氧传感器原理（推荐5篇）

第一篇：氧传感器原理

氧传感器原理

电喷发动机控制系统中的氧传感器是现代汽车中一个非常重要的传感器，用来监测发动机排气中氧的含量或浓度，并根据所测得的数据输出一个信号电压，反馈给电脑，从而控制喷油量的大小，它通常安装在排气系统中，直接与排气气流接触。结构

氧传感器采用二氧化锆（一种在有氧气的情况下能产生小电压的陶瓷材料)作敏感元件，即在传感器端部有一个由二氧化锆做成的试管状的套管，传感器内侧通大气，外侧暴露在排气中。发动机排出的废气，穿过装在排气歧管中的氧传感器的端部，与二氧化锆的外侧接触。空气从传感器的另一端进入，与套管的内侧接触。套管的内外表面覆盖了薄层多孔铂(白金)作为电极，内表面是负极，外表面是正极。铂起催化作用，使排气中的氧与一氧化碳反应，减少排气中的含氧量，提高传感器的灵敏度。一般在外侧电极表面还有一个多孔氧化铝陶瓷保护层，它可以防止废气烧蚀电极，但废气能够渗进保护层与电极接触。原理

氧传感器的工作原理与干电池相似，传感器中的氧化锆元素起类似电解液的作用。其基本工作原理是：在一定条件下(高温和铂催化)，利用氧化锆内外两侧的氧浓度差，产生电位差，且浓度差越大，电位差越大。大气中氧的含量为21％，浓混合气燃烧后的废气实际上不含氧，稀混合气燃烧后生成的废气或因缺火产生的废气中含有较多的氧，但仍比大气中的氧少得多。

在高温及铂的催化下，带负电的氧离子吸附在氧化锆套管的内外表面上。由于大气中的氧气比废气中的氧气多，套管上与大气相通一侧比废气一侧吸附更多的负离子，两侧离子的浓度差产生电动势。当套管废气一侧的氧浓度低时，在电极之间产生一个高电压(0。6～1V)，这个电压信号被送到ECU放大处理，ECU把高电压信号看作浓混合气，而把低电压信号看作稀混合气。根据氧传感器的电压信号，电脑按照尽可能接近14.7：1的理论最佳空燃比来稀释或加浓混合气。因此氧传感器是电子控制燃油计量的关键传感器。氧传感器只有在高温时(端部达到300°C以上)其特性才能充分体现，才能输出电压。它在约800°C时，对混合气的变化反应最快，而在低温时这种特性会发生很大变化。

第二篇：传感器原理 试题

一、填空（30分，每空1.5分）

1、有一温度计，它的量程范围为0∽200℃，精度等级为0.5级。该表可能出现的最大误差为，当测量100℃ 时的示值相对误差为。

2、在选购线性仪表时，必须考虑应尽量使选购的仪表量程为欲测量的倍左右为宜。

3、传感器由、、三部分组成。

4、利用热敏电阻对电动机实施过热保护，应选择型热敏电阻。

5、已知某铜热电阻在0℃时的阻值为50Ω，则其分度号是，对

于镍铬-镍硅热电偶其正极是。

6、霍尔元件采用恒流源激励是为了。

7、用水银温度计测量水温,如从测量的具体手段来看它属于测量。

二、选择题(30分，每题2分)

1、在以下几种传感器当中属于自发电型传感器。

A、电容式B、电阻式C、压电式D、电感式

2、的数值越大,热电偶的输出热电势就越大。

A、热端直径B、热端和冷端的温度

C、热端和冷端的温差D、热电极的电导率

3、将超声波（机械振动波）转换成电信号是利用压电材料的。

A、应变效应B、电涡流效应C、压电效应D、逆压电效应

4、在电容传感器中，若采用调频法测量转换电路，则电路中。

A、电容和电感均为变量B、电容是变量，电感保持不变

C、电感是变量，电容保持不变D、电容和电感均保持不变

5、在两片间隙为1mm的两块平行极板的间隙中插入，可测得最大的容量。

A、塑料薄膜B、干的纸C、湿的纸D、玻璃薄片

6、热电阻测量转换电路采用三线制是为了

A、提高测量灵敏度B、减小非线性误差

C、提高电磁兼容性D、减小引线电阻的影响

7、当石英晶体受压时，电荷产生在。

A、Z面上B、X面上C、Y面上D、X、Y、Z面上

8、汽车衡所用的测力弹性敏感元件是。

A、悬臂梁B、弹簧管C、实心轴D、圆环

9、在热电偶测温回路中经常使用补偿导线的最主要的目的是。

A、补偿热电偶冷端热电势的损失B、起冷端温度补偿作用

C、将热电偶冷端延长到远离高温区的地方D、提高灵敏度

10、减小霍尔元件的输出不等位电势的办法是。

A、减小激励电流B、减小磁感应强度C、使用电桥调零电位器

11、测得某检测仪表的输入信号中,有用信号为20毫伏,干扰电压也为20毫伏, 则此时的信噪比为。

A、20dBB、1 dBC、0 dB12、发现某检测仪表机箱有麻电感,必须采取措施。

A、接地保护环B、将机箱接大地C、抗电磁干扰

13、在仿型机床当中利用电感式传感器来检测工件尺寸，该加工检测装置是采了测量方法。

A、微差式B、零位式C、偏差式

15、在实验室中测量金属的熔点时,冷端温度补偿采用。

A、计算修正法B、仪表机械零点调整法C、冰浴法

三、证明热电偶的参考电极定律：EAB（t,t0）= EAC（t,t0）-EBC（t,t0）,并画出原理图（本

题10分）

四、有一额定荷重为20×103N的等截面空心圆柱式荷重传感器，其灵敏度KF为2mV/V。

激励源电压为12V，求：

1、在额定荷重时的输出电压Uom,2、当承载为5×103N时的输出电压Uo。(本题10分）

六、已知待测拉力约为70N左右，现有两只测力仪表，一只为0.5级，测量范围为0∽500N；

另一只为1.0级，测量范围为0∽100N。问选用哪一只测力仪表较好?为什么?(写出计算过

程)(本题10分）

参考答案

一、填空题：

1、±1℃，±1%

2、1．5倍

3、敏感元件、传感元件、测量转换电路

4、NTC突变

5、CU50，镍铬

6、减小温漂

7、偏位式

8、干扰源，干扰途径，敏

感接收器

9、屏蔽，浮置，接地，滤波，光电隔离

10、X面

二、选择题

1、C2、C3、C4、B5、D6、D7、B

8、C9、C10、C11、C12、B13、B14、C15、C

四、24 mV，6 mV

五、K拨至1位，反复调节R0，使仪表指示为0，K拨至3位，反复调节RF，使仪表指示

为满偏，K拨至2位，进行测量。

六、选用1.0级，测量范围为0∽100N的测力仪表。

一、填空（本题共39分，每空1.5分）

1、传感器由、、三部分组成。

2、在选购线性仪表时，必须考虑应尽量使选购的仪表量程为欲测量的倍左右为宜。

3、有一温度计，它的量程范围为0∽200℃，精度等级为0.5级。该表可能出现的最大误差

为，当测量100℃ 时的示值相对误差为。

4、利用热敏电阻对电动机实施过热保护，应选择型热敏电阻。

5、在压电晶片的机械轴上施加力,其电荷产生在。

6、霍尔元件采用恒流源激励是为了。

7、用水银温度计测量水温,如从测量的具体手段来看它属于测量。

8、已知某铜热电阻在0℃时的阻值为50Ω，则其分度号是，对于镍铬-镍硅热电偶

其正极是。

9、压电材料在使用中一般是两片以上，在以电荷作为输出的地方一般是把压电元件起

来，而当以电压作为输出的时候则一般是把压电元件起来。

10、热电阻主要是利用电阻随温度升高而这一特性来测量温度的。

12、金属电阻的是金属电阻应变片工作的物理基础。

14、在动圈式表头中的动圈回路中串入由NTC组成的电阻补偿网络，其目的是为了。

二、选择题（本题共30分，每题2分）

3、在电容传感器中，若采用调频法测量转换电路，则电路中。

A、电容和电感均为变量B、电容是变量，电感保持不变

C、电感是变量，电容保持不变D、电容和电感均保持不变

4、在仿型机床当中利用电感式传感器来检测工件尺寸，该加工检测装置是采用了测量

方法。

A、微差式B、零位式C、偏差式

5、热电阻测量转换电路采用三线制是为了

A、提高测量灵敏度B、减小引线电阻的影响

C、减小非线性误差D、提高电磁兼容性

10、在实验室中测量金属的熔点时,冷端温度补偿采用。

A、冰浴法B、仪表机械零点调整法C、计算修正法

11、自感传感器或差动变压器采用相敏检波电路最重要的目的是为了。

A、提高灵敏度B、将输出的交流信号转换为直流信号

C、使检波后的直流电压能反映检波前交流信号的幅度和相位

12、要测量微小的气体压力之差，最好选用变换压力的敏感元件。

A、悬臂梁B、平膜片C、弹簧管D、膜盒

13、以下四种传感器中，属于四端元件的是。

A、霍尔元件B、压电晶体C、应变片D、热敏电阻

14、下列不能用做加速度检测传感器。

A、电容式B、压电式C、电感式D、热电偶

15、将超声波（机械振动波）转换成电信号是利用压电材料的。

A、应变效应B、电涡流效应C、压电效应D、逆压电效应

三、我国的模拟仪表有哪些精度等级？现欲测量240V左右的电压，要求测量示值相对误差的绝对值不大于0.6%，问：若选用量程为250V的电压表，其精度应选哪一级？若选用量

程为500V的电压表，其精度又应选哪一级？（本题10分）

四、热电偶参考电极定律有何实际意义？以知在某特定条件下材料A与铂配对的热电动势为13.967mv, 材料B与铂配对的热电动势为8.345mv,求出在此特定条

件下材料A与B配对后的热电动势？此时哪种材料为正极？（本题10分）

五、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？（本

题11分）

1、加速度：

2、温度：

3、工件尺寸：

4、压力：

参考答案

一、填空题：

1、敏感元件、传感元件、测量转换电路2、1．5倍

3、±1℃，±1%

4、NTC突变

5、X面

6、减小温漂

7、偏位式

8、CU50，镍铬

9、并联，串联

10、增大

11、屏蔽，浮置，接地，滤波，光电隔离

12、应变效应

13、干扰源，干扰途径，敏感接收器

14、温度补偿

二、选择题

1、C2、D3、B4、B5、B6、A7、C8、C9、A10、C11、D12、A13、D14、C15、C

三、0．10．20．51．01．52．55．0

选用量程为250V的电压表，其精度应选0．5级，选用量程为500V的电压表，其精度应选0．2级

四、大大简化了热电偶的选配工作，5．622 mv，A为正极

五、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

二、如图所示电路是电阻应变仪中所用的不平衡电桥的简化电路，图中R2=R3=R是固定电

阻，R1与R4是电阻应变片，工作时R1受拉，R4受压，ΔR=0，桥路处于平衡状态，当应变片受力发生应变时，桥路失去平衡，这时，就用桥路输出电压Ucd表示应变片变后电阻值的变化量。试证明：Ucd=-（E/2）(ΔR/R)。（10分）

证明：

略去 的二次项,即可得

第三篇：传感器原理学习心得

传感器原理学习心得

姓名： 哥

08级电子信息科学与技术1班

传感器原理学习心得

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、电容式、电感式、压电式、热电式、磁敏式、光电式传感器与光纤传感器的结构、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（有时又称为预变换器）和变换元件（有时又称为变换器）两部分组成。

敏感元件

在具体实现非电量到电量的变换时，并非所有的非电量都能利用现有的技术手段直接变换为电量，有些必须进行预变换，即先将待测的非电量变为易于转换成电量的另一种非电量。这种能完成预变换的器件称为敏感元件。变换器

能将感受到的非电量变换为电量的器件称为变换器，例如，可以将位移量直接变换为电容、电阻及电感的电容变换器、电阻变换器及电感变换器，能直接把温度变换为电势的热电偶变换器。显然，变换器是传感器不可缺少的重要组成部分。

在实际情况中，由于有一些敏感元件直接就可以输出变换后的电信号，而一些传感器又不包括敏感元件在内，因此常常无法将敏感元件与变换器加以严格区别。

通过本学期的学习让我了解在实际使用中对传感器的选择的要求如下： 1、根据测量对象与测量环境确定传感器的类型

要进行 — 个具体的测量工作,首先要考虑采用何种原理的传感器,这需要分析多方面的因素之后才能确定.因为,即使是测量同一物理量,也有多种原理的传感器可供选用,哪一种原理的传感器更为合适,则需要根据被测量的特点和传感器的使用条件考虑以下一些具体问题:量程的大小;被测位置对传感器体积的要求;测量方式为接触式还是非接触式;信号的引出方法,有线或是非接触测量;传感器的来源,国产还是进口,价格能否承受,还是自行研制.在考虑上述问题之后就能确定选用何种类型的传感器,然后再考虑传感器的具体性能指针.2、灵敏度的选择

通常,在传感器的线性范围内,希望传感器的灵敏度越高越好.因为只有灵敏度高时,与被测

量变化对应的输出信号的值才比较大,有利于信号处理.但要注意的是,传感器的灵敏度高,与被测量无关的外界噪声也容易混入,也会被放大系统放大,影响测量精度.因此,要求传感器本身应具有较高的信噪比,尽员减少从外界引入的厂扰信号.传感器的灵敏度是有方向性的.当被测量是单向量,而且对其方向性要求较高,则应选择其它方向灵敏度小的传感器;如果被测量是多维向量,则要求传感器的交叉灵敏度越小越好.3、频率响应特性

传感器的频率响应特性决定了被测量的频率范围,必须在允许频率范围内保持不失真的测量条件,实际上传感器的响应总有 — 定延迟,希望延迟时间越短越好.传感器的频率响应高,可测的信号频率范围就宽,而由于受到结构特性的影响,机械系统的惯性较大,因有频率低的传感器可测信号的频率较低.在动态测量中,应根据信号的特点(稳态、瞬态、随机等)响应特性,以免产生过火的误差.4、线性范围

传感器的线形范围是指输出与输入成正比的范围.以理论上讲,在此范围内,灵敏度保持定值.传感器的线性范围越宽,则其量程越大,并且能保证一定的测量精度.在选择传感器时,当传感器的种类确定以后首先要看其量程是否满足要求.但实际上,任何传感器都不能保证绝对的线性,其线性度也是相对的.当所要求测量精度比较低时,在一定的范围内,可将非线性误差较小的传感器近似看作线性的,这会给测量带来极大的方便.5、稳定性

传感器使用一段时间后,其性能保持不变化的能力称为稳定性.影响传感器长期稳定性的因素除传感器本身结构外,主要是传感器的使用环境.因此,要使传感器具有良好的稳定性,传感器必须要有较强的环境适应能力.在选择传感器之前,应对其使用环境进行调查,并根据具体的使用环境选择合适的传感器,或采取适当的措施,减小环境的影响.传感器的稳定性有定量指标,在超过使用期后,在使用前应重新进行标定,以确定传感器的性能是否发生变化.在某些要求传感器能长期使用而又不能轻易更换或标定的场合,所选用的传感器稳定性要求更严格,要能够经受住长时间的考验.6、精度

精度是传感器的一个重要的性能指针,它是关系到整个测量系统测量精度的一个重要环节.传感器的精度越高,其价格越昂贵,因此,传感器的精度只要满足整个测量系统的精度要求就可以,不必选得过高.这样就可以在满足同一测量目的的诸多传感器中选择比较便宜和简单的传感器.如果测量目的是定性分析的,选用重复精度高的传感器即可,不宜选用绝对量值精度高的;如果是为了定量分析,必须获得精确的测量值,就需选用精度等级能满足要求的传感器.传感器的作用

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。

在现代工业生产尤其是自动化生产过程中，要用各种传感器来监视和控制生产过程中的各个参数，使设备工作在正常状态或最佳状态，并使产品达到最好的质量。因此可以说，没有众多的优良的传感器，现代化生产也就失去了基础。

在基础学科研究中，传感器更具有突出的地位。现代科学技术的发展，进入了许多新领域：例如在宏观上要观察上千光年的茫茫宇宙，微观上要观察小到 cm的粒子世界，纵向上要观察长达数十万年的天体演化，短到 s的瞬间反应。此外，还出现了对深化物质认识、开拓新能源、新材料等具有重要作用的各种极端技术研究，如超高温、超低温、超高压、超高真空、超强磁场、超弱磁砀等等。显然，要获取大量人类感官无法直接获取的信息，没有相适应的传感器是不可能的。许多基础科学研究的障碍，首先就在于对象信息的获取存在困难，而一些新机理和高灵敏度的检测传感器的出现，往往会导致该领域内的突破。一些传感器的发展，往往是一些边缘学科开发的先驱。

传感器早已渗透到诸如工业生产、宇宙开发、海洋探测、环境保护、资源调查、医学诊断、生物工程、甚至文物保护等等极其之泛的领域。可以毫不夸张地说，从茫茫的太空，到浩瀚的海洋，以至各种复杂的工程系统，几乎每一个现代化项目，都离不开各种各样的传感器。

由此可见传感器技术在发展经济、推动社会进步方面的重要作用，是十分明显的。世界各国都十分重视这一领域的发展。相信不久的将来，传感器技术将会出现一个飞跃，达到与其重要地位相称的新水平。

目前，全球的传感器市场在不断变化的创新之中呈现出快速增长的趋势。有关专家指出，传感器领域的主要技术将在现有基础上予以延伸和提高，各国将竞相加速新一代传感器的开发和产业化，竞争也将日益激烈。新技术的发展将重新定义未来的传感器市场，比如无线传感器、光纤传感器、智能传感器和金属氧化传感器等新型传感器的出现与市场份额的扩大。

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。在韩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。

2010年6月28日星期一

07级自动化2班

学号：

第四篇：传感器原理名词解释（范文模版）

传感器原理名词解释

1、传感器的的定义：能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件和装

置，通常由敏感元件和转换元件组成。

2、相似系统：能用同一类型的微分方程描述的不同系统。

3、频率保持性：指线性系统的输入为某一频率信号时，系统的稳态响应也为同一频率信号。

4、通过变量：只由空间和路上的一个点来确定的变量。

5、跨越变量：由空间和路上的两个点来确定的变量。

6、力——电压相似：以机械系统的激励力和电路的激励电压相似为基础的相似方法。

7、力——电压相似的特点:

一、机械系统的一个质点用一个串联电回路去模拟;

二、机械系统

质点上的激励力和串联电路的激励电压相模拟，所有与机械系统一个质点相连接的机械元件与传亮回路中的各电气元件相模拟。

8、双向传感器：凡是既能做机械量的接收器又能作机械量的发送器，从而实现机电可逆变换的变换器。

9、传感器测物理量的两种形式：

一、稳态（静态和准静态）的形式，它不随时间变化或变化

缓慢；

二、动态（周期变换或瞬态）的形式，它随时间变化而变化。

10、线性度：指传感器输出与输入之间的线性程度。它的优点：

一、可大大简化传感器的理论

分析和设计计算；

二、为标定和数据处理带来很大方便。

三、可使仪表刻度盘均匀刻度。

四、避免了非线性补偿环节。

11、传感器的非线性误差：将近似后的拟合直线与实际曲线进行比较，其中存在偏差，这个最

大偏差称为传感器的非线性误差，即线性度

12、传感器的各部分代表什么含义？应注意哪些问题？

答：①敏感元件：指传感器中直接感受被测量的部分。

②传感器：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,通常

由敏感元件和转换元件组成。

③信号调理器：对于输入和输出信号进行转换的装置。

④变送器：能输出标准信号的传感器答：

13、传感器动态特性主要有：时间常数τ；固有频率n；阻尼系数

14、灵敏度：指传感器在稳态下输出变化对输入变化的比值。

15、迟滞：传感器在正（输入量增大）反（输入量减少）行程期间输出——输入特性曲线不重

合的程度。

16、迟滞现象：对应于同一大小的输入信号，传感器正反行程的输出信号大小不相等。

17、重复性：传感器在输入量按同一方向作全量程多次测试时所得特性曲线不一致性程度。

18、动态特性：传感器对激励的响应特性。

19、动态误差：输出信号不会与输入信号具有完全相同的时间函数，这种输出与输入间的差异

就是动态误差。

20、

第五篇：传感器原理复习提纲

第一章：

传感器的定义，组成测量的定义，测量结果，测量误差和种类

第二章：

静态量，动态量，静态特性，静态特性的指标。

第三章：

电阻应变效应，金属电阻应变片的结构

电阻应变片的分类

电阻应变式传感器的测量电路（会画电桥，会推平衡条件）

温度补偿（线路补偿和应变片自补偿）

测力传感器的结构

压力传感器的结构

压阻效应

压阻式传感器的应用

第四章：

电容式传感器工作原理

电容式传感器分类

测量电路（交流电桥电路，变压器电器电路，双T形电桥电路，运算放大器，调频）工作原理，电容式传感器的设计改改善措施。

电容式压力传感器的工作原理，结构

电容式加速度传感器的工作原理，结构

电容式位移传感器的工作原理

电容式液位传感器的工作原理

第五章

定义

分类

结构组成工作原理

差动自感传感器的结构，会推导差动自感传感器的输出特性和灵敏度

测量电路 变压器电路（会分析，会计算），相敏检波电路（原理，会分析）涡流效应

第六章

压电效应

常用压电材料的种类

压电传感器的工作原理。

石英晶体的压电效应

压电元件的常用结构

第七章

霍尔效应

霍尔元件的结构

霍尔传感器的不等位电势和不等位电阻产生的原理，及补偿方法 霍尔传感器的测量电路

第八章

光电效应

光电效应的种类

光电管的结构及原理

光电倍增管的结构及原理

光敏电阻的结构及原理

第九章：

测温的方法，金属电电阻的种类及结构

金属热电阻的工作原理（铂热电阻，铜热电阻）

热敏电阻工作原理。

热敏电阻的温度特性（会计算）

热电偶的种类、工作原理

热电效应

热电势的组成热电偶的冷端温度补偿的方法

热电偶分度表的应用（会计算）