传感器原理及其应用期末预习复习资料

信息技术包括计算机技术、通信技术和传感器技术，是现代信息产业的三大支柱。

1．什么是传感器？

广义：传感器是一种能把特定的信息按一定规律转换成某种可用信号输出的器件和装置。

狭义：能把外界非电信息转换成电信号输出的器件。

国家标准：定义：能够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。

2．传感器由哪几个部分组成？分别起到什么作用？

传感器一般由敏感元件、转换原件和基本电路组成。敏感元件感受被测量，转换原件将其响应的被测量转换成电参量，基本电路把电参量接入电路转换成电量。传感器的核心部分是转换原件，转换原件决定传感器的工作原理。

3．传感器的总体发展趋势是什么？传感器的应用情况。

传感器正从传统的分立式朝着集成化、数字化、多功能化，微型化、智能化、网络化和光机电一体化的方向发展，具有高精度、高性能、高灵敏度、高可靠性、高稳定性、长寿命、高信噪比、宽量程和无维护等特点。未来还会有更新的材料，如纳米材料，更有利于传感器的小型化。发展趋势主要体现在这几个方面：发展、利用新效应；开发新材料；提高传感器性能和检测范围；微型化与微功耗；集成化与多功能化；传感器的智能化；传感器的数字化和网络化。

4．了解传感器的分类方法。所学的传感器分别属于哪一类？

按传感器检测的范畴分类：物理量传感器、化学量传感器、生物量传感器按传感器的输出信号分类：模拟传感器、数字传感器

按传感器的结构分类：结构型传感器、物性型传感器、复合型传感器

按传感器的功能分类：单功能传感器、多功能传感器、智能传感器

按传感器的转换原理分类：机—电传感器、光—电传感器、热—电电传感器、磁—电传感器

电化学传感器

按传感器的能源分类：有源传感器、无源传感器

国标制定的传感器分类体系表将传感器分为：物理量、化学量、生物类传

感器

含12个小类：力学量、热学量、光学量、磁学量、电学量、声学量、射线、气体、离子、温度传感器以及生化量、生理量传感器。

1．传感器的性能参数反映了传感器的输入输出关系

2．传感器的静态特性是什么？由哪些性能指标描述？主要性能参数的意义是什么

1线性度：传感器的输入-输出校准曲线与理论拟合直线之间的最大偏离与传感器满量程输出之比，线性度RL是表征实际特性与拟合直线不吻合的参数

拟合方法：理论线性度(理论拟合)、c、端基线性度(端点连线拟合)d、独立线性度(端点平移)

最小二乘法线性度

2迟滞：传感器在正、反行程期间输入、输出曲线不重合的现象称迟滞（迟环）。

3重复性：传感器输入量按同一方向作多次测量时输出特性不一致的程度。4灵敏度: 在稳定条件下输出微小增量与输入微小增量的比值

传感器输出曲线的斜率就是其灵敏度。灵敏度S 反映输入变量能引起的输出变化量

①纯线性传感器灵敏度为常数，与输入量大小无关；②非线性传感器灵敏度与x有关。

5分辨率和阈值：分辨率——传感器能够检测到的最小输入增量；

阈值——输入小到某种程度输出不再变化的值

6 漂移是指传感器的输入被测量不变，而其输出量却发生了改变。包括零点漂移与灵敏度漂移，

7稳定性：传感器在一较长时间内保持性能参数的能力

3．传递函数的定义是什么？

初始条件为零时输出的拉氏变换与输入的拉氏变换之比。

4.电涡流传感器有较好的线性和灵敏度

4．什么是传感器的动态特性? 其特性参数有那些？其意义是什么？

动态特性：输入量随时间变化时输出和输入之间的关系。固有频率：越大曲线上升越快，时间常数：达到稳定的时间越小，阻尼比：越大过冲现象越小。1．什么是应变效应？什么是压阻效应？什么是横向效应？

应变效应：导体产生机械形变时电阻值会发生变化。

压阻效应：某一轴向上的外力会引起扳道器电阻率发生变化。

横向效应：直线电阻丝绕成敏感栅后，虽然长度相同，但应变不同，圆弧部分使灵敏度下降了，这种现象称为横向效应。

2．什么是应变片的灵敏系数？半导体应变片灵敏系数范围是多少，金属应变片灵敏系数范围是多少？说明金属丝电阻应变片与半导体应变片的相同点和不同点。

应变片单位变化引起电阻值的改变；50-100；1.5-2；金属应变片：电阻应变效应，优，受温度影响小、性能稳定、精度比半导体高，缺，不易集成；

半导体：半导体材料压阻效应，优,灵敏度高，体积小，耗电小，动态响应好，精度高，测量范围宽，易于微型化和集成化。缺点，受温度影响较大，制造工艺复杂。

4. 在传感器测量电路中，直流电桥与交流电桥有什么不同，如何考虑应用场

合？

直流电桥的电源稳定，结构简单，但存在零漂和工频干扰，要求有较高的灵敏度，实际应用中输出端通常会接入放大电路；交流电桥放大电路简单，无零漂，不易受干扰，但不易取得高精度，需专用的测量仪器或电路。1．电容传感器有哪些类型？分别适合检测什么参数？叙述变极距型电容传感器的工作原理、输出特性。

1）变面积型电容传感器：测量范围大，多用于测线位移、角位移；

2）变极距型电容式传感器：适宜做小位移测量；

3）变介质型电容传感器：普遍用于液面高度测量、介质厚度测量，可制成料位计等。

变极距工作原理，通过改变两极板间距离引起电容量的变化，因此，只要

测得电筒两的变化量就可测得极板间距变化量。

2．为什么电感式和电容式传感器的结构多采用差动形式，差动结构形式的特点是什么？

电感两端的电压与通过的电流的变化量成正比，流过电容的位移电流与其两端电压的变化量成正比，而差分方式正好放大的是电压或电流的变化量，故一般采用这种结构。

3．电容传感器的测量电路有哪些？差动脉冲调宽电路用于电容传感器测量电路具有什么特点?

交流电桥、二极管双T型电路、差动脉冲调宽电路、运算放大器电路，适用于任何差动电容传感器，并有理论线性度，与双T型相似，该电路不需加解调、检波，由滤波器直接获得直流输出，而且对矩形波纯度要求不高，只需稳定的电源即可。

4．为什么高频工作时的电容式传感器连接电缆的长度不能任意变化？

低频时容抗XC较大，传输线的等效电感电阻可忽略，高频时容抗减小，不可忽略。等效电感接在传感器输出端相当于串联谐振电路，当工作频率等于谐振频率时，串联谐振阻抗最小，电流最大，谐振对传感器的输出起破坏作用，使电路不能正常工作。

1. 变磁阻式传感器的工作原理和主要应用。

传感器运动部分与衔铁部分相连接，衔铁移动时间隙厚度发生变化，仪器磁路的磁阻Rm变化，使电感线圈的电感量发生变化。应用于压力传感器和测量工具中。

2.什么是零点残余电压？说明差动变压器式传感器产生零点残余电压的原因

及减少此电压的有效措施。

差动变压器传感器的铁心处于中间位置是输出电压并不等于零，在零点附近总有一个最小输出电压ΔUo ，将这个铁心处于中间位置是最小不为零电压称为零点残余电压。原因，两个次级线圈绕组的电气系数不完全相同，几何尺寸也不完全相同，工艺上很难保持完全一致。措施，除工艺补偿外，一般要进行电路补偿：串联电阻，并联电阻、电容，加反馈支路，相敏检波。

3.差动自感传感器和差动变压器有什么区别？采用哪种转换电路既能直接输

出与位移成正比的电压，又能根据电压的正负区别位移的方向？

自感的线圈必须相同，但不绕在同一铁心上，而差动变压器必须要绕在同一铁心上，线圈可以不同。

4.什么是电涡流效应？涡流的分布范围。电涡流传感器可以进行哪些非电量

参数测量？

一个块状金属导体置于变化的磁场中或在磁场中切割磁力线运动时，导体内部会产生闭合的电流，这种现象称为涡流效应。范围，径向，线圈外径金属涡流密度最大；线圈中心为零。轴向，只在表面薄层。非接触式测量，位移、振动、转速、厚度、材料、温度、电涡流探伤。

5. 电涡流传感器是由哪种电参量转换实现电量输出的？电涡流传感器可以检

测金属材料，也可以检测非金属材料吗？电流、不可以检测非金属

1．为什么说磁电感应式传感器是一种有源传感器？常用的结构形式有哪些？

工作时不需外加电源，导体和磁场发生相对运动是会在导体两端输出感应电动势。恒磁通式、变磁通式。

2．磁电式传感器是速度传感器，它如何通过测量电路获得相对应的位移和加速度信号？

前置放大器分别接积分电路或微分电路，接入积分电路时，感应电动势输出正比于位移信号；接入微分电路时，感应电动势输出正比于加速度信号。3．什么是霍尔效应？霍尔电势的大小与方向和哪些因素有关？霍尔元件不等位电势产生的原因有哪些？

通电的导体放在磁场中，电流方向与磁场方向垂直，在导体另外两侧会产生感应电动势，这种现象称为，原因：霍尔引出电极安装不对称，不在同一等位面上；激励电极接触不良，半导体材料不均匀造成电阻率不均匀。4．霍尔元件的温度补偿方法有哪些？霍尔元件的常见应用。

外界温度敏感元件进行补偿：两种连接方式，恒流源激励，恒压源激励。测位移：极性相反磁极共同作用，形成梯度磁场；磁电编码器：金属齿轮计算脉冲数测转速；测压力压差；交流直流钳形数字电流表。

5．半导体磁敏元件有哪些？它们有哪些相同之处和不同之处？它们的电路符号怎样?磁敏电阻：只能测大小不能测方向，磁敏二极管、磁敏三极管：既大小又方向

1．什么是压电效应？压电传感器能否用于静态测量？为什么？

某些晶体，当沿着一定方向施加力时，内部产生极化现象，两个表面会产生符号相

反地电荷，外力去掉后又恢复不带电状态。作用力方向改变电荷极性也改变。

2．压电陶瓷极化过程是怎样的？若施加一个与极化方向相同的拉力，压电现象是怎样的？给压电陶瓷施加外加电场使电畴规则排列。

3. 石英晶体和压电陶瓷的压电效应有何不同之处？比较几种常用压电材料的

优缺点，说出它们各自适用的场合。

压电陶瓷的纵向压电常数要比石英晶体大得多。压电晶体适用于传感器不用维修的场合，稳定性好，但灵敏度低；压电陶瓷灵敏度高，稳定性差，适用于环境稳定，便于校准修正的场合。

4．压电元件在使用时常采用多片串联或并联的结构形式。试述在不同接法下输出电压、电荷、电容的关系，它们分别适用于何种应用场合？

并联粘贴，引线电极输出电容为单电容的两倍，极板上电荷是单片的两倍，输出电压与单片相等，适合测变化缓慢的信号，接电荷放大器。

串联黏贴：C'=C/2，Q'=Q,U'=2U，适合测量频率较高变化快的信号，电压放大。

5.压电传感器的等效电路怎样？前置放大器起什么作用？电压放大器和电荷

放大器各有什么特点？

作用，放大微弱信号，阻抗变换；电压放大器是阻抗变换器，输入量是电压；电荷放大器是有深度反馈的高增益放大器，输入量是电荷。

1．什么是外光电效应？内光电效应？（光生伏特效应、光电导效应）。光电器件中的光照特性、光谱特性分别描述的是光电器件的什么性能？

在光线作用下，物体内的点子溢出物体表面向外发射的现象称为外光电效应。光线照在物体上使物体电导率发生变化或产生光生电动势的现象叫内光电效应。入射光强改变物质电导率的现象称为光电导效应；光照时物体能产生一定方向电动势的现象叫光生伏特效应。照度与光电流光电压的关系；波长与灵敏度的关系。

2.简述光电倍增管的工作原理。说明它有何特点？

高速电子撞击固体表面，再发出二次电子，将光电信号在管内进行放大。灵敏度比普通光电管高得多。

3．试述光敏电阻、光敏二极管、光电池的工作原理，各基于哪种光电效应? 其电路符号怎样?

光敏电阻的工作原理基于光电导效应，光照导电性增加，电阻下降电流增加，光照越强电流越大，无光照恢复。

光敏二极管基于光生伏特效应，工作时加反向电压，无光照时处于截止状态，光强与电流成正比。光敏三极管把二极管产生电流进一步放大。

光电池：光生伏特效应。

4.什么是光敏电阻的亮电阻和暗电阻？暗电阻电阻值通常在什么范围？

无光照时的电阻，0.4-500M欧，光照时电阻，0.5-200K欧。

5.说明光敏二极管与光电池的结构有什么不同？它们是如何工作的？

光电池有一个大的PN结，上电极为栅装受光电极，下电极是一层铝衬底，光照时电子空穴对迅速扩散，在PN结电场作用下产生电动势。1．PSD、CCD等英文缩写是什么传感器？各有什么用途？

光电位置传感器图像传感器

应用于激光光束对准、位移、振动测量、平面度检测、坐标、平面度检测、二维坐标检测系统

https://www.sodocs.net/doc/1c1599238.html,D器件主要由哪两个部分组成？CCD器件可分为哪几类？

MOS光敏元阵列；读出移位寄存器。

CD器件分为线阵CCD和面阵CCD；

结构上有多种不同形式，如单沟道CCD、双沟道CCD、帧转移结构CCD、行间转移结构CCD。

3.光纤的结构和传光原理。光纤的性能和分类。

光纤的光导材料基本采用石英玻璃，其中有不同掺杂

a.光纤的传播基于光的全反射原理。当光线以不同角度入射到光纤端面时，在端面发生折射后进入光纤；

b.光线在光纤端面入射角θ减小到某一角度θc时，光线全部反射。光线全部被反射时的入射角θc称临界角;

c.因此只要满足全反射条件即θ＜θc，光在纤芯和包层界面上经若干次全反射向前传播，最后从另一端面射出。

性能：①数值孔径（NA）②光纤模式（V）③传播损耗（A）

4.光纤传感器由哪几部分组成？光纤传感器可分为哪两大类？各有何特点？

组成：光源、透镜、入射光纤、调制器、出射光纤、光敏器件等。

光纤的类型较多致可分为功能型和非功能型两大类。

功能性：对外界被测对象具有敏感能力和检测功能，光纤不仅起到传光作用，而且有传感能力。

非功能性：只当作传播光的媒介，待测对象的调制功能是由其它光电转换元件实现的；

1．温度传感器有哪些类型？了解不同温度传感器的工作原理和结构特征以及测温范围。

热电偶：两种不同类型金属导体两端分别接在仪器构成闭合回路，两节点有温差时，导体回路有电流流动，产生热电势。普通热电偶、薄膜热电偶、铠装热电偶。最高铂铑，1600.耐高温，精度高。

热电阻：电阻值随温度变化成呈函数关系，-200至+850，将金属芯线绕制在云母板、玻璃或陶瓷上。中温

热敏电阻：半导体阻值与温度呈函数关系，结构简单，圆片、薄膜、管、

平板、珠…体积小，热惯性小，可进行点温测量，40-1000K 。

2．什么是热电效应，产生热电势的必要条件是什么？热电偶测温回路的热电

动势由哪两部分组成?

两种不同类型金属导体两端分别接在仪器构成闭合回路，两节点有温差时，导体回路有电流流动，产生热电势。温差。接触电势和温差电势。

3．热电偶的基本定律和分类。

中间导体定律，参考电极定律；贵金属热电偶，普通热电偶。

4. 常用热电阻都有哪些？阻值规格如何？热电阻在电桥中采用三线制接线法的目的是什么？

铂热电阻，10欧和100欧，

5．试比较说明金属热电阻和半导体热敏电阻的异同。

热敏电阻一般是半导体材料，半导体材料的导电性能也就是电阻率受光、热等因素的影响一般很剧烈的，专业点的说法就是，光和热可以作为半导体的激发源，半导体受光，或者热的作用，其载流子的浓度也能会增加好几个数量级，导电性能或者阻抗发生很大变化。反过来可以用这些效应来确定光或者温度的参数。金属当热电阻的意思是，金属的电阻会随温度的增加而变大，主要是温度使得金属原子的振动增加，对电子的散射作用增加。

2．有一温度传感器，微分方程为30d y /d t +3y =0.15x ，其中y 为输出电压（mV) ,

x 为输入温度（℃）。试求该传感器的时间常数和静态灵敏度。

对微分方程两边进行拉氏变换，Y(s)(30s+3)=0.15X(s)

则该传感器系统的传递函数为： ()0.150.05()()303101

Y s H s X s s s ===++ 该传感器的时间常数τ=10，灵敏度k=0.05

3. 一应变片的电阻R=120Ω，灵敏系数k =2.05，用作应变为800/m m μ的传感元件。

求：①R ?和/R R ?；② 若电源电压U =3V ，初始平衡时电桥的输出电压U 0。

解：

2.05;800/k m m εμ==Q

/0.0164;0.2R R k R ε∴?=?=?≈Ω应变引起的电阻变化

033 1.234R U V U mV R

?==?=当电源电压时，电桥输出电压

集成温度传感器的原理及分类

输出信号的模式,可大致划分为三大类：数字式温度传感器、逻辑输出温度传

感器、模拟式温度传感器。

4.有一吊车的拉力传感器如图所示，其中电阻应变片

R1、R2、R3、R4 贴在等截面轴上。

已知R1、R2、R3、R4标称阻值

均为120Ω，桥路电压为2V，物重

M引起R1、R2变化增量为1.2Ω。

画出应变片组成的电桥电路，标出

各应变片；计算电桥输出电压和电

桥的输出灵敏度；

③说明R3、R4起到什么作用？

应变片组成半桥电路，如下图所示；

②计算出测得的输出电压和电桥输出灵敏度。

③说明R3、R4起到什么作用？

R3、R4可以进行温度补偿。

压差传感器结构如图4-30a所示，传感器接入二极管双T型电路，电路原理示意图如图4-30b所示。已知电源电压U E =10V，频率f = 1MHz，R1=R2=40kΩ，压差电容C1=C2=10pF，R L=20kΩ。试分析，当压力传感器有压差P H＞P L使

电容变化ΔC=1pF 时，一个周期内负载电阻上产生的输出电压U RL 平均值的大小与方向。

解：当H L P P >时，

12C C <；212C C C -=??

4612122(2)4080()21010102100.36()6060L RL L E L R R R U R U f C C V R R -+?=-=??????=-+?

由于12C C <，电压UE 的负半周占优势，故RL U 的方向下正上负。

一压电加速度计，供它专用电缆的长度为1.2m ，电缆电容为100pF ，压电片本身电容为1000pF 。出厂标定电压灵敏度为100/V g ，若使用中改用另一根长

2.9m 电缆，其电容量为300pF ，问其电压灵敏度如何改变？

解：

1.2,,;

100/100/c a u u c a i i m C pF C pF K V g

d d K V g C C C pF pF C =∴===++++已知压电加速度计电缆长度为电缆电容=100传感器电容=1000电压灵敏度为电压灵敏度10010006

6

100/0.11102.90.111084.62/i u c a c u c a C d d K V g C C pF pF d m C pF

d K V g C C pF pF ≈

==++=??≈==++因较小忽略前置电路输入电容

电压灵敏度为：1001000求出：更换电缆，电容=300电压灵敏度为：3001000

可见电缆加长后电压灵敏度下降。

光电传感器控制电路如图8-53所示，试分析电路工作原理：

① GP—IS01是什么器件，内部由哪两

种器件组成？

②当用物体遮挡光路时，发光二极管

LED有什么变化？

③R1是什么电阻，在电路中起到什么

作用？如果V D二极管的最大额定电

流为60mA，R1应该如何选择？

④如果GP—IS01中的V D二极管反向连接，电路状态如何？晶体管VT 、LED

如何变化？

1）GP—IS01是光电开关器件，内部由发光二极管和光敏晶体管组成；

2）当用物体遮挡光路时，Vg无光电流VT截止，发光二极管LED不发光；

3）R1是限流电阻，在电路中可起到保护发光二极管V D的作用；如果V D二极管的最大额定电流为60mA，选择电阻大于R1 =（12V-0.7）/0.6 = 18.8Ω。

4）如果GP—IS01中的V D二极管反向连接，Vg无光电流VT截止，发光二

极管LED 不发光；电路无状态变化。

6．用石英晶体加速度计及电荷放大器测量加速度，已知，加速度计灵敏度为

5pC/g ，电荷放大器灵敏度为50mV/pC ，最大加速度时输出幅值2V ，试求机器振动加速度。

解：

5/50/PC g mV PC 已知加速度计灵敏度为，电荷放大器灵敏度为

当输出幅值为2V 时，机器振动加速度为：

2/50/0.85/V mV PC g g PC g

==

6．用分度号为K 型镍铬-镍硅热电偶测温度，在未采用冷端温度补偿的情况下，仪表显示500℃，此时冷端为60℃。试问实际测量温度为多少度？若热端温度不变，设法使冷端温度保持在20℃，此时显示仪表指示多少度？ 计算以式EAB(t 、0℃)＝EAB(t 、tn)＋EAB(tn 、0℃)为理论依据。首先用水银温度计测出热电偶冷端温度tn ，然后在该类热电偶的分度表中查出EAB(tn 、0℃)，再与热电偶所测得的电势EAB(t 、tn)相加，其和即是补正后的热电势EAB(t 、0℃)，最后在分度表中查出对应的温度值，此温度就是热电偶热端的实际温度t 。

解题步骤:

一、第一问：

1、查500℃分度号为K 的对应数值为24.902mV

2、查60℃分度号为K 的对应数值为2.436mV

3、式EAB(t 、0℃)＝EAB(t 、tn)＋EAB(tn 、0℃)=24.902mV+2.436mV=27.338mV

4、查分度号为K 的对应数值为27.338mV 的温度约为：657℃故实际测量温度为657℃度

二、第二问：

1、查20℃分度号为K的对应数值为0.798mV

2、查657℃分度号为K的对应数值为27.338mV

3、式EAB(t、tn)＝EAB(t、0℃)-EAB(tn、0℃)=27.338mV-0.798mV=26.54mV

4、查分度号为K的对应数值为26.54mV的温度约为：639℃，故仪表显示639℃

传感器原理及应用

温度传感器的应用及原理 温度测量应用非常广泛，不仅生产工艺需要温度控制，有些电子产品还需对它们自身的温度进行测量，如计算机要监控CPU的温度，马达控制器要知道功率驱动IC的温度等等，下面介绍几种常用的温度传感器。 温度是实际应用中经常需要测试的参数，从钢铁制造到半导体生产，很多工艺都要依靠温度来实现，温度传感器是应用系统与现实世界之间的桥梁。本文对不同的温度传感器进行简要概述，并介绍与电路系统之间的接口。 热敏电阻器 用来测量温度的传感器种类很多，热敏电阻器就是其中之一。许多热敏电阻具有负温度系数(NTC)，也就是说温度下降时它的电阻值会升高。在所有被动式温度传感器中，热敏电阻的灵敏度(即温度每变化一度时电阻的变化)最高，但热敏电阻的电阻/温度曲线是非线性的。表1是一个典型的NTC热敏电阻器性能参数。 这些数据是对Vishay-Dale热敏电阻进行量测得到的，但它也代表了NTC热敏电阻的总体情况。其中电阻值以一个比率形式给出(R/R25)，该比率表示当前温度下的阻值与25℃时的阻值之比，通常同一系列的热敏电阻器具有类似的特性和相同电阻/温度曲线。以表1中的热敏电阻系列为例，25℃时阻值为10KΩ的电阻，在0℃时电阻为28.1KΩ，60℃时电阻为4.086KΩ；与此类似，25℃时电阻为5KΩ的热敏电阻在0℃时电阻则为 14.050KΩ。 图1是热敏电阻的温度曲线，可以看到电阻/温度曲线是非线性的。

虽然这里的热敏电阻数据以10℃为增量，但有些热敏电阻可以以5℃甚至1℃为增量。如果想要知道两点之间某一温度下的阻值，可以用这个曲线来估计，也可以直接计算出电阻值，计算公式如下： 这里T指开氏绝对温度，A、B、C、D是常数，根据热敏电阻的特性而各有不同，这些参数由热敏电阻的制造商提供。 热敏电阻一般有一个误差范围，用来规定样品之间的一致性。根据使用的材料不同，误差值通常在1%至10%之间。有些热敏电阻设计成应用时可以互换，用于不能进行现场调节的场合，例如一台仪器，用户或现场工程师只能更换热敏电阻而无法进行校准，这种热敏电阻比普通的精度要高很多，也要贵得多。 图2是利用热敏电阻测量温度的典型电路。电阻R1将热敏电阻的电压拉升到参考电压，一般它与ADC的参考电压一致，因此如果ADC的参考电压是5V，Vref 也将是5V。热敏电阻和电阻串联产生分压，其阻值变化使得节点处的电压也产生变化，该电路的精度取决于热敏电阻和电阻的误差以及参考电压的精度。

传感器课程设计报告

河北科技大学 课程设计报告 学生姓名：齐文华学号：12L0751265 专业班级：电子信息工程L126班 课程名称：传感器原理及应用 学年学期：2 014 —2 015 学年第一学期 指导教师：陈书旺 2 0 1 4 年12月

课程设计成绩评定表

目录 一、引言----------------------4 二、设计电路及原理------------4 三、元件清单------------------5 四、相关元器件的说明和介绍----6 五、课设步骤------------------11 六、实物图--------------------11 七、发现问题并解决问题--------13 八、心得与体会----------------13 九、参考文献------------------14

一、引言 1.课程设计的目的 1）使学生掌握传感器的使用方法和设计要点的基本技能，加深学生对“传感器原理及检测技术”理论知识的理解，为从事仪器系统开发与设计打下基础。 2）锻炼学生自主独立完成课程设计的能力，培养学生积极动手创新的精神。3）通过课程设计提高我们动手实践能力，为我们以后更好的学习传感器和其他的相关知识奠定基础，使我们更好地适应现代社会的需求。 2.设计思路来源 随着科学技术的发展，许多高端技术已经实现了自动检测与控制。同时传感器的应用也逐渐增多，遍及人们生活的各个方面，给人们的生产和生活带来极大的方便。 本设计选用光敏传感器，对特殊场合的光照强度进行检测与报警。主要应用于农业大棚、城市照明等对光照强度有要求的场合。本设计用发光二极管作为警示灯，当光照强度不满足要求时就会发光起到警示的作用。 二、实际电路及原理 1.电路图

传感器原理与工程应用完整版习题参考答案

《传感器原理及工程应用》完整版习题答案 第1章 传感与检测技术的理论基础（P26） 1—1：测量的定义？ 答：测量是以确定被测量的值或获取测量结果为目的的一系列操作。 所以, 测量也就是将被测量与同种性质的标准量进行比较， 确定被测量对标准量的倍数。 1—2：什么是测量值的绝对误差、相对误差、引用误差？ 1－ 3 用测量范围为－50～150kPa 的压力传感器测量140kPa 的压力时，传感器测得示值为142kPa ，求该示值的绝对误差、实际相对误差、标称相对误差和引用误差。 解： 已知： 真值L ＝140kPa 测量值x ＝142kPa 测量上限＝150kPa 测量下限＝－50kPa ∴ 绝对误差 Δ＝x-L=142-140=2(kPa) 实际相对误差 ％＝ ＝43.11402 ≈?L δ 标称相对误差 ％＝＝41.1142 2≈?x δ 引用误差 ％－－＝测量上限－测量下限＝ 1) 50(1502 ≈?γ 1－10 对某节流元件（孔板）开孔直径d 20的尺寸进行了15次测量，测量数据如下（单位：mm ）： 120.42 120.43 120.40 120.42 120.43 120.39 120.30 120.40 120.43 120.41 120.43 120.42 120.39 120.39 120.40 试用格拉布斯准则判断上述数据是否含有粗大误差，并写出其测量结果。 答：绝对误差是测量结果与真值之差, 即: 绝对误差=测量值—真值 相对误差是绝对误差与被测量真值之比,常用绝对误差与测量值之比,以百分数表示 , 即: 相对误差=绝对误差/测量值 ×100% 引用误差是绝对误差与量程之比,以百分数表示, 即: 引用误差=绝对误差/量程 ×100%

教科版一年级下册科学期末试卷及答案(标准测试卷,直接打印)

2017-2018学年下学期一年级科学期末检测试卷 一年级科学试卷 题号一二三四五总分 $ 得分 【卷首语】亲爱的孩子们，人要不断地学习才有进步,在学习中不断地总结,才能获得更大的进步。让我们来对本学期的知识做一个总结吧，我相信你会仔细审题，开动脑筋，认真答题，我期待你的出色表现！加油！ ， 一、填空题（15分）。 ① ②③ ④ ⑤ 1.上面五种物体中,可以流动的是_______。 2.上面五种物体中，按照形状分类，_____和_____可以归为一类。 3.上面五种物体中，_____最小。 4.上面五种物体中，③和④相比，______比较轻。二、选择题（20分）。 & 1.我们可以用（）感知物体的颜色。 A.眼睛 B.鼻子 C.耳朵 2.闻不明物体的正确方法是（）。 A.凑近闻 B.戴口罩闻 C. 3.在观察一些较小的物体时，我们可以借助（）来观察。 A.放大镜 B.望远镜 C.眼镜 4.玲玲将少许盐倒入水中，盐消失了，她用（）的方法发现盐溶解在了水中。 @ A.搅拌 B. 观察 C.品尝 5.采用（）平铺方式，能在盒子里装得更多。

A. B. 6.下面判断物体轻重最准确的是（）。 A.猜想 B.用手垫 C.用天平秤 7.通过观察，我们发现水是（）。 A.透明的 B.有颜色的 C.不会流动的 & 8.鱼在水中靠（）游动。 A.鱼头 B.鱼鳍 C.鱼尾 9.蜗牛靠（）运动。 A.壳 B.腹足 C.触角 10.下面属于动物的共同特征的是（）。 A.都有翅膀 B.都有触角 C.都能自己运动 三、判断题（20分）。 1. 乒乓球和小木块的形状是相同的。（） 2. 水具有流动性，无固定形状。。（）（ 3. 由于污染，我们吸入的空气有时候有些刺鼻。（） 4. 把物体装进盒子，不同的平铺方法，装的数量是一样的。（） 5. 动物是我们的朋友，我们要保护他们。（） 6. 我们的生活能离开水和空气。（） 7. 石头能够溶解在水中。（） 8. 在观察动物时，我们要注意不要伤害它们，不损坏它们的家。（） 9. 鱼生活在水中，不需要呼吸。（） 10.为了方便研究，我们可以对动物进行分类。（） 四、连一连。 1.把谜语中所描述的特征与相应的动物连线（15分）。 $ 翅膀一展亮晶晶，红眼睛，没胳膊没腿，说它是头牛，头戴大红帽，整天飞舞花丛中，白皮袍。从来不离水。不会拉犁头，身披五彩衣, 手足不闲爱劳动，短尾巴，走路不用脚，说它力气小，好像小闹钟, 酿造蜜糖好过冬。长耳朵。摇头又摆尾。却能背屋跑。清早催人起。 五、解答题。（30分）。 … 1.空气有什么特征你是通过什么方式怎样知道的

传感器原理与应用作业参考答案

《传感器原理与应用》作业参考答案 作业一 1.传感器有哪些组成部分在检测过程中各起什么作用 答：传感器通常由敏感元件、传感元件及测量转换电路三部分组成。 各部分在检测过程中所起作用是：敏感元件是在传感器中直接感受被测量，并输出与被测量成一定联系的另一物理量的元件，如电阻式传感器中的弹性敏感元件可将力转换为位移。传感元件是能将敏感元件的输出量转换为适于传输和测量的电参量的元件，如应变片可将应变转换为电阻量。测量转换电路可将传感元件输出的电参量转换成易于处理的电量信号。 2.传感器有哪些分类方法各有哪些传感器 答：按工作原理分有参量传感器、发电传感器、数字传感器和特殊传感器；按被测量性质分有机械量传感器、热工量传感器、成分量传感器、状态量传感器、探伤传感器等；按输出量形类分有模拟式、数字式和开关式；按传感器的结构分有直接式传感器、差分式传感器和补偿式传感器。 3.测量误差是如何分类的 答：按表示方法分有绝对误差和相对误差；按误差出现的规律分有系统误差、随机误差和粗大误差按误差来源分有工具误差和方法误差按被测量随时间变化的速度分有静态误差和动态误差按使用条件分有基本误差和附加误差按误差与被测量的关系分有定值误差和积累误差。 4.弹性敏感元件在传感器中起什么作用 答：弹性敏感元件在传感器技术中占有很重要的地位，是检测系统的基本元件，它能直接感受被测物理量（如力、位移、速度、压力等）的变化，进而将其转化为本身的应变或位移，然后再由各种不同形式的传感元件将这些量变换成电量。 5.弹性敏感元件有哪几种基本形式各有什么用途和特点 答：弹性敏感元件形式上基本分成两大类，即将力变换成应变或位移的变换力的弹性敏感元件和将压力变换成应变或位移的变换压力的弹性敏感元件。 变换力的弹性敏感元件通常有等截面轴、环状弹性敏感元件、悬臂梁和扭转轴等。实心等截面轴在力的作用下其位移很小，因此常用它的应变作为输出量。它的主要优点是结构简单、加工方便、测量范围宽、可承受极大的载荷、缺点是灵敏度低。空心圆柱体的灵敏度相对实心轴要高许多，在同样的截面积下，轴的直径可加大数倍，这样可提高轴的抗弯能力，但其过载能力相对弱，载荷较大时会产生较明显的桶形形变，使输出应变复杂而影响精度。环状敏感元件一般为等截面圆环结构，圆环受力后容易变形，所以它的灵敏度较高，多用于测量较小的力，缺点是圆环加工困难，环的各个部位的应变及应力都不相等。悬臂梁的特点是结构简单，易于加工，输出位移(或应变)大，灵敏度高，所以常用于较小力的测量。扭转轴式弹性敏感元件用于测量力矩和转矩。 变换压力的弹性敏感元件通常有弹簧管、波纹管、等截面薄板、波纹膜片和膜盒、薄壁圆筒和薄壁半球等。弹簧管可以把压力变换成位移，且弹簧管的自由端的位移量、中心角的变化量与压力p成正比，其刚度较大，灵敏度较小，但过载能力强，常用于测量较大压力。波纹管的线性特性易被破坏，因此它主要用于测量较小压力或压差测量中。 作业二 1.何谓电阻式传感器它主要分成哪几种 答：电阻式传感器是将被测量转换成电阻值，再经相应测量电路处理后，在显示器记录仪上显示或记

传感器原理及工程应用概述

第二章传感器概述 1、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用输出信号的器件或装置。 2、传感器是由敏感原件和转换原件组成 3、两种分类方法：一种是按被测参数分类，一种是按传感器工作原理分类 4、传感器的基本特性可分为静态特性和动态特性 5、静态特性是指被测量的值处于稳定状态时输入与输出的关系。主要指标有灵敏度、线性度、迟滞、重复性和漂移等。 6、灵敏度是输出量增量ΔY与引起输出量增量ΔY的相应输入量增量ΔX之比。用S表示即S=ΔY\ΔX。 7、线性度是指传感器的输入与输出之间数量关系的线性程度。也叫非线性误差用γL 表示即γL= 8、传感器在相同工作条件下输入量由小到大（正量程）及由大到小（反量程）变化期间输入输出特性曲线不重合的现象称为迟滞。迟滞误差用 9、重复性是指传感器在相同的工作条件下输入量按同一方向做全量程连续多次变化时，所得特性曲线不一致的程度。最大重复差值 10、漂移是指输入量不变的情况下传感器输出量随着时间变化。产生漂移的原因有两个一是传感器自身结构参数一是周围环境。温度漂移的计算 第三章应变式传感器 1、电阻应变式传感器是以电阻应变片为转换原件的传感器。 2、工作原理是基于电阻应变效应，即导体在外界作用下产生机械变形（拉伸或压缩）是，其电阻值相应发生变化（应变效应）。 3、电阻应变片分为丝式电阻应变片和箔式电阻应变片。 4、电阻在外力作用下而改变原来尺寸或形状的现象称为变形，而去掉外力后物体又能完全恢复其原来的尺寸和形状，这种变形称为弹性变形。具有弹性变形特性的物体称为弹性原件。 5、应变片的电阻值是指应变片没有粘贴且未受应变时，在室温下测定的电阻值即初始电阻值。 6、将直的电阻丝绕成敏感栅后，虽然长度不变，但应变状态不同，应变片敏感栅的电阻变化减小，因而其灵敏系数K较整长电阻丝的灵敏系数K0小，这种现象称为应变片的横向效应。为了减少横向效应产生的测量误差，现在一半多采用箔式应变片。 7、应变片温度误差：由于测量现场环境温度的改变而给测量带来的附加误差。产生的主要因素有以下两个方面：一是电阻温度系数的影响，一是试件材料和电阻丝材料的线膨胀系数的影响。 8、电阻应变片的温度补偿方法：1）线路补偿法2）应变片的自补法9***电阻应变片的测量电路10、压阻效应是指在一块半导体的某一轴向施加一定的压力时，其电阻值产生变化现象， 第四章电感式传感器 1、利用电磁感应原理将被测非电量如、位移、压力、流量、振动等转换成线圈自感系数L或互感系数M的变化，再由测量电路转换为电压或电流的变化量输出，这种装置称为电感式传感器。 2、零点残余电压：传感器在零点位移时的输出电压。产生原因主要有以下两点一是由于两电感线圈的电气参数及导磁体几何尺寸不完全对称，因此在两电感线圈上的电压幅值和相位不同，从而形成了零点残余电压的基波分量。一是由于传感器导磁材料磁化曲线的非线性（如铁磁饱和，磁滞损耗）使得激励电流与磁通波形不一致，从而形成了零点残余电压的高次谐波分量。为减小电感式传感器的零点残余电压，可以采取以下措施1）在设计和工艺上，力求做到磁路对称，铁芯材料均匀；要经过热处理以除去机械应力和改善磁性；两线圈毕恭毕敬绕制要均匀，力求几何尺寸与电气特性保持一致。2）在电路上进行补偿。 3、把被测的非电量变化转化为线圈互感变化的传感器称为互感式传感器。这种传感器

科教版一年级下册科学《期末测试题》(含答案解析)

科教版科学一年级下学期期末测试卷 学校________ 班级________ 姓名________ 成绩________ 一、找一找。 1.将下列词语的序号填到横线上。 ①重②三角形③光滑④流动⑤透明 （1）金属螺母用手掂着比较________。 （2）玻璃珠摸起来比较________。 （3）牛奶是可以________的。 二、判一判 2.我们可以通过对比认识物体的特征。（） 3.由于污染，我们吸入的空气有时候有些刺鼻。（） 4.把物体装进盒子，不同的平铺方法，装的数量是一样的。（） 5.观察动物时，我们借助工具可以观察到更多。（） 6.为了方便研究，我们可以对动物进行分类。（） 三、连一连 7.把谜语中所描述的特征与相应的动物连线。

8.我们可以从哪些方面来描述水的特征?把观察的方法和观察到的特征连起来吧。 颜色气味光滑度形状 无色光滑无固定形状无味 四、选一选 9.采用( )平铺方式，能在盒子里装得更多。 A. B. 10.( )测量物体的重量更准确。 A. B. 11.当用棉签轻轻碰触蜗牛身体时，蜗牛( )。

A.缩进壳里 B.没有反应 五、想一想、答一答 12.空气有什么特征?你是怎样知道的? 13.画一种你知道的动物，确保你的图画能回答这些问题：你所画的动物需要怎样的生存条件?它属于哪一种类的动物? 14.导盲犬可以帮助盲人安全地走路、乘车和传递物品；蚯蚓可以使土壤疏松，利于植物的生长；蜣螂以粪便为食，它是大自然的“清洁工”……动物是人类的好朋友，想一想，你能为动物做些什么呢?写出来吧。

答案与解析 一、找一找。 1.【答案】（1）① （2）③ （3）④ 【解析】 二、判一判 2.【答案】正确 【解析】 3.【答案】正确 【解析】 4.【答案】错误 【解析】 5.【答案】正确 【解析】 6.【答案】正确 【解析】 三、连一连 7.【答案】 【解析】

常用传感器的工作原理及应用

常用传感器的工作原理及应用

3.1.1电阻式传感器的工作原理 应变：物体在外部压力或拉力作用下发生形变的现象 弹性应变：当外力去除后，物体能够完全恢复其尺寸和形状的应变 弹性元件：具有弹性应变特性的物体 3.1.3电阻应变式传感器 电阻应变式传感器利用电阻应变片将应变转换为电阻值变化的传感器。 工作原理：当被测物理量作用于弹性元件上，弹性元件在力、力矩或压力等的作用下发生变形，产生相应的应变或位移，然后传递给与之相连的应变片，引起应变片的电阻值变化，通过测量电路变成电量输出。输出的电量大小反映被测量的大小。 结构：应变式传感器由弹性元件上粘贴电阻应变片构成。 应用：广泛用于力、力矩、压力、加速度、重量等参数的测量。 1．电阻应变效应 ○

电阻应变片的工作原理是基于应变效应，即导体或半导体材料在外界力的作用下产生机械变形时，其电阻值相应发生变化，这种现象称为“应变效应”。 2．电阻应变片的结构 基片 b l 电阻丝式敏感栅 金属电阻应变片的结构 4．电阻应变式传感器的应用 （1）应变式力传感器 被测物理量：荷重或力 一

二 主要用途：作为各种电子称与材料试验机的 测力元件、 发动机的推力测试、水坝坝体承载状况监测等。 力传感器的弹性元件：柱式、筒式、环式、悬臂式等 （2）应变式压力传感器 主要用来测量流动介质的动态或静态压力 应变片压力传感器大多采用膜片式或筒式 弹性元件。 （3）应变式容器内液体重量传感器 感压膜感受上面液体的压力。 （4）应变式加速度传感器 用于物体加速度的测量。 依据：a =F/m 。 3.2电容式传感器 3.2.1电容式传感器的工作原理 由绝缘介质分开的两个平行金属板组成的 平板电容器，如果不考虑边缘效应，其电容量为 当被测参数变化使得S 、d 或ε发生变化时， 电容量C 也随之变化。 d S C ε=

传感器课程设计 电感式位移传感器

东北石油大学 课程设计 2015年7 月 8日

任务书 课程传感器课程设计 题目电感式位移传感器应用电路设计 专业测控技术与仪器姓名祖景瑞学号 主要内容： 本设计要完成电感式位移传感器应用电路的设计，通过学习和掌握电感式传感器的原理、工作方式及应用来设计一个电路。电路要能够检测一定范围内位移的测量，并且能够通过LED进行数字显示。位移传感器又称为线性传感器，常用的有电感式位移传感器，电容式位移传感器，光电式位移传感器，超声波式位移传感器，霍尔式位移传感器等技术。 基本要求： 1、能够检测 0~20cm 的位移； 2、电压输出为 1~5V； 3、电流输出为 4~20mA； 主要参考资料： [1] 贾伯年，俞朴.传感器技术[M].南京：东南大学出版社，2006：68-69. [2]王煜东. 传感器及应用[M].北京：机械工业出版社，2005：5-9. [3] 唐文彦.传感器[M].北京：机械工业出版社，2007: 48-50. [4] 谢志萍.传感器与检测技术[M].北京：高等教育出版社，2002:80-90.完成期限—

指导教师 专业负责人 2015年 7 月 1 日

摘要 测量位移的方法很多，现已形成多种位移传感器,而且有向小型化、数字化、智能化方向发展的趋势。位移传感器又称为线性传感器，常用的有电感式位移传感器，电容式位移传感器，光电式位移传感器，超声波式位移传感器，霍尔式位移传感器，磁致伸缩位移传感器以及基于光学的干涉测量法，光外差法，电镜法，激光三角测量法和光谱共焦位移传感器等技术。电感式位移传感器具有无滑动触点，工作时不受灰尘等非金属因素的影响，并且低功耗，长寿命，可使用在各种恶劣条件下。电感式位移传感器主要应用在自动化装备生产线对模拟量的智能控制方面。针对目前电感式位移传感器的应用现状，本文提出了一种电感式位移传感器的设计方法，具有控制及数据处理等功能，结构简单、成本低等优点，可以广泛应用于机械位移的测量与控制。 关键词：电感式传感器；自感式传感器；测量位移；位移传感器

《传感器原理及工程应用》第四版郁有文课后答案

第一章传感与检测技术的理论基础 1．什么是测量值的绝对误差、相对误差、引用误差？答：某量值的测得值和真值之差称为绝对误差。 相对误差有实际相对误差和标称相对误差两种表示方法。实际相对误差是绝对误差与被测量的真值之比；标称相对误差是绝对误差与测得值之比。 引用误差是仪表中通用的一种误差表示方法，也用相对误差表示，它是相对于仪表满量程的一种误差。引用误差是绝对误差（在仪表中指的是某一刻度点的示值误差）与仪表的量程之比。 2．什么是测量误差？测量误差有几种表示方法？它们通常应用在什么场合？ 答：测量误差是测得值与被测量的真值之差。 测量误差可用绝对误差和相对误差表示,引用误差也是相对误差的一种表示方法。 在实际测量中，有时要用到修正值，而修正值是与绝对误差大小相等符号相反的值。在计算相对误差时也必须知道绝对误差的大小才能计算。 采用绝对误差难以评定测量精度的高低，而采用相对误差比较客观地反映测量精度

引用误差是仪表中应用的一种相对误差，仪表的精度是用引用误差表示的。 3. 用测量范围为-50?+150kPa的压力传感器测量140kPa 压力时，传感器测得示值为142kPa,求该示值的绝对误差、实际相对误差、标称相对误差和引用误差。 解：绝对误差142 140 2 kPa 142 140 实际相对误差100% 1.43% 140 142 140 标称相对误差100% 1.41% 142 142 140 引用误差100% 1% 150 ( 50) 4. 什么是随机误差？随机误差产生的原因是什么？如何减小随机误差 对测量结果的影响？ 答：在同一测量条件下，多次测量同一被测量时，其绝对值和符号以不可预定方式变化着的误差称为随机误差。 随机误差是由很多不便掌握或暂时未能掌握的微小因素 （测量装置方面的因素、环境方面的因素、人员方面的因素），如电磁场的微变，零件的摩擦、间隙，热起伏，空气扰动，气压及湿度的变化，测量人员感觉器官的生理变化等，对测量值的综合影响所造成的。 对于测量列中的某一个测得值来说，随机误差的出现具有随机性，

传感器原理及应用试题库

一：填空题（每空1分） 1.依据传感器的工作原理，传感器分敏感元件，转换元件， 测量电路三个部分组成。 2.半导体应变计应用较普遍的有体型、薄膜型、扩散型、外延型等。 3.光电式传感器是将光信号转换为电信号的光敏元件，根据光电效应可以分为 外光电效应，光电效应，热释电效应三种。 4.亮电流与暗电流之差称为光电流。 5.光电管的工作点应选在光电流与阳极电压无关的饱和区域。 6.金属丝应变传感器设计过程中为了减少横向效应，可采用直线栅式应变计 和箔式应变计结构。 7.反射式光纤位移传感器在位移-输出曲线的前坡区呈线性关系，在后坡区与 距离的平方成反比关系。 8.根据热敏电阻的三种类型，其中临界温度系数型最适合开关型温度传感 器。 9.画出达林顿光电三极管部接线方式： U CE 10.灵敏度是描述传感器的输出量对输入量敏感程度的特性参数。其定义为：传 感器输出量的变化值与相应的被测量的变化值之比，用公式表示k（x）=Δy/Δx 。 11.线性度是指传感器的输出量与输入量之间是否保持理想线性特性的一 种度量。按照所依据的基准之线的不同，线性度分为理论线性度、端基线性度、独立线性度、最小二乘法线性度等。最常用的是最

小二乘法线性度。 12.根据敏感元件材料的不同，将应变计分为金属式和半导体式两大 类。 13.利用热效应的光电传感器包含光---热、热---电两个阶段的信息变换过程。 14.应变传感器设计过程中，通常需要考虑温度补偿，温度补偿的方法电桥补偿 法、计算机补偿法、应变计补偿法、热敏电阻补偿法。 15.应变式传感器一般是由电阻应变片和测量电路两部分组成。 16.传感器的静态特性有灵敏度、线性度、灵敏度界限、迟滞差和稳定性。 17.在光照射下，电子逸出物体表面向外发射的现象称为外光电效应，入 射光强改变物质导电率的物理现象称为光电效应。 18.光电管是一个装有光电阴极和阳极的真空玻璃管。 19.光电管的频率响应是指一定频率的调制光照射时光电输出的电流随频率变 化的关系，与其物理结构、工作状态、负载以及入射光波长等因素有关。多数光电器件灵敏度与调制频率的关系为Sr（f）=Sr。/(1+4π2f2τ2) 20.光电效应可分为光电导效应和光生伏特效应。 21.国家标准GB 7665--87对传感器下的定义是：能够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，通常由敏感元件和转换元件组成。 22.传感器按输出量是模拟量还是数字量，可分为模拟量传感器和数字量传感器 23.传感器静态特性的灵敏度用公式表示为：k(x)=输出量的变化值/输入量的变 化值=△y/△x 24.应变计的粘贴对粘贴剂的要求主要有：有一定的粘贴强度；能准确传递应变；

《传感器原理及应用》课后答案

第1章传感器基础理论思考题与习题答案 什么是传感器（传感器定义） 解：能够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、转换元件和调节转换电路组成。 传感器特性在检测系统中起到什么作用 解：传感器的特性是指传感器的输入量和输出量之间的对应关系，所以它在检测系统中的作用非常重要。通常把传感器的特性分为两种：静态特性和动态特性。静态特性是指输入不随时间而变化的特性，它表示传感器在被测量各个值处于稳定状态下输入输出的关系。动态特性是指输入随时间而变化的特性，它表示传感器对随时间变化的输入量的响应特性。 传感器由哪几部分组成说明各部分的作用。 解：传感器通常由敏感元件、转换元件和调节转换电路三部分组成。其中，敏感元件是指传感器中能直接感受或响应被测量的部分，转换元件是指传感器中能将敏感元件感受或响应的被测量转换成电信号的部分，调节转换电路是指将非适合电量进一步转换成适合电量的部分，如书中图所示。 传感器的性能参数反映了传感器的什么关系静态参数有哪些各种参数代表什么意义动态参数有那些应如何选择 解：在生产过程和科学实验中，要对各种各样的参数进行检测和控制，就要求传感器能感受被测非电量的变化并将其不失真地变换成相应的电量，这取决于传感器的基本特性，即输出—输入特性。衡量静态特性的重要指标是线性度、灵敏度，迟滞和重复性等。意义略（见书中）。动态参数有最大超调量、延迟时间、上升时间、响应时间等，应根据被测非电量的测量要求进行选择。 某位移传感器，在输入量变化5mm时，输出电压变化为300mV，求其灵敏度。 解：其灵敏度 3 3 30010 60 510 U k X - - ?? === ?? 某测量系统由传感器、放大器和记录仪组成，各环节的灵敏度为：S1=℃、S2=mV、S3=V，求系统的总的灵敏度。 某线性位移测量仪，当被测位移由变到时，位移测量仪的输出电压由减至，求该仪器的灵敏度。

传感器课程设计

传感器课程设计

摘要 本文介绍了红外线感应开关的原理，采用热释电红外探头（PT8A2621）将接收到的微弱信号加以放大，然后驱动继电器，制成红外热释电感应开关。本开关能探测来自移动人体的红外辐射，只要人体进入探测区域，开关会自动开启。该设计可作为企业、宾馆、商场及住宅的走廊、楼梯、电梯间、卫生间、库房等处的自动开关，起到“人来灯自亮，人走灯自灭”的作用，既新颖方便，又节约用电，在某些场所还能起到威慑盗窃活动的防范作用。本设计结构简单，本身不发任何类型的辐射，器件功耗很小，价格低廉，隐蔽性好，应用范围广，所以可以通过扩展而达到实际的应用。 关键词：红外线感应开关红外辐射探测区域

目录 第1章：总体方案概要 (1) 1.1意义及研究现状 (1) 1.2设计思路 (2) 第2章：设计方案各部分介绍 (3) 2.1热电是传感器的构成及工作原理 (3) 2.2低通滤波器 (4) 2.3信号放大器 (6) 第3章：仿真电路的建立与分析 (8) 3.1仿真电路建立 (8) 3.2仿真结果的分析 (8) 第4章：设计体会 (10) 参考文献 (10)

第1章：总体方案概要 1.1 意义及研究现状 电力作为一种洁净方便的能源广泛的应用于我们的生活与生产方面，因此电能的节能尤为重要，要节能首先就要做到节约能源，其次再通过科学研究发明更加人性化和节能的用电器。 热释电红外传感器是一种能检测人或动物发射的红外线而输出电信号的传感器。早在1938年，有人提出过利用热释电效应探测红外辐射，但并未受到重视，直到六十年代，随着激光、红外技术的迅速发展，才又推动了对热释电效应的研究和对热释电晶体的应用。热释电晶体已广泛用于红外光谱仪、红外遥感以及热辐射探测器，它可以作为红外激光的一种较理想的探测器。它目标正在被广泛的应用到各种自动化控制装置中。 （1）红外线感应灯控制系统的现状及发展趋势： 我国照明缺乏独创产品，模仿产品居多，基础加工落后，只顾外表，轻视功能，产品的品种比较单一，性能差。尤其是在“智能”照明方面，缺乏创新，与国外智能灯具在技术研究方面有着不小的差距。我国现阶段的照明系统一般采用主电源经配电箱分成多路配电输出线，提供照明灯回路用电，由串接在照明灯回路中的开关面板直接接通或断开供电线来实现对灯的控制，灯只有开和关两种状态，无逻辑时序及亮、暗调光控制，因而无法形成各种灯光亮度组合的场景及系统控制。全球性的能源短缺和环境污染在经济高速发展的中国表现得尤为突出，节能和环保是中国实现社会经济可持续发展所急需解决的问题。每年照明电能消耗约占全部电能消耗的12%～15%，作为能源消耗的大户，必须尽快寻找可以替代传统光源的节能环保光源。LED以其较之于传统照明光源所没有的优势，诸如较低的功率需求、较快的响应速度、绿色环保以及不断快速提高的发光效率等，成为目前我国今后照明系统发展的方向。基于目前国内国际形势，尤其是能源紧缺，智能照明必是以后照明系统的发展方向。智能照明将会使人们利用起来更加便利，改善家庭环境，不仅为建筑照明提供多种的艺术效果，而且使灯具控制和维护变得更为简单，而且具有可靠性高、安装布线容易。 （2）红外线感应灯控制系统的优点： 智能化已经成为当今建筑发展的主流技术，涵盖从空调系统、消防系统到安全防范系统以及完善的计算机网络和通信系统。但是长期以来，智能照明在国内一直被忽视，大多数建筑物仍然沿用传统的照明控制方式，部分智能大厦采用楼宇自控（BA）系统来监控照明，但也只能实现简单的区域照明和定时开关功能。相比之下，智能照明系统体现出强大的优越性，它在智能建筑中的应用越来越广泛。智能照明系统在智能建筑中的应用效果如下：

传感器原理与工程应用复习题参考答案1

《传感器原理及工程应用》习题答案 第1章 传感与检测技术的理论基础（P26） 1－3 用测量围为－50～150kPa 的压力传感器测量140kPa 的压力时，传感器测得示值为142kPa ，求该示值的绝对误差、实际相对误差、标称相对误差和引用误差。 解： 已知： 真值L ＝ 140kPa 测量值 x ＝142kPa 测量上限＝150kPa 测量下限＝－50kPa ∴ 绝对误差 Δ＝x-L=142-140=2(kPa) 实际相对误差 ％＝ ＝43.1140 2 ≈?L δ 标称相对误差 ％＝ ＝41.1142 2 ≈?x δ引用误差 ％－－＝测量上限－测量下限＝ 1)50(1502≈?γ

1－10 对某节流元件（孔板）开孔直径d 20的尺寸进行了15次测量，测量数据如下（单位：mm ）： 120.42 120.43 120.40 120.42 120.43 120.39 120.30 120.40 120.43 120.41 120.43 120.42 120.39 120.39 120.40 试用格拉布斯准则判断上述数据是否含有粗大误差，并写出其测量结果。 解： 对测量数据列表如下： 当n ＝15时，若取置信概率P ＝0.95，查表可得格拉布斯系数G ＝2.41。 则 2072.410.03270.0788()0.104d G mm v σ=?=<=-， 所以7d 为粗大误差数据，应当剔除。然后重新计算平均值和标准偏差。 当n ＝14时，若取置信概率P ＝0.95，查表可得格拉布斯系数G ＝2.37。 则 20 2.370.01610.0382()d i G mm v σ=?=>，所以其他14个测量值中没有坏值。 计算算术平均值的标准偏差 20 0.0043()d mm σσ= = = 20 330.00430.013()d mm σ=?= 所以，测量结果为：20(120.4110.013)()(99.73%)d mm P =±= 1－14 交流电路的电抗数值方程为

一年级上册科学期末测试卷 带答案

一年级上册科学期末测试卷带答案 小学一年级科学上册 期末测试卷 一、选择题（共5题，每题6分，合计30分 1、要测出水桶一圈的长度我们应该选择（）来测量更方便。 A 小棒 B 测量纸带 C 小立方体 2、松树的叶子是（） A 细长的 B 爱心形 C 圆形的 3、下面选项中哪一项是不是植物（） A 柳树 B 蒲公英 C 蚂蚁 4、下面哪一项是牵牛花的叶子（） A B C 5、在测量物体的长度时我们一般要测量（）。 A 1次 B 2次 C 3次 二、判断题。对的打√，错的打×（共5题，每题6分，合计30分 1、我们在做比较时要按照同一个标准进行比较。（） 2、一拃是指张开大拇指和中指，两端的距离。（） 3、塑料花是植物。（） 4、我们吃的蔬菜、水果和鸡肉都是植物。（） 5、我们在校园里观察植物时可以将我们喜欢的花摘下来。（） 三、连线题。（将叶子和对应的植物用直线“—”连起来）合计8分 A B C D 杨树柳树法国梧桐（悬铃木）松树 四、下面是制作纸带的过程，请将正确图片下的字母填到括号里合计8分 A B C D ）第二步（）第三步（）第四步（） 五、画图题（合计8分） 六、这些工具你认识吗、选择正确的名字填上吧（填字母即可）合计8分

2/ 3 名称（）名称（）名称（）名称（）

参考答案 一、单项选择（每题6分，共5题，合计30分） 1、 B 2、 A 3、 C 4、 C 5、 C 二、判断（每题6分，共5题，合计30分） 1、√ 2、√ 3、× 4、× 5、× 三、连线题（4题，每连对一题2分，合计8） A B C D 杨树柳树法国梧桐（悬铃木）松树 四、下面是制作纸带的过程（合计8） 五、画图题（合计8分） 画出的植物有根、茎、叶三部分，同时还要有地面，正确标出三部分的名称即可给8分 六、这些工具你认识吗、选择正确的名字填上吧（填字母即可）合计8分 A卷尺B测距车C软尺D卡尺E折叠尺 名称（E ）名称（ C ） 名称（ D ）名称（A ） 第 3 页共3 页

(完整版)传感器原理及应用试题库(已做)

:填空题（每空1分） 1.依据传感器的工作原理，传感器分敏感元件，转换元件 测量电路三个部分组成。 2.金属丝应变传感器设计过程中为了减少横向效应，可米用直线栅式应变计 和箔式应变计结构。 3. 根据热敏电阻的三种类型，其中临界温度系数型最适合开关型温度传感器 4. 灵敏度是描述传感器的输出量对输入量敏感程度的特性参数。其定义为：传 感器输出量的变化值与相应的被测量的变化值之比，用公式表示 k （x）=△ y△ x。 5. 线性度是指传感器的输出量与输入量之间是否保持理想线性特性的一 种度量。按照所依据的基准之线的不同，线性度分为理论线性度、端 基线性度、独立线性度、最小二乘法线性度等。最常用的是最小二乘法线性 度。 6. 根据敏感元件材料的不同，将应变计分为金属式和半导体式两大类。 7. 应变传感器设计过程中，通常需要考虑温度补偿，温度补偿的方法电桥补偿法、 计算机补偿法、应变计补偿法、热敏电阻补偿法。 8. 应变式传感器一般是由电阻应变片和测量电路两部分组成。 9. 传感器的静态特性有灵敏度、线性度、灵敏度界限、迟滞差和稳定性。 10. 国家标准GB7665--87对传感器下的定义是：能够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,通常由敏感元件和转换元件组成。11. 传感器按输出量是模拟量还是数字量， 可分为模拟量传感器和数字量传感器12. 传感器静态特性的灵敏度用公式表示为：心）=输出量的变化值/输入量的变化 值=△ y/ △ x 13. 应变计的粘贴对粘贴剂的要求主要有：有一定的粘贴强度；能准确传递应变；蠕 变小；机械滞后小；耐疲劳性好；具有足够的稳定性能：对弹性元件和应变计不产生化学腐蚀作用；有适当的储存期；应有较大的温度适用范围。 14. 根据传感器感知外界信息所依据的基本校园，可以将传感器分成三大类：物理传 感器，化学传感器，生物传感器。

传感器原理课程实践

传感器原理及应用 课程实践 院系： 班级： 姓名： 学号： 指导老师： 水位检测与控制课程设计

引言： 水塔供水的主要问题是塔内水位应始终保持在一定范围，避免“空塔”、“溢塔”现象发生。目前，控制水塔水位方法较多。 随着科技的发展，人们对水位控制的需求越来越多。水位控制在日常生活及工业领域中应用相当广泛，而以往水位的检测是由人工完成的，当检测到数据后通过电话通知值班室的工作人员进行控制，这样在人力和物力上都将造成很大的浪费。因此我们需要一种能自动检测水位，并根据水位变化的情况自动调节的自动控制系统。利用传感器全天地连续测量水位的变化，把测量到的水位变化转换成相应的电信号，完成相应的水位显示、控制及故障报警及显示水位等功能。这样就能实现无人自动控制，并且能快速的做出控制，减少反映时间，减小浪费，同时减少事故的发生，能够满足我们的需要。它不仅要具有控制水位的功能，而且要能实现自动控制，才能使其使用方便；同时还要能够调节控制水位的范围。我设计的这个电路由电源电路，水位检测电路，水位控制电路和显示电路组成。 这个简易的水位检测与控制电路，具有水位上下限自动控制，水位自动检测的功能。在使用过程中，当水位下降到下限水位时，发动机开始运转，由水泵向水塔中灌水；当水位升至上限水位时，发动机停止运转，水泵中止向水塔灌水。 设计原理： 如电路结构图，负反馈由正压力系数力敏电阻组成。 1、电路分为两路：一路为水位控制电路，由恒流源、滤波放 大电路、滞回比较器、正相比例运算电路和水泵组成；另一路为水位检测电路，由电压跟随器、正相比例运算电路、水位传感器

和显示器组成。 2、水位控制电路，如滞回比较器传输特性，当水位达到上限水位时，滞回比较器输出电压跳变为－UZ，发光二极管3截止，发动机停止运转，水泵中止工作。水位下降，负反馈将水位的变化转变成电信号，使恒流源输入滤波放大电路的电流减小，滤波放大电路输出电压减小。当水位下降到下限水位时，滞回比较器输出电压跳变为+UZ，发光二极管3导通，发动机开始运转，水泵向水塔灌水，水位开始回升。负反馈将水位的变化转变成电信号，使恒流源输入滤波放大电路的电流增大，滤波放大电路输出电压增大。当水位上升到上限水位时，滞回比较器输出电压跳变为－UZ，发动机停止运转，水泵中止工作。从而实现自动控制。 3、水位检测电路，水位传感器将水位的变化转变成相应的电信号，传输到显示器，通过显示器显示出水位的情况。

传感器原理及工程应用设计

传感器原理及工程应用设计

传感器原理及工程应用设计（论文） 压电传感器在动平衡测量系统中的设计与应用 学生姓名：李梦娇 学号：20094073231 所在学院：信息技术学院 专业：电气工程及其自动化（2）班 中国·大庆 2011年12月

摘要 传感器是动平衡测量系统中的重要元件之一, 是一种将不平衡量产生的振动信号不失真地转变成电信号的装置。利用压电式力传感器作为动平衡测量系统中的敏感元件来测量不平衡质量引起的振动。重点阐述了该压电式力传感器的结构设计、安装位置设计及振动信号检测中的关键问题。同时, 详细分析了该传感器的信号调理电路特点。现场实验结果表明, 设计的压电式力传感器在动平衡测量中的性能良好。动平衡处理是旋转部件必须采取的工艺措施之一, 以单片机为核心的动平衡测量系统将逐步取代常规动平衡仪。 关键词：动平衡振动信号压电式力传感器调理电路测量系统单片机

ABSTRACT As one of the important elements in the dynamic balancing measurement system, transducer is the device that converts the vibration signal caused by the mi balance into electrical signal without distortion. The piezoelectric pressure transducer is app lied to dynamic balancing measurement system formeasuring the vibration caused by mi balanced mass. The structure design and the installation location of the piezoelectric force transducer and the critical issues in vibration signal detection are expounded. The characteristics of the signal conditioning circuit of this transducer are analyzed in detail. The experimental results show that the performance of the piezoelectric pressure transducer offers excellent performance in dynamic balancing measurement. The dynamic equilibration measurement is one of the main technological steps to betaken for all the swiveling part s. T he conventional dynamic equilibration measurement system is being replaced by a new o ne based on a monolithic computer. Keyword:dynamic balance vibration signal Piezoelectric force transducer Conditioning circuit Measurement system Monolithic computer