傳感器考試知識(shí)點(diǎn)總括 (3)

1、 傳感器知識(shí)要點(diǎn)要點(diǎn)回顧第二章 常用傳感器 基本概念：1-有關(guān)傳感器的定義、基本組成涵蓋框圖；2-傳感器的基本特性（靈敏度、線性度、重復(fù)性、精確度、穩(wěn)定性、動(dòng)態(tài)特性、環(huán)境參數(shù)）3-傳感器的分類方法和種類，何謂能量控制型傳感器（電阻、電容、電感）也稱無(wú)源型傳感器、何謂能量轉(zhuǎn)換型傳感器（壓電、磁電、熱電、光電）也稱有源傳感器。4電阻型傳感器要求掌握公式，見書第6頁(yè)，三個(gè)相關(guān)參數(shù)，對(duì)于電阻應(yīng)變式：電阻應(yīng)變片的電阻相對(duì)變化率是與應(yīng)變成正比的。掌握 應(yīng)變選擇原則：當(dāng)測(cè)量較小應(yīng)變時(shí)，應(yīng)選用壓阻效應(yīng)工作的應(yīng)變片，而測(cè)量大應(yīng)變時(shí)，應(yīng)選用應(yīng)變效應(yīng)工作的應(yīng)變片。 5-對(duì)于金屬絲應(yīng)變片在測(cè)量被測(cè)物體的應(yīng)變時(shí)，電阻的

2、相對(duì)變化主要由 哪個(gè)參數(shù)決定的（絲的幾何尺寸）來(lái)決定的。6對(duì)于電容式傳感器，請(qǐng)掌握其測(cè)量原理，相關(guān)公式，對(duì)應(yīng)的三個(gè)參數(shù)的含義，要求掌握變極距有關(guān)靈敏度的計(jì)算公式：見書第14頁(yè)2.27，其靈敏度顯然是非線性的，其使用時(shí)有條件的。7對(duì)于電感式傳感器要掌握測(cè)量原理，計(jì)算公式，掌握自感式、互感式、差動(dòng)式結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，請(qǐng)注意實(shí)際工程應(yīng)用的接法。見書第21頁(yè)。圖2.23b.反向串聯(lián)。掌握電渦流基本原理。利用渦電流傳感器測(cè)量物體位移時(shí)，如果被測(cè)物體是塑料材料，此時(shí)可否進(jìn)行位移測(cè)量，如果不能，應(yīng)采取什么措施才能測(cè)量。8- 有關(guān)壓電傳感器，要掌握壓電效應(yīng)，何謂正壓電效應(yīng)，何謂逆壓電效應(yīng)，壓電效應(yīng)的等效電路，壓電傳

3、感器對(duì)測(cè)量電路的要求，見書第26-27。壓電式傳感器可以采用多片壓電晶片串聯(lián)或并聯(lián)，一般并聯(lián)接法適宜于測(cè)量緩變信號(hào)，串聯(lián)接法適宜于測(cè)量高頻信號(hào)。為了使輸出電壓幾乎不受電纜長(zhǎng)度變化的影響，其前置放大器應(yīng)采用 電荷放大器。為什么說(shuō)壓電式傳感器一般適合動(dòng)態(tài)測(cè)量而不適合靜態(tài)測(cè)量?9-對(duì)于磁電式傳感器，要求掌握測(cè)量原理，基本公式，請(qǐng)看書第28頁(yè)，恒磁通動(dòng)圈式傳感器，輸出感應(yīng)電勢(shì)與線圈運(yùn)動(dòng)的速度成正比，如在測(cè)量電路中接入積分電路和微分電路，則可用來(lái)測(cè)量位移和加速度。10-對(duì)于熱電式傳感器，要求掌握熱電偶的測(cè)量原理，尤其是熱電偶的相關(guān)定律，為什么要做冷端補(bǔ)償？關(guān)于熱電阻和熱敏電阻的說(shuō)法中，可比性的說(shuō)法是：A

4、、熱電阻一般采用純金屬材料，而熱敏電阻采用半導(dǎo)體材料；B、熱電阻的溫度-電阻系數(shù)一般是近似線性的，而熱敏電阻的溫度-電阻系數(shù)是非線性的；C、熱敏電阻結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小，因此可測(cè)點(diǎn)溫度；而在測(cè)溫范圍內(nèi)，熱電阻的電阻溫度系數(shù)相對(duì)較為穩(wěn)定；11對(duì)于磁敏傳感器，要求掌握霍爾元件的工作原理，等效電路，應(yīng)用。適用的檢測(cè)領(lǐng)域尤其是適合測(cè)量哪些物理量。12對(duì)于光電傳感器，要求掌握光電傳感器的原理，內(nèi)光電、外光電效應(yīng)，光生伏特福效應(yīng)。13-壓磁式傳感器是利用鐵磁材料的壓磁效應(yīng)將被測(cè)量引起磁導(dǎo)率的變化轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。其適合較大的力值測(cè)量。第三章 測(cè)試系統(tǒng)的特性1掌握測(cè)試系統(tǒng)的基本要求；請(qǐng)看書第56頁(yè)。理想的測(cè)試的系統(tǒng)

5、應(yīng)該具有單值的確定的輸入輸出關(guān)系，并且輸入輸出關(guān)系呈線性為最佳。 2線性系統(tǒng)的主要性質(zhì)（疊加、比例、微分、積分、頻率保持）。3有關(guān)誤差的概念、分類，有關(guān)相對(duì)誤差的定義，計(jì)算公式；在選用測(cè)試系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)在合理選用量程的條件下在選擇合適的精度等級(jí)，一般應(yīng)盡量避免在全量程的1/3以下范圍內(nèi)工作，以免產(chǎn)生較大的 什么誤差？ 4 -有關(guān)測(cè)試系統(tǒng)的精度；5-有關(guān)系統(tǒng)靜態(tài)特性參數(shù)，線性度，靈敏度、滯后量；6有關(guān)動(dòng)態(tài)特性 描述方法：系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性可采用微分方程、傳遞函數(shù)和頻率特性來(lái)描述，在工程測(cè)試技術(shù)中，常采用頻率響應(yīng)來(lái)描述，在控制工程中，常采用傳遞函數(shù)來(lái)描述。 第四章 測(cè)量電路1-有關(guān)直流電橋的工作原理，電橋

6、電阻的規(guī)定，1、2、3、4號(hào)位置的約定；單臂橋、半橋、全橋的基本電路；電橋的加減性；請(qǐng)注意如何提高電橋的靈敏度，可以采取的方法有提高電源電壓。2-有關(guān)交流電橋的特點(diǎn)；請(qǐng)注意交流電橋的二個(gè)推論，請(qǐng)查看講義PPT.即相鄰橋臂是電阻，另外二臂應(yīng)當(dāng)是？如果相對(duì)橋臂是電阻，則另外相對(duì)二臂一個(gè)是電感，則另一臂一定是電容。3有關(guān)調(diào)制與解調(diào)的基本概念，請(qǐng)掌握?qǐng)D解過(guò)程，并會(huì)文字描述。4濾波器的分類，四種濾波器的幅頻特性請(qǐng)仔細(xì)看橫帶寬濾波器，見書108頁(yè)。恒帶寬濾波器在所有頻帶都具有同樣良好的分辨力，恒帶寬比濾波器在高頻段的頻率分辨力如何？5濾波器因數(shù)的定義，見書105，公式4,30。因數(shù)越小，說(shuō)明選擇性越好。第

7、五章 信號(hào)分析與處理1-信號(hào)的基本概念，信號(hào)的分類，信號(hào)的時(shí)域分析與頻域分析。2周期性信號(hào)的特點(diǎn)，請(qǐng)注意看講義，紅筆重點(diǎn)，頻譜的三個(gè)特性，離散型、諧波性、收斂性；3-非周期性信號(hào)的特點(diǎn)，頻譜特性，連續(xù)性和密度性；請(qǐng)注意非周期性信號(hào)的特例，準(zhǔn)周期信號(hào)。它的頻譜具有離散型。第六章 測(cè)試技術(shù)在工程中的應(yīng)用1-抗干擾技術(shù)的種類，以及選擇原則；請(qǐng)注意工程實(shí)例，要求設(shè)計(jì)一個(gè)應(yīng)用，包括測(cè)量原理，測(cè)量電路，傳感器的選擇；第二章 常用傳感器1、傳感器的定義廣義上說(shuō)：能感知某一物理量、化學(xué)量、生物量等的信息，并能按一定規(guī)律將其轉(zhuǎn)化為可以加以利用的信息的裝置。狹義上說(shuō)：傳感器就是能感知被測(cè)量，并能按一定規(guī)律將其轉(zhuǎn)化

8、為電量的裝置。根據(jù)中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(GB7665.87)傳感器通用術(shù)語(yǔ)，傳感器(Transducer/Sensor)的定義是：能感受規(guī)定的被測(cè)量并按照一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的器件或裝置。通常傳感器由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成。其中敏感元件(Sensing element)是指?jìng)鞲衅髦心苤苯痈惺鼙粶y(cè)量的部分；轉(zhuǎn)換元件(Transition element)是指?jìng)鞲衅髦心軐⒚舾性敵隽哭D(zhuǎn)換為適于傳輸和測(cè)量的電信號(hào)部分。2、傳感器的基本特性靈敏度: 是指?jìng)鞲衅鬏敵隽康淖兓颗c輸入量的變化量之比。一般情況下，靈敏度越高越好。線性度: 傳感器的輸出信號(hào)與輸入信號(hào)之間成比例關(guān)系，即線性度好。這樣才

9、能避免或減小線性度誤差。重復(fù)性: 是衡量在同一工作條件下，對(duì)同一被測(cè)量進(jìn)行多次連續(xù)測(cè)量所得結(jié)果之間的不一致程度的指標(biāo)。所得結(jié)果分散范圍越小，重復(fù)性越好精確度:表示傳感器的輸出結(jié)果與被測(cè)量的實(shí)際值之間的符合程度， 是測(cè)量值的精密程度與準(zhǔn)確程度的綜合反映.穩(wěn)定性: 是指在相同條件且相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)，其輸入特性和輸出特性不發(fā)生變化的能力。影響傳感器穩(wěn)定性的因素是時(shí)間和環(huán)境。動(dòng)態(tài)特性: 反映傳感器對(duì)于隨時(shí)間變化的動(dòng)態(tài)量的響應(yīng)特性。當(dāng)被測(cè)量是一隨時(shí)間而變化的動(dòng)態(tài)信號(hào)時(shí)， 就必須考慮其輸出能否跟得上輸入信號(hào)的變化，它會(huì)產(chǎn)生多大的動(dòng)態(tài)誤差。因此要求傳感器能夠迅速地、精確地跟蹤輸入信號(hào)，并具有相應(yīng)的輸出。 環(huán)境參

10、數(shù):主要是指?jìng)鞲衅髟试S使用的工作溫度范圍及濕度環(huán)境壓力、環(huán)境振動(dòng)和沖擊等引起環(huán)境壓力誤差、環(huán)境振動(dòng)誤差和沖擊誤差等。3、傳感器的分類方法和種類1)按被測(cè)物理量分類機(jī)械量: 長(zhǎng)度、厚度、位移、速度、加速 度、 旋轉(zhuǎn)角、轉(zhuǎn)數(shù)、質(zhì)量、重量、力、壓力、真空度、力矩、風(fēng)速、流速、流量化學(xué)量：濕度、PH值聲: 聲壓、噪聲磁: 磁通、磁場(chǎng)強(qiáng)度溫度: 溫度、熱量、比熱光： 亮度、色彩2)按傳感器工作原理分類應(yīng)變式、壓電式、光電式、紅外式、光纖式、電阻式、電容式、電感式等3)按能量關(guān)系分類能量轉(zhuǎn)換型（無(wú)源型）:直接由被測(cè)對(duì)象輸入能量使其工作。例如:熱電偶溫度計(jì),壓電式加速度計(jì).能量控制型（有源型）:從外部供給能

11、量并由被測(cè)量控制外部供給能量的變化.例如:電阻應(yīng)變片.4)敏感元件與被測(cè)對(duì)象之間關(guān)系物性型:依靠敏感元件材料本身物理性質(zhì)的變化來(lái)實(shí)現(xiàn)信號(hào)變換.如:水銀溫度計(jì)。結(jié)構(gòu)型:依靠傳感器結(jié)構(gòu)參數(shù)的變化實(shí)現(xiàn)信號(hào)轉(zhuǎn)變。 例如:電容式和電感式傳感器5)輸出信號(hào)性質(zhì)分傳感器可分為: 開關(guān)型（二值型）傳感器；數(shù)字型傳感器；模擬型傳感器等4、電阻型傳感器（P45）把被測(cè)量對(duì)象的變化量轉(zhuǎn)換為電阻變化的傳感器應(yīng)變效應(yīng)：導(dǎo)體或半導(dǎo)體材料在外界力的作用下產(chǎn)生機(jī)械變形時(shí)（伸長(zhǎng)或縮短），其電阻值相應(yīng)發(fā)生變化。壓阻效應(yīng)：指某些半導(dǎo)體材料在沿某一軸向受到外力作用時(shí)，其電阻率發(fā)生變化的現(xiàn)象。K012E為電阻應(yīng)變片的靈敏度系數(shù)，該值對(duì)

12、于特定的材料恒定為常數(shù)，說(shuō)明：電阻值的相對(duì)變化與應(yīng)變成正比，因此通過(guò)測(cè)量應(yīng)變，便可測(cè)量電阻變化，這就是應(yīng)變片原理。（12）項(xiàng)是由幾何尺寸變化引起的，E項(xiàng)是由于電阻率變化引起的。對(duì)于金屬絲應(yīng)變片來(lái)說(shuō)，（12）項(xiàng)遠(yuǎn)大于E項(xiàng)。而對(duì)于半導(dǎo)體而言，E項(xiàng)遠(yuǎn)大于（12）項(xiàng)，因此公式可簡(jiǎn)化為：K0E。應(yīng)變選擇原則：當(dāng)測(cè)量較小應(yīng)變時(shí)，應(yīng)選用壓阻效應(yīng)工作的應(yīng)變片，而測(cè)量大應(yīng)變時(shí)，應(yīng)選用應(yīng)變效應(yīng)工作的應(yīng)變片。5、電容式傳感器（P54）采用電容器作為傳感元件，將不同物理量的變化轉(zhuǎn)換為電容量的變化。電容器傳感器的靈敏度由上式可見：靈敏度與間隙的平方成反比，間隙大，靈敏度低；需要注意，靈敏度高帶來(lái)的問(wèn)題，就是非線性會(huì)增大

13、。因此，變極距型電容式傳感器常工作在一個(gè)較小的范圍內(nèi)（0.01數(shù)百微米），而且最大應(yīng)小于極板間距的1/51/10。減小可以提高靈敏度。為了改善非線性、提高靈敏度和減小外界因素(如電源電壓、環(huán)境溫度)的影響，常常作成差動(dòng)式結(jié)構(gòu)或采用適當(dāng)?shù)臏y(cè)量電路來(lái)改善其非線性。6、電感式傳感器（P66）利用電磁感應(yīng)原理將被測(cè)非電量如位移、壓力、流量、振動(dòng)等轉(zhuǎn)換成線圈自感系數(shù)L或互感系數(shù)M的變化，再由測(cè)量電路轉(zhuǎn)換為電壓或電流的變化量輸出，這種裝置稱為電感式傳感器。其分類為自感式（變間隙型、變面積、螺管型和渦流型）與互感式。（1）線圈的電感可用下式表示：在鐵芯和銜鐵之間有氣隙，傳感器的運(yùn)動(dòng)部分與銜鐵相連。當(dāng)銜鐵移動(dòng)

14、時(shí)，氣隙厚度發(fā)生改變，引起磁路中磁阻變化，從而導(dǎo)致電感線圈的電感值變化，因此只要能測(cè)出這種電感量的變化，就能確定銜鐵位移量的大小和方向。一般情況下，導(dǎo)磁體的磁阻與空氣隙磁阻相比是很小的，因此線圈的電感值可近似地表示為：變間隙式自感式電感傳感器靈敏度：于不是常數(shù)，會(huì)產(chǎn)生非線性誤差，因此這種傳感器常規(guī)定在較小氣隙變化范圍內(nèi)工作。設(shè)氣隙變化為（0，0），氣隙變化甚小。即遠(yuǎn)小于0時(shí)（一般要求小與10倍以上），S進(jìn)一步近似為變面積式。變面積型自感傳感器的自感與面積成線性關(guān)系，但這種傳感器的靈敏度較低。螺管型電感傳感器的銜鐵隨被測(cè)對(duì)象移動(dòng)，線圈磁力線路徑上的磁阻發(fā)生變化，線圈電感量也因此而變化。線圈電感量

15、的大小與銜鐵插入線圈的深度有關(guān)。設(shè)線圈長(zhǎng)度為l、線圈的平均半徑為r、線圈的匝數(shù)為N、銜鐵進(jìn)入線圈的長(zhǎng)度la、銜鐵的半徑為ra、鐵心的有效磁導(dǎo)率為m，則線圈的電感量L與銜鐵進(jìn)入線圈的長(zhǎng)度la的關(guān)系可表示為：電渦流傳感器當(dāng)通過(guò)金屬導(dǎo)體的磁通變化時(shí)，會(huì)在導(dǎo)體中產(chǎn)生感生電流，這種電流在導(dǎo)體中是自行閉合的，這就是所謂電渦流。電渦流的產(chǎn)生必然要消耗一部分能量，從而使產(chǎn)生磁場(chǎng)的線圈阻抗發(fā)生變化，這一物理現(xiàn)象稱為渦流效應(yīng)。電渦流式傳感器是利用渦流效應(yīng)，將非電量轉(zhuǎn)換為阻抗的變化而進(jìn)行測(cè)量的。電渦流傳感器的線圈與被測(cè)金屬導(dǎo)體間是磁性耦合，電渦流傳感器是利用這種耦合程度的變化來(lái)進(jìn)行測(cè)量的。被測(cè)物體的物理性質(zhì)，以及它

16、的尺寸等都與總的測(cè)量裝置特性有關(guān)。一般來(lái)說(shuō)，被測(cè)物的電導(dǎo)率越高，傳感器的靈敏度也越高。高頻反射、低頻透射。電渦流式傳感器可以實(shí)現(xiàn)非接觸地測(cè)量物體表面為金屬導(dǎo)體的多種物理量，如位移、振動(dòng)、厚度、轉(zhuǎn)速、應(yīng)力、硬度等參數(shù)。這種傳感器也可用于無(wú)損探傷。電渦流式傳感結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、頻率響應(yīng)寬、靈敏度高、測(cè)量范圍大、抗干憂能力強(qiáng)，特別是有非接觸測(cè)量的優(yōu)點(diǎn)，因此在工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的各個(gè)領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。（2）（互感式）差動(dòng)變壓器的工作原理類似變壓器的作用原理。這種類型的傳感器主要包括有銜鐵、一次繞組和二次繞組等。一、二次繞組間的耦合能隨銜鐵的移動(dòng)而變化，即繞組間的互感隨被測(cè)位移改變而變化。由于在使用時(shí)采用

17、兩個(gè)二次繞組反向串接，以差動(dòng)方式輸出，所以把這種傳感器稱為差動(dòng)變壓器式電感傳感器，通常簡(jiǎn)稱差動(dòng)變壓器。7、壓電傳感器（P79）壓電效應(yīng)：某些電介質(zhì)在沿一定方向上受到外力的作用而變形時(shí)，其內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生極化現(xiàn)象，同時(shí)在它的兩個(gè)相對(duì)表面上出現(xiàn)正負(fù)相反的電荷。當(dāng)外力去掉后，它又會(huì)恢復(fù)到不帶電的狀態(tài)，這種現(xiàn)象稱為正壓電效應(yīng)。當(dāng)作用力的方向改變時(shí)，電荷的極性也隨之改變。相反，當(dāng)在電介質(zhì)的極化方向上施加電場(chǎng)，這些電介質(zhì)也會(huì)發(fā)生變形，電場(chǎng)去掉后，電介質(zhì)的變形隨之消失，這種現(xiàn)象稱為逆壓電效應(yīng)。P84圖3.50測(cè)量電路（P85-86）：壓電傳感器本身所產(chǎn)生的電荷量很小，而傳感器本身的內(nèi)阻又很大，因此其輸出信號(hào)十分微

18、弱，給后續(xù)電路提出很高要求。需將壓電傳感器先接到高輸入阻抗的前置放大器，經(jīng)阻抗變換之后再采用一般的放大、檢波電路處理，方可將輸出信號(hào)提供給指示及記錄儀表。只有當(dāng)壓電傳感器外電路負(fù)載無(wú)窮大時(shí)，傳感器內(nèi)部信號(hào)電荷才能無(wú)“漏損”，壓電傳感器受力后產(chǎn)生的電壓或電荷才能長(zhǎng)期保存，否則電路將以某時(shí)間常數(shù)按指數(shù)規(guī)律放電。這對(duì)于靜態(tài)標(biāo)定以及低頻準(zhǔn)靜態(tài)測(cè)量極為不利，必然帶來(lái)誤差。事實(shí)上，傳感器內(nèi)部不可能沒(méi)有泄漏，外電路負(fù)載也不可能無(wú)窮大，只有外力以較高頻率不斷地作用，傳感器的電荷才能得以補(bǔ)充。因此，壓電元件不適合于靜態(tài)測(cè)量。圖a）從電路上看，這是并聯(lián)接法， 類似兩個(gè)電容的并聯(lián)。所以，外力作用下正負(fù)電極上的電荷量

19、增加了1倍，電容量也增加了1倍，輸出電壓與單片時(shí)相同。并聯(lián)接法輸出電荷大，時(shí)間常數(shù)大，宜用于測(cè)量緩變信號(hào)，并且適用于以電荷作為輸出量的場(chǎng)合。圖b）從電路上看是串聯(lián)的，兩壓電片中間粘接處正負(fù)電荷中和，上、 下極板的電荷量與單片時(shí)相同，總電容量為單片的一半，輸出電壓增大了1倍。 串聯(lián)接法，輸出電壓大，本身電容小，適用于以電壓作為輸出信號(hào)，且測(cè)量電路輸入阻抗很高的場(chǎng)合。8、磁電式傳感器（P90）磁通的變化可通過(guò)多種方法來(lái)實(shí)現(xiàn)，如磁鐵與線圈之間作切割磁力線運(yùn)動(dòng)、磁路中磁阻變化、恒定磁場(chǎng)中線圈面積變化等。因此可制造出不同類型的傳感器，用于測(cè)量速度、扭矩等物理量當(dāng)一個(gè)N匝線圈相對(duì)地處于隨時(shí)間變化的磁場(chǎng)中，

20、當(dāng)穿過(guò)它的磁通量發(fā)生變化時(shí)，線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)當(dāng)線圈在垂直于磁場(chǎng)方向作直線運(yùn)動(dòng)或旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，若以線圈相對(duì)磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)的速度v或角速度表示，則所產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e為：9、熱電式傳感器（P92）由A、B兩種不同的導(dǎo)體兩端相互緊密地接在一起，組成一個(gè)閉合回路。當(dāng)兩接點(diǎn)的溫度不等（TT0）時(shí)，回路中就會(huì)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，從而形成電流，串接在回路中的電流表指針將發(fā)生偏轉(zhuǎn)，這一現(xiàn)象通常稱為熱電效應(yīng)（塞貝克效應(yīng)）。熱電勢(shì)EAB(T,T0)=接觸電勢(shì)溫差電勢(shì)帕爾帖效應(yīng) 湯姆遜效應(yīng)AB(T, T0)=EAB(T) -EAB(T0) +EB(T, T0) -EA(T, T0)熱電偶回路中總的熱電勢(shì)應(yīng)是接觸電勢(shì)與溫差電勢(shì)之

21、和。如果構(gòu)成熱電偶的兩個(gè)熱電極材料相同，帕爾貼電勢(shì)為零，即使兩結(jié)點(diǎn)的溫度不同，由于兩支路的湯姆遜電勢(shì)相互抵消，熱電偶內(nèi)部的總熱電勢(shì)為零。因此，熱電偶必須采用兩種不同的材料作為電極；如果兩結(jié)點(diǎn)溫度相等（TT0），湯姆遜熱電勢(shì)為零，盡管導(dǎo)體A、B的材料不同，由于兩端點(diǎn)的帕爾帖熱電勢(shì)絕對(duì)值相等，因此總熱電勢(shì)為零，因而熱電偶的兩端點(diǎn)必須具有不同的溫度。工作機(jī)理：當(dāng)材料固定后，回路的熱電勢(shì)EAB(T,T0)只與兩結(jié)點(diǎn)溫度有關(guān)系，回路的熱電勢(shì)是兩結(jié)點(diǎn)溫度函數(shù)之差：當(dāng)參考端溫度T0固定不變時(shí)，則f(T0)為常數(shù)，此時(shí)熱電勢(shì)就是工作端溫度T的單值函數(shù)。熱端（工作端）冷端（參考端）測(cè)出總的熱電勢(shì)后，測(cè)量溫度的方

22、法通常用查熱電偶分度表的方法來(lái)確定被測(cè)溫度值。（1）中間導(dǎo)體定律：在熱電偶回路中，只要接入的第三導(dǎo)體兩端溫度相同，則對(duì)回路的總的熱電動(dòng)勢(shì)沒(méi)有影響。（2）標(biāo)準(zhǔn)電極定律：當(dāng)熱電偶回路的兩個(gè)結(jié)點(diǎn)溫度為T、T0時(shí)，用導(dǎo)體AB組成的熱電偶的熱電勢(shì)等于熱電偶AC和熱電偶CB的代數(shù)和。（3）中間溫度定律：熱電偶AB的熱電勢(shì)僅取決于熱電偶的材料和兩個(gè)結(jié)點(diǎn)的溫度，而與溫度沿?zé)犭姌O的分布以及熱電極的參數(shù)和形狀無(wú)關(guān)。冷端補(bǔ)償：?jiǎn)栴}：熱電偶的分度表所表征的是冷端溫度為0時(shí)的熱電勢(shì)-溫度關(guān)系，與熱電偶配套使用的顯示儀表就是根據(jù)這一關(guān)系進(jìn)行刻度的辦法：0恒溫法；冷端溫度修正法；儀表機(jī)械零點(diǎn)調(diào)整法；補(bǔ)償電橋法熱電阻和熱敏電

23、阻熱電阻：導(dǎo)體的電阻值隨溫度變化而變化，通過(guò)其阻值的測(cè)量可以推算出被測(cè)物體的溫度，利用此原理構(gòu)成的傳感器就是電阻溫度傳感器。純金屬和極大多數(shù)合金的電阻率隨溫度的增加而增加（具有正的溫度系數(shù)）導(dǎo)體電阻值隨溫度變化的關(guān)系式為：RR11（t2t1）R1（1t）；其中R1為溫度t1時(shí)的電阻值；為金屬材料在溫度t1時(shí)的溫度系數(shù)；tt2t1。這種溫度傳感器的材料通常為鉑、鎳和銅，最知名的電阻溫度計(jì)的材料為鉑。熱敏電阻：（P105）利用半導(dǎo)體制成，其特點(diǎn)是電阻率隨溫度顯著變化。因其電阻溫度系數(shù)大，靈敏度高；熱慣性小，反應(yīng)速度快；體積小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；使用方便，壽命長(zhǎng)，易于實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離測(cè)量等特點(diǎn)得到廣泛地應(yīng)用。熱敏

24、電阻是非線性電阻，它的非線性特性上表現(xiàn)在電阻與溫度的關(guān)系不是直線關(guān)系，而是指數(shù)關(guān)系，PTC正溫度系數(shù)熱敏電阻的阻值隨溫度升高而急劇增大。NTC負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻的阻值隨溫度升高而急劇減小。10、磁敏傳感器（P122）霍爾傳感器是利用半導(dǎo)體材料的霍爾效應(yīng)進(jìn)行測(cè)量的一種傳感器。它可以直接測(cè)量磁場(chǎng)及微位移量，也可以間接測(cè)量液位、壓力等工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程參數(shù)。應(yīng)用（P132）可用于測(cè)量磁場(chǎng)、電流、位移、壓力、振動(dòng)、轉(zhuǎn)速等電流傳感器、位移傳感器、鐵磁材料檢測(cè)、計(jì)數(shù)裝置、接近開關(guān)、轉(zhuǎn)速表、角位移測(cè)量?jī)x、汽車電子點(diǎn)火器。11、光電傳感器（P109）光電傳感器是采用光電元件做為檢測(cè)元件的傳感器。它首先把被測(cè)量的變化

25、轉(zhuǎn)換成光信號(hào)的變化，然后借助光電元件進(jìn)一步將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。用光照射某一物體，光子能量就傳遞給電子，并且是一個(gè)光子的全部能量一次性地被一個(gè)電子所吸收，電子得到光子傳遞的能量后其狀態(tài)就會(huì)發(fā)生變化，從而使受光照射的物體產(chǎn)生相應(yīng)的電效應(yīng)。在光線作用下能使電子逸出物體表面的現(xiàn)象稱為外光電效應(yīng)，基于外光電效應(yīng)的光電元件有光電管、光電倍增管等；在光線作用下能使物體的電阻率改變的現(xiàn)象稱為內(nèi)光電效應(yīng)?；趦?nèi)光電效應(yīng)的光電元件有光敏電阻、光敏晶體管等；在光線作用下，物體產(chǎn)生一定方向電動(dòng)勢(shì)的現(xiàn)象稱為光生伏特效應(yīng)，基于光生伏特效應(yīng)的光電元件有光電池等。12、壓磁式傳感器壓磁效應(yīng)：某些鐵磁物質(zhì)在外界機(jī)械力的作用下

26、, 某些鐵磁物質(zhì)在外界機(jī)械力的作用下, 其內(nèi)部產(chǎn)生機(jī)械應(yīng)力, 其內(nèi)部產(chǎn)生機(jī)械應(yīng)力, 從而引起磁導(dǎo)率的改變。磁致伸縮：某些鐵磁物質(zhì)在外界磁場(chǎng)的作用下會(huì)產(chǎn)生變形,有些伸長(zhǎng),有些則壓縮. 生變形,有些伸長(zhǎng),有些則壓縮。常用來(lái)測(cè)量幾萬(wàn)牛頓的壓力,耐過(guò)載能力強(qiáng),線性度常用來(lái)測(cè)量幾萬(wàn)牛頓的壓力,耐過(guò)載能力強(qiáng),線性度3%-5%第三章 測(cè)試系統(tǒng)的特性1測(cè)試系統(tǒng)的基本要求通常的工程測(cè)試問(wèn)題總是處理輸入量x(t)、系統(tǒng)的傳輸或轉(zhuǎn)換特性h(t)和輸出量y(t)三者之間的關(guān)系。 理想的測(cè)試系統(tǒng)應(yīng)該具有單值的、確定的輸入輸出關(guān)系。對(duì)于每一個(gè)輸入量，系統(tǒng)都有一個(gè)單一的輸出量與之一一對(duì)應(yīng)，知道其中一個(gè)量就可以確定另一個(gè)量，

27、并且以輸出和輸入成線性關(guān)系為最佳。在靜態(tài)測(cè)量中，測(cè)試系統(tǒng)的這種線性關(guān)系雖然總是所希望的，但不是必須的，因?yàn)橛们€校正或用輸出補(bǔ)償技術(shù)作非線性校正并不困難。簡(jiǎn)而言之：理想的測(cè)試的系統(tǒng)應(yīng)該具有單值的確定的輸入輸出關(guān)系，并且輸入輸出關(guān)系呈線性為最佳。2線性系統(tǒng)的主要性質(zhì)（疊加、比例、微分、積分、頻率保持）。3有關(guān)誤差的概念、分類，有關(guān)相對(duì)誤差的定義，計(jì)算公式（1）概念定義：誤差：測(cè)量裝置的示值和被測(cè)量的真值之間的差值 真值：是在理想情況下表征一個(gè)物理量真實(shí)的值，他客觀存在卻不能測(cè)量得到，隨著科技的不斷發(fā)展，測(cè)量結(jié)果的數(shù)值會(huì)不斷接近真值；約定真值：是按照國(guó)際公認(rèn)的單位定義，利用科技發(fā)展的最高水平所復(fù)現(xiàn)

28、的單位基準(zhǔn)約定，與真值相似并可供使用的值。實(shí)際測(cè)量中，常用某一被測(cè)量多次測(cè)量的平均值或上一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)儀器測(cè)得的示值作約定真值。絕對(duì)誤差：被測(cè)參數(shù)的測(cè)量值x與真值x0的差值：相對(duì)誤差：用絕對(duì)誤差與真值之比的百分?jǐn)?shù)表示的，當(dāng)分母為約定真值時(shí)，該誤差稱為實(shí)際相對(duì)誤差。相對(duì)誤差較絕對(duì)誤差更能說(shuō)明測(cè)量的精確程度。示值相對(duì)誤差：示值相對(duì)誤差是用絕對(duì)誤差與示值之比的百分?jǐn)?shù)來(lái)表示，即：引用誤差（滿度相對(duì)誤差）：分母為儀器量程滿度值xm 。引用誤差是為評(píng)價(jià)測(cè)量?jī)x表的精確度等級(jí)而引入的，常以允許引用誤差值來(lái)作為準(zhǔn)確度級(jí)別的代號(hào)。國(guó)際上規(guī)定：電測(cè)儀表的精度等級(jí)指數(shù)分為0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5、5.

29、0七級(jí)。被測(cè)量值與量程xm相差越小，測(cè)量精度越高。選量程時(shí)，應(yīng)盡可能將測(cè)量值近似儀表滿度值，一般不小于滿度值的2/3。系統(tǒng)誤差：每次測(cè)量同一量時(shí)，呈現(xiàn)出相同的或確定性方式的那些測(cè)量誤差。它常常由標(biāo)定誤差、持久發(fā)生的人為誤差、不良儀器造成的誤差、負(fù)載產(chǎn)生的誤差、裝置分辨率局限產(chǎn)生的誤差等因素所產(chǎn)生。隨機(jī)誤差：每次測(cè)量同一量時(shí)，其數(shù)值均不一致，但卻具有零均值的哪些測(cè)量誤差。它產(chǎn)生的原因有：測(cè)量人員的隨機(jī)因素、設(shè)備受到干擾、試驗(yàn)條件的波動(dòng)、測(cè)量?jī)x器靈敏度不夠等。比如機(jī)械摩擦或振動(dòng)可能會(huì)使指示值在真值附近波動(dòng)。粗大誤差（寄生誤差）：意想不到而存在的誤差，如試驗(yàn)中因過(guò)失或錯(cuò)誤引起的誤差，試驗(yàn)之后的計(jì)算誤

30、差等。（2）分類分類誤差定義按誤差的基本性質(zhì)和特點(diǎn)和分類系統(tǒng)誤差在同一條件下，多次重復(fù)測(cè)量同一量時(shí)，誤差的大小和符號(hào)保持不變或按一定規(guī)律變化，這種誤差稱為系統(tǒng)誤差。隨機(jī)誤差在同一條件下，多次重復(fù)測(cè)量同一量時(shí)，大小相符號(hào)均作無(wú)規(guī)律變化的誤差稱為隨機(jī)誤差。粗大誤差明顯歪曲測(cè)量結(jié)果的誤差稱為粗大誤差。按誤差產(chǎn)生的來(lái)源分類工具誤差由于測(cè)量?jī)x表或儀表組成元件本身不完善引起的誤差方法誤差由于測(cè)量?jī)x表原理不完善引起的誤差。按誤差的量綱分類絕對(duì)誤差測(cè)量值和真值的差值，和被測(cè)量具有相同的量綱。相對(duì)誤差絕對(duì)誤差和被測(cè)量的實(shí)際值（或示值）的比值，通常以百分?jǐn)?shù)來(lái)表示。是無(wú)量綱量。引用誤差絕對(duì)誤差和儀表滿量程的比值，一

31、般以百分?jǐn)?shù)來(lái)表示。通常以最大引用誤差來(lái)確定儀表的精確度等級(jí)。按儀表的工作條件分類基本誤差儀表在規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)條件下所具有的誤差。附加誤差儀表在偏離規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)條件工作時(shí)除基本誤差外又附加產(chǎn)生的誤差。按被測(cè)量隨時(shí)間變化的速度分類靜態(tài)誤差在被測(cè)量穩(wěn)定不變條件下進(jìn)行測(cè)量時(shí)所產(chǎn)生的誤差。動(dòng)態(tài)誤差在被測(cè)量隨時(shí)間變化的過(guò)程中進(jìn)行測(cè)量時(shí)所產(chǎn)生的附加誤差。（3）在選用測(cè)試系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)在合理選用量程的條件下，再選擇合適的精度等級(jí)，一般應(yīng)盡量避免在全量程的1/3以下范圍內(nèi)工作， 以免產(chǎn)生較大的相對(duì)誤差。 4 -有關(guān)測(cè)試系統(tǒng)的精度精密度：表示多次重復(fù)測(cè)量中，測(cè)量值彼此之間的重復(fù)性或分散性大小的程度。精密度反映隨機(jī)誤差的大小

32、，隨機(jī)誤差愈小，測(cè)量值就愈密集，重復(fù)性愈好，精密度愈高。正確度：表示多次重復(fù)測(cè)量中，測(cè)量平均值與真值接近的程度。正確度反映系統(tǒng)誤差的大小，系統(tǒng)誤差愈小，測(cè)量平均值就愈接近真值，正確度愈高。準(zhǔn)確度(精確度)：表示多次重復(fù)測(cè)量中，測(cè)量值與真值一致的程度。準(zhǔn)確度反映隨機(jī)誤差和系統(tǒng)誤差綜合的大小，只有當(dāng)隨機(jī)誤差和系統(tǒng)誤差都小時(shí)，準(zhǔn)確度才高。準(zhǔn)確度也簡(jiǎn)稱為精度。衡量精度的性能指標(biāo)常用相對(duì)誤差和引用誤差來(lái)表示。 式中：x測(cè)試系統(tǒng)給出的測(cè)量值； 、n被測(cè)量的真值和額定真值； x、xn測(cè)量平均值和額定測(cè)量值(測(cè)量范圍的上限值或量程)。 5-有關(guān)系統(tǒng)靜態(tài)特性參數(shù)(線性度，靈敏度、滯后量)；線性度:是指測(cè)試系統(tǒng)的

33、輸出與輸入之間能否像理想系統(tǒng)那樣保持常值比例關(guān)系(線性關(guān)系)的一種度量。在靜態(tài)測(cè)量中， 通常用實(shí)驗(yàn)的方法求取系統(tǒng)的輸出與輸入關(guān)系曲線，稱為標(biāo)定曲線，標(biāo)定曲線與擬合直線的接近程度稱為線性度。如圖3.3所示，線性度用標(biāo)定曲線與擬合直線的最大偏差B與滿量程輸出值A(chǔ)的百分比表示， 即 靈敏度是測(cè)試系統(tǒng)對(duì)被測(cè)量變化的反應(yīng)能力，是反映系統(tǒng)特性的一個(gè)基本參數(shù)。當(dāng)系統(tǒng)輸入x有一個(gè)變化量x，引起輸出y也發(fā)生相應(yīng)的變化量y，則輸出變化量與輸入變化量之比稱為靈敏度，用S表示，即 在靜態(tài)測(cè)量中，對(duì)于呈直線關(guān)系的線性系統(tǒng)，得式中：b擬合直線的斜率，而非線性系統(tǒng)的靈敏度就是該系統(tǒng)特性曲線的斜率。 滯后量(回程誤差) ：當(dāng)

34、輸入x由小增大，而后又由大減小時(shí)，同一個(gè)輸入量系統(tǒng)會(huì)出現(xiàn)不同的輸出量。在全量程范圍內(nèi)，同一個(gè)輸入量的前后兩個(gè)輸出量的最大差值稱為滯后量H，如圖3.4所示。滯后量也可用最大輸出差值H與滿量程輸出值A(chǔ)的百分比表示，即6有關(guān)動(dòng)態(tài)特性 描述方法：系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性可采用微分方程、傳遞函數(shù)和頻率特性來(lái)描述；在工程測(cè)試技術(shù)中，常采用頻率響應(yīng)來(lái)描述；在控制工程中，常采用傳遞函數(shù)來(lái)描述。第四章 測(cè)量電路1-有關(guān)直流電橋的工作原理輸出電壓為：由上式可見：若R1R3=R2R4，則輸出電壓必為零，此時(shí)電橋處于平衡狀態(tài)，稱為平衡電橋。若當(dāng)四個(gè)橋臂的阻值變化同號(hào)時(shí)：設(shè)四個(gè)橋臂的初始電阻值均為R0，輸出電壓為：半橋單臂 半橋

35、雙臂 全橋相鄰兩橋臂電阻的變化所產(chǎn)生的輸出電壓為該兩橋臂各阻值變化產(chǎn)生的輸出電壓值差相對(duì)兩橋臂電阻的變化所產(chǎn)生的輸出電壓為該兩橋臂各阻值變化產(chǎn)生的輸出電壓值和各種電橋的靈敏度分別為：如何提高電橋的靈敏度？可以采取的方法有提高電源電壓。有關(guān)交流電橋的特點(diǎn)采用交流電壓供電，四個(gè)橋臂可以是電感L、電容C或者電阻R，均用阻抗符號(hào)Z表示。根據(jù)對(duì)直流電橋的討論可以寫出交流電橋平衡要滿足兩個(gè)條件，即：兩相對(duì)橋臂的阻抗模的乘積相等；其阻抗角的和相等。若電橋中有一對(duì)相鄰橋臂為電阻，根據(jù)平衡條件，其余二橋臂一定為同類的阻抗；若電橋中有一對(duì)相對(duì)橋臂為電阻，根據(jù)平衡條件，其余二橋臂一定具有異類的阻抗（如果相對(duì)橋臂是電

36、阻，則另外相對(duì)二臂一個(gè)是電感，則另一臂一定是電容。）3有關(guān)調(diào)制與解調(diào)的基本概念（自帶高頻教材）把控制高頻振蕩波的緩變信號(hào)稱為調(diào)制波；載送緩變信號(hào)的高頻振蕩波稱為載波；經(jīng)過(guò)調(diào)制的高頻振蕩波稱為已調(diào)波，分別有調(diào)幅波、調(diào)頻波調(diào)幅是將高頻正弦或余弦信號(hào)（載波）與測(cè)量信號(hào)（調(diào)制波）相乘，使高頻載波信號(hào)的幅值隨測(cè)量信號(hào)的變化而變化。調(diào)頻(頻率調(diào)制)是利用信號(hào)電壓的幅值控制一個(gè)振蕩器， 振蕩器的輸出是等幅波，但其振蕩頻率和信號(hào)電壓成正比。 當(dāng)信號(hào)電壓為零時(shí)，調(diào)頻波的頻率等于載波頻率（中心頻率）； 信號(hào)電壓為正值時(shí)頻率提高，為負(fù)值時(shí)頻率降低。在整個(gè)調(diào)制過(guò)程中，調(diào)頻波的幅值保持不變，而瞬時(shí)頻率隨信號(hào)電壓作相應(yīng)的變化。所以調(diào)頻波是隨信號(hào)電壓變化的疏密不等的等幅波，其頻譜結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，雖與