传感器与检测技术知识点概括
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《传感与检测技术》考试总结20121030第一章:概论(P1)1.1 静态特性(P6):在稳态信号作用下,传感器输出量与输入量的关系,主要指标(线性度,精度,灵敏度,重复性)。
1.1.1线性度(P6):研究传感器线性特性时,有三种特殊情况(图):①理想特性曲线②仅有偶次非线性项时,特性曲线没有对称性,可取的线性范围较小,传感器设计应该避免出现这种曲线③仅有奇次项时,以原点为对称点,可获得较大的线性范围,差动传感器就具有这样的特性拟合直线(P8):“线性化”是指用割线或切线近似地代替实际曲线的一段,是能反映校准曲线的变化趋势且使误差的绝对值最小的直线,大多采用端点连线法得到拟合直线线性度公式(P8)lδ指非线性误差,即线性度;F Sy∙指满量程输出量,max∇指最大非线性绝对误差,1.1.2灵敏度(P8):指传感器在稳态下输出增量对输入量之比值,对于线性传感器系统, 灵敏度就是拟合直线的斜率,是个常数,公式对于非线性传感器系统,灵敏度不是常数,公式:1.1.3重复性(P9):是指传感器在输入量按同一方向做全量程连续多次测试时所得输入输入曲线不重合程度,是反映精密度的一个指标,产生原因与迟滞性基本相同,重合性越好,误差越小 )3100%F S y σ⨯z δ——重复性误差;σ——标准误差1.1.4 精 度(精确度)(P10S %”所得m δ的值就是仪表的精密等级,如0.05级,1.2 动态特性(P10):反映传感器对于(随时间变化的输入量)的响应特性,为了记录波形参数,传感器要有较好的动态响应特性。
1.2.1数学模型(P10):通常以线性时不变系统来描述传感器的动态特性,就是用常系数微分方程建立传感器输出量y 与输入量x 之间的数学关系,公式:线性时不变系统有两个十分重要性质:叠加性和频率保持性,频率保持性指线性系统稳态响应时输出信号的频率与输入信号的频率保持相同1.2.2时域特性(P11)1.2.2.1一阶传感器单位阶跃响应(P11):1.2.2.2时域特性指标(P13):①时间常数τ——一阶传感器输出量上升到稳态值的0.632倍所需要的时间,τ越小,稳态响应时间越短②上升时间tr ——传感器输出量由稳态值的③延迟时间ts ——传感器输出量达到稳态值的50%所需时间④超调量σ——传感器输出的最大值与稳态值的偏差,公式:()()()y tp yyσ-∞∞=;y(tp)——输出的最大值; y(∞)——输出的稳态值1.2.3频域特性1.2.3.1一阶传感器的正弦响应(P14)1.2.3.2频域特性指标(P15):①通频带:传感器输出量保持在一定值(幅频特性曲线上相对于幅值衰减3dB)内所对应的频率范围;②工作频率:传感器输出幅值误差在±5%(或±10%)所对应的频率范围③相对误差:在工作频带范围内输出量的相位偏差,应小于5°(或10°)1.3测量误差分析基础1.3.1.1系统误差(P18)是指服从于某一确定规律(定值或规律性变化值)的测量误差,产生原因有以下4方面,是可预知的:①测试环境没有达到标准②测试仪表不够完善③测试电路的搭建或系统的安装不正确④测试人员的不良操作或视觉偏差1.3.1.2系统误差消除方法(P19①引入修正值:当系统误差为恒值时,修正值是一个定值;当系统误差为变差时,修正值是一个数表或者曲线或者修正计算式。
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。
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。
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。
、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。
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。
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传感器与检测技术知识总结主要检测系统的外部环境状态,它有、传感器的分类(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。
传感器与检测技术知识总结第一章概述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。
传感器与检测技术重点知识点总结
1. 传感器的基本概念及分类
传感器是一种能够将被检测物理量转换为可被检测设备处理的电信号输出的器件。
根据被检测物理量的不同,传感器可分为光学传感器、声学传感器、温度传感器、压力传感器、流量传感器等。
2. 传感器的检测原理
传感器的检测原理通常分为以下几种:电学检测、磁学检测、光学检测、化学检测、声学检测、机械检测等。
3. 传感器的基本参数
传感器的基本参数包括:灵敏度、线性度、分辨率、重复性、稳定性、响应时间等。
4. 传感器的生产工艺
传感器的生产工艺主要包括晶体生长、半导体制备、陶瓷材料制备、薄膜技术、微加工技术等。
5. 传感器的应用领域
传感器广泛应用于工业控制、仪器仪表、环境监测、医疗设备、航空航天等领域。
6. 传感器与物联网技术的结合
传感器与物联网技术的结合,将传感器与互联网技术相结合,实现远程监测、智能控制与预警等功能,具有广泛的应用前景。
7. 检测技术的应用
除了传感器技术,还有其他的检测技术,如光谱分析、物质检测、图像识别等,在环境监测、工业检测与医疗诊断等领域有着重要的应用。
传感器与检测技术重点知识点总结传感器是一种能够感知、收集并转换物理量或化学量等信息的装置。
它广泛应用于各个行业和领域,如工业生产、环境监测、医疗设备、汽车等。
以下是传感器与检测技术的一些重点知识点总结。
1.传感器的基本原理-传感器是通过感知或测量物理量或化学量等信息,并将其转化为可用的电信号输出。
-常见的物理量包括温度、压力、湿度、光照强度、流量等;化学量包括气体浓度、pH值等。
-传感器的工作原理包括电学、热学、光学、化学以及机械等不同的原理。
-传感器的输出信号可以是电压、电流、频率、电阻等形式。
2.传感器的分类-按照感知的物理量或化学量的不同,传感器可以分为温度传感器、压力传感器、光敏传感器、流量传感器等。
-按照测量原理的不同,传感器可以分为电阻传感器、电容传感器、电感传感器、化学传感器等。
-按照输出信号类型的不同,传感器可以分为模拟输出传感器和数字输出传感器。
3.传感器的特性与参数-灵敏度:传感器响应物理量变化的能力,它决定了传感器的测量范围和分辨率。
-精度:传感器测量值与真实值之间的偏差,包括系统误差、随机误差等。
-响应时间:传感器从感知到输出响应所需的时间。
-可靠性:传感器在一定环境条件下长时间稳定工作的能力。
-线性度:传感器输出信号与输入物理量之间的线性关系。
-温度影响:传感器在不同温度下性能的稳定性。
-零点漂移:在长时间使用过程中,传感器输出信号发生的零点偏移。
-跨度漂移:在长时间使用过程中,传感器输出信号的量程偏移。
-电磁兼容性:传感器在干扰条件下的工作能力。
4.传感器的应用领域-工业生产:用于监测和控制工艺过程中的温度、压力、流量等参数,提高生产效率和质量。
-环境监测:用于监测大气污染、水质污染、噪声等环境参数,保护生态平衡和人类健康。
-汽车行业:用于汽车发动机的温度、压力、氧气浓度等参数的监测和控制,提高汽车性能和安全性。
-医疗设备:用于监测病人的体温、心率、血压等生理参数,辅助医疗诊断和治疗。
第一章1.传感器的功能:信息收集,信号数据的转换2.传感器的组成:传感器通常由敏感元件、转换元件、调解转换电路3部分组成3.衡量传感器静态特性的重要指标是线性度、灵敏度、迟滞、重复性和零点漂移等线性度:是指传感器输出与输入之间的线性程度灵敏度:是指传感器在稳态下的输出变化量与引起变化的输入变化量之比,用S表示迟滞: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重复性:是指在同一工作条件下,输入量按同一方向做全量程连续多次变化时,所得特性曲线不一致的程度零点漂移:当传感器无输入时,每隔一段时间对传感器的输出进行读数,其输出偏离零值的情况,即为零点漂移温度漂移:是指温度变化时传感器输出值偏离程度4.传感器的动态特性:最大超调量、延迟时间、上升时间、峰值时间、响应时间第二章1、应变式传感器可以测量力、荷重、应变、位移、速度、加速度等各种参数。
2、电阻应变效应:金属丝的电阻随其所受机械形变(拉伸或压缩)的大小变化。
3、电阻应变主要有四部分组成:电阻丝、基片、覆盖层和引出线。
4、按应变片敏感栅所用的材料不同,应变片可以划分为金属应变片和半导体应变片,其中金属应变片分为体型和薄膜型;半导体应变片分为体型、薄膜型、扩散型、PN结型及其他型。
5、半导体应变片的工作原理是基于半导体的压阻效应,压阻效应是指对半导体施加压力时半导体的电阻率会发生改变的现象。
6、产生应变片温度误差的主要因素有:(1)、敏感栅金属丝电阻本身随温度发生变化(2)、试件材料和电阻丝的线膨胀系数的影响7、电阻应变片的温度补偿方法有:线路补偿法和应变片自补偿两类。
8、应变片自补偿有选择式自补偿应变片和双金属敏感栅自补偿应变片。
9、根据电桥电源的不同,可分为直流电桥和交流电桥。
第三章1.电感式传感器主要有自感式,互感式和涡流式三种2.自感式电感传感器由线圈、铁心和衔铁三部分组成3.自感式电感传感器的结构类型有变间隙式、变面积式、螺线管式(变气隙导磁系数)4.自感式电感传感器的转换电路有交流电桥式、交流变压器式以及谐振式几种形式,其中交流电桥式最为常用,谐振式转换电路有谐振式调幅电路和谐振式调频电路5.互感式电感传感器由一、二次绕组,铁心,衔铁三部分组成6.互感式电感传感器的主要特性:输出电压特性,灵敏度,温度特性,零点残余电压的消除方法(提高互感式电感传感器的组成结构及电磁特性的对称性,引入相敏整流电路,采用外电路补偿法)7.电涡流传感器的结构:变间隙式,变面积式,螺线管式,低频透射式,高频反射式8.影响电涡流式传感器的灵敏度的因素:被测体材料对测量的影响,被测体大小和形状对测量的影响,传感器形状和大小对传感器灵敏度的影响9.电涡流传感器的转换电路:调频式电路,调幅式电路10.电涡流式传感器的应用:电涡流式传感器的应用领域很广,可进行位移,厚度,转速,振动,温度等多参数的测量第四章1、电容式传感器:把某些非电量的变化通过一个可变电容转化成电容变化的装置。
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。
《传感器与检测技术》(传感器部分)知识点总结第一章 概述1.传感器的定义与组成(1)定义: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。
(2)共性:利用物理定律或物质的物理、化学、生物等特性,将非电量转换成电量。
(3)功能:检测和转换。
(4)组成:5.开展基础理论研究寻找新原理6.传感器的集成化第二章 传感器的基本特性1.线性度(传感器的静态特性之一)(1)定义:传感器的输入、输出间成线性关系的程度。
(2)非线性特性的线性化处理:Y FSy Y FSy Y FSyo(a )切线或割线X mxo(b )过零旋转X mxo(c )端点平移X mx(3)非线性误差:γL = ± Δ L ma xY FS式中,γL ——非线性误差(线性度);ΔL m a x ——输出平均值与拟合直线间的最大偏差绝对 值;Y F S ——满量程输出。
2.灵敏度(传感器的静态特性之二)传感器在稳态信号作用下输出量变化对输入量变化的比值。
0 S n = y x xS n = dy dx (a) 线性测量系统(b) 非线性测量系统 0S n y = f x ) dy dx = C x 0 S n y = f ( )dy x 0 S n y = f (x ) dy dx(c) 灵敏度为常数(d) 灵敏度随输入增加而增加 (e) 灵敏度随输入增加而减小3.分辨率/分辨力(传感器的静态特性之三)分辨率是指传感器能够感知或检测到的最小输入信号增量。
分辨率可以用增量的绝对值 或增量与满量程的百分比来表示。
4.迟滞/回程误差(传感器的静态特性之四)(1)定义:在相同测量条件下,对应于同一大小的输入信号,传感器正、反行程的输出信 号大小不相等的现象。
开发新材料 采用新工艺 探索新功能具有同样功能的传感器集成化,即将同一类型的单个传感元件用集成工艺在同一平面上 排列起来,形成一维的线性传感器,从而使一个点的测量变成对一个面和空间的测量。
传感器及检测技术重点知识点总结传感器是一种能够感知环境中各种参数并将其转化为可量化的电信号输出的设备。
检测技术则是利用传感器对环境中各种参数进行检测和监测的技术。
以下是传感器及检测技术的重点知识点总结:1.传感器的基本原理:传感器的基本原理是将被测物理量转化为与之成正比的电信号输出。
传感器中常用的原理包括电阻、电容、电感、磁电效应、光电效应等。
2.传感器的分类:传感器可以根据测量参数的类型进行分类,如力传感器、温度传感器、湿度传感器、压力传感器等;也可以根据传感器的工作原理进行分类,如光传感器、声传感器、气体传感器、生物传感器等。
3.传感器的特性:传感器的特性包括精度、灵敏度、稳定性、线性度、响应时间等。
精度是指传感器输出与实际值之间的偏差;灵敏度是指传感器输出信号随被测量变化的程度;稳定性是指传感器输出信号在长时间内的稳定程度;线性度是指传感器输出与被测量之间的线性关系;响应时间是指传感器从检测到信号输出的时间。
4.传感器信号的处理和调节:传感器输出的信号常常需要经过放大、滤波、校准和线性化处理后才能得到有效的结果。
放大可以增大传感器输出信号的幅度;滤波可以去除传感器输出信号中的噪声;校准可以修正传感器输出的非线性特性;线性化可以将传感器输出信号与被测量参数之间建立线性关系。
5.传感器网络和通信技术:近年来,随着物联网的兴起,传感器网络和通信技术也得到了迅速发展。
传感器网络是一种由分布在空间中的大量传感器节点组成的网络,通过无线通信技术实现节点之间的数据传输。
这种网络可以实现大范围的环境监测和数据采集。
6.检测技术的应用领域:传感器及检测技术广泛应用于各个领域,如环境监测、医疗健康、交通运输、工业自动化等。
在环境监测方面,传感器可以用于测量环境中的温度、湿度、气体含量等;在医疗健康方面,传感器可以用于监测人体的心率、体温、血压等;在交通运输方面,传感器可以用于监测车辆的速度、加速度、位置等;在工业自动化方面,传感器可以用于监测生产线上的温度、压力、流量等。
1、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。
2、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。
3、要实现不失真测量,检测系统的幅频特性应为常数4、传感器静态特性是指传感器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称为传感器的静态特性。
5,测量系统的静态特性指标主要有线性度、迟滞、重复性、分辨率、灵敏度、漂移、稳定性、温度稳定性、各种抗干扰稳定性等。
(请写出反映传感器的五种性能指标,及写出三种解释传感器指标?精度、分辨率、灵敏度、线性度、迟滞。
反映传感器准确度的指标是精度,反映传感器灵敏度的指标是灵敏度,反映传感器稳定性的指标是迟滞)6,传感器对随时间变化的输入量的响应特性叫传感器动态性。
7,动态特性中对一阶传感器主要技术指标有时间常数。
动态特性中对二阶传感器主要技术指标有固有频率、阻尼比。
8,从时域(延迟时间,上升时间,响应时间,超调量)和频域(幅频特性,相频特性)两个方面分别采用瞬态响应法和频率响应法来分析动态特性。
9,幅频特性是指传递函数的幅值随被测频率的变化规律,相频特性是指传递函数的相角随被测频率的变化规律。
传感器中超调量是指超过稳态值的最大值□A (过冲)与稳态值之比的百分数。
电阻式传感器10,金属材料的应变效应是指金属材料在受到外力作用时,产生机械变形,导致其阻值发生变化的现象叫金属材料的应变效应。
11,半导体材料的压阻效应是半导体材料在受到应力作用后,其电阻率发生明显变化,这种现象称为压阻效应。
12,金属丝应变片和半导体应变片比较其相同点是它们都是在外界力作用下产生机械变形,从而导致材料的电阻发生变化。
13,金属丝应变片和半导体应变片比较其不同点是金属材料的应变效应以机械形变为主,材料的电阻率相对变化为辅;而半导体材料则正好相反,其应变效应以机械形变导致的电阻率的相对变化为主,而机械形变为辅。
1、求周期信号x(t)=0.5cos10t+0.2cos(100t-45)通过传递函数为H(s)=1/(0.005s+1)的装置后得到的稳态响应。
2、进行某动态压力测量时,所采用的压电式力传感器的灵敏度为90.9nC/MPa,将它与增益为0.005V/nC的电荷放大器相连,而电荷放大器的输出接到一台笔式记录仪上,记录仪的灵敏度为20mm/V。
试计算这个测量系统的总灵敏度。
当压力变化为3.5MPa时,记录笔在记录纸上的偏移量是多少?解:若不考虑负载效应,则各装置串联后总的灵敏度等于各装置灵敏度相乘,即3、用一个时间常数为0.35s的一阶装置去测量周期分别为1s、2s、和5s的正弦信号,问幅值误差是多少?4、想用一个一阶系统做100Hz正弦信号的测量,如要求限制振幅误差在5%以内,那么时间常数应取为多少?若用该系统测量50Hz正弦信号,问此时的振幅误差和相位差是多少?5、设某力传感器可作为二阶振荡系统处理。
已知传感器的固有频率为800Hz,阻尼比ξ=0.14,问使用该传感器做频率为400Hz的正弦测试时,其幅值比A(ω)和相角差φ(ω)各为多少?6、一台精度等级为0.5级、量程范围600~1200 C的温度传感器,它最大允许绝对误差是多少?检验时某点的温度绝对误差是4 C,问此表是否合格?7、若一阶传感器的时间常数为0.01s,传感器响应幅值误差在10%范围内,此时最高值为0.5,试求此时输入信号和工作频率范围?8、某力传感器为一典型的二阶振荡系统,已知该传感器的自振频率=1000Hz,阻尼比ξ=0.7,试求用它测量频率为600Hz的正弦交变力时,其输出与输入幅值比A(ω)和相位差φ(ω)各为多少?9、一个理想测试系统,其幅频特性和相频特性应具有什么特点,并用频响特性曲线表示。
解:理想测试系统中其幅频特性应为常数,相频特性应为直线(线性)。
10、有一个1/3倍频程滤波器,其中心频率fn=1000Hz,求该滤波器的带宽B,以及上、下截止频率fc1,fc2。
传感器与检测技术知识总结第一章概述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。
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。
1、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。
2、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。
3、要实现不失真测量,检测系统的幅频特性应为常数4、传感器静态特性是指传感器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称为传感器的静态特性。
5,测量系统的静态特性指标主要有线性度、迟滞、重复性、分辨率、灵敏度、漂移、稳定性、温度稳定性、各种抗干扰稳定性等。
(请写出反映传感器的五种性能指标,及写出三种解释传感器指标?精度、分辨率、灵敏度、线性度、迟滞。
反映传感器准确度的指标是精度,反映传感器灵敏度的指标是灵敏度,反映传感器稳定性的指标是迟滞)6,传感器对随时间变化的输入量的响应特性叫传感器动态性。
7,动态特性中对一阶传感器主要技术指标有时间常数。
动态特性中对二阶传感器主要技术指标有固有频率、阻尼比。
8,从时域(延迟时间,上升时间,响应时间,超调量)和频域(幅频特性,相频特性)两个方面分别采用瞬态响应法和频率响应法来分析动态特性。
9,幅频特性是指传递函数的幅值随被测频率的变化规律,相频特性是指传递函数的相角随被测频率的变化规律。
传感器中超调量是指超过稳态值的最大值 A(过冲)与稳态值之比的百分数。
电阻式传感器10,金属材料的应变效应是指金属材料在受到外力作用时,产生机械变形,导致其阻值发生变化的现象叫金属材料的应变效应。
11,半导体材料的压阻效应是半导体材料在受到应力作用后,其电阻率发生明显变化,这种现象称为压阻效应。
12,金属丝应变片和半导体应变片比较其相同点是它们都是在外界力作用下产生机械变形,从而导致材料的电阻发生变化。
13,金属丝应变片和半导体应变片比较其不同点是金属材料的应变效应以机械形变为主,材料的电阻率相对变化为辅;而半导体材料则正好相反,其应变效应以机械形变导致的电阻率的相对变化为主,而机械形变为辅。
(应变效应和压阻效应)14,金属应变片的灵敏度系数是指金属应变片单位应变引起的应变片电阻的相对变化15,采用应变片进行测量时要进行温度补偿的原因是(1)金属的电阻本身具有热效应,从而使其产生附加的热应变;(2)基底材料、应变片、粘接剂、盖板等都存在随温度增加而长度应变的线膨胀效应,若它们各自的线膨胀系数不同,就会引起附加的由线膨胀引起的应变。
16,对电阻应变式传感器常用温补方法有单丝自补偿,双丝组合式自补偿和电路补偿法(电桥补偿法)三种。
17,单位应变引起的电阻的相对变化称为电阻丝的灵敏系数。
18,应变式传感器是利用电阻应变片将应变转换为电阻变化的传感器。
传感器由在弹性元件上粘贴电阻敏感元件构成,弹性元件用来感知应变,电阻敏感元件用来将应变的转换为电阻的变化。
19,要把微小应变引起的微小电阻变化精确地测量出来,需采用特别设计的测量电路,通常采用电桥电路20,为了消除温度误差可以采用半差动电桥和全差动电桥。
电感式传感器21,电感式传感器是建立在电磁感应基础上的一种传感器。
22,电感式传感器可以把输入的物理量转换为线圈的自感系数L或线圈的互感系数M的变化,并通过测量电路进一步转换为电量的变化,进而实现对非电量的测量。
23,电感式传感器的优点:工作可靠,寿命长,灵敏度高,分辨力高,精度高,线性好,稳定,重复性好等优点。
24,电感式传感器可分为变磁阻式(自感式),变压器式(互感式),电涡流式(互感式)。
25,变磁阻式传感器由线圈、铁芯和衔铁3部分组成。
26,变磁阻式传感器测量电路包括交流电桥、变压器式交流电桥和谐振式测量电路。
27,差动电感式传感器结构形式主要有变气隙式、螺线管式两种。
28,差动变压器结构形式不同,但工作原理基本一样,都是基于线圈互感系数的变化来进行测量的,实际应用最多的是螺线管式差动变压器。
29,电涡流传感器的测量电路主要有调频式和调幅式两种。
30,电涡流传感器可用于位移测量、振幅测量、转速测量和无损探伤。
电容式传感器31,电容式传感器利用了将非电量的变化转换为电容的变化来实现对物理量的测量。
32,电容式传感器的优点主要有测量范围大、灵敏度高、动态响应时间短、机械损失小、结构简单,适应性强。
电容式传感器主要缺点有寄生电容影响较大、当电容式传感器用于变间隙原理进行测量时具有非线性输出特性。
33,电容式传感器主要有平行板和圆筒式。
可分为变面积型,变介质型和变极距型。
34,变极距型电容式传感器单位输入位移所引起的灵敏度与两极板初始间距成反比关系。
35,移动电容式传感器动极板,导致两极板有效覆盖面积A发生变化的同时,将导致电容量变化,传感器电容改变量ΔC与动极板水平位移成线性关系。
36,变极距型电容传感器做成差动结构后,灵敏度提高原来的2倍。
而非线性误差转化为平方反比关系而得以大大降低。
37,电容式传感器信号转换电路中,运放电路适用于单个电容量变化的测量,二极管环形检波电路和宽度脉冲调制电路用于差动电容量变化的测量。
38,电容式传感器的应用:电容式压力,位移,加速度,厚度传感器。
测湿度,压力,位移,流量,压差等。
压电式传感器39,压电式传感器可等效为一个电荷源和一个电容并联,也可等效为一个与电容相串联的电压源。
40,压电式传感器是一种典型的有源传感器(或发电型传感器),其以某些电介质的压电效应为基础,来实现非电量检测的目的。
41, 压电效应:对某些电介质沿一定方向施以外力使其形变时,其内部将产生极化而使其表面出现电荷聚集的现象。
42,压电式传感器用途:与力相关的动态参数测试,如动态力,机械冲击,振动等。
43,压电材料:石英晶体,压电陶瓷。
44,压电式传感器的应用:压电式力,加速度传感器,压电式交通检测。
磁敏式传感器45,磁敏式传感器:对磁场参量敏感,通过磁电作用将被测量转换为电信号的器件或装置。
46,磁电作用主要有电磁感应和霍尔效应。
47,磁电感应式传感器(感应式传感器或电动势传感器),利用导体和磁场发生相对运动而在导体两端输出感应电动势的原理(电磁感应),属于有源传感器。
48,磁电感应式传感器电路简单,性能稳定,输出阻抗小,具有一定的频率响应范围(10~1000Hz),适用于转速,振动,位移,扭矩等测量。
49,磁电感应式传感器可分为恒磁通式传感器(动圈式和动铁式)和变磁通式传感器(开磁路和闭磁路)。
50,磁电感应式传感器的应用:磁电感应式振动速度传感器,磁电感应式扭矩传感器,电磁流量计。
51,霍尔式传感器是基于霍尔效应进行工作的传感器。
52,霍尔效应:当载流体或半导体处于与电流相互垂直的磁场中时,在其两端将产生电位差的现象。
(霍尔电动势)(运动电荷受磁场中洛伦兹力作用的结果)53,霍尔电动势:UH=ubUB/l(u:单位电场强度下,载流子的迁移速率,b:导电板宽度,U=El:电压,B:磁场感应强度,l:导电板长度)。
灵敏度:KH=ubU/lI(I:控制电流)54,制作霍尔元件应采用的材料是半导体材料,因为半导体材料能使截流子的迁移率与电阻率的乘积最大,而使两个端面出现电势差最大。
55,应该根据元件的输入电阻、输出电阻、灵敏度等合理地选择霍尔元件的尺寸。
56,霍尔元件由霍尔片,4根引线和壳体三部分组成(单极性,双极性和全极性)。
57,霍尔元件的基本特性:线性特性(输出模拟量)与开关特性(输出数字量),不等位电阻r0=U0/I(U0:不等位电动势,I:激励电流),负载特性,温度特性。
58,霍尔片不等位电势是如何产生的原因是重要起因是不能将霍尔电极焊接在同一等位面上。
霍尔片不等位电势可以通过机械修磨或用化学腐蚀的方法或用网络补偿法校正。
59,霍尔式传感器的应用:微位移的测量(线性特性的应用),转速的测量(开关特性的应用),压力的测量(位移变化改变磁场)。
热电式传感器60,常用的热电式传感元件有热电偶,热电阻和热敏电阻。
61,热电偶是将温度变化转换为电势的测温元件,热电阻和热敏电阻是将温度转换为电阻变化的测温元件。
62,热电偶是一种有源传感器,原理是热电效应。
63,热电效应:两种不同的导体两端相互紧密地连接在一起,组成一个闭合回路当两接点温度不等时,回路中就会产生大小和方向与导体材料及两接点的温度有关的电动势,从而形成电流。
64,热电动势来源于两个方面,一部分由两种导体的接触电势(导体自由电子密度不同,在接触处形成的电动势,热电偶的主要热电动势)构成,另一部分是单一导体的温差电势(温度差使自由电子热运动,产生静电场,使电子反向运动形成电位差,比例较小,可忽略不计)。
65,热电偶总热电动势大小与材料(电子密度)和接点温度有关(两者需同时满足),与其尺寸形状无关。
67,热电偶测温原理:(热电效应)材料和自由端温度(冷端温度)确定,热电动势是高温端T的函数。
68,热电偶的基本定律:中间导体定律(在热电偶测温回路中接入第三种导体,只要其两端温度相同,对总电动势无影响),中间温度定律( E(t,t0)=E(t,tc)+E(tc,t0) ),标准电极定律( Eab(t,t0)=Eac(t,t0)-Ebc(t,t0) ),均质导体定律(两个热电极材料相同,无论温度如何,总热电动势为0)。
69,热电偶分类:普通型(热电极,绝缘管,保护管,接线盒组成),铠装型(<1100C),薄膜型(<300C)。
70,热电偶的冷端温度补偿:补偿导线法(中间温度定律),冷端恒温法,冷端温度校正法(中间温度定律),自动补偿法(电桥补偿法)。
71,热电偶的测温电路:测量单点温度,测量两点间的温度差(反极性串联),测量多点的平均温度(同极性并联或串联)。
72,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。
73,热电阻引线方式有三种,其中三线制适用于工业测量,一般精度要求场合;二线制适用于引线不长,精度要求较低的场合;四线制适用于实验室测量,精度要求高的场合。
74,热敏电阻的温度特性可分为三大类:负温度系数(NTC,大多数热敏电阻),正温度系数(PTC),临界温度系数(CTR)。
75,热敏电阻的应用:温度控制,管道流量监测。
光电式传感器76,光电式传感器:利用光电器件将光信号转化为电信号。
77,按照工作原理的不同,可将光电式传感器分为光电效应传感器、红外热释电传感器、固体图像传感器和光纤传感器。
78,光电式传感器的基本形式:透射式,反射式,辐射式,开关式。
79,光电传感器的理论基础是光电效应(物体吸收光子释放出电子)。
80,通常把光线照射到物体表面后产生的光电效应分为三大类。
第一类是利用在光线作用下光电子逸出物体表面的外光电效应,这类元件有光电管、光电倍增管;第二类是利用在光线作用下使材料内部电阻率改变的内光电效应,这类元件有光敏电阻;第三类是利用在光线作用下使物体内部产生一定方向电动势的光生伏特效应,这类元件有光电池(硅光电池,硒光电池)、光敏管、光电耦合器、光电仪表。