传感课程复习纲要.docx

1、传感课程复习纲要传感技术课程复习提要测试方式：一页开卷 1. 解释：【传感器】传感器是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电路组成。【传感技术】传感器技术是一个汇聚物理、化学、材料、器件、机械、电子、生物项目等多类型交叉学科，涉及传感检测原理、传感器件设计、传感器开发和应用的综合技术。【精密度】指多次测量值之间的符合程度，即接近程度或一致性，反映测试系统的随机误差【分辨率】分辨力的相对值，等于：分辨力/测量上限100%【零漂】指在恒温条件下，测量仪器开机一段时间仪器零点的变化情况【压阻效应】沿着半导体某晶向施加一定的压力而使其产生应变时，其电阻率

2、将随应力改变而变化，这种现象称之为半导体的压阻效应。【应变片）灵敏系数】灵敏系数系指应变片安装于试件表面，在其轴线方向的单向应力作用下，应变片的阻值相对变化与试件表面上安装应变片区域的轴向应变之比逆压电效应某些电介质，当沿着一定方向对其施力而使它变形时，内部就产生极化现象，同时在它的两个表面上便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。这种现象称压电效应。人们把这种机械能转换为电能的现象称为“正压电效应”；相反，当在电介质极化方向施加电场，这些电介质也会产生几何变形，这种现象称为“逆压电效应”损耗的能量之比。【光电导效应】在光线的作用下，半导体的电导率增加，这种现象称为光电导效

3、应【暗电阻】光敏电阻在室温条件下，在全暗后经过一定时间测量的电阻值，称为暗电阻。此时流过的电流，称为暗电流。【热电偶】热电偶是将温度量转换为电势大小的热电式传感器。【汤姆逊效应】假设在一匀质棒状导体的一端加热，则沿此棒状导体有温度梯度；导体内自由电子将从温度高的一端向温度低的一端扩散，并在温度较低一端积累起来，使棒内建立起一电场。当这电场对电子的作用力与扩散力相平衡时，扩散作用即停止。电场产生的电势称为汤姆逊电势或温差电势。此效应称为汤姆逊效应。【电阻温度系数】电阻温度系数，即热敏电阻的温度变化1时电阻值的变化率，通常指温度为20时的温度系数，单位为1【红外线】红外线是位于可见光中红光以外的光

4、线，故称为红外线。它的波长范围大致在0.76m到1000m的频谱范围之内，相对应的频率大致在41014-31011 Hz之间。【大气窗口】红外辐射在通过大气层时被分割成三个波段，即22.6m，35m和814m，统称为“大气窗口”通常把太阳光透过大气层时透过率较高的光谱段称为大气窗口）【光子探测器】光探测器是光纤传感器构成的一个重要部分，它的性能指标将直接影响传感器的性能。能检测出入射到其面上的光功率，并把这个光功率的变化转化为相应的电流。【传光型光纤传感器】光纤仅起传输光波的作用，必须在光纤中间或端面加装其他敏感元件才能构成传感器，称为传光型传感器。【光调制技术】光调制：按照一定规律改变光波的

5、强度、相位、振幅、频率或偏振状态等参数的方法。按照调制方式分类，光调制可以分为： 1）强度调制；偏振调制；4）频率调制；与在同一温度下，水蒸汽已达到饱和的气体的绝对湿度(W之比，常表示为RH其表达式为相对湿度= (V /W100%RH【生物传感器】生物传感器利用生物活性物质选择性的识别和测定实现测量，主要由两大部分组成：一为功能识别物质分子识别元件），由其对被测物质进行特定识别；其二是电、光信号转换装置换能器），由其把被测物所产生的化学反应转换成便于传输的电信号或光信号。2. 传感器的发展动向主要表现在哪四个方面？1.新材料、新功能的开发应用2.微机械加工工艺的发展3.传感器的多功能化发展4.

6、传感器的智能化发展3. 画图说明传感器的6种基本构成型式，并以实例说明其中的任意三种。1.自源型 例：热电偶、压电器件等。2. 带激励源型例: 某些磁电式和霍尔电磁感应式传感器。3. 外源式例：热敏电阻4. 相同传感器的补偿型这种构成法在应变式、固态压阻式等传感器中常被采用。5. 差动结构补偿型如应变电桥 选择式自补偿应变片 (b 双金属敏感栅组合式）自补偿应变片10. 画图说明压电传感器的等效电路。【课件第四章27-30页】？压电传感器可以等效为一个与电容相串联的电压源。 电容器上的电压Ua、电荷量q和电容量Ca三者关系为 压电传感器也可以等效为一个电荷源与一个电容并联的电路。11. 画图说

7、明压电片的连接方式。【课件第四章31页】12. 为什么光敏二极管在电路中处于反向偏置状态？【课件第五章46页】光敏二极管在没有光照射时，反向电阻很大，反向电流暗电流）很小。受光照射时，PN结附近受光子轰击，吸收其能量而产生电子-空穴对，从而使P区和N区的少数载流子浓度大大增加，因此在外加反向偏压和内电场的作用下， P区的少数载流子渡越阻挡层进入N区， N区的少数载流子渡越阻挡层进入P区，从而使通过PN结的反向电流大为增加，这就形成了光电流。/*如果入射光的照度变化,光生电子.空穴对的浓度将相应变动,通过外电路的光电流强度也会随之变动,光敏二极管就把光信号转换成了电信号.*/、负温度系数(NTC

8、、临界温度系数(CTR热敏电阻等几类。17. 设计基于两种不同工作原理的二氧化碳检测仪。18. 简述热释电型红外探测器的工作原理及其与其它热敏型红外探测器的根本区别。19. 红外测温有哪些特点？(1红外测温是远距离和非接触测温，特别适合于高速运动物体、带电体、高温及高压物体的温度测量；(2红外测温反应速度快。它不需要与物体达到热平衡的过程。只要接收到目标的红外辐射即可定温。反映时间一般都在毫秒级甚至微秒级。(3红外测温灵敏度高。因为物体的辐射能量与温度的四次方成正比。物体温度微小的变化，就会引起辐射能量成倍的变化，红外传感器即可迅速地检测出来；(4红外测温准确度较高。因为是非接触测量，不会破坏

9、物体原来温度分布状况，因此测出的温度比较真实。其测量准确度可达到0.1以内，甚至更小；(5红外测温范围广泛。可测摄氏零下几十度到零上几千度的温度范围。20. 说明光纤传感器的组成与分类，并以实例进行说明。【课件第八章7页】1）功能型光纤传感器利用光纤本身的某种敏感特性或功能制作的传感器，称为功能型传感器。2）传光型光纤传感器光纤仅起传输光波的作用，必须在光纤中间或端面加装其他敏感元件才能构成传感器，称为传光型传感器。有两种形式：一种是将敏感元件置于入射与接收光纤中间，在被测对象的作用下，或使敏感元件遮断光路，或使敏感元件的光透射率发生变化，这样，光探测器通光量便成为被测对象调制后的信号；举例:

10、 (1 投币机；计数装置 (2 CO2气体传感另一种是在光纤一端设置“敏感元件+发光元件”的组合部件，敏感元件感受被测对象的作用并将其转换为电信号后作用于发光元件，而发光元件的发光强度作为测量所得的信息。举例：生物敏感膜+被测对象21. 光纤振动传感器的基本工作原理是什么？激光束通过分束器、光纤入射到振动体上的一点，反射光作为信号光束，经过同一光学系统，被引入到探测器。参考光束是从由部分透射面R上反射产生的。在实际系统中，用光纤输出端面作为R面。信号光束只受到垂直振动分量Ucost的调制。因为振动体使反射点靠近或远离光纤，从而改变了信号光束的光路长度，相应改变了信号光与参考光的相对相位，产生了

11、相位调制。信号光与参考光之间的相位差为： 22. 画图说明MOS二极管气体传感器的工作原理。23. 简要说明生物传感器的工作原理。待测物质经扩散作用进入固定生物膜敏感层，经分子识别而发生生物学作用，产生的信息如化学物质、光、热、质量等被相应的信号转换器变为可定量和处理的电/光信号，再经二次仪表放大并输出，以电极测定其电流值或电压值，从而换算出被测物质的量或浓度。24. 画图说明滚筒式滑觉传感器的工作原理。【第十二章42页】它由一个金属球和触针组成，金属球表面分成许多个相间排列的导电和绝缘小格。触针头很细，每次只能触及一格。当工件滑动时，金属球也随之转动，在触针上输出脉冲信号，脉冲信号的频率反映了滑移速度，个数对应滑移的距离。25. 设计一种可测量全湿度范围的湿度传感器。