绪论
1传感器的基本概念：能感受规定的被测量，并按一定的规律转换成可用信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成。
2传感器构成法：
自源型、辅助能源型、外源型、相同敏感元件的补偿型、差动结构补偿型、不同敏感元件的补偿型、反馈型
3传感器按照传感机理分类：结构型，以敏感元件结构参数变化实现信号转换；
物性型，以敏感元件物性效应实现信号转换。
第一章传感器技术基础
1传感器的一般数学模型：静态模型、动态模型
2传感器的特性和指标
传感器的静态模型：线性度、回差（滞后）、重复性、灵敏度、分辨力、阀值、稳定性、漂移、静态误差；
传感器的动态模型：频率响应特性、阶跃响应特性、典型环节的动态响应、幅频特性、相频特性。
3改善传感器性能的技术途径：
结构、材料与参数的合理选择，差动技术，平均技术，稳定性处理，屏蔽、隔离与干扰控制，零示法、微差法与闭环技术，补偿、校正与“有源化”，集成化、智能化与信息融合。
4合理选择传感器的基本原则和方法：
依据测量对象和使用条件确定传感器类型、线性范围和量程、灵敏度、精度、频率响应特性、稳定性。
5传感器的标定和校准
静态标定：静态标定主要用于检测、测试传感器的静态特性指标，如：静态灵敏度、非线性、回差、重复性等；
动态标定：动态标定主要用于检测、测试传感器的动态特性指标，如：动态灵敏度、频率响应和固有频率等。
第二章电阻式传感器
1概念：通过电阻参数的变化来实现电测非电量的目的。
2电阻应变计的主要特性
静态特性：灵敏系数、横向效应及横向效应系数、机械滞后、蠕变和零漂、应变极限
动态特性：对正弦应变波、阶跃应变波的响应，疲劳寿命。
3温度效应及其补偿
热补偿原因：在实际应用应变计时，工作温度可能偏离室温，甚至超出常温范围，导致工作特性改变，影响输出。（这种单纯由温度变化引起应变计电阻变化的现象，叫应变计的温度效应。）在工作温度变化较大时，这种热输出干扰必须加以补偿。
补偿方法：温度自补偿法、桥路补偿法
4应变计的选用
（1）选择类型、（2）材料考虑、（3）阻值选择、（4）尺寸选择、（5）其他考虑，如特殊用途、恶劣环境、高精度要求等。
5应变式传感器的应用：测力、压力、位移，其他应变式传感器（应变式加速度传感器、扭矩传感器等）。
第三章变磁阻式传感器
1概念：一种利用磁路磁阻变化引起传感器线圈的电感（自感/互感）变化来检测非电量的机电转换装置。
2自感式传感器
变气隙式自感传感器
工作原理：当铁心、衔铁的材料和结构与线圈匝数确定后，若保持气隙通道截面积不变，则电感为气隙总长的单值函数，这就是变气隙式自感传感器的工作原理；
输出特性：变气隙式的输出特性是非线性的，灵敏度随气隙增加而减小，可以通过减小气隙总长来增大灵敏度。
使用场合及优缺点：变气隙式适用于灵敏度要求较高、线性度要求不高的场合，测量范围较小。
变面积式自感传感器
工作原理：若气隙长度保持不变，令磁通截面积随被测非电量而变，就构成了变面积式自感传感器。
输出特性：变面积式在忽略气隙磁通边缘效应的条件下，输出特性呈线性。
使用场合及优缺点：变面积式用于测量范围较大、线性度较高，但灵敏度要求较低的被测非电量。
螺管式自感传感器
工作原理：随着衔铁插入深度的不同将引起线圈泄漏路径中的磁阻变化，从而使线圈的电感发生变化。
输出特性：由于传感器轴向气隙较大，存在磁通边缘效应，故可认为在衔铁移动的一定范围内主磁通近似不变，输出特性呈线性。
使用场合及优缺点：由于空气隙大，磁路磁阻大，故灵敏度较前两者低，但是只要满足主磁通不变与线圈绕组排列均匀的条件，线性范围较大。
3互感式传感器（差动传感器）
互感式传感器是一种互感随衔铁位移变化的变磁阻式传感器。
与变压器的区别：
前者为开磁路，后者为闭合磁路；
前者初、次级间的互感随衔铁移动而变，且两个次级绕组按差动方式工作，而后者初、次级间的互感为常数。
第四章电容式传感器
1概念：电容式传感器是将被测非电量的变化转换为电容量变化的一种传感器。
优点：结构简单、高分辨力、非可接触测量、环境适应性强、动态响应快；
缺点：输出特性非线性、泄漏电容的影响；
2分类：变极距型、变面积型、变介质型
3保持电容式传感器特性稳定的方法和实现措施
减小边缘效应的影响（可以采用带有保护环的结构）、减小寄生电容的影响（驱动电缆法、整体屏蔽法、采用组合式与集成技术）。此外，等效电路、静电引力、温度影响也是要考虑的。其中，温度的影响来自两个方面：结构尺寸、介质。
4电容式传感器的应用：测量位移（电容式位移传感器）、加速度、力和压力、物位等。
第五章 磁电式传感器
1概念：磁电式传感器是利用电磁感应原理，将输入运动速度或磁量的变化变换成感应电势输出的传感器。
2霍尔效应与霍尔传感器
由导电材料中电流与外磁场相互作用（洛伦兹力作用）而产生电动势的物理现象称为霍尔效应。
霍尔传感器可用于微位移及机械振动测量、无触点发讯及转速测量。
第六章 压电式传感器
1压电式传感器是以具有压电效应的压电器件为核心组成的传感器。有三大类压电材料： 压电晶体、压电陶瓷、新型压电材料（压电半导体、有机高分子压电材料）。
2逆压电效应及其应用 基于逆压电效应（电致伸缩）的超声波发生器（换能器）和声表面波谐振器（振荡器）分别是超声检测和声表面波检测技术及仪器的关键器件。此外，逆压电效应还可作力和微运动发生器---压电致动器。
第七章 热电式传感器
1概念：热电式传感器是利用转换元件电磁参量随温度变化的特性，对温度和与温度有关的参量进行检测的装置。
2热电阻传感器可分为金属热电阻式（热电阻）和半导体热电阻式（热敏电阻）两大类。 3热敏电阻（计算题）
R T =Ae B /T
A =R T 1e ?
B 1
B =T 1T 2T 2?T 1ln R T 1R T 2
A ，与热敏电阻的材料和几何尺寸有关的常数；
B ，热敏电阻常数。
R T ，温度为T （K ）时的电阻值。
开尔文温度=摄氏温度+273.15
4热电偶传感器
将两种不同性质的导体A 、B 组成闭合回路，若接触处节点处于不同的温度，两者间将产生一热电势，在回路中形成一定太小的电流，这种现象称为热电效应。热电效应产生的热电势由接触电势（珀尔帖电势）和温差电势（汤姆逊电势）两部分组成。
接触电势：当两种金属接触在一起，由于不同导体的自由电子密度不同，在结点处就会发生
电子迁移扩散。失去自由电子的金属呈正电位，得到自由电子的金属呈负电位。当扩散平衡后，在两种金属的接触处形成电势，称为接触电势。
温差电势：对于单一金属，如果两端的温度不同，则温度高端的自由电子向低端迁移，使单一金属两端产生不同的电位，形成电势，称为温差电势。
5热电偶测量温度的原理
将不同材料的导体A、B接成闭合回路，接触测温点的一端称测量端，一端称参比端。若测量端和参比端所处温度t和t0不同，则在回路的A、B之间就产生一热电势E AB(t，t0 )。E AB 大小随导体A、B的材料和两端温度t和t0 而变，这种回路称为原型热电偶。在实际应用中，将A、B的一端焊接在一起作为热电偶的测量端放到被测温度t处，而将参比端分开，用导线接入显示仪表，并保持参比端接点温度t0稳定。显示仪表所测电势只随被测温度t而变化。
第八章光电式传感器
1概念：光电式传感器是以光为测量媒介、以光电器件为转换元件的传感器，zzzax它具有非接触、响应快、性能可靠等卓越特性。
2外光电效应与内光电效应
外：在光照下，电子逸出物体表面而产生光电子发射的现象。
内：光照在半导体材料上，材料中处于价带的电子吸收光子能量，通过禁带跃入导带，使导带内电子浓度和价带内空穴增多，即激发出光生电子-空穴对，从而使半导体材料产生光电效应。
第九章光纤式传感器
1光纤波导原理
光波导的传输原理是在不同折射率的介质分界面上，电磁波的全反射现象使光波局限在波导及其周围有限区域内传播。
2数值孔径（NA）定义和物理意义
定义：光线从界面处摄入纤芯时实现全反射的临界角（始端最大入射角）的正弦值。
NA=sinθc=sinθ0= (n12?n22)^0.5；
意义：它是衡量光纤集光性能的主要参数，它表示：在无论光源发射功率多大，只有2θc张角内的光，才能被光纤接收、传播；NA越大，光纤的集光能力越强。
3光纤传感器实例
光纤液位传感器、光纤角速度传感器（光纤陀螺）、光纤电流传感器、
光纤光栅传感器
另外需要总结各物理量都可用哪些传感器进行测量。
此为软件学院2011届跨学科选修课的复习资料，是根据指定的考点进行的一次汇总。
东南大学自动化学院 实验报告 课程名称： DSP技术及课程设计 实验名称：直流无刷电机控制综合实验 院（系）：自动化专业：自动化 姓名：ssb 学号：08011 实验室：304 实验组别： 同组人员：ssb1 ssb2 实验时间：2014年 6 月 5 日评定成绩：审阅教师：
目录 1.实验目的和要求 (3) 1.1 实验目的 (3) 1.2 实验要求 (3) 1.2.1 基本功能 (3) 1.2.2 提高功能 (3) 2.实验设备与器材配置 (3) 3.实验原理 (3) 3.1 直流无刷电动机 (3) 3.2 电机驱动与控制 (5) 3.3 中断模块 (7) 3.3.1 通用定时器介绍及其控制方法 (7) 3.3.2 中断响应过程 (7) 3.4 AD模块 (8) 3.4.1 TMS320F28335A 芯片自带模数转换模块特性 (8) 3.4.2 模数模块介绍 (8) 3.4.3 模数转换的程序控制 (8) 4.实验方案与实验步骤 (8) 4.1 准备实验1：霍尔传感器捕获 (8) 4.1.1 实验目的 (8) 4.1.2 实验内容 (9) 4.1.2.1 准备 (9) 4.1.2.2 霍尔传感器捕获 (9) 4.2 准备实验2：直流无刷电机(BLDC)控制 (10) 4.2.1 程序框架原理 (10) 4.2.1.1 理解程序框架 (10) 4.2.1.2 基于drvlib281x库的PWM波形产生 (11) 4.2.2 根据捕获状态驱动电机运转 (12) 4.2.2.1 目的 (12) 4.2.2.2 分析 (12) 4.3 考核实验：直流无刷电机调速控制系统 (13) 4.3.1 初始化工作 (13) 4.3.2 初始化定时器0.... . (13) 4.3.3初始化IO口 (13) 4.3.4中断模块.... (13) 4.3.5 AD模块 (14) 4.3.6在液晶屏显示 (15) 4.3.7电机控制 (17) 4.3.7.1 控制速度方式选择 (17) 4.3.7.2 控制速度和转向 (18) 4.3.8延时子函数 (19) 4.3.9闭环PID调速 (19)
.东南大学电工电子实验中心 实验报告 课程名称：电子电路实践 第二次实验 实验名称： 院（系）：专业： 姓名：学号： 实验室：实验组别：无 同组人员: 实验时间： 评定成绩：审阅老师：团雷鸣
实验报告 实验目的： 1、了解运放在信号积分和电流、电压转换方面的应用电路及参数的影响。 2、掌握积分电路和电流、电压转换电路的设计、调试方法。 3、了解精密半波整流电路及精密全波整流电路的电路组成、工作原理及参数估 算 4、学会设计、调试精密全波整流电路，观测输出、输入电压波形及电压传输特 性。 实验原理： 1、积分电路：运用下图所示电路，可构成运放积分电路，R2为分流电阻，用于稳定直流增益，以避免直流失调电压在积分周期内的积累导致运放饱和，一般取R2=10R1.输出电压与输入电压呈积分关系。 2、同相型电压/电流转换电路：利用如下图所示电路，可以构成电压/电流转换电路。由“虚短”“虚断”原理知，I L=Vi/R1，该电路属于电流串联负反馈电路，电路的输入电阻极高，其闭环跨导增益1/R1即为电路的转换系数。电路可实现线性的电压/电流转换。 3、精密整流电路：利用二极管的单向导电性，可以组成半波及全波整流电路。但由于二极管存在正向导通压降、死去压降、非线性伏安特性及其温度漂移，故当用于对弱信号进行整流时，必将引起明显的误差，甚至无法正常整流。如果将二极管与运放结合起来，将二极管至于运放的负反馈回路中，则可将上述二极管的非线性及其温漂等影响降低至可以忽略的程度，从而实现对弱小信号的精密整流或线性整流。
实验内容： 1、积分电路 用741设计一个满足下列要求的基本积分电路：输入V ip-p=1V、f=10kHz的方波。设计R、C值，测量积分输出电压波形；改变f值观察v0波形变化，并找出当f接近什么值的时候，电路近似一个反响比例运算电路。 2、同相输入比例运算电路 用741组成一个同向型电压/电流转换电路，并完成表中所列数据的测量。 3精密半波整流电路： （1）、依照10-1连接电路，原件参数：R1=R2=10K?，同时在电位器和±15V 电源之间接入510?限流电阻。 （2）、Vi输入一个频率为100Hz的正弦交流信号，有效值分别为5V、1V、10mV，用示波器观察输入输出信号波形，对结果进行分析比较。 （3）、用示波器的X-Y显示方式测试该电路的电压传输特新，调节Vi幅度，找出输出的最大值V omax。 4、精密全波整流电路 （1）、图10-2的精密全波整流电路如下图。R=10K?，电源电压±10V，二极管为1N4148。 （2）、搭接电路，重复半波整流电路（2）（3）的内容。
电路实验 实验报告 第二次实验 实验名称：弱电实验 院系：信息科学与工程学院专业：信息工程姓名：学号：
实验时间：年月日 实验一：PocketLab的使用、电子元器件特性测试和基尔霍夫定理 一、仿真实验 1.电容伏安特性 实验电路： 图1-1 电容伏安特性实验电路 波形图：
图1-2 电容电压电流波形图 思考题： 请根据测试波形，读取电容上电压，电流摆幅，验证电容的伏安特性表达式。 解：()()mV wt wt U C cos 164cos 164-=+=π， ()mV wt wt U R sin 10002cos 1000=??? ? ? -=π，us T 500=； ()mA wt R U I I R R C sin 213.0== =∴，ππ40002==T w ； 而()mA wt dt du C C sin 206.0= dt du C I C C ≈?且误差较小，即可验证电容的伏安特性表达式。 2.电感伏安特性 实验电路： 图1-3 电感伏安特性实验电路 波形图：
图1-4 电感电压电流波形图 思考题： 1.比较图1-2和1-4，理解电感、电容上电压电流之间的相位关系。对于电感而言，电压相位 超前 （超前or 滞后）电流相位；对于电容而言，电压相位 滞后 （超前or 滞后）电流相位。 2.请根据测试波形，读取电感上电压、电流摆幅，验证电感的伏安特性表达式。 解：()mV wt U L cos 8.2=， ()mV wt wt U R sin 10002cos 1000=??? ? ? -=π，us T 500=； ()mA wt R U I I R R L sin 213.0===∴，ππ 40002==T w ； 而()mV wt dt di L L cos 7.2= dt di L U L L ≈?且误差较小，即可验证电感的伏安特性表达式。 二、硬件实验 1.恒压源特性验证 表1-1 不同电阻负载时电压源输出电压 电阻()Ωk 0.1 1 10 100 1000 电源电压（V ） 4.92 4.98 4.99 4.99 4.99 2.电容的伏安特性测量
绪论 1传感器的基本概念：能感受规定的被测量，并按一定的规律转换成可用信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成。 2传感器构成法： 自源型、辅助能源型、外源型、相同敏感元件的补偿型、差动结构补偿型、不同敏感元件的补偿型、反馈型 3传感器按照传感机理分类：结构型，以敏感元件结构参数变化实现信号转换； 物性型，以敏感元件物性效应实现信号转换。 第一章传感器技术基础 1传感器的一般数学模型：静态模型、动态模型 2传感器的特性和指标 传感器的静态模型：线性度、回差（滞后）、重复性、灵敏度、分辨力、阀值、稳定性、漂移、静态误差； 传感器的动态模型：频率响应特性、阶跃响应特性、典型环节的动态响应、幅频特性、相频特性。 3改善传感器性能的技术途径： 结构、材料与参数的合理选择，差动技术，平均技术，稳定性处理，屏蔽、隔离与干扰控制，零示法、微差法与闭环技术，补偿、校正与“有源化”，集成化、智能化与信息融合。 4合理选择传感器的基本原则和方法： 依据测量对象和使用条件确定传感器类型、线性范围和量程、灵敏度、精度、频率响应特性、稳定性。 5传感器的标定和校准 静态标定：静态标定主要用于检测、测试传感器的静态特性指标，如：静态灵敏度、非线性、回差、重复性等； 动态标定：动态标定主要用于检测、测试传感器的动态特性指标，如：动态灵敏度、频率响应和固有频率等。 第二章电阻式传感器 1概念：通过电阻参数的变化来实现电测非电量的目的。 2电阻应变计的主要特性 静态特性：灵敏系数、横向效应及横向效应系数、机械滞后、蠕变和零漂、应变极限 动态特性：对正弦应变波、阶跃应变波的响应，疲劳寿命。 3温度效应及其补偿 热补偿原因：在实际应用应变计时，工作温度可能偏离室温，甚至超出常温范围，导致工作特性改变，影响输出。（这种单纯由温度变化引起应变计电阻变化的现象，叫应变计的温度效应。）在工作温度变化较大时，这种热输出干扰必须加以补偿。
东北石油大学 课程设计 2015年7 月 8日
任务书 课程传感器课程设计 题目电感式位移传感器应用电路设计 专业测控技术与仪器姓名祖景瑞学号 主要内容： 本设计要完成电感式位移传感器应用电路的设计，通过学习和掌握电感式传感器的原理、工作方式及应用来设计一个电路。电路要能够检测一定范围内位移的测量，并且能够通过LED进行数字显示。位移传感器又称为线性传感器，常用的有电感式位移传感器，电容式位移传感器，光电式位移传感器，超声波式位移传感器，霍尔式位移传感器等技术。 基本要求： 1、能够检测 0~20cm 的位移； 2、电压输出为 1~5V； 3、电流输出为 4~20mA； 主要参考资料： [1] 贾伯年，俞朴.传感器技术[M].南京：东南大学出版社，2006：68-69. [2]王煜东. 传感器及应用[M].北京：机械工业出版社，2005：5-9. [3] 唐文彦.传感器[M].北京：机械工业出版社，2007: 48-50. [4] 谢志萍.传感器与检测技术[M].北京：高等教育出版社，2002:80-90.完成期限—
指导教师 专业负责人 2015年 7 月 1 日
摘要 测量位移的方法很多，现已形成多种位移传感器,而且有向小型化、数字化、智能化方向发展的趋势。位移传感器又称为线性传感器，常用的有电感式位移传感器，电容式位移传感器，光电式位移传感器，超声波式位移传感器，霍尔式位移传感器，磁致伸缩位移传感器以及基于光学的干涉测量法，光外差法，电镜法，激光三角测量法和光谱共焦位移传感器等技术。电感式位移传感器具有无滑动触点，工作时不受灰尘等非金属因素的影响，并且低功耗，长寿命，可使用在各种恶劣条件下。电感式位移传感器主要应用在自动化装备生产线对模拟量的智能控制方面。针对目前电感式位移传感器的应用现状，本文提出了一种电感式位移传感器的设计方法，具有控制及数据处理等功能，结构简单、成本低等优点，可以广泛应用于机械位移的测量与控制。 关键词：电感式传感器；自感式传感器；测量位移；位移传感器
东南大学自动化学院 实验报告课程名称：检测技术 第1 次实验
实验名称：实验一、三、五、八、九 院（系）：自动化专业：自动化 ：学号： 实验室：实验组别： 同组人员：实验时间：2013 年11月16日 评定成绩：审阅教师： 实验一金属箔式应变片——单臂电桥性能实验一、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，通过它反映被测部位受力状态的变化。电桥的作用是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。单臂电桥输出电压Uo1= EKε/4。 二、实验器材及连线 主机箱(±4V、±15V、电压表)、应变传感器实验模板、托盘、砝码、万用表、导线等。
图2-1 应变式传感器安装示意图 图2-2 应变传感器实验模板、接线示意图图2-3 单臂电桥工作原理图 三、实验步骤 1、根据图2-3 工作原理图、图2-2 接线示意图安装接线。 2、放大器输出调零 将实验模板上放大器的两输入端口引线暂时脱开，再用导线将两输入端短接(Vi＝0)；调节放大器的增益电位器RW3 大约到中间位置(先逆时针旋到底，再顺时针旋转2 圈)；将主机箱电压表的量程切换开关打到2V 档，合上主机箱电源开关；调节实验模板放大器的调零电位器RW4，使电压表显示为零。 3、电桥调零
拆去放大器输入端口的短接线，将暂时脱开的引线复原。调节实验模板上的桥路平衡电位器RW1，使电压表显示为零。 4、应变片单臂电桥实验 在应变传感器的托盘上放置一只砝码，读取数显表数值，依次增加砝码和读取相应的数显表值，直到200g（或500 g）砝码加完。实验结果填入表2-1，画出实验曲线。 表2-1 重量(g) 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 电压(mv) 15.2 30.5 45.9 61.5 77.0 92.4 108.0 132.8 148.3 163.9 拟合方程为：0.834 4.1933 U W =?- 重量20 40 60 80 100 120 140 160 180 200
东南大学自控实验报告实验三闭环电压控制系统研究
东南大学 《自动控制原理》 实验报告 实验名称：实验三闭环电压控制系统研究 院（系）：专业： 姓名：学号： 实验室： 416 实验组别： 同组人员：实验时间：年 11月 24日评定成绩：审阅教师：
实验三闭环电压控制系统研究 一、实验目的： （1）经过实例展示，认识自动控制系统的组成、功能及自动控制原理课程所要解决的问题。 （2）会正确实现闭环负反馈。 （3）经过开、闭环实验数据说明闭环控制效果。 二、实验原理： （1）利用各种实际物理装置（如电子装置、机械装置、化工装置等）在数学上的“相似性”，将各种实际物理装置从感兴趣的角度经过简化、并抽象成相同的数学形式。我们在设计控制系统时，不必研究每一种实际装置，而用几种“等价”的数学形式来表示、研究和设计。又由于人本身的自然属性，人对数学而言，不能直接感受它的自然物理属性，这给我们分析和设计带来了困难。因此，我们又用替代、模拟、仿真的形式把数学形式再变成“模拟实物”来研究。这样，就能够“秀才不出门，遍知天下事”。实际上，在后面的课程里，不同专业的学生将面对不同的实际物理对象，而“模拟实物”的实验方式能够做到举一反三，我们就是用下列“模拟实物”——电路系统，替代各种实际物理对象。 （2）自动控制的根本是闭环，尽管有的系统不能直接感受到它的
闭环形式，如步进电机控制，专家系统等，从大局看，还是闭环。闭环控制能够带来想象不到的好处，本实验就是用开环和闭环在负载扰动下的实验数据，说明闭环控制效果。自动控制系统性能的优劣，其原因之一就是取决调节器的结构和算法的设计（本课程主要用串联调节、状态反馈），本实验为了简洁，采用单闭环、比例调节器K。经过实验证明：不同的K，对系性能产生不同的影响，以说明正确设计调节器算法的重要性。 （3）为了使实验有代表性，本实验采用三阶（高阶）系统。这样，当调节器K值过大时，控制系统会产生典型的现象——振荡。本实验也能够认为是一个真实的电压控制系统。 三、实验设备： THBDC-1实验平台 四、实验线路图： 五、实验步骤： （1）如图接线，建议使用运算放大器U8、U10、U9、U11、U13。
东南大学考试卷（A卷）Array课程名称传感器技术考试学期05-06-2 得分 适用专业测控技术、应用物理考试形式闭考试时间长度120分钟 一、填空题（15题，每题2分，共30分） 1、传感器的输入输出特性指标可分为____________和动态指标两大类， 线性度和灵敏度是传感器的____________指标，而频率响应特性是传 感器的指标。 2、导电丝材的截面尺寸发生变化后其电阻会发生变化，用这一原理可制 成的传感器称为__________式传感器，利用有料具有磁致伸缩效应 可制成的___________传感器也可用以测量力，而压电式传感器则利用 了一些具有离子型晶体电介质的____________效应，它敏感的最基本 的物理量也是力。 3、热电式传感器中，能将温度变化转换为____________变化的一类称为 热电阻，而能将温度变化转换为电势的称为___________，其中 ___________式传感器在应用时需要做温度补偿(冷端补偿)。 4、旋转式编码器用以测量转轴的角位移，其中_____________在任意位 置都有固定的数字编码与位置对应，线数为360线的增量式编码器分 辨力为______________（角）度。 5、光电效应分为和两大类。 6、光纤的核心是由折射率和折射率构成 的双层同心圆柱结构。 二、简答题：（30分） 1、简要说明电容式传感器的原理。 2、简要说明光栅尺的原理。 3、画图说明压电常数矩阵的意义。 4、用图简要说明法拉弟磁光效应原理。 5、什么是外光电效应？什么是内光电效应？ 共 3 页第1 页
共 3 页 第 2 页 三、 综合题（50分） 1、图为用电阻应变式传感器测量金属材料的弯曲变形的原理图，简支梁在力F 的作用下发性弯曲，在梁的上下表面各贴一片应变片，试说明这个测量系统的其原理。要求：1．画出测试电路的原理图，并给出计算公式（10分） 2．图中用两个应变片有什么好处？ （10分） 2、在图示的机械系统中，电机输出转速经减速器减速后驱动丝杆——螺母构成一个直线运动机构，已知电机转速为3000转/分，减速器减速比为100，丝杆的导程为12mm ，今欲测量螺母的位移，并要求测量精度为1mm ，暂时不考虑机械系统传动误差，请选择传感器并设计测量方案。 （15分） 3、根据光折射和反射的斯涅尔(Snell)定律，证明光线由折射率为n 0的外界介质(空气n 0=1)射入纤芯时实现全反射的临界角(始端最大入射角)为： 2 221001sin n n n c -=θ 并说明上式的物理意义。 （15分） θ2
自动检测技术实验一-标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII
东南大学自动化学院 实验报告课程名称：检测技术 第 1 次实验 实验名称：实验一、三、五、八、九 院（系）：自动化专业：自动化 姓名：学号： 实验室：实验组别： 同组人员：实验时间：2013 年 11 月 16 日评定成绩：审阅教师：
实验一金属箔式应变片——单臂电桥性能实验一、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，通过它反映被测部位受力状态的变化。电桥的作用是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。单臂电桥输出电压Uo1= EKε/4。 二、实验器材及连线 主机箱(±4V、±15V、电压表)、应变传感器实验模板、托盘、砝码、万用表、导线等。 图2-1 应变式传感器安装示意图
图2-2 应变传感器实验模板、接线示意图图2-3 单臂电桥工作原理图 三、实验步骤 1、根据图2-3 工作原理图、图2-2 接线示意图安装接线。 2、放大器输出调零 将实验模板上放大器的两输入端口引线暂时脱开，再用导线将两输入端短接(Vi ＝0)；调节放大器的增益电位器RW3 大约到中间位置(先逆时针旋到底，再顺时针旋转2 圈)；将主机箱电压表的量程切换开关打到2V 档，合上主机箱电源开关；调节实验模板放大器的调零电位器RW4，使电压表显示为零。 3、电桥调零 拆去放大器输入端口的短接线，将暂时脱开的引线复原。调节实验模板上的桥路平衡电位器RW1，使电压表显示为零。 4、应变片单臂电桥实验
东南大学计算方法与实习实验报告 学院：电子科学与工程学院 学号：06A12528 姓名：陈毓锋 指导老师：李元庆
实习题1 4、设S N=Σ (1)编制按从大到小的顺序计算S N的程序； (2)编制按从小到大的顺序计算S N的程序； (3)按两种顺序分别计算S1000，S10000，S30000，并指出有效位数。 解析：从大到小时，将S N分解成S N-1=S N-,在计算时根据想要得到的值取合适的最大的值作为首项；同理从小到大时，将S N=S N-1+ ，则取S2=1/3。则所得式子即为该算法的通项公式。 (1)从大到小算法的C++程序如下： /*从大到小的算法*/ #include
《传感器技术及应用》 课程标准 编制人：曹月真 编制单位：机电教研室 适用专业：电气自动化技术 编制日期：2013年 3 月 审核人：张月华 系部主任：武蕴馥 衡水职业技术学院机电工程系制 2013年 3月
目录 一、课程定位和课程设计 二、课程目标 三、课程内容与要求 四、课程实施 五、教学评价、考核要求 六、课程资源开发与利用 七、参考文献 八、其他说明
《传感器技术及应用》课程标准 课程编号：05131080 适用专业：电气自动化技术 课程类别：专业核心课程 修课方式：必修 教学时数：52学时 总学分数：3.5学分 一、课程定位和课程设计 （一）课程性质与作用 传感器是现代控制的基本工具，而检测技术则是控制过程获取信息的唯一手段。《传感器与检测技术》是一门多学科交叉的专业课程， 本课程是电气自动化技术专业的一门核心专业技术课，重点介绍各种传感器的工作原理和特性，结合工程应用实际，了解传感器在各种电量和非电量检测系统中的应用，培养学生使用各类传感器的技巧和能力，掌握常用传感器的工程测量设计方法和实验研究方法，了解传感器技术的发展动向。为后期的电气综合实训、电工中、高级职业资格证书（其内容约占20%）、毕业设计、顶岗实习等打下基础，也是职业素质养成与职业能力培养最基本的理论实践一体化课程。 （二）课程基本理念 本课程贯彻“以就业为导向，以能力为本位”的职教思想，以学生将来从事的职业岗位群所需要的相关知识和基本技能为依据，以项目课程为主体的模块化专业课程体系，它突破了学科为中心的课程体系，减少理论推导，重点突出应用。将学科内容按“项目”进行整合，在内容安排上也是由简到繁，逐步深入，以应用性教学为主，注重增强学生的能力。 （三）课程设计思路 本课程按项目或任务式教学课程进行设计，以项目为引导，任务为驱动，内容以实用为主，原理分析通俗易懂。各项目中典型传感器应用电路的分析和测试，融合常用传感器的基本知识。课程内容包含了传感器检测若干个项目，每个项目又分为若干个典型工作任务，每个任务将相关知识和实践实验进行有机的结合，突出实际应用，减少理论推导，注重培养学生的实际应用能力和分析解决问题的实际工作能力。据本课程的教学目标，以各种测量手段为主线，传感器的应用贯穿课程整个内容，让学生在用什么、学什么、会什么的过程中，逐步掌握专业技能和相关专业知识，培养学生的实际操作能力。
东南大学电工电子实验中心 实验报告 学号：04009543 姓名：顾馨月 第8次 实验名称：有源滤波器实验 提交报告时间：2011年月日 完成名次： 成绩：审批教师：团雷鸣
实验八 有源滤波器实验 实验目的： 1、 掌握由运算放大器组成的RC 有源滤波器的工作原理 2、 熟练掌握RC 有源滤波器的工程设计方法 3、 掌握滤波器基本参数的测量方法 4、 进一步熟悉MultiSim 软件高级分析功能的使用方法 设计提示： 1、 有源滤波器设计中选择运算放大器主要考虑带宽、增益范围、噪声、动态范围这四个参 数。 (I) 带宽：当为滤波器选择运算放大器时，一个通用的规则就是确保它具有所希望滤波 器频率10倍以上带宽，最好是20倍的带宽。如果设计一个高通滤波器，则要确保运算放大器的带宽满足所有信号通过。 (II) 增益范围：有源滤波器设计需要有一定的增益。如果所选择的运算放大器是一个电 压反馈型的放大器，使用较大的增益将会导致其带宽低於预期的最大带宽，并会在最差的情况下振荡。对一个电流反馈型运算放大器来说，增益取的不合适将被迫使用对於实际应用来说太小或太大的电阻。 (III) 噪声：运算放大器的输入电压和输入电流的噪声将影响滤波器输出端的噪声。在噪 声为主要考虑因素的应用里，你需要计算这些影响（以及电路中的电阻所产生热噪声的影响）以确定所有这些噪声的叠加是否处在有源滤波器可接受的范围内。 (IV) 动态范围：在具有高Q 值的滤波器里面，中间信号有可能大於输入信号或者大於 输出信号。对操作恰当的滤波器来说，所有的这些信号必须能够通过而无出现削波或过度失真的情况 2、 目前已经有很多专业的有源滤波器设计软件如：德州仪器的Filter Pro 、国家半导体 WEBENCH? 中的Active Filter Designer 、Nuhertz Technologies 的Filter Solutions 等。这些软件可以根据您的设计指标要求很快的算出电路参数，很大程度上节省了开发周期。 预习思考： 1、 根据38页实验内容1的指标要求，设计一个低通滤波器，画出电路图，计算各元件参 数。所有的电阻和电容值必须采用标称值代替计算值。 （1） 计算过程： 根据设计要求：截止频率7.0,20==Q kHz f ，利用公式有： 根据现有元件的标称值，选择R f =44k,R F =25k ， 使得 57.044 25 ≈=f F R R 逼近计算值。 此时的实际值应为7.0,57.10≈=Q A 当C C C R R R ====2121,时，
高等数学数学实验报告实验人员：院(系) 土木工程学院学号05A11210 姓名李贺__ 实验地点：计算机中心机房 实验一空间曲线与曲面的绘制 一、实验题目：(实验习题1-2) 利用参数方程作图，做出由下列曲面所围成的立体图形： 2 2 2 2 ⑴ Z 1 X y，x y X 及xOy平面； ⑵ z xy,x y 1 0 及z 0. 二、实验目的和意义 1、利用数学软件Mathematica绘制三维图形来观察空间曲线和空间曲面图形的特点，以加 强几何的直观性。 2、学会用Mathematica绘制空间立体图形。 三、程序设计 空间曲面的绘制 x x(u, V) y y(u,v),u [u min , max ],V [V min , V max ] 作参数方程z z(u,v)所确定的曲面图形的Mathematica命令
为: ParametricPlot3D[{x[u,v],y[u,v],z[u,v]},{u,umi n,umax}. {v,vmi n,vmax}, 选项] ⑵ t2 = ParametricPlotJD [{u f 1 v}, [u^ ?0?§尸1}^ (v, 0F 1}, HxegLabel {"x" 11 y" J1 z" }. PlotPolnts t 5B, Dlspla^unction -> Identity」： t3 = ParametricPlotSD[{u f 0}* (u, -U.J5』1}^ {v z-0.5, 1} f AxesLabel {"x" 11y" 11 z" PlotPoints 50, Display1 unction — Identity]: Slinw[tl z t2, t3 f DisplayFunction -> SDlsplajfunction] 四、程序运行结果 ⑴ (2) 五、结果的讨论和分析 1、通过参数方程的方法做出的图形，可以比较完整的显示出空间中的曲面和立体图形。 2、可以通过mathematica软件作出多重积分的积分区域，使积分能够较直观的被观察。
东北石油大学 课程设计 课程传感器课程设计 题目电感式位移传感器应用电路设计院系电气信息工程学院 专业班级测控12-2 学生姓名祖景瑞 学生学号120601240222 指导教师邹彦艳刘继承 2015年7 月8日
任务书 课程传感器课程设计 题目电感式位移传感器应用电路设计 专业测控技术与仪器姓名祖景瑞学号120601240222 主要内容： 本设计要完成电感式位移传感器应用电路的设计，通过学习和掌握电感式传感器的原理、工作方式及应用来设计一个电路。电路要能够检测一定范围内位移的测量，并且能够通过LED进行数字显示。位移传感器又称为线性传感器，常用的有电感式位移传感器，电容式位移传感器，光电式位移传感器，超声波式位移传感器，霍尔式位移传感器等技术。 基本要求： 1、能够检测0~20cm 的位移； 2、电压输出为1~5V； 3、电流输出为4~20mA； 主要参考资料： [1]贾伯年，俞朴.传感器技术[M].南京：东南大学出版社，2006：68-69. [2]王煜东. 传感器及应用[M].北京：机械工业出版社，2005：5-9. [3] 唐文彦.传感器[M].北京：机械工业出版社，2007: 48-50. [4] 谢志萍.传感器与检测技术[M].北京：高等教育出版社，2002:80-90. 完成期限2015.7.4—2015.7.8 指导教师 专业负责人 2015年7 月1 日
摘要 测量位移的方法很多，现已形成多种位移传感器,而且有向小型化、数字化、智能化方向发展的趋势。位移传感器又称为线性传感器，常用的有电感式位移传感器，电容式位移传感器，光电式位移传感器，超声波式位移传感器，霍尔式位移传感器，磁致伸缩位移传感器以及基于光学的干涉测量法，光外差法，电镜法，激光三角测量法和光谱共焦位移传感器等技术。电感式位移传感器具有无滑动触点，工作时不受灰尘等非金属因素的影响，并且低功耗，长寿命，可使用在各种恶劣条件下。电感式位移传感器主要应用在自动化装备生产线对模拟量的智能控制方面。针对目前电感式位移传感器的应用现状，本文提出了一种电感式位移传感器的设计方法，具有控制及数据处理等功能，结构简单、成本低等优点，可以广泛应用于机械位移的测量与控制。 关键词：电感式传感器；自感式传感器；测量位移；位移传感器
传感器工作原理研究 摘要：日常生活中存在着各种各样的传感器，各种传感器的工作机理各有不同，工作环境也千差万别。随着科技的发展，传感器的功能越来越强大，性能也越来越好。为进一步了解传感器的工作机理，掌握设计测试方案、选择测试仪器及进行技术经济分析，对传感器的机理进行研究。工程测试系统包括传感器、信号调理电路、信号处理电路、数据显示与记录设备四个基本环节，传感器在工程测试中接受被测量并按一定规律将被测量转换为同种或别种量输出，掌握传感器工作机理，对工程测试极为重要。 关键字：传感器工作机理应用 正文： 1 引言 传感器越来越多的被应用于人们的日常生活，电子体温计中有大家熟知的温度传感器，道路速度监控区的摄像头也属于一种传感器。在工厂生产线上的传感器种类就更加庞杂，传感器应用于我们的日常生活中，使我们可以做出更好的产品。工厂里可以用传感器监控产品的质量、数量，可以检测产品的温度、湿度及各方面的测量。在我们熟知的交通工具汽车里，也遍布着各种各样的传感器，从检测轮胎的温度到监控车门是否关紧，从车速的多少到安全气囊的控制，在我们看来安全舒适的汽车里，传感器的应用之多，功能之广足以让人惊叹。 当今世界，科技发展速度越来越快，人类已经进入了信息化时代，采集、处理数据越来越庞大也越来越复杂，传统的观测已经无法满足日益激烈的市场竞争，传感器的广泛应用，使对信息的采集、筛选和传输越来越高效，处理数据的速度及精确度越来越高，并已经推广应用到自动应用领域。在信息化时代的我们，有必要知道传感器的工作机理，并学以致用。 2 传感器的分类 传感器分为参数式传感器及发电式传感器两大。一种被测量可以用不同类型的传感器来测量，而同一原理的传感器通常又可以测量多种物理量，这两类传感器主要元件不同又可分为不同机理的传感器。 2.1 参数式传感器 参数工作时其本身没有内在的能量转换，没有电流产生，常用的有电阻式传感器、电感式传感器和电容式传感器。 2.1.1电阻式传感器 电阻式传感器是将非电量变化转换为电阻变化的传感器，常用的电阻式传感器有电阻应变式、热电阻式、电位计式。 电阻应变式通常有两种用法：一种是直接利用材料的应变效应或压阻效应把应变转换为电阻的变化；另一种是将应变片贴在各种形式的弹性敏感元件上，被测物理量作用于敏
东南大学实验技术岗位定编管理暂行办法（讨论稿） 为了加强实验技术队伍的建设和管理，强化岗位职责，合理配置人力资源，充分调动实验技术人员工作积极性，不断提高实验技术水平，更好地为教学、科研服务，根据学校实际情况，特制定本暂行办法。 一、定编依据 实验室与设备管理处对实验技术人员额定编制每年核算一次，主要依据东南大学人才培养方案内实验、实习教学任务、实验仪器设备维修维护、实验室仪器设备资产管理、实验室开放运行管理、大型仪器设备开放共享管理及运行操作、仪器设备功能开发及改造升级、实验室建设与管理及其相关工作量确定编制。 为确保学校教学和科研基础管理工作的完成，给予省级以上重点实验室、工程研究中心、实验教学示范中心及校级（含院系级）实验平台编制补贴。 二、定编范围 实验技术岗位定编范围：校内建制实验室从事实验技术岗位的工作人员。 三、定编办法 1、实验与实习教学辅导、开放实验管理及大型仪器设备教学 实验教学辅导编制数= （∑实验中心（室）实验教学人时数）/18000 大型仪器设备教学编制数= 大型仪器设备教学机时数÷1170 实验室开放运行管理编制数=（0.015～0.1×开放人时数）÷ 900 基础实验、专业基础实验计算系数取值0.015，专业技能实习、专业实验、毕业设计、研究生实验计算系数取值0.04，各类学科竞赛、SRTP、各类自选创新实验项目等计算系数取值0.1。实验室开放需符合有关实验室开放管理规定提前上报实验室与设备管理处批准备案，实际开放人时数需经实验室与设备管理处审核。 2、固定资产管理（含台帐物管理、信息统计等） 固定资产原值10万以下的，按设备资产总值每1500万元一个编制计算，固定资产原值在10万～40万之间，按每400台套数一个编制计算，固定资产原值在40万以上，按每200台套数一个编制计算。 固定资产管理编制数=（10万元以下设备资产总值（万元）÷1500）+（10
针对MEMS水声传感器封装的声振耦合仿真技术研究 石晶晶1，黄晓东1*，朱明2，刘文2* （1. 东南大学MEMS教育部重点实验室，江苏南京 210096； 2.西门子工业软件有限公司，北京 100102） 摘 要:提出了一种针对MEMS矢量水声传感器封装结构的多物理量耦合仿真技术，通过耦合声学有限元仿真技术，以揭示传感器封装对传感器带宽及灵敏度等关键性能的影响和规律以及传感器在水下工作环境中的声场分布情况。首先建立传感器封装水下仿真模型，对其进行多物理场耦合仿真，分析封装结构对传感器模态及灵敏度的影响。并研究了传感器封装内部和外部的声场分布情况，得到声场在空间内的分布规律，得到声源信号透过封装之后的衰减损失约为0.5 dB。最后，比较了封装材料对传感器性能的影响，得出当封装结构和尺寸一定时，传感器的带宽和灵敏度为一对固有矛盾 的结论，为优化传感器封装设计提供理论指导。 关键词:MEMS矢量水声传感器；封装；有限元仿真；声振耦合 Abstract:A multiphysics coupling simulation technology for the package structures of MEMS vector hydrophone is presented by using an acoustic simulation software. The impact of sensor packaging on the key performance of the sensor and the sound field distribution underwater were investigated by acoustic coupling Finite Element Method. Firstly, this paper established the encapsulation model of sensor, and analyzed the influence of the encapsulation structure on the modal and bandwidth. Then the distribution of sound field in space was studied to calculate the attenuation of the sound source signal after it has passed through the package, about 0.5 dB. Finally, comparison of the effects of different package structure materials on the sensor performance showed the conclusion that when the package size is certain, first-order resonance frequency and sound field attenuation is a pair of inherent contradictions, and this conclusion will provide guidance for optimizing sensor package design. Key words: MEMS vector hydrophone ; package ; Finite Element Method ; acoustic vibration coupling
东南大学 《传感器技术·检测技术》 实验报告 实验一金属箔式应变片——单臂电桥性能实验 实验二金属箔式应变片——半桥性能实验 实验三金属箔式应变片——全桥性能实验 实验五差动变压器的性能实验 院（系）：自动化专业：自动化 姓名：学号： 实验室：常州楼5楼实验时间：2016 年11月17日评定成绩：审阅教师：
目录 实验一金属箔式应变片——单臂电桥性能实验 一、实验目的 (4) 二、基本原理 (4) 三、实验器材 (4) 四、实验步骤 (5) 五、实验数据处理 (6) 六、思考题 (7) 实验二金属箔式应变片——半桥性能实验 一、实验目的 (8) 二、基本原理 (8) 三、实验器材 (8) 四、实验步骤 (8) 五、实验数据处理 (9) 六、思考题 (10) 实验三金属箔式应变片——全桥性能实验 一、实验目的 (11) 二、基本原理 (11) 三、实验器材 (11) 四、实验步骤 (11) 五、实验数据处理 (12) 六、思考题 (12) 实验五差动变压器的性能实验 一、实验目的 (16) 二、基本原理 (16) 三、实验器材 (16) 四、实验步骤 (16) 五、实验数据处理 (19) 六、思考题 (21)
设计思考 1、设计原理 (21) 2、设计框图 (21) 3、电路设计 (21)
实验一金属箔式应变片——单臂电桥性能实验 一、实验目的 了解金属箔式应变片的应变效应及单臂电桥工作原理和性能。 二、基本原理 1、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。 2、描述电阻应变效应的关系式为：ΔR／R＝Kε式中：ΔR／R 为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。 3、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，通过它反映被测部 位受力状态的变化。电桥的作用是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。单臂电桥输出电压 Uo 1 = EKε/4。 三、实验器材 主机箱(±4V、±15V、电压表)、应变传感器实验模板、托盘、砝码、万用表、导线等。 图2.1 应变传感器安装示意图 1、如图 2-1，将托盘安装到应变传感器的托盘支点上，应变式传感器（电子秤传感器） 已安装在应变传感器实验模板上。传感器左下角应变片为 R1，右下角为 R2，右上角为 R3，左上角为 R4。当传感器托盘支点受压时，R1、R3 阻值增加，R2、R4 阻值减小。 2、如图 2-2，应变传感器实验模板中的 R1、R2、R 3、R4 为应变片。没有文字标记的 5 个电阻是空的，其中 4 个组成电桥模型是为实验者组成电桥方便而设的。