第一篇：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
第二篇：传感器原理习题
第四章 传感器原理习题
4-1以阻值R=120Ω，灵敏系数K=2.0的电阻应变片与阻值120Ω的固定电阻组成电桥，供桥电压为3V，并假定负载电压为无穷大，当应变片的应变为2με和2000με时，分别求出单臂、双臂差动电桥的输出电压，并比较两种情况下的灵敏度。
4-2 在材料为钢的实心圆柱试件上，沿轴线和圆周方向各贴一片电阻为120Ω的金属应变片R1和R2，把这两片应变片接入差动电桥(题图4-2)。若钢的泊松比μ=0.285，应变片的灵敏系数K=2，电桥的电源电压Ui=2V，当试件受轴向拉伸时，测得应变片R1的电阻变化值∆R=0.48Ω，试求电桥的输出电压U0；若柱体直
112径d=10mm，材料的弹性模量E210N/m，求其所受拉力大小。
题图4-2 差动电桥电路
4-3 一台采用等强度的梁的电子称，在梁的上下两面各贴有两片电阻应变片，做成称重量的传感器，如习题图4-3所示。已知l=10mm，b0=11mm，h=3mm，E2.1104N/mm2，K=2，接入直流四臂差动电桥，供桥电压6V，求其电压灵敏度(Ku=U0/F)。当称重0.5kg时，电桥的输出电压U0为多大?
题图4-3悬臂梁式力传感器
4-4 有四个性能完全相同的应变片(K=2.0)，将其贴在习题图4-4所示的压力传感器圆板形感压膜片上。已知膜片的半径R=20mm，厚度 h=0.3mm，材料的泊松
112比μ=0.285，弹性模量E210N/m。现将四个应变片组成全桥测量电路，供
桥电压Ui=6V。求：
(1)确定应变片在感压膜片上的位置，并画出位置示意图；(2)画出相应的全桥测量电路图；
(3)当被测压力为0.1MPa时，求各应变片的应变值及测量桥路输出电压U0；(4)该压力传感器是否具有温度补偿作用?为什么?(5)桥路输出电压与被测压力按是否存在线性关系?
题图4-4 膜片式压力传感器
4-5一测量线位移的电位器式传感器，测量范围为0~10mm，分辨力为0.05mm，灵敏度为2.7V/mm，电位器绕线骨架外径d=0.5mm，电阻丝材料为铂铱合金，其4ρ3.2510Ωmm。当负载电阻RL=10kΩ时，求传感器的最大负载误电阻率为差。
4-6 某差动螺管式电感传感器(题图4-6)的结构参数为单个线圈匝数W=800匝，l=10mm，lc=6mm，r=5mm，rc=1mm，设实际应用中铁芯的相对磁导率μr=3000，试求：
(1)在平衡状态下单个线圈的电感量L0=?及其电感灵敏度足KL?(2)若将其接入变压器电桥，电源频率为1000Hz，电压E=1.8V，设电感线圈有效电阻可忽略，求该传感器灵敏度K。
(3)若要控制理论线性度在1%以内，最大量程为多少?
题图4-6 差动螺管式电感传感器
4-7 有一只差动电感位移传感器，已知电源电压Usr=4V，ƒ=400Hz，传感器线圈铜电阻与电感量分别为R=40Ω，L=30mH，用两只匹配电阻设计成四臂等阻抗电桥，如题图4-7所示，试求：(1)匹配电阻R3和R4的值；
(2)当∆Z=10时，分别接成单臂和差动电桥后的输出电压值；(3)用相量图表明输出电压Usc与输入电压Usr之间的相位差。
题图4-7 差动电感位移传感器四臂等阻抗电桥
2S44mm4-8如题图4-8所示气隙型电感传感器，衔铁截面积,气隙总长度δ=0.8mm，衔铁最大位移∆δ=±0.08mm，激励线圈匝数W=2500匝，导线直径d=0.06mm，电阻率ρ1.75106Ωcm，当激励电源频率ƒ=4000Hz时，忽略漏磁及铁损，求：
(1)线圈电感量；(2)电感的最大变化量；(3)线圈的直流电阻值；(4)线圈的品质因数；
(5)当线圈存在200pF分布电容与之并联后其等效电感值。
题图4-8 气隙型电感式传感器(变隙式)4-9 试计算题图4-9所示各电容传感元件的总电容表达式。
图4-9 4-10 在压力比指示系统中采用差动式变间隙电容传感器和电桥测量电路，如题图4-10所示。已知：δ0=0.25mm，D=38.2mm，R=5.1kΩ；Usr=60V(交流)，频率ƒ=400Hz。试求：
(1)该电容传感器的电压灵敏度Ku(V/μm)；
(2)当电容传感器的动极板位移∆δ=10μm时，输出电压Usc值。
题图4-10 4-11 有一台变间隙非接触式电容测微仪，其传感器的极板半径r=4mm，假设与被测工件的初始间隙d0=0.3mm。试求：
(1)如果传感器与工件的间隙变化量∆d=±10μm，电容变化量为多少?(2)如果测量电路的灵敏度足Ku=100mV/Pf,则在∆d=±1μm时的输出电压为多少? 4-12 有一变间隙式差动电容传感器，其结构如图13所示。选用变压器交流电桥作测量电路。差动电容器参数：r=12mm，d1=d2=d0=0.6mm，空气介质，即
εε08.851012F/m。测量电路参数：usr=u=Usr3sinωinωt。试求当动板上输
入位移(向上位移)∆x=0.05mm时，电桥输出端电压Usc?
题图4-12
4-13 一只电容位移传感器如图14所示，由四块置于空气中的平行平板组成。板A、C和D是固定极板；板B式活动极板，其厚度为t，它与固定极板的间距为d。B、C和D极板的长度均为 a，A板的长度为2a，各板的宽度为b。忽略板C和D的间隙及各板的边缘效应，试推导活动极板刀从中间位置移动x=±a/2时电容CAC和CAD的表达式(x=0时为对称位置)。
题图4-13 4-14已知平板电容传感器极板间介质为空气，极板面积Saa(22)cm2，间隙d0=0.1mm。求：传感器的初始电容值：若由于装配关系，使传感器极板一侧间隙d0，而另一侧间隙d0+b(b=0.01mm)，此时传感器的电容值。
4-15 如图4-15a所示差动式同心圆筒柱形电容传感器，其可动内电极圆筒外径d=9.8mm，固定电极外圆筒内径D=10mm，初始平衡时，上、下电容器电极覆盖长度L1=L2=L0=2mm，电极间为空气介质。试求：
(1)初始状态时电容器C1、C2的值；
(2)当将其接入图4-15b所示差动变压器电桥电路，供桥电压E=10V(交流)，传感器工作时可动电极筒最大位移∆x=±0.2mm，电桥输出电压的最大变化范围为多?
题图4-15(a)
(b)
4-16 有一 压电晶体，其面积为20mm²，厚度为10mm，当受到压力p=10MPa作用时，求产生的电荷量及输出电压：
(1)零度X切的纵向石英晶体；(2)利用纵向效应的BaTiO3。
4-17 某压电晶体的电容为1000pF，kq=2.5C/cm，电缆电容CC=3000pF，示波器的输入阻抗为1MΩ和并联电容50 pF，求：
(1)压电晶体的电压灵敏度足Ku；(2)测量系统的高频响应；
(3)如系统允许的测量幅值误差为5%，可测最低频率是多少?(4)如频率为10Hz，允许误差为5%，用并联连接方式，电容式多大? 4-18 分析压电加速度传感器的频率响应特性。若测量电路为电压前量放大器C总=1000 pF，R总=500MΩ；传感器固有频率ƒ0=30kHz，阻尼比ζ=0.5，求幅值误差在2%以内的使用频率范围。
4-19 用石英晶体加速度计及电荷放大器测量机器的振动个，已知：加速度计灵敏度为5Pc/g，电荷放大器灵敏度为50mV/pC，当机器达到最大加速度值时相应的输出电压幅值为2V，试求该机器的振动加速度。(g为重力加速度)4-20 用压电式传感器测量最低频率为1Hz的振动，要求在1Hz时灵敏度下降不超过5%。若测量回路的总电容为500pF，求所有电压前置放大器的输入电阻为多大? 4-21已知压电式加速度传感器的阻尼比ζ=0.1，其无阻尼固有频率ƒ0=32kHz，若要求传感器的输出幅值误差在5%以内，试确定传感器的最高响应频率。4-22 某压电式压力传感器为两片石英晶片并联，每片厚度h=0.2mm，圆片半径r=1cm，εr=4.5，X切型d112.311012C/N。当0.1MPa压力垂直作用于PX平面时，求传感器输出电荷Q和电极间电压Ua的值。
4-23 已知铜热电阻—Cu100的百度电阻比W(100)=1.42，当用此热电阻测量50ºC温度时，其电阻值时多少?若测温时的电阻值为92Ω，则被测温度是多少? 4-24 用分度号为Pt100铂电阻测温，在计算时错用了Cu100的分度表，查得的温度为140ºC，问实际温度为多少? 4-25 镍铬-镍硅热电偶灵敏度为0.04mV/ºC，把它放在温度为1200ºC处，若以指示仪表作为冷端，此处温度为50ºC，试求热电势大小。
4-26 用K型热电偶测某设备的温度，测得的热电势为20mV，冷端(室温)为25mV，求设备温度?如果改用E型热电偶来测温，在相同的条件下，E热电偶测得的热电势为多少? 4-27 现用一只镍铬-铜镍热电偶测某换热器内的温度，其冷端温度为30ºC，显示仪表的机械零位在0ºC时，这时指示值为400ºC，则认为换热器内的温度为340ºC
对不对?为什么?正确值为多少? 4-28 有一台数字电压表，其分辨率为100μV/1个字，现与Cu100热电阻配套应用，测量范围为0~100ºC，试设计一个标度变换电路，使数字表直接显示温度数值。
4-29 试述光电倍增管的结构和工作原理与光电管的异同点。若入射光子为10³个(一个光子等效于一个电子电量)。光电倍增管共有16个倍增级，输出阳极电流为20A，且16个倍增级二次发射电子数按自然数的平方递增，试求光电倍增管的电流放大倍数和倍增系数。
4-30.求光纤n1=1.46，n2=1.45的NA值；如果外部n0=1，求光纤的临界入射角。4-31 四个应变片粘贴在扭轴上，安排得到的最大灵敏度，应变片阻值为121Ω而应变灵敏系数K=2.04，并接成全桥测量电路。当用750kΩ的电阻器并联在一个应变片上分流以得到标定时，电桥输出在示波器上记录到2.20cm的位移。如果变形的轴引起示波器3.2cm的偏移，求指示的最大应变?设轴为钢制的，求应力(钢的扭转弹性模量E1.6231011N/m2)? 4-32 为防止电容传感器击穿，在两极之间加入厚度为a的两片云母片，如图14所示，其相对介电常数为εr，空气接点常数εo（空气介电常数近似于真空介电常数），求传感器总容量（设圆形极板直径为D两片云母片之间的距离为δ0）。
题图4-32 4-33 设题图4-33所示电感位移传感器的铁心相对磁导率为104，空气的相对磁导率为1，已知真空中的磁导率04π107H/m。试对下述情况计算该传感器的输出电感：（1）气隙为0；（2）气隙为2mm。
题图4-33
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）
第五篇：传感器工作原理
传感器工作原理
压电传感器：基于压电效应的传感器。是一种自发电式和机电转换式传感器。它的敏感元件由压电材料制成。压电材料受力后表面产生电荷。此电荷经电荷放大器和测量电路放大和变换阻抗后就成为正比于所受外力的电量输出。压电式传感器用于测量力和能变换为力的非电物理量，如压力、加速度等(见压电式压力传感器、加速度计)。它的优点是频带宽、灵敏度高、信噪比高、结构简单、工作可靠和重量轻等。缺点是某些压电材料需要防潮措施，而且输出的直流响应差，需要采用高输入阻抗电路或电荷放大器来克服这一缺陷。配套仪表和低噪声、小电容、高绝缘电阻电缆的出现，使压电传感器的使用更为方便。它广泛应用于工程力学、生物医学、电声学等技术领域。
应变传感器：应变传感器是国内外应用较广泛的一种,它是以电阻应变计为转换元件,将非电量如:力、压力、位移、加速度、扭矩等参数转换为电量。
光电传感器：将光信号转换成电信号的传感器
热电传感器：将热信号转换成电信号的传感器
电容式传感器原理
电容式传感器原理
电容式压力传感器简介
科学技术的不断发展极大地丰富了压力测量产品的种类，现在，压力传感器的敏感原理不仅有电容式、压阻式、金属应变式、霍尔式、振筒式等等但仍以电容式、压阻式和金属应变式传感器最为多见。
金属应变式压力传感器是一种历史较长的压力传感器，但由于它存在迟滞、蠕变及温度性能差等缺点，其应用场合受到了很大的限制。
压阻式传感器是利用半导体压阻效应制造的一种新型的传感器，它具有制造方便，成本低廉等特点，但由于半导体材料对温度极为敏感，所以其性能受温度影响较大，产品的一致性较差。
电容式传感器是应用最广泛的一种压力传感器，其原理十分简单。一个无限大平行平板电容器的电容值可表示为：
C= ε s/d（ε 为平行平板间介质的介电常数，d 为极板的间距，s 为极板的覆盖面积）
改变其中某个参数，即可改变电容量。由于结构简单，几乎所有电容式压力传感器均采用改变间隙的方法来获得可变电容。电容式传感器的初始电容值较小，一般为几十皮法，它极易受到导线电容和电路的分布电容的影响，因而必须采用先进的电子线路才能检测出电容的微小变化。可以说，一个好的电容式传感器应该是可变电容设计和信号处理电路的完美结合机械磅秤是利用杠杆位移原理秤量被测物体的质量，它是一种模拟测量，所以显示值误差很大。电子衡器是利用传感器测量原理，它是把外部的压力通过传感器的弹性梁变形使之贴在上面的应变片发生阻值变化，在激励电压的作用下，输出与被测物成正比的模拟的电信号，给AD电路。
电子衡器的AD电路，它把传感器送来的模拟信号进行调制、放大、滤波、取样、积分，输出稳定高效的数字信号，送给中央微处理器（CPU），由CPU控制内部的工作程序通过显示电路，显示出被测物重量值。
秤量的标定，是由国家标准量值（法定砝码）的质量，输出的数字码（BCD码）与CPU内部程序存储器所编制的程序校准码一致时，便可完成秤量标定。模拟衡器是靠标准砝码直接标定，技术含量低，容易作假（取决于标准砝码的质量）。电子衡器的秤量标定需要标准砝码，但还需要标定密码。标定密码由衡器生产厂家掌握，它是严格保密的。
电子衡器的非法标定是利用标准砝码的质量值与校准程序的校准码值的允许范围来进行的，因为校准数码值是有一定范围空间的（例如最大秤量150kg的电子秤，它的50kg内码值是在12000～18000范围内都可以标定为50kg显示值。如果标定砝码实际质量是49kg标定出的显示值是50kg，那么该电子秤显示150kg时它的实际重量是147kg。这种秤在市场贸易中就会造成什么后果，不言而喻。这就是法制计量在国民经济中的重要性。
第一部分 电子秤的原理方框图:
程式 K/B(按键)↑ Fx → 传感器 → OP放大 → A/D转换 → CPU → 显示驱动 → 显示屏 ↓ 记忆体工作流程说明： 当物体放在秤盘上时，压力施给传感器，该传感器发生形变，从而使阻抗发生变化，同时使用激励电压发生变化，输出一个变化的模拟信号。该信号经放大电路放大输出到模数转换器。转换成便于处理的数字信号输出到CPU运算控制。CPU根据键盘命令以及程序将这种结果输出到显示器。直至显示这种结果。
第二部分 秤的分类： 1.按原理分：电子秤 机械秤 机电结合秤 2.按功能分：计数秤 计价秤 计重秤 3.按用途分：工业秤 商业秤 特种秤
第三部分 秤的种类： 1.桌面秤 指全称量在30Kg以下的电子秤 2.台秤 指全称量在30-300Kg以内的电子秤 3.地磅 指全称量在300Kg以上的电子秤 4.精密天平
第四部分 按精确度分类： I级： 特种天平精密度≥1/10万 II级： 高精度天平1/1万≤精密度＜1/10万 III级： 中精度天平1/1000≤精密度＜1/1万 IV级： 普通秤 1/100≤精密度＜1/1000
第五部分 专业术语： 1.最大称量： 一台电子秤不计皮重，所能称量的最大的载荷;2.最小称量： 一台电子秤在低于该值时会出现的一个相对误差;3.安全载荷： 120%正常称量范围;4.额定载荷： 正常称量范围;5.允许误差： 等级检定时允许的最大偏差;6.感量： 一台电子秤所能显示的最小刻度;通常用“d”来表示;7.解析量： 一台具有计数功能的电子秤，所能分辩的最小刻度;8.解析度： 一台具有计数功能的电子秤，内部具有分辩能力的一个参数;9.预热时间： 一台秤达到各项指标所用的时间;10.精度： 感量与全称量的比值;11.电子秤使用环境温度为：-10摄氏度 到 40摄氏度 12.台秤的台面规格： 25cm X 30cm 30cm X 40cm 40cm X 50cm 42cm X 52cm 45cm X 60cm
第六部分 电子秤的特点： 1.实现远距离操作;2.实现自动化控制;3.数字显示直观、减小人为误差;4.准确度高、分辩率强;5.称量范围广;6.特有功能：扣重、预扣重、归零、累计、警示等;7.维护简单;8.体积小;9.安装、校正简单;10.特种行业，可接打印机或电脑驱动;11.智能化电子秤，反应快，效率高;
第七部分 电子秤检查过程： 1.首先整体检查：有无磨损和损坏;2.能否开机：开机后是否从0到9依次显示、数字是否模糊、能否归零;3.有无背光;4.用砝码测试能否称重;5.充电器是否完好，能否使用;6.配件是否齐全;
第八部分 传感器类型： 1.电阻式：价格适中、精度高、使用广泛;2.电容式：体积小、精度低;3.磁浮式：特高精度、造价高;4.油压式：现市场上已淘汰;显示器种类： 1.LCD（液晶显示）：免插电、省电、附带背光;2.LED：免插电、耗电、很亮;3.灯管：插电、耗电、很高;K/B（按键）类型： 1.薄膜按键：触点式;2.机械按键：由许多单独按键组合在一起;传感器的特性： 1.额定载荷;2.输出灵敏度;3.非线性;4.滞后;5.重复性;6.蠕变;7.零点输出影响;8.额定输出温度影响;9.零点输入;10.输入阻抗;11.输出阻抗;12.绝缘阻抗;13.容许激励电压;(5-18V)
第九部分 传感器损坏后现象： 1.称量不准;2.显示不归零;3.显示的数字乱跳 判断传感器的+E、-E、+S、-S 1.先用电阻档测4条线两两这间的电阻值，共有6组。如为400-450欧 则为+E、-E;如果为350欧，则为+S、-S;为290欧，则为R桥臂;2.在+E、-E端接上+_5V电压，传感器正确施加一个压力，如输出+_S增大，则红表笔为+S，反之-S;
第十部分 高精度计数秤特点： 1.Kg/Ib单位转换功能;2.零点显示范围、调整功能(GLH系列没有)3.取样速度调节功能;4.有10组单重记忆功能;5.可同时进行重量、数量、累计功能(GLH只有数量累计)6.可设定重量、数量上限警示功能;7.自动零点追踪、温度线性校正;8.扣重及预扣重功能;9.待机功能;10.有零点显示范围和零点跟踪范围;11.有电池电压管制限制功能;
压阻式传感器是根据半导体材料的压阻效应在半导体材料的基片上经扩散电阻而制成的器件。其基片可直接作为测量传感元件，扩散电阻在基片内接成电桥形式。当基片受到外力作用而产生形变时，各电阻值将发生变化，电桥就会产生相应的不平衡输出。
用作压阻式传感器的基片（或称膜片）材料主要为硅片和锗片，硅片为敏感 材料而制成的硅压阻传感器越来越受到人们的重视，尤其是以测量压力和速度的固态压阻式传感器应用最为普遍。
传感器的灵敏度
灵敏度是指传感器在稳态工作情况下输出量变化△y对输入量变化△x的比值。
它是输出一输入特性曲线的斜率。如果传感器的输出和输入之间显线性关系，则灵敏度S是一个常数。否则，它将随输入量的变化而变化。
灵敏度的量纲是输出、输入量的量纲之比。例如，某位移传感器，在位移变化1mm时，输出电压变化为200mV，则其灵敏度应表示为200mV/mm。
当传感器的输出、输入量的量纲相同时，灵敏度可理解为放大倍数。
提高灵敏度，可得到较高的测量精度。但灵敏度愈高，测量范围愈窄，稳定性也往往愈差。
传感器常用术语
1.传感器
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或装置。通常有敏感元件和转换元件组成。
① 敏感元件是指传感器中能直接（或响应）被测量的部分。
② 转换元件指传感器中能较敏感元件感受（或响应）的北侧量转换成是与传输和（或）测量的电信号部分。
③ 当输出为规定的标准信号时，则称为变送器。
2.测量范围
在允许误差限内被测量值的范围。
3.量程
测量范围上限值和下限值的代数差。
4.精确度
被测量的测量结果与真值间的一致程度。
5.从复性
在所有下述条件下，对同一被测的量进行多次连续测量所得结果之间的符合程度：相同测量方法：
相同观测者：
相同测量仪器：
相同地点：
相同使用条件：
在短时期内的重复。
6.分辨力
传感器在规定测量范围圆可能检测出的被测量的最小变化量。
7.阈值
能使传感器输出端产生可测变化量的被测量的最小变化量。
8.零位
使输出的绝对值为最小的状态，例如平衡状态。
9.激励
为使传感器正常工作而施加的外部能量（电压或电流）。
10.最大激励
在市内条件下，能够施加到传感器上的激励电压或电流的最大值。
11.输入阻抗
在输出端短路时，传感器输入的端测得的阻抗。
12.输出
有传感器产生的与外加被测量成函数关系的电量。13.输出阻抗 在输入端短路时，传感器输出端测得的阻抗。14.零点输出 在市内条件下，所加被测量为零时传感器的输出。15.滞后 在规定的范围内，当被测量值增加和减少时，输出中出现的最大差值。16.迟后 输出信号变化相对于输入信号变化的时间延迟。17.漂移 在一定的时间间隔内，传感器输出终于被测量无关的不需要的变化量。18.零点漂移 在规定的时间间隔及室内条件下零点输出时的变化。19.灵敏度 传感器输出量的增量与相应的输入量增量之比。20.灵敏度漂移 由于灵敏度的变化而引起的校准曲线斜率的变化。21.热灵敏度漂移 由于灵敏度的变化而引起的灵敏度漂移。22.热零点漂移 由于周围温度变化而引起的零点漂移。23.线性度 校准曲线与某一规定直线一致的程度。24.非线性度 校准曲线与某一规定直线偏离的程度。25.长期稳定性 传感器在规定的时间内仍能保持不超过允许误差的能力。26.固有凭率 在无阻力时，传感器的自由（不加外力）振荡凭率。27.响应 输出时被测量变化的特性。28.补偿温度范围 使传感器保持量程和规定极限内的零平衡所补偿的温度范围。29.蠕变 当被测量机器多有环境条件保持恒定时，在规定时间内输出量的变化。30.绝缘电阻
如无其他规定，指在室温条件下施加规定的直流电压时，从传感器规定绝缘部分之间测得的电阻值。
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