传感器原理及应用
湖北省高等教育自学考试大纲
课程名称：传感器原理及应用课程代号：6016 一．课程性质及其设置目的与要求
（一）课程性质与特点
《传感器原理及应用》是我省高等教育自学考试电子工程、自动化专业（本科段）的一门具有自身的体系，是实践性很强的课程。课程的任务是使应考者获得各种信息、解决工程、生产及科研中遇到的各种具体的检测问题，掌握合理选择和善于应用各种传感器原理及传感技术，培养学生分析问题和解决问题的能力，为以后深入学习相关后续课程，以及工程检测的应用打好基础。
实验是教学的重要环节之一，通过实验可以巩固和丰富已学过的理论知识，发现和探讨新的问题、掌握实验方法、培养操作技能，增强动手能力，缩短书本知识和实际的距离。传感器技术是生产过程中检测、监测各种物理量的方法和手段，通过实验可对各种不同的传感器及测量电路原理和组成有直观的感性认识。
(二) 本课程的目标与基本要求
通过本课程的学习，应考者应达到以下要求：
本课程介绍多种传感器，以第四章至第十章论述常见的、应用广泛的传感器，它们是电阻应变式、电容式、电感式、压电式、磁电式、热电式和光电式等传感器；第十一至二十二章介绍国内外近年来研制与开发新型传感器，它们是智能、光纤、图像、气体、湿度、红外、固态电阻、微波、液晶等传感器，因此，第四章至第十章里的传感器是重点要掌握的、基本的。后面章节作为了解。
1.本课程主要介绍传统传感器的传感机理、结构、测量电路和应用方法，并对当代新型传
感器的发展状况与应用作以简要介绍。本课程的任务是使电子科学与技术专业学生在传感技术方面具有较广的知识，
2.了解工程检测中常用传感器的结构、工作原理、特性、应用及当代传感器的发展方向。
使学生掌握传感器静态、动态的数学模型的推导以及系统的分析方法，并结合实际应用例，培养和锻炼学生去组建非电测量和控制系统的实际能力。
3.学习和掌握传感器的主要种类和基本工作原理，测量电路的选用，能根据被测量选择合
适的传感器设计，进行设计简单的数据采集系统。掌握测试装置基本特性的评价方法和不失真测试条件，具有评价和选用试验装置的基本能力。同时具有分析和处理测试结果的初步能力。
4.各种常用传感器的结构、原理、特性及应用。
5.工程检测中常用的测量电路及工作原理。传感器的静、动态特性及其标定方法。
6.传感器的典型应用。
(三)本课程与其他课程的联系
在学习本课程之前学生应具有“电子学”,“自动控制理论”、“工程测试”,“微机原理”等方面的基础知识。
二、考核内容与考核目标
第一章传感器概论
（一）课程内容
本章首先介绍了传感器的定义、组成、分类，接着传感器在科技发展中的重要性、地位，以及传感器技术的发展动向。
（二）学习要求
掌握传感器的定义、组成、分类，了解传感器在科技发展中的作用及发展动向。
第二章传感器的一般特性
（一）课程内容
本章讲述传感器的特性,静态特性和动态特性，传感器的测试条件以及传感器的标定。
主要内容有：
1、理解传感器的一般特性的含义，传感器测量的物理量两种形式。
2、传感器的静态特性的定义，衡量传感器静态特性的重要指标：线性度、灵敏
度、迟滞、和重复性。这是本章的重点。
3、传感器的动态特性的定义，研究传感器动态特性的方法：瞬态响应法和频率
响应法。这是本章的难点。
4、传感器的动态特性分析，一阶传感器和二阶传感器。
5、传感器的无失真测试条件
6、传感器的标定：静态标定和动态标定。
（二）学习要求
掌握传感器静态特性的性能指标，掌握传感器的动态特性：频率响应特性和瞬态响应特性，以及时域动态性能指标，了解传感器的数学模型。
（三）考核知识点与考核要求
1、传感器的静态特性
1．1识记：（1）传感器的静态特性的含义，（2）线性度、灵敏度、迟滞、重复性的含义，（3）传感器的动态特性的含义，（4）传感器的标定。
1．2理解：（1）传感器的静态特性的重要性能指标。（2）传感器的数学模
型。（3）传感器的动态特性频率响应和瞬态响应
2、传感器的动态特性
2．1 识记：（1）传感器的动态特性的含义。（2）传感器的数学模型。
2．2 理解：（1）研究传感器的动态特性的方法。（2）传感器动态特性及其性能指标的概念。
3、传感器的无失真测试条件和传感器的标定
3．1识记：（1）传感器无失真测试满足条件。（2）传感器的标定的方法
第三章传感器中的弹性敏感元件
（一）课程内容
本章讲述内容弹性敏感元件的基本特性，弹性敏感元件的形式及其应用范围。
主要内容及学习要求：
1、弹性敏感元件的基本特性、形式；
2、弹性敏感元件的应用范围；
3、弹性敏感元件的材料要求。
（二）学习要求
本章重点掌握弹性敏感元件的基本特性、形式，理解弹性敏感元件的应用范围。了解弹性敏感元件的材料要求。
（三）考核知识点与考核要求
1、传感器的弹性敏感元件的基本特性
1．1识记：弹性特性、弹性滞后、弹性后效、固有频率的含义。
1．2理解：弹性敏感元件的基本特性表示形式及曲线形式。
2、传感器弹性敏感元件的应用范围及参数计算
2．1 识记：传感器弹性敏感元件部分应用范围，如弹性圆柱、悬臂梁等直接给出计算公式，不需要推导。
第四章电阻应变式传感器
（一）课程内容
本章电阻式传感器的结构、用途、分类、特性和非线性；线绕电位器、电阻应变片的结构、材料、工作原理、特性，温度误差及补偿方法；测量电桥。
主要内容有：
1．电阻应变式传感器的结构、工作原理。
2．电阻应变片的结构、工作原理、类别、特性。
3．电阻应变片的材料、粘帖。
4．电阻应变式传感器的温度误差及补偿。
5．电阻应变式传感器的测量电路。
6．电阻应变式传感器的应用。
（二）学习要求
1）掌握电阻式传感器的定义、类别、工作原理和用途，一般了解线性电位器的空载
和负载特性。
2）一般了解应变片的结构和分类，粘贴工艺。
3）掌握电阻应变片产生温度误差的主要原因及线路补偿方法
4）掌握应变测量桥路的种类，电桥的工作特性。转换电路的形式及计算
重点：电阻应变片（计）的工作原理、测量电路及其应用
难点：电阻应变式传感器的特性分析和信号调理技术
（三）考核知识点及考核要求
1、电阻应变片的种类和电阻应变片的工作原理。
1．1识记：金属的应变效应、应变片的结构，电阻应变片的种类、材料、参数。
1．2 理解：电阻应变片的特性、工作原理。
2、电阻应变片的温度误差与补偿
2．1识记：温度误差产生的原因，电阻与温度的关系。
2．2理解：温度误差的补偿方法，重点桥路补偿法。
3、电阻应变式传感器的测量电路
3．1识记：测量电桥的工作原理：平衡电桥与不平衡电桥。
3．2理解：应变测量桥路的种类，电桥的工作特性。电阻应变仪。
3．3应用：电阻应变片的测量电路。各电阻应变式传感器的应用应变式力传感器应变式压力传感器应变式加速度传感器。
第五章电容式传感器
（一）课程内容
本章介绍了电容式传感器的工作原理及结构形式；电容式传感器的测量电路及应用。
主要内容有：
1．电容式传感器的工作原理及结构形式。
2．电容式传感器的等效电路。
3．电容式传感器的测量电路。
4．影响电容传感器精度的因素及提高精度的影响。
5．电容传感器的应用。
（二）学习要求
理解并掌握不同类型的电容传感器构造原理及其用途，并结合应用设计电容式传感器，分析各种电容式传感器测量电路特点：交流不平衡电桥、二极管检波电路、差动脉宽调制电路和运算法测量电路。理解静态特性，设计要点，转换电路，电容式传感器的应用。了解容栅式传感器工作原理。熟悉电容式传感器设计方法及其典型工程应用技术。
重点：电容式传感器的工作原理、测量电路及其应用。
难点：差动电容式传感器的特性分析。
（三）考核知识点与考核要求
1、电容式传感器的工作原理及结构形式
1．1识记：（1）电容式传感器的特点，电容传感器的表达式及结构形式，（2）电容传感器的灵敏度及非线性。
1．2 理解：掌握变间隙式、变面积式及变介电常数式三种电容传感器的工作原理，灵敏度与非线性误差的矛盾关系及解决办法。
1．3 应用：电容传感器的工作原理及计算。
2、电容式传感器的测量电路
2．1识记：分析各种电容式传感器测量电路特点：交流不平衡电桥、二极管检波电路、脉宽调制电路和运算法测量电路。
2．2理解：掌握电容式传感器配用的测量电路的工作原理。
3、影响电容传感器精度的因素
3．1识记：了解分布电容对其应用的影响，温度对结构尺寸的影响，温度对介质介电常数的影响，漏电阻的影响。
第六章电感式传感器
（一）课程内容
单线圈变隙式和差动变隙式电感传感器的结构、工作原理、测量范围、灵敏度和线性度之间的关系；电感式传感器配用测量电路及其工作原理；差动变压器式传感器定义及其结构种类、工作原理、输出特性；螺线管式差动变压器传感器的结构、工作原理、改善线性度的方法；电涡流式传感器的分类、基本结构、工作原理及配用测量电路的工作原理。
主要内容：
1．电感式传感器的种类。
2．变磁阻式传感器的工作原理、等效电路。
3．变磁阻式传感器的特性分析、应用。
4．差动变压器工作原理、调节电路
5．涡流式传感器的基本结构，工作原理。
（二）学习要求
掌握自感式传感器工作原理、设计原则，差动变压器式传感器工作原理，主要误差及补偿方法，电涡流式传感器工作原理。理解自感式传感器特性分析、等效电路、转换电路，电涡流的形成范围。了解差动变压器式传感器的转换电路，电涡流式传感器转换电路，应用举例。
重点：电感式传感器的工作原理及其应用；信号调理电路
难点：电感式传感器的特性分析。
（三）考核知识点与考核要求
1、变磁阻传感器工作原理及特性
1．1识记：按工作原理分类：变阻式、变压器式和涡流式，理解变磁阻传感器的等效电路，单线圈电感传感器和差动式电感传感器的结构、工作原理、可测量及测量范围与灵敏度和线性度之间的关系。
1．2理解：（1）变磁阻式传感器的工作原理，表达式，电感与气隙的关系。（2）电感式传感器的输出特性分析和结构，分具有小气隙的电感式传感器和螺管式电感传感器分析。
2、差动变压器
2．1识记：（1）差动变压器的工作原理、输出特性。（2）一般了解差动变压器配用的差动相敏检波电路的工作原理和基本特性，差动整流电路的工作原理。
2．2 理解：（1）差动变压器式传感器结构种类。（2）差动变压器的灵敏度与初始平衡位置的气隙大小的关系。
2．3 应用：差动变压器的信号调节电路。
3、涡流式传感器
3．1识记：（1）电涡流式传感器的类别。（2）电涡流式传感器配用测量电路工作原理。
3．2 理解：掌握电涡流式传感器的基本结构、工作原理及其工作特性。
第七章压电式传感器
（一）课程内容
本章主要介绍压电效应，压电材料；压电式传感器测量电路；压电式传感器应用举例。
具体内容如下:
1.压电式传感器的工作原理:压电效应、压电常数。
2.压电材料
3.压电式传感器的等效电路：电荷等效电路和电压等效电路。
4.压电式传感器的调节电路：电压前置放大器和电荷前置放大器。
5.压电式传感器的应用。
（二）学习要求
掌握压电效应及其物理解释，压电元件常用结构形式，测量电路。了解压电材料及主要特性、应用举例。超声波传感器、探伤仪，无损检测。
重点：压电效应、测量电路
难点：压电材料的压电机理、电荷放大器与电压放大器的对比。
1、压电式传感器的工作原理
1．1识记：压电效应的概念，纵向压电效应和横向压电效应；石英晶体在直角坐标系中的三个轴名称；
1．2 理解：（1）压电式传感器的工作原理。（2）正压电效应与逆压电效应的区别。（3）压电效应的表达式即力与电荷的关系。（4）压电效应的物理解释。
2、压电材料
2．1 识记：压电材料分两类：压电晶体和压电陶瓷；单晶体和多晶体；压电材料的特性要求。
2．2 理解：（1）多晶体的压电特性，压电陶瓷的极化：未加电场和加电场。（2）压电陶瓷力与电荷的关系。（3）压电元件的基本变形。
3、压电式传感器的等效电路
3．1 识记：压电元件两电极间的压电陶瓷或石英晶体为绝缘体，因此可以构成一个电容器，其电容量的表达式
3．2 理解：（1）压电式传感器的等效电路可等效两种形式：电荷等效电路和电压等效电路。（2）压电材料的并联和串联的两种形式。
4、压电式传感器的调节电路
4．1 识记：前置放大器的两个作用。
4．2 理解及应用：电压前置放大器与电荷前置放大器的区别及特点；
5、压电式传感器的应用
5．1 识记：压电式加速度传感器的结构，
5．2 理解：（1）压电式加速度传感器的工作原理，（2）压电式加速度传感器的频率响应特性及其应用频率范围的确定方法。
第八章磁电式传感器
（一）课程内容
本章介绍了磁电感应式传感器的原理与应用；磁电式传感器的设计要点。
其主要内容：
1．磁电式传感器的工作原理及应用，分类：恒磁通式（动圈式磁电传感器）和变磁通式（磁阻式传感器）。
2．磁电式传感器的频率响应特性
3．磁电式传感器的应用
（二）学习要求
理解并掌握磁电式传感器的工作原理及应用，熟悉磁电式传感器的设计方法。
重点：磁电式传感器的工作原理及其应用。
难点：磁电式传感器的特性分析。
1、磁电式传感器的工作原理及应用
1．1识记：（1）磁电式传感器基于电磁感应原理的传感器，其表达式。（2）磁电式传感器的分类。
1．2理解：（1）动圈式磁电式传感器的工作原理，结构组成，产生感应电势的表达式。（2）磁阻式磁电传感器的工作原理，结构组成，产生感应电势的表达式。
1．3应用：动圈式磁电式传感器和磁阻式磁电传感器的应用和应用场合。
2、磁电式传感器的频率响应特性
2．1 识记：了解磁电式传感器的频率响应特性，磁电式传感器是惯性拾振器，磁电式速度传感器与相对速度的关系。
第九章热电式传感器
（一）课程内容
本章介绍了热电偶的结构、工作原理与应用；热电阻和热敏电阻的结构、工作原理及应用。其主要内容如下：
1．热电偶。
2．热电阻。
3．晶体管和集成温度传感器
（二）学习要求
掌握热电偶的结构、热电势产生的条件、测温原理、基本定律及使用。掌握热电阻、热敏电阻的工作原理及工作特性。
重点：热电式传感器的工作原理及其应用。
难点：热电偶的热电效应及其冷端补偿技术。
（三）考核知识点和考核要求
1、热电偶传感器
1．1 识记：（1）热电偶的工作原理、热电效应、热电极、工作端和自由端、冷端和热端。（2）热电偶的类型和结构。
1．2 理解：（1）产生热电势有两部分组成：温差电势和接触电势。（2）温差电势和接触电势的区别，温差电势与接触电势的表达式。（3）热电偶的基本定理：均质导体定律、
中间导体定律、中间温度定律。
1．3 应用：热电偶温度补偿方法：热电偶补偿导线、参考端温度修正法、参考端0℃恒温法、参考端温度自动补偿法（补偿电桥法）。
2、热电阻传感器
2．1 识记：（1）热电阻传感器定义、优点。（2）热电阻传感器分为金属热电阻和半导体热电阻两大类, （3）常用热电阻的材料：铜电阻和铂电阻。
2．2 理解：（1）铜电阻的特点，铜电阻的特性方程。（2）铂电阻的特点、铂电阻的特性方程。
2．3 应用：（1）热电阻传感器测量电路，（2）测量电路最常用的是电桥电路。其内部引线方式有两线制、三线制和四线制三种。（3）三线制测温消除导线产生误差原理，目的:为避免或消除导线电阻对测温的影响。
3、热敏电阻
3．1 识记：热敏电阻的材料和结构
3．2 理解：负温度系数热敏电阻的特性，热敏电阻的伏安特性。
3．3 应用：热敏电阻温度补偿。
第十章光电式传感器
（一）课程内容
本章介绍了光电效应；光电管、光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管的结构、工作原理及光谱特性；光电池；光电式传感器的应用。其具体内容如下：
1．光电管和光电倍增管；
2．光敏电阻；
3．光敏二极管和光敏晶体管；
4．光电池；
5．光电式传感器；
（二）学习要求
1）掌握外光电效应及其两个基本概念。
2）掌握光电管的结构、测量光强度的工作原理，了解光电管的光谱特性，掌握光电管光谱特性的用途、光电特性和暗电流的定义，一般了解光电倍增管的特性。
3）掌握内光电效应、光导效应原理，了解光敏电阻的结构；掌握光敏电阻的工作原理、
灵敏度与暗亮电阻的关系和光电特性的特点。
4）掌握光敏二极管的结构、工作原理及光电特性。
6）掌握光敏三极管的结构、工作原理及其特点(与光敏二极管的关系)。
7）掌握硒、硅光电池的结构、工作原理、光电特性。
（三）考核知识点和考核要求
1、光电管与光电倍增管
1．1 识记：内光电效应、外光电效应、阻挡层光电效应。
1．2 理解：（1）光电管的结构，（2）光电倍增管的结构、原理。
2、光敏电阻
2．1识记：（1）光敏电阻的结构，（2）光敏电阻的工作原理：无极性、是一个电阻器件、无关照时，光敏电阻值（暗电流）很大，电流很小。
2．2 理解：（1）光敏电阻的主要参数：暗电流、亮电阻、光电流。光敏电阻的暗电阻越大，而亮电阻越小，则性能越好，也就是说，暗电流要小，光电流要大，光敏电阻的灵敏度就高。（2）光敏电阻的基本特性：伏安特性，①一定光照，电阻一定，电流正比于电压。②一定电压，电流随着光照强度增强而增大。光照特性，光敏电阻的光电流与光强之间的关系。呈非线性。光谱特性，光敏电阻的相对光敏灵敏度与入射波长的关系称为光谱特性。亦称为光谱响应。响应时间和频率特性。温度特性，温度变化影响光敏电阻的光谱响应。
3、光敏二极管和光敏晶体管
3．1识记：（1）光敏二极管的结构，光敏二极管在电路中一般是处于反向工作状态。
利用光子引起的电子跃迁将光信号转变成电信号，光生电流与光强成正比。
（2）光敏晶体管的结构，光电三极管比具有相同有效面积的光电二极管的光电流大几十至几百倍，但相应速度较二极管差。
3．2 理解：（1）光敏二极管的原理，没有光照射时, 反向电阻很大, 反向电流很小, 这反向电流称为暗电流。二极管处于截止状态。当光照射在PN结上时,它们在PN结处的内电场作用下作定向运动, 形成光电流。二极管处于导通状态。光的照度越大, 光电流越大。
（2）光敏晶体管的原理，（1）光电转换，（2）电流放大
4、光电池
4．1识记：光电池的原理：光电池的工作原理是基于“光生伏特效应”。
4．2 理解：光电池的基本特性：光谱特性、光照特性，反映短路电流、开路电压与光照度的关系。温度特性，光电池的温度特性是描述光电池的开路电压和短路电流随温度变化的情况。
5、光电式传感器
5．1 应用：光电式传感器在监测与控制中应用广泛，模拟量光电传感器检测系统，开关量光电传感器，光电式转速表。
第十一章智能式传感器
（一）课程内容
本章介绍了智能式传感器的概述、智能式传感器的构成以及智能式传感器的发
展方向与途径。其主要内容为：
1．智能式传感器的概述；
2．智能式传感器的构成；
3．压阻式压力传感器智能化；
4．智能式传感器的发展方向与途径；
（二）学习要求
了解智能式传感器的定义、形式、构成、特点，传感器的智能化与集成智能化
传感器的区别。
（三）考试知识点及考核要求
1、智能式传感器的概述
1．1识记：智能式传感器的定义
2、智能式传感器的构成
2．1识记：智能式传感器的构成、组成。
3、压阻式压力传感器智能化。
3．1识记：压阻式压力传感器硬件结构，压阻式压力传感器的软件结构。
4、智能式传感器的发展方向与途径。
4．1识记：传感器的智能化与集成智能化传感器的区别。
第十二章光导纤维传感器
（一）课程内容
本章介绍了光导纤维传感器的形成及其特点、光导纤维的传输，光调制技术以及各种光纤传感器的应用。其主要内容：
1．光导纤维传感器的概述；
2．光导纤维以及光在其中的传输；
3．光调制技术；
4．光纤位移传感器；
5．光纤速度、加速度传感器；
6．光纤振动传感器；
7．光纤温度传感器；
8．光纤流量、流速传感器；
9．光纤压力传感器；
（二）学习要求
掌握光纤的基本原理、光纤传感器的基本原理。了解光纤位移传感器、光纤速度、加速度传感器、光纤振动传感器、光纤温度传感器、光纤压力传感器的工作原理及应用。
重点：光纤传感器的基本原理。
难点：光调制技术。
（三）考核知识点与考核要求
1、光导纤维传感器的概述。
1．1识记：（1）光纤传感器技术的形成及其特点，（2）光纤传感器的光源。
1．2 理解：（1）光纤传感器的光探测器，有光敏二极管、光敏三极管、光电倍增管等。（2）光线传感器的分类，功能型传感器和传光型传感器。按传输模式分单模光纤、多模光纤。
2、光导纤维以及光在其中的传输。
2．1 识记：光导纤维的结构。
2．2 理解：光导纤维的传输原理。光的全内反射是光纤传输光的基，（1）光的全反射条件，（2）数值孔径NA。
3、光调制技术。
3．1 识记：（1）光调制方式分类：强度调制、相位调制、偏振调制、频率调制和波长调制等。（2）相位调制与干涉测量，（3）频率调制。
4、光纤传感器的应用
4．1 识记：（1）光纤传感器结构原理，光纤传感器则是一种把被测量的状态转变为可测的光信号的装置。由光发送器、敏感元件(光纤或非光纤的)、光接收器、信号处理系统以及光纤构成。
4．2 应用：光纤位移传感器。光纤速度、加速度传感器。光纤振动传感器。光纤温度传感器。光纤流量、流速传感器。光纤压力传感器。
第十三章固态图像传感器
（一）课程内容
本章介绍固态图像传感器的敏感器件，电荷耦合器件（CCD）、电荷诸如器件（CID），以及固态图像传感器的分类和应用。其主要内容：
1．固态图像传感器引言；
2．固态图像传感器的敏感器件；
3．固态图像传感器；
（二）学习要求
掌握固态图像传感器的敏感器件的原理，了解其应用。
重点：CCD传感器；
难点：CCD的电荷耦合过程。
（三）考核知识点与考核要求
1、固态图像传感器引言。
1．1 识记：图象传感器是利用光电器件的光-电转换功能,将其感光面上的光像转换为与光像成相应比例关系的电信号图像的一种功能器件。
2、固态图像传感器的敏感器件。
1．1识记：固态图像传感器的敏感器件分类：电荷耦合器件、电荷诸如器件
1．2理解：电荷耦合器件(CCD) 的原理：CCD器件的基本单元结构是MOS（金属—氧化物—半导体）结构，（1）MOS光敏单元，(2)读出移位寄存器，是电荷图像的
输出电路。
3、固态图像传感器。
3．1识记：固态图像传感器的分类。固态图像传感器的主要特性。
3．2 理解：线型固态图像传感器、面型固态图像传感器。
第十四章气体传感器
（一）课程内容
本章介绍了气体传感器的检测方法、气体传感器的分类、气体传感器的主要特性以及气体传感器的应用。其主要内容：
1．概述；
2．半导体气体传感器；
3．红外吸收式气敏传感器；
4．接触燃烧式气敏传感器；
5．热导率变化式气体传感器。
（二）学习要求
掌握气体的检测方法，了解气体传感器的种类及应用。
重点：气体传感器的工作原理。
（三）考核知识点与考核要求
1、概述；
1．1识记：（1）气体传感器及气体检测方法；（2）气体传感器的分类。
2、半导体气体传感器；
2．1 识记：半导体气体传感器及其分类；
理解：不同类型半导体气体传感器工作原理
3 、红外吸收式气敏传感器工作；
理解：红外吸收式传感器工作原理
4、接触燃烧式气敏传感器；
理解：接触燃烧式气敏传感器工作原理
第十五章湿度传感器
（一）、课程内容
本章介绍了湿度基本概念、湿度传感器特性参数、湿度传感器的分类、主要特性以及应用。其主要内容：
1．湿度及湿度传感器；
2．电解质系湿度传感器；
3．半导体及陶瓷湿敏传感器；
4．有机物及高分子聚合物湿度传感器；
5．湿度传感器的应用及其发展动向
（二）、学习要求
掌握湿度及基本概念，湿度传感器的特性参数，了解湿度传感器的种类及应用。
重点：湿度传感器的工作原理。
（三）、考核知识点与考核要求
1、湿度及湿度传感器
1．1 识记：（1）湿度概念；（2）湿度传感器的分类。（3）湿度传感器的特性参数：湿度量程、特征量温度系数、灵敏度、相对湿度特性曲线、响应时间。
2、电解质系湿度传感器
2．1 理解：无机电解质湿度传感器和高分子电解质湿度传感器工作原理
3、半导体及陶瓷湿敏传感器
3．1 理解：薄膜型和烧结体型陶瓷湿敏传感器工作原理
4、有机物及高分子聚合物湿度传感器
4．1 理解：涨缩性有机物和高分子聚合物传感器工作原理
第十六章红外传感器
（一）、课程内容
本章介绍了红外辐射的基本知识、红外传感器的特性参数、主要特性以及应用。其主要内容：
1．红外辐射的基本知识；
2．红外传感器及其性能参数；
3．红外传感器测温、成像、无损探测等应用
（二）、学习要求
掌握红外辐射的基本概念，红外辐射源的产生，常见红外传感器及其特性参数，了解
红外传感器应用，了解红外测温、红外成像、红外无损检测等。
重点：红外传感器的工作原理
重点：红外传感器的工作原理。
（三）、考核知识点与考核要求
1．红外辐射的基本知识
1．1 识记：（1）红外辐射概念；（2）红外辐射源产生。
2．红外传感器
2．1 识记：（1）常见红外传感器；（2）红外传感器的性能参数。
3．红外测温
3．1识记：红外测温的特点。
3．1 理解：红外传感器测温的工作原理。
4．红外成像
4．1理解：红外成像的基本原理
5．红外无损检测
5．1 理解：焊接缺陷的无损检测工作原理
第十八章微波传感器
（一）、课程内容
本章介绍了微波的基本概念、产生方法、微波传感器的分类、主要特性以及应用。
其主要内容：
1．微波的基本知识；
2．微波传感器及其分类；
3．微波传感器的应用。
（二）、学习要求
掌握微波的性质及特点，微波振荡器工作原理，理解微波传感器的特性参数，了解微波传感器的种类及应用。
重点：微波传感器的工作原理。
（三）、考核知识点与考核要求
1、微波的基本知识
1．1识记：（1）微波概念；（2）微薄的性质与特点；（2）微波产生原理。
2、微波传感器及其分类
2．1 理解：反射式微波传感器和遮断式微波传感器的工作原理。
3、微波传感器的应用
3．1识记：微波湿度传感器、微波液位计、微波物位计、微波测厚仪。
第二十章液晶传感器
（一）、课程内容
本章介绍了液晶的基本概念、性质与分类，液晶传感器的种类、主要特性以及应用。
其主要内容：
1.液晶及其性质
2.液晶传感器
（二）、学习要求
掌握液晶的性质及特点，液晶的分类与性质，理解液晶传感器的特性参数，了解液晶传感器的种类及应用。
重点：液晶传感器的工作原理。
（三）、考核知识点与考核要求
1、液晶及其性质
1．1 识记：（1）液晶概念；
2．1 理解：液晶的分类与性质。
2、液晶传感器
2．1识记：液晶电磁场、液晶电压、液晶超声波、液晶温度微波传感器的工作原理，了解这些传感器的应用领域。
三、关于大纲的说明与考核实施要求
一．考核的能力层次表述
在大纲的考核要求中，提出了“识记”、“理解”、“应用”等三个之间是递进等级关系，后者必须建立在前者的基础上，它们的含义是：
1、识记：要求应考者能够记忆本课程中规定的有关知识的主要内容，如有关的名词、
概念、知识的含义，并能正确认识和表述，并根据考核的不同要求，做出正确的理
解，是低层次的要求。
2、理解：要求应考者应该掌握的课程中得知试点，在识记的基础上，能全面把握基本
概念、基本原理、基本方法，能掌握有关概念、原理、方法的区别与联系，使较高
层次的要求。
3、应用：在理解的基础上，能运用基本概念、基本原理、基本方法联系学过的多个知
识分析和解决有关的理论问题和实际问题，是最高层次的要求。
二．课程自学考试大纲与教材的关系
课程自学考试大纲是进行学习和考核的依据，教材是学习掌握课程知识的基本内容与范围，教材的内容是大纲所规定的课程知识和内容的扩展与发挥。
大纲与教材所体现的课程内容应基本一致；大纲里面的课程内容和考核知识点，教材里一般都有。反过来教材里有的内容，大纲里就不一定体现。如第十七章、第十九章、第二十一章、第二十二章在大纲里不作要求，学生可以自学。
三．关于自学教材与主要参考书
使用教材：《传感器原理设计与应用》（第四版），（2006年）刘迎春、叶湘滨编著。国防科技大学出版社。
参考书：《传感器原理及工程应用》（第二版），郁有文常健程继红编著，西安电子科技大学出版社。
《传感器》，强锡富主编,机械工业出版社，第2版。
四．关于自学方法的指导
本课程是一门专业基础课，内容较多，应考者在自学过程中应注意以下几点：
1、在学习前，应仔细阅读课程大纲的第一部分，了解课程的性质、地位和目标的基
本要求，一基本课程与有关课程的联系，是以后的学习能紧紧围绕课程的基础来
学习。
2、在阅读某一章教材内容前，应先认真阅读大纲关于该章的考核知识点要求，注意
对各知识点的能力层次要求，以便在阅读教材是做到心中有数。
3、阅读教材时，应根据大纲要求，要逐段细读，逐句推敲，集中精力，对基本概念
必须深刻理解，基本原理必须牢固掌握，在阅读中遇到个别细节问题，在不影响
继续学习的前提下，可暂时搁置。
4、完成书后作业和适当的辅导练习是理解、消化和巩固所学知识，培养分析问题、
解决问题及提高能力的重要环节。在做练习之前，应认真阅读教材，按考核目标
所要求的不同层次掌握教材内容，在练习过程中对所学的知识进行合理的回顾和
发挥，注重理论联系实际和具体问题具体分析，解题时注意培养逻辑性，针对问
题围绕相关知识点进行层次（步骤）分明的论述和推导，明确各层次（步骤）间
的逻辑关系。
五．对社会助学的要求
1、应熟知考试大纲对课程所提出地总的要求和各章的知识点。
2、应掌握各知识点要求达到的层次，并深刻理解各知识点的考核要求。
3、对应考者进行辅导时，应以指定的教材为基础，以考试大纲为依据，进行辅导。
4、辅导时要注意基础、突出重点、重点章节、要帮助应考者对课程内容建立一个整体概念。
5、注意对应考者能力的培养，特别是自学能力的培养，要引导应考者逐步在自学过程中善
于提出问题，分析问题、做出判断和解决问题。
6、辅导时应对应考者进行学习方法的指导，提倡应考者“认真阅读教材，主动提出问题，
依靠自己学懂”的学习方法。
7、要使考生了解试题的难易与能力层次高低两者不完全是一回事，在各个能力层次中都存
在着不同难度的试题。
8、助学学时：本课程共4学分，建议总课时72学时，其中助学课时分配：
章次内容建议学时分配
1 传感器的概述 2
2、3 传感器的特性分析、弹性敏感元件 4
4 电阻应变式传感器的工作原理8
5 电容式传感器 4
6 电感式传感器8
7 压电式传感器8
8 磁电式传感器 4
9 热电式传感器 4
10 光电式传感器 5
11 智能式传感器 3
12 光导纤维传感器 4
13 图象传感器 4
14、15 气体传感器、湿度传感器 6
16 红外传感器 4
18、20 微波传感器、液晶传感器 4
总计72
六．关于命题和考试的若干规定
1、本大纲各章所提到的考核要求中，各条细目都是考试的内容，试题覆盖重点章节，加大重点内容的覆盖密度。
2、试卷对不同能力层次要求的试题所占的比例大致是：“识记”20%；“理解”30%；“应用”50%
3、试题难易程度要合理，可分为四档：易、较易、较难、难，这四档在试卷中不同难度试题的分数比例一般为：2：3：3：2。
4、每份试卷中，各类考核点所占比例约为：重点占65%，次重点占25%，一般占10%。
5、本课程考试试卷主要题型一般有单项选择题、多项选择题、填空题、名词解释题、简答题、应用题。
6、考试方式为闭卷、笔试、考试时间为150分钟，评分采用百分制。60分为合格。
七．题型举例
一、单项选择题
1．热电偶可以测量（）。
A．压力B．电压C．温度D．热电势
二、多项选择题
1、传感器又称为（）。
A．变换器B．敏感元件C．检测器D．探测器 E.传感元件
三、填空题
1．热电偶中热电势的大小仅与的性质、有关，而与热电极尺寸、形状及温度分布无关。
四、名词解释
1．什么叫传感器？它由哪几部分组成？
五、简答题
1．差动变压器式传感器的等效电路包括哪些元件和参数？各自的含义是什么？
《传感器原理及应用》课后答案
第1章传感器基础理论思考题与习题答案 1.1什么是传感器？（传感器定义） 解：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、转换元件和调节转换电路组成。 1.2传感器特性在检测系统中起到什么作用？ 解：传感器的特性是指传感器的输入量和输出量之间的对应关系，所以它在检测系统中的作用非常重要。通常把传感器的特性分为两种：静态特性和动态特性。静态特性是指输入不随时间而变化的特性，它表示传感器在被测量各个值处于稳定状态下输入输出的关系。动态特性是指输入随时间而变化的特性，它表示传感器对随时间变化的输入量的响应特性。 1.3传感器由哪几部分组成？说明各部分的作用。 解：传感器通常由敏感元件、转换元件和调节转换电路三部分组成。其中，敏感元件是指传感器中能直接感受或响应被测量的部分，转换元件是指传感器中能将敏感元件感受或响应的被测量转换成电信号的部分，调节转换电路是指将非适合电量进一步转换成适合电量的部分，如书中图1.1所示。 1.4传感器的性能参数反映了传感器的什么关系？静态参数有哪些？各种参数代表什么意 义？动态参数有那些？应如何选择？ 解：在生产过程和科学实验中，要对各种各样的参数进行检测和控制，就要求传感器能感受被测非电量的变化并将其不失真地变换成相应的电量，这取决于传感器的基本特性，即输出—输入特性。衡量静态特性的重要指标是线性度、灵敏度，迟滞和重复性等。意义略（见书中）。动态参数有最大超调量、延迟时间、上升时间、响应时间等，应根据被测非电量的测量要求进行选择。 1.5某位移传感器，在输入量变化5mm时，输出电压变化为300mV，求其灵敏度。 解：其灵敏度 3 3 30010 60 510 U k X - - ?? === ?? 1.6某测量系统由传感器、放大器和记录仪组成，各环节的灵敏度为：S1=0.2mV/℃、
传感器原理及应用期末考试试卷(含答案)
传感器原理及应用 一、单项选择题(每题2分．共40分) 1、热电偶的最基本组成部分是()。 A、热电极 B、保护管 C、绝缘管 D、接线盒 2、为了减小热电偶测温时的测量误差，需要进行的温度补偿方法不包括( )。 A、补偿导线法 B、电桥补偿法 C、冷端恒温法 D、差动放大法 3、热电偶测量温度时( )。 A、需加正向电压 B、需加反向电压 C、加正向、反向电压都可以 D、不需加电压 4、在实际的热电偶测温应用中，引用测量仪表而不影响测量结果是利用了热电偶的哪 个基本定律( )。 A、中间导体定律 B、中间温度定律 C、标准电极定律 D、均质导体定律 5、要形成测温热电偶的下列哪个条件可以不要（）。 A、必须使用两种不同的金属材料； B、热电偶的两端温度必须不同； C、热电偶的冷端温度一定要是零； D、热电偶的冷端温度没有固定要求。 6、下列关于测温传感器的选择中合适的是（）。 A、要想快速测温，应该选用利用PN结形成的集成温度传感器； B、要想快速测温，应该选用热电偶温度传感器； C、要想快速测温，应该选用热电阻式温度传感器； D、没有固定要求。 7、用热电阻测温时，热电阻在电桥中采用三线制接法的目的是( )。 A、接线方便 B、减小引线电阻变化产生的测量误差 C、减小桥路中其他电阻对热电阻的影响 D、减小桥路中电源对热电阻的影响 8、在分析热电偶直接插入热水中测温过程中，我们得出一阶传感器的实例，其中用到了（）。 A、动量守恒； B、能量守恒； C、机械能守恒； D、电荷量守恒； 9、下列光电器件中，基于光电导效应工作的是( )。 A、光电管 B、光敏电阻 C、光电倍增管 D、光电池
(完整word版)传感器原理及应用复习题.docx
《传感器原理及应用》复习题 1.静态特性指标其中的线性度的定义是指 2．传感器的差动测量方法的优点是减小了非线性误差、提高了测量灵敏度。 3.对于等臂半桥电路为了减小或消除非线性误差的方法可以采用提高桥臂 比，采用差动电桥的方法。 4.高频反射式电涡流传感器实际是由线圈和被测体或导体两个部分组成的系统，两者之间通过电磁感应相互作用，因此，在能够构成电涡 流传感器的应用场合中必须存在金属材料。 5.霍尔元件需要进行温度补偿的原因是因为其霍尔系数和材料电阻 受温度影响大。使用霍尔传感器测量位移时，需要构造一个磁场。 6.热电阻最常用的材料是铂和铜，工业上被广泛用来测量中低温 区的温度，在测量温度要求不高且温度较低的场合，铜热电阻得 到了广泛应用。 7.现有霍尔式、电涡流式和光电式三种传感器，设计传送带上塑料零件的计数 系统时，应选其中的光电传感器。需要测量某设备的外壳温度，已知其 范围是300~400℃，要求实现高精度测量，应该在铂铑- 铂热电偶、铂电阻和热 敏电阻中选择铂电阻。 8.一个二进制光学码盘式传感器，为了达到1″左右的分辨力，需要采用 或位码盘。一个刻划直径为400 mm的 20 位码盘，其外圈分别间隔 为稍大于μm。 9.非功能型光纤传感器中的光纤仅仅起传输光信息的作用，功能型光纤传感器 是把光纤作为敏感元件。光纤的 NA 值大表明集光能力强。 11.光照使半导体电阻率变化的现象称为内光电效应，基于此效应的器件除光敏 电阻外还有处于反向偏置工作状态的光敏二极管。光敏器件的灵敏度可 用光照特性表征，它反映光电器件的输入光量与输出光电流(电压 )之间 的关系。选择光电传感器的光源与光敏器件时主要依据器件的光谱特性。 12. 传感器一般由敏感元件 _ 、转换元件 ___ 、测量电路及辅助电 源四个部分组成。 13．传感器的灵敏度是指稳态标准条件下，输出变化量与输入变化 量的比值。对线性传感器来说，其灵敏度是一常数。
传感器原理及应用
温度传感器的应用及原理 温度测量应用非常广泛，不仅生产工艺需要温度控制，有些电子产品还需对它们自身的温度进行测量，如计算机要监控CPU的温度，马达控制器要知道功率驱动IC的温度等等，下面介绍几种常用的温度传感器。 温度是实际应用中经常需要测试的参数，从钢铁制造到半导体生产，很多工艺都要依靠温度来实现，温度传感器是应用系统与现实世界之间的桥梁。本文对不同的温度传感器进行简要概述，并介绍与电路系统之间的接口。 热敏电阻器 用来测量温度的传感器种类很多，热敏电阻器就是其中之一。许多热敏电阻具有负温度系数(NTC)，也就是说温度下降时它的电阻值会升高。在所有被动式温度传感器中，热敏电阻的灵敏度(即温度每变化一度时电阻的变化)最高，但热敏电阻的电阻/温度曲线是非线性的。表1是一个典型的NTC热敏电阻器性能参数。 这些数据是对Vishay-Dale热敏电阻进行量测得到的，但它也代表了NTC热敏电阻的总体情况。其中电阻值以一个比率形式给出(R/R25)，该比率表示当前温度下的阻值与25℃时的阻值之比，通常同一系列的热敏电阻器具有类似的特性和相同电阻/温度曲线。以表1中的热敏电阻系列为例，25℃时阻值为10KΩ的电阻，在0℃时电阻为28.1KΩ，60℃时电阻为4.086KΩ；与此类似，25℃时电阻为5KΩ的热敏电阻在0℃时电阻则为 14.050KΩ。 图1是热敏电阻的温度曲线，可以看到电阻/温度曲线是非线性的。
虽然这里的热敏电阻数据以10℃为增量，但有些热敏电阻可以以5℃甚至1℃为增量。如果想要知道两点之间某一温度下的阻值，可以用这个曲线来估计，也可以直接计算出电阻值，计算公式如下： 这里T指开氏绝对温度，A、B、C、D是常数，根据热敏电阻的特性而各有不同，这些参数由热敏电阻的制造商提供。 热敏电阻一般有一个误差范围，用来规定样品之间的一致性。根据使用的材料不同，误差值通常在1%至10%之间。有些热敏电阻设计成应用时可以互换，用于不能进行现场调节的场合，例如一台仪器，用户或现场工程师只能更换热敏电阻而无法进行校准，这种热敏电阻比普通的精度要高很多，也要贵得多。 图2是利用热敏电阻测量温度的典型电路。电阻R1将热敏电阻的电压拉升到参考电压，一般它与ADC的参考电压一致，因此如果ADC的参考电压是5V，Vref 也将是5V。热敏电阻和电阻串联产生分压，其阻值变化使得节点处的电压也产生变化，该电路的精度取决于热敏电阻和电阻的误差以及参考电压的精度。
传感器原理及应用试题库(已做)
一：填空题（每空1分） 1.依据传感器的工作原理，传感器分敏感元件，转换元件， 测量电路三个部分组成。 2.金属丝应变传感器设计过程中为了减少横向效应，可采用直线栅式应变计 和箔式应变计结构。 3.根据热敏电阻的三种类型，其中临界温度系数型最适合开关型温度传感器。 4.灵敏度是描述传感器的输出量对输入量敏感程度的特性参数。其定义为：传 感器输出量的变化值与相应的被测量的变化值之比，用公式表示k（x）=Δy/Δx 。 5.线性度是指传感器的输出量与输入量之间是否保持理想线性特性的一 种度量。按照所依据的基准之线的不同，线性度分为理论线性度、端基线性度、独立线性度、最小二乘法线性度等。最常用的是最小二乘法线性度。 6.根据敏感元件材料的不同，将应变计分为金属式和半导体式两大类。 7.应变传感器设计过程中，通常需要考虑温度补偿，温度补偿的方法电桥补偿 法、计算机补偿法、应变计补偿法、热敏电阻补偿法。 8.应变式传感器一般是由电阻应变片和测量电路两部分组成。 9.传感器的静态特性有灵敏度、线性度、灵敏度界限、迟滞差和稳定性。 10.国家标准GB 7665--87对传感器下的定义是：能够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，通常由敏感元件和转换元件组成。 11.传感器按输出量是模拟量还是数字量，可分为模拟量传感器和数字量传感器 =输出量的变化值/输入量的变化12.传感器静态特性的灵敏度用公式表示为：k (x) 值=△y/△x 13.应变计的粘贴对粘贴剂的要求主要有：有一定的粘贴强度；能准确传递应变； 蠕变小；机械滞后小；耐疲劳性好；具有足够的稳定性能；对弹性元件和应变计不产生化学腐蚀作用；有适当的储存期；应有较大的温度适用范围。14.根据传感器感知外界信息所依据的基本校园，可以将传感器分成三大类： 物理传感器，化学传感器，生物传感器。
常用传感器的工作原理及应用
常用传感器的工作原理及应用
3.1.1电阻式传感器的工作原理 应变：物体在外部压力或拉力作用下发生形变的现象 弹性应变：当外力去除后，物体能够完全恢复其尺寸和形状的应变 弹性元件：具有弹性应变特性的物体 3.1.3电阻应变式传感器 电阻应变式传感器利用电阻应变片将应变转换为电阻值变化的传感器。 工作原理：当被测物理量作用于弹性元件上，弹性元件在力、力矩或压力等的作用下发生变形，产生相应的应变或位移，然后传递给与之相连的应变片，引起应变片的电阻值变化，通过测量电路变成电量输出。输出的电量大小反映被测量的大小。 结构：应变式传感器由弹性元件上粘贴电阻应变片构成。 应用：广泛用于力、力矩、压力、加速度、重量等参数的测量。 1．电阻应变效应 ○
电阻应变片的工作原理是基于应变效应，即导体或半导体材料在外界力的作用下产生机械变形时，其电阻值相应发生变化，这种现象称为“应变效应”。 2．电阻应变片的结构 基片 b l 电阻丝式敏感栅 金属电阻应变片的结构 4．电阻应变式传感器的应用 （1）应变式力传感器 被测物理量：荷重或力 一
二 主要用途：作为各种电子称与材料试验机的 测力元件、 发动机的推力测试、水坝坝体承载状况监测等。 力传感器的弹性元件：柱式、筒式、环式、悬臂式等 （2）应变式压力传感器 主要用来测量流动介质的动态或静态压力 应变片压力传感器大多采用膜片式或筒式 弹性元件。 （3）应变式容器内液体重量传感器 感压膜感受上面液体的压力。 （4）应变式加速度传感器 用于物体加速度的测量。 依据：a =F/m 。 3.2电容式传感器 3.2.1电容式传感器的工作原理 由绝缘介质分开的两个平行金属板组成的 平板电容器，如果不考虑边缘效应，其电容量为 当被测参数变化使得S 、d 或ε发生变化时， 电容量C 也随之变化。 d S C ε=
新型传感器的原理、应用与发展
新型传感器的原理、应用与发展 （南昌大学，南昌，330031） The principle and application of new sensors (Nanchang University, Nanchang 330031, China) 摘要：现代新型传感器由于具有测量精度高、动态响应快、稳定性好、抗干扰能力强、易于小型和微 型化、方便与微机进行接口等优点，在温度、压力、电压、转速等检测中有着广阔应用前景。本文简要的介绍了几种现代新型传感器的基本原理和它们在信号检测、汽车、船舶等方面的应用，以及新型传感器的发展前景。 关键词：新型传感器；原理；应用；发展前景 Abstract:Modern new sensor with high measurement precision has many advantages, such as fast dynamic response、good stability、strong anti-interference ability,、easy to small and miniaturization, and its` easy to connect with microcomputer.It has a broad application prospect in the ways of temperature、pressure、voltage and speed detection. This paper briefly introduces several basic principle of modern new sensors and their applications in signal detection, automotive, Marine applications,and the prospects of the development of new sensors. Key words:new type sensor;principle;application;prospects of the development 1前言 传感器是一种把物理量或化学量转变成便于利用的电信号的器件,其实质是一种功能块,
各种温度传感器分类及其原理.
各种温度传感器分类及其原理.
各种温度传感器分类及其原理 温度传感器是检测温度的器件,其种类最多,应用最广,发展最快。众所周知,日常使用的材料及电子元件大部分特性都随温度而变化, 在此我们暂时介绍最常用的热电阻和热电偶两类产品。 1. 热电偶的工作原理 当有两种不同的导体和半导体 A 和 B 组成一个回路,其两端相互连接时,只要两结点处的温度不同,一端温度为 T ,称为工作端或热端,另一端温度为 TO ,称为自由端 (也称参考端 或冷端,则回路中就有电流产生,如图 2-1(a所示,即回路中存在的电动势称为热电 动势。这种由于温度不同而产生电动势的现象称为塞贝克效应。 与塞贝克有关的效应有两个:其一, 当有电流流过两个不同导体的连接处时, 此处便吸收或放出热量 (取决于电流的方向 , 称为珀尔帖效应;其二,当有电流流过存在温度梯度的导体时,导体吸收或放出热量(取决 于电流相对于温度梯度的方向 ,称为汤姆逊效应。两种不同导体或半导体的组合称为热电偶。热电偶的热电势 EAB(T, T0 是由接触电势和温差电势合成的。接触电势是指两种不同 的导体或半导体在接触处产生的电势, 此电势与两种导体或半导体的性质及在接触点的温度有关。 温差电势是指同一导体或半导体在温度不同的两端产生的电势, 此电势只与导体或半导体的性质和两端的温度有关, 而与导体的长度、截面大小、沿其长度方向的温度分布无关。 无论接触电势或温差电势都是由于集中于接触处端点的电子数不同而产生的电势, 热电偶测量的热电势是二者的合成。当回路断开时,在断开处 a , b 之间便有一电动势差△ V ,其极性和大小与回路中的热电势一致,如图 2-1(b所示。并规定在冷端,当电流由 A 流向 B 时, 称 A 为正极, B 为负极。实验表明,当△ V 很小时,△ V 与△ T 成正比关系。定义△ V 对△ T
激光传感器的工作原理及其应用
激光传感器的工作原理 及其应用 Company Document number：WUUT-WUUY-WBBGB-BWYTT-1982GT
激光传感器由激光器、激光检测器和测量电路组成。激光传感器是新型测量仪表，它的优点是能实现无接触远距离测量，速度快，精度高，量程大，抗光、电干扰能力强等。激光传感器工作时，先由激光发射二极管对准目标发射激光脉冲。经目标反射后激光向各方向散射。部分散射光返回到传感器接收器，被光学系统接收后成像到雪崩光电二极管上。雪崩光电二极管是一种内部具有放大功能的光学传感器，因此它能检测极其微弱的光信号，并将其转化为相应的电信号。常见的是激光测距传感器，它通过记录并处理从光脉冲发出到返回被接收所经历的时间，即可测定目标距离。激光传感器的应用 利用激光的高方向性、高单色性和高亮度等特点可实现无接触远距离测量。激光传感器常用于长度、距离、振动、速度、方位等物理量的测量，还可用于探伤和大气污染物的监测等。 激光测长 精密测量长度是精密机械制造工业和光学加工工业的关键技术之一。现代长度计量多是利用光波的干涉现象来进行的，其精度主要取决于光的单色性的好坏。激光是最理想的光源，它比以往最好的单色光源（氪-86灯）还纯10万倍。因此激光测长的量程大、精度高。 激光测距 它的原理与无线电雷达相同，将激光对准目标发射出去后，测量它的往返时间，再乘以光速即得到往返距离。由于激光具有高方向性、高单色性和高功率等优点，这些对于测远距离、判定目标方位、提高接收系统的信噪比、保证测量精度等都是很关键的，因此激光测距仪日益受到重视。在激光测距仪基础上发展起来的激光雷达不仅能测距，而且还可以测目标方位、运运速度和加速度等，已成功地用于人造卫星的测距和跟踪。 激光测振 它基于多普勒原理测量物体的振动速度。多普勒原理是指：若波源或接收波的观察者相对
传感器原理及其应用考试重点
传感器原理及其应用 第一章传感器的一般特性 1）信息技术包括计算机技术、通信技术和传感器技术，是现代信息产业的三大支柱。 2）传感器又称变换器、探测器或检测器，是获取信息的工具 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输出的器件和装置。 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（GB7665-87）：定义：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。 3）传感器的组成： 敏感元件是直接感受被测量，并输出与被测量成确定关系的某一物理量的元件。 转换元件：将敏感元件输出的非电物理量转换成电路参数或电量。 基本转换电路：上述电路参数接入基本转换电路（简称转换电路），便可转换成电量输出。 4）传感器的静态性能指标 （1）灵敏度 定义: 传感器输出量的变化值与相应的被测量（输入量）的变化值之比, 传感器输出曲线的斜率就是其灵敏度。 ①纯线性传感器灵敏度为常数，与输入量大小无关；②非线性传感器灵敏度与x有关。（2）线性度 定义:传感器的输入-输出校准曲线与理论拟合直线之间的最大偏离与传感器满量程输出之比，称为传感器的“非线性误差”或“线性度”。 线性度又可分为： ①绝对线性度：为传感器的实际平均输出特性曲线与理论直线的最大偏差。 ②端基线性度：传感器实际平均输出特性曲线对端基直线的最大偏差。 端基直线定义：实际平均输出特性首、末两端点的连线。 ③零基线性度：传感器实际平均输出特性曲线对零基直线的最大偏差。 ④独立线性度：以最佳直线作为参考直线的线性度。 ⑤最小二乘线性度：用最小二乘法求得校准数据的理论直线。 （3）迟滞 定义：对某一输入量，传感器在正行程时的输出量不同于其在反行程时的输出量，这一现象称为迟滞。 即：传感器在正(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。 （4）重复性 定义：在相同工作条件下，在一段短的时间间隔内，同一输入量值多次测量所得的输
《传感器原理及应用》课后答案
第1章传感器基础理论思考题与习题答案 什么是传感器（传感器定义） 解：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、转换元件和调节转换电路组成。 传感器特性在检测系统中起到什么作用 解：传感器的特性是指传感器的输入量和输出量之间的对应关系，所以它在检测系统中的作用非常重要。通常把传感器的特性分为两种：静态特性和动态特性。静态特性是指输入不随时间而变化的特性，它表示传感器在被测量各个值处于稳定状态下输入输出的关系。动态特性是指输入随时间而变化的特性，它表示传感器对随时间变化的输入量的响应特性。 传感器由哪几部分组成说明各部分的作用。 解：传感器通常由敏感元件、转换元件和调节转换电路三部分组成。其中，敏感元件是指传感器中能直接感受或响应被测量的部分，转换元件是指传感器中能将敏感元件感受或响应的被测量转换成电信号的部分，调节转换电路是指将非适合电量进一步转换成适合电量的部分，如书中图所示。 传感器的性能参数反映了传感器的什么关系静态参数有哪些各种参数代表什么意义动态参数有那些应如何选择 解：在生产过程和科学实验中，要对各种各样的参数进行检测和控制，就要求传感器能感受被测非电量的变化并将其不失真地变换成相应的电量，这取决于传感器的基本特性，即输出—输入特性。衡量静态特性的重要指标是线性度、灵敏度，迟滞和重复性等。意义略（见书中）。动态参数有最大超调量、延迟时间、上升时间、响应时间等，应根据被测非电量的测量要求进行选择。 某位移传感器，在输入量变化5mm时，输出电压变化为300mV，求其灵敏度。 解：其灵敏度 3 3 30010 60 510 U k X - - ?? === ?? 某测量系统由传感器、放大器和记录仪组成，各环节的灵敏度为：S1=℃、S2=mV、S3=V，求系统的总的灵敏度。 某线性位移测量仪，当被测位移由变到时，位移测量仪的输出电压由减至，求该仪器的灵敏度。
传感器原理及应用习题及答案
第1章 传感器的一般特性 1.1 什么叫传感器？它由哪几部分组成？并说出各部分的作用及其相互间的关系。 1.2 简述传感器的作用和地位及其传感器技术的发展方向。 1.3 传感器的静态特性指什么？衡量它的性能指标主要有哪些？ 1.4 传感器的动态特性指什么？常用的分析方法有哪几种？ 1.5 传感器的标定有哪几种？为什么要对传感器进行标定？ 1.6 某传感器给定精度为2%F·S ，满度值为50mV ，零位值为10mV ，求可能出现的最大误差δ(以mV 计)。当传感器使用在满量程的1/2和1/8时，计算可能产生的测量百分误差。由你的计算结果能得出什么结论? 解：满量程（F?S ）为50﹣10=40(mV) 可能出现的最大误差为： δ＝40?2%=0.8(mV) 当使用在1/2和1/8满量程时，其测量相对误差分别为： % 4%10021408.01=??=γ % 16%10081408 .02=??=γ 结论：测量值越接近传感器（仪表）的满量程，测量误差越小。 1.7 有两个传感器测量系统，其动态特性可以分别用下面两个微分方程描述，试求这两个系统的时间常数τ和静态灵敏度K 。 1) T y dt dy 5105.1330 -?=+ 式中, y ——输出电压，V ；T ——输入温度，℃。 2) x y dt dy 6.92.44 .1=+ 式中，y ——输出电压，μV ；x ——输入压力，Pa 。 解：根据题给传感器微分方程，得 (1) τ=30/3=10(s)， K=1.5 10 5/3=0.5 10 5(V/℃)； (2) τ=1.4/4.2=1/3(s)， K=9.6/4.2=2.29(μV/Pa)。 1.8 已知一热电偶的时间常数τ=10s ，如果用它来测量一台炉子的温度，炉内温度在540℃至500℃之间接近正弦曲线波动，周期为80s ，静态灵敏度K=1。试求该热电偶输出的最大值和最小值。以及输入与输出之间的相位差和滞后时间。 解：依题意，炉内温度变化规律可表示为 x(t) =520+20sin(ωt)℃ 由周期T=80s ，则温度变化频率f =1/T ，其相应的圆频率 ω=2πf =2π/80=π/40； 温度传感器（热电偶）对炉内温度的响应y(t)为 y(t)=520+Bsin(ωt+?)℃ 热电偶为一阶传感器，其动态响应的幅频特性为 ()()786 010******** 2 2 .B A =??? ? ???π+= ωτ+== ω 因此，热电偶输出信号波动幅值为 B=20?A(ω)=20?0.786=15.7℃ 由此可得输出温度的最大值和最小值分别为 y(t)|m ax =520+B=520+15.7=535.7℃ y(t)|m in =520﹣B=520-15.7=504.3℃ 输出信号的相位差?为 ?(ω)= -arctan(ωτ)= -arctan(2π/80?10)= -38.2? 相应的时间滞后为
传感器原理及应用习题及答案
习题集及答案 第1章概述 1.1 什么是传感器？按照国标定义，“传感器”应该如何说明含义？ 1.2 传感器由哪几部分组成？试述它们的作用及相互关系。 1.3传感器如何分类？按传感器检测的畴可分为哪几种？ 答案 1.1答： 从广义的角度来说，感知信号检出器件和信号处理部分总称为传感器。我们对传感器定义是：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输出的器件和装置。从狭义角度对传感器定义是：能把外界非电信息转换成电信号输出的器件。 我国国家标准（GB7665—87）对传感器（Sensor/transducer）的定义是：“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”。定义表明传感器有这样三层含义：它是由敏感元件和转换元件构成的一种检测装置；能按一定规律将被测量转换成电信号输出；传感器的输出与输入之间存在确定的关系。按使用的场合不同传感器又称为变换器、换能器、探测器。 1.2答： 组成——由敏感元件、转换元件、基本电路组成； 关系，作用——传感器处于研究对象与测试系统的接口位置，即检测与控制之首。传感器是感知、获取与检测信息的窗口，一切科学研究与自动化生产过程要获取的信息都要通过传感器获取并通过它转换成容易传输与处理的电信号，其作用与地位特别重要。 1.3答：（略）答： 按照我国制定的传感器分类体系表，传感器分为物理量传感器、化学量传感器以及生物量传感器三大类，含12个小类。按传感器的检测对象可分为：力学量、热学量、流体量、光学量、电量、磁学量、声学量、化学量、生物量、机器人等等。 第3章电阻应变式传感器 3.1 何为电阻应变效应？怎样利用这种效应制成应变片？ 3.2 图3-31为一直流电桥，负载电阻R L趋于无穷。图中E=4V，R1=R2=R3=R4=120Ω，试 求：① R1为金属应变片，其余为外接电阻，当R1的增量为ΔR1=1.2Ω时，电桥输出电压U0=? ②R1、R2为金属应变片，感应应变大小变化相同，其余为外接电阻，电桥输出电压U0=? ③R1、R2为金属应变片，如果感应应变大小相反，且ΔR1=ΔR2 =1.2Ω，
传感器原理及典型应用
传感器（原理及典型应用） 编稿：张金虎审稿：李勇康 【学习目标】 1．知道什么是传感器，常见的传感器有哪些。 2．了解一些传感器的工作原理和实际应用。 3．了解传感器的应用模式，能够运用这一模式去理解传感器的实际运用。 4．了解传感器在生活、科技中的运用和发挥的巨大作用。 【要点梳理】 要点一、传感器 1．现代技术中，传感器是指这样一类元件：它能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等非电学量，并能把它们按照一定的规律转换为电压、电流等电学量，或转化为电路的通断。把非电学量转换为电学量以后，就可以很方便地进行测量、传输、处理和控制了。 2．传感器原理 传感器感受的通常是非电学量，如压力、温度、位移、浓度、速度、酸碱度等，而它输出的通常是电学量，如电压值、电流值、电荷量等，这些输出信号是非常微弱的，通常要经过放大后，再送给控制系统产生各种控制动作。传感器原理如下图所示。 3．传感器的分类 常用传感器是利用某些物理、化学或生物效应进行工作的。根据测量目的不同，可将传感器分为物理型、化学型和生物型三类。 物理型传感器是利用被测量物质的某些物理性质（如电阻、电压、电容、磁场等）发生明显变化的特性制成的，如光电传感器、力学传感器等。 化学型传感器是利用能把化学物质的成分、浓度等化学量转换成为电学量的敏感元件制成的。 生物型传感器是利用各种生物或生物物质的特性做成的，用以检测与识别生物体内化学成分的传感器，生物或生物物质主要是指各种酶、微生物、抗体等，分别对应酶传感器、微生物传感器、免疫传感器等等。 要点二、光敏电阻 光敏电阻能够把光照强弱这个光学量转换为电阻大小这个电学量，一般随光照的增强电阻值减小。 要点诠释：光敏电阻是用半导体材料制成的，硫化镉在无光时，载流子（导电电荷）极少，导电性能不好，随着光照的增强，载流子增多，导电性能变好。 要点三、热敏电阻和金属热电阻 1．热敏电阻 热敏电阻用半导体材料制成，其电阻值随温度变化明显。如图为某一热敏电阻的电阻—温度特性曲线。
传感器原理及应用试题库
传感器原理及应用试题 库 SANY GROUP system office room 【SANYUA16H-
一：填空题（每空1分）1.依据传感器的工作原理，传感器分敏感元件，转换元件，测量电路三个部 分组成。 2.半导体应变计应用较普遍的有体型、薄膜型、扩散型、外延型等。 3.光电式传感器是将光信号转换为电信号的光敏元件，根据光电效应可以分 为外光电效应，内光电效应，热释电效应三种。 4.光电流与暗电流之差称为光电流。 5.光电管的工作点应选在光电流与阳极电压无关的饱和区域内。 6.金属丝应变传感器设计过程中为了减少横向效应，可采用直线栅式应变计 和箔式应变计结构。 7.反射式光纤位移传感器在位移-输出曲线的前坡区呈线性关系，在后坡区与 距离的平方成反比关系。 8.根据热敏电阻的三种类型，其中临界温度系数型最适合开关型温度传感 器。 9.画出达林顿光电三极管内部接线方式： U CE 10.灵敏度是描述传感器的输出量对输入量敏感程度的特性参数。其定义为： 传感器输出量的变化值与相应的被测量的变化值之比，用公式表示k（x）=Δy/Δx。
11.线性度是指传感器的输出量与输入量之间是否保持理想线性特性的一种度 量。按照所依据的基准之线的不同，线性度分为理论线性度、端基线性度、独立线性度、最小二乘法线性度等。最常用的是最小二乘法线性度。 12.根据敏感元件材料的不同，将应变计分为金属式和半导体式两大类。 13.利用热效应的光电传感器包含光---热、热---电两个阶段的信息变换过 程。 14.应变传感器设计过程中，通常需要考虑温度补偿，温度补偿的方法电桥补 偿法、计算机补偿法、应变计补偿法、热敏电阻补偿法。 15.应变式传感器一般是由电阻应变片和测量电路两部分组成。 16.传感器的静态特性有灵敏度、线性度、灵敏度界限、迟滞差和稳定性。 17.在光照射下，电子逸出物体表面向外发射的现象称为外光电效应，入射光 强改变物质导电率的物理现象称为内光电效应。 18.光电管是一个装有光电阴极和阳极的真空玻璃管。 19.光电管的频率响应是指一定频率的调制光照射时光电输出的电流随频率变 化的关系，与其物理结构、工作状态、负载以及入射光波长等因素有关。 多数光电器件灵敏度与调制频率的关系为Sr（f）=Sr。/(1+4π2f2τ2) 20.内光电效应可分为光电导效应和光生伏特效应。 21.国家标准GB7665--87对传感器下的定义是：能够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，通常由敏感元件和转换元件组成。 22.传感器按输出量是模拟量还是数字量，可分为模拟量传感器和数字量传感 器
传感器分类及常见传感器的应用
机电一体化技术常用传感器及其原理 班级：机械设计制造及其自动化姓名： 学号：
一、传感器的分类 传感器有许多分类方法，但常用的分类方法有两种，一种是按被测物理量来分；另一种是按传感器的工作原理来分。按被测物理量划分的传感器，常见的有：温度传感器、湿度传感器、压力传感器、位移传感器、流量传感器、液位传感器、力传感器、加速度传感器、转矩传感器等。 按工作原理可划分为： 1．电学式传感器 电学式传感器是非电量电测技术中应用范围较广的一种传感器，常用的有电阻式传感器、电容式传感器、电感式传感器、磁电式传感器及电涡流式传感器等。 电阻式传感器是利用变阻器将被测非电量转换为电阻信号的原理制成。电阻式传感器一般有电位器式、触点变阻式、电阻应变片式及压阻式传感器等。电阻式传感器主要用于位移、压力、力、应变、力矩、气流流速、液位和液体流量等参数的测量。 电容式传感器是利用改变电容的几何尺寸或改变介质的性质和含量，从而使电容量发生变化的原理制成。主要用于压力、位移、液位、厚度、水分含量等参数的测量。 电感式传感器是利用改变磁路几何尺寸、磁体位置来改变电感或互感的电感量或压磁效应原理制成的。主要用于位移、压力、力、振动、加速度等参数的测量。 磁电式传感器是利用电磁感应原理，把被测非电量转换成电量制成。主要用于流量、转速和位移等参数的测量。 电涡流式传感器是利用金屑在磁场中运动切割磁力线，在金属内形成涡流的原理制成。主要用于位移及厚度等参数的测量。 2．磁学式传感器 磁学式传感器是利用铁磁物质的一些物理效应而制成的，主要用于位移、转矩等参数的
测量。 3．光电式传感器 光电式传感器在非电量电测及自动控制技术中占有重要的地位。它是利用光电器件的光电效应和光学原理制成的，主要用于光强、光通量、位移、浓度等参数的测量。 4．电势型传感器 电势型传感器是利用热电效应、光电效应、霍尔效应等原理制成，主要用于温度、磁通、电流、速度、光强、热辐射等参数的测量。 5．电荷传感器 电荷传感器是利用压电效应原理制成的，主要用于力及加速度的测量。 6．半导体传感器 半导体传感器是利用半导体的压阻效应、内光电效应、磁电效应、半导体与气体接触产生物质变化等原理制成，主要用于温度、湿度、压力、加速度、磁场和有害气体的测量。 7．谐振式传感器 谐振式传感器是利用改变电或机械的固有参数来改变谐振频率的原理制成，主要用来测量压力。 8．电化学式传感器 电化学式传感器是以离子导电为基础制成，根据其电特性的形成不同，电化学传感器可分为电位式传感器、电导式传感器、电量式传感器、极谱式传感器和电解式传感器等。电化学式传感器主要用于分析气体、液体或溶于液体的固体成分、液体的酸碱度、电导率及氧化还原电位等参数的测量。 另外，根据传感器对信号的检测转换过程，传感器可划分为直接转换型传感器和间接转换型传感器两大类。前者是把输入给传感器的非电量一次性的变换为电信号输出，如光敏电
最新传感器原理及应用试题库
一：填空题（每空1分） 1 1.依据传感器的工作原理，传感器分敏感元件，转换元2 件，测量电路三个部分组成。 3 2.半导体应变计应用较普遍的有体型、薄膜型、扩散型、外延型等。4 3.光电式传感器是将光信号转换为电信号的光敏元件，根据光电效应5 可以分为外光电效应，内光电效应，热释电效应三种。 6 4.光电流与暗电流之差称为光电流。 7 5.光电管的工作点应选在光电流与阳极电压无关的饱和区域内。 8 6.金属丝应变传感器设计过程中为了减少横向效应，可采用直线栅式9 应变计和箔式应变计结构。 10 7.反射式光纤位移传感器在位移-输出曲线的前坡区呈线性关系，在11 后坡区与距离的平方成反比关系。 12 8.根据热敏电阻的三种类型，其中临界温度系数型最适合开关型温13 度传感器。 14 9.画出达林顿光电三极管内部接线方式： U C E 15 10.灵敏度是描述传感器的输出量对输入量敏感程度的特性参数。其定16 义为：传感器输出量的变化值与相应的被测量的变化值之比，用公17 式表示 k（x）=Δy/Δx 。 18 11.线性度是指传感器的输出量与输入量之间是否保持理想线性特19
性的一种度量。按照所依据的基准之线的不同，线性度分为理论线性度、20 端基线性度、独立线性度、最小二乘法线性度等。最常用的是最21 小二乘法线性度。 22 12.根据敏感元件材料的不同，将应变计分为金属式和半导体23 式两大类。 24 13.利用热效应的光电传感器包含光---热、热---电两个阶段的信25 息变换过程。 26 14.应变传感器设计过程中，通常需要考虑温度补偿，温度补偿的方法27 电桥补偿法、计算机补偿法、应变计补偿法、热敏电阻补偿法。 28 15.应变式传感器一般是由电阻应变片和测量电路两部分组成。 29 16.传感器的静态特性有灵敏度、线性度、灵敏度界限、迟滞差和稳30 定性。 31 17.在光照射下，电子逸出物体表面向外发射的现象称为外光电效32 应，入射光强改变物质导电率的物理现象称为内光电效应。 33 18.光电管是一个装有光电阴极和阳极的真空玻璃管。 34 19.光电管的频率响应是指一定频率的调制光照射时光电输出的电流随35 频率变化的关系，与其物理结构、工作状态、负载以及入射光波长等因素有36 关。多数光电器件灵敏度与调制频率的关系为Sr（f）=Sr。/(1+4π2f2τ2) 37 20.内光电效应可分为光电导效应和光生伏特效应。 38 21.国家标准GB 7665--87对传感器下的定义是：能够感受规定的被测39 量并按照一定的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40 转换元件组成。 41
传感器原理及应用
《传感器原理及应用》 实 验 指 导 书 测控技术实验室
实验一金属箔式应变片----单臂、半臂、全桥性能实验 一、实验目的：了解金属箔式应变片的应变效应，单臂、半臂、全电桥工 作原理和性能。 二、基本原理：电阻丝在外力作用下发生机械变形时,其电阻值发生变化, 这就是电阻应变效应,描述电阻应变效应的关系式为:ΔR/R=Kε式中:ΔR/R 为:ΔR/R电阻丝电阻相对变化, K为应变灵敏系数, ε=ΔL/L为电阻丝长度相对变化, 金属箔式应变片就是通过光刻、腐蚀等工艺制成的应变敏感元件，通过它转换被测部件受力状态变化、电桥的作用完成电阻到电压的比例变化，电桥的输出电压反映了相应的受力状态。对单臂电桥输出电压Uο1=Ek?/4。在半桥性能实验中，不同受力方向的两只应变片接入电桥作为邻边，电桥输出灵敏度提高，非线性得到改善。当应变片阻值和应变量相同时，其桥路输出电压Uο2=Ek?/2。在全桥测量电路中，将受力性质相同的两应变片接入电桥对边，不同的接入邻边，当应变片初始阻力值：R1=R2=R3=R4，其变化值ΔR1=ΔR2=ΔR3=ΔR4时，其桥路输出电压Uο3=Ek?。其输出灵敏度比半桥又提高了一倍，非线性误差和温度误差均得到改善。 三、实验设备：应变式传感器实验模板、应变式传感器、砝码、数显表、 ±15V、±4V直流电源、万用表。 四、实验方法和要求： 1、根据电子电路知识，实验前设计出实验电路连线图。 2、独力完成实验电路连线。 3、找出这三种电桥输出电压与加负载重量之间的关系，并作出V o=F(m) 的关系曲线。
4、分析、计算三种不同桥路的系统灵敏度S=ΔU/ΔW（ΔU输出电压变化 量，ΔW重量变化量）和非线性误差：δf1=Δm/yF·s×100%式中Δm为 输出值（多次测量时为平均值）与拟合直线的最大偏差：yF·s满量程 输出平均值，此处为200g。 五、思考题 1、单臂电桥时，作为桥臂电阻应变片应选用：（1）正（受拉）应变片（2） 负（受压）应变片（3）正、负应变片均可以。 2、半桥测量时两片不同受力状态的电阻应变片接入电桥时，应放在：（1） 对边（2）邻边。 3、全桥测量中，当两组对边（R1、R3为对边）电阻值R相同时，即R1=R3， R2=R4，而R1≠R2时，是否可以组成全桥：（1）可以（2）不可以。
传感器原理及应用期末考试重点课后题复习
第1章1-1 综合传感器的概念。 答： 从广义角度定义：凡是利用一定的物质（物理、化学、生物）法则、定理、定律、效应等进行能量转换与信息转换，并且输出与输入严格一一对应的器件或装置； 从狭义角度定义：能把外界非电信号转换成电信号输出的器件或装置； 国家标准定义是：“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”。通常有敏感元件和转换元件组成； 1-2 一个可供实用的传感器有那几部分构成各部分的功能是什么用框图显示传感器系统。 答： 组成——由敏感元件、转换元件、基本电路组成。 1.敏感元件：是直接受被测物理量；以确定关系输出另一物理量的元件。 2.转换元件；是将敏感元件输出的非电量转换成电路参数及电流或电压等电
信号。 3.基本转换电路则将该电路转换成便于传输处理电量。 1-3 如果家用小车采用超声波雷达，需要那几部分组成请画出图。 第2章 2-1 衡量传感器静态特性的主要指标有哪些说说它们的含义。 答： 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、灵敏度：传感器输出量增量与被测输入量增量之比。 3、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。 4、回差：反映传感器在正（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指标。 5、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程连续 多次变动时，所得特性曲线间一致程度的指标。 6、阈值：是能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：传感器在相当长时间内仍保持其性能的能力。
传感器原理及应用习题答案完整版
传感器原理及应用习题答案 习题1 (2) 习题2 (2) 习题3 (5) 习题4 (5) 习题5 (6) 习题6 (7) 习题7 (9) 习题8 (11) 习题9 (13) 习题10 (14) 习题11 (15) 习题12 (16) 习题13 (18)
1-1 什么叫传感器？它由哪几部分组成？并说出各部分的作用及其相互间的关系。 答：传感器是能感受规定的被测量并按照一定的规律将其转换成可用输出信号的器件或装置。 通常传感器由敏感元件和转换元件组成。 敏感元件是指传感器中能直接感受或响应被测量的部分，转换元件是指传感器中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电信号部分。 由于传感器的输出信号一般都很微弱, 因此需要有信号调节与转换电路对其进行放大、运算调制等。随着半导体器件与集成技术在传感器中的应用，传感器的信号调节与转换电路可能安装在传感器的壳体里或与敏感元件一起集成在同一芯片上。此外，信号调节转换电路以及传感器工作必须有辅助的电源，因此信号调节转换电路以及所需的电源都应作为传感器组成的一部分。 1-2 简述传感器的作用和地位及其传感器技术的发展方向。 答：传感器位于信息采集系统之首，属于感知、获取及检测信息的窗口，并提供给系统赖以进行处理和决策所必须的原始信息。没有传感技术，整个信息技术的发展就成了一句空话。科学技术越发达，自动化程度越高，信息控制技术对传感器的依赖性就越大。 发展方向：开发新材料，采用微细加工技术，多功能集成传感器的研究，智能传感器研究，航天传感器的研究，仿生传感器的研究等。 1-3 传感器的静态特性指什么？衡量它的性能指标主要有哪些？ 答：传感器的静态特性是指被测量的值处于稳定状态时的输出—输入关系。与时间无关。 主要性能指标有：线性度、灵敏度、迟滞和重复性等。 1-4 传感器的动态特性指什么？常用的分析方法有哪几种？ 答：传感器的动态特性是指其输出与随时间变化的输入量之间的响应特性。 常用的分析方法有时域分析和频域分析。时域分析采用阶跃信号做输入，频域分析采用正弦信号做输入。 1-5 解释传感器的无失真测试条件。 答：对于任何一个传感器(或测试装置),总是希望它们具有良好的响应特性,精度高、灵敏度高，输出波形无失真的复现输入波形等。实现上述要求，需要满足一定的条件，称此条件为传感器的无失真测试条件。 1-6 传感器的标定有哪几种？为什么要对传感器进行标定？ 答：传感器的标定分为静态标定和动态标定两种。 静态标定的目的是确定传感器静态特性指标，如线性度、灵敏度、滞后和重复性等。 动态指标标定的目的是确定传感器的动态特性参数，如频率响应、时间常数、固有频率和阻尼比等。