第一章概述
一、 感測器的作用是：感測器是各種資訊的感知、採集、轉換、傳輸和處理的功能器件，具有不可替代的重要作用。
二、 感測器的定義：能夠感受規定的被測量並按照一定規律轉換成可用輸出訊號的器件或裝置。
三、 感測器的組成：被測量量---敏感元件---轉換元件----基本轉換電路----電量輸出
四、 感測器的分類：按被測量物件分類（內部系統狀態的內部資訊感測器、外部環境狀態的外部資訊感測器、物性型）；按是否有能量轉換分類（能量控制型[有源型]、能量轉換型[無源型]）；按輸出訊號的性質分類（開關型[二值型]、模擬型、數字型）。
五、 感測器的特性主要是指輸出與輸入之間的關係。當輸入量為常量，或變化極慢時，稱為靜態特性；輸出量對於隨時間變化的輸入量的響應特性，這一關係稱為動態特性，這一特性取決於感測器本身及輸入訊號的形式。可以分為接觸式環節（以剛性接觸形式傳遞資訊）、模擬環節（多數是非剛性傳遞資訊）、數字環節。
動態測量輸入訊號的形式通常採用正弦週期（在頻域內）訊號和階躍訊號(在時域內)。
六、 感測器的靜態特性：線性度（以一定的擬合直線作基準與校準曲線比較）、遲滯、重複性、靈敏度（k0=△y/△x=輸出變化量/輸入變化量=k1k2···kn）和靈敏度誤差（rs=△k0/k0×100%、穩定性、靜態測量不確定性、其他效能引數：溫度穩定性、抗干擾穩定性。
七、 感測器的動態特性：傳遞函式、頻率特性（幅頻特性、相頻特性）、過渡函式。
八、 0階系統：靜態靈敏度；一階系統：靜態靈敏度，時間常數；二階系統：靜態靈敏度，時間常數，阻尼比。
九、 感測器的標定：通過各種試驗建立感測器的輸入量與輸出量之間的關係，確定感測器在不同使用條件下的誤差關係。國家標準測力機允許誤差±0.
001%，省、部一級計量站允許誤差±0.01%，市、企業計量站允許誤差±0.1%，三等標準測力機、感測器允許誤差±（0.
3～0.5）%，工程測試、試驗裝置、測試用力感測器允許誤差±1%。分為靜態標定和動態標定。
第二章位移檢測感測器
一、 測量位移常用的感測器有電阻式、電容式、渦流式、壓電式、感應同步器式、磁柵式、光電式。參量位移感測器是將被測物理量轉化為電引數，即電阻、電容或電感等。發電型位移感測器是將被測物理量轉換為電源性參量，如電動勢、電荷等。
屬於能量轉換型感測器，這類感測器有磁電型、壓電型等。
二、 電位計的電阻元件通常有線繞電阻、薄膜電阻、導塑料（即有機實心電位計）等。電位計結構簡單，輸出訊號大，效能穩定，並容易實現任意函式關係。其缺點是要求輸入能量大，電刷與電阻元件之間有幹摩擦，容易磨損，產生雜訊干擾。
三、 線性電位計的空載特性： ，kr----電位計的電阻靈敏度（ω/m）。電位計輸出空載電壓為，ku------電位計的電壓靈敏度（v/m）。
四、 電容式感測器的基本原理：δ、s和εr中的某一項或幾項有變化時，就改變了電容c0，δ或s的變化可以反映線位移或角位移的變化，也可以間接反映壓力、加速度等的變化；εr的變化則可反映液面高度、材料厚度等的變化。ε0=8.
85×10-12f/m 。 a.變極距型電容位移感測器的靈敏度為，；b.
變極板面積型電容位移感測器, ； c.變介質型電容式位移感測器 ，其中ε0為真空介電常數（空氣介電常數ε1=ε0）εr為介質的相對介電常數，，ε為介質的介電常數； d.容柵式電容位移感測器，其中n為可動容柵的柵極數，a、b分別為柵極的寬度寬度和長度，α為每條柵極所對應的圓心角，r、r分別為柵極外半徑和內半徑。
特點分辨力高、精度高、量程大，刻劃精度和安裝精度要求有所降低。
五、 電容式感測器的轉換電路：電橋電路、二極體雙t形電路、差動脈衝調寬電路、運算放大器式電路、調頻電路。
六、 電容式感測器的特點：優點：溫度特性好，結構簡單、適應性強，動態響應好，可以實現非接觸測量、具有平均效應。缺點：輸出阻抗高、負載能力差，寄生電容影響大。
七、 電感式位移感測器：是一種利用線圈自感和互感的變化實現非電量電測的裝置。感測量：
位移、振動、壓力、應變、流量、比重。種類有：根據轉換原理：
分自感式和互感式兩種；根據結構型式，分氣隙型、面積型和螺管型。
八、 電感式感測器的轉換電路：調幅電路；調頻電路；調相電路。
九、 自感式電感受位移感測器： ； ； ；；其中l----鐵心與銜鐵中的導磁長度；μ---鐵心與銜鐵的磁導率（h/m）；s---鐵心與銜鐵中的導磁面積；δ---氣隙厚度；μ0---真空磁導率；s0---氣隙導磁橫截面積。
一十、 互感式位移感測器：將被測物理量的變化轉換成互感系數的變化。常接成差動形式，故也稱差動變壓器式位移感測器，屬於螺管型。則總輸出電動勢
一十一、 互感式位移感測器的誤差因素：零點殘餘電壓（當差動變壓器的銜鐵處於中間位置時，理想條件下其輸出電壓為零。但實際上，當使用橋式電路時，在零點仍有乙個微小的電壓值（從零點幾mv到數十mv）存在，稱為零點殘餘電壓。
一十二、 電渦流式感測器：電感線圈產生的磁力線經過金屬導體時，金屬導體就會產生感應電流，該電流的流線呈閉合迴線，類似水渦形狀，稱之為電渦流。電渦流式感測器是以電渦流效應為基礎，由乙個線圈和與線圈鄰近的金屬體組成，當線圈通入交變電流i時，**圈的周圍產生一交變磁場h1，處於該磁場中的金屬體上產生感應電動勢，並形成渦流。
金屬體上流動的電渦流也將產生相應的磁場h2，h2與h1方向相反，對線圈磁場h1起抵消作用，從而引起線圈等效阻抗z或等效電感l或品質因素相應變化。金屬體上的電渦流越大，這些引數的變化亦越大。如圖如式：
一十三、 渦流位移感測器主要分為高頻反射和低頻透射兩類。電渦流式感測器的轉換電路：電橋電路法、諧振電路法、正反饋法。
其特點是渦流式感測器結構簡單，易於進行非接觸測量，靈敏度高，應用廣泛，可測位移、厚度、振動等。
一十四、 霍爾效應的定義：磁場中的靜止載流導體，當它的電流方向與磁場方向不一致時，載流導體上平行於電流和磁場方向上的兩個面之間產生電動勢，這種現象稱霍爾效應。該電勢稱霍爾電勢，霍爾效應的大小：
一十五、 霍爾式感測器的誤差因素：元件幾何誤差以及電極焊點的大小造成的影響；不等位電勢的影響；寄生直流電勢的影響；感應電勢的影響；溫度誤差的影響（恆流源供電和輸入迴路併聯電阻；合理選取負載電阻；恆壓源和輸入迴路串聯電阻；採用溫度襝元件。）
一十六、 發電型位移感測器是將被測物理量轉換為電源性參量，如電動勢、電荷等。屬於能量轉換型感測器。種類有磁電型、壓電型等。
壓電式位移感測器的基本工作原理是將位移量轉換為力的變化，然後利用壓電效應將力的變化轉換為電訊號。正壓電效應的定義：某些電介質，當沿著一定方向以其施力而使它變形時，內部就主生極化現象，同時在它的一定表面上產生電荷，當外力去掉後，又重新恢復不帶電狀態的現象。
當作用力方向改變時，電荷極性也隨著改變。基於壓電效應的測量電路：電壓放大器、電荷放大器。
一十七、 磁柵式位移感測器：根據用途可分為長磁柵和圓磁柵位移感測器，分別用於測量線位移和角位移。磁柵位移感測器有較高精度，目前可以作到系統精度達到±0.
01mm/m，分辨力為1～5μm。但磁訊號的均勻性和穩定性對磁柵式位移測量的精度影響較大。
一十八、 光柵式位移感測器：長光柵（測量線位移）、圓光柵（測量角位移）。長光柵：
是根據莫爾條紋效應設計的。兩個莫爾條紋的間距。光柵條紋密度有25條/mm，50條/mm，100條/mm或更密，柵線長度一般為6～12mm。
其測長精度可達0.5～3μm(3000mm範圍內），分辨力可達0.1μm。
圓光柵：圓光柵同心放置時，條紋間距；偏心放置時，，測量精度可達到0.15"，分辨力可達0.
1"。w：光柵柵距。
r：圓的半徑。r1、r2:
分別為切線圓半徑。e :偏心量。
一十九、 光柵可以製成透射光柵和反射光柵,透射光柵的柵線刻製在透明村料上,要求較高時,可以採用光學玻璃；而指示光柵最好採用光學玻璃，反射光柵的柵線刻製在具有反射率很高的金屬或鍍以金屬膜的玻璃上。
二十、 感應同步器：利用電磁感應原理將線位移和角位移轉換成電訊號的一種裝置。根據用途可將感應同步器分為直線式和旋轉式兩種，分別用於測量線位移和角位移。
二十一、 雷射式位移感測器：由雷射器、光學元件、光電轉換元件構成的將測位移量轉換成電訊號。常用的雷射干涉測長感測器分為單頻雷射干涉感測器和雙頻雷射干涉感測器。
第三章力、扭矩和壓力感測器
1、測力感測器：用於測力的感測器多為電氣式。電氣式測力感測器根據轉換方式不同又分為參量型和發電型。
參量型測力感測器有電阻應變式、電容式、電感式等。發電測力感測器有壓電式、壓磁式等。
2、電阻應變式測力感測器:將力作用在彈性元件上,彈性元件在力作用下產生應變,利用貼在彈性元件上的應變片將應變轉換成電阻的變化。然後利用電橋將電阻變化轉換成電壓（或電流）的變化，再送入測量放大電路測量。
最後利用標定的電壓（或電流）和力之間的對應關係，可測出力的大小或經換算得到被測力。
3、應變片：；其中μ：電阻絲的泊松係數；σ：
電阻絲受到的應力（pa)；e：電阻絲的彈性模量；πl：電阻絲材料的縱向壓阻係數。
對於金屬絲，（1+2μ）επleε，則；其中k：金屬電阻絲靈敏係數，k約在1.7～3.
6之間。常用金屬絲材料在200℃～300℃以下工作可選用康銅絲應變絲，在300℃以上工作可選用鎳鉻合金應變片、鉑銥合金應變片等。
4、半導體應變片：其工作原理是基於壓阻效應。壓阻效應：
是指當半導體受到應力作用時，由於截流子遷移率的變化，使其電阻率發生變化的現象。表達電阻絲電阻應變效應的公式也適用於半導體電阻材料。其應變靈敏係數為：
，半導體應變片的缺點是應變靈敏係數的離散性大，機械強度低，非線性誤差大，溫度係數大。
5、應變片的布置和接橋方式：則電橋的輸出電壓為： ，當r1=r2=r3=r4=r ， ，應變儀電橋式作方式有：
單臂、雙臂、四臂。應變片在彈性元件上典型的布片和接橋方式有：柱型、環形、懸臂梁式、兩端固定梁、軸。
《感測器與檢測技術》串講
目錄 感測器與檢測技術 串講資料 1 第一篇分章指導 1 第一章概述 1 第二章位移檢測感測器 6 第三章速度 加速度感測器 17 第四章力 扭矩和壓力感測器 23 第五章視覺 觸覺感測器 35 第六章溫度感測器 35 第七章氣敏 濕度 水份感測器 39 第八章感測檢測系統的構成 41 第九章訊號分...
感測器與檢測技術試題
班級 姓名學號成績 一 填空 20分 1 測量系統的靜態特性指標主要有線性度 遲滯 重複性 分辨力 穩定性 溫度穩定性 各種抗干擾穩定性等。2分 2 霍爾元件靈敏度的物理意義是表示在單位磁感應強度相單位控制電流時的霍爾電勢的大小。2分 3 光電感測器的理論基礎是光電效應。通常把光線照射到物體表面後產...
感測器與檢測技術實踐報告
實驗報告 班級 姓名 謝春龍 學號 0566 2013年12月3日 一 實驗目的 了解金屬箔式應變片的應變效應，掌握單臂電橋工作原理和效能。二 實驗原理 電阻絲在外力作用下發生機械變形時，其電阻值發生變化，這就是電阻應變效應，描述電阻應變效應的關係式為r r k 式中 r r為電阻絲的電阻相對變化值...