南邮传感器复习资料整理

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1、绪论:传感器：能感知被测量并转化为可用信号输出的器件或装置。组成：敏感元件转换元件转换电路传感器技术基础传感器静态特性：传感器在被测输入量处于稳定状态时的输入输出关系。静态特性包括：线性度，回差，重复性，稳定性，分辨率，稳定精度，灵敏度，漂移，阀值线性度：传感器输入输出校准曲线与所选定拟合直线之间的吻合程度。直线拟合四种方法：理论直线法、端点直线法、最佳直线法、最小二乘法灵敏度：输出增量与输入增量的比值传感器动态特性：传感器对随时间变化的输入量的响应特性改善传感器性能的差动技术：减小非线性，增大灵敏度，抵消共模误差电阻式传感器定义利用电阻参数变化实现电测非电量的传感器。种类电阻应变

2、式压阻式……电阻应变计原理应变电阻效应输入输出特性金属：dR/R=Km*dl/l（主要：金属的结构尺寸变化）半导体：dR/R=Km*dl/l（主要：基于压阻效应）金属材料应变电阻效应金属材料电阻相对变化与其线应变成正比。类型丝式箔式半导体式结构敏感栅盖层基底引线（一对输出线，一对电源线）粘结剂灵敏系数K横向效应金属应变计由轴向纵栅和圆弧横栅组成，试件受单向应力，处于平面应变定义：电阻应变计暨敏感纵向应变，又受横向应变的影响使灵敏系数降低，相对电阻比都减小的现象。横向效应系数动态特性1、对正弦应变波的响应2、对阶跃应变波的响应3疲劳寿命温度效应单纯由温度变化引起应变计电阻变化的现象。

3、公式补偿方法：温度自补偿法（单丝自补偿应变计，双丝自补偿应变计）桥路补偿法电阻应变仪把应变计电阻相对变化转换为可用电压或电流输出非线性误差补偿差动电桥补偿法（接入电桥相对臂应变计受拉力，另一对受压力）恒流源补偿法四臂差动有没有温度效应电阻相对变化大小相等，方向相反，有温度补偿作用变磁阻式传感器定义利用磁路磁阻变化引起传感器线圈电感变化来检测非电量变化的机电转换装置。种类自感式互感式电涡流式电气参数线圈电感L=N*N/Rm铜损电阻涡流损耗电阻磁滞损耗电阻品质因数并联寄生电容应用位移与尺寸测量自感式传感器实质一个带气隙的铁芯线圈种类变气隙式（用来测量位移）变面积式螺管式掌握变气隙式自感

4、式传感器、差动式自感式传感器输入输出特性、灵敏度、非线性误差推导，计算。差动式传感器的灵敏度增大，非线性误差减小。测量电路电桥电路（变压器电桥交流电桥掌握变压器电桥输出计算）谐振电路相敏检波电路输出信号的正负代表了衔铁位移方向。输出特性的非线性减小非线性的方法：采用差动结构零位误差定义衔铁处于中间位置时，电桥理论输出为零，实际总存在不平衡电压输出。组成基波高次谐波产生原因（基波）两线圈电气参数和几何尺寸不对称，以及构成电桥的另外两臂电气参数不一致。（高次谐波）磁性材料磁化曲线的非线性。补偿方法1、串联电阻消除基波零位误差2、并联电阻消除高次谐波零位误差3、并联电容消除基波正交分量或

5、高次谐波分量互感式传感器（差动变压器）定义线圈互感随衔铁位移变化的变磁阻式传感器特点开磁路互感随衔铁的移动而变化种类变气隙式变面积式螺管式输出电压Uo=-jw(M1-M2)I1衔铁位于中间时，两互感相等。互感差值与衔铁位移成比例U0=-jw△M*IP813-64测量电路差动相敏检波电路差动整流电路直流差动变压器电路误差非线性误差零位误差电涡流式传感器原理电涡流效应基本形式位移传感器工作原理电涡流效应导致线圈电感量、阻抗、品质因数变化电容式传感器定义被测非电量变化转化为电容量变化种类变极距型变面积型变介质型p994-11变极距型电容式传感器工作原理2灵敏度与初始极距的平方成反比，可以

6、利用减小初始极距来增大灵敏度。但是这样会增大非线性误差。3如何平衡非线性误差和灵敏度大小（极板间采用高介电常数材料来增大灵敏度，对非线性误差没有影响）4、差动结构（动极板置于两定极板之间），灵敏度提高一倍，非线性误差减小。测量电路变压器电桥Uo=(E/2)*(Z2-Z1)/(Z1+Z2)运算放大器测量电路（克服变极距型的非线性）电容式物位传感器电容值计算p112磁电式传感器（电动式传感器/感应式传感器）定义利用电磁感应原理，将输入运动速度或磁量的变化变换为感应电动势输出的传感器。特点是唯一的自源式传感器基本原理P115式5-1惯性式传感器振动能量能量几乎全都被弹簧吸收，弹簧形变量接

7、近或等于物体振幅应用（测量线速度、角速度）测振传感器种类磁敏式磁电式霍尔传感器定义能敏感磁场的变化并将其转换为电信号输出的传感器霍尔元件利用霍尔效应制作的一种磁电转换元件。（半导体薄片+霍尔电极+控制电极）面接触型输入电流极（控制电极）点接触型输出电压极（霍尔电极）霍尔效应导电材料中的电流与外磁场相互作用产生电动势的物理现象霍尔电势Uh=BI/end霍尔系数Rh=1/en霍尔元件灵敏度Kh=1/end=Uh/IB特点厚度d越小，Uh越大元件越灵敏所以常制成薄片状Q1为