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传感与测试技术课程逻辑与章节脉络梳理

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以信号为主线梳理传感与测试技术课程脉络，构建复习框架

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不知道写什么了，写几个字凑凑数吧，不然显得太敷衍了
拖延了好久，都甚至没有开始写学习文档，这门课真的好惨…甚至不知道为啥，就是不想去学啊，真的很奇怪啊

归根结底，是没有找到锚点，找到可以去抓住学习的点，欸，这一点，今天找到了，学姐的备考复习文档里面就有很多好东西啊哈哈哈，感觉希望又大大的了

你看哈 这门课叫传感与测试技术
不管是传感还是测试 围绕的都是信号这个东西 测试也是测信号 传感器他是检测一些物理量然后给他转换成信号的

所以第一章 就是带你认识信号到底是啥 它分为哪些？我们又怎样数学的去描述这个听起来很抽象的东西

在知道了这是个什么东西也知道了怎么用一个公式去表示他之后 我们就可以用数学的方式去分析还有处理了 这就是第二章 告诉我们一个在看到一个信号的数学表示的时候 大概能了解到他的一些信息 或者两个信号之间的关系 以及怎样去处理一些不太好的收集到的信号

然后 在拿到一个信号了 我们现在会分析了 也会处理了 处理完我们是不是就该测试了 第三章就是介绍测试系统的 分析一个测试系统的性能

第四章 传感器 他就把一些物理量转换成电信号 这里就有很多分类了 比如根据物理量去分 有温度传感器 位移传感器 根据电信号去分 有电容电感等等

第五章 因为传感器输出的原始电信号他可能很微弱或者有噪声啥的 这是对他的调理

课程先教你“测量要满足什么要求”（基础理论），再教你“有哪些工具可用”（传感器），最后教你“怎么组合工具完成任务”（测试系统与应用）

第一章 信号及其描述

第二章 信号的分析和处理

第三章 测试系统的特性

第四章 常用传感器

  • 传感器的分类

    • 按照被测物理量：

      位移传感器、流量传感器、温度传感器、力传感器、加速度传感器等

    • 按构成原理：

      物性型

      • 压阻式传感器、水银温度计

      结构型

      • 电容式、电感式传感器

  • 传感器的选用

    先做什么：

    • 初步确定传感器类型
    • 分析环境干扰
    • 根据测试范围大小进一步细化传感器类型
    • 确定测量方式：接触/非接触？
    • 传感器的体积以及安装方式
    • 价格

    后做什么：

    • 灵敏度：可能会放大噪声，所以要求传感器有较大的信噪比
    • 线性范围：在这个范围以内，输出和输入成线性关系
    • 响应特性：尽量保持不失真，延迟时间越短越好
    • 稳定性：经过长期使用以后，其输出特性不发生变化的性能
    • 精度：表示传感器的输出和被测量的对应程度

  • 具体的传感器

    • 电阻式传感器

      • 电阻应变式传感器

        • 基本原理：位移、应力、应变->应变->电阻变化

        • 核心元件：电阻应变片

        • 工作原理：电阻应变效应

        • 电阻应变效应：指金属导体在外力作用下发生机械变形时，其电阻值随着所受机械变形（伸长或缩短）的变化而发生变化的现象

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          通常S0_0​=1.7~3.6

          一般用502胶粘应变片而不用胶布

      • 压阻式传感器

        • 压阻效应：半导体材料受到应力作用时，其电阻率会发生变化，这种现象为压阻效应

        • 半导体应变片对比金属应变片

          优点：

          ①灵敏度非常高，有时传感器的输出不需要放大可直接用于测量；

          ②分辨率高，例如测量压力时可测出10 ~ 20 Pa的微压；

          ③测量元件的有效面积可做得很小，故频率响应高；

          缺点：

          温度误差大，故需要温度补偿或在恒温条件下使用。

        • 灵敏度

          S0_0=π\piL_LE，一般在50-100之间（π\piL_L​是半导体材料的压阻系数，E是半导体材料的弹性模量），灵敏度比电阻应变式传感器好

      • 电感传感器

        • 自感式传感器
        • 互感式传感器

      • 电容传感器

        ε0_0=8.854*10−12^{-12}

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      • 压电式传感器

        • 压电效应：某些电介质，在沿着一定方向对其加力而使其变形时，在一定表面上将会产生电荷，而外力去掉后又重新回到不带电状态

        • 纵向压电效应：沿x轴加力，电荷出现在垂直于x轴的表面

          横向压电效应：沿 y 轴加力，电荷仍出现在垂直于 x 轴的表面

          切向压电效应：沿x轴或y轴施加垂直于z轴的剪切力，在垂直于 x 轴的晶体表面产生电荷

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        • 压电元件等效电路

          1）电荷源Q和电容器Ca并联

          2）电压源U和电容器Ca串联

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          由于存在电荷泄漏，压电式传感器适宜作动态测量

        • 压电元件常用的结构形式

          连接方法有两种：并联连接和串联

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      • 磁电式传感器

        • 工作原理

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        • 分类

          1）恒定磁通式

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          2）变磁通式

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          3）霍尔式传感器

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      • 光电式传感器

        • 工作原理：光电效应

        • 光电效应及光电器件

          • 外光电效应

            在光线作用下，物质内的电子逸出物体表面向外发射的现象，称为外光电效应

          • 内光电效应

            受光照物体（通常为半导体材料）电导率发生变化或产生光电动势的效应称为内光电效应

            • 光电导效应：光照后电阻率发生变化的现象2
            • 光生伏特效应：光生伏特效应：半导体P-N结受光照后产生电动

        • 光电传感器的形式

          • 模拟式光电传感器

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          • 脉冲式光电传感器

            光电元件的输出仅有两种稳定状态，就是“通”、“断”的开关状态。光电测速计、光电式转速计就是这方面的应用实例

经验提炼

  1. 找不到学习动力的时候，去找一个"锚点"。 这门课差点被我放弃，直到找到学姐的复习文档。有时候你缺的不是能力，而是一个能让你看到方向的外部资源。

  2. 理解课程的逻辑结构比死记硬背重要。 这门课的设计其实是：先教你"测量要满足什么要求"（理论基础），再教你"有哪些工具可用"（传感器），最后教你"怎么组合工具完成任务"（信号调理）。看清这个框架，学习就有章法了。

  3. 传感器选型是一个工程决策过程。 不是选"最好的"，而是选"最合适的"——要考虑灵敏度、线性范围、响应速度、稳定性、精度，还要考虑环境干扰和成本。

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