第一章緒論
感測器的定義:能感受規定的被測量並按照一定規律轉換成某種可用訊號的器件或裝置。
能夠把特定的被測量資訊（如物理量﹑化學量、生物量等）按一定規律轉換成某種可用訊號的器件或裝置，稱為感測器。
感測器的組成:感測器通常由敏感元件和轉換元件組成。其中，
敏感元件是指感測器中能直接感受被測量的部分;
轉換元件指感測器中能將敏感元件輸出轉換為適於傳輸和測量的電訊號部分.
一般講感測器由敏感元件和轉換元件組成，但由於感測器輸出訊號一般很微弱，需要將其放大或轉換為容易傳輸、處理、記錄和顯示的形式。
感測檢測系統目前正迅速地由模擬式、數字式，向智慧型化方向發展。
第二章感測器的一般特性
1、感測器的基本特性: 感測器的輸入—輸出關係特性.乙個高精度的感測器,必須具有良好靜態和動態特性.
2、研究感測器靜態特性的指標有精度、重複性、線性度、遲滯、靈敏度、解析度、閾值和穩定性。
線性度：指感測器輸出與輸入之間的線性程度。
遲滯：感測器在輸入值增長的過程中（正行程）和減少的過程中（反行程），同一輸入量輸入時，輸出值的差別，是感測器的乙個效能指標。
靈敏度：感測器的輸出量變化和輸入量變化之比。
3、研究感測器動態特性可以從時域和頻域兩個方面採用瞬態響應法和頻率響應法來分析。
4、感測器無失真測試的條件是 a（ω）=a0 和 φ（ω）=-τ0ω 。理想感測器的幅頻特性應當為常數；相頻特性應當為線性關係。
5、感測器的標定分為動態標定和靜態標定兩種。
6、感測器靜態特性標定步驟。
感測器的靜態標定主要是檢驗、測試感測器的靜態特性指標，如靜態靈敏度、非線性、遲滯、重複性等。靜態特性標定的標準是在靜態標準條件下進行的。靜態標準條件是指沒有加速度、振動、衝擊（除非這些量本身就是被測物理量）；環境溫度一般為20±5℃；相對濕度不大於85％；大氣壓力為101.
3±8 kpa時的情況。
1.將感測器、儀器連線好；
2.將感測器全量程（測量範圍）分成為若干等分點，記錄儀顯示感測器在某一點的輸出最大值並保持一定的時間，然後記錄下來。依次一點一點載入至滿量程，依次一點一點記錄標定感測器的輸出值；
3.按上述過程，對感測器進行多次往復迴圈測試，將得到輸出—輸入測試資料組，用**列出或畫成曲線；
4.對資料進行必要的處理，根據處理結果就可以得到感測器的靈敏度、線性度、重複性、遲滯等靜態特性指標。
第三章感測器中的彈性敏感元件
彈性敏感元件是通過物體彈性變形這一特性，把力、力矩或壓力轉換成為相應的應變或位移，然後配合其它各種形式的感測元件，將被測力、力矩或壓力轉換成電量的一種元件。彈性敏感元件使用廣泛，在測試技術中占有重要的地位。
1、彈性特性
作用在彈性敏感元件上的外力與該外力引起的相應變形（應變、位移式轉角）之間的關係稱為彈性元件的特性。彈性特性可能是線性的、也可能是非線性的。彈性特性可由剛度或靈敏度來表示。
剛度可以反映元件抵抗彈性變形能力的強弱。
靈敏度：感測器的輸出量變化和輸入量變化之比。為剛度的倒數
2、彈性滯後
對彈性元件進行載入，可繪製一條彈性特性曲線，然後解除安裝，可繪製另一條彈性特性曲線。我們發現，兩條曲線往往並不重合，這種現象稱為彈性滯後，
3、彈性後效
彈性元件上載荷發生改變時，相應的變形往往不能立即完成，而是在乙個時間間隔內逐漸完成，這種現象稱為彈性後效。
4、固有振動頻率
5、在設計感測器時,對彈性敏感元件材料何要求。
對彈性敏感元件材料的基本要求歸納如下：
（1）彈性滯後和彈性後效要小；
（2）彈性模量的溫度係數要小；
（3）線膨脹係數要小且穩定；
（4）彈性極限和強度極限要高；
（5）具有良好的穩定性和耐腐蝕性；
（6）具有良好的機械加工和熱處理效能。
6、彈性敏感元件
經常使用的彈性敏感元件有彈性圓柱（空心和實心）、懸臂梁（等截面懸臂梁和等強度懸臂梁）、扭轉棒、彈簧管、薄壁圓筒、圓形膜片和波紋管等。
第四章電阻應變式感測器
1、將電阻應變片貼上在彈性元件特定表面上，當力、扭矩、速度、加速度及流量等物理量作用於彈性元件時，會導致元件應力和應變的變化，進而引起電阻應變片電阻的變化。電阻的變化經電路處理後以電訊號的方式輸出，這就是電阻應變式感測器的工作原理。
2、電阻應變片簡稱應變片，是一種能將試件上的應變變化轉換成電阻變化的感測元件，其轉換原理是基於金屬電阻絲的電阻應變效應。所謂電阻應變效應是指金屬導體（電阻絲）的電阻值隨變形（伸長或縮短）而發生改變的一種物理現象。
3、電阻應變片一般由電阻絲、覆蓋層、引線和基底四部分組成。
4、電阻應變式感測器的溫度誤差補償方法，基本上分為橋路補償和應變片自補償法兩類。
5、測量電路:應變片可以將應變的變化轉換為電阻的變化，這個電阻的變化量通常採用電橋作為測量電路來測量。根據電橋電源的不同，可分為直流電橋和交流電橋。
6、採用半橋差動電路和全橋差動電路方法消除非線性誤差的原理。
採用差動電橋是消除非線性誤差影響的有效措施。利用橋路中相鄰臂電阻變化相反，對鄰臂電阻變化相同的特點，將兩個工作應變片接入電橋的相鄰臂，並使它們乙個受拉，另乙個受壓，稱為半橋差動電橋。
同理，全橋差動電橋的輸出電壓靈敏度是單一應變片工作時的四倍。乙個橋臂電阻有增量的測量方法稱為四分之一電橋。而兩個橋臂由應變片組成，兩個應變片的電阻變數一增一減同時參與測量，則稱為差動半橋。
自然，讓四個橋臂都由應變片組成，都產生適當的電阻變化，即為全橋測量。
7、應變片的零漂和蠕變的區別。
零漂：指已貼上好的應變片，在溫度一定和無機械應變時，指示應變隨時間的變化而變化的現象。
蠕變：指已貼上好的應變片，在溫度一定和承受一定的機械應變時，指示應變隨時間的變化而變化的現象。
8．電阻應變片的配用測量電路採用差動電橋時，不僅可以消除非線性誤差 ， 同時還能起到溫度補償的作用。
9.半導體材料的電阻率隨作用應力而變化的現象稱為壓阻效應
第五章電容式感測器
1、電容式感測器是能把某些非電量物理量的變化通過乙個可變電容器，轉換成電容量的變化的裝置。電容測量技術不但廣泛用於位移、振動、角度、加速度等機械量的精密測量，還應用於壓力、差壓、液面、料麵、成分含量等方面的測量。
2、兩個平行板組成的電容器的電容量為
3、當被測引數使得式中的a、d或ε發生變化時，電容量c也隨之變化。如果保持其中兩個引數不變，而僅改變另乙個引數，就可把該引數的變化轉換為電容量的變化。因此，電容量變化的大小隨著被測引數的大小而變化。
在實際的使用中，電容式感測器分為三類：變間距式、變面積式和變介電常數式。改變平行極板間距 d的感測器可以測量微公尺數量級的位移，而變化面積a的感測器則適用於測量厘公尺數量級的位移，變介電常數式電容式感測器適用於液面、厚度的測量。
在電容式感測器中，變間隙式一般用來測量微小的線位移；變面積式一般用來測量角位移或較大的線位移 ；變介電常數式常用來測量固體或液體的物位 。
4、簡述影響電容式感測器精度的因素及提高措施。
（1）邊緣效應的影響：邊緣效應不僅使電容感測器的靈敏度降低，而且產生非線性。為了消除邊緣效應的影響，可以採用帶有保護環的結構。
（2）寄生電容的影響：消除和減小寄生電容影響的方法主要有縮小感測器至測量線路前置極的距離；驅動電纜法；整體遮蔽法。
（3）溫度的影響主要包括對結構尺寸的影響和對介質介電常數的影響。
5、電容感測器的靈敏度
在變間隙的電容式感測器中，極板面積為a ，初始距離為d0 ，以空氣為介質，真空介電常數為，初始電容為c0 ，當間隙d0減小時，則電容增加。試求理想狀態下，該電容感測器的靈敏度。
極板面積為a，初始距離為d0，以空氣為介質（εr=1），電容器的電容為
若電容器極板距離初始值 d0減小d，其電容量增加c，即
由上式，電容的相對變化量為
因為δd/d〈〈1，按冪級數展開得
輸出電容的相對變化δc/c與輸入位移δd之間的關係是非線性的，當δd/d〈〈1時可略去非線性項（高次項），則得近似的線性關係式
而電容感測器的靈敏度為
電容式感測器靈敏度係數k的物理意義是：單位位移引起的電容量的相對變化量的大小。
第六章電感式感測器
1、電感式感測器工作原理公式：
s為空氣隙截面積，δ為空氣隙長度，μ0為空氣的磁導率。
線圈品質因數
l：電感 f：頻率
2、變磁阻式感測器可分為變氣隙厚度的電感式感測器、變氣隙面積的電感式感測器、變鐵心磁導率的電感式感測器，在這三種感測器中，變氣隙面積的電感式感測器的輸出特性具有線性特性。
3、電渦流感測器的工作原理。
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，故稱之為電渦流。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或品質因數相應變化。金屬體上的電渦流越大，這些引數的變化亦越大。
差動變壓器感測器不僅可以直接用於位移測量，還可以用於測量與其有關的任何機械量。
第七章壓電式感測器
1、壓電式感測器是利用某些物質的壓電效應製作的感測器。壓電元件是一種典型的力敏元件，能測量最終可變換為力的各種物理量，例如壓力、加速度、機械衝擊和振動等。因此，在聲學、力學、醫學和宇航等許多部門都可見到壓電式感測器的應用。
2、壓電效應是可逆的，即有兩種壓電效應：其一為正壓電效應，當沿著一定方向對某些電介質施加力而使其變形時，在一定表面上產生電荷，當外力去掉後，又重新回到不帶電的狀態；其二是逆壓電效應，當在介質的極化方向施加電場時，這些電介質就在一定的方向上產生機械變形或機械應力；當外加電場撤去後，這些變形或應力也隨之消失。可見壓電式感測器是一種典型的「雙向感測器」。
感測器複習
感測器原理與應用 習題訓練1 一填空1.通常感測器由 敏感元件 轉換元件 基本轉換電路 三部分組成，是能把外界 非電量 轉換成 電量 的器件和裝置。2.金屬絲在外力作用下發生機械形變時它的電阻值將發生變化，這種現象稱 應變 效應 半導體或固體受到作用力後電阻率要發生變化，這種現象稱 壓阻 效應。直線...
感測器複習
2009年感測器複習資料 06級本科 考試題型 一 選擇題 每小題2分，共16分 二 填空題 每小題2分，共10分 三 名詞解釋 本大題共3小題，每小題5分，共15分 四 簡答題與計算 簡答每小題5分，共15分，計算有兩小題，共9分 五 畫圖說明題 每小題10分，共10分 六 應用分析題 每小題10...
感測器複習
這是上三節複習課他說複習的內容，都是我標記過的條目貼上過來的，忽略的大家補上 第一章概述 感測器的構成和工作原理 例子 力感測器 感測器的分類 感測技術器件的發展趨勢 靜態特性 第二章光電感測技術 第6節光生伏特器件 前面幾節沒聽到，知道的補全 光生伏特效應 矽光電二極體 pin型光電二極體 雪崩光...