第一章 传感器的基本概念
1.传感器的定义：传感器直接作用于被测量，并按一定的规律将其转换成同种或别种量值输出的装置。传感器由敏感元件，转换原件，和测量电路组成。
2.误差的表示形式：
绝对误差＝示值－约定真值：0A X x -=?；绝对误差有符号和单位，它的单位与被测量相同。A X x -=?；
相对误差是仪表指示值的绝对误差与被测量X 的比值，常用百分数表示 x x
X ?=γ;相对误差比绝对误差能更好地说明测量的精确程度。
使用相对误差来评定测量精度，也有局限性。它只能说明不同测量结果的准确程度，但不适用于衡量测量仪表本身的质量。随着被测量的减小，相对误差变大。 引用误差是绝对误差与仪表量程上的比值，通常以百分数表示 m m
r x x =??==%100(%)量程绝对误差引用误差；m r 0(%)＝量程最大绝对误差最大引用误差=
测量仪表一般采用最大引用误差不能超过的允许值作为划分精度等级的尺度。 工业仪表常见的精度等级有0.1级，0.2级，0.5级，1.0级，1.5级，2.0级，2.5级， 5.0级。
精度密度和精确度等级为 1.0的仪表，在使用时它的最大引用误差不超过 1.0％，也就是说，在整个量程内它的绝对误差最大值不会超过其量程的 1％； 仪表的量程，测量的示值相对误差与测量大小的关系：引用误差（满度相对误差）相等，示值相对误差的差别很大。
3.误差的分类：系统误差，随机误差，粗大误差。
系统误差是有规律性的，因此可以通过实验的方法或引入修正值的方法计算修正，也可以重新调整测量仪表的有关部件予以消除；
随机误差：存在随机误差的测量结果中，虽然单个测量值误差的出现是随机的，既不能用实验的方法消除，也不能修正，但是就误差的整体而言，多数随机误差都服从正态分布规律。
粗大误差主要是由于测量人员的粗心大意及电子测量仪器受到突然而强大的干扰所引起的。
系统误差的大小表明测量结果的“正确度”，随机误差表明测量结果的“精密度”。
4.灵敏度：测量系统在稳态下输出量的增量与输入量的增量之比。
斜率：k=dy/dx;(l 灵敏度系数)
第二章 电阻传感器（无源传感器）
1.电阻应变式传感器是由电阻应变片和测量电路两部分组成。
2.应变式传感器：应用范围：应变力、压力、转矩、位移、加速度；
3..电阻应变片分为金属电阻应变片和半导体应变片两大类。
4.金属电阻应变片的工作原理是基于金属导体的应变效应，即金属导体在外力作用下发生机械变形时，其电阻值随着它所受机械变形的变化而发生变化的现象。
5.dR/R=K εx ；K 为电阻丝的应变灵敏系数；εx 为轴向应变。
6.金属应变片的组成：敏感栅，基底，盖层，粘结剂，引线，分为金属丝式和箔式。
7..应变片的粘贴：1>. (去污)：采用手持砂轮工具除去构件表面的油污、漆、锈斑等，并用细纱布交叉打磨出细纹以增加粘贴力 ，用浸有酒精或丙酮的纱布片或脱脂棉球擦洗。.2>.(贴片)：在应变片的表面和处理过的粘贴表面上，各涂一层均匀的粘贴胶 ，用镊子将应变片放上去，并调好位置，然后盖上塑料薄膜，用手指揉和滚压，排出下面的气泡 ；.3.>(测量) ：从分开的端子处，预先用万用表测量应变片的电阻，发现端子折断和坏的应变片；4>.(焊接）：将引线和端子用烙铁焊接起来，注意不要把端子扯断；5>.(固定)：焊接后用胶布将引线和被测对象固定在一起，防止损坏引线和应变片.
8.半导体应变片主要用硅半导体材料的(压阻效应)制作而成.
9.应变式电阻传感器的应用:悬臂梁式应变传感器;应变式力传感器;悬臂梁式加速度传感器;应变式荷重传感器;汽车衡称重系统;电子秤；电子天平；人体秤；吊钩秤;应变式数显扭矩扳手;材料应变的测量;材料应变的测量;
10.热电阻是利用金属的电阻值能随着温度变化而变化制成的传感器.温度升高，金属内部原子晶格的振动加剧，从而使金属内部的自由电子通过金属导体时的阻碍增大，宏观上表现出电阻率变大，电阻值增加，我们称其为正温度系数，即电阻值与温度的变化趋势相同.
11.热电阻广泛地用来测量中低温范围（-200—650℃），常用的有铂电阻和铜电阻。
12.半导体热电阻——热敏电阻；分类：负温度系数NTC （测量温度）；正温度系数PTC （控制温度）；临界温度系数CTR （控制温度），后两者用于作温度开关。
第三章 电感传感器（无源传感器）
1.电感式传感器的定义：一种利用线圈自感或互感随线圈的磁阻等的变化实现非电量电测的装置。
2.电感式传感器的感测量：位移、振动、压力、应变、流量、比重等。
3.电感式传感器的种类：根据转换原理：自感式（変磁阻式）、互感式（差动变压器式）、电涡流式三种。
4 自感传感器：
δμ202S w L =（1．改变气隙厚度的自感传感器：当气隙δ过大时，漏磁增加，灵敏度减小。因此变间隙式电感式传感器适用于测量微小位移的场合；
2．改变气隙截面积 S 的自感传感器：输出电感的变化与截面面积的变化成线性关系。输出电感灵敏度与初始截面面积的成反比关系，常用于检测位移或角位移；
33．改变导磁系数μ的自感传感器）。
5.在实际使用中，常常采用差动式自感传感器。
6.互感传感器工作原理把被测量的变化转化成互感系数M 的变化。
7.涡流式传感器的基本原理：利用金属导体在交流磁场中的电涡流效应。电涡流：若一金属板置于一只线圈的附近，当线圈输入一交变电流 时，便产生交变
磁通量，金属板在此交变磁场中会产生感应电流，这种电流在金属体内是闭合的，称之为电涡流或涡流。当电涡流线圈与金属板的距离x 减小时，电涡流线圈的等效电感L 减小，等效电阻R 增大，流过电涡流线圈的电流 i1 增大。
8.涡流传感器的结构形式分类：高频反射式，低频透射式。高频反射式：高频信号激励传感器线圈产生高频交变磁场，当被测导体靠近线圈时，产生电涡流，而电涡流又产生一交变磁场阻碍外磁场的变化。低频透射式：发射线圈和接收线圈置于被测金属板上下方。当低频电压加到线圈1的两端后，产生磁场线的一部分透过金属板，使线圈2产生感应电动势。但涡流消耗部分磁场能量，使感应电动势减少，当金属板越厚时，损耗的能量越大，输出电动势越小。
9.电感传感器应用：位移测量；电感式滚柱直径分选装置；电感传感器在仿形机床中的应用；电感式不圆度计原理 ；电感式轮廓仪；粗糙度仪外形；YDC 型压力传感器；厚度；加速度；L YD 型转子流量传感器；转速。
10.电涡流传感器的应用：位移测量；振动测量；转速测量；镀层厚度测量；电涡流式通道安全检查门；电涡流表面探伤；测量冷轧板厚度；涡流传感器零件计数；接近开关；测量尺寸、公差及零件识别；大直径电涡流探雷器。
第四章 电容传感器（无源传感器）
1.电容传感器的变换原理:将被测量的变化转化为电容量变化。为非接触测量。
2.两平行极板组成的电容器,它的电容量为:d S
d S
C r εεε==0
3.电容式传感器的感测量位移、振动、压力、加速度、液位、成分含量等。
4. 电容传感器可分为变间隙式、变面积式、变介电常数式（测厚度或液位）三种类型。
5.电容式传感器应用：电容式称重传感器；电容式听珍器；电容式压力传感器；钢板厚度测量；液位检测（重点复习）；电容式接近开关。
第五章 光电传感器（有源传感器）
1.光电式传感器的定义：以光电器件或传播光路为敏感元件，将被测量通过光信号的变化转换为电信号变化的传感器。
2.光电式传感器分为外光电效应 ，内光电效应；内光电效应又分为光电导效应和光生伏特效应。
3.外光电效应：物体内的电子逸出物体表面向外发射的现象。
内光电效应：当光照在物体上，使物体的电导率发生变化或产生光生电动势的效应。
光电导效应：基于这种效应的光电器件有光敏电阻等。
光生伏特效应：在光作用下能使物体产生一定方向电动势的现象。分为结光电效应和侧向光电效应。基于该效应的器件有光电池和光敏二极管、三极管等。
4.光敏电阻：内光电效应器件。工作原理：光电导效应。当光敏电阻受到光照时，光生电子—空穴对增加，阻值减小，电流增大。
5.光电池：工作原理是光生伏特效应。工作原理：当光照射PN 结的一个面时，电子—空穴对迅速扩散，在结电场作用下建立一个与光照强度有关的电动势。光电池串联，能提高电压；
并联，可以提高输处电流。
6.光敏二极管：光敏二极管在电路中一般处于反向工作状态，在没有光照射时反向电流很小，称为暗电流；光照射在PN 结上，PN 结附近产生光生电子—空
穴对，在PN 结处内电场作用下定向运动，形成光电流。光的照度越大，光电流越大。因此，光敏二极管在不受光照射时处于截止状态，受光照射时处于导通状态。
7.光敏三极管：与一般晶体管相似，具有两个PN 结，只是发射极一边做得很大，以扩大光的照射面积。大多数光敏晶体管的基极无引出线，当集电极加上相对于发射极为正的电压而不接基极时，集电结就是反向偏压，当光照射在集电结时，在结附近产生电子—空穴对，会有大量的电子流向集电极，形成输出电流，且集电极电流为光电流的β倍，所以光敏晶体管有放大作用。
8.光电传感器应用实例:模拟式光电传感器;脉冲式光电传感器;光电开关应用;;光电式烟雾报警器;直射式光电转速传感器;光电式浊度计.
第六章 压电传感器（有源传感器）
1.压电传感器是利用某些物质的（压电效应）制作的传感器，又称为电势式传感器或自发电式传感器，是一种（有源）传感器。
2.压电效应：某些物质，如石英，受到外力作用时，不仅几何尺寸会发生变化，而且内部会被极化，表面产生电荷；当外力去掉时，又重新回到原来的状态，这种现象称为压电效应。
逆压电效应：当在某些物质的极化方向上施加电场，这些材料在某一方向上产生机械变形或机械压力；当外加电场撤去时，这些变形或应力也随之消失。这种电能转化为机械能的现象称为“逆压电效应”或“电致伸缩效应”。
3注意：由于不可避免地存在电荷泄漏，利用压电式传感器测量静态或准静态量值时，必须采取一定措施，使电荷从压电元件经测量电路的漏失减小到足够小的程度；而在作动态测量时，电荷可以不断补充，从而供给测量电路一定的电流，故压电式传感器适宜作动态测量。
应对措施：测量静态量或准静态量时，必须采用极高阻抗的负载。
4.结论1:当晶体受到沿x(电轴)方向的力Fx 作用时，在x 方向产生正压电效应，而y 、z 方向则不产生压电效应;结论2:晶体在y 轴方向受力Fy 作用下的情况与Fx 相似。晶体在y （即机械轴）方向的力 Fy 作用下，在x 方向产生正压电效应，在y 、z 方向同样不产生压电效应。结论3:晶体在z 轴方向受力Fz 的作用时，因为晶体沿x 方向和沿y 方向所产生的正应变完全相同，正、负电荷中心保持重合，电偶极矩矢量和等于零。
在沿z(即光轴)方向的力Fz 作用下，晶体不产生压电效应.
5.并联:q ＇=2q 串联:q ＇=q
U ＇=U U ＇=2U
C ＇=2C C ＇=C/2
6.当压电晶体承受应力作用时，在其两个极面上出现极性相反但电量相等的电荷.压电传感器看成一个电荷源与一个电容并联的电荷发生器;电容量为:
d A d A C r a 0εεε== 7.当两极板聚集异性电荷时，板间就呈现出一定的电压.压电传感器也可看成一
个电压与一个电容串联的电压源.电压为:
a a C q
U =
8.压电传感器应用：压电式力传感器；压电式加速度传感器；压电式声传感器；
压电式流量计；压电式传感器管道检漏；石英晶体振荡器（晶振）；压电式玻璃破碎报警装置；压电式周界报警系统；压电式交通监测系统；压电式动态力传感器。
第七章 磁电传感器（有源传感器）
1. 磁电式传感器是利用电磁感应原理，将运动速度、位移等物理量转换成线圈中的感应电动势输出。工作时不需要外加电源，可直接将被测物体的机械能转换为电量输出。是典型的有源传感器。
2.磁电式传感器分为动圈式和磁阻式；动圈式又分为线速度型和角速度型传感器。
3.线速度型：NBlv e -=；B ——气隙开口处磁场强度，单位是T(Wb ／m2)；l ——单个线圈的有效长度，单位是m ；v ——线圈相对于磁场的直线运动速度，单位是m ／s ；应用是麦克风。
4。角速度型：ωkNBS e -=；k ——与结构有关的系数；S ——单匝线圈的截面积；ω——线圈相对于磁场作旋转的角速度；应用是测速电机。
5.磁阻式磁电传感器：线圈和磁铁部分都是静止的，与被测物连接而运动的部分是用导磁材料制成的，在运动中，它们改变磁路的磁阻，因而改变贯穿线圈的磁能量，在线圈中产生感应电动势。用来测量转速，线圈中产生感应电动势的频率作为输出，而电势的频率取决于磁通变化的频率。用来测量转速。
第八章 热电式传感器（有源传感器）
1.从宏观上说，温度的概念是建立在热平衡基础上的。温度的宏观概念是冷热程度的表示，或者说，互为热平衡的两物体，其温度相等。从微观上说，一个物体或系统都是具有内部能量的，这是因为组成它的大量分子是在不停的运动着，这种大量分子的无规则运动越是激烈，分子的平均动能越大，物体或系统的温度越高。
2.若闭合回路由两种不同的导体（或半导体）A 和B 组成，两个接点所处的环境温度不同，则在该回路内就会产生电动势，这种现象称作热电洞势效应。这两种不同导体的组合称为热电偶。
3.热电效应分为接触电动势和单一导体的温差电动势。1）接触电动势：由于不同的金属自由电子密度不同，在接触面上会发生电子扩散；2）单一导体的温差电动势：单一导体两端温度不同，自由电子由高温端向低温端扩散。
4.热电偶测温基本定律：1)均质导体定律：由一种均质导体组成的闭合回路，不论导体的横截面积、长度以及温度分布如何均不产生热电动势；2)中间导体定律：在热电偶回路中接入第三种材料的导体，只要其两端的温度相等，该导体的接入就不会影响热电偶回路的总热电动势；3)参考电极定律：两种导体A,B 分别与参考电极C 组成热电偶，如果他们所产生的热电动势为已知，A 和B 两极配对后的热电动势可用下式求得
4)连接导体定律：在热电偶回路，若导体A 、B 分别与连接导线A ’、B ’相接，接点温度如图，则回路总热电势为 ),(),(),,(00T T E T T E T T T E n B A n AB n A B AB ''''+=
000(,)(,)(,)
AB AC CB E T T E T T E T T =-
5.常用的热电偶有以下几种：普通型热电偶又称为装配型热电偶。主要由4部分组成：热电极、绝缘管、保护管、接线盒。铠装型热电偶；薄膜热电偶；表面热电偶；消耗式热电偶。
6.为什么要进行冷端温度补偿？
答：1>热电偶热电势的大小是热端温度和冷端的函数差，为保证输出热电势是被测温度的单值函数，必须使冷端温度保持恒定;2>用热电偶的分度表查毫伏数-温度时，必须满足t0=0℃的条件。
冷端温度补偿方法：1）0度恒温法；把热电偶的参比端置于冰水混合物容器里，使T0=0℃；2)补偿导线法；在使用延长线时的应注意以下几方面：采用补偿导线将冷端温度移到T0处，通常T0为环境温度而不是0度，但显示仪表都是以冷端温度为0度制定的，因此要对冷端温度进行补偿或修正；3)参比端温度测量
计算法；根据公式：)0,(),(0,00T E T T E T E +=）
（ EAB(T ，0)为热电偶热端温度为t ，冷端温度为0℃时的热电动势；
EAB(T ，T0)为热电偶热端温度为t ，冷端温度为t0时的热电动势；
EAB(T0，0)为热电偶热端温度为t0，冷端温度为0℃时的热电动势。
7.热电偶必须使用接触测量。
第九章 数字传感器
1.光栅传感器是刻有透明或不透明的排列规则和形状规则的刻线的两把尺子（光栅尺）。 一个是定尺，一个是动尺，当两个尺子做左右相互运动是，则出现明暗相间的条纹（莫尔条纹）。
2.几个重要结论见书96页最上边，记住就行。
3.如果用光栅传感器需要辨别方向时需连接变向电路。
1．属于传感器动态特性指标的是（D ） A 重复性 B 线性度 C 灵敏度 D 固有频率 2 误差分类，下列不属于的是（B ） A 系统误差 B 绝对误差 C 随机误差 D粗大误差 3、非线性度是表示校准（B ）的程度。 A、接近真值 B、偏离拟合直线 C、正反行程不重合 D、重复性 4、传感器的组成成分中，直接感受被侧物理量的是（B ） A、转换元件 B、敏感元件 C、转换电路 D、放大电路 5、传感器的灵敏度高，表示该传感器（C） A 工作频率宽 B 线性围宽 C 单位输入量引起的输出量大 D 允许输入量大 6 下列不属于按传感器的工作原理进行分类的传感器是（B） A 应变式传感器 B 化学型传感器 C 压电式传感器 D热电式传感器 7 传感器主要完成两个方面的功能：检测和（D） A 测量 B感知 C 信号调节 D 转换 8 回程误差表明的是在（C）期间输出输入特性曲线不重合的程度 A 多次测量 B 同次测量 C 正反行程 D 不同测量 9、仪表的精度等级是用仪表的（C）来表示的。 A 相对误差 B 绝对误差 C 引用误差 D粗大误差 二、判断 1.在同一测量条件下，多次测量被测量时，绝对值和符号保持不变，或在改变条件时，按一定规律变化的误差称为系统误差。（√） 2 系统误差可消除，那么随机误差也可消除。（×） 3 对于具体的测量，精密度高的准确度不一定高，准确度高的精密度不一定高，所以精确度高的准确度不一定高（×） 4 平均值就是真值。（×） 5 在n次等精度测量中，算术平均值的标准差为单次测量的1/n。（×） 6.线性度就是非线性误差.（×） 7.传感器由被测量，敏感元件，转换元件，信号调理转换电路，输出电源组成.（√） 8.传感器的被测量一定就是非电量（×） 9.测量不确定度是随机误差与系统误差的综合。（√） 10传感器（或测试仪表）在第一次使用前和长时间使用后需要进行标定工作，是为了确定传感器静态特性指标和动态特性参数（√） 二、简答题：（50分） 1、什么是传感器动态特性和静态特性，简述在什么频域条件下只研究静态特性就能够满足通常的需要，而在什么频域条件下一般要研究传感器的动态特性？ 答：传感器的动态特性是指当输入量随时间变化时传感器的输入—输出特性。静态特性是指当输入量为常量或变化极慢时传感器输入—输出特性。在时域条件下只研究静态特性就能够满足通常的需要，而在频域条件下一般要研究传感器的动态特性。 2、绘图并说明在使用传感器进行测量时，相对真值、测量值、测量误差、传感器输入、输出特性的概念以及它们之间的关系。 答：框图如下： 测量值是通过直接或间接通过仪表测量出来的数值。 测量误差是指测量结果的测量值与被测量的真实值之间的差值。
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____ 、____ 、—、—、等。P18— P20 2. 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—和_。P7 3. 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_和________ 。P7 4. 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_、_和________ 。P7 5. 某0.1级电流表满度值X m = 100mA，测量60mA的绝对误差为—。 &服从正态分布的随机误差具有如下性质 ______ 、—、____ 。P13 7. ____________________________ 硅光电池的光电特性中，当___________ 时，光电流在很大范围内与照度呈__________ 。 P230 8、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 的基本原理制成的，其次级绕组都用______ 形式连接，所以又叫差动变压器式传感 器。P67 9、霍尔传感器的霍尔电势U H为_若改变—或 _就能得到变化的霍尔电势。 P183 10、电容式传感器中，变极距式一般用来测量—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________ 的被测量，特别是不能测量_________ 。 12、差动电感式传感器与单线圈电感式传感器相比,线性 _____ 灵感度提高倍、测量精度高。 13、热电偶冷端温度有如下补偿方法：、、、仪表机械零点调整法。 P210 14. 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_______式电容传感器。
一、单选题（每题2分，共20道小题，总分值40分） 1. 常用于对调幅波解调的装置是( ) （2分） A乘法器 B滤波器 C鉴频器 D相敏检波器 纠错 正确答案D 解析 知识点 测试与传感技术作业题 2. 无论二阶系统的阻尼比ξ如何变化，当它所受的激振力频率与系统固有频率相等时，该系统的位移响应与激振力之间的相位差必为( ) （2分） A 0° B 90° C 180° D不定值 纠错 正确答案B 解析 知识点 测试与传感技术作业题 3. 按照依据的基准线不同，下面那种线性度是最常用的（） （2分） A理论线性度 B端基线性度 C独立线性度 D最小二乘法线性度 纠错 正确答案D 解析 知识点 测试与传感技术作业题 4. 属于传感器动态特性指标的是（） （2分） A重复性____ B线性度 C灵敏度
纠错 正确答案D 解析 知识点 测试与传感技术作业题 5. 下列哪一项不是半导体应变计的主要优点（） （2分） A耗电省 B灵敏度高 C准确度高 D体积小 纠错 正确答案C 解析 知识点 测试与传感技术作业题 6. 周期信号的自相关函数必为（） （2分） A周期偶函数 B非周期偶函数 C周期奇函数 D非周期奇函数 纠错 正确答案B 解析 知识点 测试与传感技术作业题 7. 下面的哪些传感器不属于内光电传感器（） （2分） A光电管 B光电池 C光敏电阻 D光电二/三极管 纠错 正确答案A 解析 知识点 测试与传感技术作业题 8. 差动变压器式电感传感器是把被测位移量转换成( )的变化装置，通过这一转换从而获得相应
（2分） A线圈自感 B线圈互感 CLC调谐振荡 DRC调谐振荡 纠错 正确答案B 解析 知识点 测试与传感技术作业题 9. 信号传输过程中，产生干扰的原因是( ) （2分） A信号是缓变的 B信号是快变的 C干扰的耦合通道 D信号是交流的 纠错 正确答案C 解析 知识点 测试与传感技术作业题 10. 数字信号的特征是( ) （2分） A时间上连续幅值上离散 B时间上离散幅值上连续 C时间上和幅值上都连续 D时间上和幅值上都离散 纠错 正确答案D 解析 知识点 测试与传感技术作业题 11. 按照工作原理分类，固体图象式传感器属于（）（2分） A光电式传感器 B电容式传感器 C压电式传感器 D磁电式传感器 纠错 正确答案A
传感器与检测技术复习资料(总6页) -CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1 -CAL-本页仅作为文档封面，使用请直接删除
第一章 by YYZ 都是老师上课给的应该全都有了。 1.传感器是一种以一定精确度把被测量（主要是非电量）转换为与之有确定 关系、便与应用的某种物理量（主要是电量）的测量装置。 2.传感器的组成：信号从敏感元件到转换元件转换电路。 3.敏感元件：它是直接感受被测量，并输出与被测量成确定关系的某一物理 量的元件。 4.转换元件：敏感元件的输出就是它的输入，它把输入转换成为电路参数。 5.转换电路：将电路参数接入转换电路，便可转换为电量输出。 6.误差的分类：系统误差（测量设备的缺陷），随机误差（满足正态分 布），粗大误差。 7.系统误差：在同一条件下，多次测量同一量值时绝对值和符号保持不变， 按一定规律变化的误差称为系统误差。材料、零部件及工艺的缺陷，标准测量值，仪器刻度的标准，温度，压力会引起系统误差。 8.随机误差：绝对值和符号以不可预定的变化方式的误差。仪表中的转动部 件的间隙和摩擦，连接件的弹性形变可引起随机误差，随机误具有随机变量的一切特点。 9.粗大误差：超出规定条件下的预期的误差。粗大误差明显歪曲测量结果， 应该舍去不用。 10.精度：反映测量结果与真值接近度的值。 11.精度可分为准确度、精密度、精确度。 12.准确度：反映测量结果中系统误差的影响程度。 13.精密度：反映测量结果中随机误差的影响程度。 14.精确度：反映测量结果中系统误差和随机误差综合的影响程度，其定量特 征可以用测量的不确定度（或极限误差）表示。 15.精密度高的准确度不一定高，准确度高的精密度不一定高，但精确度高， 则精密度和准确度都高。
第一章课后习题答案 1．什么是传感器？它由哪几个部分组成？分别起到什么作用？ 解：传感器是一种以一定的精确度把被测量转换为与之有确定对应关系的、便于应用的某种物理量的测量装置，能完成检测任务；传感器由敏感元件，转换元件，转换电路组成。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物理量；转换元件把敏感元件的输出作为它的输入，转换成电路参量；上述电路参数接入基本转换电路，便可转换成电量输出。2．传感器技术的发展动向表现在哪几个方面？ 解：（1）开发新的敏感、传感材料：在发现力、热、光、磁、气体等物理量都会使半导体硅材料的性能改变，从而制成力敏、热敏、光敏、磁敏和气敏等敏感元件后，寻找发现具有新原理、新效应的敏感元件和传感元件。 （2）开发研制新型传感器及组成新型测试系统 ①MEMS技术要求研制微型传感器。如用于微型侦察机的CCD传感器、用于管道爬壁机器人的力敏、视觉传感器。 ②研制仿生传感器 ③研制海洋探测用传感器 ④研制成分分析用传感器 ⑤研制微弱信号检测传感器 （3）研究新一代的智能化传感器及测试系统：如电子血压计，智能水、电、煤气、热量表。它们的特点是传感器与微型计算机有机结合，构成智能传感器。系统功能最大程度地用软件实现。 （4）传感器发展集成化：固体功能材料的进一步开发和集成技术的不断发展，为传感器集成化开辟了广阔的前景。 （5）多功能与多参数传感器的研究：如同时检测压力、温度和液位的传感器已逐步走向市场。 3．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。 1）传感器的线性度是指传感器的输出与输入之间数量关系的线性程度； 2）传感器的灵敏度S是指传感器的输出量增量Δy与引起输出量增量Δy的输入量增量Δx 的比值； 3）传感器的迟滞是指传感器在正（输入量增大）反（输入量减小）行程期间其输出-输入特性曲线不重合的现象；
传感器与检测技术(知识点总结) 一、传感器的组成2：传感器一般由敏感元件，转换元件及基本转换电路三部分组成。①敏感元件是直接感受被测物理量，并以确定关系输出另一物理量的元件（如弹性敏感元件将力，力矩转换为位移或应变输出）。②转换元件是将敏感元件输出的非电量转换成电路参数（电阻，电感，电容）及电流或电压等电信号。③基本转换电路是将该电信号转换成便于传输，处理的电量。 二、传感器的分类 1、按被测量对象分类（1）内部信息传感器主要检测系统内部的位置，速度，力，力矩，温度以及异常变化。（2）外部信息传感器主要检测系统的外部环境状态，它有相对应的接触式（触觉传感器、滑动觉传感器、压觉传感器）和非接触式（视觉传感器、超声测距、激光测距）。 2、传感器按工作机理（1）物性型传感器是利用某种性质随被测参数的变化而变化的原理制成的（主要有：光电式传感器、压电式传感器）。（2）结构型传感器是利用物理学中场的定律和运动定律等构成的（主要有①电感式传感器；②电容式传感器； ③光栅式传感器）。 3、按被测物理量分类如位移传感器用于测量位移，温度传感器用于测量温度。
4、按工作原理分类主要是有利于传感器的设计和应用。 5、按传感器能量源分类（1）无源型：不需外加电源。而是将被测量的相关能量转换成电量输出（主要有：压电式、磁电感应式、热电式、光电式）又称能量转化型；（2）有原型：需要外加电源才能输出电量，又称能量控制型（主要有：电阻式、电容式、电感式、霍尔式）。 6、按输出信号的性质分类（1）开关型（二值型）：是“1”和“0”或开(ON)和关（OFF）；（2）模拟型：输出是与输入物理量变换相对应的连续变化的电量，其输入/输出可线性，也可非线性；（3）数字型：①计数型：又称脉冲数字型，它可以是任何一种脉冲发生器所发出的脉冲数与输入量成正比；②代码型（又称编码型）：输出的信号是数字代码，各码道的状态随输入量变化。其代码“1”为高电平，“0”为低电平。 三、传感器的特性及主要性能指标 1、传感器的特性主要是指输出与输入之间的关系，有静态特性和动态特性。 2、传感器的静态特性是当传感器的输入量为常量或随时间作缓慢变化时，传感器的输出与输入之间的关系，叫静态特性，简称静特性。表征传感器静态特性的指标有线性度，敏感度，重复性等。 3、传感器的动态特性是指传感器的输出量对于随时间变化的输入量的响应特性称为动态特性，简称动特性。传感器的动态特
思考与练习 2-5对某轴直径进行了15次测量，测量数据如下：26.2，26.2，26.21，26.23，26.19，26.22，26.21，26.19，26.09，26.22，26.21，26.23，26.21，26.18试用格拉布斯准则判断上述数据是否含有粗大误差，并写出其测量结果。 解: (1)求算数平均值及标准差估计值 15次算数平均值: 标准差的估计值: (2)判断有无粗大误差：采用格拉布斯准则 取置信概率 查表2-4，可得系数G=2.41，则有： 故剔除U9 (3)剔除粗大误差后的算术平均值及标准差估计值如下： 算数平均值为： 标准差的估计值为： 重新判断粗大误差： 取置信概率 查表2-4，可得系数G=2.41，则有： 故无粗大误差。 (4) 测量结果表示： 算术平均值的标准差： 199 .2615 1 15 1 == ∑=i i U U () () () mV x x v i i s 0335.014 015695 .01151152 21== --= -= ∑∑σ9 0807.00335.041.2νσ<=?=?s G 207 .2614 114 1 == ∑=i i U U () ()() mV x x v i i s 02507.013 00817.01141142 2 2== --= -= ∑∑ σ95 .0=αP 95 .0=αP 20594.002507.037.2i s G νσ>=?=?mV s X 0067.014 02507 .0n 2 ≈=＝ σσ
所以测量结果为： 2-6 对光速进行测量，的到如下四组测量结果： 求光速的加权平均值及其标准差。 解：权重计算：用各组测量列的标准差平方的倒数的比值表示。 加权算术平均值为： 加权算术平均值的标准差为： 3-3用一个时间常数为0.355秒的一阶传感器去测量周期分别为1秒、2秒和3秒的正弦信号，问幅值误差为多少？ 3-4 有一个温度传感器，其微分方程为30dy/dt+3y=0.15x ,其中y---输出电压 8 110 01915.0?=v 8 210 01415.0?=v 8 310 00075.0?-=v 8 410 00015.0?-=v ()s m P v P i i i i i x p /1000124.0148 4 1 4 1 2?=-= ∑ ∑==σ3(26.2070.02)x x x mV σ=±=±() %73.99=a P % 7.19%803 .0)(3%2.33%668.0)(2% 1.59%1001 ) (1%409.0)(1) (11)(71.0233322211112 =≈==≈==?-= ≈=+= = = A A s T A A s T A A A s T A T T ωωωωτωωπτωπω时， 当时，当时，当幅值由s m c s m c s m c s m c /10)00100.099930.2(/10)00200.099990.2(/10)01000.098500.2(/10)01000.098000.2(8483828 1?±=?±=?±=?±=100 :25:1:11 : 1 : 1 : 1 :::24 23 22 21 4321== σ σ σ σ P P P P s m P P x x i i i i i p /1099915.2/8 4 1 4 1 ?== ∑∑ ==
测试与传感技术作业三答案 测试与传感技术作业三答案 一、单项选择题（每题2分，共20分） 1、在光的作用下，电子吸收光子能量从键合状态过渡到自由状态，引起物体电阻率 的变化，这种现象称为（ D ） A磁电效应 B声光效应 C光生伏特效应 D光电导效应 2、码盘式传感器是建立在编 码器的基础上的，它能够将角度转换为数字编码，是一种数字式的传感器。码盘按结构可 以分为接触式、光电式和（ C ）三种。 A变电式 B磁电式 C电磁式 D感应同步器 3、利用测量仪表指针相对于刻度初始点的位移来决定被测量的方法称为（ C ） A 零位式测量 B 微差式测量 C 偏差式测量 D 直接测量 4、（ C ）的数值越大,热电偶的输出热电势就越大。 A、热端直径 B、热端和冷端的温度 C、热端和冷端的温差 D、热电极的电导率 5、在仿型机床当中利用电感式传感器来检测工件尺寸，该加工检测装置是采了（ C ）测量方法。 A、微差式 B、零位式 C、偏差式 D、零点式 6、时域阶跃响应法和频率响应法是研究传感器的（ A ）的方法。 A 动态特性 B 静 态特性 C 灵敏性 D 迟滞性 7.将电阻应变片贴在( C )上，就可以分别做成测力、位移、加速度等参数的传感器。 A.质量块 A.上升 B.导体 C.弹性元件 D.机器组件 D.归零 D.电阻值 8.半导体热敏电阻率随着温度上升，电阻率( B ) B.迅速下降 C.保持不变 B.体积大小 C.结构参数 9结构型传感器是依靠传感器( C )的变化实现信号变换的。 A.材料物理特性 10.阻抗头是测量振动系统( D )的拾振器。
A.振动位移 B.振动加速度 C.激振力 D.激振力及其响应 二、填空题（每题3分，共30分） 1.如果仅仅检测是否与对象物体接触，可使用ON-OFF型微动开关作为传感器。 2．码盘式传感器是建立在编码器的基础上的，它能够将角度转换为数字编码，是一种数 字式的传感器。码盘按结构可以分为接触式、_光电式_和_电磁式__三种。 3．应变片的选择包括类型的选择、材料的选用、___阻值的选择___、__尺寸的选择 ___等。 4.有源滤波器由集成运放和___ RC网络____组成。 5.采用__交流_____电源供电的电桥称为交流电桥。 6.多路模拟开关由__地址译码器_____和多路双向模拟开关组成。 7.为了提高检测系统的分辨率，需要对磁栅、容栅等大位移测量传感器输出信号进行 ___细分____。 8.若随机信号x(t)、y(t)的均值都为零，当τ→∞时，它们的互相关函数 Rxy(τ)=_____0__。 9．若测量系统无接地点时，屏蔽导体应连接到信号源的对地低阻抗端(或接地端) 10．交流电桥各桥臂的复阻抗分别为Z1，Z2，Z3，Z4，各阻抗的相位角分别为 ?1、?2、?3、?4，若电桥平衡条件为Z1/Z4=Z2/Z3，那么相位平衡条件应为 ?1+?3=?2+?4 。 三、问答题（每小题5分，共20分） 1.简述两类扭矩的测量原理及举例说明相应的扭矩传感器。 答：1)轴类零件受扭矩作用时，在其表面产生切应变，可通过测量该应变检测扭矩， 如电阻应变式扭矩传感器。2)弹性转轴受扭后，两端面的相对转角只与所承受的扭矩有关，且呈比例关系，可通过测量扭转角测量扭矩，如电容式或光电式扭矩传感器。 2、简述应变片在弹性元件上的布置原则，及哪几种电桥接法具有温度补偿作用。答：布置原则有：(1)贴在应变最敏感部位，使其灵敏度最佳； (2)在复合载荷下测量，能消 除相互干扰； (3)考虑温度补偿作用；单臂电桥无温度补偿作用，差动和全桥方式具有温 度补偿作用。 3.涡流式传感器测量位移与其它位移传感器比较，其主要优点是什么?涡流传感
传感器与检测技术知识总结 1：传感器是能感受规定的被检测量并按照一定规律转换成可输出信号的器件或装置。 一、传感器的组成 2：传感器一般由敏感元件，转换元件及基本转换电路三部分组成。①敏感元件是直接感受被测物理量，并以确定关系输出另一物理量的元件（如弹性敏感元件将力，力矩转换为位移或应变输出）。②转换元件是将敏感元件输出的非电量转换成电路参数（电阻，电感，电容）及电流或电压等电信号。 ③基本转换电路是将该电信号转换成便于传输，处理的电量。 二、传感器的分类 1、按被测量对象分类 （1）内部信息传感器主要检测系统内部的位置，速度，力，力矩，温度以及异常变化。（2）外部信息传感器主要检测系统的外部环境状态，它有相对应的接触式（触觉传感器、滑动觉传感器、压觉传感器）和非接触式（视觉传感器、超声测距、激光测距）。 2、传感器按工作机理 （1）物性型传感器是利用某种性质随被测参数的变化而变化的原理制成的（主要有：光电式传感器、压电式传感器）。 （2）结构型传感器是利用物理学中场的定律和运动定律等构成的（主要有①电感式传感器；②电容式传感器；③光栅式传感器）。 3、按被测物理量分类 如位移传感器用于测量位移，温度传感器用于测量温度。 4、按工作原理分类主要是有利于传感器的设计和应用。 5、按传感器能量源分类 （1）无源型：不需外加电源。而是将被测量的相关能量转换成电量输出（主要有：压电式、磁电感应式、热电式、光电式）又称能量转化型； （2）有原型：需要外加电源才能输出电量，又称能量控制型（主要有：电阻式、电容式、电感式、霍尔式）。 6、按输出信号的性质分类 （1）开关型（二值型）：是“1”和“0”或开(ON)和关（OFF）； （2）模拟型：输出是与输入物理量变换相对应的连续变化的电量，其输入/输出可线性，也可非线性； （3）数字型：①计数型：又称脉冲数字型，它可以是任何一种脉冲发生器所发出的脉冲数与输入量成正比；②代码型（又称编码型）：输出的信号是数字代码，各码道的状态随输入量变化。其代码“1”为高电平，“0”为低电平。 三、传感器的特性及主要性能指标 1、传感器的特性主要是指输出与输入之间的关系，有静态特性和动态特性。 2、传感器的静态特性是当传感器的输入量为常量或随时间作缓慢变化时，传感器的输出与输入之间的关系，叫静态特性，简称静特性。 表征传感器静态特性的指标有线性度，敏感度，重复性等。 3、传感器的动态特性是指传感器的输出量对于随时间变化的输入量的响应特性称为动态特性，简称动特性。传感器的动态特性取决于传感器的本身及输入信号的形式。传感器按其传递，转换信息的形式可分为①接触式环节；②模拟环节； ③数字环节。评定其动态特性：正弦周期信号、阶跃信号。 4、传感器的主要性能要求是：1）高精度、低成本。2）高灵敏度。3）工作可靠。4）稳定性好，应长期工作稳定，抗腐蚀性好；5）抗干扰能力强；6）动态性能良好。7）结构简单、小巧，使用维护方便等； 四、传感检测技术的地位和作用 1、地位：传感检测技术是一种随着现代科学技术的发展而迅猛发展的技术，是机电一体化系统不可缺少的关键技术之一。 2、作用：能够进行信息获取、信息转换、信息传递及信息处理等功能。应用：计算机集成制造系统（CIMS）、柔性制造系统（FMS）、加工中心（MC）、计算机辅助制造系统（CAM）。 五、基本特性的评价 1、测量范围：是指传感器在允许误差限内，其被测量值的范围； 量程：则是指传感器在测量范围内上限值和下限值之差。2、过载能力：一般情况下，在不引起传感器的规定性能指标永久改变条件下，传感器允许超过其测量范围的能力。过载能力通常用允许超过测量上限或下限的被测量值与量程的百分比表示。 3、灵敏度：是指传感器输出量Y与引起此变化的输入量的变化X之比。 4、灵敏度表示传感器或传感检测系统对被测物理量变化的反应能力。灵敏度越高越好，因为灵敏度越高，传感器所能感知的变化量越小，即被测量稍有微小变化，传感器就有较大输出。K值越大，对外界反应越强。 5、反映非线性误差的程度是线性度。线性度是以一定的拟合直线作基准与校准曲线作比较，用其不一致的最大偏差△Lmax与理论量程输出值Y（=ymax—ymin）的百分比进行计算。 6、稳定性在相同条件，相当长时间内，其输入/输出特性不发生变化的能力，影响传感器稳定性的因素是时间和环境。 7、温度影响其零漂，零漂是指还没输入时，输出值随时间变化而变化。长期使用会产生蠕变现象。 8、重复性：是衡量在同一工作条件下，对同一被测量进行多次连续测量所得结果之间的不一致程度的指标；（分散范围
《传感器与检测技术》试题 一、填空：（20分） 1，测量系统的静态特性指标主要有线性度、迟滞、重复性、分辨力、稳定性、温度稳定性、各种抗干扰稳定性等。（2分） 2.霍尔元件灵敏度的物理意义是表示在单位磁感应强度相单位控制电流时的霍尔电势大小。 4.热电偶所产生的热电势是两种导体的接触电势和单一导体的温差电势组成的，其表达式为Eab （T ，To ）=T B A T T B A 0d )(N N ln )T T (e k 0σ-σ?+-。在热电偶温度补偿中补偿导线法（即冷端延长线法）是在连接导线和热电偶之间，接入延长线，它的作用是将热电偶的参考端移至离热源较远并且环境温度较稳定的地方，以减小冷端温度变化的影响。 5.压磁式传感器的工作原理是：某些铁磁物质在外界机械力作用下，其内部产生机械压力，从而引起极化现象，这种现象称为正压电效应。相反，某些铁磁物质在外界磁场的作用下会产生机械变形，这种现象称为负压电效应。（2分） 6. 变气隙式自感传感器，当街铁移动靠近铁芯时，铁芯上的线圈电感量（①增加②减小③不变）（2分） 7. 仪表的精度等级是用仪表的（① 相对误差 ② 绝对误差 ③ 引用误差）来表示的（2分） 8. 电容传感器的输入被测量与输出被测量间的关系，除（① 变面积型 ② 变极距型 ③ 变介电常数型）外是线性的。（2分） 1、变面积式自感传感器，当衔铁移动使磁路中空气缝隙的面积 增大时，铁心上线圈的电感量（①增大，②减小，③不变）。 2、在平行极板电容传感器的输入被测量与输出电容值之间的关 系中，（①变面积型，②变极距型，③变介电常数型）是线性的关系。 3、在变压器式传感器中，原方和副方互感M 的大小与原方线圈 的匝数成（①正比，②反比，③不成比例），与副方线圈的匝数成（①正比，②反比，③不成比例），与回路中磁阻成（①正比，②反比，③不成比例）。 4、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
2018电大本科《传感器与测试技术》形考1-4 形考作业一 一、判断题（Y对/N错） 1．测试技术在自动控制系统中也是一个十分重要的环节。Y 2．金属应变片的灵敏系数比应变电阻材料本身的灵敏系数小。Y 3．热敏电阻传感器的应用范围很广，但是不能应用于宇宙飞船、医学、工业及家用电器等方面用作测温使用。N 4．电容式传感器的结构简单，分辨率高，但是工作可靠性差。N 5．电容式传感器可进行非接触测量，并能在高温、辐射、强烈振动等恶劣条件下工作。Y 6．电容式传感器不能用于力、压力、压差、振动、位移、加速度、液位的测量。Y 7．电感传感器的基本原理不是电磁感应原理。N 8．电感式传感器可以将被测非电量转换成线圈自感系数L或互感系数M的变化，再由测量电路转换为电压或电流的变化量输出。Y 9．互感传感器本身是变压器，有一次绕组圈和二次绕组。Y 10．差动变压器结构形式较多，有变隙式、变面积式和螺线管式等，但其工作原理基本一样。Y 11．传感器通常由敏感器件、转换器件和基本转换电路三部分组成。Y 12．电容式传感器是将被测量的变化转换成电容量变化的一种传感器。Y 13．电阻应变片的绝缘电阻是指已粘贴的应变片的引线与被测试件之间的电阻值。Y 14．线性度是指传感器输出量与输入量之间的实际关系曲线偏离拟合直线的程度。Y 15．测量误差越小，传感器的精度越高。Y 16．传感器的灵敏度k等于传感器输出增量与被测量增量之比。N 17．传感器能检测到输入量最小变化量的能力称为分辨力，当分辨力以满量程输出的百分数表示时则称为分辨率。Y 18．测量转换电路首先要具有高精度，这是进行精确控制的基础。N 19．电桥是将电阻、电容、电感等参数的变化转换成电压或者电流输出的一种测量电路。Y
测试与传感技术试题及答案 一、埴空题[每空2分．共26分） 1．铁磁材料在外力的作用下，内部产生应变，从而产生应力，导致各磁畴间的界限发生移 动，各个磁畴的磁化强度矢量转动，破坏了平衡状态，使材料的总磁化强度随之发生变化，这种 现象称为——。 2．用于检测的超声波换能器有——、磁致伸缩型、电磁型、有振板型和弹性 表面波型等。 3．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)，这种现象叫做——· 4．在自动化探伤中，声源和工件之间有相对运动，由缺陷反射回来的超声波的频率将与声源发射超声波的频率有所不同，这种现象即为———兰——，由此效应引起的频率变化称为——。 5．应变片由——、——及覆盖片三部分组成。 ——两头焊有引出线，作连接测量导线用。 6．传感器在正(输人量增大)反(输入量减小)行程中输出输入曲线不重合称为 ——，它一般由实验方法测得。 7．某些晶体沿着一定方向受到外力作用时，内部会产生极化现象，同时在某两个表面上产 生大小相等符号相反的电荷；当外力去掉后，又恢复到不带电状态；当作用力方向改变时，电荷 的极性也随着改变：晶体受力所产生的电荷量与外力的大小成正比。这种现象叫 。反之，如对晶体施加电场，晶体将在一定方向上产生机械变形；当外加电 场撤去后，该变形也随之消失。这种现象称为——，也称作电致伸缩效应。 8．超声波探伤作为无损探伤的主要手段，在工业检测中应用十分广泛，常用的超声波探伤
方法有共振法、——和脉冲反射法等。 9．电阻丝在外力作用下发生机械变形时，其电阻值发生变化，这一现象叫做 二、选择题：选择正确的答案，将其对应的字母填入横线处。(每空2 分，共26分) 1．声波在介质中传播的速度称为声速。对于不同波型的超声波，其传播速度—— A．不同B．相同 C成线性关系D．纵波的声速约是横波的一半 2．．是测试系统的第一个环节，将被测系统或过程中需要观测的信息转化为人们 所熟悉的各种信号。 A 敏感元件B．转换元件 C传感器D．被测量 3．当超声波在一种介质中传播到界面或遇到另一种介质时，若其方向不垂直于界面，将产生声波的反射、折剔·及——现象。 A．表面波B．兰姆波 C驻波D波型转换 4．利用——制成的光电举件有光敏二极管、光敏三极管和光电池等：利用——可 制成半导体光敏电阻；利用——制成的光电铝件有真空光电管、充气光电管和光电倍增管。 A压电效应B．外光电效应 C磁电效应D．声光效应 E．光生伏特效应F．光电导效应 5．为了消除应变片的温度误差，可采用的温度补偿措施包括：——、——和
d .尺寸的选择 e.精度的选择 、简答题（每小题 5 分，共 20分） 1．传感器： 2．静特性： 3．超声波的波型有几种？是根据什么来分类的？ 4．简述电容式传感器的工作原理。 二、选择题（每空 3分，共 27 分） 1．码盘式传感器是建立在编码器的基础上的，它能够将角度转换为数字编码，是一种数字式的传感器。码盘 按结构可以分为接触式、 __________________________________ 和 __________ 三种。 a. 光电式 b .磁电式 c .电磁式 d.感应同步器 2．当超声波在一种介质中传播到界面或遇到另一种介质，其方向不垂直于界面时，将产生声波的反射、折射 及 现象。 a .表面波 b .兰姆波 c .驻波 d .波型转换 3. 改变电感传感器的引线电缆后， ________________ 。 a. 不必对整个仪器重新标定 b. 必须对整个仪器重新调零 c. 必须对整个仪器重新标定 d. 不必对整个仪器重新调零 4. ____________________________________________________ 应变片的选择包括类型的选择、材料的选用、 、 等。 a .测量范围的选择 b.电源的选择 c .阻值的选择 f .结构的选择 5. ____________________________________ 应变片绝缘电阻是指已粘贴的 应变片的之间的电阻值。
a.覆盖片与被测试件 b.引线与被测试件c基片与被测试件d.敏感栅与被测试件 6.在光的作用下，电子吸收光子能量从键合状态过渡到自由状态，引起物体电阻率的变化，这种现象称为 a.磁电效应 b .声光效应c.光生伏特效应d.光电导效应 7?如图所示的结构由线圈、铁芯、衔铁三部分组成的。线圈套在铁芯上的，在铁芯与衔铁之间有一个空气隙， 空气隙厚度为'o传感器的运动部分与衔铁相连。当外部作用力作用在传感器的运动部分时，衔铁将会运动而产生 位移，使空气隙15发生变化。这种结构可作为传感器用于_____________________ o a.静态测量 b .动态测量c.静态测量和动态测量 d.既不能用于静态测量，也不能用于动态测量三、综合题（共53 分） 1.激光干涉传感器的作用是测量长度，其基本原理就是光的干涉原理，测量精度高、分辨力高。如图所示是 迈克尔逊双光束干涉系统，图中S是光源，B是分光镜，M1是固定反射镜，M2是可动反射镜，P是观察屏处，试介绍其工作原理。（15分）
第一次作业答案 1√2√3×4×5×6×7×8√9√10√ 1、敏感元件、转换元件 2、电容式 3、被测构件 4、线性度 5、高 6、输出、输入 7、传感器的分辨率、分辨率 8、高精度 9、电压、电流 10、直流电桥和交流电桥 三、 1.模拟信号和数字信号，模拟信号的如电阻式传感器、电容式传感器等，数字信号的如光电式编码器 2.p41页，常用的分类方法有按选频作用进行分类（低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器、带阻滤波器）、根据构成滤波器的元器件类型进行分类（CR、LC或晶体谐振滤波器）、根据构成滤波器的电路性质进行分类（有源滤波器、无源滤波器）、根据滤波器所处理信号的性质进行分类（模拟滤波器和数字滤波器） 3.电阻应变片的工作原理是基于应变—电阻效应制作的，即导体或半导体材料在外力的作用下产生机械变形时，其电阻值相应的发生变化，这种现象称为应变电阻效应。 电阻应变片的工作原理是基于应变效应。电阻应变片的测量原理为：金属丝的电阻值除了与材料的性质有关之外，还与金属丝的长度，横截面积有关。将金属丝粘贴在构件上，当构件受力变形时，金属丝的长度和横截面积也随着构件一起变化，进而发生电阻变化。dR/R=Ks*ε 其中，Ks为材料的灵敏系数，其物理意义是单位应变的电阻变化率，标志着该类丝材电阻应变片效应显着与否。ε为测点处应变，为无量纲的量，但习惯上仍给以单位微应变，常用符号με表示。由此可知，金属丝在产生应变效应时，应变ε与电阻变化率dR/R成线性关系，这就是利用金属应变片来测量构件应变的理论基础。 4.课本74页
5.课本71页 6.当金属线材受到单位拉力时，由于整根金属线的每段都受到同样大小的拉力，其应变也是相同的，故线材总电阻的增加值为各微段电阻增加之和。但整根金属线材弯折成栅状，制成应变片后，在应变片的灵敏轴向施以拉力，则直线段部分的电阻丝仍产生沿轴向的拉伸应变，其电阻式增加的，而各圆弧段，除了有沿轴向产生的应变外，还有在与轴向垂直的方向上产生的压缩应变，使得圆弧段截面积增大，电阻值减小。虽然金属丝敏感栅的电阻总的变现为增加，但是，由于各圆弧段电阻减小的影响，使得应变片的灵敏系数要比同样长度单纯受轴向力的金属丝的灵敏系数小，这种由弯折处应变的变化使灵敏系数减小的现象称为应变片的 横向效应。
0.1传感器：处于检测与控制系统之首，是感知、获取与检测信息的窗口 0.2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，通常敏感元件和转换元件以及相应的信号调节转换电路组成。 1.1输入量为常量或变化极慢时传感器输入-输出特性。指标：线性度（大）、迟滞（小）、重复性（好）、分辨力（强）、稳定性（高）、温度稳定性（高）、各种抗干扰稳定性（高）。传感器的静特性由静特性曲线反映出来，静特性曲线由实际测绘中获得。 测量系统的静态特性指标通常用输入量与输出量的对应关系 来表征。 人们根据传感器的静态特性来选择合适的传感器 1.2最小二乘法准则的几何意义在于拟和直线精密度高即误差小。相关公式： 1.3非接触式测量：1热电式传感器：测量温度 2光纤传感器：测量光信号3电容式传感器：测量位移 接触式测量：1电位器式压力传感器：测量压力 2 应变片式电阻传感器：测量电阻值 3应变式扭矩传感器：测量扭矩 二应变式 2.1电阻应变片式传感器按制造材料可分为①金属 材料和②半导体 材料。它们在受到外力作用时电阻发生变化，其中①的电阻变化主要是由 电阻压阻效应_ 形成的，而②的电阻变化主要是由 电阻率变化 造成的。 半导体 材料传感器的灵敏度较大。 2.2简述电阻应变片式传感器的工作原理。（压阻效应）（4分） 答：电阻应变片的工作原理是基于电阻压阻效应，即在导体产生机械变形时，它的电阻值相应发生变化。 2.3 金属电阻应变片由四部分组成：敏感栅、基底、盖层、黏结剂、引线。②其主要特性参数：灵敏系数、横向效应、机械滞后、零漂及蠕变、温度效应、应变极限、疲劳寿命、绝缘电阻、最大工作电流、动态响应特性。 2.4温差①在外界温度变化的条件下，由于敏感栅温度系数 及栅丝与试件膨胀系数（）之差异性而产生虚假应变输出有时会产生与真实应变同数量级的误差，所以必须补偿温度误差的措施。②方法：1自补偿法：包括单丝自补偿法和组合式自补偿法 2线路补偿法 （平衡条件：电桥相邻两臂电阻的比值相等。） 三 电感式 利用线圈自感或互感的变化来实现测量的一种装置。 3.1变气隙式自感传感器，当街铁移动靠近铁心时，铁心上的线圈电感量 增加 .变面积式自感传感器，当衔铁移动使磁路中空气缝隙的面积增大时，铁心上线圈的电感量增大 3.2 在变压器式传感器中，一次侧和二次侧互感M 的大小与 绕组匝数 成正比，与 穿过线圈的磁通成正比，与磁回路中磁阻成反比。为反映差值互感，应将两个一次绕组的同名端顺向串联，将两个两次绕组的同名端反向串联 3.3以自感式传感器为例说明差分式传感器可以提高灵敏度的原理。 差分式灵敏度 t αs g ββ与000202l S W L μ=??? ? ??-?+=-?+=-=?122)(2000002000200020l l l l S W l S W l l S W L L L μμμ????????+???? ???+?--=...1220000l l l l l L S
传感器与测试技术课程设计 《荷重传感器及电子秤》 课程设计
分校（站、点）： 年级、专业：机械制造及其自动化 学生姓名： 学号： 指导教师： 完成日期： 2012、6 一，设计简述 随着现代化生产的发展，电子秤在许多商业活动中已成为不可缺少的计量工具。电子秤作为一个典型的自动检测系统，也可归纳为由三大环节所组成。 如图1所示一次仪表通常指的是传感器，它是由敏感元件，电路，机构等组成，是利用某些特殊材料对某些物理量具有一定的敏感，然后转换成电量（电压，电流）。通常来自一次仪表的电信号比较弱小，不足以驱动显示器。为此采用二次仪表对信号进行放大；来自一次仪表的电信号往往还夹带外部的干扰信号，必须把它去除，一般二次仪表还包括滤波电路用以消除干扰。传感器的转换关系往往并不服从线性关系，所以有时还需要进行适当的线性补偿处理。故称二次仪表为测量与显示部件。
二次仪表的输出信号可能是模拟量，也可能是数字量。三次仪表是采用了计算机技术，所以要求二次仪表的输出信号必须是数字信号。三次仪表将进一步对信号进行处理并形成控制量输出。作为规模较小的仪表系统，三次仪表主要是以中央处理器为核心的数字电路，组成智能化仪表。使整个测量系统的性能与功能大大提高。 图2所示的以单片机为核心部件组成三次仪表，它大大丰富了电子秤功能。 各种各样形式的电子秤的仪表结构都是大同小异的，都必须利用荷重传感器来采集重量信号并变换成相应大小的电信号。电子秤的二次仪表把来自荷重传感器的微弱电压信号进行放大，滤波。这不仅为了提高灵敏度，更重要的是与下一环节的电路进行正确匹配。目前大多数电子秤是数字显示方式，所以模拟信号还必须作模数转换。有了AD转换器的数码信号，就可以进行自动标度变换、自动超载报警、自动数字显示。还可以增加人机对话键盘、与外部设备的数据交换与通信、输出模拟或数字控制信号等功能。由此大大提高了性能。 二，设计过程 1、荷重传感器电子称传感器的选用 荷重传感器的形式有电阻式、电容式、压磁式等多种形式。电阻式传感器又分为
测试与传感技术 2. C. 3.用共振法确定系统的固有频率时T s采样后，其频谱将具有（）特征。A. 周期、离散 4. D. 6.(2分)下面那一项不是半导体应变计的优点（）C. 横向效应小 7.(2分)下面哪项不是SAW传感器的优点：（）A. 分辨率低; 8.(2分)数字信号的特征是( )D. 时间上和幅值上都离散 9.差动变压器式电感传感器是把被测位移量转换成( )的变化装置，通过这一转换从而获得相应 的电压输出。B. 线圈互感 11.(2分)下列哪一项是半导体式应变计的主要优点（）B. 灵敏度高 12.(2分)描述周期信号频谱的数学工具是( )B. 傅立叶变换 13.(2分)属于传感器动态特性指标的是（）D. 固有频率 14.无论二阶系统的阻尼比ξ如何变化，当它所受的激振力频率与系统固有频率相等时，该系统 的位移响应与激振力之间的相位差必为( )B. 90° 15.(2分)传感器与被测量的对应程度可用其（）表示。A. 精确度 17.(2分)下列哪一项不是金属式应变计的主要缺点（）D. 响应时间慢 18.(2分)非线性度是表示校准曲线( )的程度B. 偏离拟合直线 20.(2分)信号传输过程中，产生干扰的原因是( )C. 干扰的耦合通道 2.周期信号的强度以( )来表达。A. 峰值B. 绝对均值C. 方差D. 有效值 3.一般交流电压表均按有效值刻度在测量非正弦信号时,其输出量( )A. 不一定和信号的有效 值成比例D. 可能和信号的峰值或者绝对均值成比例,视表内检波电路而定 2.(4分)光敏电阻具有灵敏度高，光谱响应范围宽，体积小，重量轻机械强度高，耐冲击，抗过 载能力强，耗散功率小等特点。答案错 5.表明声波传感器可以通过测量频率的变化就可检测特定气体成分的含量，其选择性的吸附膜 的选择非常重要，常用三乙醇胺薄膜选择性测量( )、Pd膜选择性测量( )、WO3选择性测量( )、酞箐膜选择性测量( )等。A. H2S B. H2 C. NO2 D. SO2 1.(4分)CCD图像传感器是按一定规律排列的MOS电容器组成的阵列。答案对 3.(4分)光纤纤芯折射率低于包层的折射率。答案错 4.想要提高电桥的电压灵敏度Ku，必须提高电源电压，但不受应变计允许功耗的限制。答案错 5.(4分)黑体是指对辐射到它上面的辐射能量全部吸收的物体。（）答案对 6.一个复杂的高阶系统总是可以看成是由若干个零阶、一阶和二阶系统串联而成的。答案对 7.动态特性好的传感器，其输出随时间的变化规律将再现输入随时间变化的规律，即它们具有 相同的时间函数。答案对 8.(4分)外光电效应分为光电导效应和光生伏特效应答案错 9.(4分)应变计的非线性度一般要求在0.05％或1％以内。答案对 10.热回路的热电动势的大小不仅与热端温度有关，而且与冷端温度有关。答案对 1.)以下属于应变计温度误差产生的原因是：（）D. 敏感栅金属丝电阻本身随温度发生变化3.(2分)对压电式加速度传感器，希望其固有频率( )C. 尽量高些