《传感器》习题答案

第一章 思考题与习题

1、什么是传感器的静态特性？它有哪些性能指标？

答：输入量为常量或变化很慢情况下，输出与输入两者之间的关系称为传感器的静态特性。它的性能指标有：线性度、迟滞、重复性、灵敏度与灵敏度误差、分辨率与阈值、稳定性、温度稳定性、抗干扰稳定性和静态误差（静态测量不确定性或精度）。

2、传感器动特性取决于什么因素？

答：传感器动特性取决于传感器的组成环节和输入量，对于不同的组成环节（接触环节、模拟环节、数字环节等）和不同形式的输入量（正弦、阶跃、脉冲等）其动特性和性能指标不同。

3、某传感器给定相对误差为2%FS ，满度值输出为50mV ，求可能出现的最大误差δ（以mV 计）。当传感器使用在满刻度的1/2和1/8时计算可能产生的百分误差。并由此说明使用传感器选择适当量程的重要性。已知：FS %2=γ, mV y FS 50=；求：δm =？

解：∵ %100⨯=FS m

y δγ； ∴ mV y FS m 1%100=⨯∙=γδ

若: FS FS y y 2

11= 则: %4%100251%1001=⨯=⨯=FS m y δγ 若: FS FS y y 812=

则: %16%10025.61%1002=⨯=⨯=FS m y δγ 由此说明,在测量时一般被测量接近量程(一般为量程的2/3以上),测得的值误差小一些。

4、有一个传感器，其微分方程为x y dt dy 15.03/30=+，其中y 为输出电压（mV ），x 为输入温度（0C ），试求该传感器的时间常数τ和静态灵敏度k 。已知：x y dt dy 15.03/30=+；求：τ=？，k =?

解：将x y dt dy 15.03/30=+化为标准方程式为：x y dt dy 05.0/10=+

与一阶传感器的标准方程：kx y dt dy =+τ 比较有： ⎩⎨⎧==)

/(05.0)(100C mV k s τ 5、已知某二阶系统传感器的自振频率f 0=20k Hz,阻尼比ξ=0.1，若要求传感器的输出幅值误差小于3%，试确定该传感器的工作频率范围。已知：f 0=20k Hz, ξ=0.1。求：%3<γ时的工作频率范围。

解：二阶传感器频率特性(p14-1—30式)

∵ 2222)2()1()(ξωττωω-=k

k ∴ %3)

2()1(11)(2222<--=-=ξωττωωγk k k 式中：⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧=====1

.0816.1252000ξμωτπωs kHz f 则有：

⎪⎩⎪⎨⎧<->-⎪⎩⎪⎨⎧<->-⎪⎩⎪⎨⎧<+->+-⎪⎩⎪⎨⎧<+->+-⎪⎩

⎪⎨⎧<+->+-⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧<+--->+--

<+--

<-<+--)

2( 011.198.0)1( 95.098.0023.1)98.0(903.0)98.0(063

,196.11943.096.11063

.1)2()1(943.0)2()1(97.0/1)2()1(03.1/1)2()1(03.0)2()1(1

103.0)2()1(11%3)2()1(1

1%3%3)

2()1(1

122222222224422442222222222222222222

222222222222222τωτωτωτωτωτωτωτωξωττωξωττωξωττωξωττωξωττωξωττωξωττωξωττω

由（1）式：⎩⎨⎧><⎪⎩⎪⎨⎧-<->-kHz

kHz 7.1737.2195.098.095.098.0212222ωωτωτω由（2）式： ⎩⎨⎧<>⎪⎩⎪⎨⎧->-<-k H z 3.1760011.198.0011.198.0212222ωωτωτω

即： ⎝⎛≤≤≤≤kHz

kHz kHz 3.1767.1737.210ωω

取：kHz 7.210≤≤ω

则有：kHz kHz f 44.32/7.210=≤≤π

第二章 思考题与习题

1、何为金属的电阻应变效应？怎样利用这种效应制成应变片？

答：（1）当金属丝在外力作用下发生机械变形时，其电阻值将发生变化，这种现象称为金属的电阻应变效应。（2）应变片是利用金属的电阻应变效应，将金属丝绕成栅形，称为敏感栅。并将其粘贴在绝缘基片上制成。把金属丝绕成栅形相当于多段金属丝的串联是为增大应变片电阻，提高灵敏度，

2、什么是应变片的灵敏系数？它与电阻丝的灵敏系数有何不同？为什么？

答：（1）应变片的灵敏系数是指应变片安装于试件表面，在其轴线方向的单向应力作用下，应变片的阻值相对变化与试件表面上安装应变片区域的轴向应变之比。 ε

R R k /∆= （2）实验表明，电阻应变片的灵敏系数恒小于电阻丝的灵敏系数其原因除了粘贴层传递变形失真外，还存在有恒向效应。

3、对于箔式应变片，为什么增加两端各电阻条的截面积便能减小横向灵敏度？

答：对于箔式应变片，增加两端圆弧部分尺寸较栅丝尺寸大得多（圆弧部分截面积大），其电阻值较小，因而电阻变化量也较小。所以其横向灵敏度便减小。

4、用应变片测量时，为什么必须采用温度补偿措施？

答：用应变片测量时，由于环境温度变化所引起的电阻变化与试件应变所造成的电阻变化几乎有相同的数量级，从而产生很大的测量误差，所以必须采用温度补偿措施。

5、一应变片的电阻 R=120Ω， k=2.05。用作应变为800μm/m 的传感元件。 ①求△R 和△R/R ；②若电源电压U=3V ，求初始平衡时惠斯登电桥的输出电压U 0。已知：R=120Ω， k =2.05，ε=800μm/m ； 求：①△R=？，△R/R=？②U=3V 时，U 0=？

解①： ∵ εR

R k /∆=

∴ Ω

=⨯⨯==∆⨯=⨯==∆-1968.012080005.21064.180005.2/3

R k R k R R εε 解②：初始时电桥平衡（等臂电桥）∵ U R

R U ∙∆∙=410 ∴ mV U R R U 23.131064.14

14130=⨯⨯⨯=∙∆∙=- 6、在材料为钢的实心圆柱形试件上，沿轴线和圆周方向各贴一片电阻为120Ω的金属应变片R 1和R 2，把这两应变片接入差动电桥（参看图2-9a ）。若钢的泊松系数μ=0.285，应变片的灵敏系数k =2，电桥电源电压U=2V ，当试件受轴向拉伸时，测得应变片R 1的电阻变化值△R =0.48Ω,试求电桥的输出电压U 0。

图2-9a 差动电桥已知：R1= R2=120Ω，μ=0.285，k=2，U=2V，△R1 =0.48Ω，△R1 / R1=0.48/120=0.004 求：U0=？

解：∵

ε

R

R

k

/

∆

=∴m

m

k

R

R

/

2000

002

.0

2

004

.0

/

1

1

1

μ

ε=

=

=

∆

=

又∵

1

2

με

ε-

=

∆

=

∆

=

r

r

L

L

∴0.00114

002

.0

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.0

2

1

2

2

2-

=

⨯

⨯

-

=

-

=

=

∆

με

εk

k

R

R

设：R1=R2=R3=R4=R，对电桥若四臂电阻都变其输出为：∵U

R

R

R

R

R

R

R

R

U

)

)(

(

4

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3

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+

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=

则有：

U

R

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R

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R

R

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3

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-

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⨯

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∆

+

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+

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+

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=

本题：0

4

4

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3=

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∆

R

R

R

R

mV

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R

R

R

U57

.2

2

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00114

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.0(

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)

(

4

1

2

2

1

1

=

⨯

+

⨯

=

∆

-

∆

⨯

=

7、金属应变片与半导体应变片在工作原理上有何不同？

答：金属应变片的工作原理是：金属应变片在外力的作用下，应变片的几何尺寸（长度和截面积）发生变化（机械形变）而引起应变片的电阻改变，运用它们的对应关系实现测量目的。其灵敏系数（k≈1+2μ）主要是材料几何尺寸变化引起的。半导体应变片的工作原理是：半导体应变片受到作用力后，应变片

的电阻率ρ发生变化，而引起应变片的电阻值改变。其灵敏系数（k=△ρ/ρε）主要是半导体材料的电阻率随应变变化引起的。

第三章思考题与习题

1、何谓电感式传感器？它是基于什么原理进行检测的？

答：电感式传感器是利用电磁感应原理将被测量转换成线圈自感量或互感量的变换，再由测量电路转换为电压或电流的变化量输出的一种装置。它是基于电磁感应原理进行检测的。

2、减小零残电压的有效措施有哪些？

答：（1）尽量使两个线圈对称设计时应使上下磁路对称，制造时应使上下磁性材料特性一致，磁筒、磁盖、磁芯要配套挑选，线圈排列要均匀，松紧要一致，最好每层的匝数都相等。

（2）减小磁化曲线的非线性由于磁化曲线的非线性产生零残电压的高次谐波成分，所以选用磁化曲线为线性的磁芯材料或调整工作点，使磁化过程在磁化曲线的线性区。

（3）使振荡变压器二次侧对称，两个二次电压的相位相同。在一次侧线圈上并联一个电容，并调整电容大小使两个二次电压的相位相同。

3、涡流式传感器有何特点?它有哪些应用：

答：涡流式传感器的特点是结构简单，易于进行非接触的连续测量，灵敏度较高，适应性强。它的应用有四个方面：（1）利用位移为变换量，可做成测量位移、厚度、振幅、振摆、转速等传感器，也可做成接近开关、计数器等；（2）利用材料的电阻率作为变换量，可做成测量温度、材质判别等传感器；（3）利用磁导率作为变换量，可做成测量应力、硬度等传感器；（4）利用三个变换量的综合影响，可做成探伤装置。

4、试比较涡流传感器的几种应用电路的优缺点？

答：交流电桥电路：线性好、温度稳定性高，但存在零点残余电压问题及测量范围较小；谐振电路：电路简单，灵敏度高，但线性度差及范围更小；正反馈电路：测量范围较大，是电桥的2至3倍，但电路复杂。

5、有一4极感应感应同步器，设h=5mm、θ=150、δ=0.15mm、r=6.5mm、N1=N2=900匝，励磁电流I1=35mA、f=400Hz,试求：①输出信号的灵敏度k（mV/deg）=? ②励磁电压u=?

解：52

.771015.0105105.6104900900035.04400223

3

370211=⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯==----ππδμπrh N N fnI k u N N k 121θ=

V N N k u 28.201252.7721=⨯==πθ 第四章 思考题与习题

1、如何改善单组式变极距型电容传感器的非线性？

答：对于变极距单组式电容器由于存在着原理上的非线性，所以在实际应用中必须要改善其非线性。改善其非线性可以采用两种方法。（1）使变极距电容传感器工作在一个较小的范围内（0.01μm 至零点几毫米），而且最大△δ应小于极板间距δ的1/5—1/10。（2）采用差动式，理论分析表明，差动式电容传感器的非线性得到很大改善，灵敏度也提高一倍。

2、单组式变面积型平板形线位移电容传感器，两极板相对覆盖部分的宽度为4mm ，两极板的间隙为0.5mm ，极板间介质为空气，试求其静态灵敏度？若两极板相对移动2mm ，求其电容变化量。（答案为0.07pF/mm,0.142pF ）

已知：b =4mm ，δ=0.5mm ，ε0=8.85×10－12F/m 求：（1）k=?；(2)若△a=2mm 时 △C=?。

解：如图所示

∵ δεδεab S C ==； a

C k ∆∆=； pF mm

mm mm mm pF a b b a a ab C 142.05.024/1085.8)(3000=⨯⨯⨯=∆=∆--=∆-δεδεδε mm pF mm

pF a C k /07.02142.0=∆∆=

3、画出并说明电容传感器的等效电路及其高频和低频时的等效电路。

答：电容传感器的等效电路为：

其中：

r：串联电阻（引线、焊接点、板极等的等效电阻）；

L：分布电感（引线、焊接点、板极结构产生的）；

CP：引线电容（引线、焊接点、测量电路等形成的总寄生电容）

C0：传感器本身电容；

Rg：漏电阻（极板间介质漏电损耗极板与外界的漏电损耗电阻）

低频时等效电路和高频时等效电路分别为图（a）和图(b)：

4、设计电容传感器时主要应考虑哪几方面因素

答：电容传感器时主要应考虑四个几方面因素：(1)减小环境温度湿度等变化所产生的影响，保证绝缘材料的绝缘性能；（2）消除和减小边缘效应；（3）减小和消除寄生电容的影响；（4）防止和减小外界干扰。

5、何谓“电缆驱动技术”？采用它的目的是什么？

答：电缆驱动技术，即：传感器与测量电路前置级间的引线为双屏蔽层电缆，其内屏蔽层与信号传输线（即电缆芯线）通过1 ：1放大器而为等电位，从而消除了芯线与内屏蔽层之间的电容。由于屏蔽线上有随传感器输出信号等大变化的电压，因此称为“驱动电缆”。采用“电缆驱动技术”的目的是减小或消除寄生电容的影响。

6、画出电容式加速度传感器的结构示意图，并说明其工作原理。

答：电容式加速度传感器的结构示意图为：

其中：1、5为两个固定极板；2为壳体；3为支撑弹簧片；4质量块；A面和B面为固定在质量块上的电容器的极板。

当测量垂直方向上直线加速度时，传感器的壳体2固定在被测振动体上，振动体的振动使壳体相对质量块运动，因而与壳体固定在一起的两固定极板1、5相对质量块4运动，致使上固定极板5与质量块4的A面组成的电容器Cx1以及下固定极板与质量块4的B面组成的电容器Cx2随之改变，一个增大，一个减小，它们的差值正比于被测加速度，而实现测量加速度的目的。

7、什么是电容式集成传感器？它有何特点？

答：运用集成电路工艺把电容敏感元件与测量电路制作在一起构成电容式集成传感器。她的核心部件是

一个对被测量敏感的集成电容器。集成电容传感器的特点是：体积小、输出阻抗小、可批量生产、重复性好、灵敏度高、工作温度范围宽、功耗低、寄生电容小等特点。

第五章 思考题与习题

1、简述磁电感应式传感器的工作原理。磁电感应式传感器有哪几种类型？

答：磁电感应式传感器是以电磁感应原理为基础的，根据法拉第电磁感应定律可知，N 匝线圈在磁场中运动切割磁力线或线圈所在磁场的磁通量变化时，线圈中所产生的感应电动势e 的大小取决于穿过线圈的磁通φ的变化率，即：

dt

d N

e Φ-= 根据这个原理，可将磁电感应式传感器分为恒定磁通式和变磁通式两类。

2、某些磁电式速度传感器中线圈骨架为什么采用铝骨架？

答：某些磁电式速度传感器中线圈采用铝骨架是因为线圈在磁路系统气隙中运动时，铝骨架中感应产生涡流，形成系统的电磁阻尼力，此阻尼起到衰减固有振动和扩展频率响应范围的作用。

3、何谓磁电式速度传感器的线圈磁场效应，如何补偿？

答：线圈磁场效应是指磁电式速度传感器的线圈中感应电流产生的磁场对恒定磁场作用，而使其变化。如公式v BlN e 0-=知，由于B 的变化而产生测量误差。补偿方法通常是采用补偿线圈与工作线圈串接，来抵消线圈中感应电流磁场对恒定磁场的影响。

4、为什么磁电感应式传感器在工作频率较高时的灵敏度，会随频率增加而下降？

答：由理论推到可得传感器灵敏度与频率关系是：

4

20

20220220)(1)(1

)2()1()(ωωωωξωωξωωωω

-===+-

=

NBl v e k v NBl e v 取 当振动频率低于传感器固有频率时，这种传感器的灵敏度是随振动频率变化；当振动频率远大于固有频率时，传感器的灵敏度基本上不随振动频率而变化，而近似为常数；当振动频率更高时，线圈阻抗增大，传感器灵敏度随振动频率增加而下降。

5、变磁通式传感器有哪些优缺点？

答：变磁通式传感器的优点是对环境条件要求不高，能在－150—+900C 的温度条件下工作，而不影响测量精度，也能在油、水雾、灰尘等条件下工作。缺点主要是它的工作频率下限较高，约为50Hz ，上限可达100kHz ，所以它只适用于动态量测量，不能测静态量。

6、什么是霍尔效应？霍尔式传感器有哪些特点？

答：金属或半导体薄片置于磁场中，当有电流流过时。在垂直于电流和磁场的方向上将产生电动势，这种物理现象称为霍尔效应。霍尔传感器的特点是结构简单、体积小、坚固、频率响应宽（从直流到微波）、动态范围（输出电动势的变化范围）大、无触点、使用寿命长、可靠性高、易于微型化和集成化。但它的转换率较低，温度影响大，在要求转换精度较高时必须进行温度补偿。

7、某霍尔元件l 、b 、d 尺寸分别为1.0cm ×0.35cm ×0.1cm ，沿l 方向通以电流I =1.0mA ，在垂直于lb 面方向加有均匀磁场B=0.3T ，传感器的灵敏度系数为22V/A ·T ，试求其输出霍尔电动势及载流子浓度。

已知：l ×b ×d=1.0cm ×0.35cm ×0.1cm ；I =1.0mA ；B=0.3T ；k H =22V/A ·T ；求：U H =?；n=？

解：如图

∵ IB k d IB R ned IB U H H H ==-

= ∴ V IB k U H H 33106.63.0100.122--⨯=⨯⨯⨯== 而：ned

k H 1= ∴ n=314319/11084.2101.0106.12211m ed k n H ---⨯=⨯⨯⨯⨯== 8、试分析霍尔元件输出接有负载R L 时，利用恒压源和输入回路串联电阻R 进行温度补偿的条件。

如图，设：

t0时，灵敏系数k H0；输入电阻R i0；输出电阻R O0。

t 时，灵敏系数k Ht ；输入电阻R i0；输出电阻R Ot 。

两者关系为：

⎪⎩⎪⎨⎧∆+=∆+=∆+=)1()1()1(000t R R t R R t k k o ot

i it H Ht ββα

因为：IB k U H H =；而：)/(i R R V I += 所以：i

H H R R VBk U +=；则：))((i L O L H L O L H L R R R R R VBk R R R U V ++=+= V L 不随温度t 变化的条件是：Lt L V V =0

而：

⎪⎪⎩

⎪⎪⎨⎧++=∆++∆++∆+=))(()]1()][1([)1(0000000i O L H L l i O L H L lt R R R R k VBR V t R R t R R t k VBR V ββα 即有：

)

)(()]1()][1([)1(000000i O L H L i O L H L R R R R k VBR t R R t R R t k VBR ++=∆++∆++∆+ββα t R R R R R R R R R R R R i O i O L o i i O L ∆++++=++ββ

α00000000)()())(( 若忽略Ro 的影响，即R O0=0，则有：

0i R R α

αβ-=

9、试说明霍尔式位移传感器的输出U H 与位移x 成正比关系。

答：因为霍尔电压为：IB k U H H =，若I 一定，而使霍尔元件在一个沿空间均匀梯度的磁场中运动即：x k B 1=。则有：kx x Ik k U H H ==1，所以霍尔式位移传感器的输出U H 与位移x 成正比关系。

10、霍尔式速度传感器和磁电感应式速度传感器相比，各有哪些特点。

答：霍尔式速度传感器能测量慢速运动物体的速度。另外它的信号处理电路通常也集成在一起封装的，无需外加信号处理电路，提高了抗干扰能力，并且，大多数霍尔式速度传感器输出的是数字信号，所以它与数字逻辑、微机及PLC 兼容。而磁电感应式速度传感器不适合于测量低速运动的物体。其输出为模拟信号，若要输出数字信号需要附加处理电路，另外，磁电感应式速度传感器可以应用于较高温度的环境，工作温度超过300度，而前者工作温度范围较小。

第六章 思考题与习题

1、什么是压电效应？

答：沿着一定方向对某些电介质加力而使其变形时，在一定表面上产生电荷，当外力取消，又重新回到不带电状态，这一现象称为正压电效应。当在某些电介质的极化方向上施加电场，这些电介质在一定方向上产生机械变形或机械压力，当外加电场散去，这些变形和应力也随之消失，此即称为逆压电效应。

2、为什么压电传感器不能测量静态物理量？

答：压电元件送入放大器的输入电压

22233)(1i c a m im C C C R R

F d U +++=ωω

由上式可知，用·当作用在压电元件上的力是静压力（ω=0）时，前置放大器输入电压等于零。因为电荷就会通过放大器的输入电阻和传感器本身的泄漏电阻漏掉。所以压电传感器不能测量静态物理量。

3、压电式传感器中采用电荷放大器有何优点？为什么电压灵敏度与电缆长度有关？而电荷灵敏度与电缆长度无关？

答：p115

第七章 思考题与习题

1、光电式传感器常用光源有哪几种，哪些光源可用作红外光源？

答：光电式传感器常用光源有自然光源和人造光源，人造光源包括热辐射光源、气体放电光源、电致发光光源和激光光源。可作为红外光源的有白炽灯、Nd ：Y AG 固体激光器、氦氖激光器、半导体激光器和染料激光器等。

2、光电式传感器常用接收器件有哪几种，各基于什么原理各有什么特点？

答： 光电式传感器常用接收器件按原理可分为热探测器和光子探测器两类。热探测器是基于光辐射与物质相互作用的热效应。它其特点是：对波长没有选择性（具有宽广和平坦的光谱响应），只与接收到的总

能量有关，适应于红外探测。而光子探测器是基于一些物质的光电效应，即利用光子本身能量激发载流子。其特点是：具有一定的截止波长，只能探测短于这一波长的光线，但它们的响应速度快，灵敏度高，使用广泛。

3、电荷藕合器件有哪几种，各有那几部分组成？

答：电荷藕合器件有线阵电荷耦合器件和面阵电荷耦合器件。它由MOS光敏单元和读出移位寄存器组成。

4、电荷藕合器件中的信号电荷是如何传输的？

答：以典型的三相CCD为例说明CCD电荷转移的基本原理。三相CCD是由每三个栅为一组的间隔紧密的MOS结构组成的阵列。每相隔两个栅的栅电极连接到同一驱动信号上，亦称时钟脉冲。三相时钟脉冲的波形如下图所示。在t1时刻，φ1高电位，φ2、φ3低电位。此时φ1电极下的表面势最大，势阱最深。假设此时已有信号电荷（电子）注入，则电荷就被存储在φ1电极下的势阱中。t2时刻，φ1、φ2为高电位，φ3为低电位，则φ1、φ2下的两个势阱的空阱深度相同，但因φ1下面存储有电荷，则φ1势阱的实际深度比φ2电极下面的势阱浅，φ1下面的电荷将向φ2下转移，直到两个势阱中具有同样多的电荷。t3时刻，φ2仍为高电位，φ3仍为低电位，而φ1由高到低转变。此时φ1下的势阱逐渐变浅，使φ1下的剩余电荷继续向φ2下的势阱中转移。t4时刻，φ2为高电位，φ1、φ3为低电位，φ2下面的势阱最深，信号电荷都被转移到φ2下面的势阱中，这与t1时刻的情况相似，但电荷包向右移动了一个电极的位置。当经过一个时钟周期T后，电荷包将向右转移三个电极位置，即一个栅周期（也称一位）。因此，时钟的周期变化，就可使CCD中的电荷包在电极下被转移到输出端，其工作过程从效果上看类似于数字电路中的移位寄存器。

5、简述利用CCD进行工件尺寸测量的原理及测量系统的组成。

答：利用CCD进行工件尺寸测量的原理是根据工件成像轮廓覆盖的光敏单元的数量来计算工件尺寸数据。如果在光学系统放大率为1/M的装置中，有：

2

L)

(±

=

Nd

M

d

式中：L—工件尺寸；N—覆盖的光敏单元数；d—相邻光敏单元中心距离（±2d为图像末端两个光敏单元之间可能的最大误差）。

CCD测量系统由光学系统、图像传感器和微处理机等组成。

6、试述用一维PSD进行距离测量的原理。

答：一维PSD结构图如下：

由于横向光电效应，当PSD工作在反向偏压状态时（公用极3正电压），流经电极1、2的电流I1和I2与入射光的强度和入射光点的位置有关。如下式：

传感器最新试卷及答案

一、填空(30分,每空１.５分） 1、有一温度计,它的量程范围为0∽２00℃,精度等级为0。５级.该表可能出现的最大误差为,当测量1０0℃时的示值相对误差为． 2、在选购线性仪表时，必须考虑应尽量使选购的仪表量程为欲测量的 倍左右为宜。 ３、传感器由、、三部分组成。４、利用热敏电阻对电动机实施过热保护,应选择型热敏电阻。 5、已知某铜热电阻在0℃时的阻值为5０Ω,则其分度号是,对 于镍铬—镍硅热电偶其正极是。 6、霍尔元件采用恒流源激励是为了。 7、用水银温度计测量水温，如从测量的具体手段来看它属于测量。 二、选择题(3０分，每题２分) 1、在以下几种传感器当中属于自发电型传感器. A、电容式Ｂ、电阻式C、压电式D、电感式 ２、的数值越大,热电偶的输出热电势就越大。 A、热端直径Ｂ、热端和冷端的温度 C、热端和冷端的温差 D、热电极的电导率 ３、将超声波(机械振动波)转换成电信号是利用压电材料的。 A、应变效应 B、电涡流效应 C、压电效应 D、逆压电效应 ４、在电容传感器中,若采用调频法测量转换电路，则电路中。 Ａ、电容和电感均为变量Ｂ、电容是变量,电感保持不变 C、电感是变量,电容保持不变 D、电容和电感均保持不变 5、在两片间隙为1mｍ的两块平行极板的间隙中插入，可测得最大的容量。 A、塑料薄膜Ｂ、干的纸Ｃ、湿的纸D、玻璃薄片 6、热电阻测量转换电路采用三线制是为了 A、提高测量灵敏度 B、减小非线性误差 Ｃ、提高电磁兼容性D、减小引线电阻的影响 7、当石英晶体受压时，电荷产生在。 A、Z面上 B、X面上 C、Y面上Ｄ、Ｘ、Y、Z面上 8、汽车衡所用的测力弹性敏感元件是． A、悬臂梁Ｂ、弹簧管C、实心轴D、圆环 9、在热电偶测温回路中经常使用补偿导线的最主要的目的是。 Ａ、补偿热电偶冷端热电势的损失Ｂ、起冷端温度补偿作用 Ｃ、将热电偶冷端延长到远离高温区的地方Ｄ、提高灵敏度 １0、减小霍尔元件的输出不等位电势的办法是。 A、减小激励电流 B、减小磁感应强度 C、使用电桥调零电位器 1１、测得某检测仪表的输入信号中，有用信号为20毫伏,干扰电压也为２0毫伏, 则此时的信噪比为。 A、20dB B、１dＢ C、0 dB 1２、发现某检测仪表机箱有麻电感，必须采取措施. Ａ、接地保护环B、将机箱接大地Ｃ、抗电磁干扰 1３、在仿型机床当中利用电感式传感器来检测工件尺寸,该加工检测装置是采了测量方法。

传感器技术习题及答案

传感器技术绪论习题 一、单项选择题 1、下列属于按传感器的工作原理进行分类的传感器是 B ; A. 应变式传感器 B. 化学型传感器 C. 压电式传感器 D. 热电式传感器 2、通常意义上的传感器包含了敏感元件和 C 两个组成部分; A. 放大电路 B. 数据采集电路 C. 转换元件 D. 滤波元件 3、自动控制技术、通信技术、连同计算机技术和C ,构成信息技术的完整信息链; A. 汽车制造技术 B. 建筑技术 C. 传感技术 D.监测技术 4、传感器按其敏感的工作原理,可以分为物理型、化学型和 A 三大类; A. 生物型 B. 电子型 C. 材料型 D. 薄膜型 5、随着人们对各项产品技术含量的要求的不断提高,传感器也朝向智能化方面发展,其中,典型的传感器智能化结构模式是B ; A. 传感器＋通信技术 B. 传感器＋微处理器 C. 传感器＋多媒体技术 D. 传感器＋计算机 6、近年来,仿生传感器的研究越来越热,其主要就是模仿人的D 的传感器; A. 视觉器官 B. 听觉器官 C. 嗅觉器官 D. 感觉器官 7、若将计算机比喻成人的大脑,那么传感器则可以比喻为B ; A．眼睛 B. 感觉器官 C. 手 D. 皮肤 8、传感器主要完成两个方面的功能：检测和D ; A. 测量 B. 感知 C. 信号调节 D. 转换 9、传感技术与信息学科紧密相连,是C 和自动转换技术的总称; A. 自动调节 B. 自动测量 C. 自动检测 D. 信息获取 10、以下传感器中属于按传感器的工作原理命名的是 A A．应变式传感器B．速度传感器 C．化学型传感器D．能量控制型传感器 二、多项选择题 1、传感器在工作过程中,必须满足一些基本的物理定律,其中包含ABCD; A. 能量守恒定律 B. 电磁场感应定律 C. 欧姆定律 D. 胡克定律 2、传感技术是一个集物理、化学、材料、器件、电子、生物工程等学科于一体的交叉学科,涉及ABC 等多方面的综合技术; A. 传感检测原理 B. 传感器件设计 C. 传感器的开发和应用 D. 传感器的销售和售后服务 3、目前,传感器以及传感技术、自动检测技术都得到了广泛的应用,以下领域采用了传感技术的有：ABCD ; A. 工业领域 B. 海洋开发领域 C. 航天技术领域 D. 医疗诊断技术领域 4、传感器有多种基本构成类型,包含以下哪几个ABC A. 自源型 B. 带激励型 C. 外源型 D. 自组装型 5、下列属于传感器的分类方法的是：ABCD A. 按输入量分 B. 按工作原理分 C. 按输出量分 D. 按能量变换关系分 6、下列属于传感器的分类方法的是：ABCD A. 按输入量分 B. 按工作原理分 C. 按构成分 D. 按输出量分

(完整版)传感器课后题答案

第一章 1.何为准确度、精密度、精确度？并阐述其与系统误差和随机误差的关系。 答：准确度：反映测量结果中系统误差的影响程度。 精密度：反映测量结果中随机误差的影响程度。 精确度：反映测量结果中系统误差和随机误差综合的的影响程度，其定量特征可用测量的不确定度表示。 4.为什么在使用各种指针式仪表时，总希望指针偏转在全量程的2/3以上范围内使用？答：选用仪表时要考虑被测量的大小越接近仪表上限越好，为了充分利用仪表的准确度，选用仪表前要对被测量有所了解，其被测量的值应大于其测量上限的2/3。 14.何为传感器的静态标定和动态标定？试述传感器的静态标定过程。 答：静态标定：确定传感器的静态特性指标，如线性度、灵敏度、滞后和重复性等。 动态标定：确定传感器的动态特性参数，如频率响应、时间常数、固有频率和阻尼比等。 静态标定过程： ①将传感器全量程分成如干等间距点。 ②根据传感器量程分点情况，由小到大一点一点地输入标准量值，并记录与各输入值相应的输出值。 ③将输入值由大到小一点一点减小，同时记录与各输入值相对应的输出值。 ④按②、③所述过程，对传感器进行正反行程往复循环多次测试，将得到的输出-输入测试数据用表格列出或作出曲线。 ⑤对测试数据进行必要的处理，根据处理结果就可以确定传感器的线性度、灵敏度、迟滞和重复性等静态特性指标。 第二章 1.什么叫应变效应？利用应变效应解释金属电阻应变片的工作原理。 答：应变效应：金属丝的电阻随着它所受的机械形变的大小而发生相应的变化的现象称为金属应变效应。 工作原理：在电阻丝拉伸极限内，电阻的相对变化与应变成正比， 即：?R =K0ε(K0：电阻丝的灵敏系数、ε：导体的纵向应变) R

传感器考试试题及答案

传感器原理及其应用习题 第1章传感器的一般特性 一、选择、填空题 1、衡量传感器静态特性的重要指标是_灵敏度______、__线性度_____、____迟滞___、___重复性_____等。 2、通常传感器由＿＿敏感元件＿＿、＿＿转换元件＿＿＿＿、＿转换电路＿＿＿＿三部分组成，是能把外界＿非电量＿转换成＿＿＿电量＿＿＿的器件和装置。 3、传感器的＿＿标定＿＿＿是通过实验建立传感器起输入量与输出量之间的关系，并确定不同使用条件下的误差关系。 4、测量过程中存在着测量误差，按性质可被分为粗大、系统和随机误差三类，其中随机误差可以通过对多次测量结果求平均的方法来减小它对测量结果的影响。 5、一阶传感器的时间常数τ越__________,其响应速度越慢;二阶传感器的固有频率ω0越_________,其工作频带越宽。 6、按所依据的基准直线的不同，传感器的线性度可分为、、、。 7、非线性电位器包括和两种。 8、通常意义上的传感器包含了敏感元件和（C）两个组成部分。 A.放大电路 B.数据采集电路 C.转换元件 D.滤波元件 9、若将计算机比喻成人的大脑，那么传感器则可以比喻为(B)。 A．眼睛B.感觉器官C.手D.皮肤 10、属于传感器静态特性指标的是（D） ?A.固有频率?B.临界频率?C.阻尼比?D.重复性 11、衡量传感器静态特性的指标不包括（C）。 A.线性度 B.灵敏度 C.频域响应 D.重复性 12、下列对传感器动态特性的描述正确的是（） A一阶传感器的时间常数τ越大,其响应速度越快 B二阶传感器的固有频率ω0越小,其工作频带越宽 C一阶传感器的时间常数τ越小,其响应速度越快。 D二阶传感器的固有频率ω0越小,其响应速度越快。 二、计算分析题 1、什么是传感器？由几部分组成？试画出传感器组成方块图。 2、传感器的静态性能指标有哪一些，试解释各性能指标的含义。 作业3、传感器的动态性能指标有哪一些，试解释各性能指标的含义 第2章电阻应变式传感器 一、填空题 1、金属丝在外力作用下发生机械形变时它的电阻值将发生变化，这种现象称__应变_____效应；半导体或固体受到作用力后_电阻率______要发生变化，这种现象称__压阻_____效应。直线的电阻丝绕成敏感栅后长度相同但应变不同，圆弧部分使灵敏度下降了，这种现象称为____横向___效应。 2、产生应变片温度误差的主要因素有＿电阻温度系数的影响、＿试验材料和电阻丝材料的线性膨胀系数的影响＿。 3、应变片温度补偿的措施有＿＿＿电桥补偿法＿、＿应变片的自补偿法、＿、。

传感器 课后题及答案

第1章传感器特性 1．什么是传感器？（传感器定义） 2．传感器由哪几个部分组成？分别起到什么作用？ 3. 传感器特性在检测系统中起到什么作用？ 4．解释下列名词术语： 1)敏感元件;2)传感器; 3)信号调理器;4)变送器。 5．传感器的性能参数反映了传感器的什么关系？ 静态参数有哪些？各种参数代表什么意义？ 动态参数有那些？应如何选择？ 6．某传感器精度为2%FS ，满度值50mv ，求出现的最大误差。当传感器使用在满刻度值1/2和1/8 时计算可能产生的百分误差，并说出结论。 7．一只传感器作二阶振荡系统处理，固有频率f0=800Hz，阻尼比ε=0.14， 用它测量频率为400的正弦外力，幅植比，相角各为多少？ ε=0.7时，，又为多少？ 8．某二阶传感器固有频率f0=10KHz，阻尼比ε=0.1若幅度误差小于3%， 试求：决定此传感器的工作频率。 9. 某位移传感器，在输入量变化5 mm时，输出电压变化为300 mV,求其灵敏度。 10. 某测量系统由传感器、放大器和记录仪组成，各环节的灵敏度为： S1=0.2mV/℃、S2=2.0V/mV、S3=5.0mm/V，求系统的总的灵敏度。 11．测得某检测装置的一组输入输出数据如下： a)试用最小二乘法拟合直线，求其线性度和灵敏度； b)用C语言编制程序在微机上实现。

12．某温度传感器为时间常数 T=3s 的一阶系统，当传感器受突变温度作用后，试求传感器指示出温差的1/3和1/2所需的时间。 13．某传感器为一阶系统，当受阶跃函数作用时，在t=0时，输出为10mV;t→∞时，输出为100mV;在t=5s时，输出为50mV,试求该传感器的时间常数。 14．某一阶压力传感器的时间常数为0.5s,若阶跃压力从25MPa,试求二倍时间常数的压力和2s后的压力。 15．某压力传感器属于二阶系统，其固有频率为1000Hz,阻尼比为临界值的50%,当500Hz的简谐压力输入后，试求其幅值误差和相位滞后。 16.已知某压力传感器的测定范围为0～10000Pa，输入特性表示为： y=10(x-0.00007x2+2000)请问这种传感器能使用吗？ 17.某CO2气体传感器在20。C，浓度范围为0～100ppm时的输入特性表示为 Rx=x+250(kΩ),用差动法回答以下问题（其中R1=10MΩ,E=2V）: ⑴利用最简单的电阻-电压变换电路，绘出X，V0的关系图。 ⑵利用电桥进行电阻-电压变换电路，绘出20 。C时X，V0的关系图。另外，当30。C时，Rx=x+500(kΩ)，在同一张图上再加上X，V0的关系图，然后进行比较。 ⑶采用两个差动法的传感器电路绘出20。C，30。C时X，V0的关系，然后与（2）中的图形进行比较。 18.设阻抗Rs为1 kΩ俄信号源与100V的动力线有50m的并行走线距离，静电感应所产生的噪声电压为多少？分布电容设为10pF/m。 第3章电感式传感器 1.叙述变磁阻式传感器的工作原理。 2.说明差动变压器（螺线管式）传感器的结构形式与输出特性。 3.什么是零点残余电压，有哪些方法可以进行残余电压补偿？ 4.用差动变压器进行位移测量时采用那种电路形式可以直接由输出电压区别位移的大小和方向？

《传感器技术》习题答案完整

《传感器技术》习题答案 目录 第一章传感器的基本概念及一般特性 (1) 第二章电阻式传感器 (3) 第三章电容式传感器 (5) 第四章电感式传感器 (6) 第五章磁电式传感器 (8) 第六章压电式传感器 (9) 第七章光电式传感器 (12) 第八章热电及红外辐射传感器 (13) 第九章数字式传感器 (14) 第十章气敏和湿敏传感器 (15) 第十三章传感器的标定与校准 (19)

第一章 传感器的基本概念及一般特性 4. 解：对于一阶传感器，其幅频特性为 2 1j ) ()()(ωτωω+= =k H A 要求幅值误差不超过5%，即 a (j )115% H X k ω=- =≤ 因为ω=2πf=200π，带入解得0≤τ≤5.23×10-4 s = 523 μs 5. 解：一阶传感器，其微分方程为 )()() (t x b t y a dt t dy a 001 =+ 对照题目所给微分方程可见：a 1=1，a 0=3，b 0=0.15。 静态灵敏度00a b k =；时间常数01a a =τ。于是可求得 ∴ τ=a 1/a 0=1/3=0.33 （s ） k=b 0/a 0=0.15/3=0.05 (mV/ o C ) 6. / （）/

由()k ω= ()k k ω= 令00 f x f ωωτω= == （1） 当 () 0.97k k ω=时 421.960.0630x x --= 解得，2 3 1.99x =（舍去负值），即 3 1.41x =（舍去负值） 301.4128.28f f kHz ∴== （2） 当 () 1.03k k ω=时， 42 1.960.05740x x -+= 解得，211.39()0.172x x ==舍去负值， （舍去负值） 110 3.44f x f kHz ∴== 22027.8f x f kHz == 所以，工作频率为0~3.44kHz ，27.8~28.28kHz 。但由于27.8~28.28kHz 距离0f 太近，易引起共振，工程上一般不予采用，故最终的工作频率范围为0~3.44kHz 。

传感器题目及答案

传感器复习 第一章： 1.什么是传感器？ 答：“传感器”是一类将非电量(如温度、力、光、湿度等)转换成电量(如电阻、电容、电压、电流等)的元器件。 2.传感器有哪些主要特点和应用 答：传感器具有应用广泛、更新快等特点，解决物理、化学、生物学等以及国防、科研、工农业生产等诸多非电量的检测课题，也是当今向“机器人”、“电脑”等传送信息的重要部件。 第二章： 1. 电接点水银温度计与双金属片温度传感器属于什么类的温度传感器？在工作原理上有 何相同之处？ 答：是开关型温度传感器。 相同之处：a.利用接触头（接触相当于开，不接触相当于关）；b.利用金属的热胀冷缩。. 2. 简述热聚合开关的工作原理。 答：基本工作原理：将该元件A、B两端串联到过流保护电路中, 当电路正常工作时电流不大, 元件内的 温度不高, 具有导电性, 处于“低阻正常态”,如左图(a) 所 示；一旦电路发生异常(如短路), 突然使电流急剧增加, 元 件瞬间发热, 致使聚合树脂过热其导电物质链断裂, 如上图 (b) 所示, 处于“高阻过热态”,并限制异常电流流过, 起限 流保护作用。当排除故障约14s左右时间后, 元件内的导 电链重新建立，恢复正常呈低阻态。因此可代替保险丝工作, 并且一旦发生异常不必更换元件(因普通的保险丝一旦被烧 断, 不能自动恢复)。 3.简述热电偶热-电转换的基本原理。如果两端的温度相反, 即T＜T0，能产生热电势吗？答：热电偶热-电转换的基本原理：利用两种不同质的导体或半导体一端相互接触，由于两种材料内部电 子浓度不一样，开始接触时高浓度一侧电子向低浓度一侧 扩散，使高浓度侧失去电子而带正电,低浓度侧得到电子 而带负电, 从而开始形成接触电势，在接触电势所形成的 电场力作用下, 电子从低电势向高电势漂移, 最后扩散= 漂移, 从而形成稳定的接触电势。 若T＜T0，不能产生热电势。因为接触后动能比接触时的动能还小，即比接触电势还小，因此不能。 4. 热敏电阻分哪几种类型？它们各自有何主要特性？ 答：（1）.NTC型：具有负温度系数特性, 即当温度上升时则元件的电阻反而下降，可用于宽温度范围。 （2）.CTR型：具有负温度系数特性, 但在一小段温度变化范围内电阻剧变具有开关特性, 当温度略高于居里点T c时其阻值很快减少到临介状态, 故又称它为临介热敏电阻，只能在某一特 定温区内使用。 （3）.PTC型：在T c～T N温度范围内具有正温度系数特性, 即随温度的增加元件的电阻增加(除此之外具有负温度特性)。

8传感器习题与答案(11月16日)

第一章习题答案 1-1．什么是传感器？ 解：传感器是一种利用各种物理效应、化学效应（或反应）以及生物效应实现非电量到电量转换的装置或器件，以一定的精确度把被测量转换为与之有确定对应关系的、便于应用的某种物理量的测量装置，能完成检测任务。 1-2.传感器特性在检测系统中起到什么作用？ 解：传感器是检测系统与被测对象直接发生联系的器件或装置，它的作用是感受指定被测参量的变化并按照一定的规律将其转化成一个相应的便于传递的输出信号。传感器作为检测系统的信号源，其性能的好坏将直接影响到检测系统的精度和其他指标。 1-3. 它由哪几个部分组成？说明各部分的作用？ 解：传感器由敏感元件，转换元件，转换电路组成。敏感元件是直接感受被测量，并输出与被测量成确定关系的物理量；转换元件把敏感元件的输出作为它的输入，转换成电路参量；上述电路参数接入基本转换电路，便可转换成电量输出。 1-4．传感器的性能参数反映了传感器的什么关系？静态参数有哪些？各种参数代表什么意义？动态参数有那些？应如何选择？ 解：在生产过程和科学实验中，要对各种各样的参数进行检测和控制，就要求传感器能感受被测非电量的变化并将其不失真地变换成相应的电量，这取决于传感器的基本特性，即输出—输入特性。衡量静态特性的重要指标是线性度、灵敏度，迟滞和重复性等。 1）传感器的线性度是指传感器的输出与输入之间数量关系的线性程度； 2）传感器的灵敏度S是指传感器的输出量增量Δy与引起输出量增量Δy的输入量增量Δx的比值； 3）传感器的迟滞是指传感器在正（输入量增大）反（输入量减小）行程期间其输出-输入特性曲线不重合的现象； 4）传感器的重复性是指传感器在输入量按同一方向作全量程连续多次变化时，所得特性曲线不一致的程度。 5）传感器的漂移是指在外界的干扰下，输出量发生与输入量无关的、不需要的变化。漂移包括零点漂移和灵敏度漂移等。 传感器的动态特性是指其输出对随时间变化的输入量的响应特性：频率响应、时间常数、固有频率和阻尼比等。 1）瞬态响应特性：传感器的瞬态响应是时间响应。在研究传感器的动态特性时，有时需要从时域中对传感器的响应和过渡过程进行分析。这种分析方法是时域分析法，传感器对所加激励信号的响应称瞬态响应。常用激励信号有阶跃函数、斜坡函数、脉冲函数等。 2）频率响应特性：传感器对正弦输入信号的响应特性，称为频率响应特性。频率响应法是从传感器的频率特性出发研究传感器的动态特性。为了减小动态误差和扩大频率响应范围，一般是提高传感器固有频率ωn。

《传感器》课后习题解答

普通高等教育“十一五”国家级规划教材 传感器课后习题解答 哈尔滨工业大学 机械工业出版社 CHINA MACHINE PRESS

目录 第一章传感器的一般特性..................................................................................... - 1 -第二章电阻式传感器............................................................................................. - 3 -第三章电感式传感器............................................................................................. - 5 -第四章电容式传感器............................................................................................. - 7 -第五章磁电式传感器........................................................................................... - 10 -第六章压电式传感器........................................................................................... - 16 -第七章光电式传感器........................................................................................... - 17 -第八章热电式传感器........................................................................................... - 23 -第九章气电式传感器........................................................................................... - 25 -第十章谐振式传感器........................................................................................... - 26 -第十一章波式和射线式传感器........................................................................... - 28 -第十二章半导体式物性传感器........................................................................... - 30 -第十三章新型传感器........................................................................................... - 31 -

传感器习题集及答案

传感器习题集及答案 第01章检测与传感器基础 1.1 什么是传感器？按照国标定义，“传感器”应该如何说明含义？ 1.1答： 从广义的角度来说，感知信号检出器件和信号处理部分总称为传感器。我们对传感器定义是：一种能把特定的信息（物理、化学、生物）按一定规律转换成某种可用信号输出的器件和装置。从狭义角度对传感器定义是：能把外界非电信息转换成电信号输出的器件。 我国国家标准（GB7665—87）对传感器（Sensor/transducer）的定义是：“能够感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件和装置”。定义表明传感器有这样三层含义：它是由敏感元件和转换元件构成的一种检测装置；能按一定规律将被测量转换成电信号输出；传感器的输出与输入之间存在确定的关系。按使用的场合不同传感器又称为变换器、换能器、探测器。 1.2 传感器由哪几部分组成？试述它们的作用及相互关系。 1.2答： 组成——由敏感元件、转换元件、基本电路组成； 关系，作用——传感器处于研究对象与测试系统的接口位置，即检测与控制之首。传感器是感知、获取与检测信息的窗口，一切科学研究与自动化生产过程要获取的信息都要通过传感器获取并通过它转换成容易传输与处理的电信号，其作用与地位特别重要。 1.3 简述传感器主要发展趋势 1.3答：数字化、集成化、智能化、网络化等。 1.4传感器的静态特性是什么？由哪些性能指标描述？它们一般可用哪些公式表示？ 1.4答： 静特性是当输入量为常数或变化极慢时，传感器的输入输出特性，其主要指标有线性度、迟滞、重复性、分辨力、稳定性、温度稳定性、各种抗干扰稳定性。传感器的静特性由静特性曲线反映出来，静特性曲线由实际测绘中获得。人们根据传感器的静特性来选择合适的传感器。 1.5传感器的线性度是如何确定的？确定拟合直线有哪些方法？传感器的线性γ表征了什么含义？为什么不能笼统的说传感器的线性度是多少。1.5答： 度 L 1）实际传感器有非线性存在，线性度是将近似后的拟合直线与实际曲线进行比较，其中存在偏差，这个最大偏差称为传感器的非线性误差，即线性度， 2）选取拟合的方法很多，主要有：理论线性度(理论拟合)；端基线性度(端点连线拟合)；独立线性度(端点平移拟合)；最小二乘法线性度。 γ是表征实际特性与拟合直线不吻合的参数。 3）线性度 L 4）传感器的非线性误差是以一条理想直线作基准，即使是同一传感器基准不同时得出的线性度也不同，所以不能笼统地提出线性度, 当提出线性度的非线性误差时，必须说明所依据的基准直线。 1.6传感器动态特性的主要技术指标有哪些？它们的意义是什么？ ω；阻尼系数ξ。 1）传感器动态特性主要有：时间常数τ；固有频率 n

传感器试题答案

测验1 一、单项选择题 1、传感器的线性范围愈宽，表明传感器工作在线性区域内且传感器的（分数：2分） A. 工作量程愈大 B. 工作量程愈小 C. 精确度愈高 D. 精确度愈低 标准答案是：A。您的答案是：A 2、属于传感器静态特性指标的是（分数：2分） A. 固有频率 B. 灵敏度 C. 阻尼比 D. 临界频率 标准答案是：B。您的答案是：B 3、封装在光电隔离耦合器内部的是 （分数：2分） A. 两个发光二极管 B. 两个光敏二极管 C. 一个光敏二极管和一个光敏三极管 D. 一个发光二极管和一个光敏二极管 标准答案是：D。您的答案是：D 4、适合在爆炸等极其恶劣的条件下工作的压力传感器是（分数：2分） A. 霍尔式 B. 涡流式 C. 电感式 D. 电容式 标准答案是：B。您的答案是：B 5、当某晶体沿一定方向受外力作用而变形时，其相应的两个相对表面产生极性相反的电荷，去掉外力时电荷消失，这种现象称为 （分数：2分） A. 压阻效应 B. 应变效应 C. 霍尔效应 D. 压电效应 标准答案是：D。您的答案是：D 6、热电偶式温度传感器的工作原理是基于（分数：2分） A. 压电效应 B. 热电效应 C. 应变效应 D. 光电效应 标准答案是：B。您的答案是：B 7、矿灯瓦斯报警器的瓦斯探头属于（分数：2分） A. 气敏传感器

B. 水份传感器 C. 湿度传感器 D. 温度传感器 标准答案是：A。您的答案是：A 8、高分子膜湿度传感器用于检测（分数：2分） A. 温度 B. 温度差 C. 绝对湿度 D. 相对湿度 标准答案是：D。您的答案是：D 9、下列线位移传感器中，测量范围最大的类型是（分数：2分） A. 自感式 B. 差动变压器式 C. 电涡流式 D. 变极距电容式 标准答案是：B。您的答案是：B 10、 ADC0804是八位逐次逼近型的（分数：2分） A. 数/模转换器 B. 模/数转换器 C. 调制解调器 D. 低通滤波器 标准答案是：B。您的答案是：B 11、热电偶的热电动势包括（分数：2分） A. 接触电势和温差电势 B. 接触电势和非接触电势 C. 非接触电势和温差电势 D. 温差电势和汤姆逊电势 标准答案是：A。您的答案是：A 12、为了进行图像处理，应当先消除图像中的噪声和不必要的像素，这一过程称为（分数：2分） A. 编码 B. 压缩 C. 前处理 D. 后处理 标准答案是：C。您的答案是：C 测验2 一、单项选择题 1、热敏电阻式湿敏元件能够直接检测（分数：2分） A. 相对湿度 B. 绝对湿度 C. 温度 D. 温度差

传感器试题及其部分答案

电桥和差特性应用： 1、有一薄壁圆管式拉力传感器如题图所示。已知其弹性元件材料的泊桑比为0.3，电阻应变片的灵敏系数为2，贴片位置如图。若受拉力P 作用，问： 1） 欲测量P 力的大小，应如何正确组成电桥？ 2） 当供桥电压V e 2=，μεεε50021==时，输出电压是多少（10116-⨯=με）？ 见P50表，第一行U=1/4U 0K ε2（1+μ） 4P 2、悬臂梁受力如题图所示：轴向力P 和弯矩M 。问： 1）欲测量弯矩M ，应该如何布片、接桥？ 2）欲测量轴向力P ，应该如何布片、接桥 见P87图3-2 3、滤波器与鉴频器有何不同？它们各应用于什么场合？ 对频率进行筛选；将频率变化恢复成调制信号电压幅值变化的过程 4、 已知低通滤波器（题图4.4）的ΩK R 1=，F C μ1=，求： 1）滤波器传递函数、频率响应函数、幅频特性和相频特性的表达式 见P108、29、30 5、振动的激励方式有哪三类？ 稳态正弦、随机、瞬态 6、常用的测振传感器？ 位移：电容式、电涡流 速度：磁电式 加速度：压电式、应变式、伺服式 阻抗头 7、用一个时间常数为τ=0.001s 的一阶测试系统，测量频率为100Hz 的正弦信号，求测量的幅值误差和相位误差各是多少? 见P35 8、磁电式速度计的工作原理如题图所示。齿轮随被测轴转动，已知齿数Z =60，求：当测得频率计感应电势频率f =2400Hz 时，被测轴的转速(min /r )。

1 2 9、试述霍尔效应及其用来测量位移的原理 10、何谓压电效应?压电式传感器对测量电路有何特殊要求? 11、为什么欲测流体压力，拟采用电容式、电感式和压电式传感器，试绘出可行方案原理图 12、什么是测试？测试系统一般由那些部分组成?各部分功能是什么？ 判断题 1、一阶RC低通滤波器，当电阻R增大时，滤波器上限截止频率将减小 2、周期信号的频谱由无限多条离散谱线组成，每一条谱线代表一个谐波分量 3、互相关函数是两个信号在频率域上的关系。 4、滤波器的带宽表示其频率分辨力，带宽越窄分辨力越高 5、灵敏度不属于测试系统的动态标定指标 6、两者串联后其传递函数H(s)=H1(s)*H2(s) 7、对一阶系统而言，时间常数越小越好。对二阶系统而言，阻尼度在0.707左右 8、若要求信号在传输过程中不失真，则输出应与输入满足：在幅值上允许差一个比例因子， 在时间上允许滞后一段时间。各频率分量的幅值输出与输入反映在幅频特性曲线上应是直线 9、非周期信号频谱具有连续性 10、周期信号频谱具有发散性、谐波性、离散性 11、一个理想的测试装置，其输入和输出之间应具有线性关系为最佳 12、用一阶系统作测试系统，为了获得较佳的工作性能，其时间常数τ应尽量大。 13、压电式传感器是利用某些物质的压阻效应而工作的。 14、.测试工作的任务主要是要从复杂的信号中提取有用信息 15、概率密度函数提供了随机信号沿频率域分布的信息 16、电路中鉴频器的作用是使频率变化转变成电压变化。 17、在测量位移的传感器中，符合非接触测量，而且不受油污等介质影响的是电涡流式传感器。 18、当τ＝0时，自相关函数值最小值 19、采样时为了不产生频谱混叠，采样频率必须不小于信号最高频率的1倍 20、半导体应变片的工作原理是基于半导体材料的霍尔效应。 21、当两信号的互相关函数在t0有峰值，表明其中一个信号和另个信号时移t0时，相关程度最低 22、相干函数的取值在+1与-1范围

传感器原理及应用课后习题答案

习题集及答案 第1章概述 1.1 什么是传感器.按照国标定义，“传感器”应该如何说明含义. 1.2 传感器由哪几部分组成.试述它们的作用及相互关系。 1.3 简述传感器主要发展趋势，并说明现代检测系统的特征。 1.4 传感器如何分类.按传感器检测的范畴可分为哪几种. 1.5 传感器的图形符号如何表示.它们各部分代表什么含义.应注意哪些问题. 1.6 用图形符号表示一电阻式温度传感器。 1.7 请例举出两个你用到或看到的传感器，并说明其作用。如果没有传感器，应该出现哪种状况。 1.8 空调和电冰箱中采用了哪些传感器.它们分别起到什么作用. 答案： 1.1答： 从广义的角度来说，感知信号检出器件和信号处理部分总称为传感器。我们对传感器定义是：一种能把特定的信息（物理、化学、生物）按一定规律转换成某种可用信号输出的器件和装置。从狭义角度对传感器定义是：能把外界非电信息转换成电信号输出的器件。 我国国家标准（GB7665—87）对传感器（Sensor/transducer）的定义是：“能够感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件和装置”。定义表明传感器有这样三层含义：它是由敏感元件和转换元件构成的一种检测装置；能按一定规律将被测量转换成电信号输出；传感器的输出与输入之间存在确定的关系。按使用的场合不同传感器又称为变换器、换能器、探测器。 1.2答： 组成——由敏感元件、转换元件、基本电路组成； 关系，作用——传感器处于研究对象与测试系统的接口位置，即检测与控制之首。传感器是感知、获取与检测信息的窗口，一切科学研究与自动化生产过程要获取的信息都要通过传感器获取并通过它转换成容易传输与处理的电信号，其作用与地位特别重要。 1.3答：（略）答： 按照我国制定的传感器分类体系表，传感器分为物理量传感器、化学量传感器以及生物量传感器三大类，含12个小类。按传感器的检测对象可分为：力学量、热学量、流体量、光学量、电量、磁学量、声学量、化学量、生物量、机器人等等。 1.5 答： 图形符号（略），各部分含义如下： ①敏感元件：指传感器中直接感受被测量的部分。 ②传感器：能感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置,通常由敏感元件和 转换元件组成。 ③信号调理器：对于输入和输出信号进行转换的装置。 ④变送器：能输出标准信号的传感器答：（略）答：（略）答：（略） 第2章传感器的基本特性 2.1传感器的静态特性是什么.由哪些性能指标描述.它们一般可用哪些公式表示. 表征了什么含义.为什么不2.2传感器的线性度是如何确定的.确定拟合直线有哪些方法.传感器的线性度 L 能笼统的说传感器的线性度是多少。 2.3传感器动态特性的主要技术指标有哪些.它们的意义是什么.

传感器课后习题答案最全版

第一章传感器的一般特性 1－1：答：传感器在被测量的各个值处于稳定状态时，输出量和输入量之间的关系称为传感器的静态特性；其主要指标有线性度、灵敏度、精确度、最小检测量和分辨力、迟滞、重复性、零点漂移、温漂。 1－2：答：（1）动态特性是指传感器对随时间变化的输入量的响应特性； （2）描述动态特性的指标：对一阶传感器：时间常数 对二阶传感器：固有频率、阻尼比。 1－7：解：Y FS=200-0=200 由A=ΔA/Y FS＊100％有 A＝4/200＊100％＝2％。 精度特级为2.5级。 1－8：解：根据精度定义表达式：A＝ΔA/Ay FS*100%,由题意可知：A＝1.5％，Y FS＝100 所以ΔA＝A Y FS＝1.5 因为 1.4＜1.5 所以合格。 第二章应变式传感器 2－1：答：（1）金属材料在受到外力作用时，产生机械变形，导致其阻值发生变化的现象叫金属材料的应变效应。 （2）半导体材料在受到应力作用后，其电阻率发生明显变化，这种现象称为压阻效应。 2－2：答：相同点：它们都是在外界力作用下产生机械变形，从而导致材料的电阻发生变化所；不同点：金属材料的应变效应以机械形变为主，材料的电阻率相对变化为辅；而半导体材料则正好相反，其应变效应以机械形变导致的电阻率的相对变化为主，而机械形变为辅。2－3：答：金属应变片单位应变引起的应变片电阻的相对变化叫金属应变片的灵敏度系数；它与金属丝应变灵敏度函数不同，应变片由于由金属丝弯折而成，具有横向效应，使其灵敏度小于金属丝的灵敏度。 2－4：答：因为（1）金属的电阻本身具有热效应，从而使其产生附加的热应变； （2）基底材料、应变片、粘接剂、盖板等都存在随温度增加而长度应变的线膨胀效应，若它们各自的线膨胀系数不同，就会引起附加的由线膨胀引起的应变；常用的温度补偿法有单丝自补偿，双丝组合式自补偿和电路补偿法。 2－6：答；（1）直流电桥根据桥臂电阻的不同分成：等臂电桥、第一对称电桥和第二等臂电桥； （2）等臂电桥在R＞＞ΔR的情况下，桥路输出电压与应变成线性关系；第一对称电桥（邻臂电阻相等）的输出电压等同于等臂电桥；第二对称电桥（对臂电阻相等）的输出电压的大小和灵敏度取决于邻臂电阻的比值，当k小于1时，输出电压、线性度均优于等臂电桥和第一对称电桥。 2－7：解：已知R＝120Ω，K＝2.05，ε＝800μm/m 由ε*K=ΔR/R＝800＊2.05＊10-6＝1.64＊10-3 ΔR＝1.64*10-3*120＝0.1968Ω U＝EKε/4=3*1.64＊10-3/4=1.23*10-3 (v) 1-8：解：此桥为第一对称电桥，由2-25式有 Ug＝E(（R1+ΔR1）R4－（R2+ΔR2）R3)/（（R1+ΔR1+R2+ΔR2）2*R3）（令R3＝R4）

传感器习题及答案

选择题 1．码盘式传感器是建立在编码器的基础上的，它能够将角度转换为数字编码，是一种数字式的传感器。码盘按结构可以分为接触式、__a__和__c__三种。 a.光电式 b.磁电式 c.电磁式 d.感应同步器 2. 改变电感传感器的引线电缆后，___c___。 a.不必对整个仪器重新标定 b. 必须对整个仪器重新调零 c. 必须对整个仪器重新标定 d. 不必对整个仪器重新调零 3．应变片的选择包括类型的选择、材料的选用、__c__、__d__等。 a.测量范围的选择 b.电源的选择 c. 阻值的选择 d. 尺寸的选择 e.精度的选择 f.结构的选择 4．应变片绝缘电阻是指已粘贴的__b__应变片的之间的电阻值。 a.覆盖片与被测试件 b.引线与被测试件 c.基片与被测试件 d.敏感栅与被测试件 5．在光的作用下，电子吸收光子能量从键合状态过渡到自由状态，引起物体电阻率的变化，这种现象称为_d_。 a.磁电效应 b.声光效应 c.光生伏特效应 d.光电导效应 6.结构由线圈、铁芯、衔铁三部分组成的。线圈套在铁芯上的，在铁芯与衔铁之间有一个空气隙，空气隙厚度为。传感器的运动部分与衔铁相连。当外部作用力作用在传感器的运动部分时，衔铁将会运动而产生位移，使空气隙发生变化。这种结构可作为传感器用于__c___。 a. 静态测量 b. 动态测量 c. 静态测量和动态测量 d. 既不能用于静态测量，也不能用于动态测量 7.4不属于测试系统的静特性。 （1）灵敏度（2）线性度（3）回程误差（4）阻尼系数 8. 电阻应变片的输入为1。 （1）力（2）应变（3）速度（4）加速度 9.结构型传感器是依靠3的变化实现信号变换的。 （1）本身物理性质（2）体积大小（3）结构参数（4）电阻值 10.不能用涡流式传感器进行测量的是4。 （1）位移（2）材质鉴别（3）探伤（4）非金属材料 11.变极距电容传感器的输出与输入，成1关系。 （1）非线性（2）线性（3）反比（4）平方 12.半导体式应变片在外力作用下引起其电阻变化的因素主要是3。 （1）长度（2）截面积（3）电阻率（4）高通 13.压电式传感器输出电缆长度的变化，将会引起传感器的3产生变化。 （1）固有频率（2）阻尼比（3）灵敏度（4）压电常数 14.在测量位移的传感器中，符合非接触测量，而且不受油污等介质影响的是 4 传感器。 （1）电容式（2）压电式（3）电阻式（4）电涡流式 15.光电倍增管是利用3效应制成的器件。 （1）内光电（2）外光电（3）光生伏特（4）阻挡层 16.光敏元件中3是直接输出电压的。 （1）光敏电阻（2）光电阻（3）光敏晶体管（4）光导纤维 17．属于传感器动态特性指标的是（D ） A．重复性B．线性度C．灵敏度D．固有频率 18．按照工作原理分类，固体图象式传感器属于（A ）

《传感器原理》练习题及答案解析

《传感器原理》练习题及答案解析 1.测得某检测装置的一组输入输出数据如下表，试用最小二乘法拟合直线，求其线性度和灵敏度。 带入数据得：68 .0=k 25 .0=b b kx y +=) (b kx y i i i +-=∆2 2 )(i i i i i i x x n y x y x n k ∑-∑∑∑-∑= 2 2 2 )()(i i i i i i i x x n y x x y x b ∑-∑∑∑-∑∑= ∴25 .068.0+=x y %75 35 .0%100max ±=±=⨯∆± =FS L y L γ238.01=∆35 .02-=∆16 .03-=∆11.04-=∆126.05-=∆194 .06-=∆ 拟合直线灵敏度 0.68,线性度 ±7% 2.被测电压的实际值为10V ，现有150V,0.5级和15V, 2.5级两只电压表，选择哪一只表误差较小？ 150V 表的最大误差为： 15V 表的最大误差为： 故选择15V 表误差较小

3.用MF-30型普通万用表的DC.5V挡及25V挡分别测量高内阻等效电路（25kΩ与5V电压源串联）的输出电压。已知DC.V.挡的电压灵敏度20kΩ /V,精度为2.5级，试计算：a)由于仪表本身精度造成的相对误差；b)由于仪表内阻对被测电路的影响引起的相对误差；c)综合最大相对误差；d)分析误差因素的影响。 ①仪表本身精度造成的相对误差： 5V档： 25V档： ②由于仪表内阻对被测电路的影响引起的相对误差： 5V档： 25V档： ③综合最大相对误差： 5V档： 25V档： ④仪表的精度和仪器的内阻都会在测量时产生系统误差。 4.设5次测量某物体的长度，其测量的结果分别为：9.8 10.0 10.1 9.9 10.2厘米，若忽略粗大误差和系统误差，试求在99.73％的置信概率下（±3 ），对被测物体的最小估计区间。

《传感器》习题答案

《传感器》习题答案

第一章 思考题与习题 1、什么是传感器的静态特性？它有哪些性能指标？ 答：输入量为常量或变化很慢情况下，输出与输入 两者之间的关系称为传感器的静态特性。它的性能指标 有：线性度、迟滞、重复性、灵敏度与灵敏度误差、分 辨率与阈值、稳定性、温度稳定性、抗干扰稳定性和静 态误差（静态测量不确定性或精度）。 2、传感器动特性取决于什么因素？ 答：传感器动特性取决于传感器的组成环节和输入 量，对于不同的组成环节（接触环节、模拟环节、数字 环节等）和不同形式的输入量（正弦、阶跃、脉冲等） 其动特性和性能指标不同。 3、某传感器给定相对误差为2%FS ，满度值输出为 50mV ，求可能出现的最大误差δ（以mV 计）。当传感 器使用在满刻度的1/2和1/8时计算可能产生的百分误 差。并由此说明使用传感器选择适当量程的重要性。已 知：FS %2=γ, mV y FS 50=；求：δm =？ 解：∵ %100⨯=FS m y δγ； ∴ mV y FS m 1%100=⨯•=γδ 若: FS FS y y 211= 则: %4%100251%1001=⨯=⨯=FS m y δγ 若: FS FS y y 812= 则: %16%10025 .61%1002=⨯=⨯=FS m y δγ 由此说明,在测量时一般被测量接近量程(一般为量程的

取：kHz 7. 21 0≤ ≤ω 则有：kHz kHz f44 .3 2/ 7. 21 0= ≤ ≤π 第二章思考题与习题 1、何为金属的电阻应变效应？怎样利用这种效应制成应变片？ 答：（1）当金属丝在外力作用下发生机械变形时，其电阻值将发生变化，这种现象称为金属的电阻应变效应。（2）应变片是利用金属的电阻应变效应，将金属丝绕成栅形，称为敏感栅。并将其粘贴在绝缘基片上制成。把金属丝绕成栅形相当于多段金属丝的串联是为增大应变片电阻，提高灵敏度， 2、什么是应变片的灵敏系数？它与电阻丝的灵敏系数有何不同？为什么？ 答：（1）应变片的灵敏系数是指应变片安装于试件表面，在其轴线方向的单向应力作用下，应变片的阻值相对变化与试件表面上安装应变片区域的轴向应变之 比。 εR R k / ∆=