传感器总结

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1.敏感元件：直接感受被测量，并输出与被测量成确定关系的某一物理量的元件。

2.转换元件：敏感元件的输出就是它的输入，它把输入转换成电路参量。

3.转换电路：基本部分输出信号一般都很微弱，需要有信号调节与转换将其放大或转换为容易传输、处理、记录和显示的形式

4.引用误差 x 100%其表达式为 A x max max 100% 式中Δx为测量值的绝对误差，A为系统量程最大引用误差表达式为：A分七级：0.1，0.2，0.5，1.0，1.5，2.5及5.0。

最大引用精度与精度等级的关系为： max G% max 100%5.线性度，通常用相对误差δL表示： l yFS 分子：输出—-输入量实际关系曲线与拟合直线之间的最大偏差值、分母：满量程输出

6.传感器的动态特性：传感器对激励（输入）随时间变化的响应（输出）特性。

7.动态特性可以从‘时域’和‘频域’两个方面采用‘瞬态响应法’和‘频率响应法’来分析。 呈正弦变化的输入、阶跃变化的输入、线性输入

8.频率响应特性：

在采用正弦输入研究传感器频域动态特性时，常用幅频特性和相频特性来描述传感器的动态特性，其重要指标是频带宽度。零阶传感器、一阶传感器、二阶传感器 19.幅频特性：A ( ) 2＋（ ）10.相频特性：

( arctg ( ) t时间常数 负号表示相位滞后。 )) arctg( )A ( 、结论： 当 ) K ( , 它表明传感器的输入与输出为线性关系。 1时，

( )很小,tan ， ( ) ，相位差与 频率 成线性关系。

这时保证了测试是无失真的，输出y(t)真实的反映了输入x(t)的变化规律。

二阶传感器： 22 2 1 2A( ) {[1 ()] (2 )}2 幅频特性： n n 相频特性： ( ) arctan{(2 )/[1 ( )]}

nn

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第二章1.温度测量分为接触式和非接触式两大类

2.热电阻测温原理：金属导体或半导体的电阻值随温度变化的性质，将电阻值的变化转换为电信号，从而达到测温的目的。

3. 热电阻的结构通常由电阻体、 绝缘体、 保护套管和接线盒四部分组成

4.热电阻的端子有三种不同的连接方式： 二线式、 三线式和四线式

5.半导体热敏电阻的特性：温度特性、伏安特性

6.热敏电阻的应用1）温度测量-----NTC 2）温度补偿-----NTC

3）温度控制-----NTC 4）过热保护-----PTC

7.热电偶的特点：测温范围宽（-271℃~2800℃）性能稳定、准确可靠，动态响应好，输出直接为电信号，可以远传和记录

8.热电偶的测温原理基于热电效应 电偶材料分类：S、B、E、K、R、J、T 七类

9.总的热电偶电动势包括两个接触电动势和两个温差电动势

10.有关热电偶的几个结论：热电偶必须采用两种不同的材料作为电极，否则无论额电偶两端温度如何，热电偶回路总热电动势为零：尽管采用两种不同的金属，如热电偶两接点温度相等，即T=T0，回路电动势为零：热电偶A、B的热电动势只与节点温度有关，于导体A、B的中间各处温度无关

11.热电效应：将两种不同的导体A、B连成闭合回路，当两个接点处的温度不同时，回路中将产生一个电势，通常我们将这种现象称为热电效应。

12.热电偶闭合回路中产生的热电势由两种电势组成：接触电势和温差电势。

13.热敏电阻的应用温度测量、温度补偿、温度控制、过热保护

14.热电偶基本定律1.均质导体定律2.中间导体定律3.中间温度定律4.标准电极定律

15.均质导体定律热电偶必须由两种不同性质的均质材料构成。 意义：有助于检验两个热电极材料成分是否相同及材料的均匀性。

16.中间导体定律在热电偶测温回路内，接入第三种导体时，只要第三种导体的两端温度相同，则对回路的总热电势没有影响。

17..中间温度定律在热电偶回路中，两接点温度为T、T0时的热电动势，等于该热电偶在接点温度为T、Ta和Ta、T0时热电动势的代数和，即：E AB(t,t0) EAC(t,t0)－EBC(t,t0)

18..标准电极定律两种导体A、B分别与第三种导体C组成热电偶，如果A、C和B、C热电偶的热电动势已知、那么这种导体A、B组成的热电偶产生的电动势可由下式求得： EAB(T,T0) EAB(T,Ta) EAB(Ta,T0)意义：通常选用高纯铂丝作标准电极：只要测得它与各种金属组成的热电偶的热电动势，则各种金属间相互组合成热电偶的热电动势就可根据标准电极定律计算出来。 19.热电极材料的要求：1.在测温范围内，热电性质稳定，不随时间和被测介质变化而变化，物理、化学性能稳定，不易被氧化或腐蚀。2.电导率高，电阻温度系数小。3.热电势随温度变化率要大，并在测温范围内接近常数。4.机械强度要高，复制性好，复制工艺简单，价格便宜。 20.薄膜热电偶的特点：热接点可以做得很小（μm）；热容量小、反应速度快（μs）；适用于微小面积上的表面温度以及快速变化的动态温度测量 21.热电偶冷端温度补偿 补偿导线法、计算法、补偿电桥法、冰浴法、软件处理法 22.AD590的工作原理。 如图所示，在AD590内部原理框图中，V1和V2构成镜像恒流源，I1=I2；V3由几个与V4结构相同的晶体管组成；V4的PN结检测温度，UBE3和UBE4的差值ΔUBEU加在电阻R上， 则I1为 I BE3 UBE3KTI3KT1 R qln I4 qln n 由图可见，I0=2I1， 与温度成正比。 D590的温度测量范围为-55～150℃；校准时精度为±1.0℃，不校准时精度为±1.7℃；测温灵敏度为1μA/K， 在 1 kΩ负载：可产生1 mV/K电压。电流输出型与电源负载串联，不受电源电压和导线电阻的影响， 因此可以远距离传送。 特点：外接线非常简单(仅两根)，使用十分方便；内有稳压和恒流电路，对外接电压要求非常低；非线性误差较小；使用温度范围为-50—150℃；它具有良好的互换性； 23.测温元件的选用原则：较高温度——热电偶 中低温区——热电阻原因有两点： 在中低温区，热电偶输出的热电势很小，对测量仪表放大器和抗干扰要求很高。由于冷端温度变化不易得到完全补偿，在较低温度区内引起的相对误差就很突出0——100C快速变化选择热电偶（热敏、铜敏、铂敏、热电偶）1.铜热电阻线性好，但热惯性差，稳定性较差，不适合快速变化温度环境2.热敏电阻非线性严重，0-100跳变3.热电偶低温时，热电偶信号微弱，故不大方便，引起误差4.0-100冷端温度与实际温度在同一个数量级，误差大。5.铂热电阻热惯性较好，精度高，稳定性好，性能可靠，有较高的电阻率。适应快速变化环境，可以测量-200-850C温度，具有一定的线性度补偿导线的要求：连接端的工作温度不能超出（0~100℃），否则会给测量带来误差。各种补偿导线只能与相应型号的热电偶匹配使用。由于补偿导线与电极材料通常并不完全相同，因此两连接点温度必须相同。连接补偿导线时要注意区分正负极，使其分别与热电偶的正负极一一对应。在需高精度测温场合，处理测量结果时应加上补偿导线的修正值，以保证测量精度。

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第四章超声波液位计按传声介质不同，可分为气介式、液介式和固介式三种；

按探头的工作方式可分为自发自收的单探头方式和收发分开的双探头方式。相互组合可以得到六种液位计的方案。

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1.电感式传感器的工作基础：电磁感应

2. L N2

N2

0S

R0 当线圈匝数为常数时，电感L仅仅是磁路m2

中磁阻Rm的函数，改变δ或S0均可导致电感变化，

3.变磁阻式传感器又可分为变气隙厚度δ的传感器和变气隙面积S0的传感器。

4.电感式传感器分类1.、2.互感

5.变间隙式 L

L K L L0结论：

0 灵敏度为：0 0

变气隙型自感式传感器的灵敏度较高；但其非线性严重，自由行程小，制造装配困难:适用于测量微小位移场合

6.变截面型电感传感器保持磁导率μ和气隙长度l固定不变，只改变气隙有效截面积S，即以气隙长度S作为传感器的输入量，可以制成变截面型自感式传感器，常用于角位移的测量。变截面型自感式传感器其转换关系是线性的；同时，其灵敏度K为常数。 K N2

0

2 可见，变面积式传感器在忽略

气隙磁通边缘效应的条件下，输出特性呈线性，因此可得到较大的线性范围。与变气隙式相比较，其灵敏度较低

7.螺管式电感传感器磁场分布不均匀，理论上分析较困难； 由实验可知输出为非线性关系，且灵敏度较低；测量范围广； 结构简单，装配容易，且螺管可做得较长，故宜于测量较大的位移。

8.差动变隙式电感传感器 灵敏度

项，因此差动式自感式传感器线性度得到明显改善。

9.电感式传感器与其它传感器相比，具有以下特点：

结构简单，工作可靠，测量力小；分辨率高，能测量0.1μm甚至更小的机械位移，能感受0.1角秒的微小角位移；重复性好，线性度高。在一定位移范围内，输出线性度可达±0.1%，且比较稳定。其主要缺点是存在零点残余电压，灵敏度、线性度和测量范围相互制约，传感器自身频率响应低，不适用于快速动态测量。

10.把被测的非电量变化转换为线圈互感变化的传感器称为互感式传感器。这种传感器是根据变压器的基本原理制成的，并且次级绕组用差动形式连接，故称差动变压器式传感器

11.差动变压器结构形式：变隙式、变面积式和螺线管式（在非电量测量中， 应用最多的是螺线管式差动变压器， 它可以测量1～100mm机械位移，并具有测量精度高、灵敏度高、 结构简单、性能可靠等优点）。

12.当衔铁位于中心位置时，差动变压器输出电压并不等于零。我们把差动变压器在零位移时的输出电压称为零点残余电压，记作ΔUo，它的存在使传感器的输出特性不经过零点，造成实际特性与理论特性不完全一致。

13.零点残余电压的危害： 使传感器输出特性在零点附近的范围内不灵敏，限制着分辨力的提高；零点残余电压太大，将使线性度变坏，灵敏度下降，甚至会使放大器饱和，堵塞有用信号通过，致使仪器不再反映被测量的变化。 14.产生零点残余电压的原因：主要是由传感器的两次级绕组的电气参数和几何尺寸不对称，以及磁性材料的非线性等引起的。 15.减小零点残余的方法：1尽可能保证传感器几何尺寸、线圈电气参数玫磁路的对称。磁性材料要经过处理，消除内部的残余应力，使其性能均匀稳定。2.选用合适的测量电路，如采用相敏整流电路。既可判别衔铁移动方向又可改善输出特性，减小零点残余电动势。3.采用补偿线路减小零点残余电动势在差动变压器二次侧串、并联适当数值的电阻电容元件，当调整这些元件时，可使零点残余电动势减小 16.为了消除粗误差，可用循环码代替二进制码。