传感器与检测技术（期末总结）
目录
名词解释
填空题
简答题
计算题
名词解释
传感器的定义：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）按一定规律转换为（便于人们应用、处理的）另一参量（通常为电参量）的器件或测量装置。
灵敏度：灵敏度是指测量系统在静态测量时，输出量的增量与输入量的增量之比。
迟滞：传感器或检测系统在正、反行程时的输出信号的数值不相等。
分辨力：能引起输出量发生发生变化时输入量的最小变换量称为传感器或检测系统的分辨力。
电涡流式传感器：根据法拉第电磁感应定律，块状金属导体置于变化的磁场中或在瓷厂中做切割磁力线运动时，导体内将产生漩涡状的感应电流，此电流叫漩涡流，以上现象称为电涡流效应。根据电涡流效应制成的传感器称为电涡流式传感器。
压电效应：当沿着一定方向施加机械力作用而产生形变时，就会引起它内部正负电荷中心相对位移产生电的极化，从而导致其两个相对表面上出现符号相反的电荷；当外力去掉后，又恢复到不带电状态。这种现象称为压电效应。（当电介质方向施加电场时，这些电介质也会产生几何变形，这种现象称为”逆压电效应“） ps：压电式传感器不能测量静态物理量。
超声波探头：超声波检测中，首先要把超声波发射出去，然后再把超声波接受回来，变换换成电信号，完成这一工作的装置就是超声波传感器，也称超声波探头。
压电式超声波探头利用的是压电材料的压电效应来工作的，利用压电材料的逆压电效应将高频电震动转换为高频机械振动，从而产生超声波，可作为发射探头，利用压电材料的正压电效应将超声波振动转换成电信号，可作为接受探头。（理解后记忆）
压力温度计：压力温度计是根据一定质量的液体、气体、蒸汽在体积不变的条件下其压力与温度呈确定函数关系的原理实现其测温功能的。
双金属温度计：基于固体受热膨胀原理，测量温度通常是把两片线膨胀系数差异相对很大的金属片叠焊在一起，构成双金属片感温元件（俗称双金属温度计）当温度变化时，因双金属片的两种不同材料线膨胀系数差异相对很大而产生不同的膨胀和收缩，导致双金属片产生弯曲变形。
感应同步器：是利用电磁感应原理把两个平面型印刷电路绕组的相对位置变化转换成相应电信号的一种数字式位移监测装置。
填空题
检测系统按照被测参量的检测转换方法分类：电磁转换、光电转换、其他能/电转换。
检测系统按使用性质分类：标准表、实验室表和工业用表。
误差的表示方法：绝对误差、相对误差、引用误差、最大引用误差。
最大引用误差作为判断其准确度等级的尺度。
使用残差观察法的条件是系统误差比随机误差大。
传感器或检测系统在正、反行程时的输出信号的数值不相等。
一阶系统的时域动态特性参数主要是时间常数及与之相关输出响应时间。
二阶系统的时域动态特性参数主要是固有频率、阻尼比。
电阻应变片的温度补偿方法通常有应变片自补偿法和桥路补偿法两大类。
电容式传感器可分为变极距型、变面积型和变介质型三种。
测量电路与误差常常采用差动相敏检波电路和差动整流电路。
压电材料可以分为三大类：压电晶体、压电陶瓷、新型压电材料。
光电效应可分为外光电效应、内光电效应和阻挡层光电效应三种类型。
磁敏传感器有：霍尔传感器、磁敏电阻、磁敏二极管、磁敏MOS器件。
热探测器分为四类：热释电型、热敏电阻型、热电偶型、气体型。
光纤的结构：纤芯、包层、保护套。
膜式压力机有膜片压力机和膜盒压力计两种。前者主要用于测量腐蚀性介质或非凝固、非结晶的粘性介质的压力，后者常用于测量气体微压和负压。
弹性压力计信号远传方式：电位器式、霍尔式、差动变压器式。
接触式测温又可分为膨胀式、热阻式、热点式等多种形式。
热电阻的外引线有两线制、三线制及四线制三种。
热电偶闭合回路中产生的热电势由两种电势组成：温差电势、接触电势。
莫尔条纹的特点：放大作用、误差平均作用、方向对应与同步性。
简答题
减小和消除系统误差的方法：
1、针对产生系统误差的主要原因采取相应措施。
2、采用修正方法减小恒差系统误差
3、采用交叉读数法减小线性系统误差
4、采用半周期法减小周期性系统误差
应变电阻效应：前半部分为几何尺寸变化所致，后半部分为半导体材料的压阻效应所致。
外力作用而引起的轴向应变，将导致电阻丝的电阻成比例地变化，通过转换电路可将这种电阻变化转化为电信号输出，这就是应变片测量应变的基本原理。
横向效应：将直的金属丝绕成敏感栅后，虽然长度相同，但应变状态不同，应变片敏感栅的电阻变化比直的金属丝要小，其灵敏系数降低了，这种现象称为应变片的横向效应。
如何改善单极式变极距型电容传感器的非线性？
单极式变极距电容传感器的灵敏度和非线性对极板初始间隙的要求是相反的，要改善其非线性，要求应增大初始间隙，但这样会造成灵敏度的下降，因此通常采用差动结构来改善非线性。
▲p128压电传感器的实际等效电路 （原理、画图、参数概念）
▲光电效应三种类型及光电器件
1、外光电效应：在光的照射下，使电子逸出物体表面而产生光电子发射的现象称为外光电效应。
基于外光电效应原理工作的光电器件有光电管和光电倍增管。
2、内光电效应：在光线作用下，物体的导电性能发生变化，引起电阻率或电导率改变的现象称为内光电效应，也称光电导效应。
基于内光电效应原理工作的光电器件有光敏电阻和反向偏置工作的光敏二极管和光敏三极管。
3、阻挡层光电效应：在光线作用下，物体产生一定方向的电动势的现象，称为阻挡层光电效应。也成为光生伏特效应。
基于此原理工作的是光电池。
超声波的波形：
1、纵波：质点振动方向与波的传播方向一致的波，它能在固体、液体和气体介质中传播。
2、横波：质点振动方向垂直与波的传播方向的波。他只能在固体介质中传播。
3、表面波：质点的振动介于横波与纵波之间，沿着介质表面传播，其振幅随深度增加而迅速衰减的波，表面波只在固体的表面传播。
▲p146霍尔效应原理和计算公式
光纤的传输原理：当入射角θi小于临界角θc时，光线就不会透射出界面，而全部被反射，光在纤芯和包层的界面上反复多次全反射，呈锯齿波形状在纤芯内向前传播，最后从光纤的另一端面射出，从而实现了光在光纤内的传输。
（必考）▲热电偶的测温原理基于热电效应。将两种不同的导体A和B连成闭合回路，当两个接点处的温度不同时，回路中将产生两个热电势。
光栅式位移检测基理：光源发出的光透过光栅缝隙形成的光脉冲被光敏元件接受并计数，从而实现位移测量，被测物体位移=栅距×脉冲数。
感应同步器信号的检测：感应同步器的输出信号是一个能够反应定尺和滑尺相对位移的交变感应电势。
计算题
p41灵敏度（看一下）
p75-p77电桥测量电路
p86-p87差动平板式电容传感器
p146霍尔效应公式