用于期末復(fù)習(xí)，知識點大部分來自PPT與書本《傳感與測試技術(shù)》，王昌明。如有疑惑歡迎指正。課程知識圖譜，摘自謝海芬老師《現(xiàn)代傳感技術(shù)與應(yīng)用》教學(xué)大綱
1緒論
2傳感器基本特性
3工程信號分析
4應(yīng)變式傳感器
5電感式傳感器
6電容式傳感器
7壓電傳感器
7.1壓電傳感器基礎(chǔ)
7.1.1原理
對于某些電介質(zhì)，當沿著一定方向施加力變形時，電介質(zhì)內(nèi)部會發(fā)生極化現(xiàn)象，對應(yīng)地，其表面會產(chǎn)生符號相反的極化電荷；去掉外力后，該電介質(zhì)又重新恢復(fù)不帶電的狀態(tài)，且若作用力的方向改變，電荷的極性也會隨之改變。此效應(yīng)稱為（正）壓電效應(yīng)。壓電傳感器通過檢測電介質(zhì)表面的電荷量來檢測外界物理量。
壓電效應(yīng)是可逆的。在介質(zhì)極化的方向上施加電場，電介質(zhì)會發(fā)生變形（將電能轉(zhuǎn)換成了機械能），這種現(xiàn)象稱為逆壓電效應(yīng)。
7.1.2壓電材料分類
①壓電晶體：以石英晶體為例，在其電軸或機械軸上施加力是，其電軸上會發(fā)生正壓電效應(yīng)。
②壓電陶瓷：壓電陶瓷極化后才具有壓電特性。
7.2等效電路與測量電路
7.2.1壓電晶體（石英）壓電效應(yīng)電學(xué)分析
沿電軸x軸施加一應(yīng)力時，極化強度 有
根據(jù)極化強度定義，有
以上兩式中，b與c分別為極化面的長度量，d為壓電系數(shù)，則可知
同理，當施加的作用力沿機械軸時
7.2.2石英逆壓電效應(yīng)電學(xué)分析
沿電軸x施加一電場，在電軸和機械軸上會產(chǎn)生形變
將壓電晶體看作一電容器，有
加電場后的相對應(yīng)變表示
對應(yīng)地
7.2.3壓電元件等效電路
①等效電流源
②等效電壓源
③電路串并聯(lián)（雙片連接）
電路串聯(lián)
電路并聯(lián)
7.2.4前置電路
①電壓放大器：Ⅰ放大微弱的信號 Ⅱ阻抗變換
電壓放大器等效電路
注：壓電元件固有電容壓電元件漏電阻連線電容放大器輸入電阻與電容
令R=，
若壓電元件在點軸方向受一正弦力，記為
則放大器電動勢E（圖上為）為
根據(jù)電路串并聯(lián)關(guān)系，可得運放輸入端電壓
則幅頻特性
②電荷放大器：包含電壓放大器的功能，且能克服電纜分布電容對傳感器靈敏度的影響
電荷放大器等效電路
運算放大器是理想的，則
電荷放大器的缺點是價格比較昂貴，電路較為負責(zé)
7.3壓電傳感器應(yīng)用
8磁電傳感器
8.1 磁電傳感器及霍爾效應(yīng)原理
8.1.1 概述
磁電式傳感器是利用電磁感應(yīng)原理，將運動速度、位移等物理量轉(zhuǎn)換成線圈中的感應(yīng)電動勢輸出。磁電式傳感器是典型的有源傳感器（換能器）。
霍爾元件屬于磁敏元件，磁敏元件也是基于磁電轉(zhuǎn)換原理，磁敏傳感器把磁學(xué)物理量轉(zhuǎn)換成電信號。
8.1.2 工作原理
根據(jù)電磁感應(yīng)原理，磁電式傳感器可分為電動式與感生式。其原理都是閉合線圈在變換的磁場（磁通量）中將自發(fā)激勵出感生磁場來阻礙原磁場在該閉合線圈中磁通量的變化，對應(yīng)地，產(chǎn)生了感應(yīng)電動勢。
霍爾傳感器就是基于霍爾效應(yīng)。把一個導(dǎo)體（半導(dǎo)體薄片）兩端通以控制電流I，在薄片垂直方向施加磁感應(yīng)強度B的磁場，在薄片的另外兩側(cè)會產(chǎn)生一個與控制電流I和磁場強度B的乘積成比例的霍爾電動勢
分別稱為霍爾系數(shù)與霍爾靈敏度，分別與材料以及薄片尺寸有關(guān)
8.2 霍爾傳感器的誤差補償
8.2.1 不等位電勢
產(chǎn)生原因：①霍爾電極安裝不對成②霍爾元件半導(dǎo)體材料不均勻③激勵電極或霍爾電極與霍爾元件接觸不良
補償方法：通過改變霍爾元件各部分的電阻使得霍爾傳感器的不等位電勢消失，如圖
霍爾傳感器不等位電勢補償
8.2.2 溫度誤差補償
①并聯(lián)電阻法：在霍爾元件激勵電極兩端并聯(lián)一合適阻值的電阻做負反饋元件
的阻值應(yīng)為
以下為并聯(lián)電阻法電阻阻值推導(dǎo)
令在初始溫度時，元件靈敏度系數(shù)為，輸入電阻為
當溫度發(fā)生變化，變?yōu)門時
分別為霍爾靈敏度與霍爾元件輸入電阻的溫度系數(shù)
又有
綜合（3）（4）式即可解得（1）式
②熱敏電阻補償
Ⅰ輸入回路補償
Ⅱ.1輸出回路直接補償
Ⅱ.2輸出回路電橋補償
