传感器与检测技术_第10章 半导体传感器
传感器技术课件
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（2）灵敏度 ☆ S＝ y x
作用：用来描述测试系统对输入信号变化的一种反应能力。 1、对于定常线性系统，其灵敏度恒为常数。 2、实际的测试系统，灵敏度为定度曲线上该点处切线的斜率。
3、量纲：取决于输入和输出量的单位。
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（3）分辨力：测试系统所能检测出来的输入量的最小变化量。 通常是以最小单位输出量所对应的输入量来表示。 数字测试系统－－输出显示系统的最后一位 模拟测试系统－－输出指示标尺最小分度值的一半
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电阻式传感器
一、变阻式传感器 1.结构：
R l
A
R kl x
S
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dR dx
kl
R k
dR
S d k
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2.测量电路：
不考虑外接电路影响时：
Uy
U0 Rp
Rx
U0 xp
x
考虑外接电路影响时：
Uy
U0 x p Rp (1
x)
x R1
xp
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3.特点： (1)结构简单、使用简便、稳定性好。 (2)分辨力低，受电阻丝直径的限制。适合大位移的测量。 (3)噪声大。
若系统由n个环节并联而成，其传递函数为
系统的频率响应为
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n
H() Hi() i1
n
H(s) Hi(s) i1
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3.负载效应：某系统由于后接另一系统而产生的种种现象。 实际情况下各环节相联时，后环节总是成为前环节的负载，
环节间总是存在着能量交换和相互影响，以致系统的传递函数 不再是各组成环节传递函数的叠加或相乘。
x(t)co 1 ts co 2ts，求输出 y(t)，判断是否失真。
CH10辐射与波式传感器含答案传感器与检测技术第2版习题及解答
第10章辐射与波式传感器一、单项选择题1、下列对红外传感器的描述错误的是（）。
A. 红外辐射是一种人眼不可见的光线B. 红外线的波长范围大致在~1000μm之间C. 红外线是电磁波的一种形式，但不具备反射、折射特性D. 红外传感器是利用红外辐射实现相关物理量测量的一种传感器。
2、对于工业上用的红外线气体分析仪，下面说法中正确的是（）A．参比气室内装被分析气体 B.参比气室中的气体不吸收红外线C．测量气室内装N2 D. 红外探测器工作在“大气窗口”之外3、红外辐射的物理本质是（）A．核辐射 B．微波辐射 C．热辐射 D．无线电波4、对于工业上用的红外线气体分析仪，下面说法中错误的是（）A．参比气室内可装N2 B.红外探测器工作在“大气窗口”之内C．测量气室内装被分析气体 D.参比气室中的气体要吸收红外线5、红外线是位于可见光中红色光以外的光线，故称红外线。
它的波长范围大致在 ( )到1000μｍ的频谱范围之内。
、在红外技术中，一般将红外辐射分为四个区域，即近红外区、中红外区、远红外区和（）。
这里所说的“远近”是相对红外辐射在电磁波谱中与可见光的距离而言。
A.微波区B.微红外区射线区 D.极远红外区7、红外辐射在通过大气层时，有三个波段透过率高，它们是～μｍ、3～5μm和（）,统称它们为“大气窗口”。
～14μｍ～15μｍ～18μｍ～μｍ8、红外探测器的性能参数是衡量其性能好坏的依据。
其中响应波长范围（或称光谱响应），是表示探测器的（）相应率与入射的红外辐射波长之间的关系。
A.电流B.电压C.功率D.电阻9、光子传感器是利用某些半导体材料在入射光的照下，产生（）。
使材料的电学性质发生变化。
通过测量电学性质的变化，可以知道红外辐射的强弱。
光子效应所制成的红外探测器。
A.光子效应B.霍尔效应C.热电效应D.压电效应10、当红外辐射照射在某些半导体材料表面上时，半导体材料中有些电子和空穴可以从原来不导电的束缚状态变为能导电的自由状态，使半导体的导电率增加，这种现象叫（）。
传感器与检测技术课后题答案
传感器与检测技术课后题答案(共20页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--第1章概述什么是传感器？传感器定义为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，通常由敏感元件和转换元件组成。
传感器的共性是什么？传感器的共性就是利用物理规律或物质的物理、化学、生物特性，将非电量（如位移、速度、加速度、力等）输入转换成电量（电压、电流、电容、电阻等）输出。
传感器由哪几部分组成的？由敏感元件和转换元件组成基本组成部分，另外还有信号调理电路和辅助电源电路。
传感器如何进行分类？（1）按传感器的输入量分类，分为位移传感器、速度传感器、温度传感器、湿度传感器、压力传感器等。
（2）按传感器的输出量进行分类，分为模拟式和数字式传感器两类。
（3）按传感器工作原理分类，可以分为电阻式传感器、电容式传感器、电感式传感器、压电式传感器、磁敏式传感器、热电式传感器、光电式传感器等。
（4）按传感器的基本效应分类，可分为物理传感器、化学传感器、生物传感器。
（5）按传感器的能量关系进行分类，分为能量变换型和能量控制型传感器。
（6）按传感器所蕴含的技术特征进行分类，可分为普通型和新型传感器。
传感器技术的发展趋势有哪些？（1）开展基础理论研究（2）传感器的集成化（3）传感器的智能化（4）传感器的网络化（5）传感器的微型化改善传感器性能的技术途径有哪些？（1）差动技术（2）平均技术（3）补偿与修正技术(4)屏蔽、隔离与干扰抑制(5) 稳定性处理第2章传感器的基本特性什么是传感器的静态特性描述传感器静态特性的主要指标有哪些答：传感器的静态特性是指在被测量的各个值处于稳定状态时，输出量和输入量之间的关系。
主要的性能指标主要有线性度、灵敏度、迟滞、重复性、精度、分辨率、零点漂移、温度漂移。
传感器输入-输出特性的线性化有什么意义如何实现其线性化答：传感器的线性化有助于简化传感器的理论分析、数据处理、制作标定和测试。
传感器与检测技术-ppt
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霍尔转速传感器在汽车防抱死装置（ABS） 中旳应用
带有微
型磁铁
霍尔
旳霍尔
传感器
钢质
若汽车在刹车时车轮被抱死，将产生 危险。用霍尔转速传感器来检测车轮旳转 动状态有利于控制刹车力旳大小。
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ABS旳工作原理
1—车速齿轮传感器 2—压力调整器 3—控制器
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霍尔转速表
在被测转速旳转轴上安装一种齿盘，也可 选用机械系统中旳一种齿轮，将线性型霍尔器 件及磁路系统接近齿盘。齿盘旳转动使磁路旳 磁阻随气隙旳变化而周期性地变化，霍尔器件 输出旳微小脉冲信号经隔直、放大、整形后能 够拟定被测物旳转速。
线性霍尔
NS
磁铁
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霍尔式接近开关
当磁铁旳有效磁 极接近、并到达动作 距离时，霍尔式接近 开关动作。霍尔接近 开关一般还配一块钕 铁硼磁铁。
SL3501T
N
mA
DC
DC
VCC 12V
10mA
1
3
V
2
+
_
·
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8.2.2 线性集成霍尔传感器
2.线性集成霍尔传感器旳主要技术特征
输出电压UOUT（V）
2.5
2.0
R=0
1.5
R=15Ω
1.0
R=100Ω
0.5
0 0.04 0.08 0.12 0.16 0.20 0.24 0.28 0.32 磁感应强度B（T）
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8.2.1 开关型集成霍尔传感器
3. 开关型集成霍尔传感器旳工作特征
(完整版)传感器与检测技术-教案
第一章引言➢教学要求1．掌握传感器的基本概念。
2．掌握传感器的组成框图（p2，图1.1）。
3．掌握传感器的静态性能和动态性能。
4．了解传感器的课程性质和课程任务。
5．了解传感器的分类和发展趋势。
➢教学内容1.1 传感器的发展和作用了解。
1.2 什么是传感器传感器定义：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和装置，通常由敏感元件和转换元件组成。
顾名思义，传感器的功能是一感二传，即感受被测信息，并传送出去。
根据传感器的功能要求，它一般应由三部分组成，即：敏感元件、转换元件、转换电路。
1.3 传感器的分类1．根据被测物理量分类速度传感器、位移传感器、加速度传感器、温度传感器、压力传感器等。
2．按工作原理分类应变式、电压式、电容式、涡流式、差动变压器式等。
3．按能量的传递方式分类有源的和无源的传感器。
1.4 传感器的性能和评价1.4.1传感器的静态特性传感器的静态特性是指传感器的输入信号不随时间变化或变化非常缓慢时，所表现出来的输出响应特性，称静态响应特性。
通常用来描述静态特性的指标有：测量范围、精度、灵敏度、稳定性、非线性度、重复性、灵敏阈和分辨力、迟滞。
• 稳定性传感器的稳定性，一是指传感器测量输出值在一段时间内的变化，即用所谓的稳定度表示；二是指在传感器外部环境和工作条件变化时而引起输出值的变化，即用影响量来表示。
•灵敏度传感器灵敏度是表示传感器的输入增量与由它引起的输出增量之间的函数关系。
更确切地说，灵敏度k等于传感器输出增量与被测量增量之比，是传感器在稳态输出输入特性曲线上各点的斜率。
用公式表示为：• 灵敏阈与分辨力灵敏阈是指传感器能够区分出的最小读数变化量。
对模拟式仪表，当输入量连续变化时，输出量只做阶梯变化，则分辨力就是输出量的每个阶梯所代表的输入量的大小。
对于数字式仪表，灵敏度阈就是分辨力，即仪表指示数字值的最后一位数字所代表的值。
从物理含义看，灵敏度是广义的增益，而灵敏度阈则是死区或不灵敏度。
传感器与检测技术课程学习指导
《传感器与检测技术》课程学习指导资料本课程学习指导资料根据该课程教学大纲的要求，参照现行采用教材《传感器与检测技术》（周乐挺编著，高等教育出版社，2005年），并结合远程网络业余教育的教学特点和教学规律进行编写，适用于工科电子类及相关专业学生。
第一部分课程学习目的及总体要求一、课程的学习目的《传感器与检测技术》课程是一门实践性非常强的专业课程。
它综合了物理学、微电子学、化学、材料科学、精密机械、微细加工等多方面的知识和技术，因而其课程特点集中体现了知识的密集性、内容的离散性、传感器品种的庞杂性、功能的智能性、工艺的复杂性和应用的广泛性。
其目标是使学生了解检测系统与传感器的静、动态特性和主要性能指标，掌握常用传感器的工作原理和常见非电量参数的检测方法、检测系统中常用的信号放大电路、信号处理电路与信号转换电路等。
其基本要求是通过本课程的学习，培养学生利用现代电子技术、传感器技术和计算机技术解决生产实际中信息采集与处理问题的能力，为工业测控系统的设计与开发奠定基础。
二、课程的总体要求《传感器与检测技术》包括传感器基本概念、电阻式传感器、变磁阻式传感器、电容式传感器、霍尔式传感器、压电式传感器、热电式传感器、光电式传感器、光纤传感器以及各种非电量的测量系统等内容。
通过检测技术的基本概念，检测装置的基本特性，误差理论知识的介绍，学会误差分析与数据处理的方法。
通过应变式传感器、电容传式感器、电感式传感器、热电式传感器等其他形式传感器的原理，结构以及相关测量电路的介绍，学会非电量检测技术及相关检测方法。
第二部分课程学习的基本要求及重点难点内容分析第一章传感器技术基础本章学习传感器的基本概念和基本特性。
要求掌握传感器的定义、组成和作用，掌握传感器的静态特性，了解传感器的分类，了解传感器的动态特性和传感器的技术指标。
1、本章学习要求（1）应熟悉的内容了解传感器以及测量系统的概念；了解传感器的分类；了解传感器的动态特性和传感器的技术指标。
传感器与检测技术课后习题答案全文
当 yt R 时 t 3ln 2 1.22
3
3
当 yt R 时 t 3ln 1 2.08
2
2
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第1章
1.5
解：此题与炉温实验的测飞升曲线类似:
yt1090(1et/T)
由y550T 5 8.51
5
ln
9
1.6
解：
yt2520(1et/T)
T 0.5
y1 7.68 y2 5.36
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第3章
3.7
答：应用场合有低频透射涡流测厚仪，探伤，描述转 轴运动轨迹轨迹仪。
R x1100 ,R x2200 ,R x3300 ,R x4400 ,R x5500 , R x6600 ,R x7700 ,R x8800 ,R x9900 ,R x101000
r10.1,r20.2,r30.3,r40.4r50.5
r60.6r70.7r80.8r90.9r101.0
Y111003,Y2
重写表格如下:
x 0.3 0.5 1.0 1.5 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 f 2.523 2.502 2.461 2.432 2.410 2.380 2.362 2.351 2.343 y -1.66 -1.78 -2.06 -2.31 -2.56 -3.06 -3.54 -4.02 -4.61
答：
① mR R m L ax m0.1 RL10Rm ax
② 1 2 11m 1 1100% 0.1
m 0.4 R m ax0 .4R L
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第2章
2.5 解：①图 2-32(c)
②圆桶截面积 A R 2 r 2 59.7 106
传感器与检测技术知识点
第一章传感与检测技术理论基础1．什么是测量误差？测量误差有几种表示方法？它们通常应用在什么场合？答：测量误差是测得值与被测量的真值之差。
可用绝对误差和相对误差表示,引用误差也是相对误差的一种表示方法。
在实际测量中，有时要用到修正值，而修正值是与绝对误差大小相等符号相反的值。
在计算相对误差时也必须知道绝对误差的大小才能计算。
采用绝对误差难以评定测量精度的高低，而采用相对误差比较客观地反映测量精度。
引用误差是仪表中应用的一种相对误差，仪表的精度是用引用误差表示的。
2．用测量范围为-50～+150kPa 的压力传感器测量140kPa 压力时，传感器测得示值为142kPa ，求该示值的绝对误差、实际相对误差、标称相对误差和引用误差。
解：绝对误差2140142=-=∆kPa 实际相对误差%43.1%100140140142=⨯-=δ标称相对误差%41.1%100142140142=⨯-=δ引用误差%1%10050150140142=⨯---=）（γ3．什么是随机误差？随机误差产生的原因是什么？如何减小随机误差对测量结果的影响？答：在同一测量条件下，多次测量同一被测量时，其绝对值和符号以不可预定方式变化着的误差称为随机误差。
随机误差是由很多不便掌握或暂时未能掌握的微小因素（测量装置方面的因素、环境方面的因素、人员方面的因素），如电磁场的微变，零件的摩擦、间隙，热起伏，空气扰动，气压及湿度的变化，测量人员感觉器官的生理变化等，对测量值的综合影响所造成的。
通过增加测量次数估计随机误差可能出现的大小，从而减少随机误差对测量结果的影响。
第二章传感器概述2-1什么叫传感器？它由哪几部分组成？它们的作用及相互关系如何？答：传感器是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。
通常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份；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适于传输或测量的电信号部份。
传感器与检测技术绪论
0.2 现代检测系统的构成
3）数据采集系统
数据采集系统在检测系统中的主要作用是对信 号调理后的连续模拟信号进行离散化，并转换成与 模拟信号电压幅度相对应的一系列数值信息，同时 以一定的方式把这些转换数据及时传递给微处理器 或依次自动存储。数据采集系统通常以各类模/数 （A/D）转换器为核心，辅以模拟多路开关、采样/ 保持器、输入缓冲器和输出锁存器等。
0.1 传感器与检测技术的地位和作用
（1）测量与数据采集
（4）环境保护和资源探测
（2）检测和控制作用
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
传感器的作 用和功能
（5）诊断与监控作用
（3）人体状态检测
（6）辅助性的观测器
0.1 传感器与检测技术的地位和作用
传感器的应用非常广泛，其重要性也非常突出。在 “神舟”飞船上，装备着许许多多的检测与控制系统，传 感器测出飞船的飞行参数及发动机的工作状态等物理量， 传送给自动控制系统，并进行调节，使飞船按人们预设的 轨道运行。在机器制造业中，对于机床，以前往往只是对 一些静态参数进行测量，但现在还要对一些动态性能进行 测量，如切割状态下的动态稳定性和精度等，因此要利用 有关传感器测量刀架、机床等有关部位的振动、机械阻抗 等参数，检验其动态特性。
0.1 传感器与检测技术的地位和作用
在人类的各项生产活动和科学实验中有各种各 样的研究对象，若要从数量方面对它们进行研究和评 估，则要通过对代表其特性的物理量的检测来实现。 而检测就是利用各种物理效应，选择恰当的方法和装 置，将其中的有关特征信息通过各种测量方法赋予定 性与定量的过程。能够自动地完成整个检测过程的技 术称为自动检测技术。自动检测技术以信息的获取、 转换、显示和处理为主要研究内容，现已成为一门完 整的技术性学科。
传感器与检测技术检测
三、填空题1、传感技术与信息学科紧密相关，是自动检测和自动转换技术的总称。
2、传感技术是以研究自动检测系统中的信息获取、信息转换和信息处理的理论和技术为主要内容的一门技术性学科。
3、传感器要完成的两个方面的功能是检测和转换。
4、传感器按构成原理，可分为物性型和结构型两大类。
5、传感器一般由敏感元件、转换元件和基本转换电路等三部分组成。
6、传感器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。
7、按输入量分类，传感器包括位移传感器、速度传感器、温度传感器压力传感器、等。
8、传感器的输出量有模拟量和数字量两种。
9、根据传感技术涵盖的基本效应，传感器可分为物理型、化学型和生物型。
10、传感器是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，通常由直接响应于被测量的敏感元件、产生可用信号输出的转换元件以及相应的信号调节转换电路组成。
11、传感器是能感受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。
是实现传感功能的基本器件。
12、传感器技术的共性，就是利用物理定律和物质的物理、化学或生物，将非电量输入转换成电量输出。
13、由传感器的定义可知，传感器要完成两个方面的功能：检测和转换。
因此传感器通常由敏感元件和转换元件组成。
14、传感技术是人们为了对被测对象所包含的信息进行定性了解和定量掌握所采取的一系列技术措施。
15、根据传感器的构成，可以将传感器分为物性型和结构型。
四、简答题1、什么是传感器？传感器的共性是什么？2、解释什么是传感器？传感器的基本组成包括哪两大部分？这两大部分各自起什么作用？3、请简述传感器技术的分类方法。
4、请谈谈你对传感技术的发展趋势的一些看法。
5、试述传感器的定义、共性及组成。
三、填空题1、灵敏度是传感器在稳态下输出量变化对输入量变化的比值。
2、系统灵敏度越高，就越容易受到外界干扰的影响，系统的稳定性就越差。
3、漂移是指传感器在输入量不变的情况下，输出量随时间变化的现象。