传感器复习--习题.doc

### 传感器复习知识点详解 #### 一、传感器基础概念 1. **传感器定义**： - 传感器是一种能够接收特定的输入（如物理量、化学量等）并将其转化为易于处理的电信号或其他所需形式的信息输出的装置。 - 它主要用于测量目的，并能以一定的精度将被测量转换为与之有明确关系的信号。 2. **传感器组成部分及功能**： - **敏感元件**：直接感受被测量，并输出与被测量成确定关系的物理量。 - **转换元件**：以敏感元件的输出为输入，将其转换成电路参数。 - **转换电路**：上述电路参数接入转换电路后，转换为易于处理的电量输出。 3. **传感器发展方向**： - **智能化**：结合微处理器，使传感器具有数据处理能力。 - **微型化**：利用MEMS技术，使传感器体积更小、功耗更低。 - **多功能化**：单一传感器能够同时检测多种参数。 - **无线化**：减少布线成本，提高灵活性。 - **网络化**：传感器通过网络进行数据传输，便于远程监控。 #### 二、热电式传感器 1. **热电偶冷端温度影响**： - **影响**：热电偶产生的热电动势与两端温度有关，只有当冷端温度保持不变时，热电动势与工作温度才成单值函数关系。 - **消除方法**： - **补偿导线法**：使用与热电偶具有相同热电特性的补偿导线延长热电偶，使其冷端远离工作端。 - **冷端恒温法**：将冷端置于恒温环境中，确保其温度不受工作端温度变化的影响。 - **冷端温度校正法**：通过数学计算校正因冷端温度变化引起的误差。 - **自动补偿法**：利用电路自动调节冷端温度带来的影响。 2. **热敏电阻**： - **优点**：灵敏度高、体积小、响应快、过载能力强、成本低。 - **缺点**：阻值与温度呈非线性关系，限制了其在高精度测量中的应用。 - **克服非线性**：通常采用温度系数小的精密电阻与热敏电阻串联或并联构成网络，以改善其线性度。 3. **PN结作为温敏元件**： - **原理**：利用PN结的电压随温度变化的特性，作为温度传感器。 - **特性**：线性度好，灵敏度较高，但受材料本身特性限制。 4. **AD590集成温度传感器**： - **测温原理**：基于晶体管PN结的电压随温度变化的特性。 - **特点**：输出信号直接正比于绝对温度，简化了信号处理过程。 - **测试电路**：通常采用简单的电压测量电路即可。 5. **温度测量选择**： - **高温测量**（1000℃）：适合使用热电偶，因其在高温环境下性能稳定。 - **低温测量**（20℃）：热敏电阻更适合，因其灵敏度高，适合微小温度变化的检测。 6. **热电阻传感器类型**： - **铂电阻**：稳定性好，适用于要求精度较高的场合。 - **铜电阻**：价格便宜，但在高温或氧化环境中稳定性较差。 7. **热电动势相关概念**： - **热电动势**：当两导体接触点间存在温差时产生的电动势。 - **接触电动势**：由两种不同材料导体接触面的电子扩散引起的电动势。 - **温差电动势**：单一导体两端温度不同时产生的电动势。 8. **热电偶测温原理**： - 基于热电动势的变化来测量温度。 - **误差因素**：包括冷端温度变化、导线材质不匹配等。 - **减小误差方法**：通过上述介绍的各种补偿方法来实现。 通过对传感器基础知识及热电式传感器的具体分析，我们不仅了解了传感器的基本结构和工作原理，还深入探讨了热电偶、热敏电阻等典型传感器的工作机理以及如何在实际应用中减小测量误差。这对于深入理解传感器技术及其在各个领域的应用具有重要意义。