东南大学传感器技术复习要点

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1、绪论1传感器的基本概念：能感受规定的被测量，并按一定的规律转换成可用信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成。2传感器构成法：自源型、辅助能源型、外源型、相同敏感元件的补偿型、差动结构补偿型、不同敏感元件的补偿型、反馈型3传感器按照传感机理分类：结构型，以敏感元件结构参数变化实现信号转换；物性型，以敏感元件物性效应实现信号转换。第一章传感器技术基础1传感器的一般数学模型：静态模型、动态模型2传感器的特性和指标传感器的静态模型：线性度、回差（滞后）、重复性、灵敏度、分辨力、阀值、稳定性、漂移、静态误差；传感器的动态模型：频率

2、响应特性、阶跃响应特性、典型环节的动态响应、幅频特性、相频特性。3改善传感器性能的技术途径：结构、材料与参数的合理选择，差动技术，平均技术，稳定性处理，屏蔽、隔离与干扰控制，零示法、微差法与闭环技术，补偿、校正与“有源化”，集成化、智能化与信息融合。4合理选择传感器的基本原则和方法：依据测量对象和使用条件确定传感器类型、线性范围和量程、灵敏度、精度、频率响应特性、稳定性。5传感器的标定和校准静态标定：静态标定主要用于检测、测试传感器的静态特性指标，如：静态灵敏度、非线性、回差、重复性等；动态标定：动态标定主要用于检测、测试传感器

3、的动态特性指标，如：动态灵敏度、频率响应和固有频率等。第二章电阻式传感器1概念：通过电阻参数的变化来实现电测非电量的目的。2电阻应变计的主要特性静态特性：灵敏系数、横向效应及横向效应系数、机械滞后、蠕变和零漂、应变极限动态特性：对正弦应变波、阶跃应变波的响应，疲劳寿命。3温度效应及其补偿热补偿原因：在实际应用应变计时，工作温度可能偏离室温，甚至超出常温范围，导致工作特性改变，影响输出。（这种单纯由温度变化引起应变计电阻变化的现象，叫应变计的温度效应。）在工作温度变化较大时，这种热输出干扰必须加以补偿。补偿方法：温度自补偿法、桥路

4、补偿法4应变计的选用（1）选择类型、（2）材料考虑、（3）阻值选择、（4）尺寸选择、（5）其他考虑，如特殊用途、恶劣环境、高精度要求等。5应变式传感器的应用：测力、压力、位移，其他应变式传感器（应变式加速度传感器、扭矩传感器等）。第三章变磁阻式传感器1概念：一种利用磁路磁阻变化引起传感器线圈的电感（自感/互感）变化来检测非电量的机电转换装置。2自感式传感器变气隙式自感传感器工作原理：当铁心、衔铁的材料和结构与线圈匝数确定后，若保持气隙通道截面积不变，则电感为气隙总长的单值函数，这就是变气隙式自感传感器的工作原理；输出特性：变气隙

5、式的输出特性是非线性的，灵敏度随气隙增加而减小，可以通过减小气隙总长来增大灵敏度。使用场合及优缺点：变气隙式适用于灵敏度要求较高、线性度要求不高的场合，测量范围较小。变面积式自感传感器工作原理：若气隙长度保持不变，令磁通截面积随被测非电量而变，就构成了变面积式自感传感器。输出特性：变面积式在忽略气隙磁通边缘效应的条件下，输出特性呈线性。使用场合及优缺点：变面积式用于测量范围较大、线性度较高，但灵敏度要求较低的被测非电量。螺管式自感传感器工作原理：随着衔铁插入深度的不同将引起线圈泄漏路径中的磁阻变化，从而使线圈的电感发生变化。输出

6、特性：由于传感器轴向气隙较大，存在磁通边缘效应，故可认为在衔铁移动的一定范围内主磁通近似不变，输出特性呈线性。使用场合及优缺点：由于空气隙大，磁路磁阻大，故灵敏度较前两者低，但是只要满足主磁通不变与线圈绕组排列均匀的条件，线性范围较大。3互感式传感器（差动传感器）互感式传感器是一种互感随衔铁位移变化的变磁阻式传感器。与变压器的区别：前者为开磁路，后者为闭合磁路；前者初、次级间的互感随衔铁移动而变，且两个次级绕组按差动方式工作，而后者初、次级间的互感为常数。第四章电容式传感器1概念：电容式传感器是将被测非电量的变化转换为电容量变化

7、的一种传感器。优点：结构简单、高分辨力、非可接触测量、环境适应性强、动态响应快；缺点：输出特性非线性、泄漏电容的影响；2分类：变极距型、变面积型、变介质型3保持电容式传感器特性稳定的方法和实现措施减小边缘效应的影响（可以采用带有保护环的结构）、减小寄生电容的影响（驱动电缆法、整体屏蔽法、采用组合式与集成技术）。此外，等效电路、静电引力、温度影响也是要考虑的。其中，温度的影响来自两个方面：结构尺寸、介质。4电容式传感器的应用：测量位移（电容式位移传感器）、加速度、力和压力、物位等。第五章磁电式传感器1概念：磁电式传感器是利用电磁感

8、应原理，将输入运动速度或磁量的变化变换成感应电势输出的传感器。2霍尔效应与霍尔传感器由导电材料中电流与外磁场相互作用（洛伦兹力作用）而产生电动势的物理现象称为霍尔效应。霍尔传感器可用于微位移及机械振动测量、无触点发讯及转速测量。第六章压电式传感器1压电式传感器是