一、名詞解釋
1.偏差式測量用儀表指標的位移（即偏差）決定被測量的量值，這種測量方法稱為偏差式測量。
2.零位式測量用指零儀表的零位反應測量系統的平衡狀態，在測量系統平衡時，用已知的標準量決定被測量的量值，這種測量方法稱為零位式測量。
3.微差式測量將被測量與已知的標準量相比較，取得差值後，再用偏差法測得此差值。
4.靜態測量被測量在測量過程中是固定不變的，對這種被測量進行的測量稱為靜態測量。靜態測量不需要考慮時間因素對測量的影響。
5.動態測量被測量在測量過程中是隨時間不斷變化的，對這種被測量進行的測量稱為動態測量。
6.測量誤差是測得值減去被測量的真值。
7.隨機誤差在同一測量條件下，多次測量被測量時，其絕對值和符號以不可預定方式變化著的誤差稱為隨機誤差。
8.遲滯感測器在相同工作條件下，輸入量由小到大（正行程）及輸入量由大到小（反行程）變化期間其輸入輸出曲線不重合的現象。
9.電阻應變效應即導體在外界作用下產生機械變形（拉伸或壓縮）時，其電阻值相應發生變化。
10.正壓電效應機械能轉換為電能的現象
11.逆壓電效應當在電介質極化方向施加電場，這些電介質會產生幾何變形，這種現象稱為逆壓電效應。
12.通常把沿電軸x方向的力作用下產生電荷的壓電效應稱為「縱向壓電效應」。把沿機械軸y方向的力作用下產生電荷的壓電效應稱為「橫向壓電效應」。
13.在光線的作用下能夠使物體產生一定方向的電動勢的現象稱為光生伏特效應。
14.光電池是一種直接將光能轉換為電能的光電器件。
15.絕對濕度是指在一定溫度和壓力條件下，每單位體積的混合氣體中所含水蒸氣的質量。相對濕度是指氣體的絕對濕度與同一溫度下達到飽和狀態的絕對濕度之比。
二、填空/選擇
1.測量誤差的表示方法有絕對誤差、實際相對誤差、引用誤差、基本誤差、附加誤差。
2.感測器的靜態特性效能指標有靈敏度、遲滯、線性度、重複性和漂移等。
3.感測器的時域動態效能指標有時間常數、延遲時間、上公升時間、峰值時間、超調量、衰減比。
4.半導體應變片是用半導體材料製成的，其工作原理基於半導體材料的壓阻效應。半導體材料的電阻率ρ隨作用應力的變化而發生變化的現象稱為壓阻效應。
5.自感式電感感測器是利用線圈的變化來實現測量的，它由線圈、鐵芯和銜鐵三部分組成。
6. 變面積型電容式感測器（88頁）
7.石英晶體縱向軸z稱為光軸，經過六面體稜線並垂直於光軸的x稱為電軸，與x和z同時垂直的軸y稱為機械軸。
8.氣敏感測器是用來檢測氣體類別、濃度和成分的感測器。
9.半導體氣敏感測器是利用氣體在半導體表面的氧化和還原反應導致敏感元件阻值變化而製成的。
10.圖9-3、9-4直熱式和旁熱式氣敏器件的符號（153頁）
11.濕度是指大氣中的水蒸氣含量，通常採用絕對濕度和相對濕度兩種表示方法。
12.頻率在16～2×hz之間，能為人耳所聞的機械波，稱為聲波；低於16hz的機械波，稱為次聲波；高於2×hz的機械波，稱為超聲波。
三、簡答分析計算
1.遲滯的定義、原因、公式、曲線（30頁）
2.習題9-7，ppt. 結構、rp作用、測試過程、測量絲加熱絲、旁熱式優點等。（163頁）
3.（171頁）圖10-5、10-6工作原理、公式計算
4.測溫電路：組成部分、各部分原理或用途、（ppt）
5.銅熱電阻感測器（ppt34頁）
1.遲滯
感測器在輸入量由小到大（正行程）及輸入量由大到小（反行程）變化期間其輸入輸出特性曲線不重合的現象稱為遲滯(如圖2-5所示)。也就是說，對於同一大小的輸入訊號，感測器的正反行程輸出訊號大小不相等，這個差值稱為遲滯差值。
感測器在全量程範圍內最大的遲滯差值δhmax與滿量程輸出值yfs之比稱為遲滯誤差，用γh表示，即
產生這種現象的主要原因是由於感測器敏感元件材料的物理性質和機械另部件的缺陷所造成的，例如彈性敏感元件彈性滯後、運動部件摩擦、傳動機構的間隙、緊韌體鬆動等。
2. 實用酒精測試儀
【習題9-7】圖9-23為酒精測試電路，a是顯示驅動器。問：（1）tgs—812是什麼感測器？
（2）2、5腳是感測器哪個部分？有什麼作用？（3）分析電路工作原理，調節rp有什麼意義？
【答】（1）tgs—812是氣敏感測器。
（2）2、5腳是氣敏感測器加熱電極。加熱電極，可以加速還原反應，提高氣敏感測器的靈敏度。燒掉金屬網上的灰塵和油漬，提高響應速度。
（3）電路工作原理
當氣體感測器探測不到酒精時，加在a的第5腳電平為低電平；當氣體感測器探測到酒精時，其內阻變低，從而使a的第5腳電平變高。a為顯示推動器，它共有10個輸出端，每個輸出端可以驅動乙個發光二極體，顯示推動器a根據第5腳電壓高低來確定依次點亮發光二極體的級數，酒精含量越高則點亮二極體的級數越大。上面5個發光二極體為紅色，表示超過安全水平。
下面5個發光二極體為綠色，代表安全水平，酒精含量不超過0.05%。
調節rp使測試儀適應在不同氣體、不同濃度的條件下工作。
3.超聲波流量感測器
超聲波流量感測器的測定方法是多樣的， 如傳播速度變化法、波速移動法、多卜勒效應法、流動聽聲法等。但目前應用較廣的主要是超聲波傳播時間差法。
超聲波在流體中傳播時，在靜止流體和流動流體中的傳播速度是不同的，利用這一特點可以求出流體的速度，再根據管道流體的截面積， 便可知道流體的流量。
如果在流體中設定兩個超聲波感測器，它們既可以發射超聲波又可以接收超聲波，乙個裝在上游，乙個裝在下游，其距離為l, 如圖10-5所示。如設順流方向的傳播時間為t1，逆流方向的傳播時間為t2，流體靜止時的超聲波傳播速度為c，流體流動速度為v，則
一般來說，流體的流速遠小於超聲波在流體中的傳播速度， 因此超聲波傳播時間差為
由於c >> v, 從上式便可得到流體的流速， 即
在實際應用中，超聲波探頭安裝在管道的外部，從管道的外面透過管壁發射和接受超聲波，而不會給管道的流體帶來影響，如圖10-6所示。此時超聲波的傳輸時間將由下式確定：
4.測溫電路
電路由三部分組成，感測器測量部分、調理部分、顯示部分。各部分的功能作如下介紹。
⑴ 感測器測量電路:
這是由測溫三極體與幾個電阻組成的電橋， m；n 兩點為其輸出端。它是將0℃時的電壓 ube=624.2mv 調至 umn= 0 mv的轉換電路。
電路元件的選擇
測溫元件選擇 mts102 或 in4148 均可。r1 為限流電阻， 取金屬膜電阻； r1=110k；1/4w。r2為平衡電阻，金屬膜電阻；r2=100k；1/4w。
rw可調電位器，10k；1/4w。
r′w=5.72kω,即調零電位器的中間頭對地電阻確定。
⑵ 電壓跟隨器 a1
a1是由運算放大器lm324組成的，其反相端與其輸出端短接，同相端接至m點，即測溫元件的對地電壓，也是測溫元件在不同溫度時的輸出電壓。此時我們是將其預置在0點上。因為a1的輸入阻抗ri=10—10 ω，故不會影響測溫元件的輸出。
而它的輸出阻抗r0很小，所以a1的帶負載能力很強，實質上它就是乙個同相電壓跟隨器。
⑶ 差動電壓放大器 a2
它也是由lm324運放組成的放大調整級。其反相端經20k電阻接至a1的輸出端，同相端經20k電阻接至rw的中間調整端（實質上是接在0℃調好的乙個固定電壓 un 上）。其輸出端接到直流0—1v顯示器的輸入端。
從（1）式可以看出，若 rf = 200k、r3 =20k時，af = -10，
由於rf 是可調的，所以調節rf 可以得到 100℃ 時的輸出電壓值 u0 =1v。
若將感溫探頭放入100℃的沸騰的水中，此時um =400mv。加在a2輸入端的電壓變化值為：
為了電路匹配，rp也應調至89.2k。
5.銅熱電阻感測器
電路由四部分組成，檢測部分、設定部分、顯示部分及控制部分。值得注意的是檢測與設定部分的電路結構是相同的。
a1 與 a3 是差動放大器， a2 是反相輸入的比例放大器， a4 是單限比較器。
電路工作原理的分析:
⑴ a1與rcu熱電阻組成溫度檢測部分
rcu接在a1的反饋支路中，由於rcu 隨著被測物件的溫度變化，其阻值也發生相應的變化，即改變了a1的輸出電壓u01。
當在0℃時，應使u01=0v，則由上式可得 rcu = rp1，觀察顯示器，若指示不為零，可以調整 rp1 使其對應為零值的位置。 即 0℃時，應使u01=0v，這就是調零點。固定封好rp1不動，為保持設定部分與檢測部分對稱，rp4也調到與rp1相同的阻值上。
⑵ a2與顯示器sb305組成溫度顯示電路
a2組成的是反相輸入比例放大器電路，其輸出電壓為：
此時將測溫探頭放入150℃的介質中，持續 3—5 分鐘，看顯示器顯示是否為滿刻度，顯示是否為150.0，若不是滿刻度，則調整rp2使其顯示150.0，即可封好rp2，這樣就使0—150℃的溫度測量除錯完成了。
⑶ a3組成的是總體電路的設定部分
a3是差動輸入比例運算電路，完成不同溫度的設定，以便於控制部分工作。其電路組成與檢測部分相似，不同的是反饋元件使用精密度電位器 rp3，用它來模擬不同溫度時的 rcu 的阻值，以達到設定溫度的目的。
⑷ 控制部分
a4及三極體3dk4b；繼電器k等組成電路的控制部分。a4組成的是比較器，它的輸出決定三極體是導通（工作），還是截止（不工作），以達到被控裝置是否執行。
a4的同相端由a1的檢測電壓u01輸入，反相端由溫度設定部分a3輸出電壓u03 輸入。其工作過程如下：
當u03>u01時，即u->u+，u04=u0l(低電平)，三極體截止，繼電器不動作。
當u03當工作時間到時， u03>u01，u04=u0l，三極體截止繼電器失電，裝置解除執行，調節結束。
感測器總結
第1章 感測器技術基礎 1 p2 乙個完整的自動測控系統一般由感測器 測量電路 顯示記錄裝置 或調節執行設定 和電源四部分組成。自動測控系統可分為開環和閉環兩種。感測器的主要作用 是將被測非物理量轉換成與其有一定關係的電量。2 p15 遠距離傳輸輸出電流國際上規定為4 20ma。訊號為0時對應4ma...
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感測器選擇總結
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