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  学习要点 1. 传感器是能以一定精确度把某种被测量 (主要为各种非电的物理量, 化学量, 生物量等) 按一定规律转化为(便于人们应用,处理)另一参量(通常为电参量)的器件或测量装 置。 2. 传感器通常由敏感器件和转换期间组合而成。 3. 传感器的静态特性是指被测量的值处于稳定状态时的输出-输入关系。 只考虑传感器的静 态特性是,出入量与输出量之间的关系式中不含有时间变量。 4. 传感器的动态特性是指输出与随时间变化的输入量之间的响应特性。 5. 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. 传感器的灵敏度 S 是指传感器的输出量增量与引起输出量增量的输入量增量的比值。 S=。 7. 在相同测量条件下多次测量同一物理量,其误差大小和符号保持或按一定规律变化,此 类误差称作系统误差。 8. 检测是指利用传感器把被测信息检取出来,并转换成测量仪表或以其所能接受的信号, 再进行测量以确定量值的过程。 9. 传感器标定就是利用精度高一级的标准器具对传感器进行定标的过程。从而确定传感器 输出量和输入量的对应关系。同时也确定不同使用条件下的误差关系。 电阻式应变传感器: 1. 导体或半导体在受到外界力的作用时,产生机械形,机械变形导致其阻值变化,这种因 形变而使阻值发生变化的现象称为应变效应。 2. 应变片的电阻值是指应变片没有粘贴且未受应变时,在室温下测定的电阻值,即初始电 阻值。 3. 测量电桥的作用是将应变片的电阻的变化转换成为电压或电流的变化。 电感式传感器及电容式传感器: 1. 电感式传感器是利用线圈的自感,互感或阻抗的变化来实现非电量检测的一种装置。 2. 一种利用线圈自感和互感的变化实现非电量电测的装置叫做电感式传感器。 3. 变磁阻式传感器即自感式电感传感器是利用线圈自感量的变化来实现测量的。 4. 在实际使用中,常采用两个相同的传感线圈共用一个衔铁,构成差动式自感传感器。 5. 利用金属导体在在交流磁场中的电涡流效应为原理的传感器称为电涡流式传感器。 6. 电涡流式传感器可分为高频反射式和低频透射式两类。 7. 以电容器为敏感元件,将被测非电量的变化转换为电容量变化的传感器。 8. 根据结构形式电容式传感器的种类可分为变极距型,便面积型和变介质型。 9. 利用压电材料的压电效应,实现机械能与电能相互转换的传感器称压电式传感器。 压电式传感器 10. 集成霍尔传感器:利用硅集成电路工艺将霍尔元件和测量线路集成在一起的霍尔传感 器,取消了传感器和测量电路之间的界限,实现了材料,元件,电路三位一体。 11. 天然石英晶体,结构形状为一个六角形晶柱,两端为一对称的菱锥。用三根互相垂直的 轴建立描述晶体结构形状的坐标系。纵轴 Z 称为光轴,通过六棱线而垂直于光轴的 X 轴 称为电轴,与 X-X 轴和 Z-Z 轴垂直的 y-y 轴称为机械轴。 29.压电式传感器本身内阻抗很高,输出电信号很微弱,通常先把传感器信号先输入到高输 入阻抗的前置放大器中, 经过阻抗交换以后, 方可用一般的放大检波电路再将信号输入到指 示仪表或记录器中。 压电式传感器是以某些晶体受力后其表面产生电荷的压电效应为转换原 理的传感器,它可以测量传感最终能变换为力的各种物理量,如力,压力,加速器等。 30.磁电感应式传感器是利用电磁感应原理将被测量(如振动,位移,转速等)转换成电信 号的一种传感器。 31.两种不同的导体或半导体 A 和 B 组合成如图所示闭合回路。若半导体 A 和 B 的连接处温 度不同(设 T》T0) ,则再次闭合回路中就有产生电流,也就是说回路中有电动势存在,这 种 想象就叫热电效应。 32.热电偶回路热电势只与组成热电偶的材料及两端温度有关;与热电偶的长度,粗细无关, 33.以充电器件或传播光路为敏感元件,将将被测量通过光信号的额变化为电信号变化的传 感器。 34.物体内的电子溢出物体表面向外发射的想象,称为外光电效应,当光照早物体上,使物 体的电导率发生变化或产生光电动势的效应,称为内光电效应。 35.将光电管置于光的黑暗条件下,当施加正常的使用电压时,光电管产生的微弱的电流, 称为暗电流。 36.光敏二极管在电路中一般吃鱼反向工作状态,在没有光照射时反向电流很小,称为暗电 流,光照射早 ON 结上,ON 结附近产生光电子一空穴时,在 ON 结处电场作用下定向运动, 形成广电波,光的照度越大,光电流就越大, 37.半导体气敏电阻型传感器是通过半导体敏感材料接触气体时阻值变化来检测气体的成分 或浓度 38.半导体气敏非电阻型传感器是通过半导体气敏元件的其他参数变化来检测被测气体,如 二极管伏安特性和场效应晶体管的阀值电压变化。 39.电阻型半导体气敏传感器利用气体在半导体表面的氧化和还原反应导致敏感原件阻值变 化而制成的。 40.电阻型半导体气敏传感器的加热方式一般有直热式和旁热式两种。 41.气敏器件在洁净空气中电阻值 Ra,在规定浓度的被测气体中电阻值 RZE 则电阻比灵敏度: K=Ra/Rg 42.湿度量程是湿敏传感器工作性能的一项重要指标,指湿度传感器技术规范中所规定的感 湿范围,全湿度范围用相对湿度(0~100)%RH 表示 43.环境温度没变化 1 摄氏度,嗦引起的湿敏传感器的湿度误差,称为感湿温度系数,反映 湿敏传感器温度特性的一个比较直观,实用的特性参数 44.半导体色敏器件相当于两只结构不同的光电二极管的组合,浅结的 P+N 结;深结的 PN 结,又称光电双结二极管。 45.热电偶电动势由温差电动势和接触电动势两部分组成, 46.光钎模式是指光波传播的途径和方式是指不同入射角度光线,在界面反射的次数是不同 的,传递的光波之间的干涉嗦产生的横向强度分布也是不同 的,这就是传播模式不同 47.光钎传感器由五个基本部分组成,光源,敏感元件(光钎,或非光钎的) 光探测器,信号处理系统以及光钎等 48.光敏电阻的光导效应是当光敏电阻收到光照时,光电子—空穴对增加的阻值减小,电流 增大。 49.用一黑纸片将光敏电阻的透光窗口遮住,此时万用表的指针基本保持不动,阻值接近无 穷大。此致越大说明光敏电阻性越好。 50.透射式光电开关:发光元件和接收元件的光轴是重合的。当不透明的物体经过时,会阻 断光路,使接收元件接收不到来自发光元件的光,起到了检测作用。 51.反射式光电开关:发光元件和接收元件的光轴在同一平面且以某一角度相交,交点一般 即为待测物所在处。当物体经过时,接收元件将收到从物体表面反射的光,没有物体时则收 不到。 52.利用待测气体与半导体表面接触时产生的电导率等物理性质变化来检测气体,称为半导 体气敏传感器; 53.如果从发射超声脉冲开始,到接收换能器接收到反射波为止的这个时间间隔为已知,就 可以求出分界面的位置,利用这种方法可以对物位进行测量。 54.超声波探头按其工作原理可分为压电式、磁致伸缩式、电磁式等。其中以-----最为常用。 55.如果入射光的照度变化,光生电子。空穴对的浓度将相应变动,通过外电路的光电流强 度也会随之变动,光敏二极管就把光信号转换成电信号。 56.霍尔开关电路又称霍尔数字电路、有稳压器、霍尔片、差分放大器、施密特触发器和输 出级五部分组成。 57.非接触式温度传感器主要是利用被测物体热辐射而发出的红外线,从而测量物体温度, 可进行遥测。 58.光电开关是利用感光元件对变化的入射光加以接收,并进行光电转换,同时加以某种形 式的放大和控制,从而获得最终的控制输出“开” “光”信号的器件。 什么叫传感器?它由哪几部分组成?说出各部分的作用及相互间的关系。 1.什么是压电效应? 答:某些物质沿某一方向受到外力作用时,会产生变形,同时内部产生符号相反的电 荷,当外力去掉后,又重新恢复到不带电的状态。这种现象称为压电效应。 2.什么是热电压效应? 答: 两种不同的导体或半导体 A 和 B 组合成如图所示闭合回路,若导体 A 和 B 的连 接处温度不同(设 TT0) ,则在闭合回路中就有电流 产生,也就是说回路中有电动势存在, 这种现象叫做热电效应。 3.什么是热电偶的均质导体定律? 答:由一种均质导体组成的闭合回路,不论其导体是否存在温度梯度,回路中没有电 流即不产生电动势) ;反之,如果有电流流动,此材料则一定是非均质的,即热电偶必须采 用两种不同材料作为电极。 5.什么是热电偶回路中的中间导体定律?(请用示意图说明) 6.光钎传感器主要特点是什么? 7.电阻型半导体气敏器件为什么全部附有加热器? 答: 加热器的作用;烧掉附着在敏感原件表面的尘埃,油污等,加速气体的吸附,从而提 到元器件的灵敏度和响应速度,加热器的温度一般控制在 200`400 左右。 8.半导体色敏器件工作原理(简述) 答: 半导体色敏器件相当于两只结构不同的光电二极管的组合,浅结的 P+N 结构;深结 的 PN 结,又称光电双结二极管,当又入射光照射时,P+,N,P 三个区域及其间的势垒区中都 吸收光子,但效果 不同,紫外光部分吸收洗漱大,经过很短距离已基本吸收完,浅结的这 只光电二极管对紫外光灵敏度高, 红外光部分吸收系数小, 这类波长的光子则主要在深结区 被吸收, 深结的那只光电二极管对红外光灵敏度较高, 在半导体中不同的区域对不同的波长 分割具有不同的灵敏度, 这一特性可用于颜色识别即测量入射光的波长, 两只结深不同的光 电二极管组合,就构成了可测波长的半导体色敏传感器。 1.什么叫传感器?它由哪几部分组成?说出各部分的作用及相互间的关系。 2.什么是压电效应? 答:某些物质沿某一方向受到外力作用时,会产生变形,同时内部产生符号相反的电 荷,当外力去掉后,又重新恢复到不带电的状态。这种现象称为压电效应。 3.么是热电压效应?. 答: 两种不同的导体或半导体 A 和 B 组合成如图所示闭合回路,若导体 A 和 B 的连 接处温度不同(设 TT0) ,则在闭合回路中就有电流 产生,也就是说回路中有电动势存在, 这种现象叫做热电效应。 4.什么是热电偶的均质导体定律? 答:由一种均质导体组成的闭合回路,不论其导体是否存在温度梯度,回路中没有电 流即不产生电动势) ;反之,如果有电流流动,此材料则一定是非均质的,即热电偶必须采 用两种不同材料作为电极。 5.么是热电偶回路中的中间导体定律?(请用示意图说明) 6.光钎传感器主要特点是什么? 7.电阻型半导体气敏器件为什么全部附有加热器? 答: 加热器的作用;烧掉附着在敏感原件表面的尘埃,油污等,加速气体的吸附,从而提 到元器件的灵敏度和响应速度,加热器的温度一般控制在 200`400 左右。 8.半导体色敏器件工作原理(简述) 答: 半导体色敏器件相当于两只结构不同的光电二极管的组合,浅结的 P+N 结构;深结 的 PN 结,又称光电双结二极管,当又入射光照射时,P+,N,P 三个区域及其间的势垒区中都 吸收光子,但效果 不同,紫外光部分吸收洗漱大,经过很短距离已基本吸收完,浅结的这 只光电二极管对紫外光灵敏度高, 红外光部分吸收系数小, 这类波长的光子则主要在深结区 被吸收, 深结的那只光电二极管对红外光灵敏度较高, 在半导体中不同的区域对不同的波长 分割具有不同的灵敏度, 这一特性可用于颜色识别即测量入射光的波长, 两只结深不同的光 电二极管组合,就构成了可测波长的半导体色敏传感器。 要注意的概念 1.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 现象称为迟滞。 2.磁电感应式传感器直接输出电动势,且通常具有高的灵敏度,一般不需要增益放大器。 3.一个由几种不同导体材料连接成的闭合回路,只要他们彼此连接接点温度相同,则次回路 各接点的热电势的代数和为零。 4.主要材料是参杂的 BTI03 半导体陶瓷电阻,阻值随温度升高而增大,的电阻器,是正温热 敏阻器。 5.电阻值随温度升高而 不会下降的热敏电阻简称 NTC 热敏电阻器,她的材料主要唉是一些 过渡金属氧化物半导体陶瓷。 6.电感式传感器的线圈并非是纯电感,该电感由有功分量和无功分量两部分组成。 7.差动式结构的电容传感器非线性误差大大降低,灵敏度增加了一倍。 8.压电式传感器不能用于静态测量,压电式传感器只适用于动态测量。 9.传感器直接与被测物接触进行温度测量,由于被测物体的热量传递,给传感器,降低了被 测物体温度,特别是被测物体热容量较小时,测量精较低,因此采用种方式要侧得物体的真 实温度前提条件是被测物体的热容量要足够大。

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