子吸附（O2和氮氧化合物，為氧化型氣體）；材料釋放電子，為負(fù)離子吸附（H2、CO碳?xì)浠衔锖途祁悆A向，為還原型氣體）。SnO2氣敏半導(dǎo)瓷摻加Pd、Mo、Ga等雜質(zhì)，可供制造常溫工作的煙霧報警器。
濕度傳感器：分為絕對溫度（一定大小空間中水蒸氣的絕對含量，kg/m3，又稱為水氣濃度或水氣密度。它可以用水的蒸氣壓表示，空氣水氣密度
?v?pvMRT，其中M：水氣摩爾質(zhì)量；R：摩爾氣體常數(shù)；Pv：蒸氣壓力；T：熱力學(xué)溫度）、相對溫度（為某一被測蒸氣壓與相同溫度下飽和蒸氣壓比值的百分?jǐn)?shù)，常用%RH表示。是無量綱值。表示為潮濕程度。）
濕敏元件有：氯化鋰濕敏元件、半導(dǎo)體陶瓷濕敏元件、熱敏電阻濕敏元件、高分子膜濕敏元件。
氯化鋰濕敏元件：利用吸濕性鹽類潮解，離子導(dǎo)電率發(fā)生變化而制成的測濕元件。是典型的離子晶體。
熱敏電阻式濕敏元件：特點有靈敏度高且響應(yīng)速度快；無滯后現(xiàn)象；不像干濕球溫度計需要水和紗布及其它維修保養(yǎng)；可連續(xù)測量（不需要加熱清洗）；抗受風(fēng)、油、塵埃能力強。可制造精密的恒濕槽，精度達±0.2g/m3。
高分子膜濕敏元件：它是以隨高分子膜吸收或放出水份而引起電導(dǎo)率或電容變化測量環(huán)境相對濕度的裝置。根據(jù)電容器的容量值
C??Sd，再測得相對溫度。電子溫度計由檢測部分（有攜帶型、墻袋型、凸緣型）、數(shù)字顯示器、變換器構(gòu)成。常用于工業(yè)溫度監(jiān)視、記錄和控制，尤可用于濕度小于20%RH的測量。在超過90%RH的高濕區(qū)域會出現(xiàn)結(jié)露。結(jié)露時濕度傳感器在沾濕間歇不能測量，一旦沾濕消失，恢復(fù)原來特性。
水份傳感器：水份是存在于物質(zhì)中水的數(shù)量，以百分比表示。種類有:直流電阻型、高頻電阻型、電容率型、氣體介質(zhì)型、近紅外型、中子型、核磁共振型。
第八章 傳感檢測系統(tǒng)的構(gòu)成
傳感檢測系統(tǒng)的組成：傳感器（信息獲取）、中間轉(zhuǎn)換（信號調(diào)理）電路（信號轉(zhuǎn)換調(diào)理）、微機接口電路（信息傳輸）、分析處理及控制顯示電路（信息分析處理、顯示記錄）等部分組成。目前常用的有模擬顯示（精度受標(biāo)尺最小分度限制，易引入主觀誤差）、數(shù)字顯示（有利于消除讀數(shù)主觀誤差）、圖像顯示（常用的自動記錄儀器有筆式記錄儀、光線示波器、磁帶記錄儀）三種。
電橋：是把電阻、電感、電容等元件參數(shù)轉(zhuǎn)換成電壓或電流的一種測量電路。
直流電橋：在電橋的輸入端加入直流電源ES。當(dāng)輸出端與高輸入阻抗裝置相接時，電橋相當(dāng)于工作在輸出端開路狀態(tài)，其輸出電壓Uo?R1R3R1R4?R2R3Es?Es?EsR1?R2R3?R4(R1?R2)(R3?R4)。當(dāng)R2R3=R1R4時，輸出電壓UO為0，稱這種狀態(tài)為平衡狀態(tài)。若將電橋輸出端與內(nèi)阻為Rg的檢流計相連接，由戴維南定
Ro?理知，AB端的等效電阻
R1R2R3R4?R1?R2R3?R4，AB端的開路電壓Uoc?R1R4?R2R3RgEsUo?Uoc(R1?R2)(R3?R4)，則電橋輸出端的電壓為Ro?Rg。如下圖。
交流電橋：采用交流電源供電的電橋。如果交流電源是頻率為f的正弦交流信號，則有Z1?Z1??1，Z2?Z2??2，Z3?Z3??3，Z4?Z4??4。???當(dāng)電橋輸出端開路時，其輸出
?UsUsZ1Z4?Z2Z3Uo?Z1?Z3?UsZ1?Z2Z3?Z4(Z1?Z2)(Z3?Z4)電壓，當(dāng)Z1Z4=Z2Z3，則有Z2Z3?Z1Z4，?2??3??1??4。如下圖
電橋的分類：按電橋采用電源的不同分為：直流電橋、交流電橋。按電橋的工作方式可分為：平衡電橋、不平衡電橋。按電橋被測電阻的接入方式：單臂電橋、差動電橋。
電橋的工作特性指標(biāo)分別為：電橋的靈敏度、電橋的非線性誤差。電橋的靈敏度是單
Kus?位輸入量時的輸出變化量，對于不平衡電橋：
?U/Uo?R/R。電橋的非線性誤差：若線
?f?性化后的輸出電壓為UOS，則有
Uos?UoUo。
各類電橋的靈敏度與非線性誤差：單臂電橋：當(dāng)R2=R1、R3=R4時，???R1/R1，Uo?則有?R1R4?1Us?UsUos??Us(R1??R1?R2)(R3?R4)2(2??)，化簡可得4，非線性誤差?f?Uos?Uo1??Uo2。可見輸入變化量越大，非線性誤差越大，若要求電橋的誤差小于3%，Kus?Uos/Us?14。差動電橋：
時允許ε的最大值為0.06。對于單臂電橋，其輸出電壓靈敏度當(dāng)R2=R
1，????R1/R1，R2R3=R1R4Uo?(R1??Rx)R4?(R2??Rx)R3?Rx1Us?UsUo??Us(R1??Rx?R2??Rx)(R3?R4)R1?R2，化簡得2，得差動電橋靈
11?Us??Us2?f?2?0Uo/Us11Kus???Us?2，非線性誤差2敏度。如下圖。有源電橋：裝有一個具有高輸入阻抗和低輸出阻抗及高增益等特點的運算放大器A，當(dāng)△R=0時，電橋平衡，當(dāng)
UsUsUs?R?Uo?(R??R)?Uo?(1?)I1?I2?Us/(2R)22R2RR變化到R+△R時，則有，?(Us/Us)?Uo/Us1Uo??UsKus??2??2，則輸出靈敏度及非線性誤差分別為??2，即
??f?0。如下圖
電橋調(diào)零：測量前電橋的輸出應(yīng)調(diào)為零，通常采用的有串聯(lián)調(diào)零法（多用于橋參數(shù)R值較大的場合，調(diào)零電位器的阻值RW ? RO）和并聯(lián)調(diào)零法（并聯(lián)在電橋輸出端，多用于橋參數(shù)R值較大的場合，調(diào)零電位器的阻值RW ? RO）。
無源濾波器：特點是電路簡單，但是帶負(fù)載能力差。有源濾波器：由運算放大器和RC網(wǎng)絡(luò)組成。特點是1）有源濾波器不用電感線圈，因而在體積、重量、價格、線性度等方面具有明顯的優(yōu)越性，便于集成化。2）由于運算放大器輸入阻抗高，輸出阻抗低，可以提供良好的隔離性能，并可提供所需增益。3）可以使低頻截止頻率達到很低的范圍。
低通濾波器：具有低頻信號容易通過并抑制高頻信號的作用。高通濾波器：RC電路具有高頻信號容易通過并抑制低頻信號的作用。帶通濾波器：RLC電路用于通過某一頻段
Q?的信號，而將此頻段外的信號加以抑制或衰減。品質(zhì)因素
fo1?B3?RF?RfRf，帶阻濾波器：用于抑制某一頻段的信號，而讓此頻段外的信號通過。品質(zhì)因素Q?fo1?B2(2?Rf?RF)Rf。
一階RC低通濾波器的幅頻及相頻特性如圖。
一階高通濾波器的幅頻及相頻特性如圖所示：
數(shù)字濾波：利用程序來實現(xiàn)，因而不需增加硬件，而且可靠性高、穩(wěn)定性好、靈活方便。常用的方法有：限定最大偏差法：當(dāng)
Yn?Yn?1??Y，則令Yn?Yn?1。如果Yn?Yn?1??Y，則Yn?Yn。算術(shù)平均值法：
Yn?Yn?1?YnYn?k?kk，適用于壓力測量、流
i量測量等。加權(quán)平均濾波法：
Yn??CiYn?1i?0n?1，其中滿足i?0?C?1n?1。
數(shù)/模轉(zhuǎn)換：它是把數(shù)字量轉(zhuǎn)變成模擬的器件，它由四個部分組成：電阻網(wǎng)絡(luò)、運算放大器、基準(zhǔn)電源、模擬開關(guān)。目前用得較多的是T型電阻網(wǎng)絡(luò)數(shù)/模轉(zhuǎn)換器（D/A）。D/A集成電路芯片分為八位、十位、十二位、十六位等。DAC0832是一個具有兩個輸入數(shù)據(jù)緩沖器的八位D/A芯片。其分辨率是指最小輸出電壓與最大輸出電壓之比。例如八位D/A的11??0.00398分辨率2?1256?1。其精度的誤差由參考電壓的波動、運算放大器的零點漂移、模擬開關(guān)的壓降以及電阻阻值的偏差。通常用非線性誤差的大小表示D/A的線性度。
多路模擬開關(guān)環(huán)節(jié)：采用分時法切換信號，完成多路切換的器件稱為多路模擬開關(guān)。常用的模擬開關(guān)有晶體管開關(guān)、光耦合器開關(guān)、結(jié)型場效應(yīng)管開關(guān)、CMOS場效應(yīng)開關(guān)。其中應(yīng)用最多的是CMOS場效應(yīng)開關(guān)。多路模擬開關(guān)電路由地址譯碼器和多路雙向模擬開關(guān)組成。
采樣保持環(huán)節(jié)：其作用是在采樣期間，其輸出能跟隨輸入的變化而變化，而在保持狀態(tài)能使其輸出值保持不變。采樣理論表明，連續(xù)模擬信號可以表示為一組等間隔離散化瞬時采樣序列，反之也可由這組離散采樣脈沖序列恢復(fù)為原連續(xù)信號。但其中必有采樣頻率fs?2fH采樣信號頻譜中的最高頻率分量，如不滿足，將會出現(xiàn)信息丟失或信號失真。LF398采樣保持器具有采樣速度高、保持電壓下降速率慢、精度高等特點。
傳感檢測信號的細(xì)分：為了提高檢測系統(tǒng)的分辨力，需要對傳感檢測信號進行細(xì)分。如幾何量測量中采用機械式細(xì)分（如游標(biāo)卡尺）、光學(xué)式細(xì)分和電子式細(xì)分等。四倍細(xì)分原理：莫爾條紋的間距為BH?W/[2sin(?/2)]?W/?。
傳感檢測系統(tǒng)中的抗干擾問題：產(chǎn)生內(nèi)部干擾的因素有：信號通過公共電源、地線和傳輸線的阻抗相互耦合形成的干擾；元件之間、導(dǎo)線之間通過寄生電容或互感耦合造成的干擾；大功率和高壓元件產(chǎn)生的電場；電子開關(guān)元件的電壓或電流急劇變化而產(chǎn)生的干擾源；工作電源，交叉走線等。外部干擾的因素有：外部高壓電源因絕緣不良形成的漏電；廣播電視、高頻感應(yīng)加熱等；空間電磁波的輻射；周圍機械振動和沖擊的影響。信噪比是指信號通
SPS?10lgPN。形成干擾路中，有用信號功率Ps與噪聲功率PN之比，通常用S/N表示，N的三個條件有：干擾源、干擾的耦合通道[電容性耦合，互感性耦合，公共地線的耦合，漏電耦合，輻射電磁場耦合]、干擾的接收電路。
抑制干擾的方法：主要是采取單點接地、屏蔽隔離（靜電屏蔽、低頻磁感應(yīng)屏蔽、高頻磁感應(yīng)屏蔽）、濾波（電源濾波、退耦濾波器、有源濾波、數(shù)字濾波）等。接地在測量系統(tǒng)中有四種接地系統(tǒng)：安全地（強電應(yīng)用設(shè)備）、信號源地、數(shù)字信號地、模擬信號地（此三地是為了防止電路有公共阻抗而引起信號交叉耦合）。
典型噪聲干擾的抑制：設(shè)備啟、停時產(chǎn)生的電火花干擾：消除這種干擾的方法通常是RC吸收電路，即將電阻R和電容C串聯(lián)后再并聯(lián)到繼電器觸點或電源開關(guān)兩端。共模噪聲：抑制這種干擾可采用差分放大器，差分放大器的輸入阻抗越高，抑制作用越強。串?dāng)_：克服串?dāng)_的有效方法是將不同信號線分開，并且留有最大可能的空間隔離。
ADC與CPU的時間協(xié)調(diào)：其控制方式有延時等待、中斷式、查詢式。
數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換接口的典型結(jié)構(gòu)有：高電平單路信號調(diào)理單ADC系統(tǒng)（性能一般，成本低，全部輸入通道共用一路信號調(diào)理電路）、低電平多路信號調(diào)理單ADC系統(tǒng)（最常見的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，性能較高，每個通道均有各自的信號調(diào)理電路）、多路信號調(diào)理多ADC系統(tǒng)（通過多路ADC轉(zhuǎn)換的數(shù)字信號由一個多路數(shù)字開關(guān)送入微機，其成本雖高，但性能較高）。
A/D轉(zhuǎn)換器與CPU的接口示例：8位8通道A/D轉(zhuǎn)換電路：由模擬多路轉(zhuǎn)換開關(guān)（LF13508）、采樣/保持器（LF398）、A/D轉(zhuǎn)換（ADC0804：逐次逼近式8位轉(zhuǎn)換芯片，屬于脈沖啟動轉(zhuǎn)換芯片）和并行接口PIO組成。ADC574是12位逐次比較式A/D轉(zhuǎn)換芯片，很容易與8031單片機的接口相連。
傳感器信號的溫度補償：在計算機能力允許時，可采用計算機軟件（常用公式法、表格法）進行，也可采用硬件電路實現(xiàn)。溫度補償公式法的步驟：1。給定m+1個溫度值，測出每一個溫度下傳感器靜態(tài)特性曲線在y軸上的截距；2。將Y表示成以溫度T為自變量的n次代數(shù)多項式Y(jié)?a0?a1T?a2T?????anT，用最小二乘曲線擬合法確定a0?，在測得
2nx?每一個y值對應(yīng)的T值，計算出Y，再求傳感器的輸入值
y?Yk。溫度補償表格法的步Y(jié)?Yi?(T?Ti)驟：Yi?1?YiTi?1?Ti，若T
線性化處理方法：可以用硬件實現(xiàn)，也可以用軟件實現(xiàn)線性化處理。常用的方法有公式法、表格法。公式法也稱曲線擬合法，（求完）
第九章 信號分析及其在測試中的應(yīng)用
信號的分類：信號有靜態(tài)信號、動態(tài)信號。按能否用明確的時間函數(shù)關(guān)系描述，可將信號分為確定性信號與非確定性信號。確定信號是指能用明確的數(shù)學(xué)解析關(guān)系式或圖表描述的信號，如簡諧波、方波、矩形波等信號。確定性信號又可分為周期信號和非周期信號。非確定性信號也稱隨機信號，是指時域波形不確定，無法用確切的數(shù)學(xué)關(guān)系式描述，也不能準(zhǔn)確預(yù)測未來的結(jié)果。只能用概率統(tǒng)計方法描述它的規(guī)律。
模擬信號：在某一自變量連續(xù)變化的間隔內(nèi)，信號的數(shù)值連續(xù)。離散信號：自變量在某些不連續(xù)數(shù)值時，輸出信號才具有確定值。如果將其各離散點的幅值也作離散化，以二進制編碼表示，則稱為數(shù)字信號。
?x?lim信號的均值
1T??T?T0x(t)dt，它表示信號中常值分量或直流分量。信號的方差1??limT??T2x?T0[x(t)??x]2dt，它描述信號的波動范圍，其正平方根為信號的標(biāo)準(zhǔn)差。信號的均方值?x2?lim1T??T?T0x2(t)dt，它描述信號的強度，表示信號的平均功率。則有?????2x2x2x。信號的概率密度函數(shù)
px?limTxT0??T0?x，它描述了信號x(t)對指定幅值的取值機會。
信號的相關(guān)描述：它又稱為信號的時差描述。信號的自相關(guān)函數(shù)Rx(?)?lim1T??T?T0x(t)x(t??)dt，其中η---時延量，自相關(guān)函數(shù)的性質(zhì)：1）當(dāng)時延??0，1Rx(0)?limT??T信號的自相關(guān)函數(shù)就是信號的均方值
?T0x2(t)dt??2,2）當(dāng)Rx(0)?Rx(?)時，即在η=0處取峰值；3）Rx(?)?Rx(??)；4）周期信號的自相關(guān)函數(shù)必呈周期性，這是因為有x(t)?x(t?nT)，故
Rx(??nT)?lim1Tx(t?nT)x(t?nT??)dt?Rx(?)0T??T?。信號的Rxy(?)?lim互相關(guān)函數(shù)
1T??T?T0x(t)y(t??)dt，互相關(guān)函數(shù)的性質(zhì)有：1）Rxy(η)通常不在η=0處取峰值，其峰值偏離原點的位置為ηd，圖反映兩信號相互有ηd時移時，相關(guān)程度
1Rxy(?)?limT??T最高；2）Rxy(η)與Ryx(η)是兩個不同的函數(shù)。根據(jù)定義Ryx(?)?lim1T??T?T0x(t)y(t??)dt；?T0y(t)x(t??)dt，不難證明Rxy(?)?Ryx(??)；3）均值為零的兩個統(tǒng)計獨y(t)，其中Rxy(?)?0。信號的互相關(guān)系數(shù)立的隨機信號x(t)和?xy(?)?Rxy(?)Rxy(?)?Rx(0)Ry(0)xrmsyrms，由于Rxy(?)?Rx(0)Ry(0),故?xy(?)?1，一般有：?xy(?)?1說明x(t)和y(t)完全相關(guān)；?xy(?)?0說明x(t)和y(t)完全不相關(guān)；0??xy(?)?0，?x(?)?說明x(t)和y(t)部分相關(guān)。自相關(guān)系數(shù)
Rx(?)Rx(0)。
?周期信號與離散頻譜：傅里葉級數(shù)
x(t)?a0??(ancosnw0t?bnsinnw0t)n?1，其中w0?2?/T，a0?1T?T0x(t)dt,an?2T2Tx(t)cosnw0tdt,bn?x(t)sinnw0tdt,T?0T?0如果周期信號x(t)為奇函數(shù)時，an?0,a0?0，此時
?x(t)??bnsinnw0tn?1?；如果周期信號x(t)為偶函數(shù)時，bn?0，此時x(t)?a0??ancosnw0tn?1。周期信號頻譜特點：離散性、收斂性、諧波性。瞬態(tài)信號的頻譜連續(xù)。傅里葉變換的主要性質(zhì)有：（如圖所示
非確定性信號的功率譜密度函數(shù)：自功率譜密度函數(shù)：若自相關(guān)函數(shù)滿足絕對可積條件，即????Rx(?)d???，則定義
Sx(f)??Rx(?)e?j2?f?d????，為x(t)的自功率譜密度函數(shù)，?稱自譜或自功率譜。頻域上Sx(f)曲線下的總面積代表信號x(t)的總功率。互功率譜密度函數(shù)：如果互相關(guān)函數(shù)Rxy(η)滿足傅里葉變換的條件???Rxy(?)d???，則定義
稱Sxy(f)為信號x(t)和y(t)的互譜密度函數(shù)，簡稱互譜。互相干函數(shù)：有一種方法能評價測試系統(tǒng)輸入信號和輸出信號之間的因果性，即輸出信號的功率譜中有多少是所測輸入信號引起的響應(yīng)，這個指標(biāo)常用相干函數(shù)γxy(f)表示，其定義為??Sxy(f)??Rxy(?)e?j2?f?d??2?xy(f)?Sxy(f)22(0??xy?1)Sx(f)Sy(f)。當(dāng)
2?xy(f)?0，表示輸出信號y(t)與輸入信號x(t)不相干；當(dāng)2?xy(f)?1，表示輸出信號y(t)與輸入信號x(t)完全相干，系統(tǒng)無干擾輸入；若
2?xy(f)在0~1之間，則表示下述可能性：測試中有外界噪聲干擾輸入；聯(lián)系x(t)和y(t)的系統(tǒng)非線性；輸出y(t)和x(t)和其它輸入的綜合。
第十章 傳感器在機電一體化系統(tǒng)中的應(yīng)用
零位和極限位置的檢測：零位的檢測精度直接影響工業(yè)機器人的重復(fù)定位精度和軌跡精度；極限位置的檢測則起保護機器人和安全動作的作用。工業(yè)機器人常用的位置傳感器有：接觸式微動開關(guān)、精密電位計，非接觸式光電開關(guān)、電渦流傳感器。
位移量的檢測：機器人上常用的位移傳感器有：旋轉(zhuǎn)變壓器、差動變壓器、感應(yīng)同步器、電位計、光柵、磁柵、光電編碼器等。例如關(guān)節(jié)型機器人大多采用光電編碼器，由于剛性原因，位移傳感器多與驅(qū)動元件同軸，以提高分辨力。直角坐標(biāo)機器人中的直線關(guān)節(jié)或氣動、液壓驅(qū)動的某些關(guān)節(jié)采用線位移傳感器。
速度、加速度的檢測：速度傳感器是為實現(xiàn)機器人各關(guān)節(jié)的速度閉環(huán)控制。加速度傳感器被用于機器人中關(guān)節(jié)的加速度控制。
在大位移量中，常用位移傳感器有感應(yīng)同步器、光柵、磁尺、容柵等。傳感器在位置反饋系統(tǒng)中，在傳感器安裝位置的不同有半閉環(huán)控制和全閉環(huán)控制；按反饋信號的檢測和比較方式不同有脈沖比較伺服系統(tǒng)、相伴比較伺服系統(tǒng)、幅值比較伺服系統(tǒng)。光電編碼器PE同時進行速度反饋和位置反饋的半閉環(huán)控制系統(tǒng)中，光電編碼器將電動機轉(zhuǎn)角變換成數(shù)字脈沖信號，反饋到CNC裝置進行位置伺服控制。又由于電動機轉(zhuǎn)速與編碼器反饋的脈沖頻率成比例，因此采用F/V（頻率/電壓）變換器將其變換為速度電壓信號就可以進行速度反饋。
“測量中心”是指三坐標(biāo)測量與機械加工中心相配合。測量系統(tǒng)按其性質(zhì)可以分為機械式測量系統(tǒng)、光學(xué)式測量系統(tǒng)、電氣式測量系統(tǒng)。三坐標(biāo)測量機的測量頭按測量方法分為接觸式{ 應(yīng)用廣泛，它可分為硬測頭[多為機械測頭，使用較少]、軟測頭[可分為觸發(fā)式測頭、三維測微測頭（可分為模擬測頭、數(shù)字測頭）}，、非接觸式{常用激光測頭、光學(xué)測頭、電視掃描測頭等} 汽車機電一體化的中心內(nèi)容是以微機為中心的自動控制系統(tǒng)取代原有純機械式控制部件，從而改善汽車的性能，增加汽車的功能，實現(xiàn)汽車降低油耗，減少排氣污染，提高汽車行駛的安全性、可靠性、操作方便和合適性。汽車行駛控制的重點是：1）汽車發(fā)動機的正時點火、燃油噴射、空燃比和廢氣再循環(huán)的控制，使燃燒充分、減少污染、節(jié)省能源；2）汽車行駛中的自動變速和排氣凈化控制，以使其行駛狀態(tài)最佳化；3）汽車的防滑制動、防碰撞，以提高行駛的安全性；4）汽車的自動空調(diào)、自動調(diào)整車高控制，以提高舒適性。
公路交通用傳感器：國外采用的傳感器有電感式、橡皮管式、超聲波式、雷達式及紅外線式。
第四篇：傳感器原理及檢測技術(shù)
傳感器原理及檢測技術(shù)
（工程碩士）考試題
1、簡要說明非電量電測法的基本思想。
2、簡要說明傳感元件與敏感元件的作用及區(qū)別。
3、簡述現(xiàn)代測量系統(tǒng)由那幾部分組成及各部分的功能與特點。
4、何為傳感器靜態(tài)特性？靜態(tài)特性主要技術(shù)指標(biāo)有哪些？何為傳感器動態(tài)特性？動態(tài)特性主要技術(shù)指標(biāo)有哪些？
5、系統(tǒng)誤差，隨機誤差及粗大誤差產(chǎn)生的原因是什么？對測量結(jié)果有何影響？從提高測量精度來看，應(yīng)如何處理這些誤差？
6、說明誤差的分類，以及各類誤差的性質(zhì)，特點及對測量結(jié)果的影響？
7、某測量系統(tǒng)的頻率響應(yīng)曲線H(j?)?1，若輸入周期信號1?0.05j?
x(t)?2cos10t?0.8cos(100t?300)，試求其響應(yīng)y(t)。
8、有一個傳感器，其微分方程為30dy其中y為輸出電壓(mV),x?3y?0.15x。
為輸入溫度(0C)，試求傳感器的時間常數(shù)和靜態(tài)靈敏度S。
9、根據(jù)磁電式傳感器工作原理，設(shè)計一傳感器測量轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速。要求畫出原理結(jié)構(gòu)簡圖并說明原理。
10、談?wù)勀銓鞲衅髟砑皺z測技術(shù)這門課程學(xué)習(xí)的體會及建議，你認(rèn)為檢測技術(shù)將來的發(fā)展方向是什么？
要求：每道題必須認(rèn)真完成。
第五篇：傳感器與檢測技術(shù)(知識點總結(jié))
傳感器與檢測技術(shù)知識總結(jié) 第一章概述
1：傳感器是能感受規(guī)定的被檢測量并按照一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成可輸出信號的器件或裝置。
一、傳感器的組成
2：傳感器一般由敏感元件，轉(zhuǎn)換元件及基本轉(zhuǎn)換電路三部分組成。①敏感元件是直接感受被測物理量，并以確定關(guān)系輸出另一物理量的元件（如彈性敏感元件將力，力矩轉(zhuǎn)換為位移或應(yīng)變輸出）。②轉(zhuǎn)換元件是將敏感元件輸出的非電量轉(zhuǎn)換成電路參數(shù)（電阻，電感，電容）及電流或電壓等電信號。③基本轉(zhuǎn)換電路是將該電信號轉(zhuǎn)換成便于傳輸，處理的電量。
二、傳感器的分類
1、按被測量對象分類
（1）內(nèi)部信息傳感器主要檢測系統(tǒng)內(nèi)部的位置，速度，力，力矩，溫度以及異常變化。（2）外部信息傳感器主要檢測系統(tǒng)的外部環(huán)境狀態(tài)，它有相對應(yīng)的接觸式（觸覺傳感器、滑動覺傳感器、壓覺傳感器）和非接觸式（視覺傳感器、超聲測距、激光測距）。
2、傳感器按工作機理
（1）物性型傳感器是利用某種性質(zhì)隨被測參數(shù)的變化而變化的原理制成的（主要有：光電式傳感器、壓電式傳感器）。（2）結(jié)構(gòu)型傳感器是利用物理學(xué)中場的定律和運動定律等構(gòu)成的（主要有①電感式傳感器；②電容式傳感器；③光柵式傳感器）。
3、按被測物理量分類
如位移傳感器用于測量位移，溫度傳感器用于測量溫度。
4、按工作原理分類主要是有利于傳感器的設(shè)計和應(yīng)用。
5、按傳感器能量源分類（1）無源型：不需外加電源。而是將被測量的相關(guān)能量轉(zhuǎn)換成電量輸出（主要有：壓電式、磁電感應(yīng)式、熱電式、光電式）又稱能量轉(zhuǎn)化型；
（2）有原型：需要外加電源才能輸出電量，又稱能量控制型（主要有：電阻式、電容式、電感式、霍爾式）。
6、按輸出信號的性質(zhì)分類（1）開關(guān)型（二值型）：是“1”和“0”或開(ON)和關(guān)（OFF）；
（2）模擬型：輸出是與輸入物理量變換相對應(yīng)的連續(xù)變化的電量，其輸入/輸出可線性，也可非線性；
（3）數(shù)字型：①計數(shù)型：又稱脈沖數(shù)字型，它可以是任何一種脈沖發(fā)生器所發(fā)出的脈沖數(shù)與輸入量成正比；②代碼型（又稱編碼型）：輸出的信號是數(shù)字代碼，各碼道的狀態(tài)隨輸入量變化。其代碼“1”為高電平，“0”為低電平。
三、傳感器的特性及主要性能指標(biāo)
1、傳感器的特性主要是指輸出與輸入之間的關(guān)系，有靜態(tài)特性和動態(tài)特性。
2、傳感器的靜態(tài)特性是當(dāng)傳感器的輸入量為常量或隨時間作緩慢變化時，傳感器的輸出與輸入之間的關(guān)系，叫靜態(tài)特性，簡稱靜特性。
表征傳感器靜態(tài)特性的指標(biāo)有線性度，敏感度，重復(fù)性等。
3、傳感器的動態(tài)特性是指傳感器的輸出量對于隨時間變化的輸入量的響應(yīng)特性稱為動態(tài)特性，簡稱動特性。傳感器的動態(tài)特性取決于傳感器的本身及輸入信號的形式。傳感器按其傳遞，轉(zhuǎn)換信息的形式可分為①接觸式環(huán)節(jié)；②模擬環(huán)節(jié)；③數(shù)字環(huán)節(jié)。評定其動態(tài)特性：正弦周期信號、階躍信號。
4、傳感器的主要性能要求是：1）高精度、低成本。2）高靈敏度。3）工作可靠。4）穩(wěn)定性好，應(yīng)長期工作穩(wěn)定，抗腐蝕性好；5）抗干擾能力強；6）動態(tài)性能良好。7）結(jié)構(gòu)簡單、小巧，使用維護方便等；
四、傳感檢測技術(shù)的地位和作用
1、地位：傳感檢測技術(shù)是一種隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展而迅猛發(fā)展的技術(shù)，是機電一體化系統(tǒng)不可缺少的關(guān)鍵技術(shù)之一。
2、作用：能夠進行信息獲取、信息轉(zhuǎn)換、信息傳遞及信息處理等功能。應(yīng)用：計算機集成制造系統(tǒng)（CIMS）、柔性制造系統(tǒng)（FMS）、加工中心（MC）、計算機輔助制造系統(tǒng)（CAM）。
五、基本特性的評價
1、測量范圍：是指傳感器在允許誤差限內(nèi)，其被測量值的范圍； 量程：則是指傳感器在測量范圍內(nèi)上限值和下限值之差。
2、過載能力：一般情況下，在不引起傳感器的規(guī)定性能指標(biāo)永久改變條件下，傳感器允許超過其測量范圍的能力。過載能力通常用允許超過測量上限或下限的被測量值與量程的百分比表示。
3、靈敏度：是指傳感器輸出量Y與引起此變化的輸入量的變化X之比。
4、靈敏度表示傳感器或傳感檢測系統(tǒng)對被測物理量變化的反應(yīng)能力。靈敏度越高越好，因為靈敏度越高，傳感器所能感知的變化量越小，即被測量稍有微小變化，傳感器就有較大輸出。K值越大，對外界反應(yīng)越強。
5、反映非線性誤差的程度是線性度。線性度是以一定的擬合直線作基準(zhǔn)與校準(zhǔn)曲線作比較，用其不一致的最大偏差△Lmax與理論量程輸出值Y（=ymax—ymin）的百分比進行計算。
6、穩(wěn)定性在相同條件，相當(dāng)長時間內(nèi)，其輸入/輸出特性不發(fā)生變化的能力，影響傳感器穩(wěn)定性的因素是時間和環(huán)境。
7、溫度影響其零漂，零漂是指還沒輸入時，輸出值隨時間變化而變化。長期使用會產(chǎn)生蠕變現(xiàn)象。
8、重復(fù)性：是衡量在同一工作條件下，對同一被測量進行多次連續(xù)測量所得結(jié)果之間的不一致程度的指標(biāo)；（分散范圍小，重復(fù)性越好）
9、精確度：簡稱精度，它表示傳感器的輸出結(jié)果與被測量的實際值之間的符合程度，是測量值的精密程度與準(zhǔn)確程度的綜合反映。
10、分辨力是指傳感器能檢出被測量的最小變化量。
11、動態(tài)特性：反映了傳感器對于隨時間變化的動態(tài)量的響應(yīng)特性，傳感器的響應(yīng)特性必須在所測頻率范圍內(nèi)努力保持不失真測量條件。一般地，利用光電效應(yīng)、壓電效應(yīng)等物性型傳感器，響應(yīng)時間快，工作頻率范圍寬。
12、環(huán)境參數(shù)：指傳感器允許使用的工作溫度范圍以及環(huán)境壓力、環(huán)境振動和沖擊等引起的環(huán)境壓力誤差，環(huán)境振動誤差和沖擊誤差。
六、傳感器的標(biāo)定與校準(zhǔn)
1、標(biāo)定（計量學(xué)稱之為定度）是指在明確傳感器輸入/輸出變換關(guān)系的前提下，利用某種標(biāo)準(zhǔn)器具產(chǎn)生已知的標(biāo)準(zhǔn)非電量（或其它標(biāo)準(zhǔn)量）輸入，確定其輸出電量與其輸入量之間的過程。
2、校準(zhǔn)是指傳感器在使用前或使用過程中或擱置一段時間再使用時，必須對其性能參數(shù)進行復(fù)測或作必要的調(diào)整與修正，以確保傳感器的測量精度。
3、標(biāo)定系統(tǒng)的組成：①被測非電量的標(biāo)準(zhǔn)發(fā)生器；②待標(biāo)定傳感器；③它所配接的信號調(diào)節(jié)顯示、記錄器等。
4、靜態(tài)標(biāo)定是給傳感器輸入已知不變的標(biāo)準(zhǔn)非電量，測出其輸出，給出標(biāo)定方程和標(biāo)定常數(shù)，計算其靈敏度，線性度，滯差，重復(fù)性等傳感器的靜態(tài)指標(biāo)。
5、傳感器的靜態(tài)標(biāo)定設(shè)備有力標(biāo)定設(shè)備，壓力標(biāo)定設(shè)備，溫度標(biāo)定設(shè)備等。
6、對設(shè)備要求：①具有足夠的精度；②量程范圍應(yīng)與被標(biāo)定傳感器的量程相適應(yīng)；③性能穩(wěn)定可靠，使用方便，能適應(yīng)多種環(huán)境。
7、傳感器的動態(tài)標(biāo)定的目的是檢驗測試傳感器的動態(tài)性能指標(biāo)。
8、動態(tài)標(biāo)定指標(biāo)是通過確定其線性工作范圍，頻率響應(yīng)函數(shù)，幅頻特性和相頻特性曲線，階躍響應(yīng)曲線，來確定傳感器的頻率響應(yīng)范圍，幅值誤差和相位誤差，時間常數(shù)，阻尼比，固有頻率等。
9、常用的標(biāo)準(zhǔn)動態(tài)激勵設(shè)備有激振器、激波管、周期與非周期函數(shù)壓力發(fā)生器；（其中激振器可用于位移、速度、加速度、力、壓力傳感器的動態(tài)標(biāo)定）
10、傳感器與檢測技術(shù)的發(fā)展方向：⑴開發(fā)新型傳感器。⑵傳感檢測技術(shù)的智能化。⑶復(fù)合傳感器⑷研究生物感官，開發(fā)仿生傳感器。
11、開發(fā)新型傳感器：①利用新材料制作傳感器；②利用新加工技術(shù)制作傳感器；③采用新原理制作傳感器。
12、傳感檢測技術(shù)的智能化：傳感檢測系統(tǒng)目前迅速地由模擬式、數(shù)字式向智能化方向發(fā)展。功能：①自動調(diào)零和自動校準(zhǔn)；②自動量程轉(zhuǎn)換；③自動選擇功能；④自動數(shù)據(jù)處理和誤差修正；⑤自動定時測量；⑥自動故障診斷。第二章位移檢測傳感器
1、移可分為線位移和角位移兩種，測量位移常用的方法有：機械法，光測法，電測法。
2、位移傳感器的分類：參量型位移傳感器，發(fā)電型位移傳感器，大位移傳感器。
一、參量型位移傳感器
1、參量位移傳感器的工作原理：將被測物理量轉(zhuǎn)化為電參數(shù)，即電阻，電容或電感等。
2、電阻式位移傳感器的電阻值取決于材料的幾何尺寸和物理特征，即R=p L/S（1）電位計由骨架、電阻元件、電刷等組成；
（2）電位計優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，輸出信號大，性能穩(wěn)定，并容易實現(xiàn)任意函數(shù)關(guān)系，缺點：是要求輸入量大，電刷與電阻元件之間有干摩擦，容易磨損，產(chǎn)生噪聲干擾。
3、⑴線性電位計的空載特性：Rx=RX/L=KrX(Kr——電位計的電阻靈敏度)。電位計輸出空載電壓為Uo=UiX/L=KuX(Ku——電位計的電壓靈敏度)⑵非線性電位計空載特性：其電阻靈敏度Kr=DR/Dx,電壓靈敏度Ku=Duo/Dx
4、電阻應(yīng)變式位移傳感器：是將被測位移引起的應(yīng)變元件產(chǎn)生的應(yīng)變，經(jīng)后續(xù)電路變換成電信號，從而測出被測位移。
5、電容式位移傳感器：是利用電容量的變化來測量線位移或角位移的裝置。
(1)變極距型的電容位移傳感器：有較高的靈敏度，但電容變化與極距變化之間為非線性關(guān)系，其它兩種類型的位移傳感器具有比較好的線性，但敏度比較低。
(2)變極板面積型電容位移傳感器：用于線位移測量，也可用于角位移測量。
(3)變介質(zhì)型電容式位移傳感器：用于位移或尺寸測量的改變介質(zhì)型電容位移傳感器，一般都具有較好的線性特性，但也有輸入/輸出呈非線性關(guān)系。
(4)容柵式電容位移傳感器是在面積型電容位移傳感器的基礎(chǔ)上發(fā)展來的，可分為長容柵和圓容柵。（特點：因多極電容及平均效應(yīng)，分辨力高，精度高，量程大對刻劃精度和安裝精度要求可有所降低，一種很有發(fā)展前途的傳感器。
6、電容式位移傳感器的絕緣和屏蔽
（1）若絕緣材料性能不佳，絕緣電阻隨環(huán)境溫度和濕度而變化，還會使電容位移傳感器的輸出產(chǎn)生緩慢的零位漂移；（2）絕緣材料應(yīng)具有高的絕緣電阻、低的膨脹系數(shù)、幾何尺寸的長期穩(wěn)定性和低的吸潮性；（3）通常對電容位移傳感器及其引線采取屏蔽措施，即將傳感器放在金屬殼內(nèi)，接地應(yīng)可靠；
（4）可以消除不穩(wěn)定的寄生電容，還可以消除外界靜電場和交變磁場的干擾。
7、電感式位移傳感器：將被測物理量位移轉(zhuǎn)化為自感L,互感M的變化，并通過測量電感量的變化確定位移量。主要類型有自感式、互感式'、渦流式和壓磁式。輸出功率大，靈敏度高，穩(wěn)定性好等優(yōu)點。
（1）自感式電感位移傳感器原理：纏繞在鐵心的線圈中通以交變電流，產(chǎn)生磁通，形成磁通回路。
為了提高自感位移傳感器的精度和靈敏度，增大特性的線性度，實際用的傳感器大部分都作為差動式
改善其性能考慮的因素有：1）損耗問題，2）氣隙邊緣效應(yīng)的影響，3）溫度誤差，4）差動式電感位移傳感器的零點剩余電壓問題。
（2）互感式位移傳感器（測量范圍最大）：將被測位移量的變化轉(zhuǎn)換成互感系數(shù)的變化，基本結(jié)構(gòu)原理與常用變壓器類似，故稱為變壓器式位移傳感器。
（3）渦流式位移傳感器：利用電渦流效應(yīng)將被測量變換為傳感器線圈阻抗Z變化的一種裝置。只要分為高頻反射和低頻透射兩類。
二、發(fā)電型位移傳感器
1、發(fā)電型位移傳感器（壓電位移傳感器）是將被測物理量轉(zhuǎn)換為電源性參量。
2、壓電式位移傳感器的基本工作原理是將位移量轉(zhuǎn)換為力的變化，然后利用壓電效應(yīng)將力的變化轉(zhuǎn)換為點信號。
三、大位移傳感器
1、磁柵式位移傳感器是根據(jù)用途可分為長磁柵和圓磁柵位移傳感器，分別用于測量線位移和角位移。磁頭分動態(tài)和靜態(tài)。
2、當(dāng)磁頭不動時，輸出繞組輸出一等幅的正弦或余弦電壓信號，其頻率仍為勵磁電壓的頻率，其幅值與磁頭所處的位置關(guān)系。當(dāng)磁頭運動時，幅值隨磁尺上的剩磁影響而變化。
4、光柵式位移傳感器有測量線位移的長光柵和測量角位移的圓光柵。其性質(zhì)：光柵移動方向與莫爾條紋移動方向垂直。
5、兩塊光柵作為一個標(biāo)尺光柵（不動的）和一個指示光柵（動的），標(biāo)尺光柵是一個長條形光柵，光柵長度由所需量程決定。
6、莫爾條紋的性質(zhì)：①當(dāng)兩個光柵沿刻線垂直方向相對移動時，莫爾條紋相對柵外不動點沿著近似垂直的運動方向移動，光柵移動一個柵距W，莫爾條紋移動一個條紋間距B；②光柵運動方向改變，莫爾條紋的運動方向也作相應(yīng)改變；③光柵條紋的光強度隨條紋移動按正弦規(guī)律變化。
7、感應(yīng)同步器是利用電磁感應(yīng)原理將線位移和角位移轉(zhuǎn)換成點信號的一種裝置。根據(jù)用途，可將感應(yīng)同步器分為直線式和旋轉(zhuǎn)式兩種，分別用于測量線位移和角位移。
原理：當(dāng)滑塊的兩相繞組用交流電勵磁時，由于電磁感應(yīng)，在定尺的繞組中會產(chǎn)生與勵磁電壓同頻率的交變感應(yīng)電動勢E。當(dāng)滑尺相對定尺移動時，滑尺與定尺的相對位置發(fā)生變化，改變了通過定尺繞組的磁通，從而改變了定尺繞組中輸入的感應(yīng)電動勢E。
根據(jù)對滑尺的正、余弦繞組供給勵磁電壓方式的不同，又分為鑒相和鑒幅型測試系統(tǒng)。特點：①精度較高，對環(huán)境要求低，可測大位移；②工作可靠，抗干擾能力強，維護簡單，壽命長；③對局部誤差有平均化作用。）
8、激光式位移傳感器結(jié)構(gòu)由：激光器、光學(xué)元件、光電轉(zhuǎn)換元件組成激光測試系統(tǒng)，將被測位移量轉(zhuǎn)化成電信號。（特點：精度高，測量范圍大、測試時間短、非接觸、易數(shù)字化、效率高。）
9、激光干涉測長技術(shù)用途：①精密長度測量（磁尺、感應(yīng)同步器、光柵檢定）；②精密機床位移檢測與校正；③集成電路制作中的精密定位。
10、常用的激光干涉測長傳感器：①單頻激光干涉?zhèn)鞲衅鳎虎陔p頻激光干涉?zhèn)鞲衅鳌５谌铝Α⑴ぞ睾蛪毫鞲衅?/p>
一、測力傳感器
1：測量力的傳感器多為電氣式，根據(jù)轉(zhuǎn)換方式分為參量型和發(fā)電型。參量型測力傳感器有電阻應(yīng)變式，電容式，電感式，發(fā)電型測力傳感器有壓電式，壓磁式。
2：電阻式應(yīng)變測力傳感器原理是將力作用在彈性元件上，彈性元件在力作用下產(chǎn)生應(yīng)變，利用貼在彈性元件上應(yīng)變片將應(yīng)變轉(zhuǎn)換成電阻的變化，然后利用電橋?qū)㈦娮枳兓D(zhuǎn)換成電壓或電流的變化，在送入測量放大電路測量。彈性元件：（1）柱型彈性元件；（2）薄壁環(huán)型彈性元件；（3）梁型彈性元件：懸臂梁式、兩端固定梁式。
3、應(yīng)變片是非電量電測中一種常見的轉(zhuǎn)換元件。，由于應(yīng)變片使用簡單，測量精度高，體積小，動態(tài)響應(yīng)好，應(yīng)用廣。
4、金屬絲的作用是感受機械試件的應(yīng)變變化，稱為敏感柵。
5、對金屬絲的要求：（1）具有較高的電阻系數(shù)（單位長度的電阻要大）；（2）具有盡可能大的電阻應(yīng)變靈敏度系數(shù)；（3）具有較小的溫度系數(shù)；（4）具有較高的彈性極限，以便得到較寬的應(yīng)變測量范圍；（5）良好的加工性和焊接性；（6）對銅的熱電動勢要小。
6、底基的作用：是將試件的應(yīng)變準(zhǔn)確地傳給敏感柵，所以底基應(yīng)具有較低的彈性模量，較高的絕緣電阻，良好的抗?jié)窨篃嵝阅堋＃ǔＳ玫谆杭埢⒛z基、玻璃纖維布基）
紙基制作簡單，價格便宜，比較柔軟，易于粘貼，應(yīng)變極限打，但耐潮濕性和耐熱性差。膠基比紙基更柔軟，且具有較好的絕緣性，較高的彈性，耐熱和耐潮濕性都較好，7、箔式電阻應(yīng)變片：敏感柵是用（3~5）um厚的金屬箔粘于膠基上，用光刻技術(shù)加工成需要的形狀。優(yōu)點：（1）金屬箔很薄，因而所感受的應(yīng)力狀態(tài)與試件表面的應(yīng)力狀態(tài)更接近；（2）箔式敏感柵面積大，散熱條件好，允許通過較大的電流，靈敏度較高，輸出信號功率比較大，為絲式電阻應(yīng)變片的100~400倍；（3）箔式敏感柵的尺寸可以做的很準(zhǔn)確，基長可以很短，并能制成任意形狀，從而可擴大使用范圍；（4）便于成批生產(chǎn)。
缺點：生產(chǎn)工序復(fù)雜，引線的焊點采用錫焊，不適于在高溫環(huán)境中測量，另外價格比較高。
8、半導(dǎo)體應(yīng)變片的工作原理是基于壓阻效應(yīng)。
（1）壓阻效應(yīng)是指固體受到應(yīng)力作用時，其電阻率發(fā)生變化。這就叫壓阻效應(yīng)。
（2）優(yōu)點：半導(dǎo)體應(yīng)變片橫向效應(yīng)小，其橫向靈敏度幾乎為零；機械滯后小，可制成小型和超小型片子。
（3）缺點：應(yīng)變靈敏系數(shù)的離散性大，機械強度低，非線性誤差大，溫度系數(shù)大，使用于需要大信號輸出場合。
9、應(yīng)變片的布置和接橋方式：電橋又單臂、雙臂、四臂工作方式（平衡條件U。=0 R1R3=R2R4）工作方式
單臂
雙臂
四臂
應(yīng)變片所在位置
R1
R1，R2
R1，R2，R3，R4
輸出電壓Uo
1/4UiKε
1/2UiKε
UiKε
10、壓電式傳感器是基于壓電元件的壓電效應(yīng)而工作的。壓電效應(yīng)有正壓電效應(yīng)和逆壓電效應(yīng)。
（1）正壓電效應(yīng)是當(dāng)某些晶體沿一定方向受外力作用而變形時，在其相應(yīng)的兩個相對表面產(chǎn)生極性相反的電荷，當(dāng)外力去掉后，又恢復(fù)到不帶電狀態(tài)，電荷的極性取決于變形的形式。（2）逆壓電效應(yīng)是當(dāng)某些晶體的極化方向施加外電場，晶體本身將產(chǎn)生機械變形，當(dāng)外電場撤去后，變形也隨之消失。
電壓式傳感器的前置放大器的輸入阻抗應(yīng)盡可能的高。壓電式力傳感器是利用壓電晶體的縱向和剪切向壓電效應(yīng)。（單分量和多分量）電荷放大器的選擇：要求電荷放大器輸入阻抗高于1012Ω，低頻響應(yīng)為0.001Hz
13、壓磁效應(yīng)是在機械力作用下，鐵磁材料內(nèi)部產(chǎn)生應(yīng)力變化，使磁導(dǎo)率發(fā)生變化，磁阻相應(yīng)也發(fā)生的現(xiàn)象。外力是拉力時，在作用力方向鐵磁材料磁導(dǎo)率提高，垂直作用力方向磁導(dǎo)率降低；作用力為壓力時，則反之
14、壓磁式力傳感器工作原理是根據(jù)壓磁效應(yīng)原理，當(dāng)在一次側(cè)繞組通過交變勵磁電流時，鐵心中產(chǎn)生磁場，由于壓磁元件在未受力時各向同性，磁力線呈軸對稱分布。
15、壓磁式力傳感器結(jié)構(gòu)主要是由壓磁元件，彈性機架，基座和傳力鋼球等組成。
二、扭矩傳感器
1、電阻應(yīng)變式扭矩傳感器的工作原理是在軸類零件受扭矩作用時，在其表面產(chǎn)生切應(yīng)變，此應(yīng)變可用電阻應(yīng)變片測量。（集流環(huán)按工作原理分類：電刷-滑環(huán)式、水銀式、感應(yīng)式。）
2、壓磁式扭矩儀又叫磁彈式扭矩儀工作原理是根據(jù)磁彈效應(yīng)，受扭矩作用的軸的導(dǎo)磁性發(fā)生相應(yīng)變化，即磁導(dǎo)率發(fā)生變化，從而引起線圈的感抗變化，通過測量電路測量感抗的變化可確定扭矩。
3、電容式扭矩測量儀工作原理是利用機械結(jié)構(gòu)，將軸受扭矩作用后的兩端相對轉(zhuǎn)角變化變換成電容器兩極板之間的相對有效面積的變化，引起電容量的變化來測量扭矩。其最要優(yōu)點是靈敏度高，測量時它需要集流裝置傳輸信號。
4、光電式扭矩測量儀：這種扭矩傳感器的工作轉(zhuǎn)速為（100~800）r/min，測量精度為1%。
5、鋼弦式扭矩傳感器是將扭矩轉(zhuǎn)換成鋼弦固有頻率變化進行工作。（優(yōu)點：抗干擾能力強，允許導(dǎo)線長達幾百米到幾千米，測量精度可達±1%。）
三、壓力式傳感器
1、彈性式壓力傳感元件有：波登管、膜片和波紋管三類。
2、電量式壓力計是用各種傳感器或測量元件將壓力變換成電量或電參數(shù)，再經(jīng)后接相應(yīng)的測量電路進一步變換，最后由顯示或記錄儀顯示或記錄下來，以實現(xiàn)壓力測量的裝置。常用的測壓力系統(tǒng)所用的傳感器有電容式，電感式，電阻式，渦流式，壓電式。
（1）電容式壓力傳感器是將壓力轉(zhuǎn)換成電容的變化，經(jīng)電路變換成電量輸出。其特點是靈敏度高，適合測量微壓，頻響好，抗干擾能力較強。
（2）應(yīng)變式壓力傳感器的工作原理是利用應(yīng)變片將彈性元件在壓力作用下產(chǎn)生的應(yīng)變轉(zhuǎn)換成電量的變化。應(yīng)變式壓力傳感器體積小重量輕，精度高，測量范圍寬，從幾帕到500MPa，頻響高，同時耐壓，抗振，應(yīng)用廣泛。
（3）壓阻式壓力傳感器是利用壓阻效應(yīng)將壓力變換成電阻的變化實現(xiàn)壓力測量。其特點是頻響寬，動態(tài)響應(yīng)快，測量范圍從幾Pa到三億Pa，適用于爆炸，沖擊壓力的測量。
（4）電感式壓力傳感器是將壓力變化轉(zhuǎn)換成電感變化，通過測量電路再將電感變化轉(zhuǎn)換成電量實現(xiàn)壓力測量。其特點是頻響低，使用于靜態(tài)或變化緩慢壓力的測試。
（5）渦流式壓力傳感器屬于電感式壓力傳感器中的一種，它是利用渦流效應(yīng)將壓力變換成線圈阻抗的變化，再經(jīng)測量電路轉(zhuǎn)換成電量。它有良好的動態(tài)特性，適合在爆炸等極其惡劣的條件下工作，如測量沖擊波。
（6）霍爾式壓力傳感器結(jié)構(gòu)原理是波登管在壓力作用下其末端產(chǎn)生位移，帶動了霍爾元件在均勻梯度的磁場中運動。由于波登管的頻響較低，適用于靜態(tài)或變化緩慢壓力的測量。（7）壓電式壓力傳感器工作原理是壓力通過膜片或活塞，壓塊作用在晶片上，晶片上是產(chǎn)生了電荷，經(jīng)后接放大器的變換，由顯示或記錄儀器顯示或記錄，實現(xiàn)對壓力的測量。其特點是具有頻響寬，可測壓力范圍大，體積小，重量輕，安裝方便，可測多向壓力等特點，應(yīng)用廣泛，適用于測動態(tài)力和沖擊力，但不適于測靜態(tài)力。第四章速度、加速度傳感器
一、速度傳感器
1、測速發(fā)電機是機電一體化系統(tǒng)中用于測量和自動調(diào)節(jié)電機轉(zhuǎn)速的一種傳感器。它由繞組的定子和轉(zhuǎn)子構(gòu)成。
2、根據(jù)勵磁電流的種類，測速發(fā)電機分為直流測速發(fā)電機（電磁式和永磁式兩種）和交流測速發(fā)電機兩類。
3、在實際應(yīng)用中，機電一體化系統(tǒng)對測速發(fā)電機的主要要求有：①輸出電壓對轉(zhuǎn)速應(yīng)保持較精準(zhǔn)的正比關(guān)系。②轉(zhuǎn)動慣量要小。③靈敏度要高，即測速發(fā)電機的輸出電壓對轉(zhuǎn)速的變化反應(yīng)要靈敏。
(1)直流測速發(fā)電機是一種微型直流發(fā)電機。其工作原理是根據(jù)電磁感應(yīng)原理，在恒定磁場中，旋轉(zhuǎn)的電樞繞組切割磁通，并產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，而后測速的發(fā)電機。
(2)空載時，直流測速發(fā)電機的輸出電壓和電樞感應(yīng)電動勢相等，因而輸出電壓與轉(zhuǎn)速成正比。
負(fù)載時，測速發(fā)電機的輸出電壓應(yīng)比空載時小，這是電阻rs（中樞繞組）的電壓降造成的。
(3)直流測速電動機在理想情況下系數(shù)Ce和C與輸出電壓之間的關(guān)系：C=Ce/(1+Rs/Rl),Vcf=CeN/(1+Rs/Rl).（3）直流測速電動機產(chǎn)生誤差的原因和改進方法？
①有負(fù)載時，電樞反映去磁作用的影響，使輸出電壓不再與轉(zhuǎn)速成正比，遇到這種問題可以在定子磁極上安裝補償繞組，或使負(fù)載電阻大于規(guī)定值。②電刷接觸降壓的影響，這是因為電刷接觸電阻是非線性的，即當(dāng)電機轉(zhuǎn)速較低，相應(yīng)的電樞電流較小時接觸電阻較大，從而使輸出電壓很小，只有當(dāng)轉(zhuǎn)速較高，電樞電流較大時，電刷壓降才可以認(rèn)為是常數(shù)，為了減小電刷接觸壓降的影響，即縮小不靈敏區(qū)，應(yīng)采用接觸壓降較小的銅-石墨電極或銅電極，并在它與換向器相接觸的表面上鍍銀。
③溫度影響，這是因為勵磁繞組中長期流過電流易發(fā)熱，其電阻值也相應(yīng)增大，從而使勵磁電流減小的緣故，在實際使用中可在直流測速發(fā)電機的繞組回路中串聯(lián)一個電阻值較大的附加電阻，在接到勵磁電源上。
4、交流測速電動機可分為永磁式，感應(yīng)式和脈沖式三種。交流測速電動機的工作原理是利用定子，轉(zhuǎn)子齒槽相互的位置的變化，使輸出繞組中的磁通產(chǎn)生脈沖，從而產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，這種工作原理稱為感應(yīng)子式發(fā)電機原理。
5、線振動速度傳感器的工作原理是當(dāng)一個繞有N匝的線圈作垂直于磁場方向相對運動時，線圈切割磁力線，由法拉第電磁感應(yīng)定律可得其線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。
6、陀螺式角速度傳感器分為：轉(zhuǎn)子陀螺、壓電陀螺、激光陀螺、光纖陀螺。
（1）轉(zhuǎn)子陀螺式角速度傳感器是一種慣性傳感器，安裝簡單，使用方便，但有機械活動部件，被測角速度范圍±30°~120°/s，質(zhì)量較大，成本高，壽命低。
（2）壓電陀螺式利用壓電晶體的壓電效應(yīng)工作，分：振梁型、雙晶片型、圓管型。
（3）光纖陀螺式：具有無機械傳動部件、無需預(yù)熱時間、對加速度不敏感、動態(tài)范圍寬、體積小、靈敏度高等優(yōu)點。
7、霍爾式傳感器的工作原理是利用霍爾元件組成的傳感器，在被測物上粘有多對小磁鋼，霍爾元件固定于小磁鋼附近，當(dāng)被測物轉(zhuǎn)動時，每當(dāng)一個小磁鋼轉(zhuǎn)過霍爾元件，霍爾元件輸出一個相應(yīng)的脈沖，測得單位時間內(nèi)的脈沖個數(shù)，即可得被測物的轉(zhuǎn)速和角速度。
8、電渦流式轉(zhuǎn)速傳感器的工作原理是在傳感器靠近在被測物上設(shè)定的等距標(biāo)記安裝，當(dāng)被測物轉(zhuǎn)動時，傳感器輸出頻率與轉(zhuǎn)速成正比的信號。
9、半導(dǎo)體硅流速傳感器的工作原理是依據(jù)發(fā)熱體與放置發(fā)熱體的流體介質(zhì)的熱導(dǎo)率與流體流速相關(guān)原理制成的。
二、加速度傳感器
1、常用加速度傳感器的種類有壓電式，應(yīng)變式，磁致伸縮式。
2、壓電式加速度傳感器的頻率范圍廣、動態(tài)范圍寬、靈敏度高，故應(yīng)用較為廣泛
壓電加速度傳感器的工作原理是利用壓電陶瓷的壓電效應(yīng)可構(gòu)成不同使用要求的振動加速度傳感器來制作的。
常用的三種原理結(jié)構(gòu)式壓縮型，剪切型，彎曲型。其特點是它可以作得很小，重量很輕，對被測機構(gòu)的影響就小，壓電傳感器的內(nèi)阻抗很高，輸出的能量很微小，要在接高輸入阻抗的前置放大器。放大器有兩種是電壓放大器和電荷放大器。電荷放大器輸出電壓與電纜分布電容無關(guān)。一般加速度傳感器的尺寸越大，其固有頻率越低
3、應(yīng)變式加速度傳感器的工作原理是經(jīng)過質(zhì)量-彈簧慣性系統(tǒng)將加速度轉(zhuǎn)換為力，再將力作用于彈性元件，從而將力轉(zhuǎn)換為應(yīng)變，通過測量應(yīng)變可以測量加速度。第五章視覺、觸覺傳感器
1：視覺傳感器在機電一體化系統(tǒng)中的作用有三種：①進行位置檢測。②進行圖像識別③進行物體形狀，尺寸缺陷的檢測。
2：視覺傳感器（以光電變換為基礎(chǔ)）的組成及各組成環(huán)節(jié)的作用？(1)照明部：為了從被測物體得到光學(xué)信息而需要照明，是充分發(fā)揮傳感器性能的重要條件。(2)接受部：由透鏡和慮光片組成，具有聚成光學(xué)圖像或抽出有效信息的功能。(3)光電轉(zhuǎn)換部：將光學(xué)圖像信息轉(zhuǎn)換成電信號。
(4)掃描部：將二維圖像的電信號轉(zhuǎn)換為時間序列的一維信號。在機器人領(lǐng)域，幾乎都是采用工業(yè)電視攝像機作為視覺傳感器。
3：光電式攝像機是由接收部分，光電轉(zhuǎn)換部分和掃描部分組成的二維視覺傳感器。
4：固體半導(dǎo)體攝像機原理是由許多光電二極管組成陣列，作為攝像機的感光部分以代替光導(dǎo)攝像管。它是由攝像元件（CCD），信號處理電路，驅(qū)動電路和電源組成。攝像元件（CCD）是一種MOS行晶體開光集成電路。
5：二維CCD攝像元件的構(gòu)成主要有隔行傳送方式和幀傳送方式兩種。
6：激光式視覺傳感器的原理是利用激光作為定向性高密度光源的視覺傳感器構(gòu)成的，這種傳感器用作激光掃描器來識別商品上的條形碼。
7：紅外圖像傳感器原理是把波長（2~20）um的紅外光圖像變換成如同電視圖像的時序掃描信號輸出的傳感器。它通常由紅外敏感元件和電子掃描電路組成。8：人工視覺（機器視覺）：使用機器的自動化刀法實現(xiàn)類似人類視覺的功能。
人工視覺系統(tǒng)的硬件構(gòu)成一般由圖像輸入，圖像處理，圖像存儲和圖像輸出四個系統(tǒng)構(gòu)成。各部件的用途是（1）圖像輸入是通過視覺傳感器將對象物體變成二維或三維圖像，再經(jīng)光電變換將光信號變成電信號，通過掃描采樣將圖像分解成許多像素，再把表示各個像素信息的數(shù)據(jù)輸入計算機進行圖像處理。（2）圖像處理是對獲取的圖像信息進行預(yù)處理（前處理），以濾去干擾，噪聲，并作幾何，色彩方面的校正，以提高信噪比。目的是改善圖像質(zhì)量，以利于進行圖像識別。（3）圖像存儲是把表示圖像各個像素的信息送到存儲，以備調(diào)用。圖像的信息量大。（4）圖像輸出分為兩類：(一類是只要求瞬時知道處理結(jié)果，以及計算機用對話形式進行處理的顯示終端，該類稱為軟拷貝。(另一類是可長時間保存結(jié)果，稱為硬拷貝。9：物體圖像信息的輸入識別物體前先將物體的有關(guān)信息輸入到計算機內(nèi)。被輸入的信息主要有明亮度信息，顏色信息和距離信息。10：圖像處理的方法有微分法和區(qū)域法。
10：接觸覺傳感器最早是微動開關(guān)。它工作范圍寬，不受電，磁干擾，簡單，易掌握，成本低，但響應(yīng)速度低，動作壓力高。原理：它們都是通過在一定接觸力下，切換通—斷狀態(tài)，輸出高或低的電平信號，以表示是否發(fā)生接觸。
11：硅橡膠觸覺傳感器的工作原理是硅橡膠與金屬電極對置，接觸，硅橡膠受壓其電阻值就改變，當(dāng)金屬電極受力壓硅橡膠時，輸出電壓相應(yīng)變化。12：壓覺傳感器定義通過高密度配置這種傳感器，可以獲得同物體接觸時各部分不同的壓力，將該壓力變換成相應(yīng)處的電壓信號，可以獲得關(guān)于物體形狀的信息。特點：動作準(zhǔn)確，精度高，缺點是體積大，不能高密度配置。13：滑動覺傳感器應(yīng)用于工業(yè)機器人手指把持面與操作對象之間的相對運動，以實現(xiàn)實時控制指部的夾緊力。第六章溫度傳感器
1：溫度代表物質(zhì)的冷熱程度，是物體內(nèi)部分子運動劇烈程度的標(biāo)志。測量溫度的方法有接觸式和非接觸式。
2：接觸式的特點是感溫元件與被測對象直接物理接觸，進行熱傳導(dǎo)。
3：非接觸式的特點是感溫元件與被測對象不物理接觸，而是通過熱輻射進行熱傳遞。4：熱電偶式溫度傳感器屬于接觸式熱電動勢型傳感器，它的工作原理是熱電效應(yīng)。熱點效應(yīng)：當(dāng)兩種不同金屬導(dǎo)體兩端相互緊密地連接在一起組成一個閉合電路時，由于兩個接觸點溫度T'和T0不同，回路中將產(chǎn)生熱電動勢，并有電流通過，這種把熱能轉(zhuǎn)換成電能的現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)。
5：熱電動勢由接觸電動勢和溫差電動勢組成。
6：接觸電動勢是由于兩種不同導(dǎo)體的自由電子密度不同而在接觸處形成的電動勢。7：溫差電動勢是在同一根導(dǎo)體中由于兩端溫度不同而產(chǎn)生的電動勢。中間導(dǎo)體定律：導(dǎo)體a，b組成的熱電偶，當(dāng)引入第三個導(dǎo)體時，只要保持其兩端溫度相同，則對總熱電動勢無影響，這一結(jié)論被稱為中間導(dǎo)體定律
8：熱電偶通常由熱電極，絕緣材料，接線盒和保護套組成。9：熱電偶可分為：（1）普通熱電偶：主要用于測量液體和氣體的溫度。（2）鎧裝熱電偶（纜式熱電偶）：特點是測量結(jié)熱容量小，熱慣性小，動態(tài)響應(yīng)快，撓性好，適用于普通熱電偶不能測量的空間溫度。
（3）薄膜熱電偶：主要用于測量固體表面小面積瞬時變化的溫度，特點是熱容量小，時間常數(shù)小，反應(yīng)速度快。
(4)并聯(lián)熱點偶：它是把幾個同一型號的熱電偶的同性電極參考端并聯(lián)在一起。適用于測量平均溫度。
(5)串聯(lián)熱電偶：（熱電堆）
10：熱電偶參考端電位補償法有：恒溫法，溫度修正法，電橋補償法，冷端補償法，電位補償法。
11：電位補償法是在熱電偶回路中接入一個自動補償?shù)碾妱觿荨?2：熱電阻式傳感器可分為金屬熱電阻式和熱敏電阻式。
13：金屬熱電阻式溫度傳感器是電阻體，電阻體是由金屬導(dǎo)體構(gòu)成的。
14：熱電阻的結(jié)構(gòu)主要由不同材料的電阻絲繞制而成，為了避免通過交流電時產(chǎn)生感抗，或有交變磁場時產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，在繞制時采用雙線無感繞制法。15：熱敏電阻式溫度傳感器的感溫元件是對溫度非常敏感的熱敏電阻，所用材料是陶瓷半導(dǎo)體，其導(dǎo)電性取決于電子-空穴的濃度。其特點是熱敏電阻的溫度系數(shù)比金屬熱電阻大，體積小，重量輕，很適用于小空間溫度測量，它的熱慣性小，反應(yīng)速度快，適用于測量快速變化的溫度。
16：非接觸式溫度傳感器采用熱輻射和光電檢測的方法。其工作機理是當(dāng)物體受熱后，電子運動的動能增加，有一部分熱能轉(zhuǎn)變?yōu)檩椛淠芰康亩嗌倥c物體的溫度有關(guān)，當(dāng)溫度較低時，輻射能力很弱；當(dāng)溫度較高時，輻射能力很強。17：非接觸式溫度傳感器可分為全輻射式溫度傳感器，亮度式溫度傳感器和比色式溫度傳感器。18：全輻射溫度傳感器是利用物體的全光譜范圍內(nèi)總輻射能量與溫度的關(guān)系測量溫度。特點是適用于遠(yuǎn)距離，不能直接接觸的高溫物體，其范圍是（100~2000度）19：亮度式溫度傳感器利用物體的單色輻射亮度隨溫度變化的原理，并以被測物體光譜的一個狹窄區(qū)域內(nèi)的亮度與標(biāo)準(zhǔn)輻射體亮度進行比較來測量溫度。特點是量程較寬，有較高的測量精度，一般用于測量（700~3200度）范圍的澆鑄。軋鋼，鍛壓，熱處理時的溫度。20：比色溫度傳感器以測量兩個波長的輻射亮度之比為基礎(chǔ)。特點是用于連續(xù)自動檢測鋼水，鐵水，爐渣和表面沒有覆蓋物的高溫物體溫度，其量程為（800~2000）度，測量精度為0.5%。它的優(yōu)點是反應(yīng)速度快，測量范圍寬，測量溫度接近于實際值。21：半導(dǎo)體溫度傳感器以半導(dǎo)體P-N結(jié)的溫度特性為理論基礎(chǔ)的。是利用晶體二極管與晶體三極管為感溫元件。采用半導(dǎo)體二極管作溫度傳感器，有簡單，價廉的優(yōu)點，用它可制成半導(dǎo)體溫度計，測量范圍在（0~50）度。用晶體三極管制成的溫度傳感器測量精度高，測量范圍較寬在（-50~150）度之間，因而用于工業(yè)，醫(yī)療等領(lǐng)域的測量儀器或系統(tǒng)。都還有很好的長期穩(wěn)定性
第七章氣敏、濕度、水份傳感器
一、氣敏傳感器
1：氣敏傳感器是一種將檢測到的氣體成分和濃度轉(zhuǎn)換為電信號的傳感器。2：氣敏元件的工作機理是吸附效應(yīng)。半導(dǎo)瓷氣敏電阻值將隨吸附氣體的數(shù)量和種類而改變。3：如果材料的功函數(shù)大于吸附分子的離解能，吸附分子將向材料釋放電子而成為正離子吸附。氧氣和氮氧化合物傾向于負(fù)離子吸附，稱為氧化型氣體。
4：氫氣，CO碳?xì)浠衔锖途祁悆A向于正離子吸附，稱為還原型氣體。
5：半導(dǎo)瓷氣敏元件與半導(dǎo)體單晶體相比，具有工藝簡單，使用方便，價格便宜，對氣體濃度變化響應(yīng)快，即使在低濃度下靈敏度也很高等優(yōu)點，故可用于制作多種具有實用價值的氣敏元件。其缺點是穩(wěn)定性差，老化較快。
6：常用氣敏元件的種類按其結(jié)構(gòu)可分為：燒結(jié)型，薄膜型和厚膜型。7：（1）燒結(jié)型器件的一致性較差，機械強度也不高，但它價格便宜，工作壽命較長，應(yīng)用廣泛。（2）薄膜型氣敏元件（如氧化錫，ZnO氣敏性最好）為物理性附著系統(tǒng)，器件之間的性能差異仍較大。（3）厚膜氣敏元件的一致性較好，機械強度高，適于批量生產(chǎn)。
8：氣敏元件的幾種應(yīng)用實例有：①氣敏電阻檢漏報警器。②礦燈瓦斯報警器。③一氧化碳報警器。④煤氣傳感器。它可分為半導(dǎo)式和接觸燃燒式。
二、濕度傳感器
9：濕敏元件是利用濕敏材料吸收空氣中的水份而導(dǎo)致本身電阻值發(fā)生變化的原理制成的。優(yōu)點是靈敏度高，體積小，壽命長，可以進行遙測和集中控制。
10：濕度是指大氣中所含的水蒸氣量。最常用的兩種方法是絕對濕度和相對濕度。11：絕對濕度是指一定大小空間中水蒸氣的絕對含量。12：相對濕度是指為某一被測蒸氣壓與相同溫度下飽和蒸氣壓比值的百分?jǐn)?shù)，這是一個無量綱值。
13：氯化鋰濕敏電阻式利用吸濕性鹽類潮解，離子導(dǎo)電率發(fā)生變化而制成的測濕元件。14：負(fù)特性濕敏半導(dǎo)瓷是由于它們的電阻率隨濕度的增加而下降。
15：正特性濕敏半導(dǎo)瓷是一類材料（Fe3O4半導(dǎo)瓷）的電阻率隨著濕度的增加而增大。16：半導(dǎo)體陶瓷濕敏元件的材料，主要是不同類型的金屬氧化物。
半導(dǎo)體濕敏元件具有較好的熱穩(wěn)定性，較強的抗沾污能力，能在惡劣，易污染的環(huán)境中測得準(zhǔn)確的濕度數(shù)據(jù)，而且有響應(yīng)快，使用溫度范圍寬（可在150度以下使用），可加熱清洗。17：熱敏電阻式濕敏元件特點和應(yīng)用是：（1）靈敏度高且響應(yīng)速度快，（2）滯后現(xiàn)象：（3）不像干濕球溫度計需要水和紗布及其它維修保養(yǎng)：（4）可連續(xù)測量：（5）抗受風(fēng)，油，塵埃能力強。應(yīng)用：使用這種絕對濕度傳感器的濕度調(diào)節(jié)，可制造出精密的恒濕槽。18：高分子膜濕敏元件它用于工業(yè)濕度計測中。19：高分子膜濕度傳感器的工作原理是以隨高分子膜吸收或放出水份兒引起電導(dǎo)率或電容變化測量環(huán)境相對濕度的裝置。
20：電子濕度計的構(gòu)成它由檢測部分（有攜帶型，墻袋型和凸緣型三種傳感器），數(shù)字顯示器和變換器等構(gòu)成。
21：高分子膜濕敏元年的主要用途是廣泛用于濕度監(jiān)視，記錄和控制，尤其可用于普通濕度計難以測量的小于20%RH的濕度中，濕度計使用在超過90%RH的高濕度區(qū)域中會出現(xiàn)結(jié)露，結(jié)露時，濕度傳感器在沾濕間歇不能測量，一旦沾濕現(xiàn)象消失，恢復(fù)原來特性。
22：結(jié)露傳感器的優(yōu)點是（1）實際使用時，傳感器特性并不因表面的垃圾和塵埃以及其它氣體的污染而受影響。（2）可以用于高濕狀態(tài)。（3）具有快速開關(guān)特性，所以工作點變動小。（4）工作電路可用直流電壓。
三、水份傳感器
23：水份是存在于物質(zhì)中水的數(shù)量，以百分比表示。該項指標(biāo)是掌握物質(zhì)保存狀態(tài)和質(zhì)量管理的指標(biāo)。
24：水份傳感器（水份計）有直流電阻型，高頻電阻型，電容率型，氣體介質(zhì)，近紅外型，中子型和核磁共振型。25：水份傳感器的工作原理是利用了被測物質(zhì)的電學(xué)性質(zhì)，高分子物質(zhì)的電阻R與其含水率M之間的關(guān)系，通過測定電阻值，就能測定水份含量。26：直流電阻式水份傳感器的工作原理是利用微型計算機儲存了溫度修正以及各種試樣水份與電阻值相關(guān)的特性，通過轉(zhuǎn)換開關(guān)進行各種試樣的水份測定。第八章傳感檢測系統(tǒng)的構(gòu)成 一：電橋
1：傳感檢測系統(tǒng)的組成及其各環(huán)節(jié)的功能是：通常是由傳感器，中間轉(zhuǎn)換電路，微機接口電路，分析處理及控制顯示電路等部分組成，分別完成信息的獲取，轉(zhuǎn)換，傳輸，分析處理，顯示記錄等功能。
2：電橋是把電阻，電感和電容等元件參數(shù)轉(zhuǎn)換成電壓或電流的一種測量電路。這種測量電路簡單直接，而且精度和靈敏度都較高，在緝拿側(cè)系統(tǒng)中應(yīng)用較多。
3：按電源的不同電橋分為直流電橋和交流電橋。按電橋的工作方式可分為平衡電橋和不平衡電橋。按電橋被測電阻的接入方式可分單臂電橋和差動電橋。4：直流電橋是在電橋的輸入端加入直流電源E。5：交流電橋是采用交流電源供電的電橋。
6：當(dāng)用電橋進行測量時，可采用零測法和偏差測量法。
7：平衡狀態(tài)的應(yīng)用是基于零測法。利用熱電阻傳感器測量溫度，應(yīng)用的就是電橋的平衡狀態(tài)。它一般適合于測量靜態(tài)值。不平衡狀態(tài)的應(yīng)用基于偏差測量法。它既可以測量靜態(tài)值又可以測量動態(tài)值，其測量精度受檢流計的精度及電源穩(wěn)定性的影響，但能滿足實際測量的要求。
8：衡量電橋的工作特性質(zhì)量的兩項指標(biāo)是電橋的靈敏度及電橋的非線性誤差。9：電橋的靈敏度是指單位輸入量時的輸出變化量。
10：電橋調(diào)零是在測量時，由于是利用了電橋的不平衡輸出反映被測量的變化情況，因此，測量前電橋的輸出應(yīng)調(diào)為零，稱為電橋調(diào)零。
11：電橋調(diào)零通常采用串聯(lián)調(diào)零和并聯(lián)調(diào)零兩種方法。串聯(lián)調(diào)零電路，微調(diào)電位器Rw串聯(lián)在橋路中，它多用在橋臂參數(shù)R值較大的場合。調(diào)零電位器的阻值Rw< 13：調(diào)解是指當(dāng)直流信號被調(diào)制成交流信號后，若再將該交流信號還原成直流信號。常用的調(diào)制器是二極管調(diào)制器和三極管調(diào)制器。四：濾波器 14：濾波方式有無源濾波，有源濾波和數(shù)字濾波。 15：若檢測系統(tǒng)中對濾波要求不太高，可以采用無源濾波器。無源濾波器電路簡單缺點是帶負(fù)載能力差。 16：一階低通濾波器是指傳遞函數(shù)為一階。它適用于精度要求不高的場合。高通濾波器是指RC電路具有高頻信號容易通過并抑制低頻信號的作用。 17：帶通濾波器用于通過某一頻段的信號，而將此頻段以外的信號加以抑制或衰減。衡量帶通濾波器的工作特性好壞的重要指標(biāo)是品質(zhì)因數(shù)，其定義為中心頻率fo與通頻帶寬度B之比。在fo一定的條件下，Q越大通頻帶越窄，選擇性越好。18：有源濾波器由運算放大器和RC網(wǎng)絡(luò)組成。 19：有源濾波器與無源濾波器相比具有的優(yōu)點是（1）有源濾波器不用電感線圈，因而在體積，重量，價格，線性等方面具有明顯的優(yōu)越性，便于集成化。（2）由于運算放大器輸入阻抗高，輸出阻抗低，可以提供良好的隔離性能，并可提供所需增益。（3）可以使低頻截止頻率達到很低范圍。 20：一階低通濾波器的缺點是對截止頻率以外的信號衰減較慢，因此選擇性差。二階低通濾波器（R1=R2=R，C1=C2=C)能克服一階低通濾波器的缺點。二階高通濾波器可以克服一階濾波器在w小于wo附近衰減慢的缺點。帶通濾波器品質(zhì)因數(shù)Q越大，通頻帶寬度越窄，則選擇性越好，改變Rf或RF可以改變Q和B，不影響fo。帶阻濾波器是抑制某個頻率范圍內(nèi)的頻率分量，使其衰減，而讓此頻帶以外的頻率順利通過。 21：數(shù)字濾波方法有（1）限定最大偏差法，它最要用于變化比較緩慢的參數(shù)。（2）算術(shù)平均值法。適用于壓力測量，流量測量。（3）加權(quán)平均濾波法。 22：模/數(shù)（A/D）轉(zhuǎn)換是指將模擬量變?yōu)閿?shù)字量。數(shù)/模（D/A）是指將數(shù)字量變?yōu)槟M量。23：數(shù)/模（D/A）轉(zhuǎn)換器的技術(shù)指標(biāo)是（1）分辨率：（2）精度：轉(zhuǎn)換器的精度是指輸出模擬電壓的實際值與理想值之差。這種誤差由參數(shù)電壓的波動，運算放大器的零點漂移，模擬開關(guān)的壓降以及電阻阻值的偏差引起的。（3）線性度。通常用非線性誤差的大小表示數(shù)/模轉(zhuǎn)換器的線性度。（4）輸出電壓（或電流）的建立時間。 24：模擬量、轉(zhuǎn)換為數(shù)字量的方法很多，目前用的較多的是逐次逼近法。 25：多路模擬開關(guān)環(huán)節(jié)通常在微機控制的檢測系統(tǒng)中，要采用多路信號，為了減少檢測通道的設(shè)備，而使多個信號的采樣共同使用一個模/數(shù)轉(zhuǎn)換器，需將經(jīng)過多路傳感器轉(zhuǎn)換后的信號采用分時法切換到模/數(shù)轉(zhuǎn)換器上。 26由于多路模擬開關(guān)在接通時有一定的導(dǎo)通電阻，在某種情況下對信號的傳遞精度帶來較大影響，一般可通用加大負(fù)載阻抗以減小其影響。 27：采樣保持器的原理是模/數(shù)轉(zhuǎn)換器在將模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量的過程中需要一定的時間，這就要在模/數(shù)轉(zhuǎn)換開始時將信號電平保持住，而在模/數(shù)轉(zhuǎn)換結(jié)束后又能對輸入信號進行采樣。 28：為了使采樣保持器達到一定的精度，需在它的輸入級采用緩沖器，以減少信號源的輸出阻抗，增加負(fù)載的輸入阻抗。采樣開關(guān)被接通的時間稱為采樣時間。七：傳感器檢測信號的細(xì)分與辨向原理 1：幾何量測量中采用機械式細(xì)分、光學(xué)式細(xì)分和電子式細(xì)分等方法。 2：辨向原理：相位角不能是0o、180o、360o，否則會出現(xiàn)兩路信號剛好相差整數(shù)周期或相位剛好想反。 3：四倍細(xì)分電路：又稱直接細(xì)分。 29：按照干擾的來源可以分兩類是系統(tǒng)內(nèi)部的干擾和來自系統(tǒng)外部的干擾。30：產(chǎn)生內(nèi)部干擾的因素有：信號通過公共電源，地線和傳輸線的阻抗相互耦合形成的干擾。31：外部干擾的因素有：外部高壓電源因絕緣不良形成的漏電，廣播電視，高頻感應(yīng)加熱等，空間電磁波的輻射，周圍機械振動和沖擊的影響等。 32：形成干擾的三個條件是：干擾源，干擾的耦合通道，干擾的接收電路。33：抑制干擾的方法有：（1）接地：在測量系統(tǒng)中有四種接地系統(tǒng)：安全地，信號源地，數(shù)字信號地和模擬信號地。 （2）屏蔽：①靜電屏蔽：其方法有兩種(是用金屬屏蔽罩罩住帶靜電的物體，并將屏蔽罩接地，使罩外空間不存在靜電場(用屏蔽罩罩住測量電路，保證罩內(nèi)部存在靜電場。②低頻磁感應(yīng)屏蔽：其原理是使絕大部分磁通量經(jīng)屏蔽體通過，選用導(dǎo)磁性能好的材料做屏蔽罩。③高頻磁感應(yīng)屏蔽：其對輻射電磁場屏蔽。（3）隔離：變壓器隔離電路和光電耦合電路。（4）濾波：①電源濾波②退耦濾波器③有源濾波④數(shù)字濾波 34：典型噪聲干擾的抑制（1）設(shè)備啟，停時產(chǎn)生的電火花干擾：消除這種干擾的方法通常是采用RC吸收電路，即將電阻R和電容C串聯(lián)后并聯(lián)到繼電器觸點或電源開關(guān)兩端。（2）共模噪聲：噪聲電壓或電流同時加到兩信號上所產(chǎn)生的噪聲稱共模噪聲。抑制這種干擾采用差分放大器，因為它幾乎對共模噪聲沒有放大作用。（3）串?dāng)_：克服串?dāng)_的有效方法是將不同信號線分開，并且留有最大可能的空間隔離。 35：克服串?dāng)_在設(shè)計及組裝檢測系統(tǒng)時，應(yīng)注意的問題是：（1）信號線，數(shù)據(jù)線，控制線盡可能分開，以避免不同類型的走線平行或靠近。（2）走線盡可能短，盡可能不在集成芯片之間走線。（3）電源線和地線要設(shè)計的盡量粗而短。（4）對于單穩(wěn)態(tài)，多諧振蕩器等易受電源影響的器件，要在近旁的電源-地線之間接入電容器進行去耦，易受干擾的器件要遠(yuǎn)離振蕩器。 36：傳感檢測系統(tǒng)中的微機接口是將被測的模擬量，經(jīng)過傳感器，放大器，采樣保持器，A/D轉(zhuǎn)換后輸入微型計算機。 37：傳感檢測系統(tǒng)中微機接口的基本方式是（1）開關(guān)量接口方式（2）數(shù)字量接口方式（3）模擬量接口方式。 38：ADC 與CPU的時間協(xié)調(diào)，其時間常數(shù)遠(yuǎn)比CPU的指令周期長。其控制方式有（1）延時等待式（2）中斷式。（3）查詢式。39：液晶顯示器是一種低功耗器件，其液晶顯示器的驅(qū)動方式由電極引線的選擇方式確定一般有靜態(tài)驅(qū)動和時分割驅(qū)動。40：為消除環(huán)境溫度的影響，需要對傳感器信號進行溫度補償，其補償在計算機能力允許時，可采用計算機軟件進行，也可采用硬件電路實現(xiàn)。利用計算機軟件進行溫度補償時常用公式法和表格法。 第九章信號分析及其在測試中的應(yīng)用 1：信號有靜態(tài)信號與動態(tài)信號。靜態(tài)信號是指其量值與時間無關(guān)的信號。動態(tài)信號是指其量值隨時間變化的信號。 2：信號分為確定性信號與非確定性信號。 3：確定性信號是指能用明確的數(shù)字解析關(guān)系式或圖表描述的信號。確定性信號分為周期信號和非周期信號。 4：周期信號是指若信號依一定的時間間隔T周而復(fù)始，則該信號為周期信號。實際上周期信號往往不是僅含一個正（余）弦的簡單周期信號，但它們具有取值周期重復(fù)性的特征。5：非周期信號是指在時域內(nèi)不按周期重復(fù)出現(xiàn)，但仍可用明確的數(shù)字關(guān)系式或圖表描述的信號。 6：非確定性信號是指非周期性信號時域波形不確定，無法用確切的數(shù)字關(guān)系式描述，也不能準(zhǔn)確預(yù)測未來的結(jié)果的信號。 7：模擬信號是指在某一自變量連續(xù)變化的間隔內(nèi)，信號的數(shù)值連續(xù)，為模擬信號。8：離散信號是指自變量在某些不連續(xù)數(shù)值時，輸出信號才具有確定值稱為離散信號。9：數(shù)字信號是指如果將其各離散點的幅值也作離散化，以二進制編碼表示。 10：信號均值Ux是指信號x（t）在整個時間坐標(biāo)的積分平均，它表示信號中常值分量或直流分量。 11：信號的方差是指描述信號的(波動范圍)，其正平方根бx=√б2x稱為信號的標(biāo)準(zhǔn)差。12：信號的均方值描述信號的強度，表示信號的(平均功率)。13：信號的概率密度函數(shù)描述了信號的（指定幅值的取值機會）。 14：任意一個周期信號x（t）都可認(rèn)為由兩類基本信號組成一類是以ao描述的直流分量，一類是由許多正交的，幅值分別以an和bn描述的，頻率各為基頻整數(shù)倍的余弦和正弦分量的迭加而組成。 15：周期信號頻譜的特點：（1）離散性：頻譜譜線是離散的。（2）收斂性：諧波幅值總的趨勢隨諧波次數(shù)的增加而降低。（3）諧波性：譜線只出現(xiàn)在基頻整數(shù)倍的頻率處。16：非周期信號包括準(zhǔn)周期信號和瞬態(tài)信號。準(zhǔn)周期信號的特點是譜線離散，并無法確定其基頻wo和諧頻now，只有頻率分量幅值大小而沒有共同周期。 17：振動測試的目的是（1）檢查機器運轉(zhuǎn)時的振動特性，檢驗產(chǎn)品質(zhì)量，為設(shè)計提供依據(jù)。（2）考核機器設(shè)備承受振動和沖擊的能力及對系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)特征進行測試。（3）分析查明振動產(chǎn)生的原因，尋找振源，為減振和隔振措施提供資料。（4）對工作機器進行故障監(jiān)控，避免重大事故發(fā)生。 18：振動測試的內(nèi)容是（1）振動參數(shù)的測試：對振動的位移，幅值，頻率，相位，波形等參數(shù)的測定。（2）物體結(jié)構(gòu)參數(shù)的測試：對結(jié)構(gòu)的固有頻率，阻尼，剛性，振型等參數(shù)的測定。 19：按產(chǎn)生振動的原因可分為自由振動，強迫振動和自激振動；按振動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)特性可分為線性振動和非線性振動；按振動的規(guī)律可分確定性振動和隨機振動。 20：振動的激勵方式有（1）穩(wěn)態(tài)正弦激振（2）隨機激振（3）瞬態(tài)激振。常用的瞬態(tài)激振是①快速正弦掃描激振②脈沖激振③階躍激振 21：激振器是對被測對象施加某種預(yù)定要求的激振力，從而激起被測對象振動的裝置。22：電動式激振器按其磁場形成的方法是永磁式和勵磁式。前者多用于小型激振器，后者用于較大型的激振器。它主要用于對被測對象作絕對激振。23：振動測試的方法有機械法，電測法和光學(xué)法。 24：電測法測振系統(tǒng)有（1）壓電式測振系統(tǒng)：它是利用壓電式加速度傳感器直接測得振動加速度的測振系統(tǒng)。（2）磁電式測振系統(tǒng)：該系統(tǒng)用磁電式傳感器吧振動速度轉(zhuǎn)換成電壓，經(jīng)測振儀器進一步變換，再由指示儀器指出其振動值或用記錄儀器記錄出波形，或直接由數(shù)據(jù)處理裝置進行需要的數(shù)據(jù)處理。（3）電參數(shù)測振系統(tǒng)：該系統(tǒng)采用電容式或電感式，電阻應(yīng)變式，渦流式傳感器吧振動參數(shù)轉(zhuǎn)換成電容或電感，電阻，電抗等電參數(shù)變化進行測振的系統(tǒng)。其優(yōu)點是傳感器大多數(shù)為非接觸式，且靈敏度較高，適于微小振動的旋轉(zhuǎn)體測振。25：機械阻抗的倒數(shù)稱為機械導(dǎo)納。26：機械阻抗是復(fù)數(shù)，可寫成幅值，相角或?qū)嵅浚摬啃问剑部捎梅嗵匦曰蚰慰固貓D表示。 27：功率譜密度函數(shù)，可用于工業(yè)設(shè)備工作狀況的分析和故障診斷。第十章傳感器在機電一體化系統(tǒng)中的應(yīng)用 1：工業(yè)機器人的準(zhǔn)確操作取決于對其自身狀態(tài)，操作對象及作業(yè)環(huán)境的準(zhǔn)確認(rèn)識。 2：工業(yè)機器人常用的位置傳感器有接觸式微動開關(guān)，精密電位計，或非接觸式光電開關(guān)，電渦流傳感器。 3：機器人上常用的位移傳感器有旋轉(zhuǎn)變壓器，差動變壓器，感應(yīng)同步器，電位計，光柵，磁柵，光電編碼器。 4：機器人中使用速度傳感器是實現(xiàn)機器人各關(guān)節(jié)的速度閉環(huán)控制。在用直流，交流伺服電動機作為機器人驅(qū)動元件時，一般采用測速發(fā)電機作為速度的檢測器。 5：三坐標(biāo)測量機由機械部分，計算機和三坐標(biāo)機系統(tǒng)軟件部分，測量系統(tǒng)，測量頭及附件構(gòu)成。按其性質(zhì)分為機械式測量系統(tǒng)，光學(xué)式測量系統(tǒng)和電氣式測量系統(tǒng)。6：三坐標(biāo)測量機的測量頭按測量的方法分為接觸式和非接觸式。 7：目前國內(nèi)采用的傳感器有電感式，橡皮管式，超聲波式，雷達式及紅外線式。
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