测试技术复习资料传感器第四章-考试重点
(完整版)传感器期末复习重点知识点总结必过
第一章传感器概述人的体力和脑力劳动通过感觉器官接收外界信号，将这些信号传送给大脑，大脑把这些信号分析处理传递给肌体。
如果用机器完成这一过程，计算机相当人的大脑，执行机构相当人的肌体，传感器相当于人的五官和皮肤。
1.1.1传感器的定义广义：传感器是一种能把特定的信息（物理、化学、生物）按一定规律转换成某种可用信号的输出器件和装置。
狭义：能把外界非电信息转换成电信号输出的器件。
国家标准对传感器定义是：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和装置以上定义表明传感器有以下含义：1、它是由敏感元件和转换元件构成的检测装置；2、能按一定规律将被测量转换成电信号输出；3、传感器的输出与输入之间存在确定的关系；按使用的场合不同又称为: 变换器、换能器、探测器1.1.2传感器的组成传感器由敏感元件、转换元件、基本电路三部分组成：图示：被测量---敏感原件-----转换原件----基本电路-------电量输出电容式压力传感器-------------------压电式加速度传感器----------------------电位器式压力传感器1.1.3传感器的分类1）按传感器检测的范畴分类：生物量传感器、化学量传感器、物理量传感器、2）按输入量分类：速度、位移、角速度、力、力矩、压力、流速、液面、温度、湿度3）按传感器的输出信号分类：模拟传感器数字传感器4）按传感器的结构分类：结构型传感器、物性型传感器、复合型传感器5）按传感器的功能分类：智能传感器、多功能传感器、单功能传感器6）按传感器的转换原理分类：机—电传感器、光—电传感器、热—电电传感器、磁—电传感器电化学传感器。
7）按传感器的能源分类：有源传感器、无源传感器国标制定的传感器分类体系表将传感器分为：物理量、化学量、生物类传感器三大门类；1.2 传感器的地位与作用在基础学科研究中，传感器更有突出的地位。
宏观上的茫茫宇宙、微观上的粒子世界、长时间的天体演化、短的瞬间反应。
《传感器与测试技术》复习资料.docx
上海开大《传感器与测试基础》复习资料（参考答案）（注意：考试时，答题使用答题纸）一、填空题（20分）1.传感器的特性一般指输入、输出特性，有动、静之分。
静态特性指标的有灵敏度、线性度、分辨力、迟滞误差、稳定性等。
P18—P202.对于测量方法，从不同的角度有不同的分类，按照测量结果的显示方式，可以分为模拟式测量和数字式测量。
P73.对于测量方法，从不同的角度有不同的分类，按照是否在工位上测量可以分为在线测量和离线式测量。
P74.对于测量方法，从不同的角度有不同的分类，按照测量的具体手段，可以分为偏位式测量、微差式测量和零位式测量。
P75.某0. 1级电流表满度值x m =100mA ,测量60仇4的绝对误差为±0. 1mA。
6、服从正态分布的随机误差具有如下性质集中性、对称性、有界性。
P137.硅光电池的光电特性中，当负载短路时，光电流在很大范围内与照度呈线性关系。
P2308、把被测非电量的变化转换成线圈互感变化的互感式传感器是根据室压蚩的基本原理制成的，其次级绕绢.都用差动形式连接,所以又叫差动变压器式传感器。
P679、霍尔传感器的霍尔电势U H为KNB 若改变I或—就能得到变化的霍尔电势。
P18310、电容式传感器中，变极距式一般用来测量微小的位移。
11、压电式传感器具有体积小、结构简单等优点，但不适宜测量频率太低的被测量，特别是不能测量一静态值。
12、差动电感式传感器与单线圈电感式传感器相比,线性好灵感度提高二_____ 倍、测量精度高。
13.热电偶冷端温度有如下补偿方法：冷端恒温法（冰浴法）、计算修正法、电桥补偿法、仪表机械零点调整法。
P21014.空气介质变间隙式电容传感器中，提高其灵敏度和减少非线性误差是矛盾的，为此实际中大都采用差动式电容传感器。
15.从原理来分，电容式传感器结构类型有：变面积式、变极距式、变介电常数式。
16.变极距式电容传感器的电容变化与极板间距之间的关系是成关系，为了减小这种关系带来的测量误差，常采用差动结构来解决。
传感器与检测技术第四章
测量误差可能来源于测量设备、测量方法、测量环境、测 量人员等多个方面。
测量误差的处理方法
针对不同类型的测量误差，可以采取不同的处理方法，如 校准测量设备、改进测量方法、控制测量环境、提高测量 人员技能等。
信号调理与数据采集系统设计
信号调理的定义
信号调理是指对传感器输出的微弱信号进行放大、滤波、转换等处理，以便于后续的数据采集和 处理。
济性等因素。
06
压电式传感器原理及应用
压电式传感器工作原理及特点
工作原理
高灵敏度
宽频带
结构简单
耐高温高压
压电式传感器是基于压 电效应的传感器。压电 材料在受到外力作用时 ，会在其表面产生电荷 ，从而实现非电量到电 量的转换。
压电式传感器具有高灵 敏度，能够测量微小的 压力或力变化。
压电式传感器的频响范 围宽，适用于动态测量 。
温度传感器
用于测量温度，广泛应用于家 电、汽车、工业等领域。
位移传感器
用于测量物体位置变化，常用 于机械、建筑等领域。
化学传感器
对化学物质敏感，用于环境监 测、医疗诊断等领域。
02
检测技术基础
检测技术概述及发展历程
检测技术的定义
检测技术是研究和应用各种物理、化学、生物等原理和方法，对物 质成分、结构、性质、状态等进行测量、分析和判断的技术。
电阻式传感器性能评价及选用原则
性能评价
评价电阻式传感器的性能主要包括测量精度、稳定性、响应速度、线性度、重复性等方面。其中，测 量精度和稳定性是评价传感器性能的重要指标。
选用原则
在选用电阻式传感器时，应根据实际需求考虑传感器的测量范围、精度等级、稳定性要求、输出信号 类型及接口等因素。同时，还需要注意传感器的安装和使用环境，以确保传感器的正常工作和使用寿 命。
2020最新电大《传感器与检测技术》期末复习考试必考重点【直接打印】
【最新】电大《传感器与检测技术》期末复习考试小抄1.传感器的定义；能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传感器是感知各种化学和物理的非电量并按照一定规律将其转换为可用电信号输出的装置或器件。
感应器组成— 敏感元件 传感元件 信号调节与转换电路 传感器一般按测定量和转换原理两种方法来进行分类2.变送器：当传感器的输出为标准信号DC 4-20mA 时， 则称作变送器。
3线性度（非线性误差）：输出-输入校准曲线与某一选定拟合直线不吻合的程度 。
4迟滞：迟滞表示传感器在正 、反 行程期间，输出-输入曲线不重合的程度。
5重复性：重复性表示传感器在同一工作条件下，被测输入量按同一方向作全程连续多次重复测量时，所得输出值（或校准曲线）的一致程度。
6精度：精度是反映系统误差和随机误差的综合误差指标。
一般用重复性、线性度、迟滞三项的方和根或简单代数和表示。
7灵敏度：灵敏度是传感器输出量增量与输入量增量之比。
8阈值：一个传感器的输入从零开始缓慢地增加时，只有在达到某一最小值后才测得出输出变化，这个最小值就称为传感器的阈值。
9分辨率（力）：是指当一个传感器的输入从非零的任意值缓慢地增加时，只有在超过某一输入增量后输出才显示有变化， 这个输入增量称为传感器的分辨力。
有时用该值相对满量程输入值之百分比表示，则称为分辨率。
10时漂：时间漂移通常是指传感器零位随时间变化而变化的现象。
11零点温漂：通常是指传感器零位随温度变化而变化的现象 12灵敏度温漂：是指传感器灵敏度随温度变化而变化的现象。
传感器产生漂移的原因有两个方面：一是传感器自身结构参数；二是周围环境(如温度、湿度等)。
最常见的漂移是温度漂移，即周围环境温度变化而引起输出量的变化，温度漂移主要表现为温度零点漂移和温度灵敏度漂移。
13最小二乘法原理的核心思想是：校准数据与拟合直线上相应值之间的残差平方和最小。
可简述为“估计应满足残差（剩余）平方和为最小”14通常在阶跃函数作用下测定传感器动态性能的时域指标。
(完整word版)《传感器与检测技术》期末考试复习要点
一．填空题1．传感器是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，通常由灵敏元件和转换元件组成。
其中灵敏元件是指能够感受被测量的部分，转换元件是指将灵敏元件的输出转换为适于传输和测量的电信号部分。
2．传感器的分类:a.按输入量分类：位移传感器，速度传感器，温度传感器，压力传感器等b.按工作原理分类：应变式，电容式，电感式，压电式，热电式等c.按物理现象分类：结构型传感器，特性型传感器d.按能量关系分类：能量转换型，能量控制型e.按输出信号分类：模拟式传感器，数字式传感器3. 传感器技术的主要发展趋势：一是开展基础研究，发现新现象，开发传感器新材料和新工艺；二是实现传感器的集成化和智能化。
4. 检测技术属于信息科学的范畴，与计算机技术、自动控制技术和通信技术构成完整的信息技术。
5. 传感器的静态特性的主要指标是：线性度，迟滞，重复性，分辨力，稳定性，温度稳定性和各种抗干扰稳定性等。
6. 电阻式传感器的种类繁多，应用广泛，其基本原理是将被测物理量的变化转换成电阻值的变化，再经相应的测量电路而最后显示值的变化。
7. 电感式传感器是利用线圈自感或互感的变化来实现测量的一种装置，可以用来测量位移、振动、压力流量、重量、力矩应变等物理量。
8. 自感式传感器中，调幅电路用得较多，调频、调相电路用得较少。
9. 当金属导体置于变化的磁场中，导体内就会产生感应电流，称之为电涡流或涡流。
这种现象称为涡流效应。
10. 感应同步器是应用电磁感应原理来测量直线位移或转角位移的一种器件。
测量直线位移的称为直线感应同步器，测量转角位移的称为圆感应同步器。
11. 利用电容器的原理，将非电量转化为电容量，进而实现非电量到电量的转化的器件称为电容式传感器。
12. 在应用中电容式传感器可以有三种基本类型：变极距型，变面积型和变介电常数型。
而它们的电极形状又有平板型，圆柱形和球平面型三种。
13. 电容式传感器把被测量转化成电路参数C。
传感器与检测技术第四版 第四章
要求各个码道刻划精确，彼此对准，给码盘制作造成很大困难 有—个码道提前或延后改变，就可能造成输出的粗大误差
消除粗大误差方法： (1) 双读数头法，循环码代替二进制码
六位循环码码盘
特点：
(1) n位循环码码盘具有2n种不同编码；
(2) 循环码码盘具有轴对称性， 其最高位相反，其余各位相同
二进制码转换为循环码的电路
循环码转变为二进制码的电路
循环码是无权码，直接译码有困难， 一般先转换为二进制码再译码
单盘与多盘编码器：
单盘编码器： 全部码道在一个圆盘上，结构简单，使用方便
多盘编码器： 几个码盘通过机械传动装置连成一起，可大大提高分辨率
4.2.4 光电码盘的应用
光学码盘测角仪
脉冲当量变换
(3) 循环码为无权码 (4) 循环码码盘转到相邻区域时，编码中只有一位发生变化，
不会产生粗误差
4.2.3 二进制码与循环码的转换
十进制数 0 1 2 3 4 5 6 7
二进制码 0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111
循环码 0000 0001 0011 0010 0110 0111 0101 0100
阻挡层光电效应(光生伏特效应)： 在光线作用下使物体产生一定方向的电动势的现象。 如光电池、光敏晶体管
4.1.1 光电管
4.1.2 光电倍增管
特点：放大光电流。 结构：光电阴极+若干倍增极+阳极 工作原理： 二次电子发射系数 σ =二次发射电子数／入射电子数 若倍增极有n，则倍增率为σn
4.1.3 光敏电阻
4.1.6 光电式传感器的应用
1. 模拟式光电传感器的应用 原理： 光电器件的光电流随光通量而变化，是光通量的函数。 光通量随被测非电量而变化，这样光电流就是被测非电量的函数 光电比色高温计
福建工程学院传感器复习要点
伏特效应。 （1）外光电效应：在光的照射下，材料中的电子逸出物体表面向外发射的现象。 （2）内光电效应：当光照射在物体上，材料的电阻率发生变化的现象。 （3）光生伏特效应： 在光线作用下能够使物体内产生一定方向的电动势的现象。 类别 外光电效应 内光电效应 光生伏特效应 光电效应，都 受红限频率等 的影响 相同 位置不同 还原性强的金属中 半导体中 PN 结中 对应的光电器件 光电管、光电倍增管 光敏电阻 光电池、光敏二极管、 光敏三极管
----------------------------认真，是一种态度--------------------------第1章 1.传感器的静态特性 （1）线性度、迟滞、重复性、灵敏度、分辨率及阈值。（理解定义、公式 P5） （2）拟合直线：拟合直线就是传感器制造商提供给使用者的产品输入输出曲线 （直线），当然同时还会提供非线性误差。 （3）非线性误差：在采用直线拟合线性化时，输入输出的校正曲线与其拟合直 线之间的最大偏差，用相对误差来表示，即
Lmax 100% （无量纲） YFS
L
式中，ΔLmax 为非线性最大偏差；YFS 为实际输出满量程。
-1-
传感器复习要点-林航吐血手残摘抄版
非线性误差的大小是以一定的拟合直线为基准而得出来的。 （4）理论线性度和端点线性度（理解，知道求法 P6）
是一种习惯-------------------------------------------------------优秀，
不索何获-----------------------------------------------------人生在勤，
第6章 1.正、逆压电效应的定义（记忆） （1）正（顺）压电效应：某些电介质沿着一定方向对其施加力而使它变形时， 由于内部产生极化现象，其两表面上产生符号相反的电荷；当外力去掉后，又重 新恢复不带电状态；当作用力的方向改变时，电荷的极性也随着改变；受力所产 生的电荷量与外力的大小成正比。
《传感器与测试技术》考试重点
传感器：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，通常有敏感元件、转换元件、测量放大元件组成。
静态特性曲线：当输入量为常量或变化极慢时传感器输出输入特性，主要指标：线性度、灵敏度、迟滞、重复性、分辨力、稳定性、温度稳定性、各种抗干扰稳定性。
动态特性曲线：当输入量随时间变化时……线性度：静态特性曲线与拟合直线之间的最大偏差与满程输出量比值的百分比数灵敏度：传感器输出的变化量与引起该变化量的输入变化量之比迟滞原因：1加力变形，应力取消，弹性不能完全返回2机械传动的间隙3磁滞回线电位器：把机械的线位移或角位移输入量转变为与它成一定函数关系的电阻或电压输出的传感元件来使用。
通常由骨架、电阻元件、活动电刷组成。
为了减小负载误差，应减小负载系数m，通常希望m≦0.1骨架材料要求：与电阻丝材料具有相同的膨胀系数,电绝缘,具有足够的强度，刚度，散热性好，耐潮湿，易加工半导体比金属丝灵敏度高，在电阻丝拉伸极限内，电阻的相对变化与应变成正比k0=1.7-3.6压阻效应：单晶半导体材料在沿着某一方向受到外力作用时，其电阻率发生变化的现象电阻式传感器原理：将被测量的变化转变成电阻值的变化，在经相应的测量电路最终显示被测量值的变化应变片布置原则：1贴在应变最敏感的部位2在复合载荷下测量，能消除互相干扰3考虑温度补偿效应作用。
产生温度误差的原因：1敏感栅材料本身的电阻随温度变化2试件材料与应变丝材料的线膨胀系数不一，使应变丝附加变形进而造成电阻的变化。
应变片的机械滞后：在同一机械应变下，卸载时的εi高于加载时的εi的现象。
应变片的绝缘电阻：已粘贴的应变片的引线与被测试件之间的电阻值。
应变片最大工作电流：对已安装的应变片，允许通过敏感栅而不影响其工作特性的最大工作电流。
应变片初始电阻：应变片未安装且不受力的情况下，于室温测得的120Ω的最多零漂:已粘贴的应变片,在温度保持恒定,试件上没有应变的情况下，应变片的指示应变会随时间的增长而逐渐变化原因：1敏感栅通过工作电流后的温度效应2应力计的内应力逐渐变化3粘结剂固化不充分蠕变：:已粘贴的应变片,在温度保持恒定时，承受某一机械应变长时间的作用，应变片的指示会随时间而变化原因：1粘结剂的选用或使用不当2应变计在制造过程中产生的内应力产生温度误差的原因:1敏感栅材料本身的电阻随温度发生变化2试件材料与应变丝材料的线性膨胀系数不一，使应变丝产生附加变形。
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4.磁电式绝对振动速度传感器的测振频率应（A）其固有频率。
A.远高于B.远低于C.等于D.不一定
5.随着电缆电容的增加，压电式加速度计的输出电荷灵敏度将（C）。
A.相应减小B.比例增加C.保持不变D.不确定
6.压电式加速度计，其压电片并联时可提高（B）。
A.涡电流B.纵向C.横向D.压电
19.压电材料按一定方向放置在交变电场中，其几何尺寸将随之发生变化，这称为（D）效应。
A.压电B.压阻C.压磁D.逆压电
20.下列传感器中，能量转换型传感器是（A）
A.光电式B.应变片C.电容式D.电感式
21.测试工作的任务主要是从复杂的信号中提取（C）
A.干扰噪声信号B.正弦信号
C. R减小，L增大，M减小D. R增大，L增大，M增大
31.为消除压电传感器联接电缆分布电容变化对输出灵敏度的影响，可采用（B）
A.电压放大器B.电荷放大器C.相敏检波器D.鉴相器
32.在测量位移的传感器中，符合非接触式测量且不受油污等介质影响的是（D）传感器
A.电容式B.压电式C.电阻式D.电涡流式
A.远高于B.等于C.远低于D.不确定
29.调频式电涡流传感器的解调电路是（C）
A.电荷放大器B.相敏检波器C.鉴频器D.鉴相器
30.高频反射式电涡流传感器，其等效阻抗分为等效电阻R和等效电感L两部分，M为互感系数。当线圈与金属板之间距离δ减少时，上述等效参数变化为（B）
A. R减小，L不变，M增大B. R增大，L减小，M增大
C.有用信息D.频域信号
22.压电式传感器是属于（B）型传感器
A.参量型B.发电型C.电感型D.电容型
23.莫尔条纹光栅传感器是（B）的
A.数字脉冲式B.直接数字编码式
C.调幅式D.调频式
24.磁电式绝对振动速度传感器的动态数学模型是（C）
A.一阶环节B.二阶环节C.比例环节D.积分环节
25.电涡流传感器是利用被测（A）的电涡流效应
A.金属导电材料B.非金属材料C. PVF2D.陶瓷材料
26.当电阻应变片式传感器拉伸时，该传感器电阻（A）
A.变大B.变小C.不变D.不定
27.极距变化型电容传感器的灵敏度与（D）
A.极距成正比B.极距成反比
C.极距的平方成正比D.极距的平方成反比
28.压电式加速度传感器的工作频率应（C）其固有频率
测试技术传感器第四章题型小结
一、选择题
1.电涡流式传感器是利用什么材料的电涡流效应工作的。（A）
A.金属导电B.半导体C.非金属D.
2.为消除压电传感器电缆分布电容变化对输出灵敏度的影响，可采用（B）。
A.电压放大器B.电荷放大器C.前置放大器D.电容放大器
3.磁电式绝对振动速度传感器的数学模型是一个（B）。
A.很大B.很低C.不变D.随意
42.半导体应变片的灵敏度和电阻应变片的灵敏度相比（A）
A.半导体应变片的灵敏度高B.二者相等
C.电阻应变片的灵敏试验高D.不能确定
43.若石英晶体沿机轴受到正应力，则会在垂直于（C）的面上产生电荷
A.机轴B.电轴C.光轴D.都不
44.压电式传感器是个高内阻传感器，因此要求前置放大器的输入阻抗（B）
16.电容式传感器中，灵敏度最高的是（C）。
A.面积变化型B.介质变化型C.极距变化型D.不确定
17.极距变化型电容传感器适宜于测量微小位移量是因为（B）
A.电容量微小影响灵敏度
B.灵敏度与极距的平方成反比，间距变化大则产生非线性误差
C.非接触测量
D.两电容极板之间距离变化小
18.高频反射式涡流传感器是基于（A）和集肤效应来实现信号的感受和变化的。
A.电压灵敏度B.电荷灵敏度C.电压和电荷灵敏度D.保持不变
7.调频式电涡流传感器的解调电路是（C）。
A.整流电路B.相敏检波电路C.鉴频器D.包络检波电路
8.压电式加速度传感器的工作频率应该（C）其固有频率。
A.远高于B.等于C.远低于D.没有要求
9.下列传感器中哪个是基于压阻效应的？（B）
A.金属应变片B.半导体应变片C.压敏电阻D.磁敏电阻
A.很低B.很高C.较低D.较高
45.极距变化型电容式传感器，其灵敏度与极距（D）
A.成正比B.平方成正比C.成反比D.平方成反比
46.随电缆电容的增加，压电式加速度计的输出电荷灵敏度（A）
A相应减小B比例增加C保持不变D不确定
47.压电式加速度计，其压电片并联可提高（B）
A.电压灵敏度B.电荷灵敏度C.电压和电荷灵敏度D.电流灵敏度
48.（B）的基本工作原理是基于压阻效应
A.金属应变片B.半导体应变片C.压敏电阻D.压电陶瓷
49.可变磁阻式电感传感器，当线圈匝数N及铁芯截面积Ａ0确定后，原始气隙δ0越小，则电感L（B）
10.压电式振动传感器输出电压信号与输入振动的（B）成正比。
A.位移B.速度C.加速度D.频率
11.石英晶体沿机械轴受到正应力时，则会在垂直于（B）的表面上产生电荷量。
A.机械轴B.电轴C.光轴D.晶体表面
12.石英晶体的压电系数比压电陶瓷的（C）。
A.大得多B.相接近C.小得多D.不确定
13.光敏晶体管的工作原理是基于（B）效应。
A.提高很多倍B.提高一倍
C.降低一倍D.降低很多倍
38.变间隙式电容传感器测量位移量时，传感器的灵敏度随（A）而增大
A.间隙的减小B.间隙的增大
C.电流的增大D.电压的增大
40.压电式振动传感器输出电压信号与输入振动的（C）成正比
A.位移B.速度C.加速度D.时间
41.压电式传感器是高阻抗传感器，要求前置放大器的输入阻抗（A）
A.外光电B.内光电C.光生电动势D.光热效应
14.一般来说，物性型的传感器，其工作频率范围（A）。
A.较宽B.较窄C.较高D.不确定
15.金属丝应变片在测量构件的应变时，电阻的相对变化主要由（B）来决Байду номын сангаас的。
A.贴片位置的温度变化
B.电阻丝几何尺寸的变化
C.电阻丝材料的电阻率变化
D.电阻丝材料长度的变化
33.半导体热敏电阻随温度上升，其阻值（B）
A.上升B.下降C.保持不变D.变为0
34.为使电缆的长短不影响压电式传感器的灵敏度，应选用（B）放大器
A.电压B.电荷C.微分D.积分
35.涡流式位移传感器的输出与被测对象的材料（C）
A.无关B.不确定C.有关D.只限于测铜
37.自感型传感器的两线圈接于电桥的相邻桥臂时，其输出灵敏度（B）