第一篇：传感器原理与应用复习资料
光栅传感器中莫尔条纹的一个重要特性是具有位移放大作用。如果两个光栅距相等，即W=0.02mm，其夹角θ=0.1°，则莫尔条纹的宽度B=11.46㎜莫尔条纹的放大倍数K= 573.2。
光栅传感器结构为：光源→标尺光栅→指示光栅→光电元件
在平行极板电容传感器的输入被测量与输出电容值之间的关系中，①（①变面积型，②变极距型，③变介电常数型）是线性的关系。
传感器是能感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置，传感器通常由直接响应于被测量的敏感元件 和产生可用信号输出的转换元件以及相应的信号调节转换电路组成。
电阻应变片式传感器按制造材料可分为①金属材料和②半导体体材料。它们在受到外力作用时电阻发生变化，其中①的电阻变化主要是由电阻应变效应形成的光电传感器的工作原理是基于物质的光电效应，目前所利用的光电效应大致有三大类：第一类是利用在光线作用下材料中电子溢出表面的现象，即外光电效应，光电管以及光电倍增管传感器属于这一类；第二类是利用在光线作用下材料电阻率发生改变的现象，即内光电效应。光敏电阻传感器属于这一类。第三类是利用在光线作用下 光势垒现象，即光生伏特效应，光敏二极管及光敏三极管_ 传感器属于这一类。
传感器由敏感元件、传感元件、测量转换电路三部分组成。依据传感器的工作原理，传感器分敏感元件,转换元件,测量电路三个部分组成。
光电式传感器是将光信号转换为电信号的光敏元件，其中内光电效应可以分为光电导效应、光生伏特效应
光电倍增管是利用 二次电子释放效应，将光电流在管内部进行放大。它由 光电阴极、若干倍增极和阳极三部分组成。
编码器用来测量角位移。在数控机床直线进给运动控制中，通过测量角位移间接测量出直线位移，表达式为 x＝t/360× 。
绝对式编码器输出二进制编码，增量式编码器输出脉冲。
增量式编码器输出信号要进行辨向、零标志和倍频等处理。
根据传感器感知外界信息所依据的基本效应，可将传感器分为三大类，分别是：物理传感器、化学传感器、生物传感器
变磁阻式传器是利用被测量调制磁路的磁阻,导致线圈电感量改变,实现对被测量测量的。
为了测得比栅距W更小的位移量，光栅传感器要采用细分技术。.旋转式编码器可以测量转轴的角位移，其中绝对式编码器在任意位置都有固定的数字编码与位置对应，线数为360线的增量式编码器分辨力为1（角）度。
莫尔条文的光强度变化近似正弦变化，因此，便于将电信号作进一步细分，即采用“倍频技术”技术
把一导体（或半导体）两端通以控制电流I，在垂直方向施加磁场B，在另外两侧会产生一个与控制电流和磁场成比例的电动势，这种现象称霍尔效应，这个电动势称为霍尔电势。外加磁场使半导体（导体）的电阻值随磁场变化的现象成磁阻效应。
某些电介质当沿一定方向对其施力而变形时内部产生极化现象，同时在它的表面产生符号相反的电荷，当外力去掉后又恢复不带电的状态，这种现象称为正压电效应；在介质极化方向施加电场时电介质会产生形变，这种效应又称逆压电效应。
在光线作用下电子逸出物体表面向外发射称外光电效应；入射光强改变物质导电率的现象称光电导效应；半导体材料吸收光能后在PN结上产生电动式的效应称光生伏特效应。
电阻应变片磁敏电阻霍尔元件气敏传感器湿敏传感器
光电耦合器压电传感器电容传感器热敏电阻CCD电荷耦合器
压阻式传感器光纤传感器磁电传感器光电二极管差动变压器
热释电器件磁敏晶体管电涡流传感器光电池超声波传感器
热电偶红外传感器色敏传感器
正确选择以上传感器填入以下空内：
1.可以进行位移测量的传感器有光纤传感器、差动变压器、电阻传感器；
2.可以完成温度测量的有热电偶、热敏电阻；热释电；
3.半导体式传感器是磁敏、霍尔元件、气敏传感器、压阻传感器；
4.光电传感器有光电耦合器、色敏传感器、光纤传感器、光电二极管；
5.用于磁场测量的传感器霍尔器件、磁敏晶体管；
6.进行振动（或加速度）测量的传感器磁电传感器、压电传感器；
7.利用物体反射进行非电量检测的传感器超声波传感器、红外传感器；
绝对式编码器的码制绝大多数采用格雷码
电容式液位传感器属于下列那一种型式：变介质型
测量微位移工作台的位移量（行程200μm，分辨力1μm），可选用电容传感器
为了减小非线性误差，采用差动变隙式电感传感器，其灵敏度和单线圈式传感器相比提高一倍
电感式传感器采用变压器式交流电桥作为测量电路时，如想分辨出衔铁位移的方向，则应在电路中加相敏检波电路。压电陶瓷与天然石英的压电性能比较，通常压电常数大，居里点低
对热电耦传感器，形成热电势的必要条件是两种导体材料不同；节点所处的温度不同
光敏元件中光电池是直接输出电压的.变间隙型电容式传感器输出特性属于非线性
利用热电偶测温时，只有在保持热电偶冷端温度恒定条件下才能进行.一应变片，所受应变ε为1000μ，若取Ks=3，n=1，非线性误差为0.15%
光敏二极管工作时，加反向电压
一个热电偶产生的热电势为E0，当打开其冷端串接与两热电极材料不同的第三根金属导体时，若保证已打开的冷端两点的温度与未打开时相同，则回路中热电势不变
热电偶产生的热电势由哪几种电势组成，试证明热电偶的中间导体定律。
制作霍尔元件应采用什么材料，为什么？为何霍尔元件都比较薄，而且长宽比一般为2 ：1？
简述霍尔电动势产生的原理。
说明光电管工作原理。
说明α射线、β射线、γ射线各自的突出特性
热电效应
压阻效应
简述热电偶的工作原理
简述电阻应变片式传感器的工作原理
光电效应可分为哪三种类型，简单说明其原理并分别列出以之为基础的光电传感器。
热电偶产生的热电动势由哪几种电动势组成，试证明热电偶的中间导体定律。
传感器的定义和组成？
试列出你所学过的不同工作原理传感器哪些可用于非接触式测量，哪些用于接触式测量，测量何种物理量？（各大于3种）
光电效应可分为哪三种类型，简单说明传感器的原理并分别列出以之为基础的光电传感器。
根据你所学的传感器相关知识，请分别列出下列物理量可以使用什么传感器来测量？
1、加速度：
2、温度：
3、工件尺寸：
4、压力：
1、电阻应变片，电容等
2、热电偶，热电阻等
3、电感，电容等
4、压电，霍尔等
什么是红限频率？
压电式传感器往往采用多片压电晶片串联或并联方式，当采用多片压电晶片并联方式时，适合于测量何种信号? 光电效应可分为哪三种类型，简单说明其原理并分别列出以之为基础的光电传感器。
热电偶产生的热电动势由哪几种电动势组成，试证明热电偶的标准电极定律。
传感器的定义和组成？
试列出你所学过的不同工作原理传感器哪些可用于非接触式测量，哪些用于接触式测量，测量何种物理量？（各大于3种）
光电效应可分为哪三种类型，简单说明传感器的原理并分别列出以之为基础的光电传感器。
根据你所学的传感器相关知识，请分别列出下列物理量可以使用什么传感器来测量？
1、加速度：
2、温度：
3、工件尺寸：
4、压力：
1、电阻应变片，电容等
2、热电偶，热电阻等
3、电感，电容等
4、压电，霍尔等
什么是红限频率？
分析如图1所示自感传感器当动铁心左右移动（x1,x2发生变化时自感L变化情况。已知空气隙的长度为x1和x2，空气隙的面积为S，磁导率为μ，线圈匝数W不变）。
ΦIW
R，LΨWΦW2
解：mIIRm
n
又Rlnilx1lx2ll
m
i1iSiS
0S000i0 i1iSi0S0
空气隙的长度x1和x2各自变，而其和不变，另外其他
差动式变极距型电容传感器原理分析图1 变量都不变，故L不变。
第二篇：传感器原理与应用
传感器原理与应用（专业限选课）
Principle and Application of Sensor
【课程编号】XZ260111
【学分数】2
【学时数】24+6+9（实验课时）【课程类别】专业限选 【编写日期】2010.3.30 【先修课程】电路分析、模电、数电
【适用专业】电子信息工程类
一、教学目的、任务
《传感器原理和应用》是电子及自动化专业的一门专业课。它有较强的实际应用价值。通过学习本课程使学生掌握各类传感器的基本原理、主要性能及其结构特点；能合理地选择和使用传感器； 掌握常用传感器的工程设计方法和实验研究方法；了解传感器的发展动向。
二、课程教学的基本要求
现代信息产业的三大支柱是传感器技术﹑通信技术和计算机技术，它们分别构成了信息系统的“感官”、“神经”和“大脑”。在机械工程中,传感器对于机械电子、测量、控制、计量等领域都是必不可少的获取信息的关键部件。
鉴于上述认识并考虑学科特色,在本课程有限学时内,要求学生重点掌握下列几方面的知识：⑴传感器的基本概念﹑术语和特性；⑵常用传感器的原理、结构和应用；⑶传感器测量电路；⑷传感器的典型应用。
三、教学内容和学时分配
第1章 传感与检测技术的理论基础自学
主要内容：
1.1测量概论
1.2测量数据的估计和处理
教学要求：
了解测量的基本概念，测量系统的特性，测量误差及数据处理的各种方法。
第2章 传感器概述2学时
2.1传感器的组成与分类
2.2传感器的基本特性
教学要求：
熟悉传感器的输出--输入特性与内部结构参数有关的外部特性，掌握其静态特性，动态特性的分析方法。
第3章 应变式传感器4学时
主要内容：
3.1 工作原理
3.2 应变片的种类、材料及粘贴
3.3 电阻应变片的特性
3.4 电阻应变片的测量电路
3.5 应变式传感器的应用
教学要求：
熟悉应变片传感器的工作原理及外部特性，了解其应用范围，掌握测量电路的分析方法。其它教学环节：实验一应变片性能测试实验3学时
实验性质：验证性实验
实验内容：金属箔式应变片性能——单臂电桥、半桥和全桥。
实验目的与要求：掌握使用金属箔式应变片组成单臂电桥、半桥和全桥的方法，了解在不同电路
形式时电路的输出特性。
注意要点：确保接线正确，电源电压不能用错。
第4章 电感式传感器3 学时
主要内容：
4.1自感式电感传感器
4.2差动变压器式传感器
4.3电涡流式传感器
教学要求：
了解电感式传感器的应用范围，工作特点，掌握其组成的各种测量电路的分析方法及组成特点。其它教学环节：实验二电涡流式传感器的静态位移性能3学时
实验性质：设计性实验
实验内容：电涡流式传感器的工作原理和工作情况，动手自制一个涡流探头，利用实验室放大器
及振荡器对不同被测材料（即混料）进行分选。
实验目的与要求：研究电涡流传感器特性，被测材料（物质）对传感器的特性的影响以及电涡流
传感器的应用。
注意要点：确保接线正确，激励、响应线圈不能用错。
第5章电容式传感器3 学时
主要内容：
5.1电容式传感器的工作原理和结构
5.2电容式传感器的灵敏度及非线性
5.3电容式传感器的等效电路
5.4电容式传感器的测量电路
5.5电容式传感器的应用
教学要求：
熟悉电容式传感器的工作原理及结构，掌握其在非电量测量与自动检测中的应用。
其它教学环节：实验三 变面积式电容传感器的性能1学时
实验性质：验证性实验
实验内容：变面积式电容传感器的工作原理和工作情况。
实验目的与要求：熟悉变面积式电容传感器的工作原理和工作情况；研究差动式电容传感器特性。注意要点：确保接线正确，电源电压不能用错。
第6章 压电式传感器3 学时
主要内容：
6.1压电效应及压电材料
6.2 压电式传感器测量电路
6.3 压电式传感器的应用
教学要求：
了解压电式传感器具有的特点及其应用范围，掌握其组成的测量电路分析及应用。
第7章 磁电式传感器4学时
主要内容：
7.1磁电感应式传感器
7.2 霍尔式传感器
教学要求：
掌握磁电式传感器的各种不同类型及应用范围。
其它教学环节：实验四 霍尔传感器特性研究及应用2学时
实验性质：验证性实验
实验内容：霍尔传感器在交、直流信号激励下的特性。
实验目的与要求：了解霍尔传感器的结构和工作原理；实验研究霍尔传感器在交、直流信号激励
下的特性；掌握霍尔传感器测量振幅和称重应用的实验方法。
注意要点：确保接线正确，电源电压不能超出规定值。
第8章 光电式传感器3 学时
主要内容：
8.1光电器件
8.2光纤传感器
教学要求：
熟悉典型的光电器件的特性和应用，了解光纤传感器及其技术发展方向，掌握红外传感器的应用。
第9章 半导体传感器2学时
主要内容：
9.1半导体气敏传感器
9.2湿敏传感器
9.3色敏传感器
9.4半导体式传感器的应用
教学要求：
了解以半导体材料组成的各种传感器及其它们的工作原理，掌握气敏、湿敏、色敏传感器在测量电路中的应用及其电路分析。
第10章 超声波传感器2学时
主要内容：
10.1超声波及其物理性质
10.2超声波传感器
10.3超声波传感器应用用
教学要求：
熟悉超声波传感器的工作原理及其物理性质，掌握超声波传感器的应用。
第11章 微波传感器1学时
主要内容：
11.1微波概述
11.2微波传感器的原理和组成11．3微波传感器的应用
教学要求：
了解压电式传感器具有的特点及其应用范围，掌握其组成的测量电路分析及应用。
第12章 辐射式传感器1 学时
主要内容：
12.1红外传感器
12.2核辐射传感器
教学要求：
了解辐射式传感器的特性及应用。
第13章 数字式传感器自学
主要内容：
13.1光栅传感器
13.2编码器
13.3感应同步器
教学要求：
了解数字式传感器的特点及应用。
第14章 智能式传感器自学
主要内容：
14.1概述
14.2传感器的智能化
14.3集成智能传感器
教学要求：
了解集成智能感器的特性及应用。
第15章 传感器在工程检测中的应用4学时
主要内容：
15.1温度测量
15.2压力测量
15.3流量测量
15.4物位测量
教学要求：
了解热电偶的结构和原理、热电效应的构成成份。掌握热电偶的基本定律、冷端补偿方法、测量计算方法。了解热电阻的工作原理、结构，掌握应用方法。了解传感器在工程检测中的作用及其应用。
四、教学重点、难点及教学方法
重点：各种常见的、应用广泛的传感器的基本原理、基本特性、转换电路以及工程应用，及分析、设计方法。以课堂讲授为主，通过实验加深对所学各类传感器的性能及工作原理理解。
难点：各种传感器的特性分析。
五、考核方式及成绩评定方式：
考核方式：考查，六、教材及参考书目
推荐教材：
《传感器原理及工程应用》（第三版），郁有文等编著，西安科技大学出版社，2008年参考书：
1．王化祥，《传感器原理与应用》，天津大学出版社，第七版，2003
3．刘君华，《智能传感器系统》，西安电子科技大学出版社，第一版，1999
4．单成祥，《传感器的理论与设计基础及其应用》，国防工业出版社，1999
4．赵负图，《现代传感器集成电路》，人民邮电出版社，2000
修（制）订人：审核人：
2010年 3 月30日
第三篇：传感器原理与应用复习
例1：量程为150V的0.5级电压表和量程为30V的1.5级电压表，分别测量20V电压，问哪个测量精度高？
例2：某压力表精度为1.5级，量程为0～2.0MPa，测量结果显示为1.2MPa，求1）最大引用误差δnm；2）可能出现的最大绝对误差Δm；3）示值相对误差δx＝？
例3：一差动变压器式位移传感器，在位移变化1mm时，输出电压变化1200mv，问位移传感器的灵敏度是多少？
例4：机械式指针位移传感器，当输入信号有0.01mm的位移变化量式，指针位移10mm，求位移传感器的灵敏度？
例5：进行某动态压力测量时，所采用的压电式力传感器的灵敏度为90.9nC/Mpa，将它与增益为0.005V/nC的电荷放大器相连，而电荷放大器的输出接到一台笔式记录仪上，记录仪的灵敏度为20mm/V。试计算这个测量系统的总灵敏度。当压力变化为3.5MPa时，记录笔在记录纸上的偏移量是多少？
例6：有一只变极距电容传感元件，两极板重叠有效面积为，两极板间的距离为1mm，已知空气的相对介电常数是1，真空中介电常数为8.85×10-12F/m,试计算该传感器的位移灵敏度。
例7：粘贴在钢件上的康铜电阻丝应变片，其灵敏度为2，电阻温度系数为20×10-6/oC，敏感栅材料的线膨胀系数为15×10-6/oC，钢件的线线膨胀系数为11×10-6/oC，弹性模量E为2×1011N/m2,求：（1）当环境温度变化为10oC时，应变热输出为多少？相当于试件产生多大应力？
（2）当=1000uε时，由于热输出产生的温度误差γt是多少？
例8：半导体应变片的灵敏度为120，电阻为120欧姆，金属电阻应变片的灵敏度为2，电阻为120欧姆，单臂非线性误差不大于0.1，求：它们可测的最大应变为多少？
第四篇：传感器原理与应用心得
传感器原理与应用心得
张宝龙
电信工二班
201400121099 传感器应用极其广泛，而且种类繁多，涉及的学科也很多，通过对传感器的学习让我基本了解了传感器的基本概念及传感器的静、动态 特性电阻式、电感式传感器的结构、工作原理及应用。
传感器的特性主要是指输出入输入之间的关系。当输入量为常量或变化很慢时，其关系为静态特性。当输入量随时间变换较快时，其关系为动态特性。
传感器的静态特性是指对静态的输入信号，传感器的输出量与输入量之间所具有相互关系。因为这时输入量和输出量都和时间无关，所以它们之间的关系，即传感器的静态特性可用一个不含时间变量的代数方程，或以输入量作横坐标，把与其对应的输出量作纵坐标而画出的特性曲线来描述。表征传感器静态特性的主要参数有：线性度、灵敏度、迟滞、重复性、漂移等。
所谓动态特性，是指传感器在输入变化时，它的输出的特性。在实际工作中，传感器的动态特性常用它对某些标准输入信号的响应来表示。这是因为传感器对标准输入信号的响应容易用实验方法求得，并且它对标准输入信号的响应与它对任意输入信号的响应之间存在一定的关系，往往知道了前者就能推定后者。最常用的标准输入信号有阶跃信号和正弦信号两种，所以传感器的动态特性也常用阶跃响应和频率响应来表示。
传感器的作用主要是感受和响应规定的被测量，并按一定规律将其转换成有用输出，特别是完成非电量到电量的转换。传感器的组成并无严格的规定。一般说来，可以把传感器看做由敏感元件和变换元件两部分组成。
通过最近的学习，是我了解到在实际中使用传感器的选择一定要慎重。我们可以根据测量对象与测量环境确定传感器的类型。其次，当我们在选择传感器时要注意传感器的灵敏度，频率响应范围，线性范围，稳定性，精度等。
人们为了从外界获取信息，必须借助于感觉器官。而单靠人们自身的感觉器官，在研究自然现象和规律以及生产活动中它们的功能就远远不够了。为适应这种情况，就需要传感器。因此可以说，传感器是人类五官的延长，又称之为电五官。
新技术革命的到来，世界开始进入信息时代。在利用信息的过程中，首先要解决的就是要获取准确可靠的信息，而传感器是获取自然和生产领域中信息的主要途径与手段。
通过对这门课的学习开阔了我的视野，让我了解了以前没有了解的东西。在老师的指导下让我明白了学习要有自觉性，要自己积极主动地去学习。
第五篇：传感器原理与应用复习提纲
《传感器原理与应用》课程复习纲要
一、课程内容
1．基本概念名词解释，要完整。
例如：压电效应：名词解释要包括两部分（正、逆压电效应），材料等。
2．传感器的工作原理
例如：电涡流式测厚传感器：说明传感器的组成结构、写出原理图、叙述工作过程和相关的表达式（或数学模型或物理模型）等。
3．基础知识和基本常识（包括传感器的分类）
例如：（1）动态模型中，“标准”输入只有三种：正弦周期输入、阶跃输入和线性输入，而经常使用的是前两种。
（2）在光线作用下能使物体产生一定方向电动势的称光生伏特效应，如光电池。
（3）电涡流式位移传感器有高频反射式和低频透射式两种。
（4）看图分析并叙述图上提供的信息。
4．计算
例如：（1）金属应变片如何贴片分布于在等强度梁上？电阻变化计算和输出电压计算。
（2）用于测量转速的传感器有哪些？结构如何？如何计算转速？测速误差多少？
5．测量电路简图和作用
例如：金属应变片全桥电路、半桥电路等测量电路图，及相应的作用。
6．有关误差补偿
例如：非线性补偿可用差动结构；温度补偿也可差动结构，还有其它方法等。
7．看图设计叙述
例如：（1）8个实验内容：金属应变片、差动变压器、扩散硅压阻式压力传感器、霍尔传感器和光纤传感器等。
（2）看图叙述某传感器的结构组成，如何工作的及优缺点。
二、考试形式
1．闭卷考试
考试时间：120分钟。
2．考试题型
填空题(10分)、单项选择题(10分)、简述题(4*8分)、计算题(2*10分)和设计题(2*14分)
三、各章需掌握的内容
绪论
什么是传感器，传感器的物理基础、传感器的分类等。
第1章 传感器技术基础
传感器的数学模型、物理模型、静态特性（包括其指标，如线性度等）、动态特性（包括其指标，如二阶系统的参量分析等）、标定和校准、传感器的分析手段
和传感器材料。
第2章 电阻式传感器
电阻式传感器的结构、组成和工作原理，测量电路及有关信号输出计算，及应用。
第3章 变磁阻式传感器
电感式传感器的分类、组成和工作原理、测量电路的作用等；电涡式传感器的分类、组成和工作原理；霍尔式传感器的组成、工作原理和所用材料，及应用；磁阻效应的有关知识。
第4章 电容式传感器
电容式传感器分类、组成和工作原理、测量电路的作用等，如何解决存在的问题。
第5章 磁电式传感器
磁电式传感器分类、组成和工作原理、测量电路的作用，材料，及有关应用等。
第6章 压电式传感器
压电式传感器材料、分类、组成和工作原理、测量电路，如何解决存在的问题。
第7章 光电式传感器
光电式传感器材料、分类、组成和工作原理、测量电路，光源要求；包括模拟式光电传感器、开关式光电传感器、光纤传感器、电荷耦合器件CCD等。
第9章 智能传感器
智能传感器的分类、组成和工作原理，数据采集和数据处理技术等。
第10章 数字式传感器
哪些是直接以数字量形式输出的传感器、以脉冲形式输出的传感器和以频率形式输出的传感器。
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