传感器与检测技术（期末总结）
时间：2022-10-03 07:30:00
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名词解释
填空题
简答题
计算题
名词解释
传感器的定义：传感器是一种器件或测量装置，可以将某种测量（主要是各种非电物理量、化学量、生物量等）转换为另一个参数（通常是电参数）。
灵敏度：灵敏度是指测量系统静态测量时输出量的增量与输入量的增量之比。
迟滞：在正反行程中，传感器或检测系统的输出信号值不相等。
分辨力：当输出发生变化时，输入的最小变化称为传感器或检测系统的分辨率。
电涡流式传感器：根据法拉第电磁感应定律，当块状金属导体放置在变化的磁场中或在瓷厂切割磁线时，导体中会产生涡流感应电流，称为涡流，上述现象称为涡流效应。根据涡流效应制成的传感器称为涡流传感器。
压电效应：当机械力沿一定方向发生变形时，其内部正负电荷中心的相对位移会产生电极化，导致两个相对表面符号相反的电荷；当外力被移除时，它将恢复到非带电状态。这种现象称为压电效应。(当电介质方向施加电场时，这些电介质也会产生几何变形，称为反压电效应) ps：压电传感器无法测量静态物理量。
超声波探头：在超声波检测中，首先发射超声波，然后接收超声波并将其转换为电信号。完成此工作的装置是超声波传感器，也称为超声波探头。
压电超声波探头利用压电材料的压电效应，利用压电材料的反压电效应将高频电振动转化为高频机械振动，产生超声波，可作为发射探头，利用压电材料的正压电效应将超声振动转化为电信号，可作为接收探头。（理解后的记忆）
压力温度计：压力温度计根据一定质量的液体、气体和蒸汽在体积不变的情况下，实现其温度测量功能。
双金属温度计：基于固体加热膨胀原理，测量温度通常是将两条线膨胀系数相对较大的金属板焊接在一起，形成双金属板温度元件（通常称为双金属温度计）当温度变化时，由于两种不同材料线膨胀系数相对较大，导致双金属板弯曲变形。
感应同步器：它是一种数字位移监测装置，利用电磁感应原理将两个平面印刷电路绕组的相对位置转换为相应的电信号。
填空题
检测系统按被测参数的检测转换方法进行分类：电磁转换、光电转换、其他能/电转换。
检测系统按使用性质分类：标准表、实验室表和工业用表。
表示误差的方法：绝对误差、相对误差、引用误差、最大引用误差。
最大引用误差作为判断其准确性等级的尺度。
使用残差观察法的条件是系统误差大于随机误差。
在正反行程中，传感器或检测系统的输出信号值不相等。
一级系统的时域动态特性参数主要是时间常数及与之相关输出响应时间。
二级系统的时域动态特性参数主要是固有频率、阻尼比。
电阻应变片的温度补偿方法通常有应变片自补偿法和桥路补偿法两大类。
可分为电容传感器变极距型、变面积型和变介质型三种。
常用于测量电路和误差差动相敏检波电路和差动整流电路。
压电材料可分为三类：压电晶体、压电陶瓷、新型压电材料。
光电效应可分为外光电效应、内光电效应和阻挡层光电效应三种类型。
磁敏传感器有：霍尔传感器、磁敏电阻、磁敏二极管、磁敏MOS器件。
热探测器分为四类：热释电型、热敏电阻型、热电偶型、气体型。
光纤结构：纤芯、包层、保护套。
膜压机有膜片压力机和膜盒压力计两种。前者主要用于测量腐蚀性介质或非凝固、非晶粘性介质的压力，后者常用于测量气体微压和负压。
可分为接触式温度测量膨胀式、热阻式、热点式等多种形式。
有热阻的外引线两线制、三线制及四线制三种。
热电偶闭合电路产生的热电位由两种电势组成：温差电势、接触电势。
莫尔条纹的特点：放大作用、平均误差、方向对应与同步。
简答题
减小和消除系统误差的方法：
1.对系统误差的主要原因采取相应措施。
2.通过修正减少恒差系统误差
3.采用交叉读数法减少线性系统误差
4.采用半周期法减少周期性系统误差
应变电阻效应：前半部分是几何尺寸变化引起的，后半部分是半导体材料的压阻效应引起的。
外力引起的轴向应变会导致电阻丝的电阻成比例变化。这种电阻变化可以通过转换电路转换为电信号输出，这是应变片测量应变的基本原理。
横向效应：将直金属丝绕成敏感栅后，虽然长度相同，但应变状态不同。应变片敏感栅的电阻变化小于直金属丝，其灵敏度系数降低。这种现象被称为应变片的横向效应。
如何提高单极变极距电容传感器的非线性？
单极变极距电容器传感器的灵敏度与非线性对极板初始间隙的要求相反。为了改善其非线性，需要增加初始间隙，但这会降低灵敏度。因此，通常采用差异化结构来改善非线性。
▲p128压电传感器的实际等效电路 (原理、绘图、参数概念)
▲光电效应有三种类型
1、外光电效应：在光照下，使电子逃离物体表面并产生光电发射的现象称为外光电效应。
基于外光效应原理的光电器件光电管和光电倍增管。
2.内光电效应：在光的作用下，物体的导电性发生变化，导致电阻率或导电性发生变化的现象称为内光电效应，也称为光电导电效应。
基于内光效应原理的光电器件光敏电阻反向偏置工作光敏二极管和光敏三极管。
3.阻挡层光电效应:物体在光的作用下产生一定方向的电势，称为阻挡层光电效应。也成为光生伏特效。
基于这一原则工作的是光电池。
超声波波形：
1.纵波:质点振动方向与波传播方向一致的波可以在固体、液体和气体介质中传播。
2.横波：垂直于质点振动方向和波传播方向的波。它只能在固体介质中传播。
3.表面波:质点的振动介于横波和纵波之间，沿介质表面传播，振幅随深度而变化增加而迅速衰减的波，表面波只在固体的表面传播。
▲p146霍尔效应原理和计算公式
光纤的传输原理：当入射角θi小于临界角θc时，光线就不会透射出界面，而全部被反射，光在纤芯和包层的界面上反复多次全反射，呈锯齿波形状在纤芯内向前传播，最后从光纤的另一端面射出，从而实现了光在光纤内的传输。
（必考）▲热电偶的测温原理基于热电效应。将两种不同的导体A和B连成闭合回路，当两个接点处的温度不同时，回路中将产生两个热电势。
光栅式位移检测基理：光源发出的光透过光栅缝隙形成的光脉冲被光敏元件接受并计数，从而实现位移测量，被测物体位移=栅距×脉冲数。
感应同步器信号的检测：感应同步器的输出信号是一个能够反应定尺和滑尺相对位移的交变感应电势。
计算题
p41灵敏度（看一下）
p75-p77电桥测量电路
p86-p87差动平板式电容传感器
p146霍尔效应公式
