传感器课程复习资料重点.ppt

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1、总复习第1章传感与检测技术的理论基础测量的概念:测量是以确定被测量的值或获取测量结果为目的的一系列操作。测量也就是将被测量与同种性质的标准量进行比较，确定被测量对标准量的倍数。测量结果完整表述包括估计值，测量单位及测量不确定度关于误差:分为系统误差、随机误差和粗大误差。随机误差的数字特征(1)算术平均值x对被测量进行等精度的n次测量，得n个测量值x1,x2,…,xn，它们的算术平均值为（2）标准偏差σ(又称均方根误差):刻划总体的分散程度，σ值愈大，曲线愈平坦，即随机变量的分散性愈大；反之，愈小，曲线愈尖锐（集中）

2、，随机变量的分散性愈小。不同σ的正态分布曲线粗大误差3σ准则对于正态分布的随机误差，落在±3σ以外的概率只有0.27%，它在有限次测量中发生的可能性很小。3σ准则就是如果一组测量数据中某个测量值的残余误差的绝对值

3、vi

4、>3σ时，则该测量值为可疑值（坏值），应剔除。例题：P27１－１０思考其测量结果应该是多少（包括真值的最佳估计值，测量单位及不确定度）±第2章传感器概述传感器的静态特性传感器的静态特性可以用一组性能指标来描述，如灵敏度、迟滞、线性度、重复性和漂移等。y=a0+a1x+a2x2+…+anxn灵敏度灵敏

5、度是传感器静态特性的一个重要指标。其定义是输出量增量Δy与引起输出量增量Δy的相应输入量增量Δx之比。用S表示灵敏度，即灵敏度S值越大，表示传感器越灵敏。线性度传感器的线性度是指传感器的输出与输入之间数量关系的线性程度。迟滞传感器在输入量由小到大（正行程）及输入量由大到小（反行程）变化期间其输入输出特性曲线不重合的现象称为迟滞。也就是说，对于同一大小的输入信号，传感器的正反行程输出信号大小不相等，这个差值称为迟滞差值。传感器在全量程范围内最大的迟滞差值ΔHmax与满量程输出值YFS之比称为迟滞误差，用γH表示，即（

6、2-4）4.重复性重复性是指传感器在输入量按同一方向作全量程连续多次变化时，所得特性曲线不一致的程度重复性传感器的动态特性一阶传感器单位阶跃响应时间常数τ越小，频率响应特性越好一阶传感器的频率响应(2-17)幅频特性:相频特性：一阶系统二阶传感器单位阶跃响应传感器的频率响应特性好坏主要取决于传感器的固有频率ωn和阻尼比ξ。当ξ取0.6—0.7，ωn>>ω时，A（ω）≈1，Φ（ω）很小，此时，传感器的输出y(t)再现了输入x(t)的波形，通常固有频率ωn至少应为被测信号频率ω的（3～5）倍，即ωn≥（3～5）ω。为

7、了减小动态误差和扩大频率响应范围，一般是提高传感器固有频率ωn在固有频率ωn附近会引起共振,故要避免.第3章应变式传感器电阻应变片的工作原理是基于应变效应，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”。当电阻丝受到拉力F作用时，将伸长Δl，横截面积相应减小ΔA，电阻率因材料晶格发生变形等因素影响而改变了dρ，从而引起电阻值相对变化量为（3-2）式中：dl/l——长度相对变化量，用应变ε表示为（3-3）对于金属应变片对于半导体应变片π——材料的压阻系数;E——材

8、料的弹性模量;μ为电阻丝材料的泊松比2.电阻应变片的温度补偿方法------线路补偿法电桥输出电压Uo与桥臂参数的关系为：Uo=A(R1R4-RBR3)应当指出，若要实现完全补偿，上述分析过程必须满足以下4个条件：①在应变片工作过程中，保证R3=R4。②R1和RB两个应变片应具有相同的电阻温度系数α、线膨胀系数β、应变灵敏度系数K和初始电阻值R0。③粘贴补偿片的补偿块材料和粘贴工作片的被测试件材料必须一样，两者线膨胀系数相同。④两应变片应处于同一温度场。R1R4=R2R3或电桥平衡条件，其相邻两臂电阻的比

9、值应相等，或相对两臂电阻的乘积应相等。直流电桥平衡条件差动电桥无非线性误差，而且电桥电压灵敏度KU=E/2，是单臂工作时的两倍，同时还具有温度补偿作用。若将电桥四臂接入四片应变片，即两个受拉应变，两个受压应变，将两个应变符号相同的接入相对桥臂上，构成全桥差动电路。若ΔR1=ΔR2=ΔR3=ΔR4，且R1=R2=R3=R4，则此时全桥差动电路不仅没有非线性误差，而且电压灵敏度为单片工作时的4倍，同时仍具有温度补偿作用。第4章电感式传感器变气隙厚度δ的传感器和变气隙面积S0的传感器.目前使用最广泛的是变气隙厚度式电感传

10、感器（测量范围为几个毫米）变磁阻式传感器灵敏度为变间隙式电感传感器的测量范围与灵敏度及线性度相矛盾，因此变隙式电感式传感器适用于测量微小位移的场合。为了减小非线性误差，实际测量中广泛采用差动变隙式电感传感器(灵敏度提高一倍)。差动变压器式传感器当被测体有位移时，与被测体相连的衔铁的位置将发生相应的变化，使δa≠δb，互感Ma≠Mb，两次级绕组的互感电势e2