传感器原理期末测试

第一篇：传感器原理期末测试

传感器原理期末考试总结

1.应变式传感器的原理电阻应变片基于电阻应变效应，即导体在外界作用下产生机械变形(拉伸或压缩)时其值发生相应变化。

2.应变式传感器应用：A.应变式传力感器：a.柱(筒)力传感器。b.环式力传感器。c.悬臂梁式传感器。B.应变式压力传感器。C.应变式容器内液体重量传感器。D.应变式加速度传感器。

3.自感式电感传感器工作原理：自感式电感传感器是利用线圈自感量的变化来实现测量的。当被测量发生变化时，使衔铁发生位移，引起磁路中磁阻变化，从而导致电感线圈的电感量变化，就能确定衔铁位移量的大小和方向，这种传感器又称为变磁阻式传感器。差动变隙式传感器由两个完全相同的电感线圈合用一个衔铁和相应的磁路组成。

4.自感式电感传感器的应用：当压力进入膜盒时，膜盒的顶端在压力P的作用下产生于压力P大小成正比的位移，于是衔铁也发生移动，从而使气隙发生变化，流过线圈的电流也发生相应的变化，电流表A的指示值就反映了压力的大小。变隙式差动传感器：当被测压力进入C形弹簧管时，C型弹簧管产生变形，其自由端发生位移，带动与自由端连接成一体的衔铁运动，使线圈1和线圈2中的电感发生大小相等、符号相反的变化。即一个电感量增大，一个电感量减小。电感的这种变化通过电桥电路转换成电压输出，所以只要用检测仪表测量出输出电压，即可得知被测压力大小。

5.电容式传感器的原理：电容C=εA/d，当被测量变化引起示中介电常数ε，正对面积A，极板间距d的变化时电容C也相应变化，如果保持其中两个参数不变，而改变一个参数，就可以把该参数的变化转变成电容量的变化，通过测量电路就可以转换为电量输出。

6.电容式传感器可分为变极距型，便面积型和变介质型。

7.电容式传感器的应用：电容式压力传感器，电容式加速度传感器。差动式电容测厚传感器。

8.压电式传感器的工作原理：就是利用压电材料的压电效应，即有压力作用在压电材料上时，传感器有电荷(或电压)输出。

9.压电式传感器的应用：压电式测力传感器，压电式加速度传感器，压电式金属加工切削力测量

10.磁电感应式传感器工作原理：是利用电磁感应原理将被测量(如振动、位移、转速等)转换成电信号的一种传感器。它不需要辅助电源，就能把被测对象的机械量转换成易于测量的电信号，是一种有源传感器，又称磁电式传感器。

11.磁电感应式传感器的应用：动圈式震动速度传感器，磁电式扭距传感器

12.霍尔式传感器工作原理：霍尔传感器是基于霍尔效应的传感器。

13.霍尔式传感器的应用：霍尔式微位移传感器，霍尔式转速传感器，霍尔计数装置。

14.光电式传感器的应用：火焰探测报警器，光电式纬线探测器，燃气具中的脉冲点火控制器

15.光纤传感器原理实际上是研究光在调制区内，外界信号(温度，压力，应变，位移，震动，电场等)与光的相互作用，即研究光被外界参数的调制原理，外界信号可能引起的光强，波长，频率，相位偏振态等光学性质的变化，从而形成不同的调制。

16.光纤传感器的应用：光纤加速度传感器，光纤温度传感器。

17.半导体气敏传感器的原理：是利用气体在半导体表面的氧化和还原反应导致敏感元件阻值发生变化而制成的。

18.半导体气敏传感器的应用：气体泄漏报警，自动控制，自动测试。

传感器是能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可输出的信号的器件或装置。通常，传感器由敏感元件和转换元件组成。

传感器的性能指标：A基本参数指标(量程指标，灵敏度指标，精度方面指标，动态性能指标)B环境参数指标(温度指标，抗冲震指标，其他环境参数指标)C可靠性指标(考虑工作寿命，平均无故障时间，保险期，疲劳性能，绝缘电阻)D其他指标(使用指标，结构指标，安装连接指标)

传感器静态特性是指被测量的值处于稳定状态时的输出和输入的关系。

传感器的静态特性可以用一组性能指标来描述，如灵敏度，迟滞，线性度，重复性，和漂移等。

灵敏度是静态特性的一项重要指标。灵敏度S等于输出量的增量和输入量的增量的比值。 线性度是指传感器的输出和输入之间数量关系的线性程度，线性度也叫非线性误差，等于最大非线性绝对误差比上传感器满量程输出值再乘以百分之百。

动态特性是指输入量随时间变化时传感器的响应时间

应变效应即导体在外界作用下产生机械变形时，其电阻值相应发生变化。

压阻效应即半导体材料的电阻率ρ随作用应力变化而发生相应变化的现象。

应变片种类A按材料分：1金属式(丝式，箔式，薄膜型)2半导体式(薄膜型，体型，扩散型，外延型,PN结型)B按结构分：单片，双片，特殊形状。C按使用环境分：高温，低温，高压，磁场，水下。

应变片结构组成：敏感栅，基片，覆盖层，引线。

温度误差即由于测量现场环境温度的改变而给测量带来的附加误差。

半导体应变片的灵敏系数比金属丝高，但是半导体材料的温度系数大，应变时非线性比较严重，适用范围受限制。工作原理基于半导体材料的压阻效应。

电阻应变片的温度补偿方法通常分为线路补偿和应变片自补偿。

电感式传感器有自感式，互感式和电涡流式

自感式电感传感器由线圈，铁芯，和衔铁组成，又称为变磁阻式 传感器。

差动变隙式传感器由两个完全相同的电感线圈合用一个衔铁和相应的磁路组成。

零点残余电压即传感器在零位移时的输出电压。

电涡流效应即块状金属导体置于变化的磁场中或在磁场中做切割磁力线运动时，到体内产生呈漩涡状的感应电流的现象，此电流叫做电涡流。

电容式传感器可分为变极距型，便面积型和变介质型。

电容式传感器的应用：电容式压力传感器，电容式加速度传感器。差动式电容测厚传感器。 霍尔式传感器的应用：霍尔式微位移传感器，霍尔式转速传感器，霍尔计数装置。

压电效应即某些电介质，当沿着一定方向对其施力而使它变形时的内部就产生极化现象，同时在它的两个表面上便产生符号相反的的电荷，当外力去掉后，又重新恢复到不带电状态。 压电材料分压电晶体和压电陶瓷

压电材料的主要特性参数有：a压电常数b弹性常数c介电常数d机械耦合系数e电阻f居里点温度

正压电效应即将机械能转变为电能的现象。逆压电效应即在介质周围施加电场，这些电解质也会发生几何变形的现象。

压电系数越大灵敏度越高，压电陶瓷的压电系数比石英晶体大得多。极化处理后压电陶瓷材料的剩余极化强度和特性温度有关，它的参数也随时间变化，从而使其压电特性降低。 压电式传感器的基本原理就是利用压电材料的压电效应这个特性，即当有力作用在压电材料上时，传感器就有电荷或电压输出

单片压电元件产生电荷量小，实际中多采用两片同型号压电元件粘结在一起。A并联 法输出电流大，本身电容大，时间常数大，适宜用在测量慢变信号并且以电荷作为输出量的场合。B串联接法输出电压大，本身电容小，适宜用于以电压作为输出信号，并且测量电路输入阻抗很高的场合。

压电式传感器中的压电元件按其受力和变形方式不同，大致有厚度变形，长度变形，体积变形和厚度剪切变形等

压电式传感器线性度不好，测量前需加预载

磁电式传感器结构有两种:恒磁通式和变磁通式。

霍尔传感器结构：霍尔片，四根引线和壳体。

霍尔效应即置于磁场中的静止载流导体，当它的电流方向与磁场方向不一致时，载流导体上垂直与电流和磁场的方向上将产生电动势。该电动势称为霍尔电动势。

霍尔电动势正比于激励电流及磁感应强度，其灵敏度与霍尔系数成正比而与霍尔片厚度成反比，为了提高灵敏度霍尔元件常做成薄片形状

外光电效应即在光线作用下，物体内的电子逸出物体表面向外发射的现象。

内光电效应即在光线作用下，物体的导电性能发生变化或产生光生电动势的效应。分为光电导效应和光生福特效应。

光敏电阻的主要参数有：暗电阻与暗电流，亮电阻与亮电流，光电流

暗电阻与暗电流：光敏电阻在不收光照时的电阻称为暗电阻，此时流过的电流称为暗电流 亮电阻与亮电流：光敏电阻在受光照射时的电阻称为亮电阻，此时流过的电流称为亮电流 一般希望暗电阻越大越好, 亮电阻越小越好

光敏电阻的基本特性：A伏安特性：在一定照度下, 流过光敏电阻的电流与光敏电阻两端的电压的关系称为光敏电阻的伏安特性B 光谱特性：光敏电阻的相对光敏灵敏度与入射波长的关系称为光谱特性, 亦称为光谱响应。C 温度特性

光敏二极管在不受光照射时, 处于截止状态, 受光照射时, 处于导通状态

光敏晶体管有放大作用

光电池是一种直接将光能转换为电能的光电器件。光电池在有光线作用下实质就是电源 光纤的基本特性：数值孔径，光纤模式，光纤传输损耗

数值孔径：是表征光纤集光本领的重要参数，即光纤接收光量的多少。

光纤模式：是指光波传播的途径和方式。

光纤传输损耗：主要来源于材料吸收损耗，散射损耗和光波导弯曲损耗

光纤传感器分为两类：A利用光纤本身的某种敏感特性或功能制成的传感器，称为功能型传感器，又称传感型传感器。B另一种光纤仅仅起传输光的作用，在光纤的端面或中间加装其他敏感元件感受被测量的变化，，称为非功能性传感器，又称传光型传感器，

光纤传感器由光源，敏感元件，光探测器，信号处理系统，以及光纤等组成。

半导体气敏传感器一般由敏感元件，加热器，和外壳制成。按其制造工艺分为烧结型，厚膜型和薄膜型。

第二篇：传感器原理及实用技术期末复习1

3.简要说明电容式传感器的原理

电容式传感器能将被测量转换为传感器电容变化，传感器有动静两个极板，极板间的电容为C=ε0εrA/δ0

式中：

ε0真空介电常数8.854×10-12F/mεr介质的相对介电常数

δ0两极板间的距离A极板的有效面积

当动极板运动或几班见的介质变化就会引起传感器电容值的变化，从而构成变极距式，变面积式和变介质型的电容式传感器。

4.简述电涡流传感器工作原理及其主要用途。

电涡流式传感器就是基于涡流效应工作的。电涡流式传感器具有结构简单、频率响应快、灵敏度高、抗干扰能力强、体积小、能进行非接触测量等特点，因此被广泛用于测量位移、振动、厚度、转速、表面温度等参数，以及用于无损探伤或作为接近开关，是一种很有发展前途的传感器。

6.简述光敏电阻的工作原理。

光敏电阻是一种基于光电导效应(内光电效应)工作的元件，即在光的照射下，半导体电导率发生变化的现象。光照时使半导体中载流子浓度增加，从而增大了导电性，电阻值减小。照射光线愈强，电阻值下降愈多，光照停止，自由电子与空穴逐渐复合，电阻又恢复原值。

7.什么叫零点残余电压?产生的原因有哪些?

当衔铁处于差动电感的中间位置时，无论怎样调节衔铁的位置，均无法使测量转换电路输出为零，总有一个很小的输出电压，这种微小误差电压称为零点残余电压。产生零点残余电压的具体原因有：① 差动电感两个线圈的电气参数、几何尺寸或磁路参数不完全对称;② 存在寄生参数，如线圈间的寄生电容及线圈、引线与外壳间的分布电容;③ 电源电压含有高次谐波;④ 磁路的磁化曲线存在非线性。

8.简述霍尔传感器的工作原理。

金属或半导体薄片两端通控制电流 ，并在薄片的垂直方向上施加磁感应强度为 的磁场，那么，在垂直于电流和磁场的方向上将产生电势 (称为霍尔电势电压),这种现象称为霍尔效应。霍尔电势的大小正比于控制电流和磁感应强度， 称为霍尔元件的灵敏度，它与元件材料的性质与几何尺寸有关。

9.什么叫纵向应变效应?什么叫横向应变效应?

应变片在受到外力变形时，其截面积变化引起的电阻变化，称为横向效应。应变片在收到外力变形时，其长度变化引起的电阻变化，称为纵向效应。也就是说，导体在长度上发生变化时，截面积也会随之变化，所以应变效应包含纵向效应和横向效应。

10.简述利用面型CCD摄像传感器实现二位图像识别的基本原理。

物体成像聚焦在CCD图像传感器上，视频处理器对输出信号进行存储和数据处理，整个过程由微机控制完成，根据几何光学原理，可推导出被测物体尺寸计算公式:

式中：n为物体成像覆盖的光敏像素数;p为像素间距;M为成像倍率。 微机可对多次测量求平均值，精确的到被测物体的尺寸。任何能够用光学成像的零件都可以用这种方法实现不接触的在线自动检测的目的。

11.变压器电桥电路和带相敏检波电桥电路哪个能更好的起到测量转换电路?为什么?

采用相敏整流电路，得到的输出信号既能反映位移的大小，又能反映位移的方向;而变压器电桥电路的输出电压随位移方向不同而反相1800，由于桥路电源是交流电，若在转换电路的输出端接上普通仪表时，无法判别输出的极性和衔铁位移的方向。此外，当衔铁处于差动电感的中间位置时，还存在零点残余电压。所以相敏整流的电桥电路能更好地起到测量转换作用。

12.常见的压电材料有哪些?各有什么特点?

常见的压电材料可分为三大类：压电晶体、压电陶瓷与高分子压电材料。 石英晶体还具有机械强度高、绝缘性能好、动态响应快、线性范围宽、迟滞小等优点。但石英晶体压电系数较小，灵敏度较低，且价格较贵。

压电陶瓷是人工制造的多晶体压电材料。与石英晶体相比，压电陶瓷的压电系数很高，制造成本很低。因此，在实际中使用的压电传感器，大都采用压电陶瓷材料。

第三篇：传感器原理

《传感器原理》期中课程设计题目

1. 电子秤是日常生活中常见的称重仪器，试用电阻应变式传感器自行设计一个满足如下要

求的电子秤：

1) 称重范围0～10公斤;

2) 能够输入商品单价;

3) 能够显示商品重量及价格;

4) 能够打印和存储;

5) 能够进行远程数据传输。

请给出选择的传感器的选型和常见的信号调理电路，给出系统硬件结构框图和软件结构框图，并说明框图中各部分的作用。

2. 霍尔元件常用于转速的测量，请用霍尔元件设计一个满足如下要求的直流电机的转速测

控系统：

1) 能够实现转速测量和显示;

2) 能够实现直流电机转速增加和降低;

3) 能够记录直流电机的转速变化过程。

请给出体现霍尔元件工作的原理示意图，给出直流电机的转速测控系统的硬件结构框图和软件结构框图，并说明框图中各部分的作用。

3. 在现代校园中，学生开水问题被自动热水器解决，它能够控制温度并完成水的自动注入。

试根据如下要求，选择适当的传感器设计一个自动热水器，给出系统硬件结构框图，并说明框图中各部分的作用：

1) 能够显示和控制温度;

2) 当水位高度不足低限时，自动注入，水位高度到高限时，停止注入。

4. 当代道路照明能够达到根据环境的光线情况来控制照明，试设计一个能完成此功能的路

灯控制系统，说明选择的传感器的类型及传感器的工作原理，说明路灯控制系统的工作原理，给出系统的硬件结构框图，并说明框图中各部分的作用。

5. 工程应用中常见加速度的测量问题，多种传感器可以用于加速度的测量，试选择适当的

传感器设计一个加速度测量系统，说明选择传感器的类型及工作原理，简述该加速度测量系统的工作原理，给出系统的硬件结构框图和软件框图，并说明框图中各部分的作用。

第四篇：压力传感器原理

压力传感器是工业实践中最为常用的一种传感器，而我们通常使用的压力传感器主要是利用压电效应制造而成的，这样的传感器也称为压电传感器。

我们知道，晶体是各向异性的，非晶体是各向同性的。某些晶体介质，当沿着一定方向受到机械力作用发生变形时，就产生了极化效应;当机械力撤掉之后，又会重新回到不带电的状态，也就是受到压力的时候，某些晶体可能产生出电的效应，这就是所谓的极化效应。科学家就是根据这个效应研制出了压力传感器。

压电传感器中主要使用的压电材料包括有石英、酒石酸钾钠和磷酸二氢胺。其中石英(二氧化硅)是一种天然晶体，压电效应就是在这种晶体中发现的，在一定的温度范围之内，压电性质一直存在，但温度超过这个范围之后，压电性质完全消失(这个高温就是所谓的“居里点”)。由于随着应力的变化电场变化微小(也就说压电系数比较低)，所以石英逐渐被其他的压电晶体所替代。而酒石酸钾钠具有很大的压电灵敏度和压电系数，但是它只能在室温和湿度比较低的环境下才能够应用。磷酸二氢胺属于人造晶体，能够承受高温和相当高的湿度，所以已经得到了广泛的应用。

压电传感器主要应用在加速度、压力和力等的测量中。压电式加速度传感器是一种常用的加速度计。它具有结构简单、体积小、重量轻、使用寿命长等优异的特点。压电式加速度传感器在飞机、汽车、船舶、桥梁和建筑的振动和冲击测量中已经得到了广泛的应用，特别是航空和宇航领域中更有它的特殊地位。压电式传感器也可以用来测量发动机内部燃烧压力的测量与真空度的测量。也可以用于军事工业，例如用它来测量枪炮子弹在膛中击发的一瞬间的膛压的变化和炮口的冲击波压力。它既可以用来测量大的压力，也可以用来测量微小的压力。

在现在压电效应也应用在多晶体上，比如现在的压电陶瓷，包括钛酸钡压电陶瓷、PZT、铌酸盐系压电陶瓷、铌镁酸铅压电陶瓷等等。

压电效应是压电传感器的主要工作原理，压电传感器不能用于静态测量，因为经过外力作用后的电荷，只有在回路具有无限大的输入阻抗时才得到保存。实际的情况不是这样的，所以这决定了压电传感器只能够测量动态的应力。

压电式传感器也广泛应用在生物医学测量中，比如说心室导管式微音器就是由压电传感器制成的，因为测量动态压力是如此普遍，所以压电传感器的应用就非常广。

除了压电传感器之外，还有利用压阻效应制造出来的压阻传感器，利用应变效应的应变式传感器等，这些不同的压力传感器利用不同的效应和不同的材料，在不同的场合能够发挥它们独特的用途。文章由一体化孔板流量计整理http://

第五篇：称重传感器原理

型号:CHAMPA厂商:CHAMPA

称重传感器原理

. 什么是称重传感器?

称重传感器是用来将重量信号或压力信号转换成电量信号的转换装置。

2. 称重传感器原理是什么?

称重传感器采用金属电阻应变计组成测量桥路，利用金属电阻丝在张力作用下伸长变细，电阻增加的原理，即金属电阻随所受应变而变化的效应而制成的(应变，就是尺寸的变化)。

3. 称重传感器的构造原理?

金属电阻具有阻碍电流流动的性质，即具有电阻(Ω)，其阻值依金属的种类而异。同一种金属丝，一般来讲，越是细长，其电阻值就越大。当金属电阻丝受外力作用而伸缩时，其电阻值就会在某一范围内增减。因此，将金属丝(或膜)紧贴在被测物体上，而且这种丝或膜又很细或很薄，粘贴又十分完善，那么，当被测物体受外力而伸缩时，金属电阻丝(膜)也会按比例伸缩，其阻值也会相应变化。称重传感器就是将金属电阻应变计粘贴在金属称重梁上进行测量重量信号的。

4. 称重传感器的外形构造与测重形式?

称重传感器的外形构造随被测对象的不同，其外形构造也会不同。

A.比较常见的称重传感器的外形构造：

柱式;S 型;轮辐式;环式;碟式;箱形等。

B.测重形式：

正应力测量(柱型、单点式等)，剪应力测量(双剪切梁式、部分S 型、轮辐式等)又可分为压式(柱式、碟式等)、拉式(部分S 型传感器、环式传感器)、拉压两用(部分柱式、轮辐式、S 型等)

C.弹性元件内部应变梁的结构形式：

平行梁、剪切梁等

D.不同结构形式的传感器的应用对象：

柱式——大吨位汽车衡、轮道衡、料斗秤、料罐秤，试验机，力值监控与测量等;S 型——用于料斗秤、料罐秤、包装机，材料试验机等;

双剪切梁式——汽车衡、轨道衡等;

单点式——天平、计价秤、计数秤、平台秤，工业现场重量控制及测量。 上海创湃机电设备有限公司