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• 传感器的静态特性：输出静态函数关系(线性、奇函数、偶函数)线性度(校准曲线与拟合直线的偏差)分辨力(最小输入增量)和阈值(零点附近的分辨力)，灵敏度(输出变化量与输入变化量的比例-常数)，迟滞和重复、时漂(温度和输入恒定，输出长期变化)和温漂(输入恒定，输出随温度变化)；

频率测量分为：模拟法和计数法； 模拟测量频率包括：电桥法、谐振法、频率-电压转换法； 以下为计数法；

• 基本方法：一定时间隔 T 计算周期性脉冲的重复次数。如果周期性脉冲的周期是 TA，计数结果为 N=T/TA；

• 原理框架图：

• 最大相对误差-测频率：（fc-标准频率；左边-最大相对误差；绝对值-准确性；m-分频）

• 最大相对误差-测周期：（fc-标准频率；左边-最大相对误差；绝对值-准确性；m-分频）

• 数字测量时间间隔：
• 数字测量相位差：
  • 相位-电压转换法：(频率相同，相位差为 φx)
  • 相位-时间转换法：(时标脉冲周期-Tc，N-计数值)

电阻：理想情况下只有实部。虚部在高频下不容忽视。 电容：理想情况下只有虚拟部分。损失随频率增加而增加。Zc = RC(ω) 1/jωC。电流超前电压 90； 电感：理想情况下，只有虚拟部分。当频率接近磁性材料的截止频率时，损很大。Zl = RL(ω) jωL。电流落后电压 90；

• 电桥平衡：U0 = 0；Z1Z3 = Z2Z4；
• 损耗：
  • 电容：损耗因子 tanδ：施电压时有功功率与无功率比。无损耗时为 90；有损失的时候 90-δ；
  • 电感：品质因数 Q：施电压时无功功率与有功率比。

• 注意虚短虚断；

分为：电阻式传感器、电容式传感器、电感式传感器（自感、互感、压磁、电涡流）；

• 分类：电位器式传感器、应变式传感器、压阻式传感器(单晶硅受力电阻率变化)；
• 应变电阻效应：导体或半导体材料在受到外界力作用时，产生机械形变，机械形变导致阻值变化；

• 电阻式应变式传感器：盖片、黏合层、引出线、敏感栅、基底、黏合层；
  • 按敏感栅材料分：电阻应变片、半导体应变片；
  • 按敏感栅的形状、制造工艺分：丝式、箔式、薄膜式；

• 原理：被测量的变化引起线圈自感或互感系数的变化（分自感和互感两类）；

• 自感：有三种。变间隙型、变面积型和螺管型；

• 互感：主要一种。差动变压器；

• 变间隙型电感传感器：

  • 电感 [N线圈匝数，Rm磁路总磁阻]： L = N 2 R m L = \frac{N^2}{R_m} L=Rm​N2​
  • 磁路总磁阻 [l₁铁心磁路长，l₂衔铁磁路长，A截面积，µ₁铁心磁导率，µ₂衔铁磁导率，µ₀空气磁导率，δ空气隙厚度]： R m = l 1 μ 1 A + l 2 μ 2 A + 2 δ μ 0 A R_m=\frac{l_1}{μ_1A} + \frac{l_2}{μ_2A} + \frac{2δ}{μ_0A} Rm​=μ1​Al1​​+μ2​Al2​​+μ0​A2δ​
  • 一般情况下，有： L = N 2 μ 0 A 2 δ L=\frac{N^2μ_0A}{2δ} L=2δN2μ0​A​

• 变面积型电感传感器：

  • 气隙长度不变，铁心与衔铁之间相对而言重迭面积随被测量的变化而改变；

L = N 2 μ 0 A 2 δ L=\frac{N^2μ_0A}{2δ} L=2δN2μ0​A​

• 螺管型电感式传感器：
  • 线圈电感量的大小与衔铁插入线圈的深度有关；
  • [线圈长度l、线圈的平均半径r、线圈的匝数N、衔铁进入线圈的长度l_a、衔铁的半径为r_a、铁心的有效磁导率为µ_m]

L = 4 π 2 N 2 l 2 [ l r 2 + ( μ m − 1 ) l a r a 2 ] L=\frac{4π^2N^2}{l^2}[lr^2+(μ_m-1)l_ar^2_a] L=l24π2N2​[lr2+(μm​−1)la​ra2​]

• 电感式传感器的几个结论：
  • 变间隙型：灵敏度较高，但非线性误差较大，且制作装配比较困难；
  • 变面积型：灵敏度较前者小，但线性较好，量程较大，使用比较广泛；
  • 螺管型：灵敏度较低，但量程大，且结构简单易于制作和批量生产，最广泛使用；

• 互感式传感器（差动变压器）：

  • 组成：衔铁、一次绕组和二次绕组（随衔铁的移动而变化，即绕组间的互感随被测位移改变而变化）；
  • 原理：
    • 衔铁处于中间位置时，两个二次绕组产生感应电动势相同，串联下差动输出电动势为零；
    • 衔铁移向 M1 侧二次绕组移动时，M1 侧互感大于 M2 ，有感应电动势差，串联下差动输出电动势不为零；
  • 零点残余电动势问题：点残余电动势的存在，使得传感器的输出特性在零点附近不灵敏。解决方法如下：
    • 保证传感器几何尺寸、线圈电气参数及磁路的对称（磁性材料要消除内部残余应力）；
    • 选用合适的测量电路，如采用相敏整流电路（可以判别衔铁移动方向和改善输出特性）；
    • 采用补偿线路减小零点残余电动势（在差动变压器二次侧串、并联适当数值的电阻电容元件，调整元件减小零点残余电动势）；

• 电涡流式传感器：

  • 原理：一扁平线圈置于金属导体附近，线圈通交变电流 I1，线圈周围产生交变磁场 H1。使被测导体内部产生电涡流 I2，电涡流产生新磁场 H2(与 H1 反相)，时线圈有效阻抗变化；
  • 特点：
    • 被测物的电导率越高，传感器的灵敏度也越高；
    • 被测体的半径应大于线圈半径的 1.8 倍(提高灵敏度)；
    • 被测物体为圆柱体时，被测导体直径必须为线圈直径的 3.5 倍以上；
    • 测薄金属板时，频率应略高些；
    • 测量ρ较大的材料，则应选用较高的频率；
    • 可用于金属探测等；
  • 等效电路与计算：

主要有：磁电式传感器、压电式传感器、热电偶传感器、霍尔传感器；

• *磁电式传感器：利用导体和磁场发生相对运动而在导体两端输出感应电势（不需要供电，机-电能量变换，电磁感应定律）【测速度】；
• 压电式传感器：压电陶瓷在受到作用力时，在垂直于 Z 轴的上下平面上分别出现正、负电荷 【加速度传感器、测距传感器、热电型红外线传感器(热电效应)】；
• 热电偶传感器：两种不同的导体或半导体组成一个回路，两结点温度不同，将产生一个电动势；
• 霍尔传感器：

• 原理：压电陶瓷在受到作用力时，在垂直于Z轴的上下平面上分别出现正、负电荷。Q=dF [d为压电系数；F为施加的力] ；
• 考虑因素：
  • 较大的压电常数；
  • 机械强度高、刚度大并具有较高的固有振动频率；
  • 高的电阻率和较大的介电常数；
  • 较高的居里点；
  • 有较好的时间稳定性；
• 等效电路：
  • 等效成一个与电容相并联的 电荷源 或 电压源；
  • 与测量仪表联接时，还必须考虑电缆电容C_C，放大器的输入电阻 R_i 和输入电容 C_i 以及传感器的泄漏电阻 R_a；

C a = ε 0 ε A δ C_a = \frac{ε_0εA}{δ} Ca​=δε0​εA​

• 原理：利用半导体材料的霍尔效应【测磁场及微位移量，间接测量液位、压力】；
  • 在洛仑兹力的作用下，电子向一侧偏转，使该侧形成负电荷的积累，另一侧则形成正电荷的积累，形成霍尔电场。该电场与洛仑兹力的方向相反，阻止电荷积累。当电场力与洛仑兹力相等时，达到动态平衡；
  • 霍尔电场强度： E H = v B E_H=vB EH​