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传感器与检测技术

传感器与检测技术

第⼀章：

传感器的组成：主要由敏感元件和转换元件组成，⼀般还需要信号调节与转换电路，如：放⼤器、振荡器、电荷放⼤器等。

传感器的分类：

按输⼊量分类:位移传感器、速度传感器、温度传感器、压⼒传感器等，传感器以被测物理量命名；

按⼯作原理分类:应变式、电容式、电感式、压电式、热电式等，传感器以其⼯作原理命名；按物理现象分类:结构型传感器，

依赖其结构参数变化实现信息转换，特性型传感器，依赖其敏感元件物理特性的变化实现信息转换；

按能量关系分类:能量转换型传感器，将被测量的能量转换为输出量的能量；能量控制传感器：由外部供给传感器能量，⽽由

被测量来控制输出的能量；

按输出信号分类:模拟式传感器、数字式传感器。

传感器的静态特性：

线性度：⾮线性误差⽤相对误差表⽰；拟合⽅法：理论拟合，端点拟合，过零旋转拟合，端点平移拟合，最⼩⼆乘法

迟滞：正输⼊与反输⼊曲线的不重合产⽣迟滞，

重复性：同⼀⽅向上作全量程连续多次变动所得曲线不⼀致。

灵敏度与灵敏度误差：直线斜率

分辨率和阀值：传感器能检测到的最⼩的输⼊增量；传感器输⼊零点附近的分辨率称为阀值；稳定性：零点漂移；

温度稳定性：温度漂移；

静态误差：

多种抗⼲扰能⼒

误差的表⽰⽅法：

绝对误差：绝对误差是指测量结果的测量值与被测量的真实值之间的差值。可表⽰为

Δ＝X-LL--真实值X--测量值

相对误差：引⽤误差：

6.误差的性质：系统误差：系统误差是指服从某⼀规律（如定值、线性、多项式、周期等函数规律）的误差。它包括仪器误

差、环境误差、读数误差及由于调整不良、违反操作规程所引起的误差等，系统误差的特征是出现的规律和产⽣的原因具有可

知性。因此，可以设法消除或估计出未能消除的系统误差值。

随机误差：服从⼤多数统计规律的误差，随机误差的特征是出现的规律和产⽣的原因不具有可知性。

最⼤引⽤误差和允许引⽤误差

⼯业仪表常见精度等级，⽤精度等级来判断仪表是否合格

检测技术的测量⽅法：直接测量、间接测量（函数关系式）、联⽴测量（联⽴⽅程组）

偏差式测量（压⼒表，仪表指针的位置决定被测量量）、零位式测量（电位差计，⽤指零仪表的零位指⽰检测系统的平衡状

态、微差式测量（被测未知量与标准量相⽐较，取差值）第⼆章：

1.单圈绕线电位器

2.线性变位器：电压分辨率，⾏程分辨率，产⽣2n-2个阶梯；视在分辨脉冲由主分辨和次

分辨脉冲组成。为减⼩阶梯误差和分辨率，采取的措施：1.增加线圈匝数（即减⼩导线直径）、

2.或增加⾻架直径

3.电位器的负载特性相对于空载特性的偏差为负载误差。

4.负载误差：(1-1/(1+mr(1-r)))*100%当电刷处于⾏程中⼼位置时，负载误差最⼤。并且随着负载系数的增⼤时，即减⼩负载电

阻时，负载误差也随之增⼤。减⼩负载误差的⽅法：采⽤⾼输⼊阻抗放⼤器；或者限制电位器⼯作的区间来减少负载误差；或

将电位器空载特性设计成某种上凸特性，即设计⾮线性电位器。

5.⾮线性电位器的空载特性曲线与线性电位器的负载特性曲线是以特性直线为镜像的。

6.电位器式电阻传感器：压⼒传感器、位移传感器、测⼩位移传感器、加速度传感器7．应变⽚式电阻传感器：缺点：在⼤的

应变状态下具有较⼤的⾮线性；输出信号弱；不适⽤于⾼温环境中（1000度以上）；应变⽚实际测出的只是某⼀⾯积上的平

均应变。

8.⾦属电阻应变⽚敏感栅：灵敏度系数K0⽐较⼤，电阻温度系数⼩，电阻率⼤，机械强度⾼。

9.应变⽚的主要特性：横向效应、机械滞后、零漂及蠕变、应变特性、疲劳寿命、动态响应特性

10.横向效应：为减少横向效应产⽣的误差，⼀般是减少r，增⼤L，采⽤直⾓线栅式或箔式应变⽚，因为箔式应变⽚的截⾯积

⽐栅丝⼤，电阻值⼩，电阻变化量⼩。

11.机械滞后：产⽣的原因：粘合剂性能差；过载；过热

12.零漂和蠕变：两者同时存在，蠕变值⾥⾯包含同⼀时间的零漂值；产⽣原因：在粘贴应变⽚时，本⾝被压缩或拉伸的⼒

13.应变极限、疲劳寿命;1.应变⽚的敏感栅或引线断路；应变⽚输出指⽰应变的极值l变化10%；应变⽚输出信号波形上出现穗

状尖峰。

14.单丝⾃补偿法：

15．双丝⾃补偿法、电桥补偿法

16.应变式测⼒传感器（圆柱式⼒传感器、梁式⼒传感器）、应变式压⼒传感器（膜⽚式传感器）、应变式扭矩传感器、应变

式加速度传感器

第三章

1.⾃感式传感器的计算：

⽓隙型：电感值：灵敏度：灵敏度好

截⾯型：电感值：灵敏度：

灵敏度低，线性好

螺线管型的⾃感值：

灵敏度：

2.零点残余电压：产⽣原因：1.复阻抗不容易达到真正的平衡；2.磁化曲线的⾮线性产⽣⾼次波；

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