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范文一：传感器名词解释
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传感器名词解释
传感器:(广义)传感器是一种能把特定的信息(物理、化学、生物)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)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。
静态特性重要指标:线性度、迟滞、重复性、精度、灵敏度、阈值、分辨力和漂移。 线性度:通常,测出的输出-输入校准曲线与某一选定拟合直线不吻合的程度,
重复性:重复性表示传感器在同一工作条件下,被测输入量按同一方向做全程连续多次重复测量时,所得输出值(所得校准曲线)的一致程度。
迟滞表明传感器在正(输入量增大)、反(输入量减小)行程期间,输出-输入曲线不重合的程度。
精度是反映系统误差和随机误差的综合误差指标。
灵敏度是传感器输出量增量与被测输入量增量之比,用k来表示。
阈值:当一个传感器的输入从零开始极缓慢地增加时,只有在达到了某一最小值后才测得出输出变化,这个最小值就称为传感器的阈值。
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分辨力是指当一个传感器的输入从非零的任意值缓慢地增加时,只有在超过某一输入增量后输出才显示有变化,这个输入增量称为传感器的分辨力。
漂移量的大小是表征传感器稳定性的重要性能指标。
热释电效应:当一些晶体受热时,在晶体两端将会产生数量相等而符号相反的电荷,这种由于热变化而产生的电极化现象,称为热释电效应
灵敏系数(k):灵敏系数k是应变片的重要参数。k值误差的大小也是衡量应变片质量的重要标志。
机械滞后(Zj):对于已安装在试件表面的应变片,在温度恒定时,增加或减少机械应变过程中,在同一机械应变量的作用下指示应变的差数,称为应变片的机械滞后
零点漂移(P):对于已安装的应变片,在温度恒定和试件不受应力作用的条件下,指示应变随时间的变化数值通常简称为零漂。
蠕变(θ):对于已安装的应变片,在承受恒定的真实应变情况下,温度恒定时指示应变随时间的变化数值称为蠕变。
应变极限(εlim):对于已安装的应变片,在温度恒定时,指示应变和真实应变的相对误差不超过规定数值时的真实应变值称为应变极限
霍尔效应:半导体薄片,若在它的两端通以控制电流I,在薄片的垂直方向上施加磁感应强度为B的磁场,则在薄片的另两侧面会产生与I和B的乘积成比例的电动势UH(霍尔电势或称霍尔电压)。这种现象——————————————————————————————————————
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就称为霍尔效应。
磁阻效应:将一载流导体置于外磁场中,除了产生霍尔效应外,其电阻也会随磁场而变化。这种现象称为磁电阻效应,简称磁阻效应。
形状效应:这种由于磁敏元件的几何尺寸变化而引起的磁阻大小变化的现象,叫形状效应。 压电效应:某些电介质物体在沿一定方向对其施加压力或拉力而使之形变时，内部会产生极化现象。同时，在表面上就会产生电荷，当外力去掉后，它们又重新回到不带电的状态，这种现象就称为压电效应。
顺压电效应:有时候，人们又把这种机械能转化为电能的现象称为顺压电效应。
逆压电效应:在电介质的极化方向上施加电场，它就会产生机械形变当去掉外加电场后，电介质的变形随之消失，这种将电能转换为机械能的现象称为逆压电效应。
石英是晶体中性能良好的一种压电材料。在结晶学中,将石英晶体的结构用三根互相垂直的轴来表示,其中纵向轴Z称为光轴,经过六棱柱棱线并垂直于光轴的X轴称为电轴,与X轴和Z轴同时垂直的Y轴(垂直于棱面)称为机械轴。
这种沿X轴施加力,而在垂直于X轴的晶体表面上产生电荷的现象,称为“纵向压电效应”。 这种沿Y轴施加力,而在垂直于X轴的晶体表面上产生电荷的现象,称为“横向压电效应”。 沿光轴方向施加力,石英晶体不会产生压电效应。
极化处理,就是在一定温度下对压电陶瓷施加强电场(如20,——————————————————————————————————————
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30kV,cm直流电场),经过2,3h以后,压电陶瓷就具备压电性能了。
光电效应:是指通过光子物质中的电子相互作用，能直接得到电信号的一种效应。 热电效应:是指光被物质吸收，变成热量后，利用热电转换得到电信号的一种效应
波动相互作用效应:是指光作为一种电磁波，直接与物质相互作用，从而感应出电信号的一种效应。
绪论
1. 传感器:(广义)传感器是一种能把特定的信息(物理、化学、生物)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)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。
第一章 传感器的特性
1. 传感器由敏感元件、转换元件、基本电路三部分组成。敏感元件感受被测量; 转换元件将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;
核心部分是转换元件,决定传感器的工作理。
2.静态特性重要指标:线性度、迟滞、重复性、精度、灵敏度、阈值、分辨力和漂移。 线性度:通常,测出的输出-输入校准曲线与某一选定拟合直线不吻合的程度,。
重复性:重复性表示传感器在同一工作条件下,被测输入量按同——————————————————————————————————————
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一方向做全程连续多次重复测量时,所得输出值(所得校准曲线)的一致程度。
迟滞表明传感器在正(输入量增大)、反(输入量减小)行程期间,输出-输入曲线不重合的程度。
精度是反映系统误差和随机误差的综合误差指标。
灵敏度是传感器输出量增量与被测输入量增量之比,用k来表示。
阈值:当一个传感器的输入从零开始极缓慢地增加时,只有在达到了某一最小值后才测得出输出变化,这个最小值就称为传感器的阈值。
分辨力是指当一个传感器的输入从非零的任意值缓慢地增加时,只有在超过某一输入增量后输出才显示有变化,这个输入增量称为传感器的分辨力。
漂移量的大小是表征传感器稳定性的重要性能指标。
3.在研究动态特性时，通常根据正弦变化和阶跃变化两种标准输入来考察传感器的响应特性。
4.通常用下述四个指标来表示传感器的动态性能:? 时间常数T? 上升时间tr? 响应时间t5、t2? 超调量σ
频域常有如下指标:? 通频带ωb ? 工作频带ωg1或ωg2 ? 相位误差
第二章 热电传感器
1.两种不同的导体两端相互紧密地连接在一起,组成一个闭合回路,当两接点温度不等(T,T0)时,回路中就会产生电动势,从而形成——————————————————————————————————————
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热电流。这一现象称为热电效应。回路中产生的电动势称为热电势。
2.热电偶回路中,所产生的热电势由两部分组成:接触电势和温差电势。
3.热电偶冷端温度误差及其补偿:0 ?恒温法，冷端恒温法，冷端补偿器法，补偿导线法，
采用不需要冷端补偿的热电偶，补正系数修正法
4. 通常采用的金属感温(或称测温)电阻有铂、铜和镍。由于铂具有很好的稳定性和测量精度,故人们主要把它用于高精度的温度测量和标准测温装置。
5.测量电阻的引线通常采用三线式或四线式接法。
6.半导体热敏电阻按半导体电阻随温度变化的典型特性分为三种类型,即负电阻温度系数热敏电阻(NTC)、正电阻温度系数热敏电阻(PTC)和在某一特性温度下电阻值会发生突变的临界温度电阻(CTR)。
在温度测量中,则主要采用NTC,其温度特性:
Rt?R0exp[B(11?)]TT0
其中 1dRt1111a????R0{exp[B(?)?B(?)]} RtdTRtTT0T
B ??2T
7.使用热敏电阻时,也要注意到自热效应问题,但是,必须特别注意的有如下两点。1) 热敏电阻温度特性的非线性
常用的线性化方法如下(1)线性化网络(2)利用电子装置中其它部件的特性进行综合修正
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(3) 计算修正法。
2) 热敏电阻器特性的稳定性和老化问题
8.砷化镓温敏二极管磁灵敏度低，因此常常用于强磁场下的低温测量。硅温敏二极管的磁灵敏度虽比砷化镓温敏二极管高，但由于它的工艺成熟，成本低，且在低温下有较高的灵敏度，因此，是目前产量和用量最大的一种温敏二极管。
9.温敏二极管的基本特性:1) UF-T关系2) 灵敏度特性3) 自热特性
10.一种简易温度调节器,用于液氮气流式恒温器中77,300 K范围的温度调节控制。 VT是温度检测元件,采有锗温敏二极管。调节Rw1,可使流过VT的电流保持在50μA左右。比较器采用集成运算放大器μA741,其输入电压为Ur和Ux。Ur为参考电压,由Rw2调整给定。所要设定的温度也由Ur给定。Ux随温敏二极管的温度变化而变化,而比较器的输出按差分电压的变化而变化,并驱动由晶体管构成的电流控制器,控制加热器加热。该温度调节器在30 min内,控温精度约?0.1 ?。
11.集成电路温度传感器的典型工作温度范围是-50~150?
12.对管差分电路原理图
Ic1
J?Ube?(k0T/q)ln(c1) Jc2
13电压输出型:1. 四端电压输出型2. 三端电压输出型
1) 性能特点 LM135,LM235,LM335系列是一种精密的、易于——————————————————————————————————————
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定标的三端
电压输出型集成电路温度传感器。如果在25 ?下定标,在100 ?宽的温度范围内误差小于1 ?,具有良好的输出线性。
2) 典型应用(1) 基本温度检测(2) 可定标的传感器(3) 空气流速检测
14.电流输出型
典型代表是AD590,有如下特点:? 线性电流输出: 1 μA,K? 工作温度范围: -55,155 ?? 两端器件:电压输入,电流输出? 激光微调使定标精度达?0.5 ?(AD590M) ? 整个工作温度范围内非线性误差小于?0.5?(AD590M)? 工作电压范围:4,30 V? 器件本身与外壳绝缘。
15.热释电效应:当一些晶体受热时,在晶体两端将会产生数量相等而符号相反的电荷,这种由于热变化而产生的电极化现象,称为热释电效应
16.能产生热释电效应的晶体称为热释电体,又称为热电元件。热电元件常用的材料有单晶(如铌酸锂、钽酸锂(LiTaO3)等)、热释电陶瓷(如钛酸钡(BaTiO3))及热释电塑料(如聚偏二氟乙烯(PVDF)等)
17.HN911模块的内部电路结构。平时,1端输出低电平,2端输出高电平。当有移动发热体进入监视范围时,热释电红外传感器接收到红外能量,并输出检测信号。该信号经放大器放大,由比较器进行比较判断,再由信号处理电路处理后输出控制信号。此时,输出端1变为高——————————————————————————————————————
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电平,输出端2变为低电平。在模块的外部,可接增益调节电位器,以调节放大器的增益。放大器具有温度补偿功能,其主要作用是当环境温度增高或背景红外辐射能量增加时,可使放大器的增益随着它们的增高而自动提升,从而保证整个电路工作的稳定性。
18.HN911模块的典型应用电路如图2.39所示。无被测物体时, HN911的1端输出低电平, V2截止,报警指示灯H不亮,2端输出高电平使继电器K工作;当检测到人体移动信号时, V2导通,指示灯H亮,同时V1截止,继电器K停止工作。可利用继电器触点的通断进行需要的控制。
，12 V
19.现给出一个HN911在自动门控制系统中应用的实例。自动门控制原理电路如图。该电路采用热释电红外探测传感器模块HN911探测人体的移动。V1用作延时控制,通过调节电位器Rw,能改变延时控制的时间。光耦合器件MOC3020将交、直流即强、弱电隔离。当无人来
到自动门前时, HN911输出端为低电平,V1无控制信号输出,双向晶闸管V2关断,开启门的负载电机不工作,门处于关闭状态;当有人来到自动门前时,HN911模块检知到人体红外能量,输出端1为高电平输出,双向晶闸管导通,负载电机工作,门被自动打开。当自动门运行到位时,由限位开关S切断电源。由于HN911模块输出端2所输出的电平正好与输出端1输出的电平相反,故可用输出端2的输出控制电机使自动门关闭
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R
第三章 应变传感器
1.电阻应变片的分类:1)按应变片敏感栅的材料分类,可将应变片分成金属应变片和半导体应变片两大类。其中,金属应变片又分为体型(箔式、丝式)和薄膜型;半导体应变片又分为体型、薄膜型、扩散型、PN结型及其它型(2)按应变片的工作温度分类可分为常温应变片(-30,60 ?)、中温应变片(60,300 ?)、高温应变片(300 ?以上)和低温应变片(低于-30 ?)等(3)按应变片的用途分类可分为一般用途应变片和特殊用途应变片(水下、疲劳寿命、抗磁感应、裂缝扩展等)。
2.常用应变片:1)丝式应变片2)箔式应变片3)半导体应变片4)金属薄膜应变片5)高温及低温应变片
3.1)应变片电阻值(R):应变片在没有粘贴及未参与变形前,在室温下测定的电阻值称为初始电阻值(单位为Ω)。应变片阻值有一定的系列,如60 Ω、120 Ω、250 Ω、3500 Ω和10000 Ω,其中以120Ω最为常用。 应变片电阻值的大小应与测量电路相配合。
2) 灵敏系数(k):灵敏系数k是应变片的重要参数。k值误差的大小也是衡量应变片质量的重要标志。电阻应变片的k值及其误差一般以平均灵敏系数值k及相对均方根差σ表示:k= k +σ
3) 机械滞后(Zj):对于已安装在试件表面的应变片,在温度恒定时,增加或减少机械应变过程中,在同一机械应变量的作用下指示应变的差数,称为应变片的机械滞后
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4)零点漂移(P):对于已安装的应变片,在温度恒定和试件不受应力作用的条件下,指示应变随时间的变化数值通常简称为零漂。应变片的零漂主要是由于绝缘电阻过低以及通过电流产生的热电势等所造成。
6) 蠕变(θ):对于已安装的应变片,在承受恒定的真实应变情况下,温度恒定时指示应变随时间的变化数值称为蠕变。一般在室温下,加一恒定的机械应变,在一小时后的指示应变差值即为蠕变值。
零漂和蠕变都是衡量应变片时间稳定性的指标。
7) 应变极限(εlim):应变片所能测量的应变范围是有一定限度的,能够测量的最大应变值称为应变极限。其定义为: 对于已安装的应变片,在温度恒定时,指示应变和真实应变的相对误差不超过规定数值时的真实应变值称为应变极限
4.薄膜有两种分类方法: 1)按薄膜厚度分类:(1)非连续金属膜(2)半连续膜(3)连续膜
2)按薄膜结构形式分类:(1)多晶体薄膜(2)单晶体薄膜(3)
无定形薄膜
5.薄膜应变传感器的特点:薄膜应变片及传感器与扩散硅等传感器相比,其制造工艺环节要少得多。它的主要制造工艺环节是成膜工艺(如溅射、蒸发等)。由于工艺环节较少,工艺周期较短,成品率也就较高。这是它目前获得广泛使用的主要原因之一。薄膜应变片可以同弹性体键合在一起,构成整体式薄膜传感器;也可以制成单一的薄膜应变片,再粘贴在弹性体上构成传感器。前者使用最多,它可避免后者——————————————————————————————————————
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因粘片工艺所带来的误差因素(如蠕变、滞后等)。薄膜应变传感器适用于航天、航空工业,以及对稳定性要求较高的测控系统中。薄膜应变片的阻值可做得很高,通常均可做到几千到几万欧姆,因而其可在低功耗的状态下工作。薄膜应变片及传感器由于制造工艺的特点,使得其参数一致性远较半导体型和扩散型的高,适于大量生产,成本低廉。耐疲劳性能良好。薄膜应变片式传感器的量程很大。
6.温度漂移的补偿，补偿电路的工作过程: T??K??Usc?,Usc?
Ube??Ib??Ic?? Uce? ? U’ ?(U’=U-Uce)
第四章 磁敏传感器
1.霍尔效应:半导体薄片,若在它的两端通以控制电流I,在薄片的垂直方向上施加磁感应强度为B的磁场,则在薄片的另两侧面会产生与I和B的乘积成比例的电动势UH(霍尔电势或称霍尔电压)。这种现象就称为霍尔效应。
2.磁阻效应:将一载流导体置于外磁场中,除了产生霍尔效应外,其电阻也会随磁场而变化。这种现象称为磁电阻效应,简称磁阻效应。
3.形状效应:这种由于磁敏元件的几何尺寸变化而引起的磁阻大小变化的现象,叫形状效应。
4.霍尔元件是基于霍尔效应工作的。霍尔效应的产生是由于运动电荷受磁场中洛伦兹力作用的结果。
5.在薄片两横端面之间建立的电场称为霍尔电场EH,相应的电势就称为霍尔电势UH,其大小可用下式表示:
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RIBUH?H(V) d6霍尔元件可以在恒压或恒流条件下工作,其特性不一样
7.霍尔元件的电磁特性包括控制电流(直流或交流)与输出之间的关系,霍尔输出(恒定或交变)与磁场之间的关系等。
8.误差分析及误差补偿:1)不等位电势及其补偿2.)温度误差及其补偿(考简述P81)
9.磁阻元件:长方形磁阻元件、科尔宾元件、平面电极元件、InSb-NiSb共晶磁阻元件、曲折形磁阻元件
科尔宾元件的盘中心部分有一个圆形电极,盘的外沿是一个环形电极。两个极间构成一个电阻器,电流在两个电极间流动时,载流子的运动路径会因磁场作用而发生弯曲使电阻增大。在电流的横向,电阻是无“头”无“尾”的,因此霍尔电势无法建立,有效地消除了霍尔电场的短路影响。由于不存在霍尔电场,电阻会随磁场有很大的变化。
10.磁敏二极管的工作原理
当受到正向磁场作用时,电子和空穴受洛伦兹力作用向r区偏转。由于r区是高复合区,所以进入r区的电子和空穴很快被复合掉,因而i区的载流子密度减少,电阻增加,则Ui增加,在两个结上的电压Up、Un则相应减少。i区电阻进一步增加,直到稳定在某一值上为止。相反,磁场改变方向,电子和空穴将向r区的对面——低(无)复合区流动,则使载流子在i区的复合减小,再加上载流子继续注入i区,使i区中载流子密度增加,电阻减小,电流增大。同样过程进行正反馈,使注入载流子数增加,Ui减少,Up、Un增加,电流增大,直至达到某一稳定值为止。 ——————————————————————————————————————
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12.
13. 磁敏二极管的特性:1)电流-电压特性2)磁电特性3.)温度特性 磁敏二极管的补偿技术:互补式、差分式、全桥式、热敏电阻式。 磁敏三极管的工作原理:当不受磁场作用时,由于磁敏三极管基区长度大于载流子有效
,形成基极扩散长度,因此发射区注入载流子除少部分输入到集电极c外,大部分通过e-i-b
电流。由此可见,基极电流大于集电极电流,所以电流放大倍数β=Ic,Ib,1。当受到H+磁场作用时,由于受洛伦兹力影响,载流子向发射区一侧偏转,从而使集电极电流Ic明显下降。当受到H-磁场作用时,载流子受洛伦兹力影响,向集电区一侧偏转,使集电极电流Ic增大。
14.温度补偿技术:1)利用正温度系数普通硅三极管进行补偿2)利用磁敏三极管互补电路
3)采用磁敏二极管补偿电路4)采用差分补偿电路
R
R
Rw R
(a)(b
)(c)(d)
15. 用霍尔元件测量电流:1) 旁测法2) 贯串法3) 绕线法
16.用霍尔集成传感器控制卫生间照明灯
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用霍尔集成传感器控制卫生间照明灯的电路如图4.53所示。其工作过程为: 当打开门,人进入卫生间再关上门时,磁钢G离开霍尔集成传感器HG(型号为CS3020),HG输出高电平脉冲,触发单稳电路A1(型号为CC4013), A1的1脚输出高电平信号。这个高电平信号又触发A2(型号为CC4013), A2的13脚输出高电平,经R4加到V放大,触发晶闸管VS导通,点亮灯H。进入卫生间的人经过任意一段时间,拉门出来再关上门时,磁钢G再次离开HG,使HG输出一正脉冲,触发A1使其又一次输出高电平,并使A2再次发生翻转,13脚回到低电平, V截止,引起VS截止,H熄灭。为了适应某些特殊情况,电路中特别设置了开关S。
第五章 压电传感器
1.压电效应:某些电介质物体在沿一定方向对其施加压力或拉力而使之形变时，内部会产生极化现象。同时，在表面上就会产生电荷，当外力去掉后，它们又重新回到不带电的状态，这种现象就称为压电效应。
顺压电效应:有时候，人们又把这种机械能转化为电能的现象称为顺压电效应。
逆压电效应:在电介质的极化方向上施加电场，它就会产生机械形变当去掉外加电场后，电介质的变形随之消失，这种将电能转换为机械能的现象称为逆压电效应。
2.石英是晶体中性能良好的一种压电材料。在结晶学中,将石英晶体的结构用三根互相垂直的轴来表示,其中纵向轴Z称为光轴,经过六——————————————————————————————————————
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棱柱棱线并垂直于光轴的X轴称为电轴,与X轴和Z轴同时垂直的Y轴(垂直于棱面)称为机械轴。
3.这种沿X轴施加力,而在垂直于X轴的晶体表面上产生电荷的现象,称为“纵向压电效应”。
这种沿Y轴施加力,而在垂直于X轴的晶体表面上产生电荷的现象,称为“横向压电效应”。 沿光轴方向施加力,石英晶体不会产生压电效应。
4.极化处理,就是在一定温度下对压电陶瓷施加强电场(如20,30kV,cm直流电场),经过2,3h以后,压电陶瓷就具备压电性能了。
5压电材料:压电晶体、压电陶瓷、新型压电材料:1压电半导体2.有机高分子压电材料
6.压电片两种连接的特点及适用范围
并联连接方式:q′=2q, U′=U, C′=2C
串联连接方式:q′=q, U′=2U
第六章 光纤传感器
1光纤的结构很简单,通常由纤芯、包层及外套组成
2.根据纤芯到包层的折射率的变化规律分类,光纤被分为阶跃型和梯度型两种
3.模:只有能形成驻波的那些以特定角度射入光纤的光波才能在光纤内传播,这些光波就称为模。
14.光纤的数值孔径NA: 2sin?c?n12?n2?NA n0
5.光纤的特性:1) 损耗2)色散(所谓光纤的色散就是输入脉——————————————————————————————————————
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冲在光纤传输过程中,由于光波的群速度不同而出现的脉冲展宽现象)3) 容量4.)抗拉强度5.)集光本领
6光纤耦合器是使光信号能量实现分路,合路的器件。耦合分为强耦合和弱耦合两种。
7.按照光纤在传感器中的作用,把光纤传感器分为两种类型: 功能型(或称传感型、探测型)和非功能型(或称传光型、结构型、强度型、混合型)。
8.光纤传感器构成部件:1. 光源2. 光电元件(光电二极管、雪崩光电二极管、肖特基光电二极管、光电晶体管)
第七章 光栅传感器
1.光栅按其原理和用途可分为物理光栅和计量光栅。
2.所谓光栅,是在刻划基面上等间距(或不等间距)地密集刻划,使刻线处不透光,未刻线处透光,形成透光与不透光相间排列构成的光电器件。
3.莫尔条纹的成因是由主光栅和指示光栅的遮光和透光效应形成的(两只光栅参数相同)。
4.莫尔条纹特点:
1)位移放大作用 wwB??相邻两条莫尔条纹间距B与栅距w及两光栅夹角θ的关系为 ?2sinB1令k为放大系数,则 k??2 w?
2)运动对应的关系
3)误差减小作用
5.目前使用的细分方法有:(1) 增加光栅刻线密度。 ——————————————————————————————————————
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(2) 对电信号进行电子插值,把一个周期变化的莫尔条纹信号再细分,即增大一个周期的脉冲数,称为倍频法。在电子细分中又可分为直接细分、电桥细分、示波管细分和锁相细分等。
(3) 机械和光学细分。
第八章 光电传感器
1.光电传感器在工作时，通常基于三种效应:光电效应(又称量子效应)、热电效应(又称热释电效应)和波动相互作用效应。
光电效应:是指通过光子物质中的电子相互作用，能直接得到电信号的一种效应。 热电效应:是指光被物质吸收，变成热量后，利用热电转换得到电信号的一种效应
波动相互作用效应:是指光作为一种电磁波，直接与物质相互作用，从而感应出电信号的一种效应。
光电效应分为外光电效应(外量子效应)和内光电效应(内量子效应)。内光电效应又分为光电导效应和光生伏特效应。
2. 基于外光电效应的光电器件有光电管、光电倍增管等。(填空)
第九章 气、湿敏传感器
1.气敏传感器和湿敏传感器是利用物质的物理效应和化学效应对气体中的某些成分或水汽进行检测的 器件。
2.气敏元件不管其种类、应用范围如何,至少都必须具备如下条件:
? 对气体的敏感现象是可逆的。? 单位浓度的信号变化量大。
? 能检测出的下限浓度低。? 响应重复特性良好。
? 选择性好,即对与被测气体共存的其它气体不敏感。 ——————————————————————————————————————
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? 对周围环境(如温度、湿度)的依赖性小。? 性能长期稳定,结构比较简单
3.通常,气敏传感器主要由如下三部分组成:? 气体敏感元件? 对敏感元件进行加热的加热器。
? 支持上述部件的封装部分
4.常用的空气湿度有三种表示方法:1)绝对湿度2)相对湿度3)露点温度
5.湿敏传感器:电阻式湿敏传感器、陶瓷湿敏传感器、电容式湿敏传感器
一(传感器:(狭义)能把外界非电信息转换成电信号输出的器件。(广义)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。
静态特性:指当被测量的各个指处于稳定状态时，传感器的输出值与输入值之间关系的数学表达式、曲线或数表。(动态:当被测量随时间变化时)
线性度:通常,测出的输出-输入校准曲线与某一选定拟合直线不吻合的程度重复性:重复性表示传感器在同一工作条件下,被测输入量按同一方向做全程连续多次重复测量时,所得输出值的一致程度。迟滞表明传感器在正、反行程期间,输出-输入曲线不重合的程度。精度是反映系统误差和随机误差的综合误差指标。灵敏度是传感器输出量增量与被测输入量增量之比,用k来表示。阈值:当一个传感器的输入从零开始极缓慢地增加时,只有在达到了某一最小值后才测得出——————————————————————————————————————
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输出变化,这个最小值就称为传感器的阈值。分辨力是指当一个传感器的输入从非零的任意值缓慢地增加时,只有在超过某一输入增量后输出才显示有变化,这个输入增量称为传感器的分辨力。漂移量的大小是表征传感器稳定性的重要性能指标。
热释电效应当一些晶体受热时,在晶体两端将会产生数量相等而符号相反的电荷,这种由于热变化而产生的电极化现象。
机械滞后:对于已安装在试件表面的应变片,在温度恒定时,增加或减少机械应变过程中,在同一机械应变量的作用下指示应变的差数,称为应变片的机械滞后。零点漂移:对于已安装的应变片,在温度恒定和试件不受应力作用的条件下,指示应变随时间的变化数值通常简称为零漂。蠕变:对于已安装的应变片,在承受恒定的真实应变情况下,温度恒定时指示应变随时间的变化数值称为蠕变。
热电效应:是指两种不同的导体两端相互紧密地连接在一起,组成一个闭合回路,当两接点温度不等时,回路中就会产生电动势,从而形成热电流。
热释电效应:当一些晶体受热时,在晶体两端将会产生数量相等而符号相反的电荷,这种由于热变化而产生的电极化现象。
应变效应:导体或半导体材料在外力作用下产生机械变形时，其电阻值也随之发生相应的变化。
霍尔效应:一个半导体薄片,若在它的两端通以控制电流I,在薄片的垂直方向上施加磁感应强度为B的磁场,则在薄片的另两侧面会产生与I和B的乘积成比例的电动势UH。这种现象就称为霍尔效应。 ——————————————————————————————————————
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磁阻效应:将一载流导体置于外磁场中,除了产生霍尔效应外,其电阻也会随磁场而变化。这种现象称为磁电阻效应,简称磁阻效应。
形状效应:这种由于磁敏元件的几何尺寸变化而引起的磁阻大小变化的现象,叫形状效应。
压电效应:某些电介质物体在沿一定方向对其施加压力或拉力而使之形变时，内部会产生极
化现象。同时，在表面上就会产生电荷，当外力去掉后，它们又重新回到不带电的状态，这
种现象就称为压电效应。
光电效应:是指通过光子物质中的电子相互作用，能直接得到电信号的一种效应。热电效应:是指光被物质吸收变成热量后，利用热电转换得到电信号的一种效应。波动相互作用效应:是指光作为一种电磁波，直接与物质相互作用，从而感应出电信号的一种效应。
二(1.通过热电偶理论可以得到如下几点结论:
? 若热电偶两电极材料相同,则无论两接点温度如何,总热电势为零。
? 若热电偶两接点温度相同,尽管A、B材料不同,回路中总电势等于零。
? 热电偶产生的热电势只与材料和接点温度有关,与热电极的尺寸、形状等无关。同样材料
的热电极,其温度和电势的关系是一样的。因此,热电极材料相同的热电偶可以互换。
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? 热电偶A、B在接点温度为T1、T3时的热电势,等于此热电偶在接点温度为T1、T2与T2、T3两个不同状态下的热电势之和,即
EAB(T1,T3)=EAB (T1, T2)+EAB (T2, T3)= eAB (T1)- eAB ( T3 )
? 当热电极A、B选定后,热电势EAB(T,T0)是两接点温度T和T0的函数差,即
EAB(T,T0)=f(T)-f(T0)
如果使冷端温度T0保持不变,则f(T0)=C(常数)。此时,EAB(T,T0)就成为T的单值函数,
即
EAB( T,T0 )= f(T) -C=φ(T)
3.如何正确选择传感器1) 与测量条件有关的事项:包括测量的目的;测量范围;测量所
需要的时间等。2)与传感器有关的事项:其中有静态特性指标;动态特性指标;校正周期
等。3.)与使用条件有关的事项: 包括传感器的设置场所;环境条件;所需功率容量等。
4.)与购买和维护有关的事项:包括性能价格比;零配件的储备;交货日期等。
4.如何合理使用传感器,
1)线性化及补偿:第一种处理是对传感器的输入-输出特性进行补偿,也称线性化处理。第
二种处理是在传感器的输出量中包含有被测物理量以外的因素——————————————————————————————————————
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时,为校正这些因素的影响而
进行的处理。2)传感器的定标:定标,是指在明确输入和输出的变换对应关系的前提下,利
用某种标准或标准器具,对传感器进行刻度。3)电磁兼容问题:电磁噪声与电磁干扰;电磁
干扰的三要素和传播途径;电磁兼容性;电磁兼容控制技术4)抗干扰技术:屏蔽技术;接
地;浮置;滤波器;光电耦合。
5.压电式加速度传感器:
1)结构原理:压电元件一般由两块压电片串联或并联组成。在压电片的两个表面上镀银,
并在银层上焊接输出引线,或在两压电片之间夹一片金属薄片,引线焊接在金属薄片上。输出
端的另一根引线直接与传感器基座相连。质量块放置在压电片上,它一般采用比重较大的金
属钨或高比重合金制成,以保证质量且减小体积，装配时须对压电元件施加预压缩载荷。当
压电片受力上移时,质量块产生的惯性力会使压电元件上的压应力增加;反之,当压电片受力
下移时,质量块产生的惯性力会使压电元件上的压应力减小。
2)工作原理:测量时,将传感器基座与试件刚性固定在一起。当传感器承受振动时,由于弹
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簧的刚度相当大,而质量块的质量相对较小,可以认为质量块的惯性很小。因此,质量块感受
与传感器基座相同的振动,并受到与加速度方向相反的惯性力的作用。这样,质量块就有一正
比于加速度的交变力作用在压电元件上。压电元件具有压电效应,在它的两个表面上即产生
交变电荷。当试件的振动频率远低于传感器的固有频率时,传感器的输出电荷与作用力成正
比,亦即与试件的加速度成正比。经专用放大器放大后即可测出试件的加速度。
三.1.电动机过热保护装置组成电路原理:把三只特性相同的负温度系数热敏电阻，放置在
电动机内绕组旁,紧靠绕组,每相各放置一只,用万能胶固定。当电动机正常运转时,温度较低,热敏电阻阻值较高,三极管V1截止,继电器K不动作。当电动机过负荷,或断相,或一相通地时,电动机温度急剧上升,热敏电阻阻值急剧减小,小到一定值,使三极管V完全导通, 继电器K动作,使S闭合,红灯亮,起到报警保护作用。
2.自动门控制原理电路 :该电路采用热释电红外探测传感器模块HN911探测人体的移动。V1用作延时控制,通过调节电位器Rw,能改变延时控制的时间。光耦合器件MOC3020将交、直流隔离。当无人来到自动门前时, HN911输出端为低电平,V1无控制信号输出,双向晶闸管V2关断,开启门的负载电机不工作,门处于关闭状态;当有人来——————————————————————————————————————
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到自动门前时,HN911模块检知到人体红外能量,输出端1为高电平输出,双向晶闸管导通,负载电机工作,门被自动打开。当自动门运行到位时,由限位开关S切断电源。由于HN911模块输出端2所输出的电平正好与输出端1输出的电平相反,故可用输出端2的输出控制电机使自动门关闭。
3.土壤恒温控制器原理电路:由集成温度传感器IC1、运算放大器IC2等构成比较器,其中电位器Rw用来设定控制温度。当土壤温度低于设定温度时,流过集成温度传感器AD590的电流将减小,使IC2反相输入端电位降低,故IC2输出端输出高电平,使V1、V2导通,负载RL加热。随着土壤温度的升高,流过集成温度传感器AD590的电流增大,直至达到并略高于设定温度, IC2反相输入端的电压高于同相输入端的电压。此时,IC2输出变为低电平, V1、V2截止,停止对负载RL的加热,基本保持土壤温度为恒定。
4.CPU过热报警器:电路中采用一只普通的锗二极管担任温度传感器。该传感器被强力胶粘贴在CPU芯片的散热器上。锗二极管V2被反向偏置,在常温下,其阻值较大,相当于开路, V1导通, IC的4脚的复位端处于低电位,使得接成自由振荡器的555不起振,扬声器B不发声。当CPU芯片散热器的温度上升超过经电位器Rw调定的温度值时, V2受热,结电阻阻值减小,并小到足以使V1截止时,使IC复位端处于高电位而起振,扬声器发出报警声。调节R2、R3和C1的时间常数,可改变声音的频率。
5.温度补偿电路:它是在控制电流极并联一个合适的补偿电阻r0,——————————————————————————————————————
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这个电阻起分流作用。当温度升高时,霍尔元件的内阻迅速增加,所以流过元件的电流减小,而流过补偿电阻r0的电流却增加。这样,利用元件内阻的温度特性和一个补偿电阻,就能自动调节流过霍尔元件的电流大小,从而起到补偿作用。
6.用霍尔集成传感器控制卫生间照明灯: 当打开门,人进入卫生间再关上门时,磁钢G离开霍尔集成传感器HG,HG输出高电平脉冲,触发单稳电路A1, A1的1脚输出高电平信号。这个高电平信号又触发A2, A2的13脚输出高电平,经R4加到V放大,触发晶闸管VS导通,点亮灯H。进入卫生间的人经过任意一段时间,拉门出来再关上门时,磁钢G再次离开HG,使HG输出一正脉冲,触发A1使其又一次输出高电平,并使A2再次发生翻转,13脚回到低电平, V截止,引起VS截止,H熄灭。为了适应某些特殊情况,电路中特别设置了开关S。
第一章
1.热电偶冷端温度误差及其补偿: 1)0 ?恒温法，将热电偶的冷端保持在0摄氏度器皿中，常用于实验室。2)冷端恒温法，将热电偶的冷端置于恒温器内。3)冷端补偿器法，工业上常用此法。4)补偿导线法，5)采用不需要冷端补偿的热电偶6)补正系数修正法，工程上经常采用此法来实现补偿。
1 传感器的组成:敏感元件和变换器
2 传感器的分类:?按输入被测量分类?按工作原理分类?按输出信号形式分类 3 传感器的基本形式:?静态特性?动态特性
4 静态特性:线性度 迟滞 重复性 精度 灵敏度 阈值 分辨力 ——————————————————————————————————————
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漂移
5 动态特性:?频域性能指标?时域性能指标
第二章
1 热电势组成:接触电势和温差电势
2热电偶理论的温度误差补偿:?0?恒温法?冷端恒温法?冷端补偿器法?
补偿导线法?采用不需要冷端补偿的热电偶?补正系数修正法
3.金属感温电阻:最好用铂。(温度范围:-200~+600)
3 金属电阻与温度的关系:只要电阻温度系数α不变，R随温度线性增加
4金属感温电阻器使用时的注意以下两点:?自热误差?引线电阻的影响
5半导体热敏电阻分类:?负电阻温度系数热敏电阻?正电阻温度系数热敏电阻?在某一特性温度下电阻值会发生突变的临界温度电阻 使用时的注意事项:1)热敏电阻温度特性的非线性:线性化网络;温度-频率转换电路;计算修正法2)稳定性和老化问题。 6温敏二极管的基本特性:?UF-T关系?灵敏度特性?自热特性
6.温敏二极管应用最广的:硅温敏?;强磁低温下的是砷化镓温敏?
7热释电红外传感器用途:利用热电元件的热释电效应探测人体等辐射的红外光的红外传感:器，它适用于防盗报警、来客告知及非接触开关等红外领域
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7看:57页
8 PN结特点:在一定的电流模式下PN结的正向电压与温度之间的关系表现出良好的线性
第三章 应变传感器
1 应变传感器种类:?电阻应变式传感器?薄膜应变传感器
2 应变片分类:
(1)按敏感珊材料分类:?金属应变片?半导体应变片
(2)按工作温度分类:常温、中温、高温、低温
(3)按用途分类:?一般用途应变片?特殊用途应变片
3.常用应变片:丝式、箔式、半导体、金属薄膜、高温及低温应变片
3 常用薄膜分类:
(1)按薄膜厚度分类:?非连续金属膜?半连续膜?连续膜
(2)按结构形式分类:?多晶体薄膜 ?单晶体薄膜?无定型薄膜
第四章 磁敏传感器
1磁阻元件:?长方形磁阻元件?科尔宾元件(圆形电极 环形电极)?平面电极元件 ?InSb-NiSb共晶磁阻元件?曲折形磁阻元件
2 磁敏二极管的工作原理
3磁敏二极管的特性:?电流——电压特性?磁电特性?温度特性?磁灵敏度
4磁敏二极管的补偿技术:?互补式温度补偿电路?热敏电阻式——————————————————————————————————————
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?差分式?全桥式。。 5 三极管的特性:?伏安特性?磁电特性?温度特性
6 三极管温度补偿技术:?采用正温度系数普通硅三极管进行补偿?采用磁敏三极管进行补偿?采用磁敏二极管补偿电路?采用差分补偿电路
第五章 压电传感器
1 压电材料:?压电晶体?压电陶瓷?新型压电材料
2 电路:?并联?串联
第六章 光纤传感器
1 光纤的结构:?芯?包层?外套(外套保护光纤)
2 光纤的种类:(1)按折射率变化:阶跃型 梯度型(2)按传输模式:单模光纤 多模光纤 3光纤的传光原理:?全反射?能量守恒
4 光纤的特性:损耗 色散(材料色散 波导色散 多模色散) 容量 抗拉程度 集光本领 5 光纤传感器的分类:功能型和非功能型
6 光纤传感器构成部件:光源和光电器件
第七章 光栅传感器
1 光栅分类:
(1)用途:物理和计量光栅
(2)按透射形式:透射式光栅和反射式光栅
(3)按珊线形式:黑白光栅和闪耀光栅
(4)按应用类型:长和圆光栅
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3莫尔条纹
(1)由主光栅和指示光栅的遮光与透光效应形成的
(2)特点:?位移放大作用?运动对应的关系?误差减小作用
(3)细分方法:?增加光栅的刻度密度?对电信号进行电子插值?机械和光学细分 4 常用光学系统:?透射只读式光路?反射只读式光路
第八章 光电传感器
1 光电效应:外光电效应(包括光电导效应和光生伏特效应)和内光电效应
2 外光电效应光电元件:光电管和光电倍增管
3 光敏电阻器:?紫外光敏电阻器?红外光敏电阻器?可见光敏电阻器
4 光敏电阻特性:暗电阻、亮电阻与光电流 伏安特性 光照特性 光谱特性 温度特性
第九章 气、湿敏传感器
1气敏传感器组成:?气体敏感元件?对敏感元件进行加热的加热器?支持上述部件的封装部分
2气敏传感器核心:气敏元件
3 三种结构类型:?烧结体型?薄膜型?厚膜型
4 应用范围:?测量控制?灾害预防?防止公害
5空气湿度表示方法:?绝对湿度?相对湿度?露点湿度
6气湿敏的工作原理:189页
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7 湿敏传感器分类:
?电阻式湿敏传感器(滞后大)
?陶瓷湿敏传感器(滞后小)
?电容式(全湿范围内)电解质式
第十二章
1屏蔽:?静电屏蔽?电磁屏蔽?低频磁屏蔽?驱动屏蔽
2接地:?保护接地线?信号地线?信号源地线?负载地线
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范文二：传感器名词解释
传感器：（广义）传感器是一种能把特定的信息（物理、化学、生物）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）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。
静态特性重要指标：线性度、迟滞、重复性、精度、灵敏度、阈值、分辨力和漂移。
线性度：通常,测出的输出-输入校准曲线与某一选定拟合直线不吻合的程度,
重复性：重复性表示传感器在同一工作条件下,被测输入量按同一方向做全程连续多次重复
测量时,所得输出值（所得校准曲线）的一致程度。
迟滞表明传感器在正（输入量增大）、反（输入量减小）行程期间,输出-输入曲线不重合的
程度。
精度是反映系统误差和随机误差的综合误差指标。
灵敏度是传感器输出量增量与被测输入量增量之比,用k来表示。
阈值：当一个传感器的输入从零开始极缓慢地增加时,只有在达到了某一最小值后才测得出
输出变化,这个最小值就称为传感器的阈值。
分辨力是指当一个传感器的输入从非零的任意值缓慢地增加时,只有在超过某一输入增量后
输出才显示有变化,这个输入增量称为传感器的分辨力。
漂移量的大小是表征传感器稳定性的重要性能指标。
热释电效应:当一些晶体受热时,在晶体两端将会产生数量相等而符号相反的电荷,这种由于
热变化而产生的电极化现象,称为热释电效应
灵敏系数（k）：灵敏系数k是应变片的重要参数。k值误差的大小也是衡量应变片质量的重
要标志。
机械滞后（Zj）：对于已安装在试件表面的应变片,在温度恒定时,增加或减少机械应变过程中,
在同一机械应变量的作用下指示应变的差数,称为应变片的机械滞后
零点漂移（P）：对于已安装的应变片,在温度恒定和试件不受应力作用的条件下,指示应变随
时间的变化数值通常简称为零漂。
蠕变（θ）：对于已安装的应变片,在承受恒定的真实应变情况下,温度恒定时指示应变随时间
的变化数值称为蠕变。
应变极限（εlim）：对于已安装的应变片,在温度恒定时,指示应变和真实应变的相对误差不
超过规定数值时的真实应变值称为应变极限
霍尔效应：半导体薄片,若在它的两端通以控制电流I,在薄片的垂直方向上施加磁感应强度
为B的磁场,则在薄片的另两侧面会产生与I和B的乘积成比例的电动势UH（霍尔电势或
称霍尔电压）。这种现象就称为霍尔效应。
磁阻效应：将一载流导体置于外磁场中,除了产生霍尔效应外,其电阻也会随磁场而变化。这
种现象称为磁电阻效应,简称磁阻效应。
形状效应：这种由于磁敏元件的几何尺寸变化而引起的磁阻大小变化的现象,叫形状效应。
压电效应：某些电介质物体在沿一定方向对其施加压力或拉力而使之形变时，内部会产生极
化现象。同时，在表面上就会产生电荷，当外力去掉后，它们又重新回到不带电的状态，这
种现象就称为压电效应。
顺压电效应：有时候，人们又把这种机械能转化为电能的现象称为顺压电效应。
逆压电效应：在电介质的极化方向上施加电场，它就会产生机械形变当去掉外加电场后，电
介质的变形随之消失，这种将电能转换为机械能的现象称为逆压电效应。
石英是晶体中性能良好的一种压电材料。在结晶学中,将石英晶体的结构用三根互相垂直的
轴来表示,其中纵向轴Z称为光轴,经过六棱柱棱线并垂直于光轴的X轴称为电轴,与X轴和
Z轴同时垂直的Y轴（垂直于棱面）称为机械轴。
这种沿X轴施加力,而在垂直于X轴的晶体表面上产生电荷的现象,称为“纵向压电效应”。
这种沿Y轴施加力,而在垂直于X轴的晶体表面上产生电荷的现象,称为“横向压电效应”。
沿光轴方向施加力,石英晶体不会产生压电效应。
极化处理,就是在一定温度下对压电陶瓷施加强电场（如20～30kV／cm直流电场）,经过2～
3h以后,压电陶瓷就具备压电性能了。
光电效应：是指通过光子物质中的电子相互作用，能直接得到电信号的一种效应。
热电效应：是指光被物质吸收，变成热量后，利用热电转换得到电信号的一种效应
波动相互作用效应：是指光作为一种电磁波，直接与物质相互作用，从而感应出电信号的一
种效应。
绪论
1. 传感器：（广义）传感器是一种能把特定的信息（物理、化学、生物）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）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。
第一章 传感器的特性
1. 传感器由敏感元件、转换元件、基本电路三部分组成。敏感元件感受被测量;
转换元件将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;
核心部分是转换元件,决定传感器的工作理。
2.静态特性重要指标：线性度、迟滞、重复性、精度、灵敏度、阈值、分辨力和漂移。
线性度：通常,测出的输出-输入校准曲线与某一选定拟合直线不吻合的程度,。
重复性：重复性表示传感器在同一工作条件下,被测输入量按同一方向做全程连续多次重复
测量时,所得输出值（所得校准曲线）的一致程度。
迟滞表明传感器在正（输入量增大）、反（输入量减小）行程期间,输出-输入曲线不重合的
程度。
精度是反映系统误差和随机误差的综合误差指标。
灵敏度是传感器输出量增量与被测输入量增量之比,用k来表示。
阈值：当一个传感器的输入从零开始极缓慢地增加时,只有在达到了某一最小值后才测得出
输出变化,这个最小值就称为传感器的阈值。
分辨力是指当一个传感器的输入从非零的任意值缓慢地增加时,只有在超过某一输入增量后
输出才显示有变化,这个输入增量称为传感器的分辨力。
漂移量的大小是表征传感器稳定性的重要性能指标。
3.在研究动态特性时，通常根据正弦变化和阶跃变化两种标准输入来考察传感器的响应特
性。
4.通常用下述四个指标来表示传感器的动态性能：① 时间常数T② 上升时间tr③ 响应时间
t5、t2④ 超调量σ
频域常有如下指标：① 通频带ωb ② 工作频带ωg1或ωg2 ③ 相位误差
第二章 热电传感器
1.两种不同的导体两端相互紧密地连接在一起,组成一个闭合回路,当两接点温度不等（T
＞T0）时,回路中就会产生电动势,从而形成热电流。这一现象称为热电效应。回路中产生的
电动势称为热电势。
2.热电偶回路中,所产生的热电势由两部分组成：接触电势和温差电势。
3.热电偶冷端温度误差及其补偿：0 ℃恒温法，冷端恒温法，冷端补偿器法，补偿导线法，
采用不需要冷端补偿的热电偶，补正系数修正法
4. 通常采用的金属感温（或称测温）电阻有铂、铜和镍。由于铂具有很好的稳定性和测量
精度,故人们主要把它用于高精度的温度测量和标准测温装置。
5.测量电阻的引线通常采用三线式或四线式接法。
6.半导体热敏电阻按半导体电阻随温度变化的典型特性分为三种类型,即负电阻温度系数热
敏电阻（NTC）、正电阻温度系数热敏电阻（PTC）和在某一特性温度下电阻值会发生突变
的临界温度电阻（CTR）。
在温度测量中,则主要采用NTC,其温度特性： Rt?R0exp[B(11?)]TT0
其中 1dRt1111a????R0{exp[B(?)?B(?)]} RtdTRtTT0T
B ??2T
7.使用热敏电阻时,也要注意到自热效应问题,但是,必须特别注意的有如下两点。1） 热敏电
阻温度特性的非线性
常用的线性化方法如下（1）线性化网络（2）利用电子装置中其它部件的特性进行综合修正
（3） 计算修正法。
2） 热敏电阻器特性的稳定性和老化问题
8.砷化镓温敏二极管磁灵敏度低，因此常常用于强磁场下的低温测量。硅温敏二极管的磁灵
敏度虽比砷化镓温敏二极管高，但由于它的工艺成熟，成本低，且在低温下有较高的灵敏度，因此，是目前产量和用量最大的一种温敏二极管。
9.温敏二极管的基本特性：1） UF-T关系2） 灵敏度特性3） 自热特性
10.一种简易温度调节器,用于液氮气流式恒温器中77～300 K范围的温度调节控制。 VT是
温度检测元件,采有锗温敏二极管。调节Rw1,可使流过VT的电流保持在50μA左右。比较
器采用集成运算放大器μA741,其输入电压为Ur和Ux。Ur为参考电压,由Rw2调整给定。
所要设定的温度也由Ur给定。Ux随温敏二极管的温度变化而变化,而比较器的输出按差分
电压的变化而变化,并驱动由晶体管构成的电流控制器,控制加热器加热。该温度调节器在30
min内,控温精度约±0.1 ℃。
11.集成电路温度传感器的典型工作温度范围是-50~150℃
12.对管差分电路原理图
Ic1
J?Ube?(k0T/q)ln(c1) Jc2
13电压输出型：1. 四端电压输出型2. 三端电压输出型
1） 性能特点 LM135／LM235／LM335系列是一种精密的、易于定标的三端
电压输出型集成电路温度传感器。如果在25 ℃下定标,在100 ℃宽的温度范围内误差小于
1 ℃,具有良好的输出线性。
2） 典型应用（1） 基本温度检测（2） 可定标的传感器（3） 空气流速检测
14.电流输出型
典型代表是AD590,有如下特点：① 线性电流输出： 1 μA／K② 工作温度范围： -55～
155 ℃③ 两端器件：电压输入,电流输出④ 激光微调使定标精度达±0.5 ℃(AD590M) ⑤
整个工作温度范围内非线性误差小于±0.5℃（AD590M）⑥ 工作电压范围：4～30 V⑦ 器
件本身与外壳绝缘。
15.热释电效应:当一些晶体受热时,在晶体两端将会产生数量相等而符号相反的电荷,这种
由于热变化而产生的电极化现象,称为热释电效应
16.能产生热释电效应的晶体称为热释电体,又称为热电元件。热电元件常用的材料有单晶（如
铌酸锂、钽酸锂（LiTaO3）等）、热释电陶瓷（如钛酸钡（BaTiO3））及热释电塑料（如聚
偏二氟乙烯（PVDF）等）
17.HN911模块的内部电路结构。平时,1端输出低电平,2端输出高电平。当有移动发热体进
入监视范围时,热释电红外传感器接收到红外能量,并输出检测信号。该信号经放大器放大,
由比较器进行比较判断,再由信号处理电路处理后输出控制信号。此时,输出端1变为高电平,
输出端2变为低电平。在模块的外部,可接增益调节电位器,以调节放大器的增益。放大器具
有温度补偿功能,其主要作用是当环境温度增高或背景红外辐射能量增加时,可使放大器的增
益随着它们的增高而自动提升,从而保证整个电路工作的稳定性。
18.HN911模块的典型应用电路如图2.39所示。无被测物体时, HN911的1端输出低电平,
V2截止,报警指示灯H不亮,2端输出高电平使继电器K工作；当检测到人体移动信号时,
V2导通,指示灯H亮,同时V1截止,继电器K停止工作。可利用继电器触点的通断进行需要
的控制。
＋12 V
19.现给出一个HN911在自动门控制系统中应用的实例。自动门控制原理电路如图。该电路
采用热释电红外探测传感器模块HN911探测人体的移动。V1用作延时控制,通过调节电位器
Rw,能改变延时控制的时间。光耦合器件MOC3020将交、直流即强、弱电隔离。当无人来
到自动门前时, HN911输出端为低电平,V1无控制信号输出,双向晶闸管V2关断,开启门的负
载电机不工作,门处于关闭状态；当有人来到自动门前时,HN911模块检知到人体红外能量,
输出端1为高电平输出,双向晶闸管导通,负载电机工作,门被自动打开。当自动门运行到位时,
由限位开关S切断电源。由于HN911模块输出端2所输出的电平正好与输出端1输出的电
平相反,故可用输出端2的输出控制电机使自动门关闭
R
第三章 应变传感器
1.电阻应变片的分类：1）按应变片敏感栅的材料分类,可将应变片分成金属应变片和半导体
应变片两大类。其中,金属应变片又分为体型（箔式、丝式）和薄膜型；半导体应变片又分
为体型、薄膜型、扩散型、PN结型及其它型（2）按应变片的工作温度分类可分为常温应变
片（-30～60 ℃）、中温应变片（60～300 ℃）、高温应变片（300 ℃以上）和低温应变片（低
于-30 ℃）等（3）按应变片的用途分类可分为一般用途应变片和特殊用途应变片（水下、
疲劳寿命、抗磁感应、裂缝扩展等)。
2.常用应变片：1）丝式应变片2）箔式应变片3）半导体应变片4）金属薄膜应变片5）高
温及低温应变片
3.1）应变片电阻值（R）：应变片在没有粘贴及未参与变形前,在室温下测定的电阻值称为
初始电阻值（单位为Ω）。应变片阻值有一定的系列,如60 Ω、120 Ω、250 Ω、3500 Ω和
10000 Ω,其中以120Ω最为常用。 应变片电阻值的大小应与测量电路相配合。
2) 灵敏系数（k）：灵敏系数k是应变片的重要参数。k值误差的大小也是衡量应变片质量的
重要标志。电阻应变片的k值及其误差一般以平均灵敏系数值k及相对均方根差σ表示：k=
k +σ
3) 机械滞后（Zj）：对于已安装在试件表面的应变片,在温度恒定时,增加或减少机械应变过
程中,在同一机械应变量的作用下指示应变的差数,称为应变片的机械滞后
4）零点漂移（P）：对于已安装的应变片,在温度恒定和试件不受应力作用的条件下,指示应
变随时间的变化数值通常简称为零漂。应变片的零漂主要是由于绝缘电阻过低以及通过电流
产生的热电势等所造成。
6） 蠕变（θ）：对于已安装的应变片,在承受恒定的真实应变情况下,温度恒定时指示应变随
时间的变化数值称为蠕变。一般在室温下,加一恒定的机械应变,在一小时后的指示应变差值
即为蠕变值。
零漂和蠕变都是衡量应变片时间稳定性的指标。
7） 应变极限（εlim）：应变片所能测量的应变范围是有一定限度的,能够测量的最大应变
值称为应变极限。其定义为： 对于已安装的应变片,在温度恒定时,指示应变和真实应变的相
对误差不超过规定数值时的真实应变值称为应变极限
4.薄膜有两种分类方法： 1）按薄膜厚度分类：（1）非连续金属膜（2）半连续膜（3）连
续膜
2）按薄膜结构形式分类：（1）多晶体薄膜（2）单晶体薄膜（3）
无定形薄膜
5.薄膜应变传感器的特点：薄膜应变片及传感器与扩散硅等传感器相比,其制造工艺环节
要少得多。它的主要制造工艺环节是成膜工艺（如溅射、蒸发等）。由于工艺环节较少,工艺
周期较短,成品率也就较高。这是它目前获得广泛使用的主要原因之一。薄膜应变片可以同
弹性体键合在一起,构成整体式薄膜传感器；也可以制成单一的薄膜应变片,再粘贴在弹性体
上构成传感器。前者使用最多,它可避免后者因粘片工艺所带来的误差因素（如蠕变、滞后
等）。薄膜应变传感器适用于航天、航空工业,以及对稳定性要求较高的测控系统中。薄膜应
变片的阻值可做得很高,通常均可做到几千到几万欧姆,因而其可在低功耗的状态下工作。薄
膜应变片及传感器由于制造工艺的特点,使得其参数一致性远较半导体型和扩散型的高,适于
大量生产,成本低廉。耐疲劳性能良好。薄膜应变片式传感器的量程很大。
6.温度漂移的补偿，补偿电路的工作过程： T↑→K↓→Usc↓,Usc↑
Ube↓→Ib↑→Ic↑→ Uce↓ → U’ ↑(U’=U-Uce)
第四章 磁敏传感器
1.霍尔效应：半导体薄片,若在它的两端通以控制电流I,在薄片的垂直方向上施加磁感应强度
为B的磁场,则在薄片的另两侧面会产生与I和B的乘积成比例的电动势UH（霍尔电势或
称霍尔电压）。这种现象就称为霍尔效应。
2.磁阻效应：将一载流导体置于外磁场中,除了产生霍尔效应外,其电阻也会随磁场而变化。
这种现象称为磁电阻效应,简称磁阻效应。
3.形状效应：这种由于磁敏元件的几何尺寸变化而引起的磁阻大小变化的现象,叫形状效应。
4.霍尔元件是基于霍尔效应工作的。霍尔效应的产生是由于运动电荷受磁场中洛伦兹力作用
的结果。
5.在薄片两横端面之间建立的电场称为霍尔电场EH,相应的电势就称为霍尔电势UH,其大小
可用下式表示：
RIBUH?H(V) d6霍尔元件可以在恒压或恒流条件下工作,其特性不一样
7.霍尔元件的电磁特性包括控制电流（直流或交流）与输出之间的关系,霍尔输出（恒定
或交变）与磁场之间的关系等。
8.误差分析及误差补偿：1）不等位电势及其补偿2.）温度误差及其补偿（考简述P81）
9.磁阻元件：长方形磁阻元件、科尔宾元件、平面电极元件、InSb-NiSb共晶磁阻元件、曲
折形磁阻元件
科尔宾元件的盘中心部分有一个圆形电极,盘的外沿是一个环形电极。两个极间构成一个电
阻器,电流在两个电极间流动时,载流子的运动路径会因磁场作用而发生弯曲使电阻增大。在
电流的横向,电阻是无“头”无“尾”的,因此霍尔电势无法建立,有效地消除了霍尔电场的短路影
响。由于不存在霍尔电场,电阻会随磁场有很大的变化。
10.磁敏二极管的工作原理
当受到正向磁场作用时,电子和空穴受洛伦兹力作用向r区偏转。由于r区是高复合区,所以
进入r区的电子和空穴很快被复合掉,因而i区的载流子密度减少,电阻增加,则Ui增加,在两
个结上的电压Up、Un则相应减少。i区电阻进一步增加,直到稳定在某一值上为止。相反,
磁场改变方向,电子和空穴将向r区的对面——低（无）复合区流动,则使载流子在i区的复
合减小,再加上载流子继续注入i区,使i区中载流子密度增加,电阻减小,电流增大。同样过程
进行正反馈,使注入载流子数增加,Ui减少,Up、Un增加,电流增大,直至达到某一稳定值为止。
11.
12.
13. 磁敏二极管的特性：1）电流-电压特性2）磁电特性3.）温度特性 磁敏二极管的补偿技术：互补式、差分式、全桥式、热敏电阻式。 磁敏三极管的工作原理：当不受磁场作用时,由于磁敏三极管基区长度大于载流子有效
,形成基极扩散长度,因此发射区注入载流子除少部分输入到集电极c外,大部分通过e-i-b
电流。由此可见,基极电流大于集电极电流,所以电流放大倍数β=Ic／Ib＜1。当受到H+磁场
作用时,由于受洛伦兹力影响,载流子向发射区一侧偏转,从而使集电极电流Ic明显下降。当受
到H-磁场作用时,载流子受洛伦兹力影响,向集电区一侧偏转,使集电极电流Ic增大。
14.温度补偿技术：1）利用正温度系数普通硅三极管进行补偿2）利用磁敏三极管互补电路
3）采用磁敏二极管补偿电路4）采用差分补偿电路
R
R
Rw R
(a)(b
)(c)(d)
15. 用霍尔元件测量电流：1） 旁测法2） 贯串法3） 绕线法
16.用霍尔集成传感器控制卫生间照明灯
用霍尔集成传感器控制卫生间照明灯的电路如图4.53所示。其工作过程为： 当打
开门,人进入卫生间再关上门时,磁钢G离开霍尔集成传感器HG（型号为CS3020）,HG输出
高电平脉冲,触发单稳电路A1（型号为CC4013）, A1的1脚输出高电平信号。这个高电平
信号又触发A2（型号为CC4013）, A2的13脚输出高电平,经R4加到V放大,触发晶闸管
VS导通,点亮灯H。进入卫生间的人经过任意一段时间,拉门出来再关上门时,磁钢G再次离
开HG,使HG输出一正脉冲,触发A1使其又一次输出高电平,并使A2再次发生翻转,13脚回
到低电平, V截止,引起VS截止,H熄灭。为了适应某些特殊情况,电路中特别设置了开关S。
第五章 压电传感器
1.压电效应：某些电介质物体在沿一定方向对其施加压力或拉力而使之形变时，内部会产生
极化现象。同时，在表面上就会产生电荷，当外力去掉后，它们又重新回到不带电的状态，这种现象就称为压电效应。
顺压电效应：有时候，人们又把这种机械能转化为电能的现象称为顺压电效应。
逆压电效应：在电介质的极化方向上施加电场，它就会产生机械形变当去掉外加电场后，电
介质的变形随之消失，这种将电能转换为机械能的现象称为逆压电效应。
2.石英是晶体中性能良好的一种压电材料。在结晶学中,将石英晶体的结构用三根互相垂直的
轴来表示,其中纵向轴Z称为光轴,经过六棱柱棱线并垂直于光轴的X轴称为电轴,与X轴和
Z轴同时垂直的Y轴（垂直于棱面）称为机械轴。
3.这种沿X轴施加力,而在垂直于X轴的晶体表面上产生电荷的现象,称为“纵向压电效
应”。
这种沿Y轴施加力,而在垂直于X轴的晶体表面上产生电荷的现象,称为“横向压电效应”。
沿光轴方向施加力,石英晶体不会产生压电效应。
4.极化处理,就是在一定温度下对压电陶瓷施加强电场（如20～30kV／cm直流电场）,经过
2～3h以后,压电陶瓷就具备压电性能了。
5压电材料：压电晶体、压电陶瓷、新型压电材料：1压电半导体2.有机高分子压电材料
6.压电片两种连接的特点及适用范围
并联连接方式：q′=2q, U′=U, C′=2C
串联连接方式：q′=q, U′=2U
第六章 光纤传感器
1光纤的结构很简单,通常由纤芯、包层及外套组成
2.根据纤芯到包层的折射率的变化规律分类,光纤被分为阶跃型和梯度型两种
3.模：只有能形成驻波的那些以特定角度射入光纤的光波才能在光纤内传播,这些光波就称为
模。
14.光纤的数值孔径NA： 2sin?c?n12?n2?NA n0
5.光纤的特性：1） 损耗2）色散（所谓光纤的色散就是输入脉冲在光纤传输过程中,由于
光波的群速度不同而出现的脉冲展宽现象）3） 容量4.）抗拉强度5.）集光本领
6光纤耦合器是使光信号能量实现分路／合路的器件。耦合分为强耦合和弱耦合两种。
7.按照光纤在传感器中的作用,把光纤传感器分为两种类型： 功能型（或称传感型、探测型）和非功能型（或称传光型、结构型、强度型、混合型）。
8.光纤传感器构成部件：1. 光源2. 光电元件（光电二极管、雪崩光电二极管、肖特基光电
二极管、光电晶体管）
第七章 光栅传感器
1.光栅按其原理和用途可分为物理光栅和计量光栅。
2.所谓光栅,是在刻划基面上等间距（或不等间距）地密集刻划,使刻线处不透光,未刻线处透
光,形成透光与不透光相间排列构成的光电器件。
3.莫尔条纹的成因是由主光栅和指示光栅的遮光和透光效应形成的（两只光栅参数相同）。
4.莫尔条纹特点：
1）位移放大作用 wwB??相邻两条莫尔条纹间距B与栅距w及两光栅夹角θ的关系为 ?2sinB1令k为放大系数,则 k??2 w?
2）运动对应的关系
3）误差减小作用
5.目前使用的细分方法有：（1） 增加光栅刻线密度。
（2） 对电信号进行电子插值,把一个周期变化的莫尔条纹信号再细分,即增大一个周期的脉
冲数,称为倍频法。在电子细分中又可分为直接细分、电桥细分、示波管细分和锁相细分等。
（3） 机械和光学细分。
第八章 光电传感器
1.光电传感器在工作时，通常基于三种效应：光电效应（又称量子效应）、热电效应（又称
热释电效应）和波动相互作用效应。
光电效应：是指通过光子物质中的电子相互作用，能直接得到电信号的一种效应。
热电效应：是指光被物质吸收，变成热量后，利用热电转换得到电信号的一种效应
波动相互作用效应：是指光作为一种电磁波，直接与物质相互作用，从而感应出电信号的一
种效应。
光电效应分为外光电效应（外量子效应）和内光电效应（内量子效应）。内光电效应又分为
光电导效应和光生伏特效应。
2. 基于外光电效应的光电器件有光电管、光电倍增管等。（填空）
第九章 气、湿敏传感器
1.气敏传感器和湿敏传感器是利用物质的物理效应和化学效应对气体中的某些成分或水汽
进行检测的 器件。
2.气敏元件不管其种类、应用范围如何,至少都必须具备如下条件：
① 对气体的敏感现象是可逆的。② 单位浓度的信号变化量大。
③ 能检测出的下限浓度低。④ 响应重复特性良好。
⑤ 选择性好,即对与被测气体共存的其它气体不敏感。
⑥ 对周围环境（如温度、湿度）的依赖性小。⑦ 性能长期稳定,结构比较简单
3.通常,气敏传感器主要由如下三部分组成：① 气体敏感元件② 对敏感元件进行加热的
加热器。
③ 支持上述部件的封装部分
4.常用的空气湿度有三种表示方法：1）绝对湿度2）相对湿度3）露点温度
5.湿敏传感器：电阻式湿敏传感器、陶瓷湿敏传感器、电容式湿敏传感器
一．传感器：（狭义）能把外界非电信息转换成电信号输出的器件。（广义）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。
静态特性：指当被测量的各个指处于稳定状态时，传感器的输出值与输入值之间关系的数学
表达式、曲线或数表。（动态：当被测量随时间变化时）
线性度：通常,测出的输出-输入校准曲线与某一选定拟合直线不吻合的程度重复性：重复性
表示传感器在同一工作条件下,被测输入量按同一方向做全程连续多次重复测量时,所得输
出值的一致程度。迟滞表明传感器在正、反行程期间,输出-输入曲线不重合的程度。精度是
反映系统误差和随机误差的综合误差指标。灵敏度是传感器输出量增量与被测输入量增量之
比,用k来表示。阈值：当一个传感器的输入从零开始极缓慢地增加时,只有在达到了某一最
小值后才测得出输出变化,这个最小值就称为传感器的阈值。分辨力是指当一个传感器的输
入从非零的任意值缓慢地增加时,只有在超过某一输入增量后输出才显示有变化,这个输入
增量称为传感器的分辨力。漂移量的大小是表征传感器稳定性的重要性能指标。
热释电效应当一些晶体受热时,在晶体两端将会产生数量相等而符号相反的电荷,这种由于
热变化而产生的电极化现象。
机械滞后：对于已安装在试件表面的应变片,在温度恒定时,增加或减少机械应变过程中,在
同一机械应变量的作用下指示应变的差数,称为应变片的机械滞后。零点漂移：对于已安装
的应变片,在温度恒定和试件不受应力作用的条件下,指示应变随时间的变化数值通常简称
为零漂。蠕变：对于已安装的应变片,在承受恒定的真实应变情况下,温度恒定时指示应变随
时间的变化数值称为蠕变。
热电效应：是指两种不同的导体两端相互紧密地连接在一起,组成一个闭合回路,当两接点温
度不等时,回路中就会产生电动势,从而形成热电流。
热释电效应:当一些晶体受热时,在晶体两端将会产生数量相等而符号相反的电荷,这种由于
热变化而产生的电极化现象。
应变效应：导体或半导体材料在外力作用下产生机械变形时，其电阻值也随之发生相应的变
化。
霍尔效应：一个半导体薄片,若在它的两端通以控制电流I,在薄片的垂直方向上施加磁感应
强度为B的磁场,则在薄片的另两侧面会产生与I和B的乘积成比例的电动势UH。这种现象
就称为霍尔效应。
磁阻效应：将一载流导体置于外磁场中,除了产生霍尔效应外,其电阻也会随磁场而变化。这
种现象称为磁电阻效应,简称磁阻效应。
形状效应：这种由于磁敏元件的几何尺寸变化而引起的磁阻大小变化的现象,叫形状效应。
压电效应：某些电介质物体在沿一定方向对其施加压力或拉力而使之形变时，内部会产生极
化现象。同时，在表面上就会产生电荷，当外力去掉后，它们又重新回到不带电的状态，这
种现象就称为压电效应。
光电效应：是指通过光子物质中的电子相互作用，能直接得到电信号的一种效应。热电效应：是指光被物质吸收变成热量后，利用热电转换得到电信号的一种效应。波动相互作用效应：是指光作为一种电磁波，直接与物质相互作用，从而感应出电信号的一种效应。
二．1.通过热电偶理论可以得到如下几点结论：
① 若热电偶两电极材料相同,则无论两接点温度如何,总热电势为零。
② 若热电偶两接点温度相同,尽管A、B材料不同,回路中总电势等于零。
③ 热电偶产生的热电势只与材料和接点温度有关,与热电极的尺寸、形状等无关。同样材料
的热电极,其温度和电势的关系是一样的。因此,热电极材料相同的热电偶可以互换。
④ 热电偶A、B在接点温度为T1、T3时的热电势,等于此热电偶在接点温度为T1、T2与T2、T3两个不同状态下的热电势之和,即
EAB（T1,T3）=EAB (T1, T2)+EAB (T2, T3)= eAB （T1）- eAB （ T3 ） ⑤ 当热电极A、B选定后,热电势EAB（T,T0）是两接点温度T和T0的函数差,即
EAB（T,T0）=f(T)-f(T0)
如果使冷端温度T0保持不变,则f(T0)=C(常数)。此时,EAB（T,T0）就成为T的单值函数,
即
EAB（ T,T0 ）= f(T) -C=φ(T)
3.如何正确选择传感器1） 与测量条件有关的事项：包括测量的目的；测量范围；测量所
需要的时间等。2）与传感器有关的事项：其中有静态特性指标；动态特性指标；校正周期
等。3.）与使用条件有关的事项： 包括传感器的设置场所；环境条件；所需功率容量等。
4.）与购买和维护有关的事项：包括性能价格比；零配件的储备；交货日期等。
4.如何合理使用传感器？
1）线性化及补偿：第一种处理是对传感器的输入-输出特性进行补偿,也称线性化处理。第
二种处理是在传感器的输出量中包含有被测物理量以外的因素时,为校正这些因素的影响而
进行的处理。2）传感器的定标：定标,是指在明确输入和输出的变换对应关系的前提下,利
用某种标准或标准器具,对传感器进行刻度。3）电磁兼容问题：电磁噪声与电磁干扰；电磁
干扰的三要素和传播途径；电磁兼容性；电磁兼容控制技术4）抗干扰技术：屏蔽技术；接
地；浮置；滤波器；光电耦合。
5.压电式加速度传感器：
1）结构原理：压电元件一般由两块压电片串联或并联组成。在压电片的两个表面上镀银,
并在银层上焊接输出引线,或在两压电片之间夹一片金属薄片,引线焊接在金属薄片上。输出
端的另一根引线直接与传感器基座相连。质量块放置在压电片上,它一般采用比重较大的金
属钨或高比重合金制成,以保证质量且减小体积，装配时须对压电元件施加预压缩载荷。当
压电片受力上移时,质量块产生的惯性力会使压电元件上的压应力增加；反之,当压电片受力
下移时,质量块产生的惯性力会使压电元件上的压应力减小。
2）工作原理：测量时,将传感器基座与试件刚性固定在一起。当传感器承受振动时,由于弹
簧的刚度相当大,而质量块的质量相对较小,可以认为质量块的惯性很小。因此,质量块感受
与传感器基座相同的振动,并受到与加速度方向相反的惯性力的作用。这样,质量块就有一正
比于加速度的交变力作用在压电元件上。压电元件具有压电效应,在它的两个表面上即产生
交变电荷。当试件的振动频率远低于传感器的固有频率时,传感器的输出电荷与作用力成正
比,亦即与试件的加速度成正比。经专用放大器放大后即可测出试件的加速度。
三.1.电动机过热保护装置组成电路原理：把三只特性相同的负温度系数热敏电阻，放置在
电动机内绕组旁,紧靠绕组,每相各放置一只,用万能胶固定。当电动机正常运转时,温度较低,热敏电阻阻值较高,三极管V1截止,继电器K不动作。当电动机过负荷,或断相,或一相通地时,电动机温度急剧上升,热敏电阻阻值急剧减小,小到一定值,使三极管V完全导通, 继电器K动作,使S闭合,红灯亮,起到报警保护作用。
2.自动门控制原理电路 ：该电路采用热释电红外探测传感器模块HN911探测人体的移动。V1用作延时控制,通过调节电位器Rw,能改变延时控制的时间。光耦合器件MOC3020将交、直流隔离。当无人来到自动门前时, HN911输出端为低电平,V1无控制信号输出,双向晶闸管V2关断,开启门的负载电机不工作,门处于关闭状态；当有人来到自动门前时,HN911模块检知到人体红外能量,输出端1为高电平输出,双向晶闸管导通,负载电机工作,门被自动打开。当自动门运行到位时,由限位开关S切断电源。由于HN911模块输出端2所输出的电平正好与输出端1输出的电平相反,故可用输出端2的输出控制电机使自动门关闭。
3.土壤恒温控制器原理电路：由集成温度传感器IC1、运算放大器IC2等构成比较器,其中电位器Rw用来设定控制温度。当土壤温度低于设定温度时,流过集成温度传感器AD590的电流将减小,使IC2反相输入端电位降低,故IC2输出端输出高电平,使V1、V2导通,负载RL加热。随着土壤温度的升高,流过集成温度传感器AD590的电流增大,直至达到并略高于设定温度, IC2反相输入端的电压高于同相输入端的电压。此时,IC2输出变为低电平, V1、V2截止,停止对负载RL的加热,基本保持土壤温度为恒定。
4.CPU过热报警器：电路中采用一只普通的锗二极管担任温度传感器。该传感器被强力胶粘贴在CPU芯片的散热器上。锗二极管V2被反向偏置,在常温下,其阻值较大,相当于开路, V1导通, IC的4脚的复位端处于低电位,使得接成自由振荡器的555不起振,扬声器B不发声。当CPU芯片散热器的温度上升超过经电位器Rw调定的温度值时, V2受热,结电阻阻值减小,并小到足以使V1截止时,使IC复位端处于高电位而起振,扬声器发出报警声。调节R2、R3和C1的时间常数,可改变声音的频率。
5.温度补偿电路：它是在控制电流极并联一个合适的补偿电阻r0,这个电阻起分流作用。当温度升高时,霍尔元件的内阻迅速增加,所以流过元件的电流减小,而流过补偿电阻r0的电流却增加。这样,利用元件内阻的温度特性和一个补偿电阻,就能自动调节流过霍尔元件的电流大小,从而起到补偿作用。
6.用霍尔集成传感器控制卫生间照明灯： 当打开门,人进入卫生间再关上门时,磁钢G离开霍尔集成传感器HG,HG输出高电平脉冲,触发单稳电路A1, A1的1脚输出高电平信号。这个高电平信号又触发A2, A2的13脚输出高电平,经R4加到V放大,触发晶闸管VS导通,点亮灯H。进入卫生间的人经过任意一段时间,拉门出来再关上门时,磁钢G再次离开HG,使HG输出一正脉冲,触发A1使其又一次输出高电平,并使A2再次发生翻转,13脚回到低电平, V截止,引起VS截止,H熄灭。为了适应某些特殊情况,电路中特别设置了开关S。
第一章
1.热电偶冷端温度误差及其补偿： 1）0 ℃恒温法，将热电偶的冷端保持在0摄氏度器皿中，常用于实验室。2）冷端恒温法，将热电偶的冷端置于恒温器内。3）冷端补偿器法，工业上常用此法。4）补偿导线法，5）采用不需要冷端补偿的热电偶6）补正系数修正法，工程上经常采用此法来实现补偿。
1 传感器的组成：敏感元件和变换器
2 传感器的分类：①按输入被测量分类②按工作原理分类③按输出信号形式分类 3 传感器的基本形式：①静态特性②动态特性
4 静态特性：线性度 迟滞 重复性 精度 灵敏度 阈值 分辨力 漂移
5 动态特性：①频域性能指标②时域性能指标
第二章
1 热电势组成：接触电势和温差电势
2热电偶理论的温度误差补偿：①0℃恒温法②冷端恒温法③冷端补偿器法④
补偿导线法⑤采用不需要冷端补偿的热电偶⑥补正系数修正法
3.金属感温电阻：最好用铂。（温度范围：-200~+600）
3 金属电阻与温度的关系：只要电阻温度系数α不变，R随温度线性增加
4金属感温电阻器使用时的注意以下两点：①自热误差②引线电阻的影响
5半导体热敏电阻分类：①负电阻温度系数热敏电阻②正电阻温度系数热敏电阻③在某一特性温度下电阻值会发生突变的临界温度电阻 使用时的注意事项：1）热敏电阻温度特性的非线性：线性化网络；温度-频率转换电路；计算修正法2）稳定性和老化问题。 6温敏二极管的基本特性：①UF-T关系②灵敏度特性③自热特性
6.温敏二极管应用最广的：硅温敏…；强磁低温下的是砷化镓温敏…
7热释电红外传感器用途：利用热电元件的热释电效应探测人体等辐射的红外光的红外传感：器，它适用于防盗报警、来客告知及非接触开关等红外领域
7看：57页
8 PN结特点：在一定的电流模式下PN结的正向电压与温度之间的关系表现出良好的线性
第三章 应变传感器
1 应变传感器种类：①电阻应变式传感器②薄膜应变传感器
2 应变片分类：
（1）按敏感珊材料分类：①金属应变片②半导体应变片
（2）按工作温度分类：常温、中温、高温、低温
（3）按用途分类：①一般用途应变片②特殊用途应变片
3.常用应变片：丝式、箔式、半导体、金属薄膜、高温及低温应变片
3 常用薄膜分类：
（1）按薄膜厚度分类：①非连续金属膜②半连续膜③连续膜
（2）按结构形式分类：①多晶体薄膜 ②单晶体薄膜③无定型薄膜
第四章 磁敏传感器
1磁阻元件：①长方形磁阻元件②科尔宾元件（圆形电极 环形电极）③平面电极元件 ④InSb-NiSb共晶磁阻元件⑤曲折形磁阻元件
2 磁敏二极管的工作原理
3磁敏二极管的特性：①电流——电压特性②磁电特性③温度特性④磁灵敏度
4磁敏二极管的补偿技术：①互补式温度补偿电路②热敏电阻式③差分式④全桥式。。 5 三极管的特性：①伏安特性②磁电特性③温度特性
6 三极管温度补偿技术：①采用正温度系数普通硅三极管进行补偿②采用磁敏三极管进行补偿③采用磁敏二极管补偿电路④采用差分补偿电路
第五章 压电传感器
1 压电材料：①压电晶体②压电陶瓷③新型压电材料
2 电路：①并联②串联
第六章 光纤传感器
1 光纤的结构：①芯②包层③外套(外套保护光纤)
2 光纤的种类：（1）按折射率变化：阶跃型 梯度型（2）按传输模式：单模光纤 多模光纤 3光纤的传光原理：①全反射②能量守恒
4 光纤的特性：损耗 色散（材料色散 波导色散 多模色散） 容量 抗拉程度 集光本领 5 光纤传感器的分类：功能型和非功能型
6 光纤传感器构成部件：光源和光电器件
第七章 光栅传感器
1 光栅分类：
（1）用途：物理和计量光栅
（2）按透射形式：透射式光栅和反射式光栅
（3）按珊线形式：黑白光栅和闪耀光栅
（4）按应用类型：长和圆光栅
3莫尔条纹
（1）由主光栅和指示光栅的遮光与透光效应形成的
（2）特点：①位移放大作用②运动对应的关系③误差减小作用
（3）细分方法：①增加光栅的刻度密度②对电信号进行电子插值③机械和光学细分 4 常用光学系统：①透射只读式光路②反射只读式光路
第八章 光电传感器
1 光电效应：外光电效应（包括光电导效应和光生伏特效应）和内光电效应
2 外光电效应光电元件：光电管和光电倍增管
3 光敏电阻器：①紫外光敏电阻器②红外光敏电阻器③可见光敏电阻器
4 光敏电阻特性：暗电阻、亮电阻与光电流 伏安特性 光照特性 光谱特性 温度特性
第九章 气、湿敏传感器
1气敏传感器组成：①气体敏感元件②对敏感元件进行加热的加热器③支持上述部件的封装部分
2气敏传感器核心：气敏元件
3 三种结构类型：①烧结体型②薄膜型③厚膜型
4 应用范围：①测量控制②灾害预防③防止公害
5空气湿度表示方法：①绝对湿度②相对湿度③露点湿度
6气湿敏的工作原理：189页
7 湿敏传感器分类：
①电阻式湿敏传感器（滞后大）
②陶瓷湿敏传感器（滞后小）
③电容式（全湿范围内）电解质式
第十二章
1屏蔽：①静电屏蔽②电磁屏蔽③低频磁屏蔽④驱动屏蔽
2接地：①保护接地线②信号地线③信号源地线④负载地线
范文三：称重传感器名词解释
称重传感器
称重传感器实际上是一种将质量信号转变为可测量的电信号输出的装置。用传感器茵先要考虑传感器所处的实际工作环境，这点对正确选用称重传感器至关重要，它关系到传感器能否正常工作以及它的安全和使用寿命，乃至整个衡器的可靠性和安全性。[1]在称重传感器主要技术指标的基本概念和评价方法上，新旧国标有质的差异。
传统概念上，负荷传感器是称重传感器、测力传感器的统称，用单项参数评价它的计量特性。旧国标将应用对象和使用环境条件完全不同的“称重”和“测力”两种传感器合二为一来考虑，对试验和评价方法未给予区分。旧国标共有21项指标，均在常温下进行试验；并用非线性、滞后误差、重复性误差、蠕变、零点温度附加误差以及额定输出温度附加误差6项指标中的最大误差，来确定称重传感器准确度等级，分别用0.02、0.03、0.05......1.0表示。
衡器上使用的一种力传感器。它能将作用在被测物体上的重力按一定比例转换成可计量的输出信号。考虑到不同使用地点的重力加速度和空气浮力对转换的影响，称重传感器的性能指标主要有线性误差、滞后误差、重复性误差、蠕变、零点温度特性和灵敏度温度特性等。在各种衡器和质量计量系统中，通常用综合误差带来综合控制传感器准确度，并将综合误差带与衡器误差带(图1)联系起来，以便选用对应于某一准确度衡器的称重传感器。国际法制计量组织(OIML)规定，传感器的误差带δ占衡器误差带Δ的70％，称重传感器的线性误差、滞后误差以及在规定温度范围内由于温度对灵敏度的影响所引起的误差等的总和不能超过误差带δ。这就允许制造厂对构成计量总误差的各个分量进行调整，从而获得期望的准确度。
[2]称重传感器按转换方法分为光电式、液压式、电磁力式、电容式、磁极变形式、振动式、陀螺仪式、电阴应变式等8类，以电阻应变式使用最广。
光电式传感器 包括光栅式和码盘式两种。
光栅式传感器利用光栅形成的莫尔条纹把角位移转换成光电信号（图2）。光栅有两块，一为固定光栅，另一为装在表盘轴上的移动光栅。加在承重台上的被测物通过传力杠杆系统使表盘轴旋转，带动移动光栅转动，使莫尔条纹也随之移动。利用光电管、转换电路和显示仪表，即可计算出移过的莫尔条纹数量，测出光栅转动角的大小，从而确定和读出被测物质量。
码盘式传感器（图3）的码盘（符号板）是一块装在表盘轴上的透明玻璃，上面带有按一定编码方法编定的黑白相间的代码。加在承重台上的被测物通过传力杠杆使表盘轴旋
转时，码盘也随之转过一定角度。光电池将透过码盘接受光信号并转换成电信号，然后由电路进行数字处理，最后在显示器上显示出代表被测质量的数字。光电式传感器曾主要用在机电结合秤上。
液压式传感器 如图4所示，在受被测物重力P作用时，液压油的压力增大，增大的程度与P成正比。测出压力的增大值，即可确定被测物的质量。液压式传感器结构简单而牢固，测量范围大，但准确度一般不超过1/100。
电磁力式传感器 它利用承重台上的负荷与电磁力相平衡的原理工作（图5）。当承重台上放有被测物时，杠杆的一端向上倾斜；光电件检测出倾斜度信号，经放大后流入线圈，产生电磁力，使杠杆恢复至平衡状态。对产生电磁平衡力的电流进行数字转换，即可确定被测物质量。电磁力式传感器准确度高，可达1/2000～1/60000，但称量范围仅在几十毫克至10千克之间。
电容式传感器 它利用电容器振荡电路的振荡频率f与极板间距d 的正比例关系工作(图6 )。极板有两块，一块固定不动，另一块可移动。在承重台加载被测物时，板簧挠曲，两极板之间的距离发生变化，电路的振荡频率也随之变化。测出频率的变化即可求出承重台上被测物的质量。电容式传感器耗电量少，造价低，准确度为1/200～1/500。
磁极变形式传感器 如图7所示，铁磁元件在被测物重力作用下发生机械变形时，内部产生应力并引起导磁率变化，使绕在铁磁元件（磁极）两侧的次级线圈的感应电压也随之变化。测量出电压的变化量即可求出加到磁极上的力，进而确定被测物的质量。磁极变形式传感器的准确度不高，一般为1/100，适用于大吨位称量工作，称量范围为几十至几万千克。
振动式传感器 弹性元件受力后，其固有振动频率与作用力的平方根成正比。测出固有频率的变化，即可求出被测物作用在弹性元件上的力，进而求出其质量。振动式传感器有振弦式和音叉式两种。
振弦式传感器（图8 ）的弹性元件是弦丝。当承重台上加有被测物时，V形弦丝的交点被拉向下，且左弦的拉力增大，右弦的拉力减小。两根弦的固有频率发生不同的变化。求出两根弦的频率之差，即可求出被测物的质量。振弦式传感器的准确度较高，可达1/1000～1/10000，称量范围为100克至几百千克，但结构复杂，加工难度大，造价高。
音叉式传感器(图9 )的弹性元件是音叉。音叉端部固定有压电元件，它以音叉的固有频率振荡，并可测出振荡频率。当承重台上加有被测物时，音叉拉伸方向受力而固有频率增加，增加的程度与施加力的平方根成正比。测出固有频率的变化，
即可求出重物施加于音叉上的力，进而求出重物质量。音叉式传感器耗电量小，计量准确度高达1/10000～1/200000，称量范围为500g～10kg。
陀螺仪式传感器 如图10所示，转子装在内框架中，以角速度ω绕X轴稳定旋转。内框架经轴承与外框架联接，并可绕水平轴 Y 倾斜转动。外框架经万向联轴节与机座联接，并可绕垂直轴Z 旋转。转子轴 (X轴)在未受外力作用时保持水平状态。转子轴的一端在受到外力(P/2)作用时，产生倾斜而绕垂直轴Z 转动（进动）。进动角速度ω与外力P/2成正比，通过检测频率的方法测出ω，即可求出外力大小，进而求出产生此外力的被测物的质量。
陀螺仪式传感器响应时间快(5秒)，无滞后现象，温度特性好（3ppm）， 振动影响小， 频率测量准确精度高，故可得到高的分辨率(1/100000)和高的计量准确度(1/30000～1/60000)。
电阻应变式传感器 利用电阻应变片变形时其电阻也随之改变的原理工作（图11）。主要由弹性元件、电阻应变片、测量电路和传输电缆4部分组成。电阻应变片贴在弹性元件上，弹性元件受力变形时，其上的应变片随之变形，并导致电阻改变。测量电路测出应变片电阻的变化并变换为与外力大小成比例的电信号输出。电信号经处理后以数字形式显示出被测物的质量。
电阻应变式传感器的称量范围为300g至数千kg，计量准确度达1/1000～1/10000，结构较简单，可靠性较好。大部分电子衡器均使用此传感器。
TJH-2A平行梁传感器
[编辑本段]传感器市场前景预测
咨询公司INTECHNOCONSULTING的传感器市场报告显示，2008年全球传感器市场容量为506亿美元，预计2010年全球传感器市场可达600亿美元以上。调查显示，东欧、亚太区和加拿大成为传感器市场增长最快的地区，而美国、德国、日本依旧是传感器市场分布最大的地区。就世界范围而言，传感器市场上增长最快的依旧是汽车市场，占第二位的是过程控制市场，看好通讯市场前景。
一些传感器市场比如压力传感器、温度传感器、流量传感器、水平传感器已表现出成熟市场的特征。流量传感器、压力传感器、温度传感器的市场规模最大，分别占到整个传感器市场的21%、19%和14%。传感器市场的主要增长来自于无线传感器、MEMS(Micro-Electro-MechanicalSystems，微机电系统)传感器、生物传感器等新兴传感器。其中，无线传感器在2007-2010年复合年增长率预计会超过25%。
目前，全球的传感器市场在不断变化的创新之中呈现出快速增长的趋势。有关专家指出，传感器领域的主要技术将在现有基础上予以延伸和提高，各国将竞相加速新一代传感器的开发和产
业化，竞争也将日益激烈。新技术的发展将重新定义未来的传感器市场，比如无线传感器、光纤传感器、智能传感器和金属氧化传感器等新型传感器的出现与市场份额的扩大
范文四：传感器名词解释
传感器名词解释
1、最小二乘法在误差理论中的基本含义：在具有等精度的多次测量中求最可靠值时，是当各测定值的残值的残差平方和为最小时，所求得的值。
2、电阻应变式传感器的工作原理是基于导体和半导体材料的“电阻应变效应”和“压阻效应”。
3、电阻应变效应：电阻材料的电阻值随机械形变而变化的物理现象；
4、压阻效应：电阻材料受到载荷作用而产生应力时，其电阻率发生变化的物理现象。
5、金属的电阻应变效应：当金属丝在外力的作用下发生机械形变时，其电阻值发生变化的现象。
6、横向效应：系数降低了。
7、铁磁材料的压磁效应的具体内容：（1 减小，而在作用力相垂直方向， 2）作用力取消后，磁导率复原；（3）8、不等位电动势 ：10 所对应的
9、正压电效应：
10、逆压电效应：
11B不同（
12
13mV/m V1V，衔铁偏移1 m 时，输出电压为14、边缘效应：处，电场线由平行线变为呈开
15、静态标定的两含义：其二是明确这些性能指标所适用的工作环境。
16、静态灵敏度：
17、霍尔效应：当电流流过时，在垂直于电流与磁场的方向上将产生电动势的物理现象。
18、零点残余电压：若画出衔铁位移x与电桥输出电压U0有效值的关系曲线，在零点总有一个最小的输出电压。一般把这个最小的输出电压称为零点残余电压。
范文五：传感器原理名词解释
传感器原理名词解释
1、 传感器的的定义：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和装
置，通常由敏感元件和转换元件组成。
2、 相似系统：能用同一类型的微分方程描述的不同系统。
3、 频率保持性：指线性系统的输入为某一频率信号时，系统的稳态响应也为同一频率信号。
4、 通过变量：只由空间和路上的一个点来确定的变量。
5、 跨越变量：由空间和路上的两个点来确定的变量。
6、 力——电压相似：以机械系统的激励力和电路的激励电压相似为基础的相似方法。
7、 力——电压相似的特点:一、机械系统的一个质点用一个串联电回路去模拟; 二、机械系统
质点上的激励力和串联电路的激励电压相模拟，所有与机械系统一个质点相连接的机械元件与传亮回路中的各电气元件相模拟。
8、 双向传感器：凡是既能做机械量的接收器又能作机械量的发送器，从而实现机电可逆变换
的变换器。
9、 传感器测物理量的两种形式：一、稳态（静态和准静态）的形式，它不随时间变化或变化
缓慢；二、动态（周期变换或瞬态）的形式，它随时间变化而变化。
10、 线性度：指传感器输出与输入之间的线性程度。它的优点：一、可大大简化传感器的理论
分析和设计计算；二、为标定和数据处理带来很大方便。三、可使仪表刻度盘均匀刻度。
四、避免了非线性补偿环节。
11、 传感器的非线性误差：将近似后的拟合直线与实际曲线进行比较，其中存在偏差，这个最
大偏差称为传感器的非线性误差，即线性度
12、 传感器的各部分代表什么含义？应注意哪些问题？
答：①敏感元件：指传感器中直接感受被测量的部分。
②传感器：能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
由敏感元件和转换元件组成。
③信号调理器：对于输入和输出信号进行转换的 装置。
④变送器：能输出标准信号的传感器答：
13、传感器动态特性主要有：时间常数τ；固有频率 n ；阻尼系数
14、灵敏度：指传感器在稳态下输出变化对输入变化的比值。
15、迟滞：传感器在正（输入量增大）反（输入量减少）行程期间输出——输入特性曲线不重
合的程度。
16、迟滞现象：对应于同一大小的输入信号，传感器正反行程的输出信号大小不相等。
17、重复性：传感器在输入量按同一方向作全量程多次测试时所得特性曲线不一致性程度。
18、动态特性：传感器对激励的响应特性。
19、动态误差：输出信号不会与输入信号具有完全相同的时间函数，这种输出与输入间的差异
就是动态误差。
20、
