传感器与测试技术(填空题考点归纳).

传感器与测试技术

第1章绪论

1.传感器由敏感元件、转换元件和转换电路（信号调理电路）组成。

2.传感器的静态特性有非线性度、灵敏度、迟滞（回程误差）和重复性等。

第二章信号分析与处理

1.按信号能量是否有限，可分为能量信号和功率信号。

2.能量信号的平均功率为零。

3.功率信号的平均功率有限。

4.周期信号中，比较傅里叶级数的两种展开式可知：

（1）复指数函数形式的频谱为双边谱，三角函数形式的频谱为单边谱；

（2）|Cn|=An/2；

（3）双边幅频谱为偶函数，双边相频谱为奇函数。

5.非周期信号中，可知：

（1）非周期信号的幅频谱|X（f)|是连续谱，周期信号的幅频谱|Cn|是离散谱；

（2）二者量纲不同，前者是频谱密度函数，后者是信号幅值。

6.关于奇偶虚实性的三个结论:

(1)傅里叶变换不改变奇偶性；

(2)偶函数变换不改变虚实性；

(3)奇函数变换改变虚实性。

7.香农定理：为了避免频率混叠，以便采样后仍能准确地恢复原信号，要求fs >2m f 。其中fs 为采样频率，m f 为最高频率。

第三章 测量误差与数据处理

1.引用误差——表征仪器仪表测量精度。

2.误差的分类：系统误差、随机误差和粗大误差。

3.算术平均值是反映随机误差的分布中心，而标准差则反映随机误差的分布范围。

4.测量结果的最可信赖值应在残差平方和为最小的条件下求出，这就是最小二乘法原理。

5.P58页的表3-1.

(1)k=1时，置信概率为0.6826. (2)k=2时，置信概率为0.9544. (3)k=3时，置信概率为0.9973.

第四章 测试系统的特性分析

1.测试系统的静态特性

（1）非线性度：标定曲线偏离其拟合直线的程度。其中最常用的方法是最小二乘直线。

（2）灵敏度：测试系统在静态测量时被测量的单位变化量引起的输出变化量。线性测试系统的灵敏度S 为常数，静态特性曲线的斜率越大，其灵敏度越高。装置的灵敏度越高，就越容易受外界干扰的影响，即装置的稳定性越差。

（3）迟滞（回程误差或滞后）：反映在测试过程中输入量在正行程

与反行程的标定曲线不重合。

（4）重复性：同一个测点，测试系统按同一方向作全量程的多次重复测量时，每一次的输出量都不一样，是随机的。反应了测量值的随机性、分散性。

（5）零漂：零位变化动态。

（6）温漂：输出动态变化。反映了温度稳定性。

2.线性时不变系统有两个重要的性质:叠加性和频率保持性。

第5章电阻应变片式传感器

1.电阻应变片的工作原理是基于金属的应变效应。

2.横向效应：由于横向应变使总电阻相对变化量减少的现象。

3.电阻应变片的主要参数:

(1)灵敏系数(静态灵敏度）：其误差的大小是衡量应变片质量优劣的主要标志。

(2)疲劳寿命：它反映了应变片对于动态应变的适应能力。

(3)绝缘电阻：它是检查应变片的粘贴质量以及粘接层固化程度和是否受潮的标志。

(4)机械滞后是指对已安装的应变片，在温度恒定时，加载和卸载过程中同一载荷下指示应变的最大差值。

(5)零漂是指对已安装的应变片，在温度恒定且试件不受力的条件下，指示应变随时间的变化。

(6)蠕变是指对已安装的应变片，在温度恒定并承受恒定的机械应变时，指示应变随时间的变化。

4.温度效应：由温度变化造成虚假应变的现象称作温度效应。

5.温度补偿的方法有桥路补偿法和应变片自补偿法。

6.直流电路平衡条件和预调平衡条件：R1R4=R2R3.

7.直流电桥时：（1）单臂电桥 o U =41U R

ΔR

(2) 双臂电桥 o U =21U R

ΔR

(3） 全桥 o U =R

ΔR

U 8.交流电桥的平衡条件z 1z 4=z 2

z 3

和Φ1

+Φ4

=Φ2

+Φ3

即：相对臂阻抗模的乘积必须相等，相对臂阻抗角的和必须相等。 交流电桥的预平衡条件R1R4=R2R3和R1C1=R2C2. 即电阻预调平衡和电容预调平衡。

第6章 电容式传感器

1.电容式传感器可以分为变间隙（极距）式、变面积式和变介电常数式。

2.要提高灵敏度，应减小起始间隙d 0，但d 0过小，容易引起电容器击穿或短路。为此，极板间采用高介电常数的材料（云母、塑料膜等）作介质。

3.电容式传感器做成差动式结构以后，灵敏度提高了一倍，非线性度大大降低了。

4.电容式传感器的信号调理电路包括：电桥电路、调频电路、谐振电路、运算放大器式电路和脉冲宽度调制电路（PWM)。

5.运算放大器式电路的优点是能够将电容式传感器的非线性特性转

换为线性关系。前提条件是运算放大器的放大倍数K→无穷大、输入阻抗Z i→无穷大。

6.差动式脉冲调宽电路的优点是：不论是改变平板电路器的极板面积或是极板距离，电容器变化量与输出量都成线性关系。

7.为减小环境温度对结构尺寸的影响，在制造电容式传感器的时候，一般选用温度系数小、几何尺寸稳定的材料。

8.为了减少边缘效应，应给电容器加等位环。

9.电容式传感器的应用：

（1）变极距d：①差动式电容测厚仪②微压/升压电容传感器

（2）变介电常数§：①液位/物位/限位②电容式接近开关③延时起爆器钻地导弹

（3）变极板面积S：调频收音机

第7章电感式传感器

1.变气隙厚度的电感式传感器，采用差动式结构后，灵敏度可以提高一倍，并且非线性误差减小。

2.变气隙面积的电感式传感器，在忽略边缘效应的条件下，其电感量L与面积S成线性关系。

3.对于单螺管线圈型，当x=0.5l时，传感器灵敏度最高；

对于双螺管线圈型，当x=0.6l时，传感器灵敏度最高。

4.变压器式交流电桥，当传感器的铁芯处于中间位置时，即Z1=Z2=Z，此时有U.=0，电桥平衡。

5.相敏检波电路的作用：