传感器期末复习

Posted 2022-02-05 白晓泫

误差

误差的分类

系统误差的判决和消除

判决

实验对比法
残余误差观察法
准则检查法（马利科夫判据，阿贝检验法）

消除

在测量结果中进行修正
消除系统误差的根源
在测量系统中采用补偿措施
实时反馈修正

粗大误差的判决

误差计算

什么是传感器

广义定义

一种能检测（采集）外界信息，并按一定的规律将其转换成易处理的电信号的装置

组成

敏感元件

直接感受被测部分，又称预变换元件

传感元件

将非电信号转换为适于传输的电学量

测量电路

将输出的电学量变换成易于显示的电路
电桥电路
高阻抗输入电路
脉冲调宽式电路
振荡回路

按信息的传递方式分类

直接型传感器

光敏二极管
热敏电阻

间接型传感器

压力传感器

按人体感觉分

眼：视觉传感器
耳：听觉传感器
鼻：嗅觉传感器
皮：触觉、滑觉
舌：味觉传感器

传感器特性

静态特性

线性度
迟滞
重复性
灵敏度
分辨力
阈值
稳定性

动态特性

$$时间常数\tau 上升时间tr响应时间ts震荡次数N稳态误差e$$

第一章 温度传感器

选用感温电阻器材料的要求

电阻温度系数α要高，同样条件下加快热响应速度，提高灵敏度。
在测温范围内,化学、物理性能稳定;
具有良好的输出特性;
具有比较高的电阻率ρ;
具有良好的可加工性,且价格便宜。

热电偶基本定律

热点偶冷端补偿（前二图）

热电偶实用测量电路

晶体管温度传感器

基本原理

$$V_{be}=\frac{kT}{q}ln(I_c/I_o)=V_{g0}-\frac{kT}{q}ln(A{T}^n/I_c)$$
由晶体管原理可知，在集电极电流恒定情况下，NPN晶体管的发射结上的正向电压Vbe与温度T的关系如上式
其中Vg0=Eg0/q（Eg0为禁带宽度），A为发射结面积，n是与材料和工艺有关的常数，当Ic一定T不太高时，Vbe与温度T近似线性关系

结型温度传感器的应用

温度控制器电路
摄氏温度计电路
温差测量电路
温度开关电路
数字温度传感
火灾报警电路

第二章 光敏传感器

光电倍增管的工作原理

光照射到阴极上将产生光电子，光电子在真空电场作用下被加速投射到第一个“打拿极”上，一个光电子可以激发出多个电子，这些电子被后边电场加速投射到下一个打拿极而激发出更多的电子，如此多次后，阳极可以得到大量倍增的电子数目，通过测量阳极电流来测试光信号的强度。

暗电流

外光电效应

在光照射下，某些材料中的电子会逸出表面，就像发射电子一样，这种现象称为光电发射效应，也称为外光电效应。

光电导效应

光照射半导体材料时产生电子—空穴对而使电导率增加的现象称为光电导效应，又称内光电效应。

光生伏特效应

受到光照射时产生电位差的现象

光生伏特探测器

PN结光电池
PIN光敏二极管
雪崩光电二极管（APD）
光敏三极管
光敏场效应晶体管
半导体色敏传感器

第三章

金属应变片的组成

横向效应

书P99

减小方法

V型
H型
短接式应变片
箔式应变片
薄膜应变片

温度补偿方法

蠕变

弹性基片与应变计和黏剂系统相互匹配
选择适当的圆弧尺寸，可使蠕变为0
蠕变自补偿应变计（全桥蠕变自补偿应变计）

为什么不能用电压表测陶瓷片极化程度

压电陶瓷微观机理

检测电路等效电路

电容

p124-p125