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中科大传感器复习重点（2013级总结） 传感器的定义，在自动控制中的作用？ 传感器是以一定精度和规律把测量量转换为与之有确定关系的、便于应用的某种物理量的测量装置。 构成反馈回路的前提； 整个回路控制性能的关键； 整个控制系统硬件成本的主要部分。 传感器的静态特性？ 1、线性度 任何实际传感器都是非线性的 描述线性度:描述校准曲线与选定拟合直线的偏差程度 2、滞后（迟滞） 传感器正反行程中输入输出曲线的不重合程度 如：磁滞现象 3、重复性 多次测量的一致性程度 4、灵敏度 传感器输出增量与被测输入量增量之比 5、分辨力 能检测的被测输入量的最小变化量 6、阈值 能是传感器输出端产生可测变化量的最小被测输入量值 稳定性 长时间保持其性能的能力 飘移 时间飘移：零点或灵敏度与时间的缓慢变化 温度漂移：温度变化引起的零点或灵敏度变化 静态误差（精度） 在满量程内任一点输出值相对其理论值的可能偏移 理论值从何而来？ 传感器的动态特性：1、阶跃响应特性： 时间常数 上升时间 响应时间 超调量 衰减率 稳态误差 2、频率响应特性： 幅频特性 相频特性 带宽 衰减速度 热电偶：（★★★） 延长导线的问题？ 热电偶的材料一般都比较贵重（特别是采用贵金属时），通常采用补偿导线把热电偶的冷端（自由端）延伸到温度比较稳定的控制室内，连接到仪表端子上。 必须指出，热电偶补偿导线的作用只起延伸热电极，使热电偶的冷端移动到控制室的仪表端子上，它本身并不能消除冷端温度变化对测温的影响，不起补偿作用。 敏感元件：将被测物理量转换为电信号，或电可测量物理量， 如电阻、电容、电感、形变、位移等，往往为弱信号。 变送器：Transmitter，将敏感元件输出转换成电信号、电信 号放大，V/I转换，输出4-20mA DC 安全栅：限制中控室供给现场的电能，不产生引爆危险气体的 火花和仪表表面温度，从而消除引爆源。 AD采样：数模转换，将模拟量转换成数字量进入工控机。 工控机：数据存储、显示、监控、闭环控制器设计等。 温度变送器的作用： 将热电偶输出的弱信号进行放大、调理 V/I转换：将电压信号转变成4-20mA DC电流 IEC在工业过程系统方面的标准 传输导线电阻影响小 抗噪能力强 0-4mA区间可用来进行故障诊断 20mA电流通断引起的火花能量不足以引燃瓦斯 为啥输入信号的两个引脚都要接放大器呢---共模抑制 热电偶的冷端补偿： 热电偶输出电势是两节点温度差的函数，为了使输出电势成为被测温度T的单一函数，需要将T0端作为固定冷端（参考电极），通常要求T0保持为0 ℃，这就导致冷端补偿问题： 0 ℃恒定法：将冷端放在温度恒为0的制冷器件中 补正系数法：用预先测定的参数对冷端温度进行补偿 延伸热电极法（又称补偿导线法）：将热电偶的冷端引伸到温度比较稳定的控制室内，然后进行冷端补偿 补偿电桥法：用电桥电压随温度的变化来补偿热电偶冷端温度变化导致的电压变化 　　 有关公式定理的： 塞贝克效应，Seebeck Effect 1821年，塞贝克将两种不同的金属导线连接在一起，构成一个电流回路。他将两条导线首尾相连形成一个结点，他突然发现，如果把其中的一个结加热到很高的温度而另一个结保持低温的话，电路周围存在磁场。 他实在不敢相信，热量施加于两种金属构成的一个结时会有电流产生，这只能用热磁电流或热磁现象来解释他的发现。 热电势产生的物理本质 产生的热电势EAB(T,T0) 是由两种导体的接触电势eAB和单一导体的温差电势eA和eB所形成 珀尔帖效应，Peltier effect 两种不同的金属A和B构成闭合回路，在连接点处，会发生电子扩散，电子扩散的速率与自由电子的密度以及导体的温度成正比。 设导体A、B中的自由电子密度分别为nA和nB ，且nA nB ，则在单位时间内，导体 A扩散到导体B的电子数要大于从导体B向导体A扩散的电子数，因此，导体A因失去电子而带正电，导体B因得到电子而带负电，于是，在接触处便形成了电位差，即接触电势。 珀尔帖效应的数学推导 导体AB在接触点1、2的接触电势eAB(T)和eAB(T0) 式中：K—波尔兹曼常数，K=1.38×10-16； ????? T,T0—接触点1、2的绝对温度； ???? nA,nB—导体A、B的自由电子密度； ????? e—电子电荷量。 可以得出回路中总的接触电势为: