发布时间 : 星期三 文章传感器原理复习提纲及详细知识点(2016)资料更新完毕开始阅读
3、器件材料（决定灵明度系数K） 4、霍尔电势的方向还与半导体是P型还是N型有关,两者方向相反 3. 霍尔传感器有哪些用途？ 电磁测量：测量恒定的或交变的磁感应强度、有功功率、无功功率、相位、电能等参数； 自动检测系统：多用于位移、压力的测量。 微位移和压力 磁场 位移测量、力、压力、应变、机械振动、加速度 霍尔式磁罗盘、霍尔式方位传感器、霍尔式转速传感器 4. 霍尔元件的温度误差及其补偿。 产生原因 霍尔元件的基片是半导体材料，因而对温度的变化很敏感。其载流子浓度和载流子迁移率、电阻率和霍尔系数都是温度的函数。当温度变化时，霍尔元件的一些特性参数，如霍尔电势、输入电阻和输出电阻等都要发生变化，从而使霍尔式传感器产生温度误差。 补偿 选用温度系数小的元件 采用恒温措施 采用恒流源供电 5. 什么是不等位电阻，不等位电势？霍尔元件不等位电势产生的原因有哪些？ 不等位电势 当霍尔元件的控制电流为额定值时，若元件所处位置的磁感应强度为零，测得的空载霍尔电势。 不等位电阻 r 0 6. 什么是正压电效应和逆压电效应？ 正压电效应 对某些电介质，沿着一定方向施力而使它变形时，在它的两个表面上产生符号相反的电荷， 当外力去掉后，又重新恢复到不带电状态。 当作用力方向改变时，电荷的极性也随之改变。 逆压电效应当在电介质极化方向施加交流电压时，这些电介质会产生机械振动，即压电片在电极方向上产生伸缩(电致伸缩 ) 变形。例子：蜂鸣器 7. 常用的压电材料有哪些？比较几种常用压电材料的优缺点，说出各自适用于什么场合？ 石英晶体 。 X方向受压力Y方向受压力 沿x方向施力fx，在与x垂直的平面上将产生电荷。q x ? d 11 f x ，与尺寸无关 沿y方向施力fy，在与x轴垂直的平面上产生电荷 qy?d12aafy??d11fy与尺寸有关 bb，式中：d11为x方向受力的压电系数，d12为y轴方向受力的压电系数,有d12=—d11； a、b——晶体切片的长度和厚度。 压电陶瓷 当作用力沿极化方向时，在极化面上出现电荷：q?d33f，d33—压电陶瓷的纵向压电常数。 压电陶瓷是人工制造的多晶压电材料，它具有电畴结构。电畴是分子自发形成的区域，它有一定的极化方向，从而存在一定的电场。在没有外电场作用时，各个电畴在晶体上杂乱分布，它们的极化效应被相互抵消，因此原始的压电陶瓷内极化强度为零，见图（a）。 高分子压电材料 8. 石英晶体和压电陶瓷的压电效应原理。 9. 为了提高压电式传感器的灵敏度，设计中常采用双晶片或多晶片组合，试说明其组合的方式
和适用场合。（能写出串、并联后等效电容值，以及串并联适用的场合） 电压等效电路 等效为一个电荷源Q与一个电容Ca并联的电路 电荷等效电路 等效成一个电源U = Q/Ca 和一个电容Ca的串联电路。 电压放大器（阻抗变换器） R?RaRiRa?RiC?Ca?Cc?Ci Ca：传感器的电容 Ra：传感器的漏电阻 Cc：连接电缆的等效电容 Ri：放大器的输入电阻 Ci：输入电容 ??iUiR1?j?RC 10. 压电式传感器的等效电路。 11. 电荷放大器有什么特点？ 在一定条件下，传感器的灵敏度与电缆长度无关。 1、电荷放大器的输出电压只与输入电荷量和反馈电容有关，而与放大器的放大系数的变化或电缆电容等均无关系。 2、只要保持反馈电容的数值不变，就可得到与电荷量Q变化成线形关系的输出电压。 3、反馈电容Cf小，输出就大，要达到一定的输出灵敏度要求，必须选择适当的反馈电容。 4、输出电压与电缆电容无关条件：（1+K）Cf >>（Ca+Cc+Ci） 第六章 温度检测
1. 接触式测温方法的优点和缺点。（简答） 优点 直观、可靠，测量仪表也比较简单。 缺点 由于敏感元件必须与被测对象接触，在接触过程中就可能破坏被测对象的温度场分布，从而造成测量误差。 有的测温元件不能和被测对象充分接触，不能达到充分的热平衡，使测温元件和被测对象温度不一致，也会带来误差。 在接触过程中，介质腐蚀性，高温时对测温元件的影响，影响测温元件的可靠性和工作寿命。 2. 影响较大的两个经验温标。华氏温标、摄氏温标 3. 常用的热电阻有哪几种?适用范围如何? 材料 温度系数α（1/℃） 比电阻ρ（.mm2/m） 温度范围（℃） 特 性 √铂 3.92×10-3 0.0981 -200 ~ +650 近线性 √铜 4.25×10-3 0.0170 -50 ~ +150 线性 铁 6.50×10-3 0.0910 -50 ~ +150 非线性 镍 6.60×10-3 0.1210 -50 ~ +100 非线性 4. 热敏电阻与热电阻相比较有什么优缺点? 热敏电阻 热电阻 优点 ①具有电阻值和电阻温度系数大（4～9倍） 、灵敏度高；②体积小、结构简单；灵敏度低 ③热惯性小、响应速度快；④使用方便；⑤寿命长；⑥易于实现远距离测量。 缺点 ①互换性较差，同一型号的产品特性参数有较大区别；②稳定性较差；③非线性严重，不能在高温下使用。 热敏电阻在不同值时的电阻－温度特性，温度越高，阻值越小，且有明显的非线性。NTC热敏电阻具有很高的负电阻温度系数，特别适用于：－100～＋300℃之间测温。应用较多。 NTC的温度系数 稳定性好，线性关系好 5. 根据热敏电阻随温度变化的特性不同，热敏电阻可以分为哪三种类型，各有什么特点。 √负温度系数热敏电阻NTC (1)?T?const. (2)T?：?T?低温段比高温段灵敏 ( 3 ) 灵敏度比金属热电阻高（10倍） 正温度系数热敏电阻PTC 临界温度系数热敏电阻CRT 热敏电阻的阻值随温度升高而增大，且有斜率最大的区域，当温度超过某一数值时，其电阻值朝正的方向快速变化。可以用作各种电器设备的过热保护。 也具有负温度系数，但在某个温度范围内电阻值急剧下降，曲线斜率在此区段特别陡，灵敏度极高。主要用作温度开关。 6. 热敏电阻的线性化方法。 7. 热电阻的三线制接法及其特点。
平衡：R1(Rt?r)?R2(R4?r) ?Rt?R2(R4?r)?R1rR1若R1?R2则Rt?，R2R4R1 r：电桥电源；2r：相邻臂 导线电阻 r 对测量无影响。 特点：用于工业测量，精度较好。 8. 热敏电阻的应用。管道流量测量、热敏电阻体温表、CPU的温度测量、电热水器的温度控制 9. 什么是热电效应？热电偶测温回路的热电动势由哪两部分组成？由同一种导体组成的闭合回
路能产生热电势吗？ 含义 热电偶、热电阻和热敏电阻的结构及测温范围 热电动势 来源：接触电动势和温差电动势 产生热电势的条件： ①热电偶不同电极材料 ②两端温度不同 10. 热电偶的结构形式有哪几种？ 普通型热电偶 铠装型热电偶 特殊热电偶 薄膜热电偶 11. 热电偶的基本定律。 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。 连接导体定律 在热电偶回路中，如果热电极A和B分别于连接导体A’和B’相接，其接点温度分别为T、Tn和T0。则回路的总热电动势等于： EABA?B?(T,Tn,T0)?EAB(T,Tn)?EA?B?(Tn,T0)当A与A’，B与B’材料分别相同时 EAB(T,Tn,T0)?EAB(T,Tn)?EAB(Tn,T0)中间温度定律 均质导体定律 由两种均质导体组成的热电偶，其热电动势的大小只与两材料及两接点温度有关，与热电偶的大小尺寸、形状及沿电极各处的温度分布无关。即热电偶必须由两种不同性质的均质材料构成。 12. 什么是补偿导线？作用是什么？ 补偿导线是在一定温度范围内（0~100℃）具有与所匹配热电偶热电动势相同标称值的一对带有绝缘层的导线，用它们连接热电偶与测量装置，以补偿它们与热电偶连接处的温度变化所产生的误差。 13. 使用补偿导线时应注意哪些问题？ （1）补偿导线必须与热电偶配套，不同型号的热电偶应选用不同的补偿导线。 （2）补偿导线与热电偶连接时应正极接正极，负极接负极。 （3）补偿导线与热电偶连接的两个接点必须同温。 14. 热电偶的冷端温度补偿（电桥补偿法）。 ??EAB(t,t0)???t0???EAB(t,t0)?UAB?恒定值???RCU?UAB??R1R2BEARcuR3UAB??E(RCU?RCU 注意：仪表的输入阻抗要足够高，否则无法准确测量电动势。 R3?)?R1R2?R3－＋t 15. 会查表计算。（计算）