【正文】 （ ）5. 箔式應(yīng)變片的箔材厚度多在______之間。37. 硒光電池的光譜響應(yīng)區(qū)段與可見光波段相近，因而得到應(yīng)用。30. 為了消除應(yīng)變片的溫度誤差，雙絲自補(bǔ)償法和橋路補(bǔ)償法三種方法。26. 霍爾傳感器中的霍爾元件都是由半導(dǎo)體材料制成的。21. 聲表面波（Surface Acoustic Wave，SAW）是一種沿彈性基體表面?zhèn)鞑サ穆暡?，其振幅隨壓電基體材料深度的增大按指數(shù)規(guī)律衰減。16. 光纖的結(jié)構(gòu)包括：。11. 光電倍增管是一種真空器件。信號(hào)傳輸（了解）216。 動(dòng)噪聲：動(dòng)接點(diǎn)在電阻表面移動(dòng)產(chǎn)生的噪聲，對(duì)繞線電位器，還有分辨力噪聲和短接噪聲。導(dǎo)電塑料電位器的 缺點(diǎn)是阻值易受溫度和濕度的影響，故精度不易做得很高。金屬膜電位器具有無限的分辨率，接觸電阻很小，耐熱性好，它的滿負(fù)荷溫度可達(dá)70℃。電阻絲越細(xì)，在給定空間內(nèi)獲得較大的電阻值和分辨率。216。一般半導(dǎo)體磁阻元件在弱磁場(chǎng)中呈現(xiàn)平方特性，而在強(qiáng)磁場(chǎng)中呈現(xiàn)線性變化。霍爾傳感器霍爾傳感器中的霍爾元件都是由半導(dǎo)體材料制成的。Pd—MOSFET器件就是利用H2在鈀柵極吸附后改變功函數(shù)使UT下降，檢測(cè)H2濃度。MOS二極管氣敏元件 在P型硅上集成一層二氧化硅（SiO2）層。通常器件工作在空氣中，由于氧化的作用，空氣中的氧被半導(dǎo)體（N型半導(dǎo)體）材料的電子吸附負(fù)電荷，結(jié)果半導(dǎo)體材料的傳導(dǎo)電子減少，電阻增加，使器件處于高阻狀態(tài)；當(dāng)氣敏元件與被測(cè)氣體接觸時(shí)，會(huì)與吸附的氧發(fā)生反應(yīng)，將束縛的電子釋放出來，敏感膜表面電導(dǎo)增加，使元件電阻減小。半導(dǎo)體氣體傳感器氣敏傳感器是利用氣體在半導(dǎo)體表面的氧化和還原反應(yīng)，導(dǎo)致敏感元件阻值變化，如：氧氣等具有負(fù)離子吸附傾向的氣體，被稱為氧化型氣體——電子接收性氣體； 氫、碳氧化合物、醇類等具有正離子吸附傾向的氣體，被稱為還原型氣體——電子供給性氣體。濕度：也稱絕對(duì)濕度，是一定體積的空氣中含有的水蒸氣的質(zhì)量，一般其單位是克/立方米。半導(dǎo)體濕度傳感器當(dāng)半導(dǎo)體表面或界面吸附氣體分子或水分子時(shí)，半導(dǎo)體表面或界面的能帶發(fā)生變化。3. 集成（IC）溫度傳感器設(shè)計(jì)原理：對(duì)于集電極電流比一定的兩個(gè)晶體管，其之差與溫度有關(guān)。在常溫下，其電阻值較小，僅有幾歐姆～幾十歐姆；當(dāng)流經(jīng)它的電流超過額定值時(shí)，其電阻值能在幾秒鐘內(nèi)迅速增大至數(shù)百歐姆～數(shù)千歐姆以上。常用的熱敏電阻為陶瓷熱敏電阻,分為負(fù)溫度系數(shù)(NTC)熱敏電阻、正溫度系數(shù)(PTC)熱敏電阻和臨界溫度電阻(CTR)。6）最高工作溫度：指熱敏電阻器在規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)條件下，長(zhǎng)期連續(xù)工作時(shí)所允許承受的最高溫度。通常，該值越大，熱敏電阻器的靈敏度和電阻率越高。2．掌握霍爾效應(yīng)及其霍爾電壓的計(jì)算。通過測(cè)量聲表面波頻率的變化就可以準(zhǔn)確的反應(yīng)氣體濃度的變化。原理：當(dāng)傳感器表面有壓力作用時(shí)，SAW壓力傳感器的壓電薄膜就會(huì)產(chǎn)生形變，薄膜材料的應(yīng)變會(huì)使得聲表面波傳播速度發(fā)生變化，從而使聲表面波的中心諧振頻率發(fā)生變化。1979年Wohltjen和Dessy首次提出了將聲表面波SAW用作氣體傳感器，經(jīng)過20年的研究與發(fā)展，目前已研制出SONOH2S、水蒸氣、丙酮、甲醇等多種SAW氣體傳感器，廣泛應(yīng)用于有害氣體環(huán)境監(jiān)測(cè)、臨床分析、雷達(dá)通訊、電子對(duì)抗等軍用、民用領(lǐng)域。因此輸出頻率的變化可反映輸入力的大小。當(dāng)電極上加以激勵(lì)電壓時(shí)，利用逆壓電效應(yīng)使振子振動(dòng)，同時(shí)電極上又出現(xiàn)交變電荷，通過與外電路相連的電極來補(bǔ)充這種電和機(jī)械等幅振蕩所需的能量。由時(shí)間選擇開關(guān)產(chǎn)生不同的時(shí)間控制信號(hào)作為選通脈沖，以獲得不同的分辨率。 （b） 等效電路電荷放大器等效電路 （a） 放大器電路。故可把壓電傳感器看成一個(gè)電荷源與一個(gè)電容并聯(lián)的電荷發(fā)生器，其電容量為：等效電路為（a）： 壓電元件的等效電路 （a） 電壓源。勁度系數(shù)，式中為壓電晶片的楊氏模量。2﹑壓電材料目前壓電材料可分為三大類：一是壓電晶體(單晶)，它包括壓電石英晶體和其他壓電單晶；二是壓電陶瓷(多晶半導(dǎo)瓷)；三是新型壓電材料，又可分為壓電半導(dǎo)體和有機(jī)高分子壓電材料兩種。3．掌握聲表面波現(xiàn)象的基本原理。于是銜鐵也發(fā)生移動(dòng), 從而使氣隙發(fā)生變化, 流過線圈的電流也發(fā)生相應(yīng)的變化, 電流表指示值就反映了被測(cè)壓力的大小。這種傳感器是根據(jù)變壓器的基本原理制成的, 并且次級(jí)繞組都用差動(dòng)形式連接, 故稱差動(dòng)變壓器式傳感器。在很小時(shí)，電感的相對(duì)變化量為，靈敏度為：由此可見, 變間隙式電感傳感器的測(cè)量范圍與靈敏度及線性度相矛盾, 所以變隙式電感式傳感器用于測(cè)量微小位移時(shí)是比較精確的。當(dāng)銜鐵移動(dòng)時(shí),氣隙厚度δ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。 教學(xué)要求1．掌握變磁阻式傳感器的原理。這類傳感器的靈敏度很高。測(cè)量機(jī)構(gòu)分類：邁克爾遜﹑馬赫澤德﹑薩格奈克和法布里珀羅。當(dāng)反射表面位置確定后，接收到的反射光光強(qiáng)隨光纖探頭到反射體的距離的變化而變化。2﹑按傳播模式的多少：?jiǎn)文９饫w和多模光纖。2﹑傳播模式采用“V值”表述光在階躍型折射率光纖中的傳播特性：a為纖芯半徑，λ0為入射光在真空中的波長(zhǎng)。斯涅爾定理(Snell39。 教學(xué)內(nèi)容第四章 光纖傳感器第四章(b)采用高速開關(guān)管構(gòu)成的高速光電耦合器,適用于較高頻率的裝置中。光電耦合器件達(dá)林頓光電三極管開路電壓與短路電流均隨溫度而變化，它將關(guān)系到應(yīng)用光電池的儀器設(shè)備的溫度漂移，影響到測(cè)量或控制精度等主要指標(biāo)。硅光電池的光照特性 硅光電池光照特性與負(fù)載的關(guān)系2﹑光譜特性光電池在可見光譜范圍內(nèi)有較高的靈敏度，峰值波長(zhǎng)在500nm附近，適宜測(cè)可見光。光電池常用的材料是硅和硒，也可以使用鍺、硫化鎘、砷化鎵和氧化亞銅等。對(duì)紅外光源，常用氧銫陰極。曲線1表示氧銫陰極：光照特性成線性關(guān)系曲線2表示銻銫陰極：光照特性成非線性關(guān)系。正、反向阻值一大一小者為光電二極管。8）靈敏度：指光敏電阻器在有光照射和無光照射時(shí)電阻值的相對(duì)變化。 ● 紅外光光敏電阻器：主要用于天文、軍事等領(lǐng)域的有關(guān)自動(dòng)控制系統(tǒng)。它在無光照射時(shí)，呈高阻狀態(tài)；當(dāng)有光照射時(shí)，其電阻值迅速減小。另外，光電倍增管還具有響應(yīng)快速、成本低、陰極面積大等優(yōu)點(diǎn)。光電倍增管是一種真空器件。一種是半導(dǎo)體材料類型的光電管，它的工作原理光電二極管又叫光敏二極管，是利用半導(dǎo)體的光敏特性制造的光接受器件。頻率特性表征光電器件的動(dòng)態(tài)性能，反映了交變光照下器件的輸出特性，用響應(yīng)時(shí)間來表示。光譜靈敏度R：, 如果是常數(shù)，則相應(yīng)的探測(cè)器為無選擇性探測(cè)器，如：光熱探測(cè)器；反之，則為選擇性探測(cè)器，如光子探測(cè)器?；谕夤怆娦?yīng)的光電敏感器件有光電管和光電倍增管。外光電效應(yīng)是指，在光線作用下物體內(nèi)的電子逸出物體表面向外發(fā)射的物理現(xiàn)象。 教學(xué)內(nèi)容光電傳感器是采用光電元件作為檢測(cè)元件的傳感器。第三章 光電式傳感器第三章 光電式傳感器應(yīng)變式加速度傳感器橋式：傳感器彈性體為橋式，其兩端用兩只螺栓緊固到下面的支撐體上，其彈性體與支撐體之間有一間隙，為彈性體的受力變形空間。工作原理當(dāng)被測(cè)物理量作用于彈性元件上，彈性元件在力、力矩或壓力等的作用下發(fā)生變形，產(chǎn)生相應(yīng)的應(yīng)變或位移，然后傳遞給與之相連的應(yīng)變片，引起應(yīng)變片的電阻值變化，通過測(cè)量電路變成電量輸出。③相敏檢波器：將放大后的調(diào)幅波還原為被測(cè)應(yīng)變信號(hào)波形，同時(shí)反映被測(cè)應(yīng)變信號(hào) 的方向，通常采用環(huán)形相敏檢波器。選擇分流電阻R5的值，可以使應(yīng)變片靈敏度下降對(duì)電橋輸出的影響得到很好的補(bǔ)償。 (a)絲繞式 (b)短接式但實(shí)際上環(huán)境溫度變化時(shí)，也會(huì)引起電阻的相對(duì)變化，從而產(chǎn)生溫度誤差。和 、 ——各橋臂電阻和電抗；， ——各橋臂復(fù)阻抗的模和幅角。 直流電橋該方程為直流電橋的特性方程。 應(yīng)變計(jì)的應(yīng)變極限特性選用彈性模量較大的粘結(jié)劑和基底材料，適當(dāng)減薄膠層和基底，并使之充分固化，有利于蠕變性能的改善。 應(yīng)變計(jì)的機(jī)械滯后特性應(yīng)變計(jì)的動(dòng)態(tài)特性就是指其感受隨時(shí)間變化的應(yīng)變時(shí)之響應(yīng)特性。因此，值通常采用從批量生產(chǎn)中每批抽樣，在規(guī)定條件下通過實(shí)測(cè)確定，該值稱為“標(biāo)稱靈敏度系數(shù)”。 教學(xué)要求1．掌握電阻應(yīng)變效應(yīng)的基本概念。在彈簧阻尼系統(tǒng)中，就要求系統(tǒng)的阻尼系數(shù)小，而彈簧剛度要大。? 線性度傳感器的輸出——輸入校準(zhǔn)曲線與理論擬合直線之間的最大偏差與傳感器滿量程輸出之比，稱為該傳感器的“非線性誤差”或稱“線性度”，也稱“非線性度”。? 穩(wěn)定性傳感器的穩(wěn)定性，一是指?jìng)鞲衅鳒y(cè)量輸出值在一段時(shí)間內(nèi)的變化，即用所謂的穩(wěn)定度表示；二是指在傳感器外部環(huán)境和工作條件變化時(shí)而引起輸出值的變化，即用影響量來表示。根據(jù)傳感器的功能要求，它一般應(yīng)由三部分組成，即：敏感元件、轉(zhuǎn)換元件、轉(zhuǎn)換電路。 教學(xué)要求1．掌握傳感器的基本概念。216。對(duì)于數(shù)字式儀表，靈敏度閾就是分辨力，即儀表指示數(shù)字值的最后一位數(shù)字所代表的值。所以零階傳感器的動(dòng)態(tài)特性指標(biāo)就是靜態(tài)特性指標(biāo)。~。5．了解應(yīng)變計(jì)的應(yīng)用和發(fā)展現(xiàn)狀。 應(yīng)變計(jì)型號(hào)命名了解。必須指出，應(yīng)變計(jì)的靈敏系數(shù)并不等于其敏感柵整長(zhǎng)應(yīng)變絲的靈敏度系數(shù)，一般情況下。實(shí)驗(yàn)表明，機(jī)械應(yīng)變波是以相同于聲波的形式和速度在材料中傳播的。通常在室溫條件下，要求機(jī)械滯后Zj＜3～10με。當(dāng)試件初始空載時(shí)，應(yīng)變計(jì)示值仍會(huì)隨時(shí)間變化的現(xiàn)象稱為零漂。影響的主要因素及改善措施，與蠕變基本相同。要推動(dòng)記錄儀工作，須將輸出電壓放大，為此必須了解ΔR/R與電橋輸出電壓的關(guān)系。 或 交流電橋 電橋的調(diào)平就是確保試件在未受載、無應(yīng)變的初始條件下，應(yīng)變電橋滿足平衡條件(初始輸出為零)?！舾袞挪牧系碾娮铚囟认禂?shù)；——應(yīng)變計(jì)的靈敏系數(shù)；——分別為試件和敏感柵材料的線膨脹系數(shù)。當(dāng)工作溫度變化時(shí)，若Ra柵產(chǎn)生正的熱輸出εat與Rb柵產(chǎn)生負(fù)的熱輸出εbt，能大小相等或相近，就可達(dá)到自補(bǔ)償?shù)哪康?。這樣，補(bǔ)償臂產(chǎn)生與工作臂相同的熱輸出，通過差接橋，起了補(bǔ)償作用。通常電橋由正弦振蕩器供電,其頻率為500赫～50千赫,較低頻率的被測(cè)應(yīng)變信號(hào)對(duì)較高 的頻率的電橋電壓進(jìn)行調(diào)幅，輸出一個(gè)窄頻帶的調(diào)幅波信號(hào)。彈性元件：組成：彈性體，應(yīng)變計(jì)和外殼。應(yīng)變式壓力傳感器4．了解熱釋電效應(yīng)的原理。光生伏特效應(yīng)又可分為勢(shì)壘效應(yīng)（結(jié)光電效應(yīng)）和側(cè)向光電效應(yīng)。電介質(zhì)在外加電場(chǎng)的作用下會(huì)產(chǎn)生電極化的現(xiàn)象即會(huì)使電介質(zhì)的一個(gè)表面帶有正電荷而另一個(gè)表面帶有負(fù)電荷。噪聲等效功率NEP，單位信噪比時(shí)的信號(hào)光功率。還有一種是電子管類型的光電管，它的工作原理用堿金屬（如鉀、鈉、銫等）做成一個(gè)曲面作為陰極，另一個(gè)極為陽極，兩極間加上正向電壓，這樣當(dāng)有光照射時(shí)，堿金屬產(chǎn)生電子，就會(huì)形成一束光電子電流，從而使兩極間導(dǎo)通，光照消失，光電子流也消失，使兩極間斷開。這些光電子按聚焦極電場(chǎng)進(jìn)入倍增系統(tǒng)，并通過進(jìn)一步的二次發(fā)射得到的倍增放大。 1）按制作材料分類：多晶和單晶光敏電阻器，還可分為硫化鎘（CdS）、硒化鎘(CdSe) 、硫化鉛(PbS)、硒化鉛(PbSe)、銻化銦(InSb) 光敏電阻器等。5）暗電流(mA)：指在無光照射時(shí)，光敏電阻器在規(guī)定的外加電壓下通過的電流。 光電三極管因輸入信號(hào)為光信號(hào)，所以通常只有集電極和發(fā)射極兩個(gè)引腳線。檢測(cè)時(shí)首先選一塊黑布遮住起接收窗口，將萬用表置R*1K擋，兩表筆任意接兩管腳，測(cè)得結(jié)果其表針都不動(dòng)（電阻無窮大），在移去遮光布，萬用表指針向右偏轉(zhuǎn)至15K~35K，其向又偏轉(zhuǎn)角度越大說明其靈敏度越高。同一光電管對(duì)于不同頻率的光的靈敏度不同。短路電流曲線：光電流與照度之間的特性曲線。由于光電池PN結(jié)面積較大，極間電容大，故頻率特性較差。熱釋電傳感器以光為媒介進(jìn)行耦合來傳遞電信號(hào)，可實(shí)現(xiàn)電隔離，在電氣上實(shí)現(xiàn)絕緣耦合，因而提高了系統(tǒng)的抗干擾能力。3．掌握強(qiáng)度型光纖傳感器和干涉型光纖傳感器的基本原理。：直徑100－200um，折射率略低于纖芯。臨界角θi0為：θi0=arcsin(n2/n1)（2）當(dāng)θi＞θi0并繼續(xù)增大時(shí)，θr＞90186。數(shù)值孔徑是多模光纖的重要參數(shù)，它表征光纖端面接收光的能力，其取值的大小要兼顧光纖接收光的能力和對(duì)模式色散的影響。光纖傳感器結(jié)構(gòu)：反射式光纖位移傳感器是一種傳輸型光纖傳感器。 反射型光纖傳感器的結(jié)構(gòu) 圖2 位移——輸出信號(hào)曲線 光纖測(cè)壓傳感器 移動(dòng)光柵光纖傳感器 微彎光纖傳感器以上各節(jié)要求了解。光纖耦合器可分標(biāo)準(zhǔn)耦合器 （雙分支，單位12，亦即將光訊號(hào)分成兩個(gè)功率）、星狀／樹狀耦合器、以及波長(zhǎng)多工器（WDM，若波長(zhǎng)屬高密度分出，即波長(zhǎng)間距窄，則屬於DWDM），制作方式則有燒結(jié)（Fuse）、微光學(xué)式（Micro Optics）、光波導(dǎo)式（Wave Guide）三種，而以燒結(jié)式方法生產(chǎn)占多數(shù)（約有90％）。4. 光纖電流傳感器（了解）第五章 變磁阻式傳感器第五章 教學(xué)內(nèi)容一、工作原理變磁阻式傳感器的結(jié)構(gòu)如圖所示。 通常氣隙磁阻遠(yuǎn)大于鐵芯和銜鐵的磁阻, 即則磁阻可近似為聯(lián)立式以上各式, 可得 上式表明, 當(dāng)線圈匝數(shù)為常數(shù)時(shí), 電感L僅僅是磁路中磁阻Rm的函數(shù), 只要改變?chǔ)幕騍0均可導(dǎo)致電感變化, 因此變磁阻式傳感器又可分為變氣隙厚度δ的傳感器和變氣隙面積S0的傳感器。 為了使輸出特性能得到有效改善, 構(gòu)成差動(dòng)的兩個(gè)變隙式電感傳感器在結(jié)構(gòu)尺寸、 材料、電氣參數(shù)等方面均應(yīng)完全一致。 螺管形差動(dòng)變壓器非電量測(cè)量中, 應(yīng)用最多的是螺線管式