复习提纲
一、传感器的基本知识 1. 什么是传感器？
2. 传感器由哪几部分组成？ 3. 传感器的静态特性。
理解灵敏度的物理含义。 ．．．．
4. 误差按性质的分类和表示方法。 5. 掌握测量仪表参数准确度的含义。 ．．．二、线性位移传感器 1. 电阻式传感器
1） 什么是应变效应？
2） 应变片式传感器是利用什么效应工作的？由哪几部分组成？ 3） 转换电路：
（1） 电阻式传感器用什么电路作为转换电路？
（2） 应变电桥的工作方式有哪几种？使用差动式电桥测量电路的优点是什
么？
2. 电容式传感器
1） 改变电容值的方法有哪三种？
2） 电容式传感器可以分为哪几种？各有什么特点？ 3. 电感式传感器
1） 电感式传感器按转换原理可分为哪两种？ ．．．．
2） 自感式电感传感器按结构形式不同可分为哪两种？各自有什么工作特点？ ．．．．4. 电涡流式传感器
1） 什么是电涡流效应？
2） 电涡流传感器的工作原理？电涡流传感器的测量对象是什么？使用电涡流传感
器有什么注意事项？
5. 压电式传感器
1） 什么是压电效应？
2） 常见的压电材料有哪些？ 3） 压电传感器有什么特点。 6. 超声波传感器
理解超声波传感器的工作方式。超声波传感器的发射装置和接收装置分别是利用什么效应工作的？ 7. 磁敏传感器
1） 什么是霍尔效应？
2） 霍尔元件用什么材料制成？
3） 霍尔元件具有什么样的外形特点？ 4） 霍尔式传感器有哪些应用。 8. 光电式传感器
1） 什么是外光电效应？
2） 什么是光电导效应？什么是光电动势效应？什么是光的热电效应？
3） 基于以上各光电效应工作的光电元件有哪些？理解各种光电元件的工作原理及
典型应用。
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会分析P43 图2-42电流工作原理，会分析类似习题如P59 2-17题
三、数字式传感器及应用 1． 角编码器
1） 角编码器按照输出形式，可分为哪两种？工作方式有什么不同？各有什么特点？ 2） 了解角编码器的结构特点，知道角编码器的典型应用。 2． 光栅传感器
1） 理解光栅传感器工作原理
2） 理解莫尔条纹的形成原理，摩尔条纹的特点是什么？摩尔条纹的宽度与什么有
关？怎么计算？P68 式（3-2）
四、温度传感器 1. 热电偶及应用
1） 什么是热电效应？
2） 同种金属是否能构成热电偶？热电偶两端温度相同能否测温？ 3） 热电偶参考端处理
热电动势修正法：P142（6-3）式，会分析类似习题如P158 6-9题
2. 电阻式温度传感器
1） 热电阻温度传感器
常用热电阻有哪两种？各有什么特点？ 2） 热敏电阻温度传感器
热敏电阻按温度特性可分为哪三类？
五、气体与湿度传感器及应用
1. 理解气体与湿度传感器基本工作原理。 2. 半导体气敏传感器的类型可分为哪两大类。 3. 常用湿度传感器有哪三种？
第二章：位移检测传感器 参量型位移传感器：（工作原理是将被测物理量转换成电参数，如电阻、电容、电感等） 电阻式：R= 电阻应变式 电容式 电感式
发电型位移传感器：（将被测物理量转换为电源性参数，如电动势、电荷等） 磁电型位移传感器 压电型位移传感器 大位移传感器：
磁栅式位移传感器： 光栅式位移传感器：
（1）差动式电容位移传感器：由于带极电板间的静电引力小，活动部分的可动质量小，
对输入能量的要求低，且具有较好的动态响应特性；由于介质损耗小，传感器本身发热影响小，且使其能在高频范围内工作。
差动电感位移传感器：测量精度高，分辨率可达0.1um，线性范围大，稳定性好，
使用方便。
（2）光栅式位移传感器：根据莫尔条纹的性质，当两个光栅沿刻线垂直方向作相对移动
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时，莫尔条纹相对栅外不动点沿近似垂直的运动方向移动，光栅移动一个栅距W，莫尔条纹移动一个条纹间距Bh；光栅运动方向改变，莫尔条纹的运动方向也作相应改变；光栅条纹的光强度随条纹移动按正眩规律变化。因此可根据莫尔条纹的移动距离和方向，测出光栅移动的距离和方向。
容栅式位移传感器：在测量位移时，动栅与定栅相覆盖的宽度发生变化，其电容量随之变化，所以根据电容量的变化可知位移的变化量。
Cmax=n
电容式位移传感器：利用电容量的变化来测量线位移或角位移。
C= 小位移测量传感器：磁电型位移传感器，压电型位移传感器，电阻式位移传感器，电阻应变
式位移传感器，电容式位移传感器，电感式位移位移传感器。（灵敏度高、量程小、小位移时线性精度高。）
区别：容栅式位移传感器因多极电容及平均效应，具有更高的分辨率、精度、量程
更大。
第三章：力、扭矩和压力传感器 金属电阻丝应变片的工作原理：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。” 优点：价格便宜，比较柔软，易于粘贴，应变最大 缺点：耐潮湿性和耐热性差 半导体应变片的工作原理：半导体应变片是用半导体材料制成的，其工作原理是基于半导体
材料的压阻效应。压阻效应是指固体受到应力作用时，其电阻率发生变化，这种现象称为压阻效应。
优点：灵敏度高，机械滞后性小，横向效应小
缺点：应变灵敏系数离散大，机械强度低，非线性误差大，温度系数大
应变片电桥方式：单臂：电压灵敏度正比低，功耗小，无温度补偿，粘贴方便
双臂：电压灵敏度正比较高，功耗适中，有温度补偿
四臂：电压灵敏度正比最高，功耗大，又温度补偿，粘贴最不方便
压电式力传感器：利用压电效应将力的变化转换为电信号
压电式力传感器与电压放大器配套应注意电缆接线 的屏蔽，更换电缆需重新标定。放大器的输入阻抗尽肯能得高 压力传感器： 正压电效应：当某些晶体沿一定方向受外力作用而变形时，在其相应的两个相对表面产生极
性相反的电荷，当外力去掉后，又恢复到不带电状态，这种物理现象称为正压电效应。 逆压电效应：当某些晶体的极性方向施加外电场，晶体本身将产生机械变形，当外电场撤去
后，变形也随之消失，这种物理现象称为逆压电效应。
压磁式力传感器主要由：压磁元件，弹性机架、基座和传力钢球等 工作特点：压磁元件装在由弹簧刚制成的弹性机架内，传力钢球的作用是为了保持作用点的
位置不变。并要求与压磁元件接触的弹性机架表面研磨平，以保持接触良好，受力均匀。要求压磁元件装入机架后，机架对压磁元件有一定的预压力，一般预压力为额定压力的515
光电式扭矩传感器测量扭矩的原理：光电式扭矩传感器通过轴上透光窗口的扭动改变光信号
的强弱，然后利用光电效应将光信号转成电信号进行测量，在微安表上显示，然后可知扭矩大小。
2-３
1、电容式传感器有哪几种常用的结构形式？影响电容式传感器精度的因素较多，请详细分析如何消除电容式传感器的边缘效应与寄生参量的影响？
答：
电容式传感器的的常用结构形式有变间隙式、变面积式和变介电常数式。
电容式传感器的边缘效应相当于传感器并联了一个附加电容，其结果使传感器的灵敏度下降和非线性增加。为了尽量减少边缘效应，首先应增大电容器的初始电容量，即增大极板面积或减小极板间距。此外，加装等位环是一个有效的方法。
电容式传感器的寄生参量使传感器电容改变。由于传感器本身电容量很小，再加上寄生电容又是极不稳定的，就会导致传感器特性的不稳定，从而对传感器产生严重干扰。消除和减小寄生参量影响的方法归纳为以下几种：① 缩短传感器到测量线路前置级的距离；②
驱动电缆法；③ 整体屏蔽法。
2、为什么金属电阻测温时，其测量电路常采用三线制接法？请画图并说明其测量原理。
答：
如图是三线连接法的原理图。G为检流计，R1 ，R2 ，R3为固定电阻, R?为零位调节电阻。热电阻Rt通过电阻为r1 ，r2 ，Rg的三根导线和电桥 连接，r1 ，r2分别接在相邻的两臂内，当温度变化时，只要它们的长度和电阻的温度系数?相等，它们的电阻变化就不会影响电桥的状态。
3、请解释金属丝灵敏系数Ks的物理意义? 分析横向效应对灵敏系数的影响？ 答：
金属丝灵敏系数Ks的物理意义是单位应变所引起的电阻相对变化。
横向效应要点：1）由于弯曲部分，总的电阻变化小了；2）应变片的灵敏系数小于金属丝灵敏系数。
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4、请画出电容式传感器的等效电路；分析如何消除电容式传感器的边缘效应与寄生参量的影响？
答： 1）等效电路
Rp为并联损耗电阻；Rs代表损耗电阻，即代表引线电阻、电容器支架和极板电阻的损
耗。电感L 由电容器本身的电感和外部引线电感组成。
2）边缘效应
边缘效应相当于传感器并联了一个附加电容，其结果使传感器的灵敏度下降和非线性增加。
为了尽量减少边缘效应，首先应增大电容器的初始电容量，即增大极板面积或减小极板间距。此外，加装等位环是一个有效的方法。
3）寄生参量使传感器电容改变。由于传感器本身电容量很小，再加上寄生电容又是极不稳定的，就会导致传感器特性的不稳定，从而对传感器产生严重干扰。
消除和减小寄生参量影响的方法归纳为以下几种： ① 缩短传感器到测量线路前置级的距离。 ② 驱动电缆法 ③ 整体屏蔽法
5、请详细说明电感式传感器产生零点残余电压的原因以及减小零点残余电压的措施。 答：
产生零位误差的原因是：
（1）差动式传感器中，两个电感线圈的电气参数及导磁体的几何尺寸不可能完全对称； （2） 传感器具有铁损，即磁芯化曲线的非线性； （3）电源电压中含有高次谐波；
（4）线圈具有寄生电容，线圈与外壳、铁芯间有分布电容。
零位信号的危害很大，会降低测量精度，易使放大器饱和。减小零位误差的措施是减少电源中的谐波成分，减小电感传感器的激磁电流，使之工作在磁化曲线的线性段；另外在测量电桥中可接入可调电位器，当电桥有起始不平衡电压时，可以调节电位器，使电桥达到平衡条件。
6、请画图并说明电磁流量计的构成与工作原理。 答：
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