一、填空、简答
广义：传感器是一种能把特定的信息（物理、化学、生物）按一定规律转换成某种可用信号输出的器件和装置。
狭义：能把外界非电信息转换成电信号输出的器件。
一气学院
国家标准：能够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和装置。含义：它是由敏感元件和转换元件构成的检测装置；
能按一定规律将被测量转换成电信号输出；
传感器的输出与输入之间存在确定的关系；
（2）传感器静态、动态特性
1）静态特性是指被测量的值处于稳定状态时，输出与输入的关系
静态特性主要包括：
灵敏度：反映单位输入变量能引起的输出变化量，灵敏度越高，测量范围愈窄、稳定性也愈差、抗干扰能力减弱。 线性度：传感器的输出与输入之间的线性程度
迟滞：P28
重复性：P28
漂移：P29
分辨率：传感器能够检测到的最小输入增量；
稳定性：传感器在一较长时间内保持性能参数的能力
2）动态特性是指输入量随时间变化时传感器的响应特性
①传感器动态特性主要有：时间常数τ；固有频率Wn；阻尼系数ξ（也叫阻尼比）
②含义：τ越小，响应越快，系统需要达到稳定的时间越少，频带越宽
固有频率Wn，越高响应曲线上升越快；
阻尼系数ξ，直接影响过冲量和振荡次数。
ξ=0零阻尼，等幅振荡，产生自激永远达不到稳定；
0<ξ<1欠阻尼，衰减振荡，达到稳定时间随ξ下降加长；
ξ=1临界阻尼，响应时间最短；
ξ>1过阻尼，稳定时间较长。
（3）各种传感器工作原理及其效应
1）电阻应变式传感器：
①工作原理：
钢筋塑料垫块电阻应变片：将应变转换为电阻变化
电阻应变效应：导体或半导体材料在外力作用下产生机械变形，其电阻值将发生变化，这种现
象称为电阻应变效应
②测量对象：力、压力、位移、力矩、重量、温度、加速度
家庭视频电话③测量电路：P73
2）电容式传感器
①工作原理：将非电量的变化转换成电容量变化
②测量对象：压力、差压、液位、位移、加速度、成分含量
③三种类型：
变极距型电容传感器——适合测小位移，为提高灵敏度和改善非线性，一般采用差动结构。
变面积型电容传感器——输出特性为线性关系，适合大位移测量，可实现直线位移、角位移测量。
变介质型电容传感器——测介质厚度、测介质位移、测介质材料、测温、湿度、容量
④测量电路P114
3）电感式传感器
①工作原理：
a.利用电磁感应原理将被测非电量的变化转换成线圈自感系数L或互感系数M的变化，再由测
量电路转换为电压或电流的变化量输出
b.把被测的非电量变化转换成为线圈互感量的变化的传感器称为互感式传感器。
c.电涡流效应：由法拉第电磁感应原理可知，一个块状金属导体置于变化的磁场中或在磁场中作切
割磁力线运动时，导体内部会产生一圈圈闭和的电流，这种电流叫电涡流，这种
现象叫做电涡流效应
②测量对象：位移、压力、流量、振动
③三种类型：
a.自感式电感传感器
b.差动变压器式互感传感器：变隙式、变面积式、螺线管式
零点残余电压：螺线管式差动变压器在零位移时的输出电压
产生原因：传感器的两次级绕组电气参数和几何尺寸不对称，以及磁性材料的非线性
减小零点残余电压的影响：变压器工艺上采取措施，电路补偿（串联电阻、并联电阻电容、加
反馈支路、相敏检波电路）
c.电涡流式传感器
④测量电路P85、P93、P99
4）磁学量传感器
①工作原理：
a.电感式传感器是把被测量转换成电感量(自感、互感）的变化；
磁电式传感器是将被测量转换为磁场变化，引起电动势输出变化。一次性奶茶杯
b.磁电式传感器是利用电磁感应原理，通过检测磁场的变化将运动的速度、位移、振动等物理量
（机械能）转换成线圈中的感应电动势（电量）输出，是典型的有源传感器。
c.霍尔效应：把一个导体（半导体薄片）两端通以电流，在垂直方向施加磁感强度B的磁场，在
导体薄片的另外两侧会产生一个与控制电流I和磁场强度B的乘积成比例的电动
势UH，这种现象称霍尔效应。
d.磁阻效应：外加磁场使导体(半导体)电阻随磁场增加而增大的现象称磁阻效应。
②测量对象：加速度、位移、速度
③三种类型：
磁电感应式传感器——
霍尔式传感器——位移测量；测转速；测磁场；计数装置(导磁产品)
磁敏元件——霍尔式磁敏传感器；磁敏电阻；磁敏二极管；磁敏三极管。
④测量电路P139（可不看）
5）压电式传感器
①工作原理：
a.压电效应：某些电介质（晶体）当沿着一定方向施加力变形时，内部产生极化现象，同时在它
表面会产生符号相反的电荷；当外力去掉后又重新恢复不带电状态；当作用力方向
改变后，电荷极性也随之改变，这种现象称为压电效应。
b.压电材料：压电晶体、压电陶瓷
②测量对象：各种动态力、机械冲击、振动
③测量电路：电压放大器P130
电荷放大器P131
6）光电式传感器
①工作原理：
a.光电传感器是将被测量的变化通过光信号变化转换成电信号，它由光源、光学通路、光电器件
三部分组成。具有这种功能的材料称为光敏材料，做成的器件称光敏器件。
b.光电效应：
外光电效应：在光线作用下，物体内的电子逸出物体表面向外发射的现象，光电管
内光电效应：光电导效应（P159）——入射光强改变物质导电率的物理现象，光敏电阻
光生伏特效应（P159）——光电池、光敏晶体管、光敏二极管、光敏三极管
②测量对象：
③三种类型：
④测量电路
7）半导体传感器
8）温度传感器
①工作原理：
亨润成型机炮筒图a.热电偶是利用金属的温差电动势测温
b.热电效应：为两种不同类型的金属导体，导体两端分别接在一起构成闭合回路，当两个结点温
度不等有温差时回路里会产生热电势，形成电流，这种现象称为热电效应。
②测量对象：
③分类：
热电偶，利用金属的温差电动势测温，特点：耐高温、精度高，可测量上千度；
热电阻，利用金属导体电阻随温度变化，可测温几百度；
热敏电阻，利用半导体材料电阻随温度变化测温，特点：体积小、灵敏度高、使用方便，稳定性差；
集成温度传感器，利用晶体管P-N结的电流、电压随温度变化，有专用集成电路，特点：体积小、响应快、价廉，测量150℃以下温度。
智能型集成温度传感器
④测量电路
（4）各种传感器的电路符号
P166光电开关基本电路
二、电路分析
（1）光敏电阻开关控制电路
Rg
有光照时，光敏电阻Rg下降，继电器断开;
无光照时，光敏电阻Rg上升,VDW1反向饱和导通，继电器闭合.
（2）光敏电阻在声光控开关中的应用
VS B
白天Rg小，VT2导通VT3截止VT4导通，晶闸管VS截止H灭；
晚上Rg大，VT2截止失去对VT3控制，VT3由VT1控制，待机;
晚上压电陶瓷片B接收声音触发信号，VT3导通VT4截止，晶闸管VS导通灯亮；同时整流压降突然下降，VT3集电极保持低电压，使VS处于导通状态;
（3）光电传感器控制电路如图所示，回答下类问题：
①GP—IS01是什么器件，内部由哪两种器件组成？光电开关，发光二极管、光敏三极管
②当用物体遮挡光路时，发光二极管LED有什么变化？不亮
熄火延时器
③R1是什么电阻，在电路中起到什么作用？如果VD二极管最大额定电流为60mA，（硅管
压降0.7V）R1应该如何选择？限流，R1=（12—0.7）/60mA
④若GP—IS01中的VD二极管反向连接，电路状态如何？晶体管VT、LED如何变化？
VT不导通，LED不亮
（4）光电传感器控制电路如图所示，试分析电路工作原理：
1.试述FS-1WF-045W光电开关工作原理；
2.VCC=5V，说明电阻R1作用，计算U1(硅管)上通过的电流；
3.可变电阻器R2可以调节什么参数；基准电压
4.光电传感器测量电机转速时，输出端电压UOUT的高低电平分别代表黑白的哪个信号，
画出输出波形示意图。
（5）二极管双T型电路和压差传感器结构如下图所示，
已知电源电压UE=10V，频率f=1MHz，R1=R2=40kΩ，压差电容C1=C2=10pF, RL=20kΩ。
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议