1、傳感器原理復習提綱第一章 緒論1. 檢測系統的組成。傳感器測量電路輸出單元把被測非電量轉換成為與之有 確定對應關系，且便于應用的某 些物理量（通常為電量）的測量 裝置。把傳感器輸出的變量變換成電壓或電流 信號，使之能在輸出單元的指示儀上指 示或記錄儀上記錄；或者能夠作為控制 系統的檢測或反饋信號。指示儀、記錄儀、累加 器、報警器、數據處理 電路等。2. 傳感器的定義及組成定義能感受被測量并按一定規律轉換成可用輸出信號的器件或裝置，通常由敏感元件和轉換元件組 成。組成敏感元件轉換元件轉換電路直接感受被測量，并輸出與被測量 成確定關系的物理量。敏感元件的輸出就是它的輸入，摶換成電路參量。上述電路參

2、數接入基本轉換電路， 便可轉換成電量輸出。3. 傳感器的分類工作機理物理型、化學型、生物型構成原理結構型（物理學中場的定律）、物性型：物質定律能量轉換能量控制型、能量轉換型物理原理電參量式傳感器、磁電傳感器、壓電式傳感器用途位移、壓力、振動、溫度4. 什么是傳感器的靜態特性和動態特性。靜特性輸入量為常量，或變化極慢動特性輸入量隨時間較快地變化時5. 列出傳感器的靜態特性指標，并明確各指標的含義靈敏度x輸入量，y輸出量，ao零點輸出，ai理論靈敏度，a2非線性項系數傳感器在穩態下，輸出的變化量與引起該變化量的輸入變化量之比。k y x表征傳感器對輸入量變化的反應能力非線性傳感器遲滯線性度X0正（

3、輸入量增大）反（輸入量減小）行程中輸出輸入曲線不重合稱為遲滯。Hmax- 100%2Yfs產生遲滯的原因：由于傳感器敏感元件材料的物理性質和機械另部件的缺陷所造成的，如彈性敏感元件彈性滯后、運動部件摩擦、 傳動機構的間隙、緊固件松動等。傳感器的實際輸入-輸出曲線的線性程度。4種典型特性曲線Lmax100%非線性誤差Yfs, Lmax最大非線性絕對誤差，Yfs滿量程輸出值。直線擬合線性化：出發點t獲得最小的非線性誤差（最小二乘法：與校準曲線的殘差平方和最小。）例 用最小二乘法求擬合直線。設擬合直線y=kx+b殘差 i=yi- （kxi+b ）n分別對k和b求一階導數，并令其i 1將k和b代入擬合

4、直線方程，即可得到擬,i2最小=0，可求出b和k合直線，然后求出殘差的最大值Lmax即為非線性誤差。重復性重復性是指傳感器在輸入量按同一方向作全量程連續多次變化時，1所得特性曲線不一致的程度。重復性誤差屬于隨機誤差，常用標準差b計算，也可用正反行程中最大重復差值計算，即1R100% 或RRmax 100%Yfs或2Yfs/AY 1o零點漂移傳感器無輸入時，每隔一段時間進行讀數，其輸出偏離零值，即為零點漂移。零漂一，式中 Y0最大零點偏差；Y FS滿量程輸出。溫度漂移溫度變化時，傳感器輸出量的偏移程度。一般以溫度變化1度，輸出最大偏差與滿量程的百分比表示，即溫漂 max輸出最大偏差；T 溫度變化

5、值； YFS 滿量程輸出。6. 一階特性的指標及相關計算一階系統微分方程dy y kx:時間常數，k=1靜態靈敏度dt拉氏變換(s 1)Y(s) X(s)傳遞函數H(s)迪丄X(s) 1 s頻率響應函數H(j ) Y(j )1X(j )1 j誤差部分7. 測量誤差的相關概念及分類相關概念（1）等精度測量（2）非等精度測量（3）真值（4）實際值（5）標稱值（6）示值（7）測量誤差分類系統誤差隨機誤差粗大誤差絕對誤差-修正值相對誤差一一最大允許誤差（看例題）（1）正態分布（2）隨機誤差的評價指標（3）測量的極限誤差其標準差為b，如果其中某一項 殘差，則該項為壞值8. 絕對誤差，相對誤差的概念及計算

6、絕對誤差1.絕對誤差是示值與被測量真值之間的差值，是一個有大小、有正負、有單位的量。1.頭際絕對誤差 x=x-A 02在實際中用精度高一級的示值代替真值A0，即實際值 A代替真值A0。3修正值C= x相對誤差相對誤差是絕對誤差與被測量的約定值之比。X1實際相對誤差AA 100%Ax2示值相對誤差x100%x100%Xn3滿度（引用）相對誤差4最大允許誤差，儀表最大滿度誤差不許超過準確度等級的百分數2 Xn5示值相對誤差丫 x與準確度等級a的關系 x a%,被測量的值應大于其測量上限的2/3。x9. 隨機誤差的評價指標和極限誤差評價指標正態分布曲線的算術平均值和均方根誤差a%算術平均值nmXn標

7、準差單次測量殘差代替隨機誤差：/ n v2t 22貝塞爾公式VV22V iV nJi 1Vn 1 n 1算術平均值測量計算1算術平均值單次測量-a 2 d1被測量的算術平均值與真值之差隨機誤差在3至+3圍概率為：24_2o2當多個測量列算術平均值誤差為正態分布時，得到測量P ()1e廠der )曠0 列算術平均值的極限誤差表達式為經變換，上式變為式中的t為置信系數，-為算術平均值的標準差。10. 系統誤差的發現，系統誤差的減弱和消除方法。發現1） 理論分析及計算：因測量原理或使用方法不當引入系統誤差時，可以通過理論分析和計算的方法加 以修正。2） 實驗對比法：實驗對比法是改變產生系統誤差的條件

8、進行不同條件的測量，以發現系統誤差，這種 方法適用于發現恒定系統誤差。3） 殘余誤差觀察法：根據測量列的各個殘余誤差的大小和符號變化規律，直接由誤差數據或誤差曲線 圖形來判斷有無系統誤差，這種方法主要適用于發現有規律變化的系統誤差。4）殘余誤差校核法 用于發現累進性系統誤差一一馬利科夫準則 用于發現周期性系統誤差一一阿卑 -赫梅特準則5）計算數據比較法：對冋一量進行多組測量，得到很多數據，通過多組計算數據比較，若不存在系統誤差，其比較結果應滿足隨機誤差條件，否則可認為存在系統誤差。任意兩組結果之間不存在系統誤差的標志是削弱/消除1） 從產生誤差源上消除系統誤差：從生產誤差源上消除誤差是最根本的

9、方法，它要求在產品設計階段從硬件和軟件方面采取必要的補償措施和修正措施，或者采取合適的使用方法將誤差從產生根源上加以消除。2）引入修正值法知道修正值后，將測量結果的指示值加上修正值，就可得到被測量的實際值。智能傳感器更容易采用 該方法。3）零位式測量法4）這種方法是標準量與被測量相比較的測量方法，其優點是測量誤差主要取決于參加比較的標準器 具的誤差，而標準器具的誤差可以做的很小。這種方法要求檢測系統有足夠的靈敏度，如自動平衡顯 示儀表。判別粗大誤差最常用的統計判別法：如果對被測量進行多次重復等精度測量的測量數據為x1 , x2,，xd,，xn其標準差為如果其中某一項殘差vd大于三倍標準差，即則

10、認為vd為粗大誤差，與其對應的測量數據xd是壞值，應從測量列測量數據中刪除。第二章電阻式傳感器原理與應用1. 電阻式傳感器的基本原理。電阻式傳感器是將被測量的變化轉化為傳感器電阻值的變化，再經過測量電路實現測量結果的輸出。 被測電阻電阻變化2. 金屬的應變效應：金屬絲（導體）在外界力作用下產生機械變形（伸長或縮短）時，其電阻值相應發生變化3. 應變片的橫向效應。敏感柵是由多條直線和圓弧部分組成直線段：沿軸向拉應變& x，電阻f圓弧段：沿軸向壓應度£ y，電阻J > K J （箔式應變片）4. 應變片的溫度誤差產生的原因及其補償方法。產生原因（1）敏感柵電阻值RtR0t（

11、2）線膨脹系數不匹配Rt R0K0（由于溫度變化而引起的總電阻變化為URL）R0T （T K° K0相應的虛假應變輸出為s) tRtRtRtR0TR0K°( gs) Ts) T補償方法單絲自補償法（選擇式自補償）實現溫度補償的條件為t當被測試件的線膨脹系數B（ gs） t 0K0g已知時，通過選擇敏組合式自補償法（雙金屬敏感柵自補償）敏感柵絲由兩種不同溫度系數的金屬 絲串接組成選用兩者具有不同符號的 電阻溫度系數，調整R1和R2的比例, 使溫度變化時產生的電阻變化滿足Ko（ gs）成立。優點：容易加工，成本低，缺點：只適用特定試件材料，溫度補償圍也較窄。感柵材料，使(Ri)

12、t( R2)tRiR2R2t / R2R1t / R12K2( g1K1( g2)1)自補償法通過調節兩種敏感柵的長度來控制應變片的溫度 自補償，可達土 0.45卩m/C的高精度線路補償法電橋補償法UUU優點：簡單、方便，在常溫下補償效果較好缺點：在溫度變化梯度較大的條件下，很難做到工作片與補償片處于 溫度完全一致的情況，因而影響補償效果。熱敏電阻曲出疑阻5. 應變電橋產生非線性的原因及消減非線性誤差的措施。原因措施因為電橋的輸出無論是輸出電壓還是電流，實際上都與Ri/Ri呈非線性關系采用半橋差動電橋RiU0 URR4R-iR2R2R3全橋差動電路UoURiR RRi R2R2R3R3R3R3

13、R4R1 = R2= R3 = R4=R , R1 = R2= R輸出電壓為：U 0= UR嚴格的線性關系2 R電橋靈敏度比單臂時提高一倍溫度補償作用輸出電壓為：U 0 消除非線性誤差；具有溫度補償作用;提高電壓靈敏度（為單片的 4倍）。6.單臂電橋，半橋差動電橋和全橋差動電橋測量電路及輸出電壓的推導，得出結論。（計算） 單臂電橋 電橋平衡時，檢流計所在支路電流為零，則有:（1）流過Ri和R4的電流相同（記作11），流過R2和R3的電流相同（記作12）；（2）B，D兩點電位相等，即Ub=Ud。因而有liRi=l2R3_7_半導體的壓阻效應。定義單晶半導體材料在沿某一軸向受外力作用時， 其電阻率

14、發生很大變化的現象金屬應變片半導體應變片日 異基于應變效應基于壓阻效應同8.金屬應變片與半導體應變片在工作機理上有何異同第三章變電抗式傳感器原理與應用電感式傳感器調幅電路相敏檢波電路諧振式調幅電路1. 有哪三種自感式傳感器？變氣隙式自感傳感器、變面積式自感傳感器、螺線管式自感傳感器2. 自感式傳感器的測量電路（看圖分析測量電路）。電橋兩臂Z1、Z2為傳感器線圈阻抗, 另外兩橋臂為交流變壓器次級線圈 的1/2阻抗。開路時，橋路輸出電壓：Uo 尋U 2UU z2乙2乙乙當傳感器的銜鐵處于中間位置，即Z1=Z2=Z時有，U。0電橋平衡。當傳感器銜鐵上移時，Z1=Z+ Z , Z2=Z- ZU UZ2

15、Zi U(ZZ)(ZU o2Z2Zi 2(ZZ)U Z2 T當傳感器銜鐵下移時，Z1=Z- Z, Z2=Z+ Z銜鐵偏離中間位置而使 Z1=Z+ Z增 加，則Z2=Z- Z減少。當電源u上端為正，下端為負時，R1 上的壓降大于 R2上的壓降；電壓表 輸出上端為負，下端為正。當電源u上端為負，下端為正時，R2 上壓降則大于 R1上的壓降，電壓表 輸出上端為正，下端為負。非相敏整流和相敏整流電路輸岀電壓比較(a)非相敏整流電路；(b)相敏整流電路Z) (Z Z)使用相敏整流，輸出電壓U0不僅能 反映銜鐵位移的大小和方向，而且還 消除零點殘余電壓的影響。工作原理：傳感器電感 L與電容C、 變壓器原邊

16、串聯在一起，接入交流電源，變壓器副邊將有電壓輸出，輸 出電壓的頻率與電源頻率相同，而幅 值隨著電感L而變化。諧振式調幅電路，L 0：諧振點的電感值 特點：敏感度高，非線性差Uo由于u是交流電壓，輸出指示無法判斷位移方向，后續電路中配置相敏檢 波電路來解決。3. 差動變壓器的零點殘余電壓及其減小此電壓的方法。產生原因(1) 由于兩個二次測量線圈的等效參數不對稱，使其輸出的基波感應電動勢的幅值和相位不冋， 磁芯位置時，也不能達到幅值和相位冋時相冋。(2) 由于鐵芯的B-H特性的非線性，產生高次諧波不同，不能互相抵消。(3) 勵磁電壓波形中含有咼次諧波。調整危害(1) 使傳感器輸出特性在零點附近的圍

17、不靈敏，限制著分辨力的提高。(2) 零點殘余電壓太大，將使線性度變壞，靈敏度下降，甚至會使放大器飽和，堵塞有用信號通過， 致使儀器不再反映被測量的變化。減小措施(1) 提高框架和線圈的對稱性，特別是兩個二次線圈對稱。(2) 采用適當的測量電路，一般可采用在放大電路前加相敏整流器。(3) 在電路上進行補償，使零點殘余電壓最小，接近于零。線路補償主要有：加串聯電阻，加并聯電 容，加反饋電阻或反饋電容等。4.差動整流電路和相敏檢波電路原理及其作用。(看圖進行電路的推導和說明)差動整流電路相敏檢波電路差動整流電路是把差動變壓器的兩個次級輸出電壓分別整流，然后將整流的電壓或電流的差值作為輸出。電壓輸出型

18、全波整流電路全波差動整流電路 Uo=U dc+U gh=Ugh-Ucd鐵芯衽零位以上敗零位 以下時.輸岀電壓的極 性相反.零點殘存電壓 自動抵消*Tffa上-««聯下電路是以兩個橋路整流后的直流電壓之差作為輸出的， 所以稱為差動整流電路。它不但可以反映位移的大小(電 壓的幅值)，還可以反映位移的方向。圖中調制電壓er和es同頻，經過移相器使 er和es保持 同相或反相，且滿足 er>>es,調節電位器 R可調平衡。圖中電阻Rl=R2=R0，電容Ci=C2=Co,輸出電壓為 Ucd。電路工作原理：(1) 當差動變壓器鐵芯在中間位置時，es=O,只有er起作用。設此

19、時er為正半周，即A為“ + ”，B為“一”， 則D1、D2導通，D3、D4截止，流過 R1、R2上的電流 分別為i1,、i2，其電壓降UCB及UDB大小相等方向相 反，故輸出電壓 UCD=0。當er為負半周時，A為“-”， B為“ + ”，此時D3、D4導通，D1、D2截止，流過， R1、R2的電流分別為i3、i4，其電壓降 UBC與UBD大 小相等方向相反，故輸出電壓UCD=0。(2) 若鐵芯上移es和er同位相，由于 es>>er,故er正 半周時D1、D2仍導通，D3、D4截止，但D1回路總電 勢為er+es/2,而D2回路為er es/2,故回路電流i1>i2 ,

20、輸出電壓 UCD=R0(i1-i2)>0。當er為負半周時，D3、D4 導通、D1、D2截止，此時 D3同路總電勢為 er es/2, D4回路總電勢為 er+es/2,所以回路電流i4>i3，故輸出 電壓 UCD = R0(i4-i3)>0 因此，鐵芯上移時，輸出電壓 UCD>0。(3) 當鐵芯下移時，es和er相位相反。同理可得UCD<0。 由此可見，相敏檢波電路能判別鐵芯移動方向，而且，移動位移的大小決定輸出電壓UCD的高低。5. 比較差動式自感傳感器和差動變壓器在結構上及工作原理上的異同之處差動式自感傳感器差動變壓器結構三組線圈兩組線圈工作原理將被測量的變

21、化轉化為電感線圈的電感值 變化把被測量的變化轉換為傳感器互感的變化 傳感器本身是互感系數可變的變壓器相同點工作原理都是建立在電磁感應的基礎上，都可以分為變氣隙式、變面積式和螺旋式等6. 什么叫電渦流效應？說明電渦流式傳感器的基本結構與工作原理定義根據法拉第電磁感應定律，塊狀金屬導體置于變化的磁場中或在磁場中切割磁力線運動時，通過導體的磁通將發生變化，產生感應電動勢， 閉合，狀似水中的渦流，稱為電渦流。該電動勢在導體表面形成電流并自行咼頻反射式渦流傳感器低頻透射式渦流傳感器基本結構工作原理感應電動勢E的大小間接反映了 M的厚度t一個通以交變電流的傳感器線圈，由于電流的存在， 線圈周圍就產生一個交

22、變磁場 H1。若被測導體置于該 磁場圍，導體便產生電渦流，也將產生一個新磁場H2 , H2與H1方向相反，力圖削弱原磁場H1,從而導致傳感 器線圈的等效阻抗發生變化。7. 電渦流傳感器的應用被測參數變換量特征位移、厚度、振動x（1）非接觸測量，連續測量（2）受剩磁的影響。表面溫度、電解質濃度 材質判別、速度（溫度）（1）非接觸測量，連續測量；（2）對溫度變化進行補償應力、硬度（1）非接觸測量，連續測量；（2）受剩磁和材質影響探傷X,可以定量測量8.電感傳感器可以測量哪些量。位移、振動、壓力、應變、流量、比重電容式傳感器9. 平板電容和桶裝電容的電容量計算平板電容桶裝電容C A0 rAdd當1

23、>> Rb-Ra時，電容器的電容為：C 2 o rlRa式中：£ 電容極板間介質的介電常數，£ = £ 0 £ r，其中£ 0為真空 介電常數，£ r極板間介質的相對介電常數； A兩平行板所覆蓋的面積；d 兩平行板之間的距離。10. 電容式傳感器可分為哪幾類？各自的主要用途是什么？電容式差壓傳感器電容式振動位移傳感器電容式加速度傳感器結構簡單、靈敏度咼、響應速度快 （約100ms） 能測微小壓差（00.75Pa卜真空或微小絕對壓力加速度傳感器安裝在轎車上， 可以作為碰撞傳感器。利用加速度傳感器實現 延時起爆的鉆地炸彈11.

24、 推導變極距型、變面積型和變介電常數型電容傳感器的計算公式，并利用公式進行計算。（會公式并進行計算）變極距型變面積型變介電常數型C0LACC C° CC初始電容do 0 d 1 _dd0 - A d* C+ Cd°線位移變面積型初始電容c2 HC0cC 2 （1）器CD h dIn d電容增量與液位h呈線性關系。C CoC1C0ddoCo 1ddo2C o r(a x)b C X CdCo a C與厶x呈線性關系角位移變面積型L=o時，傳感器的初始電容o r Ao 1Coo r1 Lobo d/dO<<1 時 CC與厶d近似呈線性關系Co do1 d do dd

25、o C與角位移B呈線性關系Co Codo“(Lo L)況C1 C 2 o bo 當被測電介質進入極板間L深度后，引起電容相對變化量為C C Co ( r2 1)Lk Cd 1do dO小貝U靈敏度高CoCoLo電容變化量與移動量L呈線性關系。 1II VV 11 11 1F電容 量與 極板 間距 離的 關系12. 電容傳感器測量電路電橋電路UZ2UUZ2Z! U u uC1C2UU o1，/ U0Z, Z22 乙 Z2 2C1C22A若采用變極距式電容傳感器C, C2Ad UddddU o輸出電壓與位移呈線性關系。運算放大最大特點：能克服變極距型電容傳感器的非線性器電路Cx是傳感器電容 C是固

26、定電容uo是輸出電壓信號uo1/(j Cx)CC (uUCx (S)/d1/(j C)Cx，UouCdS 輸出電壓Uo與極板間距離d成線性關系結論:從原理上保證了變極距型電容式傳感器的線性。假設放大器開環放大倍數A= o,輸入阻抗Zi=OO因此仍然存在一定的非線性誤差，但一般A和Zi足夠大，所以這種誤差很小。脈寬調制利用對傳感器電容的充放電使電路輸出脈沖的寬度隨傳感器電容量變化而變化電路通過低通濾波器就能得到對應被測量變化的直流信號調頻電路雙T型電 橋電路1X害等平壓為當差動電容不相等時，uAB電壓經低通濾波器濾波后,Uo Ua Ub式中:Uo輸出U1 觸發器輸出高電平；T1、T2 C1、C2

27、充電至Ur時所需時間。TiU1RCI nU1 Ur輸出的直流電壓與傳感器兩電容差值成正比U1T2R2C2lnU1 Ur ,結論：設電容C1和C2的極間距離和面積分別為di、d2 和 Si、S2SiC1 C2U1C1 C2S2U0ddlUEU0差動變極距型d2 d1，差動變面積型特性：差動脈沖調寬電路能適用于任何差動式電容式傳感器，并具有理論上的線性特性12、LC 2 .丄Q Ci C0 C)US2S1當被測信號為零時， C=0，振蕩器有一個固有振蕩頻率f0,02 .丄(C1 Ci C0)當被測信號不為零時， cm 0,此時頻率為2 LQ Ci CoC)恂«牌Ct±AC*1(

28、 出c有較高的靈敏度，可測至 0.01卩m級位移變化量，易于用數字儀器測量，并與計算機通訊，抗干擾強電源為正半周，D1短路，D2開路，電容 C1被充電 影響不予考慮，電容 C2的電壓，初始值為 UEV正半周：G充電，G放電Rzv2A*Ri-(±5Tc巧十tt<1T負半周：q充電，q放申破7下由柝由nL | * 申 J I b * * II a傳感器沒有輸入時, 則正、負半周對稱Uo 0C1=C2 , R仁R2=R ,雙T型電 橋電路傳感器有輸入時如 C1 f >C2, U 00正半周：C1充電電量增多，C2放電情況不變。輸 出正電壓情況不變。如果 C1 < C2f,

29、 U 00電路的優點：簡單，不須附加相敏檢波電路。正半周：C1充電電量不變，C2放電情況增加。輸 出正電壓情況變大。負半周：C2充電情況不變，C1放電電流增大 輸出負電壓變小。負半周：C2充電電量增加，C1放電電流不變。輸 出負電壓情況不變。13. 三種電容傳感器各適合測量哪些量面積變化型角位移或較大的線位移介質變化型物位測量和各種介質的溫度、密度、濕度的測定極距變化型微小的極距變化第四章光電式傳感器1. 光電效應，外光電效應和光生伏特效應光電效應：在光線作用下能使物體電阻率改變的現象，如光敏電阻等。外光電效應光電導效應光生伏特效應在光線作用下能使物體產生一定方向的電動勢的現象。如光電池、光敏

30、晶體管等。在光線作用下使電子逸出物體表面 的現象。女口光電管、光電倍增管。2. 光電管和光電倍增管的工作原理A 電子逵出在入射光極為微弱時，光電管能產生的光電流就很小, 光電倍增管：放大光電流F光電陰極T光電倍增極T陽極倍增極上涂有銻化銫或銀鎂合金等光敏材料，并且電位逐在光的照射下，光電子從陰極表面逸出，被陽極吸引， 在光電管形成電子流， 在外部電路就產生了電流。 若光 強增大，光電流就變大，從而實現光電轉換。級丿丨冋。陰極發射的光電子以高速射到倍增極上，弓I起二次電子發 射。二次電子發射系數 (T =二次發射電子數/入射電子數 若倍增極有n,則倍增率為b n3. 光敏電阻，光敏二極管，光敏晶

31、體管及光電池的工作原理光敏電阻光電池光敏二極管光光敏晶體管mH當無光照時，光敏電阻值（暗電阻）很大，電路中電流很小 當有光照時，光敏電阻值（亮電阻）急劇減少，電流迅速增加結構與一般二極管相似，裝在透明玻璃 外殼中。在電路中一般是處于反向工作 狀態的。與一般晶體管很相似，具有兩個 PN結。把光 信號轉換為電信號同時，又將信號電流加以放 大。有光線作用下實質上就是電源，電路中有了這種器件就不再需要外加電源。直接將光能轉換為電能的光電器件，是一個大面積的pn結。當光照射到pn結上時，便在pn結的兩端產生電動勢（p區為正，n區為負）。P區流經外電路至n區。若將電用導線將pn結兩端用導線連接起來，就有電

32、流流過，電流的方向由 路斷開，就可以測出光生電動勢。第五章電動勢式傳感器原理與應用1.磁電式傳感器的工作原理及其應用。工作原理通過磁電作用將被測量（如振動、轉速、扭矩）轉換成電勢信號。法拉第電磁感應定律：E如果線圈是N匝，磁場強度是 則整個線圈中所產生的電動勢為：kJdtB,每匝線圈的平均長度la,線圈相對磁場運動的速度為u=dx/dt,ENddtNBldx a dtNBla直接應用測定速度：在信號調節電路中接積分電路，或微分電路,磁電式傳感器就可以用來測量位移或加速度。2. 什么是霍爾效應？霍爾電勢的大小與方向和哪些因素有關?霍爾效應在金屬或半導體溥片的兩端通過控制電流，并在溥片的垂直方向上

33、施加磁場，則在垂直于電流和磁場的方向上將產生電動勢（霍爾電勢）霍爾電勢1 IBUh -B ne d霍爾電壓（一般稱霍爾電勢）的大小和方向與下述因素有關：1、激勵電流12、 與激勵電流垂直的磁感應強度分量B （Uh-KIB ）3、器件材料（決定靈明度系數K）4、 霍爾電勢的方向還與半導體是P型還是N型有關，兩者方向相反3. 霍爾傳感器有哪些用途?電磁測量：測量恒定的或交變的磁感應強度、有功功率、無功功率、相位、電能等參數;自動檢測系統：多用于位移、壓力的測量。微位移和壓力位移測量、力、壓力、應變、機械振動、加速度磁場霍爾式磁羅盤、霍爾式方位傳感器、霍爾式轉速傳感器4. 霍爾元件的溫度誤差及其補償

34、產生原因霍爾元件的基片是半導體材料，因而對溫度的變化很敏感。其載流子濃度和載流子遷移 率、電阻率和霍爾系數都是溫度的函數。 當溫度變化時，霍爾元件的一些特性參數，如霍爾電 勢、輸入電阻和輸出電阻等都要發生變化，從而使霍爾式傳感器產生溫度誤差。補償選用溫度系數小的元件采用恒溫措施采用恒流源供電5. 什么是不等位電阻，不等位電勢？霍爾元件不等位電勢產生的原因有哪些?不等位電勢當霍爾兀件的控制電流為額定值時，若兀件所處位置的磁感應強度為零，測得的空載霍爾電勢。不等位電阻r 0»C120Y1 011O2'-O6. 什么是正壓電效應和逆壓電效應?正壓電效應對某些電介質，沿著一定方向施力

35、而使它變形時，在它的兩個表面上產生符號相反的電荷，當外力去掉后，又重新恢復到不帶電狀態。當作用力方向改變時，電荷的極性也隨之改變。逆壓電效應 （電致伸縮）當在電介質極化方向施加交流電壓時，這些電介質會產生機械振動，即壓電片在電極方向上產生伸縮變形。例子：蜂鳴器X方向受壓力Y方向受壓力沿x方向施力fx，在與x垂直的平面上將產生電荷。qxd11 fx，與尺寸無關aa沿y方向施力fy，在與x軸垂直的平面上產生電荷qy *2 fydu fy與尺寸有關bb，式中：d11為x方向受力的壓電系數，d12為y軸方向受力的壓電系數，有d12=d11 ；a、b晶體切片的長度和厚度。壓電陶瓷當作用力沿極化方向時，在

36、極化面上出現電荷：q d33f , d33壓電陶瓷的縱向壓電常數。壓電陶瓷是人工制造的多晶壓電材料， 它具有電疇結構。電疇是分子自發形成 的區域，它有一定的極化方向，從而存 在一定的電場。在沒有外電場作用時， 各個電疇在晶體上雜亂分布，它們的極 化效應被相互抵消，因此原始的壓電陶 瓷極化強度為零，見圖（a）。）極化處理麗何極化處理中極化處理后高分子壓電材料8. 石英晶體和壓電陶瓷的壓電效應原理。9. 為了提高壓電式傳感器的靈敏度，設計中常采用雙晶片或多晶片組合，試說明其組合的方式和適用場合。（能寫出串、并聯后等效電容值，以及串并聯適用的場合）10. 壓電式傳感器的等效電路。11. 電荷放大器有

37、什么特點？在一定條件下，傳感器的靈敏度與電纜長度無關。1、電荷放大器的輸出電壓只與輸入電荷量和反饋電容有關，而與放大器的放大系數的變化或電纜電容等均無關系。2、 只要保持反饋電容的數值不變，就可得到與電荷量Q變化成線形關系的輸出電壓。3、反饋電容Cf小，輸出就大，要達到一定的輸出靈敏度要求，必須選擇適當的反饋電容。4、 輸出電壓與電纜電容無關條件：（1+K） Cf >>（Ca+Cc+Ci）第六章 溫度檢測1.接觸式測溫方法的優點和缺點。（簡答）優點直觀、可靠，測量儀表也比較簡單。缺點由于敏感元件必須與被測對象接觸，在接觸過程中就可能破壞被測對象的溫度場分布，從而造成測量誤差。 有的

38、測溫元件不能和被測對象充分接觸，不能達到充分的熱平衡，使測溫元件和被測對象溫度不一致，帶來誤差。在接觸過程中，介質腐蝕性，高溫時對測溫元件的影響，影響測溫元件的可靠性和工作壽命。也會2. 影響較大的兩個經驗溫標。華氏溫標、攝氏溫標3. 常用的熱電阻有哪幾種？適用圍如何？材料溫度系數口（ 1/C）比電阻p( .mm2/m)溫度圍C）特性"鉑3.92 X 10-30.0981-200 +650近線性"銅4.25 X 10-30.0170-50 +150線性鐵6.50 X 10-30.0910-50 +150非線性鎳6.60 X 10-30.1210-50 +100非線性4. 熱

39、敏電阻與熱電阻相比較有什么優缺點？5.根據熱敏電阻隨溫度變化的特性不同，熱敏電阻可以分為哪三種類型，各有什么特點"負溫 度系數 熱敏電 阻NTC熱敏電阻在不同值時的電阻一溫度特性，溫度越高，阻值越 小,且有明顯的非線性。NTC熱敏電阻具有很高的負電阻溫度系數，特別適用于：100+ 300 C之間測溫。應用較多。 NTC的溫度系數（1）t const.（2）T:T低溫段比高溫段靈敏（3）靈敏度比金屬熱電阻高（10倍）正溫度 系數熱 敏電阻PTC熱敏電阻的阻值隨溫度升高而增大，且有斜率最大的區域， 當溫度超過某一數值時，其電阻值朝正的方向快速變化。可 以用作各種電器設備的過熱保護。臨界溫

40、 度系數 熱敏電阻CRT也具有負溫度系數，但在某個溫度圍電阻值急劇下降，曲線 斜率在此區段特別陡，靈敏度極高。主要用作溫度開關。電阻0vrrCTRPTC熱敏電阻熱電阻優點具有電阻值和電阻溫度系數大（49倍）、靈敏度高；體積小、結構簡單；熱慣性小、響應速度快；使用方便；壽命長；易于實現遠距離測量。靈敏度低缺點互換性較差，冋一型號的產品特性參數有較大區別；穩定性較差；非線性穩定性好，線性關系好嚴重，不能在高溫下使用。6. 熱敏電阻的線性化方法。7. 熱電阻的三線制接法及其特點平衡：2K-r :電橋電源；2r:相鄰臂E導線電阻r對測量無影響。rVl1特點：用于工業測量，精度較好。8. 熱敏電阻的應用

41、。管道流量測量、熱敏電阻體溫表、CPU的溫度測量、電熱水器的溫度控制9. 什么是熱電效應？熱電偶測溫回路的熱電動勢由哪兩部分組成？由同一種導體組成的閉合回路能產生熱電勢嗎?含義熱電偶、熱電阻和熱敏電阻的結構及測溫圍熱電動勢來源：接觸電動勢和溫差電動勢產生熱電勢的條件：熱電偶不同電極材料兩端溫度不同10. 熱電偶的結構形式有哪幾種?普通型熱電偶特殊熱電偶鎧裝型熱電偶薄膜熱電偶11. 熱電偶的基本定律。中間導體定律在熱電偶測溫回路，接入第二種導體時，只要第二種導體的兩端溫度相冋，則對回路的總熱電勢 沒有影響。連接導體定律補'T * o TaVbT在熱電偶回路中，如果熱電極A和B分別于連接導體 A '和B'相接，其接點溫度分別為T、Tn和TO。則回路的總熱電動勢等于：EABAB (T,Tn ,T0 )EAB (T