传感器中的电压电流、电压频率变换的实现.
传感器与检测技术复习资料
传感器与检测技术自测题及答案一、选择题（将正确答案写在题后的括号内，每题 2 分，共 20 分）1、误差按表示方法分为绝对误差和相对误差，其中不属于相对误差表示形式的是（ B ）。
A、实际相对误差B、基本相对误差C、标称相对误差D、引用相对误差2、工业上应用金属热电阻传感器进行温度测量时，为了消除或减少引线电阻的影响，通常采用（ C ）。
A、文氏电桥法B、双线制连接法C、三线制连接法D、混合连接法3、（ B ）不可以改变电感式传感器的电容。
A、改变极板间距离B、改变极板间电压C、改变极板面积D、改变介电常数4、在热电偶传感器中，热电偶回路的主要性质不包括( C )。
A、中间导体定律B、中间温度定律C、欧姆定律D、标准电极定律5、在下列元件中不属于光电元件的是（ A ）。
A、光纤B、光敏电阻C、光电池D、光敏晶体管6、在信号远距离传输中，常采用调制方法，当高频振荡的频率受缓慢变化信号控制时，称为（ A ）。
A、调频B、调相C、调幅D、鉴相8、在传感器信号的非线性校正中，下列那一项属于数字量的非线性矫正的常用方法的是（ C ）A、估值法B、转化法C、插值法D、中值法9、随着集成技术的发展，经常把传感器和一部分处理电路集成在一起，其中，（ D ）不能和传感器集成在电路中。
A、补偿电路B、阻抗变换电路C、信号数字化电路D、液体电容器10、下列哪一项不属于检测仪表的组成部分（ A ）A、控制部分B、传感部分C、显示记录部分D、转换放大部分11、下列那一项不属于隔离放大器的隔离指标的是（D ）。
A、绝缘阻抗B、绝缘电压抑制比C、绝缘电压范围D、增益范围12、当超声波在一种介质中传播到界面或遇到另一种介质，其方向不垂直于界面时，将产生声波的反射、折射及___D_____现象。
A.表面波B.兰姆波C.驻波D.波型转换13、改变电感传感器的引线电缆后，__C_____。
A.不必对整个仪器重新标定B. 必须对整个仪器重新调零C. 必须对整个仪器重新标定D. 不必对整个仪器重新调零15、在光的作用下，电子吸收光子能量从键合状态过渡到自由状态，引起物体电阻率的变化，这种现象称为____D____。
各类电力传感器的类型与工作原理
各类电力传感器的类型与工作原理电力传感器是一种用于测量和监测电力系统中各种参数的设备，它们可以测量电流、电压、功率、功率因素等重要参数，为电力系统的运行和维护提供了必要的数据支持。
根据其工作原理和用途，可以将电力传感器分为多种类型，包括电流传感器、电压传感器、功率传感器、功率因素传感器等。
本文将介绍各种电力传感器的类型、工作原理以及应用领域。
一、电流传感器电流传感器是用于测量电路中电流大小的传感器，根据其工作原理和测量方式的不同，可以分为电流变压器、霍尔传感器、电阻式电流传感器等。
1. 电流变压器电流变压器是一种通过电磁感应原理来测量电路中电流大小的传感器。
它是利用电流在导体中产生的磁场来实现测量的，一般由磁芯、一次绕组和二次绕组组成。
当电路中通过电流时，一次绕组产生的磁场会感应在二次绕组上，从而实现对电流大小的测量。
电流变压器具有测量范围广、精度高、响应速度快等优点，广泛应用于电力系统中的电流测量和保护。
2. 霍尔传感器霍尔传感器是一种利用霍尔效应来测量电路中电流大小的传感器。
当电流通过导体时，导体周围会形成磁场，而霍尔传感器可以感应到这种磁场的变化，并将其转换为对电流大小的测量值。
霍尔传感器具有结构简单、使用方便等优点，适用于对电流进行非接触式测量的场合。
3. 电阻式电流传感器电阻式电流传感器是一种利用电路中电流通过电阻产生的电压来实现测量的传感器。
它通常由一根电阻和电流变换电路组成，通过测量电阻两端的电压来计算电路中的电流值。
电阻式电流传感器具有价格低、体积小、可靠性高等优点，适用于对电流进行低成本测量的场合。
二、电压传感器电压传感器是用于测量电路中电压大小的传感器，根据其测量原理和结构不同，可以分为电位器式电压传感器、电容式电压传感器、电压变压器等。
1. 电位器式电压传感器电位器式电压传感器是一种利用电位器原理来测量电路中电压大小的传感器。
它通过调节电位器的位置来改变电路中的输出电压，从而实现对电压大小的测量。
电压传感器原理
电压传感器原理
电压传感器是一种广泛应用于工业自动化控制系统中的传感器，它能够将被测
电压转换成与之成正比的电信号输出。
其原理是利用电压变换器将被测电压转换成标准的电信号输出，从而实现对电压变化的监测和测量。
电压传感器的原理主要包括两个方面，电压变换和信号输出。
首先，电压传感
器通过电压变换器将被测电压转换成标准的电信号输出，这个过程通常会经历采样、放大和滤波等环节。
其次，经过电压变换的电信号将被传感器输出，通常以模拟信号或数字信号的形式输出，以便于后续的数据处理和控制。
电压传感器的原理基于电压与电阻的关系，即欧姆定律，U=IR。
当被测电压
施加在传感器的输入端时，会产生相应的电流流过传感器内部的电阻，从而产生一个与被测电压成正比的电压信号输出。
这个输出信号可以被连接到数据采集系统或控制系统中，用于实现对电压变化的监测和控制。
在实际应用中，电压传感器可以用来测量各种电气设备和电路中的电压变化，
例如电力系统中的电压监测、电动机的电压控制、电池组的电压检测等。
通过对电压传感器原理的深入理解和应用，可以实现对电压变化的准确测量和控制，从而提高工业自动化系统的稳定性和可靠性。
总之，电压传感器原理是基于电压与电阻的关系，利用电压变换器将被测电压
转换成标准的电信号输出，实现对电压变化的监测和测量。
通过对电压传感器原理的理解和应用，可以为工业自动化控制系统提供准确可靠的电压监测和控制功能。
tyut传感器与射频识别复习题(没答案)
第一章传感器是技术和的重要部件。
传感器测试对象分为：与传感器是获取中信息的主要途径与手段。
传感器可狭义的定义为: “将外界的变换为的一类元件。
”传感器的发展：1、什么是传感器？按照国标定义，“传感器”应该如何说明含义。
2、传感器由哪几部分组成。
试述它们的作用和相互关系。
3、传感器的图形符号如何表示？它们各部分代表什么含义？4、空调和电冰箱中采用了哪些传感器？它们分别起到什么作用？第二章1．今有0.5级的0℃～300 ℃和1.0级的0 ℃～100 ℃两个温度计，要测80 ℃的温度，试问采用哪一个温度计好？2．对某一重物进行了十次等精度测量，测值为20.62 20.82 20.78 20.82 20.7020.78 20.84 20.78 20.85 20.85 （单位：g）求：（1）测量值的算术平均值（2）测量值的标准差3）测量结果的表达3．有一组等精度无系统误差的独立测量列，16个测量值分别为：39.44,39.27,39.94,39.44,38.91,39.69,39.48,40.56，39.78,39.35,39.86,39.71,39.46,40.12,39.39,39.76。
试判断粗大误差4．某超声波测距传感器装置，检查范围为0~500m，在整个测量范围内，与理想线性输出的最大误差为3m，其线性度为多少？5．测得某检查装置的一组输入输出数据如下：x123456y 2.20 4.00 5.987.910.1012.05求: （1）端基线性度（2）最小二乘线性度6玻璃水银温度计通过玻璃温包将热量传递给水银，可用一阶微分方程式来表示。
现已知某玻璃水银温度计特性的微分方程是，y代表水银柱高（m），x代表输入温度（℃）。
求该温度计的时间常数及静态灵敏度7. 用某一阶环节的传感器测量100Hz的正弦信号，如要求幅值误差限制在以内，时间常数应取多少？如果用该传感器测量50Hz的正弦信号，其幅值误差和相位误差各为多少？1、误差按表示方法划分可分为（）和（），按误差出现的规律划分可分为（），（）和（），按被测量随时间变化的速度划分可分为（）和（），按使用条件划分可分为（）和（）。
霍尔电流电压传感器、变送器的基本原理与使用方法
霍尔电流电压传感器、变送器的基本原理与使用方法一、霍尔电流电压传感器、变送器的基本原理与使用方法1( 霍尔器件霍尔器件是一种采用半导体材料制成的磁电转换器件。
如果在输入端通入控制电流I，当有一磁场B穿过该器件感磁面，则在输出端出现霍尔电势V。
CH如图1,1所示。
IBsin霍尔电势V的大小与控制电流I和磁通密度B的乘积成正比，即:V,KHCHHCΘ霍尔电流传感器是按照安培定律原理做成，即在载流导体周围产生一正比于该电流的磁场，而霍尔器件则用来测量这一磁场。
因此，使电流的非接触测量成为可能。
通过测量霍尔电势的大小间接测量载流导体电流的大小。
因此，电流传感器经过了电,磁,电的绝缘隔离转换。
2( 霍尔直流检测原理如图1,2所示。
由于磁路与霍尔器件的输出具有良好的线性关系，因此霍尔器件输出的电压讯号U可以间接反映出被测电流I的大小，即:I?B?U 01110我们把U定标为当被测电流I为额定值时，U等于50mV或100mV。
这就制成010霍尔直接检测(无放大)电流传感器。
3( 霍尔磁补偿原理原边主回路有一被测电流I1，将产生磁通Φ1，被副边补偿线圈通过的电流I2所产生的磁通Φ2进行补偿后保持磁平衡状态，霍尔器件则始终处于检测零磁通的作用。
所以称为霍尔磁补偿电流传感器。
这种先进的原理模式优于直检原理模式，突出的优点是响应时间快和测量精度高，特别适用于弱小电流的检测。
霍尔磁补偿原理如图1,3所示。
从图1,3知道:Φ,Φ 12IN,IN 1122I,N/N?I 2I21当补偿电流I流过测量电阻R时，在R两端转换成电压。
做为传感器测量电2MM压U即:U,IR 02M0按照霍尔磁补偿原理制成了额定输入从0.01A,500A系列规格的电流传感器。
由于磁补偿式电流传感器必须在磁环上绕成千上万匝的补偿线圈，因而成本增加;其次，工作电流消耗也相应增加;但它却具有直检式不可比拟的较高精度和快速响应等优点。
4( 磁补偿式电压传感器为了测量mA级的小电流，根据Φ,IN，增加N的匝数，同样可以获得高磁1111通Φ。
感应调压器原理
感应调压器原理感应调压器是一种常见的电力变压器，其工作原理基于电磁感应。
在电路中，感应调压器可以用来降低或提高电压，从而实现电能的传输和分配。
下面我们来详细了解一下感应调压器的工作原理。
首先，感应调压器由铁芯和绕组组成。
铁芯通常由硅钢片叠压而成，这样可以减小铁芯中的涡流损耗，提高效率。
绕组则分为初级绕组和次级绕组，它们分别连接着输入电源和输出负载。
当输入电流通过初级绕组时，产生一个交变磁场。
这个交变磁场会穿过铁芯，感应到次级绕组中。
根据法拉第电磁感应定律，当磁通量发生变化时，次级绕组中就会产生感应电动势，从而产生输出电流。
通过施加不同的绕组匝数，可以实现电压的升降。
当次级绕组匝数多于初级绕组匝数时，输出电压就会升高；反之，则会降低。
这就是感应调压器调节电压的基本原理。
此外，感应调压器还具有自身的电感特性。
当感应调压器工作在交流电路中时，其自身的电感会限制电流的变化速率，从而起到稳压的作用。
这也是为什么感应调压器在交流电路中能够实现稳定输出的原因。
总的来说，感应调压器的工作原理是基于电磁感应和自身的电感特性。
通过合理设计铁芯和绕组的参数，可以实现对电压的有效调节和稳定输出。
感应调压器在电力系统中扮演着重要的角色，广泛应用于各种场合，如工业生产、家用电器等领域。
希望通过本文的介绍，读者对感应调压器的工作原理有了更清晰的了解。
感应调压器作为一种常见的电力变压器，其工作原理的掌握对于电气工程师和相关领域的专业人士来说是非常重要的。
通过不断深入学习和实践，我们可以更好地应用感应调压器，为电力系统的稳定运行做出贡献。
简述传感器工作原理
简述传感器工作原理
传感器是一种能够感知周围环境并将其转化为可量化的电信号的设备。
它们的工作原理基于不同的物理原理，但都遵循一个基本的过程：感知环境变化→产生电信号→将信号转化为可读取的信息。
其中，光、声、温度、压力和加速度等常见的传感器类型具有如下工作原理：
1. 光传感器（光电二极管）：利用光敏材料的光电效应，当光线照射到材料上时，产生电荷，进而形成电流或电压信号。
2. 声传感器（麦克风）：利用压电效应或电容效应，当声波振荡使得压电材料或电容器发生变化时，产生相应的电信号。
3. 温度传感器（热敏电阻）：热敏电阻材料随温度的变化而改变电阻值，进而测量温度的变化。
4. 压力传感器（应变片）：采用应变片的物理特性，当受到外力压迫时，形变导致电阻或电压的变化，进而测量压力的变化。
5. 加速度传感器（微机电系统）：利用微机电系统技术，通过检测传感器产生的微小振动或形变来测量加速度。
除了以上几种传感器，还有许多其他类型的传感器，如湿度传感器、气体传感器、磁力传感器等，它们的工作原理也各不相同。
传感器的电信号输出可以是模拟信号或数字信号，根据需要，可以通过模数转换器（ADC）将模拟信号转换为数字信号，进一步提供给电子设备进行处理和分析。
通过传感器的工作，我们能够获得环境的各种参数和信号，为物联网、智能化设备和其他应用领域提供了必要的数据。
霍尔传感器测电流，电压，功率
功率放大器简介利用三极的电流控制作用或场效应管的电压控制作用将电源的功率转换为按照输入信号变化的电流。
因为声音是不同振幅和不同频率的波，即交流信号电流，三极管的集电极电流永远是基极电流的β倍，β是三极管的交流放大倍数，应用这一点，若将小信号注入基极，则集电极流过的电流会等于基极电流的β倍，然后将这个信号用隔直电容隔离出来，就得到了电流(或电压)是原先的β倍的大信号，这现象成为三极管的放大作用。
经过不断的电流及电压放大，就完成了功率放大。
功率放大器原理////////////////////////////////////////////////////电参量的测量方法1电压、电流信号的测量电流的测量可采用磁平衡式霍尔电流传感器（亦称为零磁通式霍尔传感器）。
如图3所示。
当被测电流I IN流过原边回路时，在导线周围产生磁场H IN这个磁场被聚磁环聚集，并感应给霍尔器件，使其有一个信号U H输出；这一信号经放大器A 放大，输人到功率放大器中Q1，Q2中，这时相应的功率管导通，从而获得一个补偿电流I O；由于此电流通过多匝绕组所产生的磁场H O与原边回路电流所产生的磁场H IN相反；因而补偿了原来的磁场，使霍尔器件的输出电压U H逐渐减小，最后当I O与匝数相乘N2I O所产生的磁场与原边N1I IN所产生的磁场相等时，I O不再增加，这时霍尔器件就达到零磁通检测作用。
这一平衡所建立的时间在1μs之内，这是一个动态平衡过程，即原边回路电流I IN的任何变化均会破坏这一平衡的磁场，一旦磁场失去平衡，就有信号输出，经过放大后，立即有相应的电流流过副边线圈进行补偿。
因此从宏观上看副边补偿电流的安匝数在任何时间都与原边电流的安匝数保持相等，即N1I IN=N2I O，所以I IN=N2I O／N1 (I IN为被测电流，即磁芯中初级绕组中的电流，N1为初级绕组的匝数；I O为补偿绕组中的电流；N2为补偿绕组的匝数)。
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传感器中的电压/电流、电压/频率变换
的实现
传感器中的电压/电流、电压/频率变换的实现
类别：传感与控制
随着电子技术和计算机技术的迅速进步，工业自动化得到了快速发展，而在工业控制领域，检测传感器件起着越来越重要的作用，各种先进的传感器正在大量应用。
但是很多传感器只提供４～２０ｍＡ或者０～５Ｖ的直流模拟信号输出，而我国煤矿使用的煤矿安全监测系统大部分只允许接入１～５ｍＡ或者２００～１０００Ｈｚ的模拟信号，所以在一般工业现场使用的传感器要实现在煤矿的应用，除了考虑防爆因素外，还必须进行输出模拟信号的转换。
这种输出信号的转换如果购买专用的转换设备，不仅价格高，使用也不是很方便。
实际上自己设计制作一些转换电路也可以方便的实现所需性能，下面就介绍两种实用的电压／电流、电压／频率转换电路的设计和原理。
１电压／电流转换电路电压／电流转换即Ｖ／Ｉ转换，是将输入的电压信号转换成满足一定关系的电流信号，转换后的电流相当一个输出可调的恒流源，其输出电流应能够保持稳定而不会随负载的变化而变化。
Ｖ／Ｉ转换原理如图１。
由图１可见，电路主要元件为一运算放大器ＬＭ３２４和三极管ＢＧ９０１３及其他辅助元件构成，Ｖ０为偏置电压，Ｖｉｎ为输入电压即待转换电压，Ｒ为负载电阻。
其中运算放大器起比较器作用，将正相端电压输入信号与反相端电压Ｖ－进行比较，经运算放大器放大后再经三极管放大，ＢＧ９０１３的射级电流Ｉｅ作用在电位器Ｒｗ上，由运放性质可知：Ｖ－＝Ｉｅ·Ｒｗ＝（１＋ｋ）Ｉｂ·Ｒｗ（ｋ为ＢＧ９０１３的放大倍数）流经负荷Ｒ的电流Ｉｏ即ＢＧ９０１３的集电极电流等于ｋ·Ｉｂ。
令Ｒ１＝Ｒ２，则有Ｖ０＋Ｖｍ＝Ｖ＋＝Ｖ－＝（１＋ｋ）Ｉｂ·Ｒｗ＝（１＋１／ｋ）Ｉｏ·Ｒｗ其中ｋ》１，所以Ｉｏ≈（Ｖｏ＋Ｖｉｎ）／Ｒｗ。
由上述分析可见，输出电流Ｉｏ的大小在偏置电压和反馈电阻Ｒｗ为定值时，与输入电压Ｖｉｎ成正比，而与负载电阻Ｒ的大小无关，说明了电路良好的恒流性能。
改变Ｖ０的大小，可在Ｖｉｎ＝０时改变Ｉｏ的输出。
在Ｖ０一定时改变Ｒｗ的大小，可以改变Ｖｉｎ与Ｉｏ的比例关系。
由Ｉｏ≈（Ｖ０＋Ｖｉ）／Ｒｗ关系式也可以看出，当确定了Ｖｉｎ和Ｉｏ之间的比例关系后，即可方便地确定偏置电压Ｖ０和反馈电阻Ｒｗ。
例如将０～５Ｖ电压转换成０～５ｍＡ的电流信号，可令Ｖ０＝０，Ｒｗ＝１ｋΩ，其中Ｖｏ＝０相当于将其直接接地。
若将０～５Ｖ电压信号转换成１～５ｍＡ电流信号，则可确定Ｖ０＝１．２５Ｖ，Ｒｗ＝１．２５ｋΩ。
同样若将４～２０ｍＡ电流信号转换成１～５ｍＡ电流信号，只需先将４～２０ｍＡ转换成电压即可按上述关系确定Ｖ０和Ｒｗ的参数大小，其他转换可依次类推。
为了使输入输出获得良好的线性对应关系，要特别注意元器件的选择，如输入电阻Ｒ１、Ｒ２及反馈电阻Ｒｗ，要选用低温漂的精
密电阻或精密电位器，元件要经过精确测量后再焊接，并经过仔细调试以获得最佳的性能。
我们在多次实际应用中测试，上述转换电路的最大非线性失真一般小于０．０３％，转换精度符合要求。
２电压／频率转换电路
电压／频率转换即Ｖ／Ｆ转换，是将一定的输入电压信号按线性的比例关系转换成频率信号，当输入电压变化时，输出频率也响应变化。
针对煤矿的特殊要求，我们只分析如何将电压转换成２００～１０００Ｈｚ的频率信号。
实现Ｖ／Ｆ转换有很多的集成芯片可以利用，其中ＬＭ３３１是一款性能价格比较高的芯片，由美国ＮＳ公司生产，是一种目前十分常用的电压／频率转换器，还可用作精密频率电压转换器、Ａ／Ｄ转换器、线性频率调制解调、长时间积分器及其他相关器件。
由于ＬＭ３３１采用了新的温度补偿能隙基准电路，在整个工作温度范围内和低到４．０Ｖ电源电压下都有极高的精度。
ＬＭ３３１的动态范围宽，可达１００ｄＢ；线性度好，最大非线性失真小于０．０１％，工作频率低到１Ｈｚ时尚有较好的线性；变换精度高，数字分辨率可达１２位；外接电路简单，只需接入几个外部元件就可方便构成Ｖ／Ｆ或Ｆ／Ｖ等变换电路，并且容易保证转换精度。
ＬＭ３３１可采用双电源或单电源供电，可工作在４．０～４０Ｖ之间，输出可高达４０Ｖ，而且可以防止Ｖｓ短路。
图２是由ＬＭ３３１组成的典型的电压／频率变换器。
其输出频率与电路参数的关系为：Ｆｏｕｔ＝Ｖｉｎ·Ｒｓ／（２．０９·Ｒ１·Ｒｔ·Ｃｔ）可见，在参数Ｒｓ、Ｒ１、Ｒｔ、Ｃｔ确定后，输出脉冲频率Ｆｏｕｔ与输入电压Ｖｉｎ成正比，从而实现了电压－频率的线性变换。
改变式中Ｒｓ的值，可调节电路的转换增益，即Ｖ和Ｆ之间的线性比例关系。
将１～５Ｖ的电压转换成２００～１０００Ｈｚ的频率信号，电路参数理论值为Ｒ＝１８ｋΩ，Ｃｔ＝０．０２２ｕＦ，Ｒ１＝１００ｋΩ，Ｒｓ＝１６．５５２８ｋΩ，由于元器件与标称值存在误差，在电路参数基本确定后，通过调节Ｒｓ的电位器，可以实现所需Ｖ／Ｆ线性变换。
由Ｆｏｕｔ＝Ｖｉｎ·Ｒｓ／（２．０９·Ｒ１·Ｒｔ·Ｃｔ）可知，电阻Ｒｓ、Ｒ１、Ｒｔ和电容Ｃｔ直接影响转换结果Ｆｏｕｔ，因此对元件的精度要有一定的要求，可根据转换精度适当选择，其中Ｒｔ、Ｃｔ、Ｒｓ、Ｒ１要选用低温漂的稳定元件，Ｃｉｎ可根据需要选择０．１ｕＦ或１ｕＦ。
电容Ｃ１对转换结果虽然没有直接的影响，但应选择漏电流小的电容器。
电阻Ｒ１和电容Ｃ１组成低通滤波器，可减少输入电压中的干扰脉冲，有利于提高转换精度。
电路中的４７Ω电阻对确保电路线性失真度小于０．０３％是十分必须的。
图２电路是将１～５Ｖ的电压转换成２００～１０００Ｈｚ的频率信号的典型电路及参数，要实现将４～２０ｍＡ或０～５Ｖ转换成２００～１０００Ｈｚ的频率信号只要增加一些辅助电路即可实现，其他转换也依此类推。
３结语以上介绍的两个转换电路所需费用低，且结构简单，调试方便，非常易于实现，并且经过我们的矿用监测设备多次的实际现场应用，其对于国内一般的煤矿安全监测系统的接入信号的要求都能够很好地满足应用。