传感器的主要知识点
绪论
一、传感器的定义、组成、分类、发展趋势
能够感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件构成。
如果传感器信号经信号调理后，输出信号为规定的标准信号（0~10mA,4~20mA;0~2V,1~5V;…），通常称为变送器，
分类：
按照工作原理分，可分为：物理型、化学型与生物型三大类。物理型传感器又可分为物性型传感器和结构型传感器。
按照输入量信息：
按照应用范围：
传感器技术: 是关于传感器的研究、设计、试制、生产、检测和应用的综合技术.
发展趋势: 一是开展基础研究，探索新理论，发现新现象，开发传感器的新材料和新工艺；二是实现传感器的集成化、多功能化与智能化。
1．发现新现象；
2．发明新材料；
3．采用微细加工技术；
4．智能传感器；
5．多功能传感器；
6．仿生传感器。
二、信息技术的三大支柱
现在信息科学（技术）的三大支柱是信息的采集、传输与处理技术，即传感器技术、通信技术和计算机技术。
课后习题
1、什么叫传感器，它由哪几部分组成？它们的作用与相互关系？
传感器(transducer/sensor)：能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置（国标GB7665—2005）。通常由敏感元件和转换元件组成。
敏感元件：指传感器中能直接感受或响应被测量并输出与被测量成确定关系的其他量(一般为非电量)部分。
转换元件：指传感器中能将敏感元件感受或响应的被测量转换成适于传输或测量的可用输出信号(一般为电信号)部分。
信号调理电路(Transduction circuit) ：由于传感器输出电信号一般较微弱，而且存在非线性和各种误差，为了便于信号处理，需配以适当的信号调理电路，将传感器输出电信号转换成便于传输、处理、显示、记录和控制的有用信号。
第一章传感器的一般特性
1.传感器的基本特性
动态特性静态特性
2.衡量传感器静态特性的性能指标
（1）测量范围、量程
（2）线性度
传感器静态特性曲线及其获得的方法
传感器的静态特性曲线是在静态标准条件下进行校准的。
静态标准条件
（传感器校准时，包括零点在内的压力校准点数K 不应少于6 点，校准的循环次数R 不应少于3 次。校准点数和校准循环数的多少取决于被校传感器的精度和使用要求，通常K=6～11，R=3～5。每次校准共可获得2RK 个校准数据。
正行程校准曲线、反行程校准曲线，传感器的校准曲线。
经校准的传感器，应给出特性方程、线性、迟滞、重复性以及精度值。） 1）最小二乘法拟合直线 2）端点法拟合直线 （3） 灵敏度
（4） 分辨率、分辨力 （5） 迟滞 （6） 重复性
1）%100max
??±=?S
F R y δ 2）%100)3~2(?±
=?S
F H y δ
δ （7） 精度
精度等级
思考题与习题
1、传感器的定义、组成、分类、发展趋势。
2、何为传感器的基本特性
3、传感器的静态特性是如何定义的，其主要技术指标由哪些？如何测出它们的数据？
4、某传感器的给定精度为2%F.S。
11、某压力传感器的校准数据如表1-5所示。
线性度、重复性、迟滞按照书中公式计算即可。
主要习题：
第一章1、2、3、5，11
第二章 1、2、5、6、7、10、11
第三章 1、3
第四章 1、2
第五章 1、3、12、13、14
第七章 1 、2、3、5、6、9、11、13、14、16、21、24
第2章电阻应变式传感器
工作原理：
电阻应变式传感器的基本原理是将被测非电量转换成与之有确定
对应关系的电阻值，再通过测量此电阻值达到测量非电量的目的。
2.1金属电阻应变式传感器
1. 电阻—应变效应
当金属导体在外力作用下发生机械变形时，其电阻值将相应地发生变化，这种现象称为金属导体的电阻—应变效应。
概念：轴向应变、径向应变、微应变（με）
应变灵敏系数
金属导体的灵敏系数与半导体的灵敏系数的区别。
2. 应变片
概念：应力
应力与应变的关系
δE
ε
=E试件材料的弹性模量。
应变片
金属电阻应变片由敏感栅、基底、盖片、引线和粘结剂组成。
根据敏感栅材料形状和制造工业的不同，应变片的结构形式有金属丝式、箔式和金属薄膜式三种类型。
3. 金属电阻应变片的主要特征
（1）应变片的电阻值，已标准化。
（2）绝缘电阻
（3）灵敏系数
（4）允许电流
（5）横向效应与横向灵敏系数
（6）机械滞后 （7）应变极限 （8）零漂和蠕变 （9）动态特性 4. 温度误差及补偿
（1）引起温度误差的主要因素 （2）温度补偿的方法
5. 测量电路
对于等臂电桥
（2-36，37） 单臂桥的非线性误差εδK 2≈
6．金属电阻应变片的应用——电阻应变式传感器 （1）电阻应变式力传感器 柱（筒）式力传感器 悬臂梁式力传感器 等截面悬臂梁 E bh Fl E x
x 2
6==δ
ε 等强度悬臂梁 E
h b Fl
E
o x 26=
=
δ
ε 薄壁圆环式力传感器 轮辐式力传感器 轴剪切力传感器
（2）电阻应变式压力传感器 筒式压力传感器 膜片式压力传感器 组合式压力传感器
（3）电阻应变式加速度传感器 （4）电阻应变式加速传感器应用示例 2.2半导体应变片及压阻式传感器
半导体片
压阻效应 半导体晶体材料的电阻率随作用应力而变化的“压阻效应” (piezoresistive effct) 。 半导体应变片有两种制作方法： （1） 体型半导体应变片 （2） 扩散硅应变片 压阻式传感器
压阻式传感器依然是基于半导体材料的压阻效应，在半导体材料底片上选择一定的晶向位置，利用集成电路工艺制成扩散电阻，作为测量传感器元件，基片直接作为测量敏感元件（甚至有的可包括某些信号调理电路），也称为扩散型压阻式传感器或固态压阻式传感器。 （1） 压阻式压力传感器
h=50~500m μ,mm r 10~8.10=,30.0~01.00=r h （2） 压阻式加速度传感器
为了保证输出线性度，悬臂梁根部的应变不要超过400~500με。
应用示例 2.3电位计式传感器 2.4思考题与习题
1. 何为金属的电阻应变效应？怎样利用这种效应制成应变片？
2. 什么是应变片的灵敏系数？它与电阻丝的灵敏系数有何不同？为什么？
3. 用应变片测量时，为什么必须采取温度不成措施？有何种温度补偿方法？
4. 一个应变片的电阻值Ω=1200R ，K=2.05，用作应变800με的传感原件。 （1） 求R ?与R R /?；
εK R R =?/=2.05*800*10
-6
=31064.1-?
R ?=31064.1-??R=31064.1-??120Ω =Ω197.0
（2） 若电源电压V U i 3=，求其惠斯通电桥的非平衡输出电压。 5. 一试件的轴向应变为0.0015，表示多大微应变？该试件的轴向相对伸长率为百分之几？
6. 假设惠斯通直流电桥的桥臂1是一个120Ω的金属电阻应变片（K=2.00，检测用），桥臂1的邻臂3是用于补偿的同类批次的应变片，桥臂2和桥臂4是120欧姆的固定电阻。流过应变片的最大电流为30mA. （1） 画出该电桥电路，并计算最大直流供电电压。 U im =（120+120）?30?10-3=
7.2V
（2） 若粘在钢梁（E=2.1?1011N/m 2）上，而电桥由5V 电源供电，是问
当外加负载3/70cm kg =δ时，电桥的输出电压时多少？ （3） 假定校准电阻与桥臂1上未加负荷的应变片并联，试计算为了产
生于钢梁加载相同输出电压所需要的标准电阻值。 第3章 电感式传感器
电感式传感器是利用电磁感应原理，将被测非电量转换成线圈自感或互感的变化量，再由测量电路转换为电压或电流的变化量输出的一种装置。
被测量 → 自感L(互感M) → Uo(Io) 电感式传感器分类：
（1）自感式传感器(电感式传感器)：气隙型、螺管型两种结构; （2）互感式传感器：差动变压器式传感器、 （3）电涡流式传感器 3.1.1 气隙型电感式传感器
δ
μμδμμS W S S l S l W R W L m
0202221
112
2
≈???? ??++== （3-4）
)
(111r L L L K δμδδ+=??=
（3-12） 差动变隙式电感传感器的优点:
(1)差动式电感传感器的灵敏度比单线圈电感传感器提高一倍； (2)差动式电感传感器的非线性失真小。 3.1.2 螺管式电感传感器
()
()
2
2
2
2
022
02
22
0c
c r c c c r c
c r l lr
l
W r W l l l l l r r W l l l L μπμπμμπμ+=
???
?
?--++??? ??=（3-25）
电感灵敏度：
22
20c
r c L
r l W l L K μπμ=??= （3-30）
差动结构：
当品质因数较大时，
L L E U o ??
=
?
?
2 （3-49）
阻抗：
3.1.3 电感线圈的等效电路
()
P
P s
P L j R LC
L j LC R Z ωωω
ω+=-+-=
22
2
11（3-36）
第四章 电容式传感器
电容式传感器：以各种类型的电容器作为传感元件，将被测量的变化转换成电容量变化的一种传感器。 被测量→（△d ，△S ，△ε）→△C
1. 平行板电容器：
d
S
d
S
C r 0εεε=
=
2. 电容式传感器的基本类型：即变间隙(d)型、变面积(S)型和变介电常数(ε)型。电极形状有平板形、圆柱形和球形三种。 2. 圆筒电极电容
3. 电路 电桥
双T
第五章 压电传感器
压电式传感器是以某些电介质的压电效应为基础的有源传感器。 5.1 压电传感器的工作原理
1. 压电效应(Piezoelectric-effect) （1）正压电效应（顺压电效应）
某些电介质，当沿着一定方向对其施力而使它变形时，内部就产生极化现象，同时在它的一定表面上产生电荷，当外力去掉后，又重新恢复不带电状态的现象。当作用力方向改变时，电荷极性也随着改变。输出电压的频率与动态力的频率相同；当动态力变为静态力时，电荷将由于表面漏电而很快泄漏、消失。 （2）逆压电效应
当在电介质的极化方向上施加电场(加电压)作用时，这些电介质晶体会在一定的晶轴方向产生机械变形，外加电场消失，变形也随之消失，这种现象称为逆压电效应(电致伸缩)。
2 压电方程
j ij i d q σ= 或F d Q ij =
并联接法输出电荷量大、电容大、时间常数大，适宜用在测量慢信号并且以电荷作为输出量的情况。
串联接法输出电压大、电容小，适宜用于以电压作为输出信号、并且测量电路输入阻抗很高的情况。
压电元件一般采用两片或两片以上压电片组合使用。由于压电元
件是有极性的，因此连接方法有两种：并联连接和串联连接。
5.2 压电材料
压电材料可以分为两大类：压电晶体（单晶体）、压电陶瓷（多晶体）
压电晶体：（1）石英；（2）水溶性压电晶体
压电陶瓷：（1）钛酸钡压电陶瓷；
（2）锆钛酸铅系(PZT)
（3）铌酸盐系
压电新材料：二氟乙烯（PVDF）高分子材料
压电传感器的前置放大器由两种形式：一种是电压放大器；一种是电荷放大器。
第七章热电势传感器
热电式传感器是利用某种材料或元件与温度有关的物理特性，将温度的变化转换为电量变化的装置或器件。
温度→电信号（电阻、电压、电流等）分类：
热电偶：将温度变化转换为电势变化。
热电阻：将温度变化转换为电阻值变化。
PN结型温度传感器：PN结电压-温度效应。
原理：利用物质的电阻率随温度变化的特性制成的电阻式测温系统。温度变化→电阻变化
包括：
7. 1 热电阻
金属热电阻（铂热阻、铜热阻等）：用纯金属热敏元件制成。
半导体热敏电阻（PTC、NTC、CTR）：用半导体材料制成。
7.1.1 金属热电阻
1. 铂热电阻（WZP）
铂电阻作为-259.34～630.74℃温度范围内的温度基准。
常见的结构
（1）直径0.02～0.07mm 铂丝绕在云母片等绝缘骨架上，然后装入保护套管，接出银制引线；
（2）铂膜电阻:采用真空镀膜方法制造薄膜电阻。
百度电阻比W(100)表示铂的纯度
W(100)=R100 / R0
式中，R100—100℃时的电阻值；R0—0℃时的电阻值。
铂电阻丝纯度越高，测温精度也越高。
基准铂热电阻：W(100)≥1.39256，纯度99.9995％，
精度：?0.001℃～?0.0001℃
工业用标准热电阻：W(100)≥1.391，
精度：?200℃～0℃，?1℃
0℃～100℃，?0.5℃
100℃～650℃，?(0.5％)t
铂电阻的分度号 Pt50, Pt100。
2. 铜热电阻（WZC）
百度电阻比W(100)≥1.425
分度号：Cu100(R0100=100Ω)，Cu50(R0=50Ω)
测温范围和应用：?50℃～100℃；工业用温度计。
3. 测量电路
消除导线电阻的影响，一般采用三线或四线电桥连接法。
7.1.2 半导体热敏电阻
正温度系数(PTC)、负温度系数（NTC）、临界温度系数（CTC）
一定温度范围内，为一条指数曲线
T0=20℃(= 293K) → R0=R20，额定电阻；T1=100℃(= 373K) →R1=R100 ；则
：（25±0.2℃）时的电阻值，又称冷电阻。
标称电阻值R
H
7.2 PN结型温度传感器
1. 二极管温度传感器
2. 晶体管温度传感器
3. 集成温度传感器
分类：按输出信号分为：
（1）电压型：三线制，ku=10mV/℃， LM34/35，LM135/235，TMP35/36。
（2）电流型，两线制，kI＝1μA/K， AD590/592，LM134/234。
（3）数字型 18B20
7.3 热电偶
热电偶是将温度量转换为电势大小的热电式传感器。用于测量
100～1300℃范围内的温度。
7.3.1 热电效应：将两种不同的导体（金属或合金）A和B组成
)不同，则回路一个闭合回路（称为热电偶），若两接触点温度(T、T
中有一定大小电流，表明回路中有电势产生，该现象称为热电动势效
（T，应或塞贝克效应。回路中的电势称为热电势或塞贝克电势，用E
AB
T
）表示。导体A、B称热电极，一个接点为测量端（热端或工作端），0
放入被测温度T中，另一个接点为参考端（冷端或自由端），置于某
中。温差越大，热电势越大。
一恒定温度T
热电势由两部分组成：接触电势，温差电势
7.3.2
热电偶的基本定律
1. 均质导体定律
要求热电极材质均匀，避免热电极上各点温度不同产生附加
电势。
2. 中间导体定律
热偶回路断开接入第三种匀质导体C，若C两端温度相同，则回
路热电势不变。这为热电势的测量（接入仪表）奠定理论基础。
3. 中间温度定律
4. 标准（参考）电极定律：用于确定各种材料热电势
7.3.3 热电偶的种类和结构
国际电工委员会（IEC）向世界各国推荐8种标准化热电偶, 所
谓标准化热电偶, 它已列入工业标准化文件中, 具有统一的分度表。
我国从1988年开始采用IEC标准生产热电偶。
分度表
热电偶的结构：
(1)普通型热电偶
一般由热电极、绝缘套管、保护管和接线盒组成。
(2)铠装型热电偶
由热电偶丝、绝缘材料和金属套管三者经拉伸加工而成的坚实组合体。它可以做得很细很长,使用中随需要能任意弯曲。主要优点是测温端热容量小,动态响应快,机械强度高,挠性好,可安装在结构复杂的装置上。
(3)薄膜热电偶
7.3.4 热电偶的冷端处理及补偿
延长导线
利用补偿导线代替热电极，引到温度较稳定的T
端测试。使冷端
远离热端。要求：在一定的温度范围内，补偿导线与配对的热电偶具有相同或相近的热电特性。
冷端补偿，其补偿方法：
1. 0℃恒温法
将热电偶冷端置于冰水混合物的0℃恒温器内，使其工作与分度状态达到一致。
冷端温度修正法
（1）热电势修正法
利用中间温度定律
（2）温度修正法
（T，Tn），查表得T’为仪表指示温度。
由实测热电势E
AB
3. 冷端温度自动补偿法
（1）电桥补偿法
（2）PN结冷端补偿
（3）AD590冷端温度补偿法
第八章光电式传感器
光电式传感器是一种将被测量通过光量的变化再转换成电量的传感器,它的物理基础是光电效应.光电式传感器一般由光源、光学元件和光电元件三部分组成，光源发射出一定光通量的光线，由光电元件接收，在检测时，被测量使光源发出的光通量变化，因而使接受光通量的光电元件的输出电量也做相应的变化，最后用光用电量来表示被测量的大小。其输出的电量可以是模拟量也可以是数字量。
8.1 光电效应
光电效应：指物体吸收了光能后转换为该物体中某些电子的能量，从而产生的电效应。包括外光电效应（External Photo-
electric effect ）、内光电效应（internal Photo-electric effect）。内光电效应又分为光电导效应（ Photoconduction effect ）、光生伏特效应（ Photo-voltaic effect ）
8.1.1 外光电效应
在光线的作用下，使物体内的电子逸出物体表面的现象称为外光电效
应，向外发射的电子叫做光电子。基于外光电效应的光电元件有光电管、光电倍增管等。
h —普朗克常数，6.626×10-34J ·s ；ν—光的频率（s-1） 光电子能否产生，取决于入射光子的能量是否大于该物体的表面电子逸出功A 0。不同的物质具有不同的逸出功，即每一个物体都有一个对应的光频阈值，称为红限频率或波长限。光线频率低于红限频率，光子能量不足以使物体内的电子逸出，因而小于红限频率的入射光，光强再大也不会产生光电子发射；反之，入射光频率高于红限频率，即使光线微弱，也会有光电子射出。
红限频率h
A 00=
ν，红限波长00A hc =λ
8.1.2 内光电效应
当光照射在物体上，使物体的电阻率ρ发生变化，或产生光生电动势的现象叫做内光电效应，它多发生于半导体内。根据工作原理的不同，内光电效应分为光电导效应和光生伏特效应两类。
1. 光电导效应
在光线作用，电子吸收光子能量从键合状态过渡到自由状态，而引起材料电导率的变化，这种现象被称为光电导效应。基于这种效应的光电器件有光敏电阻。
为了实现能级的跃迁，入射光的能量必须大于光电导材料的禁带宽度Eg ，即
2. 光生伏特效应
在光线作用下能够使物体产生一定方向的电动势的现象叫做光生伏
特效应。
基于该效应的光电器件有光电池、光敏二极管、三极管。
光生伏特效应有两种：结光电效应(也称为势垒效应)和横向光电效应(也称为侧向光电效应)。
8.2 光电器件
8.2.1光电管
光电器件的性能主要由伏安特性、光照特性、光谱特性、响应时间、峰值探测率和温度特性来描述。
8.2.2 光电倍增管
8.2.3 光敏电阻
8.2.4 光敏二极管和光敏三极管
8.2.5 光电池
8.2.6 光控晶闸管
8.3 光源及光学元件
第9章磁敏传感器
磁敏传感器
霍尔元件、磁敏电阻、结型磁敏晶体管及其传感器。
9.1 霍尔传感器
霍尔传感器是利用半导体霍尔元件的霍尔效应实现磁电转换的一种传感器。霍尔效应1879年首次由霍尔发现。
9.1.1 霍尔效应
霍尔效应是物质在磁场中表现的一种特性，它是由于运动电荷在磁场
中收到洛伦兹力作用产生的结果。金属或半导体薄片置于磁感应强度为B 的磁场中，磁场方向垂直于薄片，当有电流I 流过薄片时，在垂直于电流和磁场的方向上将产生电动势EH，这种现象称为霍尔效应。
霍尔电动势
霍尔片（霍尔元件）
9.1.2霍尔元件的主要技术参数
1 输入电阻Ri和输出电阻Ro
2 额定控制电流Ic
一般为几毫安至几十毫安。
3.不等位电势Uo和不等位电阻Ro
4. 灵敏度KH
5. 寄生直流电势U0D
6. 霍尔电势温度系数
7. 电阻温度系数
8. 灵敏度温度系数
9. 线性度
4加速度
9.1.5 霍尔集成器件
霍尔集成电路可分为线性型和开关型两大类。
线性型集成电路是将霍尔元件和恒流源、线性差动放大器等做在一个芯片上，输出电压为伏级，比直接使用霍尔元件方便得多。较典型的线性型霍尔器件如UGN3501等。
传感器原理复习提纲及详细知识点(2016)
传感器原理复习提纲第一章绪论 1.检测系统的组成。 2.传感器的定义及组成。 3. 传感器的分类。 4.什么是传感器的静态特性和动态特性。
5.列出传感器的静态特性指标，并明确各指标的含义。 x输入量，y输出量，a0零点输出，a1理论灵敏度，a2非线性项系数 灵敏度传感器在稳态下，输出的变化量与引起该变化量的输入变化量之比。 表征传感器对输入量变化的反应能力 线性传感器非线性传感器 迟滞正（输入量增大）反（输入量减小）行程中输出输入曲线不重合称为迟滞。 产生迟滞的原因：由于传感器敏感元件材料的物理性质和机械另部件的缺陷 所造成的，如弹性敏感元件弹性滞后、运动部件摩擦、传动机构的间隙、 紧固件松动等。 线性度传感器的实际输入-输出曲线的线性程度。 4种典型特性曲线 非线性误差 % 100 max? ? ± = FS L Y L γ ，ΔLmax——最大非线性绝对误差，Y FS——满量程输出值。 直线拟合线性化：出发点→获得最小的非线性误差（最小二乘法：与校准曲线的残差平方和最小。） 例用最小二乘法求拟合直线。 设拟合直线y=kx+b 残差△i=yi-（kxi+b） k y x =?? % 100 2 max? ? = FS H Y H γ 最小 ∑? n i2
分别对k 和b 求一阶导数，并令其 =0，可求出b 和k 将k 和b 代入拟合直线方程，即可得到拟合直线，然后求出残差的最大值Lmax 即为非线性误差。 重复性 重复性是指传感器在输入量按同一方向作全量程连续多次变化时， 所得特性曲线不一致的程度。重复性误差属于随机误差，常用标准 差σ计算，也可用正反行程中最大重复差值计算，即 或 零点漂移 传感器无输入时，每隔一段时间进行读数，其输出偏离零值，即为零点漂移。 零漂＝，式中ΔY0——最大零点偏差；Y FS ——满量程输出。 温度漂移 温度变化时，传感器输出量的偏移程度。一般以温度变化1度，输出最大偏差与满量程的百分比表示， 即温漂＝Δmax ——输出最大偏差；ΔT ——温度变化值；YFS ——满量程输出。 6. 一阶特性的指标及相关计算。 一阶系统微分方程 τ：时间常数，k=1静态灵敏度 拉氏变换 )()()1(s X s Y s =+τ 传递函数 s s X s Y s H τ+= = 11 )()()( 频率响应函数 ωτ ωωωj j X j Y j H += = 11 )()()( 误差部分 7. 测量误差的相关概念及分类。 相关概念 （1）等精度测量（2）非等精度测量（3）真值（4）实际值（5）标称值（6）示值（7）测量误差 分类 系统误差 随机误差 粗大误差 %100)3~2(?± =FS R Y σ γ% 1002max ??± =FS R Y R γkx y dt dy =+τ
传感器技术知识点
1-1衡量传感器静态特性的主要指标。说明含义。 1、线性度——表征传感器输出-输入校准曲线与所选定的拟合直线之间的吻合(或偏离)程度的指标。 2、回差(滞后)—反应传感器在正(输入量增大)反(输入量减小)行程过程中输出-输入曲线的不重合程度。 3、重复性——衡量传感器在同一工作条件下,输入量按同一方向作全量程连续多次变动时,所得特性曲线间一致程 度。各条特性曲线越靠近,重复性越好。 4、灵敏度——传感器输出量增量与被测输入量增量之比。 5、分辨力——传感器在规定测量范围内所能检测出的被测输入量的最小变化量。 6、阀值——使传感器输出端产生可测变化量的最小被测输入量值,即零位附近的分辨力。 7、稳定性——即传感器在相当长时间内仍保持其性能的能力。 8、漂移——在一定时间间隔内,传感器输出量存在着与被测输入量无关的、不需要的变化。 9、静态误差(精度)——传感器在满量程内任一点输出值相对理论值的可能偏离(逼近)程度。 1-2计算传感器线性度的方法,差别。 1、理论直线法:以传感器的理论特性线作为拟合直线,与实际测试值无关。 2、端点直线法:以传感器校准曲线两端点间的连线作为拟合直线。 3、“最佳直线”法:以“最佳直线”作为拟合直线,该直线能保证传感器正反行程校准曲线对它的正负偏差相等并 且最小。这种方法的拟合精度最高。 4、最小二乘法:按最小二乘原理求取拟合直线,该直线能保证传感器校准数据的残差平方与最小。 1-3什么就是传感器的静态特性与动态特性？为什么要分静与动？ (1)静态特性:表示传感器在被测输入量各个值处于稳定状态时的输出-输入关系。 动态特性:反映传感器对于随时间变化的输入量的响应特性。 (2)由于传感器可能用来检测静态量(即输入量就是不随时间变化的常量)、准静态量或动态量(即输入量就是随时间变化的变量),于就是对应于输入信号的性质,所以传感器的特性分为静态特性与动态特性。 1—4 传感器有哪些组成部分？在检测过程中各起什么作用？ 答:传感器通常由敏感元件、传感元件及测量转换电路三部分组成。 各部分在检测过程中所起作用就是:敏感元件就是在传感器中直接感受被测量,并输出与被测量成一定联系的另一物理量的元件,如电阻式传感器中的弹性敏感元件可将力转换为位移。传感元件就是能将敏感元件的输出量转换为适于传输与测量的电参量的元件,如应变片可将应变转换为电阻量。测量转换电路可将传感元件输出的电参量转换成易于处理的电量信号。 1-5传感器有哪些分类方法？各有哪些传感器？ 答:按工作原理分有参量传感器、发电传感器、数字传感器与特殊传感器;按被测量性质分有机械量传感器、热工量传感器、成分量传感器、状态量传感器、探伤传感器等;按输出量形类分有模拟式、数字式与开关式;按传感器的结构分有直接式传感器、差分式传感器与补偿式传感器。 1-6 测量误差就是如何分类的？ 答:按表示方法分有绝对误差与相对误差;按误差出现的规律分有系统误差、随机误差与粗大误差按误差来源分有工具误差与方法误差按被测量随时间变化的速度分有静态误差与动态误差按使用条件分有基本误差与附加误差按误差与被测量的关系分有定值误差与积累误差。 1-7 弹性敏感元件在传感器中起什么作用？ 答:弹性敏感元件在传感器技术中占有很重要的地位,就是检测系统的基本元件,它能直接感受被测物理量(如力、位移、速度、压力等)的变化,进而将其转化为本身的应变或位移,然后再由各种不同形式的传感元件将这些量变换成电量。1-8、弹性敏感元件有哪几种基本形式？各有什么用途与特点？ 答:弹性敏感元件形式上基本分成两大类,即将力变换成应变或位移的变换力的弹性敏感元件与将压力变换成应变或位移的变换压力的弹性敏感元件。 变换力的弹性敏感元件通常有等截面轴、环状弹性敏感元件、悬臂梁与扭转轴等。实心等截面轴在力的作用下其位移很小,因此常用它的应变作为输出量。它的主要优点就是结构简单、加工方便、测量范围宽、可承受极大的载荷、缺点就是灵敏度低。空心圆柱体的灵敏度相对实心轴要高许多,在同样的截面积下,轴的直径可加大数倍,这样可提高轴的抗弯能力,但其过载能力相对弱,载荷较大时会产生较明显的桶形形变,使输出应变复杂而影响精度。环状敏感元件一般为等截面圆环结构,圆环受力后容易变形,所以它的灵敏度较高,多用于测量较小的力,缺点就是圆环加工困难,环的各个部位的应变及应力都不相等。悬臂梁的特点就是结构简单,易于加工,输出位移(或应变)大,灵敏度高,所以常用于较小力的测量。扭转轴式弹性敏感元件用于测量力矩与转矩。 变换压力的弹性敏感元件通常有弹簧管、波纹管、等截面薄板、波纹膜片与膜盒、薄壁圆筒与薄壁半球等。弹簧管可以把压力变换成位移,且弹簧管的自由端的位移量、中心角的变化量与压力p成正比,其刚度较大,灵敏度较小,但过载能力强,常用于测量较大压力。波纹管的线性特性易被破坏,因此它主要用于测量较小压力或压差测量中。 Z-1 分析改善传感器性能的技术途径与措施。
物联网技术与应用 期末复习 知识点
物联网技术与应用 第一章 1 物联网定义 物联网是指物体的信息通过智能感应装置，经过传输网络，到达指定的信息处理中心，最终实现物与物、人与物之间的自动化的信息交互与处理的智能网络。 2物联网三大特征 全面感知;利用射频识别、二维码、传感器等感知、捕获、测量技术随时随地对物体进行信息采集和获取(2)可靠传送:通过将物体接入信息网络，依托各种通信网络，随时随地进行可靠的信息交互和共享(3)智能处理: 利用各种智能计算技术，对海量的感知数据和信息进行分析并处理，实现智能化的决策和控制 4 面向物联网的传感技术 (1）低耗自组、异构互连、泛在协同的无线传感网络。（2）智能化传感器网络节点研究。 （3）传感器网络组织结构及底层协议研究。（4）对传感器网络自身的检测与控制。 （5）传感器网络的安全问题。（6）先进测试技术及网络化测控。 5 物联网中的智能技术 智能技术是为了有效地达到某种预期的目的，利用知识所采用的各种方法和手段。 人工智能理论研究(2)机器学习(3)智能控制技术与系统(4)智能信号处理 8 什么是IPv6 IPv6是"Internet Protocol Version 6"的缩写，也被称作下一代互联网协议，它是由IETF设计的用来替代现行的IPv4协议的一种新的IP协议。 9 IPv6与物联网的关系 物联网的发展与IPv6紧密联系,因为每个物联网链接的对象都需要IP地址作为识别码,而目前IPv4的地址已经不够用.IPv6拥有巨大的地址空间,他的地址空间完全可以满足结点标识的需要 第二章 1 物联网层次结构模型 (1)信息感知层: 实现对物理世界的智能感知识别、信息采集处理和自动控制，并通过通信模块将物理实体连接到网络层和应用层。 (2)物联接入层:主要任务是将信息感知层采集到的信息，通过各种网络技术进行汇总，将大范围内的信息整合到一块，以供处理。
传感器与检测技术第二版知识点总结
传感器知识点 一、电阻式传感器 1) 电阻式传感器的原理：将被测量转化为传感器电阻值的变化，并加上测量电路。 2) 主要的种类：电位器式、应变式、热电阻、热敏电阻 应变电阻式传感器 1) 应变：在外部作用力下发生形变的现象。 2) 应变电阻式传感器：利用电阻应变片将应变转化为电阻值的变化 a. 组成：弹性元件+电阻应变片 b. 主要测量对象：力、力矩、压力、加速度、重量。 c. 原理：作用力使弹性元件形变发生应变或位移应变敏感元件电阻值变化通过测 量电路变成电压等点的输出。 3) 电阻值：A L R ρ= (电阻率、长度、截面积)。 4) 应力与应变的关系：εσE =(被测试件的应力=被测试件的材料弹性模量*轴向应变) 5) 应力与力和受力面积的关系：（面积） （力） （应力）A F = σ 6) 应变片的种类：
种类金属电阻应变片（应变为主）半导体电阻应变片（压阻为主）灵敏度 优点散热好允许通过较大电流 电阻应变的温度补偿：电桥补偿 应注意的问题： a.R3=R4； b.R1与R2应有相同的温度系数、线膨胀系数、应变灵敏度、初值； c.补偿片的材料一样，个参数相同； d.工作环境一样； 测量电路：直流电桥、交流电桥 直流电桥交流电桥 平衡条件R1R4=R2R3 输出电压
典型应用 种类被测量 电阻式力传感器荷重或力 电阻式压力传感器流动介质 ~液体重量传感器容器内液体的重量 ~加速度传感器加速度 ~差压传感器气动测量 二、电感式传感器 1)电感式传感器的原理：将输入物理量的变化转化为线圈自感系数L或互感系数M的 变化。 2)种类：变磁阻式、变压器式、电涡流式。 3)主要测量物理量：位移、振动、压力、流量、比重。 变磁阻电感式传感器 1)原理：衔铁移动导致气隙变化导致电感量变化，从而得知位移量的大小方向。
Zigbee知识点
第一章Zigbee概述 1、Zigbee是一种新兴的短距离、低速率无线网络技术，主要用于近距离无线连接。 2、Zigbee的特点是功耗低、成本低、时延短、网络容量大、可靠安全。 3、常见的Zigbee芯片有CC243X系列、MC1322X系列和CC253X系列。 4、常见的Zigbee协议栈有非开源（msstatePAN）协议栈、开源（freakz）协议栈和半开源(Zstack)协议栈。 5、Zigbee软件开发平台包括IAR、Zigbee Sniffer、物理地址修改软件以及其它辅助软件。 6、Zigbee硬件开发平台采用Altium Designer进行设计。 7、简述Zigbee的定义。 答：Zigbee是一种近距离、低复杂度、低功耗、低成本的双向无线通讯技术。主要用于距离短、功耗低且传输速率不高的各种电子设备之间，进行数据传输（包括典型的周期性数据、间歇性数据和低反应时间数据）的应用。 （ Zigbee的基础是，但是仅处理低级的MAC（媒体接入控制协议）层和物理层协议，Zigbee 联盟对网络层协议和应用层进行了标准化。） 8、简述无线传感器网络与Zigbee之间的关系。 答：从协议标准来讲：目前大多数无线传感器网络的物理层和MAC层都采用协议标准。描述了低速率无线个人局域网的物理层和媒体接入控制协议（MAC层），属于工作组。而Zigbee 技术是基于标准的无线技术。 从应用上来讲：Zigbee适用于通信数据量不大，数据传输速率相对较低，成本较低的便携或移动设备。这些设备只需要很少的能量，以接力的方式通过无线电波将数据从一个传感器传到另外一个传感器，并能实现传感器之间的组网，实现无线传感器网络分布式、自组织和低功耗的特点。 9、Zigbee技术特点：低功耗、低成本、大容量、可靠、时延短、灵活的网络拓扑结构。 第二章Zigbee技术原理 1、Zigbee协议分为物理层、MAC层、网络层和应用层，其中物理层和MAC层由定义。 2、Zigbee有三种网络拓扑结构，分别是星型、树型和网状型。 3、物理层定义了物理无线信道和与MAC层之间的接口，提供物理层数据服务和物理层管理服务。 4、MAC层提供MAC层数据服务和MAC层管理服务，并负责数据成帧。 5、网络层负责拓扑结构的建立和维护网络连接。 6、Zigbee的应用层由应用支持子层（APS）、Zigbee设备对象、Zigbee应用框架（AF）、Zigbee 设备模板和制造商定义的应用对象等组成。 7、简述MAC层帧的一般结构。 答：MAC帧，即MAC协议数据单元（MPDU），是由一系列字段按照特定的顺序排列而成的。设计目标是在保持低复杂度的前提下实现在噪声信道上的可靠数据传输。MAC层帧结构分为一般格式和特定格式。 一般格式：三部分，MAC帧头（MHR）、MAC有效载荷、MAC帧尾（MFR）。 特定格式：信标帧、数据帧、确认帧和命令帧。 （MAC帧头部分由帧控制字段和帧序号字段组成；MAC有效载荷由地址信息和特定帧的有效载荷组成，MAC有效载荷的有效长度与特定帧类型有关；MAC帧尾是校验序列FCS）。 8、简述Zigbee网络层的功能。
高考物理最新电磁学知识点之传感器知识点总复习含答案(3)
高考物理最新电磁学知识点之传感器知识点总复习含答案(3) 一、选择题 1．如图所示是一个基本逻辑电路。声控开关、光敏电阻、小灯泡等元件构成的一个自动控制电路。该电路的功能是在白天无论声音多么响，小灯泡都不会亮，在晚上，只要有一定的声音，小灯泡就亮。这种电路现广泛使用于公共楼梯间，该电路虚线框N中使用的是门电路．则下面说法正确的是（） A．R2为光敏电阻，N 为或门电路 B．R2为光敏电阻，N为与门电路 C．R2为热敏电阻，N为或门电路 D．R2为热敏电阻，N为非门电路 2．如图所示是某居民小区门口利用光敏电阻设计的行人监控装置，R1为光敏电阻（光照增强电阻变小），R2为定值电阻，A、B接监控装置．则（） ①当有人通过而遮蔽光线时，A、B之间电压升高 ②当有人通过而遮蔽光线时，A、B之间电压降低 ③当仅增大R2的阻值时，可增大A、B之间的电压 ④当仅减小R2的阻值时，可增大A、B之间的电压 A．①③B．①④C．②③D．②④ 3．图甲为斯密特触发器，当加在它的输入端A的电压逐渐上升到某个值（1.6V）时，输出端Y会突然从高电平跳到低电平（0.25V），而当输入端A的电压下降到另一个值的时候（0.8V），Y会从低电平跳到高电平（3.4V）．图乙为一光控电路，用发光二极管LED模仿路灯，R G为光敏电阻．关于斯密特触发器和光控电路的下列说法中正确的是( )
A．斯密特触发器是具有特殊功能的与门电路 B．斯密特触发器的作用是将模拟信号转换为数字信号 C．调节R1和R2的阻值都不影响光线对二极管发光的控制 D．要使二极管在天更暗时才会点亮，应该调小R1 4．图甲是在温度为10℃左右的环境中工作的某自动恒温箱原理简图，箱内的电阻R1="20" kΩ,R2 ="10" kΩ,R3="40" kΩ,R t为热敏电阻，它的电阻随温度变化的图线如图乙所示．当a、b 端电压U ab ≤ 0时，电压鉴别器会令开关S接通，恒温箱内的电热丝发热，使箱内温度升高；当a、b端电压U ab>0时，电压鉴别器会令开关S断开，停止加热，则恒温箱内的温度可保持在（） A．10℃ B．20℃ C．35℃ D．45℃ 5．如图所示为用热敏电阻R和继电器L等组成的一个简单的恒温控制电路，其中热敏电阻的阻值会随温度的升高而减小．电源甲与继电器、热敏电阻等组成控制电路，电源乙与恒温箱加热器（图中未画出）相连接．则( ) A．当温度降低到某一数值，衔铁P将会被吸下 B．当温度升高到某一数值，衔铁P将会被吸下 C．工作时，应该把恒温箱内的加热器接在C、D端 D．工作时，应该把恒温箱内的加热器接在A、C端 6．电熨斗能自动控制温度，在熨烫不同的织物时，设定的温度可以不同，图为电熨斗的结
传感器的主要知识点
绪论 一、传感器的定义、组成、分类、发展趋势 能够感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件构成。 如果传感器信号经信号调理后，输出信号为规定的标准信号（0~10mA,4~20mA;0~2V,1~5V;…），通常称为变送器， 分类： 按照工作原理分，可分为：物理型、化学型与生物型三大类。物理型传感器又可分为物性型传感器和结构型传感器。 按照输入量信息： 按照应用范围： 传感器技术: 是关于传感器的研究、设计、试制、生产、检测和应用的综合技术. 发展趋势: 一是开展基础研究，探索新理论，发现新现象，开发传感器的新材料和新工艺；二是实现传感器的集成化、多功能化与智能化。 1．发现新现象； 2．发明新材料； 3．采用微细加工技术； 4．智能传感器； 5．多功能传感器； 6．仿生传感器。 二、信息技术的三大支柱 现在信息科学（技术）的三大支柱是信息的采集、传输与处理技术，即传感器技术、通
信技术和计算机技术。 课后习题 1、什么叫传感器，它由哪几部分组成？它们的作用与相互关系？ 传感器(transducer/sensor)：能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置（国标GB7665—2005）。通常由敏感元件和转换元件组成。 敏感元件：指传感器中能直接感受或响应被测量并输出与被测量成确定关系的其他量(一般为非电量)部分。 转换元件：指传感器中能将敏感元件感受或响应的被测量转换成适于传输或测量的可用输出信号(一般为电信号)部分。 信号调理电路(Transduction circuit) ：由于传感器输出电信号一般较微弱，而且存在非线性和各种误差，为了便于信号处理，需配以适当的信号调理电路，将传感器输出电信号转换成便于传输、处理、显示、记录和控制的有用信号。 第一章 传感器的一般特性 1. 传感器的基本特性 动态特性 静态特性 2. 衡量传感器静态特性的性能指标 （1） 测量范围、量程 （2） 线性度 %100max ??± =?S F L y δ 传感器静态特性曲线及其获得的方法 传感器的静态特性曲线是在静态标准条件下进行校准的。
最新无线传感网知识点
第一章无线传感网概述 1.无线传感器网络的概念：无线传感器网路是一种由多个无线传感器节点和几个汇聚节点构成的网络，能够实时的检测、感知和采集节点部署区域的环境或感兴趣的的感知对象的各种信息，并对这些信息进行处理后一无线的方式发送出去。 2.WSN的特点及优势 1）WSN与Ad hoc共有的特征：自组织；分布式；节点平等；安全性差 2）WSN特有的特征：计算能力不高；能量供应不可代替；节点变化性强；大规模网络 3.无线传感器网络架构： 1）协议：物理层，数据链路层，网络层，传输层，应用层 物理层：负责载波频率产生、信号的调制解调等工作，提供简单但健壮的信号调制和无线收发技术。 数据链路层：（1）媒体访问控制。（2）差错控制。 网络层：负责路由发现和维护，是无线传感器网络的重要因素。 传输层：负责将传感器网络的数据提供给外部网络，也就是负责网络中节点间和节点与外部网络之间的通信。 应用层：主要由一系列应用软件构成，主要负责监测任务。这一层主要解决三个问题：传感器管理协议、任务分配和数据广播管理协议，以及传感器查询和数据传播管理协议。 2）管理平台：（1）能量管理平台（2）移动管理平台（3）任务管理平台 （1）管理传感器节点如何使用资源，在各个协议层都需要考虑节省能量。 （2）检测传感器节点的移动，维护到汇聚节点的路由，使得传感器节点能够动态跟踪其邻居的位置。 （3）在一个给定的区域内平衡和调度检测任务。 4.无线传感器网络所面临的挑战：低能耗，实时性，低成本，安全和抗干扰，协作 第二章无线传感网物理层设计 1.WSN物理层频率的选择：一般选用工业，科学和医疗频段。ISM（医疗）频段的主要优点是无需注册的公用频段、具有大范围可选频段、没有特定标准、灵活使用。欧洲使用433MHZ，美国使用915MHZ频段 2.WSN结构采用的是无线射频通信 第三章数据链路层 1.MAC协议分类： 1）按节点的接入方式：侦听（间断侦听：DEANAdeng），唤醒（低功耗前导载波侦听MAC协议），调度（主要使用在广播中） 2）按信道占用数划分：单信道（主要采用），双信道，多信道 3）信道分配方式：竞争型（S-MAC，T-MAC,Sift），分配型（SMACS，TRAMA），混合型（ZMAC），跨层型 2.分配型MAC协议采用TDMA,CDMA,SDMA,FDMA等技术 3.数据链路层的关键问题：能量效率问题，可扩展性，公平性，信道共享，网络性能的优化 4.记忆竞争的S-MAC协议，具有以下特点： （1）周期性的侦听和睡眠 （2）使用虚拟载波侦听和物理载波侦听进行冲突避免 （3）自适应侦听 （4）将长消息分成子段进行消息传递 5.基于竞争的T-MAC协议：为了改进S-MAC协议不能根据网络负载调整自己的调度周期的缺点，T-MAC协议根据一种自适应占空比的原理，通过动态地调整侦听与睡眠时间的比值，从而实现节省能耗的目的。主要解决了早睡的问题 6.基于竞争的Sift协议：为了解决多个相邻节点都会发现同一事件并传输相关信息而导致空间竞争现象，它采用CSMA机制，竞争窗口的大小原本是设定好的，采用非均匀概率来决定是否发送数据，特点如下： （1）无线传感传感器网络中基于空间中的竞争 （2）基于时间的报告方式 （3）感知事件的节点密度的自适应调整 7.基于分配的SMAC协议：该协议假设每个节点都能够在多个载波频点上进行切换，将每个双向信道定义为两个时间段。SMAC协议是一种分布式协议，允许一个节点集发现邻居并进行信道分配。SMAC协议可避免全局时间同步，从而减少复杂性 8.基于分配的TRAMA协议：该协议采用了流量自适应的分布式选举算法，节点交换两跳内的邻居信息，传输分配时指明在时间顺序上哪些节点是目的节点，然后选择在每个时隙上的发送节点和接收节点，TRAMA将一个物理信道分成多个时隙，通过对这些时隙的复用为数据和
传感器与检测技术(知识点总结)
传感器与检测技术(知识点总结) 一、传感器的组成2：传感器一般由敏感元件，转换元件及基本转换电路三部分组成。①敏感元件是直接感受被测物理量，并以确定关系输出另一物理量的元件（如弹性敏感元件将力，力矩转换为位移或应变输出）。②转换元件是将敏感元件输出的非电量转换成电路参数（电阻，电感，电容）及电流或电压等电信号。③基本转换电路是将该电信号转换成便于传输，处理的电量。 二、传感器的分类 1、按被测量对象分类（1）内部信息传感器主要检测系统内部的位置，速度，力，力矩，温度以及异常变化。（2）外部信息传感器主要检测系统的外部环境状态，它有相对应的接触式（触觉传感器、滑动觉传感器、压觉传感器）和非接触式（视觉传感器、超声测距、激光测距）。 2、传感器按工作机理（1）物性型传感器是利用某种性质随被测参数的变化而变化的原理制成的（主要有：光电式传感器、压电式传感器）。（2）结构型传感器是利用物理学中场的定律和运动定律等构成的（主要有①电感式传感器；②电容式传感器； ③光栅式传感器）。 3、按被测物理量分类如位移传感器用于测量位移，温度传感器用于测量温度。
4、按工作原理分类主要是有利于传感器的设计和应用。 5、按传感器能量源分类（1）无源型：不需外加电源。而是将被测量的相关能量转换成电量输出（主要有：压电式、磁电感应式、热电式、光电式）又称能量转化型；（2）有原型：需要外加电源才能输出电量，又称能量控制型（主要有：电阻式、电容式、电感式、霍尔式）。 6、按输出信号的性质分类（1）开关型（二值型）：是“1”和“0”或开(ON)和关（OFF）；（2）模拟型：输出是与输入物理量变换相对应的连续变化的电量，其输入/输出可线性，也可非线性；（3）数字型：①计数型：又称脉冲数字型，它可以是任何一种脉冲发生器所发出的脉冲数与输入量成正比；②代码型（又称编码型）：输出的信号是数字代码，各码道的状态随输入量变化。其代码“1”为高电平，“0”为低电平。 三、传感器的特性及主要性能指标 1、传感器的特性主要是指输出与输入之间的关系，有静态特性和动态特性。 2、传感器的静态特性是当传感器的输入量为常量或随时间作缓慢变化时，传感器的输出与输入之间的关系，叫静态特性，简称静特性。表征传感器静态特性的指标有线性度，敏感度，重复性等。 3、传感器的动态特性是指传感器的输出量对于随时间变化的输入量的响应特性称为动态特性，简称动特性。传感器的动态特
传感器主要知识点
1.传感器 定义 传感器是一种以一定的精确度把被测量转化为与之有确定对应关系的、便于精确处理和应用的另一种量的测量装置或系统。 静态特性 指传感器在输入量的各个值处于稳定状态时的输出与输入的关系，即当输入量是常量或变化极慢时，输出和输入的关系。 动态特性 输入量随时间动态变化时，传感器的输出也随之变化的回应特性。 扩展 一阶环节 微分方程为 a1dt dy +a0y=b0x 令τ=a1／a0为时间常数，K=b0／a0为静态灵敏度 即（τs+1）y=Kx 频率特性y （j ω）／x （j ω）=K ／（j ωτ+1）.课后习题1-10 2.金属的电阻应变效应：导体或半导体在受到外力的作用下，会产生机械形变，从而导致其电阻值发生变化的现象。 应变式电阻传感器主要由电阻应变计、弹性元件和测量转换电路三部分构成；被测量作用在弹性元件上，弹性元件作为敏感元件，感知由外界物理量（力、压力、力矩等）产生相应的应变。 3.实际应用中对应变计进行温度补偿的原因，补偿方法及其优缺点 原因：由于环境温度所引起的附加的电阻变化与试件受应变所造成的电阻变化几乎在相同的数量级上，从而产生很大的测量误差。 补偿方法：A 自补偿法a 单丝自补偿法 优点是结构简单，制造使用方便，成本低，缺点是只适用于特定的试件材料，温度补偿范围也狭窄。b 组合式补偿法 优点是能达到较高精度的补偿，缺点是只适用于特定的试件材料。B 线路补偿法a 电桥补偿法 优点是结构简单，方便，可对各种试件材料在较大温度范围内进行补偿。缺点是在低温变化梯度较大的情况下会影响补偿效果。b 热敏电阻补偿法 补偿良好。C 串联二极管补偿法 可补偿应变计的温度误差。 4.变隙式电感传感器的结构、工作原理、输出特性及其差动变隙式传感器的优点 由线圈、铁芯和衔铁构成；在线圈中放入圆柱形衔铁当衔铁上下移动时，自感量将相应变化，构成了电感式传感器 输出函数为L=ω2μ0S0／2δ 其中μ0为空气的磁导率，S0为截面积，δ为气隙厚度。优点 可以减小气隙厚度带来的误差。 5.电感式传感器和差动变压器传感器的零点残余误差产生原因，如何消除 原因①两个电感线圈的等效参数不对称，使其输出的基波感应电动势的幅值和相位不同，调整磁芯位置时也不能达到幅值和相位同时相同； ②传感器的磁芯的磁化曲线是非线性的，所以在传感器线圈中产生高次谐波。而两个线圈的非线性不一致使高次波不能相互抵消。 措施 ⑴在设计和工艺上，要求做到磁路对称、线圈对称，磁芯材料要均匀，特性要一致；两个线圈要均匀，紧松一致。 ⑵采用拆圈的试验方法，调整两线圈的等效参数，使其尽量相同。 ⑶在电路上进行补偿。 6.改善单组式变极距型电容式传感器的非线性 传感器输出特性的非线性随相对位移△δ／δ0的增加而增加，为了保证线性度，应限制相对位移的大小。 一般采用差动式结构，使之在结构上对称，减小非线性误差。 电容式传感器工作原理：两平行极板组成的电容器，不考虑边缘效应，其电容C=εS ／δ式中ε 极板间介质的介电常数 S 极板的遮盖面积 δ 极板间的距离 当被测量的变化使式中的εδS 任一参量发生变化时，电容C 也随之变化。
无线传感器网络的基本知识点
I无线传感器网络概述 一、无线传感器网络的概念 无线传感器网络的3个基本要素为传感器、感知对象和观察者。 无线网络是传感器之间、传感器与观察者之间的通信方式，用于在传感器与观察者之间建立通信路径；协作地感知、采集、处理、发布感知信息是无线传感器网络的基本功能。 一组功能有限的传感器协作地完成大的感知任务是无线传感器网络的重要特点。 传感器主要由感知单元、传输单元、存储单元和电源组成，完成感知对象的信息采集、存储和简单的计算后，传输给观察者以提供环境的决策依据。 观察者是无线传感器网络的用户，是感知信息的接收和应用者。观察者可以是人，也可以是计算机或其它设备。 感知对象是观察者感兴趣的监测目标，也是无线传感器网络的感知对象。 一个无线传感器网络可以感知网络分布区域内的多个对象，一个对象也可以被多个无线传感器网络所感知。 二、无线传感器网络的特点 （1）硬件资源有限 （2）电源容量有限 （3）无中心
（4）自组织 （5）多跳路由 （6）动态拓扑 （7）节点数量众多，分布密集 三、无线传感器网络的学术界研究进展 1、网络技术（不太懂） 2、通信协议 无线传感器网络协议要有不同于传统Ad Hoc和因特网通信协议的原因如下： （1）传感器网络中的传感器节点数量远大于Ad Hoc网络中的节点数； （2）感知节点出现故障的频率要大于Ad Hoc网络； （3）感知节点要比因特网和Ad Hoc网络中的节点简单； （4）感知节点的能量有限； （5）因特网的数据报头对于传感器网络来说太长，例如，每个节点必须有一个永久的地址。 美国一些大学提出了有效的协议如下： 包括谈判类协议（如SPIN-PP协议、SPIN-EC协议、SPIN-BC协议、SPIN-RL协议）、定向发布类协议、能源敏感类协议、多路径类协议、传播路由类协议、介质存取控制类、基于Cluster的协议、以数据为
东南大学传感器技术复习要点
绪论 1传感器的基本概念：能感受规定的被测量，并按一定的规律转换成可用信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成。 2传感器构成法： 自源型、辅助能源型、外源型、相同敏感元件的补偿型、差动结构补偿型、不同敏感元件的补偿型、反馈型 3传感器按照传感机理分类：结构型，以敏感元件结构参数变化实现信号转换； 物性型，以敏感元件物性效应实现信号转换。 第一章传感器技术基础 1传感器的一般数学模型：静态模型、动态模型 2传感器的特性和指标 传感器的静态模型：线性度、回差（滞后）、重复性、灵敏度、分辨力、阀值、稳定性、漂移、静态误差； 传感器的动态模型：频率响应特性、阶跃响应特性、典型环节的动态响应、幅频特性、相频特性。 3改善传感器性能的技术途径： 结构、材料与参数的合理选择，差动技术，平均技术，稳定性处理，屏蔽、隔离与干扰控制，零示法、微差法与闭环技术，补偿、校正与“有源化”，集成化、智能化与信息融合。 4合理选择传感器的基本原则和方法： 依据测量对象和使用条件确定传感器类型、线性范围和量程、灵敏度、精度、频率响应特性、稳定性。 5传感器的标定和校准 静态标定：静态标定主要用于检测、测试传感器的静态特性指标，如：静态灵敏度、非线性、回差、重复性等； 动态标定：动态标定主要用于检测、测试传感器的动态特性指标，如：动态灵敏度、频率响应和固有频率等。 第二章电阻式传感器 1概念：通过电阻参数的变化来实现电测非电量的目的。 2电阻应变计的主要特性 静态特性：灵敏系数、横向效应及横向效应系数、机械滞后、蠕变和零漂、应变极限 动态特性：对正弦应变波、阶跃应变波的响应，疲劳寿命。 3温度效应及其补偿 热补偿原因：在实际应用应变计时，工作温度可能偏离室温，甚至超出常温范围，导致工作特性改变，影响输出。（这种单纯由温度变化引起应变计电阻变化的现象，叫应变计的温度效应。）在工作温度变化较大时，这种热输出干扰必须加以补偿。
物联网安全概论知识点
第一章 1.1物联网的安全特征： 1，感知网络的信息采集、传输与信息安全问题。 2，核心网络的传输与信息安全问题。3，物联网业务的安全问题。 1.2物联网从功能上说具备哪几个特征？ 1，全面感知能力，可以利用RFID、传感器、二维条形码等获取被控/被测物体的信息。 2，数据信息的可靠传递，可以通过各种电信网络与互联网的融合，将物体的信息实时准确的传递出去。 3，可以智能处理，利用现代控制技术提供智能计算方法，对大量数据和信息进行分析和处理，对物体实施智能化的控制。 4，可以根据各个行业，各种业务的具体特点形成各种单独的业务应用，或者整个行业及系统的建成应用解决方案。 1.3物联网结构应划分为几个层次？ 1，感知识别层 2，网络构建层 3，管理服务层4，综合应用层 1.4概要说明物联网安全的逻辑层次 物联网网络体系结构主要考虑3个逻辑层，即底层是用来采集的感知识别层，中间层数据传输的网络构建层，顶层则是包括管理服务层和综合应用层的应用中间层 1.5物联网面对的特殊安全为问题有哪些？ 1，物联网机器和感知识别层节点的本地安全问题。2，感知网络的传输与信息安全问题。3，核心网络的传输与信息安全问题。4，物联网业务的安全问题 信息安全：是指信息网络的硬件、软件及其系统中的数据受到保护，不易受到偶然的或者恶意的原因而遭到破坏、更改、泄露，系统连续可靠的运行，信息服务不中断。 针对这些安全架构，需要发展相关的密码技术，包括访问控制、匿名签名、匿名认证、密文验证（包括同态加密）、门限密码、叛逆追踪、数字水印和指纹技术。 1.8 物联网的信息安全问题将不仅仅是技术问题，还会涉及许多非技术因素。下述几个方面的因素很难通过技术手段来实现： （1）教育：让用户意识到信息安全的重要性和如何正确使用物联网服务以减少机密信息的泄露机会； （2）管理：严谨的科学管理方法将使信息安全隐患降低到最小，特别应注意信息安全管理； （3）信息安全管理：找到信息系统安全方面最薄弱环节并进行加强，以提高系统的整体安全程度，包括资源管理、物理安全管理和人力安全管理； （4）口令管理：许多系统的安全隐患来自账户口令的管理； 物联网结构与层次 ①感知识别层：涉及各种类型的传感器、RFID标签、手持移动设备、GPS终端、视频摄像设备等；重点考虑数据隐私的保护； ②网络构建层：涉及互联网、无线传感器网络、近距离无线通信、3G/4G通信网络、网络中间件等；重点考虑网络传输安； ③管理服务层：涉及海量数据处理、非结构化数据管理、云计算、网络计算、高性能计算、语义网等；重点考虑信息安全； ④综合应用层：涉及数据挖掘、数据分析、数据融合、决策支持等。重点考虑应用系统安全； 4 管理服务层位于感知识别和网络构建层之上，综合应用层之下，人们通常把物联网应用
物联网基础概述部分知识点
物联网作业1-概述 ?简述物联网的定义，分析物联网的“物”的条件？ 1.物联网的定义： 物联网是通过使用射频识别技术（RFID）、传感器、红外感应器、全球定位系统（GPS）、激光扫描器等信息交换和通讯设备，按照约定的协议，把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。 2.物联网的“物”的条件： 1）要有相应信息的接收器； 2）要有数据传输通路； 3）要有一定的存储功能； 4）要有CPU； 5）要有操作系统； 6）要有专门的应用程序； 7）要有数据发送器； 8）遵循物联网的通信协议； 9）在世界网络中有可被识别的唯一编号。 ?简述物联网的主要特征。 ?物联网的内涵是什么？物联网与射频技术、传感网有什么关系？ 1.物联网的内涵： 1）物联网起源于射频识别领域 2）无线传感器网络概念的融入 3）泛在网络的愿景（实现4A化通讯） 2.物联网与射频技术、传感网有什么关系： 物联网与射频识别、无线传感器网络和泛在网等有关。由于物联网是一种新兴的并正在不断发展的技术,其内涵也在不断地发展、扩充和完善。物联网的概念最早是美国麻省理工学院提出的。物联网的概念是从射频识别(RFID)这个领域来的。由射频识别(RFID)引出的物联网有局限性,又将无线传感器网络这个概念引入了物联网。 ?简述物联网的技术体系结构？ 1.感知层（皮肤和五官） 功能：物联网感知层解决的就是人类世界和物理世界的数据获取及数据收集问题。用于完成信息的采集、转换、收集和整理。 关键技术：蓝牙、ZigBee、GPS、RFID 2.网络层（神经中枢和大脑） 功能：数据传输功能 关键技术：互联网、移动通信网、无线传感器网络（WSN）、局域网 3.应用层 功能：将感知和传输来的信息进行分析和处理，做出正确的控制和决策，实现智能化的管理、应用和服务。这一层解决的是信息处理和人机界面的问题。 关键技术：M2M、云计算、人工智能、数据传输、中间件 ?分析物联网的关键技术和应用难点。 1.关键技术：
电磁感应知识点总结
电磁感应 1、 磁通量Φ、磁通量变化?Φ、磁通量变化率t ??Φ 对比表 2、 电磁感应现象与电流磁效应的比较 3、 产生感应电动势和感应电流的条件比较
4、 感应电动势 在电磁感应现象中产生的电动势叫感应电动势，产生感应电流比存在感应电动势，产生感应电动势的那部分导体相当于电源，电路断开时没有电流，但感应电动势仍然存在。 （1） 电路不论闭合与否，只要有一部分导体切割磁感线，则这部分导体就会产生 感应电动势，它相当于一个电源 （2） 不论电路闭合与否，只要电路中的磁通量发生变化，电路中就产生感应电动 势，磁通量发生变化的那部分相当于电源。 5、 公式 n E ?Φ =与E=BLvsin θ 的区别与联系 6、 楞次定律 （1） 感应电流方向的判定方法
（2）楞次定律中“阻碍”的含义 （3）对楞次定律中“阻碍”的含义还可以推广为感应电流的效果总是要阻碍产生感应电流的原因 1）阻碍原磁通量的变化或原磁场的变化； 2）阻碍相对运动，可理解为“来拒去留”。 3）使线圈面积有扩大或缩小趋势； 4）阻碍原电流的变化。 7、电磁感应中的图像问题 （1）图像问题 （3）解决这类问题的基本方法 1）明确图像的种类，是B-t图像还是Φ-t图像、或者E-t图像和I-t图像 2）分析电磁感应的具体过程 3）结合法拉第电磁感应定律、欧姆定律、牛顿定律等规律列出函数方程。 4）根据函数方程，进行数学分析，如斜率及其变化，两轴的截距等。 5）画图像或判断图像。 8、自感涡流 （1）通电自感和断电自感比较
（2） 自感电动势和自感系数 1） 自感电动势：t I L E ??=，式中t I ??为电流的变化率，L 为自感系数。 2） 自感系数：自感系数的大小由线圈本身的特性决定，线圈越长，单位长度的匝 数越多，横截面积越大，自感系数越大，若线圈中加有铁芯，自感系数会更大。 （3） 涡流 9、电磁感应中的“棒-----轨”模型
传感器基本知识重点
模块一传感器概述练习题 一、填空题： 1、依据传感器的工作原理，通常传感器由、和转换电路三部分组成，是能把外界转换成的器件和装置。 2、传感器的静态特性包含、、迟滞、、分辨力、精确度、稳定性和漂移。 3、传感器的输入输出特性指标可分为和动态指标两大类，线性度和灵敏度是传感器的指标，而频率响应特性是传感器的指标。 4、传感器可分为物性型和结构型传感器，热电阻是型传感器，电容式加速度传感器是型传感器。 5、已知某传感器的灵敏度为K0，且灵敏度变化量为△K0，则该传感器的灵敏度误差计算公式为。 6、测量过程中存在着测量误差，按性质可被分为、和三类。 7、相对误差是指测量的与被测量量真值的比值，通常用百分数表示。 8、噪声一般可分为和两大类。 9、任何测量都不可能，都存在。 10、常用的基本电量传感器包括、电感式和电容式传感器。 11、对传感器进行动态的主要目的是检测传感器的动态性能指标。 12、传感器的过载能力是指传感器在不致引起规定性能指标永久改变的条件下，允许超过的能力。 13、传感检测系统目前正迅速地由模拟式、数字式，向方向发展。 14、若测量系统无接地点时，屏蔽导体应连接到信号源的。 15、如果仅仅检测是否与对象物体接触，可使用作为传感器。 16、动态标定的目的，是检验测试传感器的指标。 17、确定静态标定系统的关键是选用被测非电量(或电量)的标准信号发生器和。 18、传感器的频率响应特性，必须在所测信号频率范围内，保持条件。 19、为了提高检测系统的分辨率，需要对磁栅、容栅等大位移测量传感器输出信号进行 _ 。
20、传感器的核心部分是。 21、在反射参数测量中，由耦合器的方向性欠佳以及阻抗失配引起的系统误差是。 22、传感器在输入按同一方向连续多次变动时所得特性曲线不一致的程度称为。 二、判断题： 1、灵敏度高、线性误差小的传感器，其动态特性就好。（） 2、测量系统的灵敏度要综合考虑系统各环节的灵敏度。（） 3、测量的输出值与理论输出值的差值即为测量误差。（） 4、一台仪器的重复性很好但测得的结果不准确，是由于存在系统误差的缘故。（） 5、线性度是传感器的静态特性之一。（） 6、时间响应特性为传感器的静态特性之一。（） 7、真值是指一定的时间及空间条件下，某物理量体现的真实数值。真值是客观存在的，而且是可以测量的。（） 8、真值是指一定的时间及空间条件下，某物理量体现的真实数值。真值是客观存在的，而且是可以测量的。（） 9、传感器的输出--输入校准曲线与理论拟合直线之间的最大偏差与传感器满量程输出之比，称为该传感器的“非线性误差”。（） 10、选择传感器时，相对灵敏度必须大于零。（） 11、弹性敏感元件的弹性储能高，具有较强的抗压强度，受温度影响大，具有良好的重复性和稳定性等。（） 12、敏感元件，是指传感器中能直接感受或响应被测量的部分。（） 13、传感器的阈值，实际上就是传感器在零点附近的分辨力。（） 14、灵敏度是描述传感器的输出量（一般为非电学量）对输入量（一般为电学量）敏感程度的特性参数。（） 15、传感器是与人感觉器官相对应的原件。（） 三、选择题： 1、传感器在正(输入量增大)反(输入量减小)行程期间，其输出一输入特性曲线不重合的现象称为（）