1：傳感器是能感受規(guī)定的被檢測量并按照一定規(guī)律轉換成可輸出信號的器件或裝置。

一、傳感器的組成

2：傳感器一般由敏感元件，轉換元件及基本轉換電路三部分組成。①敏感元件是直接感受被測物理量，并以確定關系輸出另一物理量的元件（如彈性敏感元件將力，力矩轉換為位移或應變輸出）。②轉換元件是將敏感元件輸出的非電量轉換成電路參數（電阻，電感，電容）及電流或電壓等電信號。③基本轉換電路是將該電信號轉換成便于傳輸，處理的電量。

二、傳感器的分類

1、按被測量對象分類

（1）內部信息傳感器主要檢測系統內部的位置，速度，力，力矩，溫度以及異常變化。（2）外部信息傳感器主要檢測系統的外部環(huán)境狀態(tài)，它有相對應的接觸式（觸覺傳感器、滑動覺傳感器、壓覺傳感器）和非接觸式（視覺傳感器、超聲測距、激光測距）。

2、傳感器按工作機理

（1）物性型傳感器是利用某種性質隨被測參數的變化而變化的原理制成的（主要有：光電式傳感器、壓電式傳感器）。

（2）結構型傳感器是利用物理學中場的定律和運動定律等構成的（主要有①電感式傳感器；②電容式傳感器；③光柵式傳感器）。

3、按被測物理量分類

如位移傳感器用于測量位移，溫度傳感器用于測量溫度。

4、按工作原理分類主要是有利于傳感器的設計和應用。

5、按傳感器能量源分類

（1）無源型：不需外加電源。而是將被測量的相關能量轉換成電量輸出（主要有：壓電式、磁電感應式、熱電式、光電式）又稱能量轉化型；

（2）有原型：需要外加電源才能輸出電量，又稱能量控制型（主要有：電阻式、電容式、電感式、霍爾式）。

6、按輸出信號的性質分類

（1）開關型（二值型）：是“1”和“0”或開(ON)和關（OFF）；

（2）模擬型：輸出是與輸入物理量變換相對應的連續(xù)變化的電量，其輸入/輸出可線性，也可非線性；

（3）數字型：①計數型：又稱脈沖數字型，它可以是任何一種脈沖發(fā)生器所發(fā)出的脈沖數與輸入量成正比；②代碼型（又稱編碼型）：輸出的信號是數字代碼，各碼道的狀態(tài)隨輸入量變化。其代碼“1”為高電平，“0”為低電平。

三、傳感器的特性及主要性能指標

1、傳感器的特性主要是指輸出與輸入之間的關系，有靜態(tài)特性和動態(tài)特性。

2、傳感器的靜態(tài)特性是當傳感器的輸入量為常量或隨時間作緩慢變化時，傳感器的輸出與輸入之間的關系，叫靜態(tài)特性，簡稱靜特性。

表征傳感器靜態(tài)特性的指標有線性度，敏感度，重復性等。

3、傳感器的動態(tài)特性是指傳感器的輸出量對于隨時間變化的輸入量的響應特性稱為動態(tài)特性，簡稱動特性。傳感器的動態(tài)特性取決于傳感器的本身及輸入信號的形式。傳感器按其傳遞，轉換信息的形式可分為①接觸式環(huán)節(jié)；②模擬環(huán)節(jié)；③數字環(huán)節(jié)。評定其動態(tài)特性：正弦周期信號、階躍信號。

4、傳感器的主要性能要求是：1）高精度、低成本。2）高靈敏度。3）工作可靠。4）穩(wěn)定性好，應長期工作穩(wěn)定，抗腐蝕性好；5）抗干擾能力強；6）動態(tài)性能良好。7）結構簡單、小巧，使用維護方便等；

四、傳感檢測技術的地位和作用

1、地位：傳感檢測技術是一種隨著現代科學技術的發(fā)展而迅猛發(fā)展的技術，是機電一體化系統不可缺少的關鍵技術之一。

2、作用：能夠進行信息獲取、信息轉換、信息傳遞及信息處理等功能。應用：計算機集成制造系統（CIMS）、柔性制造系統（FMS）、加工中心（MC）、計算機輔助制造系統（CAM）。

五、基本特性的評價

1、測量范圍：是指傳感器在允許誤差限內，其被測量值的范圍；

量程：則是指傳感器在測量范圍內上限值和下限值之差。

2、過載能力：一般情況下，在不引起傳感器的規(guī)定性能指標長久改變條件下，傳感器允許超過其測量范圍的能力。過載能力通常用允許超過測量上限或下限的被測量值與量程的百分比表示。

3、靈敏度：是指傳感器輸出量Y與引起此變化的輸入量的變化X之比。

4、靈敏度表示傳感器或傳感檢測系統對被測物理量變化的反應能力。靈敏度越高越好，因為靈敏度越高，傳感器所能感知的變化量越小，即被測量稍有微小變化，傳感器就有較大輸出。K值越大，對外界反應越強。

5、反映非線性誤差的程度是線性度。線性度是以一定的擬合直線作基準與校準曲線作比較，用其不一致的*大偏差△Lmax與理論量程輸出值Y（=ymax—ymin）的百分比進行計算。

6、穩(wěn)定性在相同條件，相當長時間內，其輸入/輸出特性不發(fā)生變化的能力，影響傳感器穩(wěn)定性的因素是時間和環(huán)境。

7、溫度影響其零漂，零漂是指還沒輸入時，輸出值隨時間變化而變化。長期使用會產生蠕變現象。

8、重復性：是衡量在同一工作條件下，對同一被測量進行多次連續(xù)測量所得結果之間的不一致程度的指標；（分散范圍小，重復性越好）

9、**度：簡稱精度，它表示傳感器的輸出結果與被測量的實際值之間的符合程度，是測量值的精密程度與準確程度的綜合反映。

10、分辨力是指傳感器能檢出被測量的*小變化量。

11、動態(tài)特性：反映了傳感器對于隨時間變化的動態(tài)量的響應特性，傳感器的響應特性必須在所測頻率范圍內努力保持不失真測量條件。一般地，利用光電效應、壓電效應等物性型傳感器，響應時間快，工作頻率范圍寬。

12、環(huán)境參數：指傳感器允許使用的工作溫度范圍以及環(huán)境壓力、環(huán)境振動和沖擊等引起的環(huán)境壓力誤差，環(huán)境振動誤差和沖擊誤差。

六、傳感器的標定與校準

1、標定（計量學稱之為定度）是指在明確傳感器輸入/輸出變換關系的前提下，利用某種標準器具產生已知的標準非電量（或其它標準量）輸入，確定其輸出電量與其輸入量之間的過程。

2、校準是指傳感器在使用前或使用過程中或擱置一段時間再使用時，必須對其性能參數進行復測或作必要的調整與修正，以確保傳感器的測量精度。

3、標定系統的組成：①被測非電量的標準發(fā)生器；②待標定傳感器；③它所配接的信號調節(jié)顯示、記錄器等。

4、靜態(tài)標定是給傳感器輸入已知不變的標準非電量，測出其輸出，給出標定方程和標定常數，計算其靈敏度，線性度，滯差，重復性等傳感器的靜態(tài)指標。

5、傳感器的靜態(tài)標定設備有力標定設備，壓力標定設備，溫度標定設備等。

6、對設備要求：①具有足夠的精度；②量程范圍應與被標定傳感器的量程相適應；③性能穩(wěn)定可靠，使用方便，能適應多種環(huán)境。

7、傳感器的動態(tài)標定的目的是檢驗測試傳感器的動態(tài)性能指標。

8、動態(tài)標定指標是通過確定其線性工作范圍，頻率響應函數，幅頻特性和相頻特性曲線，階躍響應曲線，來確定傳感器的頻率響應范圍，幅值誤差和相位誤差，時間常數，阻尼比，固有頻率等。

9、常用的標準動態(tài)激勵設備有激振器、激波管、周期與非周期函數壓力發(fā)生器；（其中激振器可用于位移、速度、加速度、力、壓力傳感器的動態(tài)標定）

10、傳感器與檢測技術的發(fā)展方向：⑴開發(fā)新型傳感器。⑵傳感檢測技術的智能化。⑶復合傳感器⑷研究生物感官，開發(fā)仿生傳感器。

11、開發(fā)新型傳感器：①利用新材料制作傳感器；②利用新加工技術制作傳感器；③采用新原理制作傳感器。

12、傳感檢測技術的智能化：傳感檢測系統目前迅速地由模擬式、數字式向智能化方向發(fā)展。

功能：①自動調零和自動校準；②自動量程轉換；③自動選擇功能；④自動數據處理和誤差修正；⑤自動定時測量；⑥自動故障診斷。

**章 位移檢測傳感器

1、移可分為線位移和角位移兩種，測量位移常用的方法有：機械法，光測法，電測法。

2、位移傳感器的分類：參量型位移傳感器，發(fā)電型位移傳感器，大位移傳感器。

一、參量型位移傳感器

1、參量位移傳感器的工作原理：將被測物理量轉化為電參數，即電阻，電容或電感等。

2、電阻式位移傳感器的電阻值取決于材料的幾何尺寸和物理特征，即R=p L/S

（1）電位計由骨架、電阻元件、電刷等組成；

（2）電位計優(yōu)點：結構簡單，輸出信號大，性能穩(wěn)定，并容易實現任意函數關系，缺點：是要求輸入量大，電刷與電阻元件之間有干摩擦，容易磨損，產生噪聲干擾。

3、⑴線性電位計的空載特性：Rx=RX/L=KrX(Kr——電位計的電阻靈敏度)。電位計輸出空載電壓為Uo=UiX/L=KuX(Ku——電位計的電壓靈敏度)

   ⑵非線性電位計空載特性：其電阻靈敏度Kr=DR/Dx,電壓靈敏度Ku=Duo/Dx

4、電阻應變式位移傳感器：是將被測位移引起的應變元件產生的應變，經后續(xù)電路變換成電信號，從而測出被測位移。

5、電容式位移傳感器：是利用電容量的變化來測量線位移或角位移的裝置。

   (1)變極距型的電容位移傳感器：有較高的靈敏度，但電容變化與極距變化之間為非線性關系，其它兩種類型的位移傳感器具有比較好的線性，但敏度比較低。

(2)變極板面積型電容位移傳感器：用于線位移測量，也可用于角位移測量。

(3)變介質型電容式位移傳感器：用于位移或尺寸測量的改變介質型電容位移傳感器，一般都具有較好的線性特性，但也有輸入/輸出呈非線性關系。

(4)容柵式電容位移傳感器是在面積型電容位移傳感器的基礎上發(fā)展來的，可分為長容柵和圓容柵。（特點：因多極電容及平均效應，分辨力高，精度高，量程大對刻劃精度和安裝精度要求可有所降低，一種很有發(fā)展前途的傳感器。

6、電容式位移傳感器的絕緣和屏蔽

  （1）若絕緣材料性能不佳，絕緣電阻隨環(huán)境溫度和濕度而變化，還會使電容位移傳感器的輸出產生緩慢的零位漂移；

  （2）絕緣材料應具有高的絕緣電阻、低的膨脹系數、幾何尺寸的長期穩(wěn)定性和低的吸潮性；

  （3）通常對電容位移傳感器及其引線采取屏蔽措施，即將傳感器放在金屬殼內，接地應可靠；

  （4）可以消除不穩(wěn)定的寄生電容，還可以消除外界靜電場和交變磁場的干擾。

7、電感式位移傳感器：將被測物理量位移轉化為自感L,互感M的變化，并通過測量電感量的變化確定位移量。主要類型有自感式、互感式'、渦流式和壓磁式。輸出功率大，靈敏度高，穩(wěn)定性好等優(yōu)點。

  （1）自感式電感位移傳感器原理：纏繞在鐵心的線圈中通以交變電流，產生磁通，形成磁通回路。

   為了提高自感位移傳感器的精度和靈敏度，增大特性的線性度，實際用的傳感器大部分都作為差動式

   改善其性能考慮的因素有：1）損耗問題，2）氣隙邊緣效應的影響，3）溫度誤差，4）差動式電感位移 傳感器的零點剩余電壓問題。

  （2）互感式位移傳感器（測量范圍*大）：將被測位移量的變化轉換成互感系數的變化，基本結構原理與常用變壓器類似，故稱為變壓器式位移傳感器。

  （3）渦流式位移傳感器：利用電渦流效應將被測量變換為傳感器線圈阻抗Z變化的一種裝置。只要分為高頻反射和低頻透射兩類。

二、發(fā)電型位移傳感器

1、發(fā)電型位移傳感器（壓電位移傳感器）是將被測物理量轉換為電源性參量。

2、壓電式位移傳感器的基本工作原理是將位移量轉換為力的變化，然后利用壓電效應將力的變化轉換為點信號。

三、大位移傳感器

1、磁柵式位移傳感器是根據用途可分為長磁柵和圓磁柵位移傳感器，分別用于測量線位移和角位移。磁頭分動態(tài)和靜態(tài)。

2、當磁頭不動時，輸出繞組輸出一等幅的正弦或余弦電壓信號，其頻率仍為勵磁電壓的頻率，其幅值與磁頭所處的位置關系。當磁頭運動時，幅值隨磁尺上的剩磁影響而變化。

4、光柵式位移傳感器有測量線位移的長光柵和測量角位移的圓光柵。其性質：光柵移動方向與莫爾條紋移動方向垂直。

5、兩塊光柵作為一個標尺光柵（不動的）和一個指示光柵（動的），標尺光柵是一個長條形光柵，光柵長度由所需量程決定。

6、莫爾條紋的性質：①當兩個光柵沿刻線垂直方向相對移動時，莫爾條紋相對柵外不動點沿著近似垂直的運動方向移動，光柵移動一個柵距W，莫爾條紋移動一個條紋間距B；②光柵運動方向改變，莫爾條紋的運動方向也作相應改變；③光柵條紋的光強度隨條紋移動按正弦規(guī)律變化。

7、感應同步器是利用電磁感應原理將線位移和角位移轉換成點信號的一種裝置。根據用途，可將感應同步器分為直線式和旋轉式兩種，分別用于測量線位移和角位移。

   原理：當滑塊的兩相繞組用交流電勵磁時，由于電磁感應，在定尺的繞組中會產生與勵磁電壓同頻率的交變感應電動勢E。當滑尺相對定尺移動時，滑尺與定尺的相對位置發(fā)生變化，改變了通過定尺繞組的磁通，從而改變了定尺繞組中輸入的感應電動勢E。

   根據對滑尺的正、余弦繞組供給勵磁電壓方式的不同，又分為鑒相和鑒幅型測試系統。

  特點：①精度較高，對環(huán)境要求低，可測大位移；②工作可靠，抗干擾能力強，維護簡單，壽命長；③對局部誤差有平均化作用。）

8、激光式位移傳感器結構由：激光器、光學元件、光電轉換元件組成激光測試系統，將被測位移量轉化成電信號。（特點：精度高，測量范圍大、測試時間短、非接觸、易數字化、效率高。）

9、激光干涉測長技術用途：①精密長度測量（磁尺、感應同步器、光柵檢定）；②精密機床位移檢測與校正；③集成電路制作中的精密定位。

10、常用的激光干涉測長傳感器：①單頻激光干涉?zhèn)鞲衅?；②雙頻激光干涉?zhèn)鞲衅鳌?/span>

第三章 力、扭矩和壓力傳感器

一、測力傳感器

1：測量力的傳感器多為電氣式，根據轉換方式分為參量型和發(fā)電型。參量型測力傳感器有電阻應變式，電容式，電感式，發(fā)電型測力傳感器有壓電式，壓磁式。

2：電阻式應變測力傳感器原理是將力作用在彈性元件上，彈性元件在力作用下產生應變，利用貼在彈性元件上應變片將應變轉換成電阻的變化，然后利用電橋將電阻變化轉換成電壓或電流的變化，在送入測量放大電路測量。

彈性元件：（1）柱型彈性元件；（2）薄壁環(huán)型彈性元件；（3）梁型彈性元件：懸臂梁式、兩端固定梁式。

3、應變片是非電量電測中一種常見的轉換元件。，由于應變片使用簡單，測量精度高，體積小，動態(tài)響應好，應用廣。

4、金屬絲的作用是感受機械試件的應變變化，稱為敏感柵。

5、對金屬絲的要求：（1）具有較高的電阻系數（單位長度的電阻要大）；（2）具有盡可能大的電阻應變靈敏度系數；（3）具有較小的溫度系數；（4）具有較高的彈性極限，以便得到較寬的應變測量范圍；（5）良好的加工性和焊接性；（6）對銅的熱電動勢要小。

6、底基的作用：是將試件的應變準確地傳給敏感柵，所以底基應具有較低的彈性模量，較高的絕緣電阻，良好的抗?jié)窨篃嵝阅?。（常用底基：紙基、膠基、玻璃纖維布基）

 紙基制作簡單，價格便宜，比較柔軟，易于粘貼，應變極限打，但耐潮濕性和耐熱性差。

 膠基比紙基更柔軟，且具有較好的絕緣性，較高的彈性，耐熱和耐潮濕性都較好，

7、箔式電阻應變片：敏感柵是用（3~5）um厚的金屬箔粘于膠基上，用光刻技術加工成需要的形狀。

   優(yōu)點：（1）金屬箔很薄，因而所感受的應力狀態(tài)與試件表面的應力狀態(tài)更接近；（2）箔式敏感柵面積大，散熱條件好，允許通過較大的電流，靈敏度較高，輸出信號功率比較大，為絲式電阻應變片的100~400倍；（3）箔式敏感柵的尺寸可以做的很準確，基長可以很短，并能制成任意形狀，從而可擴大使用范圍；（4）便于成批生產。

   缺點：生產工序復雜，引線的焊點采用錫焊，不適于在高溫環(huán)境中測量，另外價格比較高。

8、半導體應變片的工作原理是基于壓阻效應。

  （1）壓阻效應是指固體受到應力作用時，其電阻率發(fā)生變化。這就叫壓阻效應。

  （2）優(yōu)點：半導體應變片橫向效應小，其橫向靈敏度幾乎為零；機械滯后小，可制成小型和超小型片子。

  （3）缺點：應變靈敏系數的離散性大，機械強度低，非線性誤差大，溫度系數大，使用于需要大信號輸出場合。

9、應變片的布置和接橋方式：電橋又單臂、雙臂、四臂工作方式（平衡條件U。=0  R₁R₃=R₂R₄）

10、壓電式傳感器是基于壓電元件的壓電效應而工作的。壓電效應有正壓電效應和逆壓電效應。

  （1）正壓電效應是當某些晶體沿一定方向受外力作用而變形時，在其相應的兩個相對表面產生極性相反的電荷，當外力去掉后，又恢復到不帶電狀態(tài)，電荷的極性取決于變形的形式。

  （2）逆壓電效應是當某些晶體的極化方向施加外電場，晶體本身將產生機械變形，當外電場撤去后，變形也隨之消失。

   電壓式傳感器的前置放大器的輸入阻抗應盡可能的高。

11、壓電式力傳感器是利用壓電晶體的縱向和剪切向壓電效應。（單分量和多分量）

12、電荷放大器的選擇：要求電荷放大器輸入阻抗高于10¹²Ω，低頻響應為0.001Hz

13、壓磁效應是在機械力作用下，鐵磁材料內部產生應力變化，使磁導率發(fā)生變化，磁阻相應也發(fā)生的現象。外力是拉力時，在作用力方向鐵磁材料磁導率提高，垂直作用力方向磁導率降低；作用力為壓力時，則反之

14、壓磁式力傳感器工作原理是根據壓磁效應原理，當在一次側繞組通過交變勵磁電流時，鐵心中產生磁場，由于壓磁元件在未受力時各向同性，磁力線呈軸對稱分布。

15、壓磁式力傳感器結構主要是由壓磁元件，彈性機架，基座和傳力鋼球等組成。

二、扭矩傳感器

1、電阻應變式扭矩傳感器的工作原理是在軸類零件受扭矩作用時，在其表面產生切應變，此應變可用電阻應變片測量。（集流環(huán)按工作原理分類：電刷-滑環(huán)式、水銀式、感應式。）

2、壓磁式扭矩儀又叫磁彈式扭矩儀工作原理是根據磁彈效應，受扭矩作用的軸的導磁性發(fā)生相應變化，即磁導率發(fā)生變化，從而引起線圈的感抗變化，通過測量電路測量感抗的變化可確定扭矩。

3、電容式扭矩測量儀工作原理是利用機械結構，將軸受扭矩作用后的兩端相對轉角變化變換成電容器兩極板之間的相對有效面積的變化，引起電容量的變化來測量扭矩。其*要優(yōu)點是靈敏度高，測量時它需要集流裝置傳輸信號。

4、光電式扭矩測量儀：這種扭矩傳感器的工作轉速為（100~800）r/min，測量精度為1%。

5、鋼弦式扭矩傳感器是將扭矩轉換成鋼弦固有頻率變化進行工作。（優(yōu)點：抗干擾能力強，允許導線長達幾百米到幾千米，測量精度可達±1%。）

三、壓力式傳感器

1、彈性式壓力傳感元件有：波登管、膜片和波紋管三類。

2、電量式壓力計是用各種傳感器或測量元件將壓力變換成電量或電參數，再經后接相應的測量電路進一步變換，*后由顯示或記錄儀顯示或記錄下來，以實現壓力測量的裝置。常用的測壓力系統所用的傳感器有電容式，電感式，電阻式，渦流式，壓電式。

  （1）電容式壓力傳感器是將壓力轉換成電容的變化，經電路變換成電量輸出。其特點是靈敏度高，適合測量微壓，頻響好，抗干擾能力較強。

  （2）應變式壓力傳感器的工作原理是利用應變片將彈性元件在壓力作用下產生的應變轉換成電量的變化。應變式壓力傳感器體積小重量輕，精度高，測量范圍寬，從幾帕到500MPa，頻響高，同時耐壓，抗振，應用廣泛。

  （3）壓阻式壓力傳感器是利用壓阻效應將壓力變換成電阻的變化實現壓力測量。其特點是頻響寬，動態(tài)響應快，測量范圍從幾Pa到三億Pa，適用于爆炸，沖擊壓力的測量。

  （4）電感式壓力傳感器是將壓力變化轉換成電感變化，通過測量電路再將電感變化轉換成電量實現壓力測量。其特點是頻響低，使用于靜態(tài)或變化緩慢壓力的測試。

  （5）渦流式壓力傳感器屬于電感式壓力傳感器中的一種，它是利用渦流效應將壓力變換成線圈阻抗的變化，再經測量電路轉換成電量。它有良好的動態(tài)特性，適合在爆炸等極其惡劣的條件下工作，如測量沖擊波。

  （6）霍爾式壓力傳感器結構原理是波登管在壓力作用下其末端產生位移，帶動了霍爾元件在均勻梯度的磁場中運動。由于波登管的頻響較低，適用于靜態(tài)或變化緩慢壓力的測量。

  （7）壓電式壓力傳感器工作原理是壓力通過膜片或活塞，壓塊作用在晶片上，晶片上是產生了電荷，經后接放大器的變換，由顯示或記錄儀器顯示或記錄，實現對壓力的測量。其特點是具有頻響寬，可測壓力范圍大，體積小，重量輕，安裝方便，可測多向壓力等特點，應用廣泛，適用于測動態(tài)力和沖擊力，但不適于測靜態(tài)力。

第四章 速度、加速度傳感器

一、速度傳感器

1、測速發(fā)電機是機電一體化系統中用于測量和自動調節(jié)電機轉速的一種傳感器。它由繞組的定子和轉子構成。

2、根據勵磁電流的種類，測速發(fā)電機分為直流測速發(fā)電機（電磁式和永磁式兩種）和交流測速發(fā)電機兩類。

3、在實際應用中，機電一體化系統對測速發(fā)電機的主要要求有：①輸出電壓對轉速應保持較精準的正比關系。②轉動慣量要小。③靈敏度要高，即測速發(fā)電機的輸出電壓對轉速的變化反應要靈敏。

   (1)直流測速發(fā)電機是一種微型直流發(fā)電機。其工作原理是根據電磁感應原理，在恒定磁場中，旋轉的電樞繞組切割磁通，并產生感應電動勢，而后測速的發(fā)電機。

   (2)空載時，直流測速發(fā)電機的輸出電壓和電樞感應電動勢相等，因而輸出電壓與轉速成正比。

     負載時，測速發(fā)電機的輸出電壓應比空載時小，這是電阻r_s（**繞組）的電壓降造成的。

   (3)直流測速電動機在理想情況下系數Ce和C與輸出電壓之間的關系：C=Ce/(1+Rs/Rl),Vcf=CeN/(1+Rs/Rl).

  （3）直流測速電動機產生誤差的原因和改進方法？

①有負載時，電樞反映去磁作用的影響，使輸出電壓不再與轉速成正比，遇到這種問題可以在定子磁極上安裝補償繞組，或使負載電阻大于規(guī)定值。

②電刷接觸降壓的影響，這是因為電刷接觸電阻是非線性的，即當電機轉速較低，相應的電樞電流較小時接觸電阻較大，從而使輸出電壓很小，只有當轉速較高，電樞電流較大時，電刷壓降才可以認為是常數，為了減小電刷接觸壓降的影響，即縮小不靈敏區(qū)，應采用接觸壓降較小的銅-石墨電極或銅電極，并在它與換向器相接觸的表面上鍍銀。

    ③溫度影響，這是因為勵磁繞組中長期流過電流易發(fā)熱，其電阻值也相應增大，從而使勵磁電流減小的緣故，在實際使用中可在直流測速發(fā)電機的繞組回路中串聯一個電阻值較大的附加電阻，在接到勵磁電源上。

4、交流測速電動機可分為永磁式，感應式和脈沖式三種。

  交流測速電動機的工作原理是利用定子，轉子齒槽相互的位置的變化，使輸出繞組中的磁通產生脈沖，從而產生感應電動勢，這種工作原理稱為感應子式發(fā)電機原理。

5、線振動速度傳感器的工作原理是當一個繞有N匝的線圈作垂直于磁場方向相對運動時，線圈切割磁力線，由法拉第電磁感應定律可得其線圈產生感應電動勢。

6、陀螺式角速度傳感器分為：轉子陀螺、壓電陀螺、激光陀螺、光纖陀螺。

  （1）轉子陀螺式角速度傳感器是一種慣性傳感器，安裝簡單，使用方便，但有機械活動部件，被測角速度范圍±30°~120°/s，質量較大，成本高，壽命低。

  （2）壓電陀螺式利用壓電晶體的壓電效應工作，分：振梁型、雙晶片型、圓管型。

  （3）光纖陀螺式：具有無機械傳動部件、無需預熱時間、對加速度不敏感、動態(tài)范圍寬、體積小、靈敏度高等優(yōu)點。

7、霍爾式傳感器的工作原理是利用霍爾元件組成的傳感器，在被測物上粘有多對小磁鋼，霍爾元件固定于小磁鋼附近，當被測物轉動時，每當一個小磁鋼轉過霍爾元件，霍爾元件輸出一個相應的脈沖，測得單位時間內的脈沖個數，即可得被測物的轉速和角速度。

8、電渦流式轉速傳感器的工作原理是在傳感器靠近在被測物上設定的等距標記安裝，當被測物轉動時，傳感器輸出頻率與轉速成正比的信號。

9、半導體硅流速傳感器的工作原理是依據發(fā)熱體與放置發(fā)熱體的流體介質的熱導率與流體流速相關原理制成的。

二、加速度傳感器

1、常用加速度傳感器的種類有壓電式，應變式，磁致伸縮式。

2、壓電式加速度傳感器的頻率范圍廣、動態(tài)范圍寬、靈敏度高，故應用較為廣泛

壓電加速度傳感器的工作原理是利用壓電陶瓷的壓電效應可構成不同使用要求的振動加速度傳感器來制作的。

常用的三種原理結構式壓縮型，剪切型，彎曲型。其特點是它可以作得很小，重量很輕，對被測機構的影響就小，壓電傳感器的內阻抗很高，輸出的能量很微小，要在接高輸入阻抗的前置放大器。放大器有兩種是電壓放大器和電荷放大器。

電荷放大器輸出電壓與電纜分布電容無關。 一般加速度傳感器的尺寸越大，其固有頻率越低

3、應變式加速度傳感器的工作原理是經過質量-彈簧慣性系統將加速度轉換為力，再將力作用于彈性元件，從而將力轉換為應變，通過測量應變可以測量加速度。

第五章 視覺、觸覺傳感器

1：視覺傳感器在機電一體化系統中的作用有三種：①進行位置檢測。②進行圖像識別③進行物體形狀，尺寸缺陷的檢測。

2：視覺傳感器（以光電變換為基礎）的組成及各組成環(huán)節(jié)的作用？

(1)照明部：為了從被測物體得到光學信息而需要照明，是充分發(fā)揮傳感器性能的重要條件。

(2)接受部：由透鏡和慮光片組成，具有聚成光學圖像或抽出有效信息的功能。

(3)光電轉換部：將光學圖像信息轉換成電信號。

(4)掃描部：將二維圖像的電信號轉換為時間序列的一維信號。

在機器人領域，幾乎都是采用工業(yè)電視攝像機作為視覺傳感器。

3：光電式攝像機是由接收部分，光電轉換部分和掃描部分組成的二維視覺傳感器。

4：固體半導體攝像機原理是由許多光電二極管組成陣列，作為攝像機的感光部分以代替光導攝像管。它是由攝像元件（CCD），信號處理電路，驅動電路和電源組成。攝像元件（CCD）是一種MOS行晶體開光集成電路。

5：二維CCD攝像元件的構成主要有隔行傳送方式和幀傳送方式兩種。

6：激光式視覺傳感器的原理是利用激光作為定向性高密度光源的視覺傳感器構成的，這種傳感器用作激光掃描器來識別商品上的條形碼。

7：紅外圖像傳感器原理是把波長（2~20）um的紅外光圖像變換成如同電視圖像的時序掃描信號輸出的傳感器。它通常由紅外敏感元件和電子掃描電路組成。

8：人工視覺（機器視覺）：使用機器的自動化刀法實現類似人類視覺的功能。

人工視覺系統的硬件構成一般由圖像輸入，圖像處理，圖像存儲和圖像輸出四個系統構成。各部件的用途是（1）圖像輸入是通過視覺傳感器將對象物體變成二維或三維圖像，再經光電變換將光信號變成電信號，通過掃描采樣將圖像分解成許多像素，再把表示各個像素信息的數據輸入計算機進行圖像處理。（2）圖像處理是對獲取的圖像信息進行預處理（前處理），以濾去干擾，噪聲，并作幾何，色彩方面的校正，以提高信噪比。目的是改善圖像質量，以利于進行圖像識別。（3）圖像存儲是把表示圖像各個像素的信息送到存儲，以備調用。圖像的信息量大。（4）圖像輸出分為兩類：?一類是只要求瞬時知道處理結果，以及計算機用對話形式進行處理的顯示終端，該類稱為軟拷貝。?另一類是可長時間保存結果，稱為硬拷貝。

9：物體圖像信息的輸入識別物體前先將物體的有關信息輸入到計算機內。被輸入的信息主要有明亮度信息，顏色信息和距離信息。

10：圖像處理的方法有微分法和區(qū)域法。

10：接觸覺傳感器*早是微動開關。它工作范圍寬，不受電，磁干擾，簡單，易掌握，成本低，但響應速度低，動作壓力高。原理：它們都是通過在一定接觸力下，切換通—斷狀態(tài)，輸出高或低的電平信號，以表示是否發(fā)生接觸。

11：硅橡膠觸覺傳感器的工作原理是硅橡膠與金屬電極對置，接觸，硅橡膠受壓其電阻值就改變，當金屬電極受力壓硅橡膠時，輸出電壓相應變化。

12：壓覺傳感器定義通過高密度配置這種傳感器，可以獲得同物體接觸時各部分不同的壓力，將該壓力變換成相應處的電壓信號，可以獲得關于物體形狀的信息。特點：動作準確，精度高，缺點是體積大，不能高密度配置。

13：滑動覺傳感器應用于工業(yè)機器人手指把持面與操作對象之間的相對運動，以實現實時控制指部的夾緊力。

第六章 溫度傳感器

1：溫度代表物質的冷熱程度，是物體內部分子運動劇烈程度的標志。測量溫度的方法有接觸式和非接觸式。

2：接觸式的特點是感溫元件與被測對象直接物理接觸，進行熱傳導。

3：非接觸式的特點是感溫元件與被測對象不物理接觸，而是通過熱輻射進行熱傳遞。

4：熱電偶式溫度傳感器屬于接觸式熱電動勢型傳感器，它的工作原理是熱電效應。

   熱點效應：當兩種不同金屬導體兩端相互緊密地連接在一起組成一個閉合電路時，由于兩個接觸點溫度T'和T₀不同，回路中將產生熱電動勢，并有電流通過，這種把熱能轉換成電能的現象稱為熱電效應。

5：熱電動勢由接觸電動勢和溫差電動勢組成。

6：接觸電動勢是由于兩種不同導體的自由電子密度不同而在接觸處形成的電動勢。

7：溫差電動勢是在同一根導體中由于兩端溫度不同而產生的電動勢。

   中間導體定律：導體a，b組成的熱電偶，當引入第三個導體時，只要保持其兩端溫度相同，則對總熱電動勢無影響，這一結論被稱為中間導體定律

8：熱電偶通常由熱電極，絕緣材料，接線盒和保護套組成。

9：熱電偶可分為：（1）普通熱電偶：主要用于測量液體和氣體的溫度。

（2）鎧裝熱電偶（纜式熱電偶）：特點是測量結熱容量小，熱慣性小，動態(tài)響應快，撓性好，適用于普通熱電偶不能測量的空間溫度。

（3）薄膜熱電偶：主要用于測量固體表面小面積瞬時變化的溫度，特點是熱容量小，時間常數小，反應速度快。

 (4)并聯熱點偶：它是把幾個同一型號的熱電偶的同性電極參考端并聯在一起。適用于測量平均溫度。

 (5)串聯熱電偶：（熱電堆）

10：熱電偶參考端電位補償法有：恒溫法，溫度修正法，電橋補償法，冷端補償法，電位補償法。

11：電位補償法是在熱電偶回路中接入一個自動補償的電動勢。

12：熱電阻式傳感器可分為金屬熱電阻式和熱敏電阻式。

13：金屬熱電阻式溫度傳感器是電阻體，電阻體是由金屬導體構成的。

14：熱電阻的結構主要由不同材料的電阻絲繞制而成，為了避免通過交流電時產生感抗，或有交變磁場時產生感應電動勢，在繞制時采用雙線無感繞制法。

15：熱敏電阻式溫度傳感器的感溫元件是對溫度非常敏感的熱敏電阻，所用材料是陶瓷半導體，其導電性取決于電子-空穴的濃度。其特點是熱敏電阻的溫度系數比金屬熱電阻大，體積小，重量輕，很適用于小空間溫度測量，它的熱慣性小，反應速度快，適用于測量快速變化的溫度。

16：非接觸式溫度傳感器采用熱輻射和光電檢測的方法。其工作機理是當物體受熱后，電子運動的動能增加，有一部分熱能轉變?yōu)檩椛淠芰康亩嗌倥c物體的溫度有關，當溫度較低時，輻射能力很弱；當溫度較高時，輻射能力很強。

17：非接觸式溫度傳感器可分為全輻射式溫度傳感器，亮度式溫度傳感器和比色式溫度傳感器。

18：全輻射溫度傳感器是利用物體的全光譜范圍內總輻射能量與溫度的關系測量溫度。特點是適用于遠距離，不能直接接觸的高溫物體，其范圍是（100~2000度）

19：亮度式溫度傳感器利用物體的單色輻射亮度隨溫度變化的原理，并以被測物體光譜的一個狹窄區(qū)域內的亮度與標準輻射體亮度進行比較來測量溫度。特點是量程較寬，有較高的測量精度，一般用于測量（700~3200度）范圍的澆鑄。軋鋼，鍛壓，熱處理時的溫度。

20：比色溫度傳感器以測量兩個波長的輻射亮度之比為基礎。特點是用于連續(xù)自動檢測鋼水，鐵水，爐渣和表面沒有覆蓋物的高溫物體溫度，其量程為（800~2000）度，測量精度為0.5%。它的優(yōu)點是反應速度快，測量范圍寬，測量溫度接近于實際值。

21：半導體溫度傳感器以半導體P-N結的溫度特性為理論基礎的。是利用晶體二極管與晶體三極管為感溫元件。采用半導體二極管作溫度傳感器，有簡單，價廉的優(yōu)點，用它可制成半導體溫度計，測量范圍在（0~50）度。用晶體三極管制成的溫度傳感器測量精度高，測量范圍較寬在（-50~150）度之間，因而用于工業(yè)，醫(yī)療等領域的測量儀器或系統。都還有很好的長期穩(wěn)定性

第七章 氣敏、濕度、水份傳感器

一、氣敏傳感器

1：氣敏傳感器是一種將檢測到的氣體成分和濃度轉換為電信號的傳感器。

2：氣敏元件的工作機理是吸附效應。半導瓷氣敏電阻值將隨吸附氣體的數量和種類而改變。

3：如果材料的功函數大于吸附分子的離解能，吸附分子將向材料釋放電子而成為正離子吸附。氧氣和氮氧化合物傾向于負離子吸附，稱為氧化型氣體。

4：氫氣，CO碳氫化合物和酒類傾向于正離子吸附，稱為還原型氣體。

5：半導瓷氣敏元件與半導體單晶體相比，具有工藝簡單，使用方便，價格便宜，對氣體濃度變化響應快，即使在低濃度下靈敏度也很高等優(yōu)點，故可用于制作多種具有實用價值的氣敏元件。其缺點是穩(wěn)定性差，老化較快。

6：常用氣敏元件的種類按其結構可分為：燒結型，薄膜型和厚膜型。

7：（1）燒結型器件的一致性較差，機械強度也不高，但它價格便宜，工作壽命較長，應用廣泛。（2）薄膜型氣敏元件（如氧化錫，ZnO氣敏性*好）為物理性附著系統，器件之間的性能差異仍較大。（3）厚膜氣敏元件的一致性較好，機械強度高，適于批量生產。

8：氣敏元件的幾種應用實例有：①氣敏電阻檢漏報警器。②礦燈瓦斯報警器。③一氧化碳報警器。④煤氣傳感器。它可分為半導式和接觸燃燒式。

二、濕度傳感器

9：濕敏元件是利用濕敏材料吸收空氣中的水份而導致本身電阻值發(fā)生變化的原理制成的。優(yōu)點是靈敏度高，體積小，壽命長，可以進行遙測和集中控制。

10：濕度是指大氣中所含的水蒸氣量。*常用的兩種方法是優(yōu)良濕度和相對濕度。

11：優(yōu)良濕度是指一定大小空間中水蒸氣的優(yōu)良含量。

12：相對濕度是指為某一被測蒸氣壓與相同溫度下飽和蒸氣壓比值的百分數，這是一個無量綱值。

13：氯化鋰濕敏電阻式利用吸濕性鹽類潮解，離子導電率發(fā)生變化而制成的測濕元件。

14：負特性濕敏半導瓷是由于它們的電阻率隨濕度的增加而下降。

15：正特性濕敏半導瓷是一類材料（Fe3O4半導瓷）的電阻率隨著濕度的增加而增大。

16：半導體陶瓷濕敏元件的材料，主要是不同類型的金屬氧化物。

    半導體濕敏元件具有較好的熱穩(wěn)定性，較強的抗沾污能力，能在惡劣，易污染的環(huán)境中測得準確的濕度數據，而且有響應快，使用溫度范圍寬（可在150度以下使用），可加熱清洗。

17：熱敏電阻式濕敏元件特點和應用是：（1）靈敏度高且響應速度快，（2）滯后現象：（3）不像干濕球溫度計需要水和紗布及其它維修保養(yǎng)：（4）可連續(xù)測量：（5）抗受風，油，塵埃能力強。應用：使用這種優(yōu)良濕度傳感器的濕度調節(jié)，可制造出精密的恒濕槽。

18：高分子膜濕敏元件它用于工業(yè)濕度計測中。

19：高分子膜濕度傳感器的工作原理是以隨高分子膜吸收或放出水份兒引起電導率或電容變化測量環(huán)境相對濕度的裝置。

20：電子濕度計的構成它由檢測部分（有攜帶型，墻袋型和凸緣型三種傳感器），數字顯示器和變換器等構成。

21：高分子膜濕敏元年的主要用途是廣泛用于濕度監(jiān)視，記錄和控制，尤其可用于普通濕度計難以測量的小于20%RH的濕度中，濕度計使用在超過90%RH的高濕度區(qū)域中會出現結露，結露時，濕度傳感器在沾濕間歇不能測量，一旦沾濕現象消失，恢復原來特性。

22：結露傳感器的優(yōu)點是（1）實際使用時，傳感器特性并不因表面的垃圾和塵埃以及其它氣體的污染而受影響。（2）可以用于高濕狀態(tài)。（3）具有快速開關特性，所以工作點變動小。（4）工作電路可用直流電壓。

三、水份傳感器

23：水份是存在于物質中水的數量，以百分比表示。該項指標是掌握物質保存狀態(tài)和質量管理的指標。

24：水份傳感器（水份計）有直流電阻型，高頻電阻型，電容率型，氣體介質，近紅外型，中子型和核磁共振型。

25：水份傳感器的工作原理是利用了被測物質的電學性質，高分子物質的電阻R與其含水率M之間的關系，通過測定電阻值，就能測定水份含量。。

26：直流電阻式水份傳感器的工作原理是利用微型計算機儲存了溫度修正以及各種試樣水份與電阻值相關的特性，通過轉換開關進行各種試樣的水份測定。

第八章 傳感檢測系統的構成

一：電橋

1：傳感檢測系統的組成及其各環(huán)節(jié)的功能是：通常是由傳感器，中間轉換電路，微機接口電路，分析處理及控制顯示電路等部分組成，分別完成信息的獲取，轉換，傳輸，分析處理，顯示記錄等功能。

2：電橋是把電阻，電感和電容等元件參數轉換成電壓或電流的一種測量電路。這種測量電路簡單直接，而且精度和靈敏度都較高，在緝拿側系統中應用較多。

3：按電源的不同電橋分為直流電橋和交流電橋。按電橋的工作方式可分為平衡電橋和不平衡電橋。按電橋被測電阻的接入方式可分單臂電橋和差動電橋。

4：直流電橋是在電橋的輸入端加入直流電源E。

5：交流電橋是采用交流電源供電的電橋。

6：當用電橋進行測量時，可采用零測法和偏差測量法。

7：平衡狀態(tài)的應用是基于零測法。利用熱電阻傳感器測量溫度，應用的就是電橋的平衡狀態(tài)。它一般適合于測量靜態(tài)值。不平衡狀態(tài)的應用基于偏差測量法。它既可以測量靜態(tài)值又可以測量動態(tài)值，其測量精度受檢流計的精度及電源穩(wěn)定性的影響，但能滿足實際測量的要求。

8：衡量電橋的工作特性質量的兩項指標是電橋的靈敏度及電橋的非線性誤差。

9：電橋的靈敏度是指單位輸入量時的輸出變化量。

10：電橋調零是在測量時，由于是利用了電橋的不平衡輸出反映被測量的變化情況，因此，測量前電橋的輸出應調為零，稱為電橋調零。

11：電橋調零通常采用串聯調零和并聯調零兩種方法。串聯調零電路，微調電位器Rw串聯在橋路中，它多用在橋臂參數R值較大的場合。調零電位器的阻值Rw<<Ro為并聯調零電路，微調電位器Rw并聯在電橋輸出端，多用在橋臂參數R值較小的場合。

三：調制與解調

12：調制是指將直流信號換成交流信號的過程。常用的調制器有晶體管調制器和提高輸出電壓的晶體管調制器。

13：調解是指當直流信號被調制成交流信號后，若再將該交流信號還原成直流信號。常用的調制器是二極管調制器和三極管調制器。

四：濾波器

14：濾波方式有無源濾波，有源濾波和數字濾波。

15：若檢測系統中對濾波要求不太高，可以采用無源濾波器。無源濾波器電路簡單缺點是帶負載能力差。

16：一階低通濾波器是指傳遞函數為一階。它適用于精度要求不高的場合。高通濾波器是指RC電路具有高頻信號容易通過并抑制低頻信號的作用。

17：帶通濾波器用于通過某一頻段的信號，而將此頻段以外的信號加以抑制或衰減。衡量帶通濾波器的工作特性好壞的重要指標是品質因數，其定義為中心頻率fo與通頻帶寬度B之比。在fo一定的條件下，Q越大通頻帶越窄，選擇性越好。

18：有源濾波器由運算放大器和RC網絡組成。

19：有源濾波器與無源濾波器相比具有的優(yōu)點是（1）有源濾波器不用電感線圈，因而在體積，重量，價格，線性等方面具有明顯的優(yōu)越性，便于集成化。（2）由于運算放大器輸入阻抗高，輸出阻抗低，可以提供良好的隔離性能，并可提供所需增益。（3）可以使低頻截止頻率達到很低范圍。

20：一階低通濾波器的缺點是對截止頻率以外的信號衰減較慢，因此選擇性差。二階低通濾波器（R₁=R₂=R，C₁=C₂=C)能克服一階低通濾波器的缺點。二階高通濾波器可以克服一階濾波器在w小于wo附近衰減慢的缺點。帶通濾波器品質因數Q越大，通頻帶寬度越窄，則選擇性越好，改變Rf或RF可以改變Q和B，不影響fo。帶阻濾波器是抑制某個頻率范圍內的頻率分量，使其衰減，而讓此頻帶以外的頻率順利通過。

21：數字濾波方法有（1）限定*大偏差法，它*要用于變化比較緩慢的參數。（2）算術平均值法。適用于壓力測量，流量測量。（3）加權平均濾波法。

22：模/數（A/D）轉換是指將模擬量變?yōu)閿底至?。?/span>/模（D/A）是指將數字量變?yōu)槟M量。

23：數/模（D/A）轉換器的技術指標是（1）分辨率：（2）精度：轉換器的精度是指輸出模擬電壓的實際值與理想值之差。這種誤差由參數電壓的波動，運算放大器的零點漂移，模擬開關的壓降以及電阻阻值的偏差引起的。（3）線性度。通常用非線性誤差的大小表示數/模轉換器的線性度。（4）輸出電壓（或電流）的建立時間。

24：模擬量、轉換為數字量的方法很多，目前用的較多的是逐次逼近法。

25：多路模擬開關環(huán)節(jié)通常在微機控制的檢測系統中，要采用多路信號，為了減少檢測通道的設備，而使多個信號的采樣共同使用一個模/數轉換器，需將經過多路傳感器轉換后的信號采用分時法切換到模/數轉換器上。

26由于多路模擬開關在接通時有一定的導通電阻，在某種情況下對信號的傳遞精度帶來較大影響，一般可通用加大負載阻抗以減小其影響。

27：采樣保持器的原理是模/數轉換器在將模擬量轉換成數字量的過程中需要一定的時間，這就要在模/數轉換開始時將信號電平保持住，而在模/數轉換結束后又能對輸入信號進行采樣。

28：為了使采樣保持器達到一定的精度，需在它的輸入級采用緩沖器，以減少信號源的輸出阻抗，增加負載的輸入阻抗。采樣開關被接通的時間稱為采樣時間。

七：傳感器檢測信號的細分與辨向原理

1：幾何量測量中采用機械式細分、光學式細分和電子式細分等方法。

2：辨向原理：相位角不能是0^o、180^o、360^o，否則會出現兩路信號剛好相差整數周期或相位剛好想反。

3：四倍細分電路：又稱直接細分。

29：按照干擾的來源可以分兩類是系統內部的干擾和來自系統外部的干擾。

30：產生內部干擾的因素有：信號通過公共電源，地線和傳輸線的阻抗相互耦合形成的干擾。

31：外部干擾的因素有：外部高壓電源因絕緣不佳形成的漏電，廣播電視，高頻感應加熱等，空間電磁波的輻射，周圍機械振動和沖擊的影響等。

32：形成干擾的三個條件是：干擾源，干擾的耦合通道，干擾的接收電路。

33：抑制干擾的方法有：（1）接地：在測量系統中有四種接地系統：**地，信號源地，數字信號地和模擬信號地。

（2）屏蔽：①靜電屏蔽：其方法有兩種?是用金屬屏蔽罩罩住帶靜電的物體，并將屏蔽罩接地，使罩外空間不存在靜電場?用屏蔽罩罩住測量電路，保證罩內部存在靜電場。②低頻磁感應屏蔽：其原理是使絕大部分磁通量經屏蔽體通過，選用導磁性能好的材料做屏蔽罩。③高頻磁感應屏蔽：其對輻射電磁場屏蔽。（3）隔離：變壓器隔離電路和光電耦合電路。

（4）濾波：①電源濾波②退耦濾波器③有源濾波④數字濾波

34：典型噪聲干擾的抑制（1）設備啟，停時產生的電火花干擾：消除這種干擾的方法通常是采用RC吸收電路，即將電阻R和電容C串聯后并聯到繼電器觸點或電源開關兩端。（2）共模噪聲：噪聲電壓或電流同時加到兩信號上所產生的噪聲稱共模噪聲。抑制這種干擾采用差分放大器，因為它幾乎對共模噪聲沒有放大作用。（3）串擾：克服串擾的有效方法是將不同信號線分開，并且留有*大可能的空間隔離。

35：克服串擾在設計及組裝檢測系統時，應注意的問題是：（1）信號線，數據線，控制線盡可能分開，以避免不同類型的走線平行或靠近。（2）走線盡可能短，盡可能不在集成芯片之間走線。（3）電源線和地線要設計的盡量粗而短。（4）對于單穩(wěn)態(tài)，多諧振蕩器等易受電源影響的器件，要在近旁的電源-地線之間接入電容器進行去耦，易受干擾的器件要遠離振蕩器。

36：傳感檢測系統中的微機接口是將被測的模擬量，經過傳感器，放大器，采樣保持器，A/D轉換后輸入微型計算機。

37：傳感檢測系統中微機接口的基本方式是（1）開關量接口方式（2）數字量接口方式（3）模擬量接口方式。

38：ADC 與CPU的時間協調，其時間常數遠比CPU的指令周期長。其控制方式有（1）延時等待式（2）中斷式。（3）查詢式。

39：液晶顯示器是一種低功耗器件，其液晶顯示器的驅動方式由電極引線的選擇方式確定一般有靜態(tài)驅動和時分割驅動。

40：為消除環(huán)境溫度的影響，需要對傳感器信號進行溫度補償，其補償在計算機能力允許時，可采用計算機軟件進行，也可采用硬件電路實現。利用計算機軟件進行溫度補償時常用公式法和表格法。

第九章 信號分析及其在測試中的應用

1：信號有靜態(tài)信號與動態(tài)信號。靜態(tài)信號是指其量值與時間無關的信號。動態(tài)信號是指其量值隨時間變化的信號。

2：信號分為確定性信號與非確定性信號。

3：確定性信號是指能用明確的數字解析關系式或圖表描述的信號。確定性信號分為周期信號和非周期信號。

4：周期信號是指若信號依一定的時間間隔T周而復始，則該信號為周期信號。實際上周期信號往往不是僅含一個正（余）弦的簡單周期信號，但它們具有取值周期重復性的特征。

5：非周期信號是指在時域內不按周期重復出現，但仍可用明確的數字關系式或圖表描述的信號。

6：非確定性信號是指非周期性信號時域波形不確定，無法用確切的數字關系式描述，也不能準確預測未來的結果的信號。

7：模擬信號是指在某一自變量連續(xù)變化的間隔內，信號的數值連續(xù)，為模擬信號。

8：離散信號是指自變量在某些不連續(xù)數值時，輸出信號才具有確定值稱為離散信號。

9：數字信號是指如果將其各離散點的幅值也作離散化，以二進制編碼表示。

10：信號均值Ux是指信號x（t）在整個時間坐標的積分平均，它表示信號中常值分量或直流分量。

11：信號的方差是指描述信號的(波動范圍)，其正平方根бx=√б²x稱為信號的標準差。

12：信號的均方值描述信號的強度，表示信號的(平均功率)。

13：信號的概率密度函數描述了信號的（指定幅值的取值機會）。

14：任意一個周期信號x（t）都可認為由兩類基本信號組成一類是以ao描述的直流分量，一類是由許多正交的，幅值分別以an和bn描述的，頻率各為基頻整數倍的余弦和正弦分量的迭加而組成。

15：周期信號頻譜的特點：（1）離散性：頻譜譜線是離散的。（2）收斂性：諧波幅值總的趨勢隨諧波次數的增加而降低。（3）諧波性：譜線只出現在基頻整數倍的頻率處。

16：非周期信號包括準周期信號和瞬態(tài)信號。準周期信號的特點是譜線離散，并無法確定其基頻wo和諧頻now，只有頻率分量幅值大小而沒有共同周期。

17：振動測試的目的是（1）檢查機器運轉時的振動特性，檢驗產品質量，為設計提供依據。（2）考核機器設備承受振動和沖擊的能力及對系統的動態(tài)響應特征進行測試。（3）分析查明振動產生的原因，尋找振源，為減振和隔振措施提供資料。（4）對工作機器進行故障監(jiān)控，避免重大事故發(fā)生。

18：振動測試的內容是（1）振動參數的測試：對振動的位移，幅值，頻率，相位，波形等參數的測定。（2）物體結構參數的測試：對結構的固有頻率，阻尼，剛性，振型等參數的測定。

19：按產生振動的原因可分為自由振動，強迫振動和自激振動；按振動系統結構參數特性可分為線性振動和非線性振動；按振動的規(guī)律可分確定性振動和隨機振動。

20：振動的激勵方式有（1）穩(wěn)態(tài)正弦激振（2）隨機激振（3）瞬態(tài)激振。常用的瞬態(tài)激振是①快速正弦掃描激振②脈沖激振③階躍激振

21：激振器是對被測對象施加某種預定要求的激振力，從而激起被測對象振動的裝置。

22：電動式激振器按其磁場形成的方法是永磁式和勵磁式。前者多用于小型激振器，后者用于較大型的激振器。它主要用于對被測對象作優(yōu)良激振。

23：振動測試的方法有機械法，電測法和光學法。

24：電測法測振系統有（1）壓電式測振系統：它是利用壓電式加速度傳感器直接測得振動加速度的測振系統。（2）磁電式測振系統：該系統用磁電式傳感器吧振動速度轉換成電壓，經測振儀器進一步變換，再由指示儀器指出其振動值或用記錄儀器記錄出波形，或直接由數據處理裝置進行需要的數據處理。（3）電參數測振系統：該系統采用電容式或電感式，電阻應變式，渦流式傳感器吧振動參數轉換成電容或電感，電阻，電抗等電參數變化進行測振的系統。其優(yōu)點是傳感器大多數為非接觸式，且靈敏度較高，適于微小振動的旋轉體測振。

25：機械阻抗的倒數稱為機械導納。

26：機械阻抗是復數，，可寫成幅值，相角或實部，虛部形式，也可用幅，相特性或奈奎斯特圖表示。

27：功率譜密度函數，可用于工業(yè)設備工作狀況的分析和故障診斷。