检测技术111Word下载.docx

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11、电阻式传感器工作原理：

将被测物理量的变化

量转换成电阻值的变化，再经测量电路而最后显示被测量值的变化。

12、电阻式传感器的负载特性及其它的解决方法？

a定义：

电位器的输出端接有负载，其特性称为负载特性。

m为负载系数，m=Rmax/RL

理想空载特性：

ro=Uo/U=Rx/Rmax=r

除m=0的直线外，凡m≠0的曲线均为下垂的曲线，说明负载输出电压比空载输出电压低，无论m为何值，电刷在起始位置和最大位置时负载误差都为0，随着电刷位置的变化，负载误差亦跟着增加，电刷处于行程中心位置，负载误差最大，通常希望m<

0.1。

B解决方法：

可采取高输入阻抗放大器，或者将电位器空载特性设计成某种上凸特性，即设计出非线性电位器也可以消除负载误差。

13、电阻应变片的工作原理：

电阻应变效应，即金属在呈受外力的时候产生阻值变化；

（压电效应是指半导体在呈受外力的时候产生阻值变化）

14、金属电阻应变片分为：

金属丝式、箔式和薄膜式。

有四个组成部分：

敏感栅、盖层和基底、粘结剂、引线。

15、温度误差补偿方法有两类：

一、自补偿法，又可以分为单丝自补偿和组合式自补偿

单丝自补偿的实际做法是对于给定的试件材料和选定康铜和镍鉻铝合金栅线，来适当控制调整选择温度系数at

二、线路补偿，最常用的是电桥补偿，它的补偿原理是：

测量梁的弯曲应变时，将两个应变片分别贴于梁上下两面对称位置，R1RB特性相同，两电阻变化值相同而符号相反，但R1RB接入电桥，因而电桥输出电压比单片时增加一倍，当梁上下温度一致时，R1与RB可起温度补偿作用。

其原理图如图所示：

16、电桥平衡条件：

电桥相邻两臂电阻的比值相同或相对两臂电阻的乘积相等。

17、横向效应：

是指沿应变片轴向的应变ξx必然引起应变片电阻的相对变化，而沿垂直于应变轴向的横向效应ξy,也会引起其电阻的相对变化。

18、应变式电阻传感器的应用举例：

应变式测力传感器和测加速度。

19、当应变片有6个但只能有4个应变片放在桥臂上时，多出来的两个作为温度补偿

20、热电阻、引线电阻一般采用4线制来提高精度。

21、低频透射式涡流传感器侧厚度的原理：

发射线圈L1和接收线圈L2绕在绝缘框架上，分别安放在被测材料M的上下方，电压U加到L1上，如图所示，线圈中电流i将产生一个交变磁场，若线圈之间不存在M，L1的磁场将直接贯穿L2，感生出交变电动势e，其大小与u的幅值、f、L1L2匝数和位置有关，在L1L2之间放M，L1产生磁力线透过M，并产生涡流，涡流消耗磁场能量，使L2磁力线减少，e下降，测薄板时，应选较高频率，测厚板时，应选较低频率。

22、电感式传感器是利用线圈自感或互感的变化来实现测量的一种装置，可以用来测量位移、振动、压力、流量、力矩、应变等。

23、自感式传感器的测量电路有：

调幅电路，调频电路和调相电路。

24、变压器式传感器的测量电路有：

相敏检波电路和差分整流电路；

差分整流电路又分为全波电压输出和半波电压输出。

25、电感式传感器分为自感式传感器、变压器式传感器、涡流传感器和压磁式传感器。

26、电容式传感器类型：

变极距型、变面积型和变介电常数型。

其中变极距型是非线性的，变面积型是线性的。

27、电容式传感器的测量电路有：

调制型和脉冲型，其中脉冲型又分为双T型充放电网络和脉冲调宽型。

28、脉冲调宽型电路组成：

比较器、RS触发器、充放电路、低通滤波器。

29、电容式料位（物位）传感器采用的是变介电常数原理。

30、磁电式传感器是通过磁电作用将被测量转换成电信号的一种传感器，磁电感应式传感器、霍尔式传感器都属于磁电式传感器。

31、磁电式传感器分为两类：

变磁通式和恒定磁通式。

32、获取位移信号，就需配用积分电路。

（积分电路又分无怨和有源）

获取加速度电路，就需配用微分电路。

33、霍尔式位移传感器的原理：

霍尔电势与磁感应强度B成正比，由于磁场在一定范围内沿X方向变化dB/dx为常数，所以dUH/dx=kH·

I·

（dB/dx）=k所以UH=kx。

霍尔电势与位移成正比，电势极性表明元件位移的方向。

霍尔电势公式：

UH=kH·

BkH=RH/dd为霍尔片厚度

原理图如图所示：

34、压电式传感器是一种有源的双向机电传感器。

它的工作原理是基于压电材料的压电效应，只测动态量

35、压电效应：

某些晶体或多晶陶瓷，当沿着一定方向受到外力作用时，内部就产生极化现象，同时在某两个表面上产生符号相反的电荷；

当外力去掉后，又恢复到不带电的状态；

当作用力方向改变时，电荷的极性也随着改变；

晶体受力产生的电荷量与外力大小成正比，这成为正压电效应；

反之，如对晶体施加一定变电场，晶体本身将产生机械变形，外电场撤离，变形也随着消失，称为逆压电效应。

36、压电效应可分为三个轴：

Z轴为光轴（中性轴），X轴为电轴，Y轴为机械轴（力轴），其中，Z轴是指晶体的对称轴，光线沿Z轴通过晶体不产生双折射现象，以它作为基准轴；

X轴是指通过六棱柱相对的2个棱线且垂直于光轴Z，共有三个，压电效应最显著；

Y轴是指垂直于2个相对表面，在此轴上加力产生的变形最大，有三个。

37、纵向压电效应是指当沿X轴施加正应力时，将在垂直于X轴的表面上产生电荷；

横向压电效应是指当沿Y轴施加正应力时，电荷将出现与X轴垂直的表面上；

切向压电效应是指当沿X轴施加正切应力时，将在垂直于Y轴的表面上产生电荷。

38、压电方程：

Q=dFq=dijδ其中，d是指压电系数，q为密度，dij为压电常数，δ为单位面积上作用力。

39、压电式传感器的测量电路有：

电压放大器和电荷放大器。

其中，电压放大器的作用：

a将压电式传感器的高输出阻抗经放大器变换为低阻抗输出，并将微调的电压信号进行适当放大；

b阻抗变换。

电荷等效电路和电压等效电路图：

40、电荷放大器：

Uo=-Q/CF

41、压电式传感器的等效电路分为：

电荷等效电路和电压等效电路。

42、光电式传感器是将光通量转换为电量的一种传感器，光电式传感器的基础，是光店转换元件的光电效应。

43、光电效应，即由于物体吸收了能量为E的光后产生的电效应。

可分为内光电效应和外光电效应。

44、外光电效应是指在光的照射下，材料中的电子逸出表面的现象。

光电管和光电倍增管就属于此类。

45、内光电效应是指在光的照射下，材料的电阻率发生改变的现象，光敏电阻属于此类。

过程是：

光照射时，电子受力大于或等于禁带宽度的光子轰击，使电子和空穴浓度增大，即电导率增大。

46、光电管的光电特性是指表示光电管的阳极电压一定时，阳极电流I与入射在阴极上的光通量Φ之间的关系。

47、光生伏特效应：

利用光势垒效应，即在光的照射下物体内部产生一定方向的电势；

光照射产生电子空穴对，被光激发的电子在势垒附近电场梯度作用下，向N侧迁移而空穴向P侧迁移。

48、光敏二极管：

必须使PN结能受到最大光照射，为了便于接受光照射，光敏二极管的PN结装在管的顶部，上面有一个用透镜制成的窗口，以便使入射光集中在PN结上，无光照射时，具有高阻特性，线性测量时，亮电流-暗电流，也可作为路灯光控开关，具有很高的带宽，在光耦合隔离器、光数据传输装置和测试技术中的到应用。

49、半导体光电元件的光电特性：

是指这些半导体光电元件产生的光电流与光照之间关系。

50、光敏电阻：

有光照射时，产生明电流，无光照射时，产生暗电流。

51、热敏电阻应用举例：

半导体点温计

如图所示，由热敏电阻、测量电路、显示电表组成。

R1=R2为桥路固定锰铜阻，R3为锰钢电阻，Rm为锰铜电阻，RT为导体热敏电阻，R4RW为了调节电路工作电压，开关S置于“1”时为调整，“2”为测量，电路不平衡时，先把开关置于1，调节RW使电表满刻度，然后置于2，测量，测量范围：

-50~300摄氏度，误差小于0.5摄氏度，反应时间不大于6s,当温度达到300摄氏度时，RT=Rm。

52、热电式传感器有：

热电阻、热电偶、热敏电阻

53、热电阻有铂电阻、铜电阻、铁镍电阻，其中铁镍电阻最敏感。

54、系统误差：

为当我们对同一物理量进行重复测量时，如果误差按照一定的规律出现，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。

55、偶然误差：

当对某一物理量进行多次重复测量时，会出现偶然误差。

特点是他的出现带有偶然性，即它的数值大小和符号都不固定，但是却服从统计规律性，呈正态分布。

特性：

绝对值相等、符号相反的误差在多次重复测量中出现的可能性相等，在一定测量条件下，偶然误差的绝对值不会超出某一限度，绝对值小的偶然误差比绝对值大的偶然误差在多次重复测量中出现的机会要多。

56、为消除或减小非线性误差，采用差动电桥，差动电桥有电感差动和电容差动。

57、最小二乘法拟合的公式：

K=（nΣxiyi-ΣxiΣyi）/（nΣxi2-（Σxi）2）

B=（Σxi2Σyi-ΣxiΣxiyi）/（nΣxi2-（Σxi）2）

58、线性度误差公式：

γ=±

△Lmax/yFs×

100%

59、迟滞误差：

△Hmax/yFs×

60、重复性：

△Rmax/yFs×

61、灵敏度：

γ=△k/k×

62、一阶系统的阶跃响应：

yu=k（1-e-t/τ）

63、电阻应变片原理推导：

64、单臂电桥推导：

65、全臂电桥推导：

66、自感式传感器：

单级式：

差动式：

67、涡流传感器的原理推导：

68、电容式传感器变极距型推导：

变面积型：

69、传感器技术的主要发展动向：

一是开展基础研究，二是实现传感器的集成化和智能化。

70、检测技术属于信息科学的范畴，与计算机技术、自动控制技术和通信技术构成完整的信息技术学科。

71、传感器的特性是指传感器所特有的性质的总称。

72、静态特性是指当输入量为常量或变化极慢时传感器输入输出特性。

73、分辨率是指传感器能检测到的最小的输入增量。

在传感器输入零点附近的分辨率称为阈值。

74、静态误差是指传感器在其全量程内任一点的输出值与其理论输出值的偏离程度。

75、负载误差的公式：

产生的原因：

a一组两个传感器不完全对称；

b存在寄生参数；

c供电电源中有高次谐波，而电桥只能对要非线性；

e工频干扰；

克服方法：

对a在设计及加工时要求严格些；

对b及e可加屏蔽保护；

对c供电电源有一定质量要求，最好不用工频；

对d选择磁路材料要正确外，不要片面追求灵敏度过高而提高供电电压。

76、相敏检波电路分析原理：

77、脉冲型电路：

一双T型充放电网络的等效电路

二脉冲调宽型电路的原理图及其分析原理：

78、霍尔效应中采用半导体的原因：

79、不等位电势及零位电阻r0

当霍尔元件通以控制电流IH而不加外磁场时，它的霍尔输出端之间仍有空载电势存在，该电势称为不等位电势。

它产生的原因：

a霍尔电极安装位置不对；

b半导体材料的不均匀造成了电阻率不均匀或是几何尺寸不均匀；

c因控制电极接触不良造成控制电流不均匀分布等。

80、霍尔元件的补偿电路：

一、不等位电势的补偿

二、温度补偿又分为分流电阻法和电桥补偿法；

其中，分流电阻法的原理是：

81、热点式传感器的测量电路有二线制、三线制和四线制，其中，三线制的缺点是：

可调电阻的接触电阻和电桥臂的电阻相连，可能导致电桥的零点不稳。

82、检测技术是以研究检测系统中的信息提取、信息转换以及信息处理的理论与技术为主要内容的一门应用技术学科。

83、检测技术研究的主要内容：

是被测量的测量原理、测量方法、测量系统和数据处理。

84、检测技术按测量手段分类分为直接测量、间接测量和联立测量；

按测量方式分为偏差式测量、零位式测量和微差式测量。

85、绝对误差是指：

希望通过测量求取被测未知量的真实值。

Δ=X-LL为真实值

86、相对误差：

δ=Δ/X×

100%X为测量值

87、引用误差：

r=Δ/A×

100%A为测量仪表的上量限值

88、电阻线的灵敏系数:

k0=（1+2μ）+（Δρ/ρ）/ξ

（Δρ/ρ）/ξ表示由材料电阻率变化所引起的。

对于金属材料，（Δρ/ρ）/ξ项值要比1+2μ小得多，可忽略，所以k0=（1+2μ）；

在电阻丝拉伸比例极限内，电阻的相对变化与应变成正比，即k0ξ=ΔR/R

1、非线性误差：

在采用直线拟合线性化时，输入输出的校正曲线与其拟合直线之间的最大偏差

2、静态误差求取方法：

把全部校准数据与拟合直线上对应值的残差，看成随机分布，求出其标注偏差σ

3、压阻效应：

半导体材料（dρ/ρ）/ε比1+2u大得多

是指半导体材料，当某一轴向受外力作用时，其电阻率ρ发生变化的现象

dρ/ρ=πσ=πEε

π:

半导体材料的压阻系数

σ:

半导体材料所受应变力

E:

半导体材料弹性模量

4、电阻线的灵敏系数：

k0=（△R/R）/ε=（1+2μ）+（△ρ/ρ）/ε

5、电桥补偿法即线路补偿法

6、圆柱式传感器P43

7、电感表达式：

L=（W^2u0S0）/（2l0）

8、霍尔位移传感器P112

9、磁电式传感器测量电路方框图P101

10、差分整流电路P59

11、零残电压

造成的主要原因：

1、一组两个传感器不完全对称，例如几何尺寸不对称、电气参数不对称及磁路参数不对称

2、存在寄生参数

3、供电电源中有高次谐波，而电桥只能对基波较好的预平衡

4、供电电源很好但磁路本身存在非线性

5、工频干扰

对于1，若在设计及加工时要求严格些，则必然增加成本；

2及5可加屏蔽保护；

3对供电电源有一定的质量要求，最好不同工频；

4除选择磁路材料要正确以外，不要片面为追求灵敏度而过高地提高供电电压

12、相敏检波电路工作原理

通过鉴别相位来辨别位移的方向，即差分变压器输出的电压经相敏检波后，便能输出反应位移大小，又反应位移方向的测量信号。

经过相敏检波电路，电压值的大小表明位移的大小，电压的正负表明位移的方向

13、压电式传感器等效电路图P123