传感器原理及应用习题答案(完整版)

传感器原理及应用习题答案

习题1 (2)

习题2 (4)

习题3 (8)

习题4 (10)

习题5 (12)

习题6 (14)

习题7 (17)

习题8 (20)

习题9 (23)

习题10 (25)

习题11 (26)

习题12 (28)

习题13 (32)

习题1

1-1 什么叫传感器？它由哪几部分组成？并说出各部分的作用及其相互间的关系。

答：传感器是能感受规定的被测量并按照一定的规律将其转换成可用输出信号的器件或装置。

通常传感器由敏感元件和转换元件组成。

敏感元件是指传感器中能直接感受或响应被测量的部分，转换元件是指传感器中将敏感元件感受或响应的被测量转换成适于传输或测量的电信号部分。

由于传感器的输出信号一般都很微弱, 因此需要有信号调节与转换电路对其进行放大、运算调制等。随着半导体器件与集成技术在传感器中的应用，传感器的信号调节与转换电路可能安装在传感器的壳体里或与敏感元件一起集成在同一芯片上。此外，信号调节转换电路以及传感器工作必须有辅助的电源，因此信号调节转换电路以及所需的电源都应作为传感器组成的一部分。

1-2 简述传感器的作用和地位及其传感器技术的发展方向。

答：传感器位于信息采集系统之首，属于感知、获取及检测信息的窗口，并提供给系统赖以进行处理和决策所必须的原始信息。没有传感技术，整个信息技术的发展就成了一句空话。科学技术越发达，自动化程度越高，信息控制技术对传感器的依赖性就越大。

发展方向：开发新材料，采用微细加工技术，多功能集成传感器的研究，智能传感器研究，航天传感器的研究，仿生传感器的研究等。

1-3 传感器的静态特性指什么？衡量它的性能指标主要有哪些？

答：传感器的静态特性是指被测量的值处于稳定状态时的输出—输入关系。与时间无关。

主要性能指标有：线性度、灵敏度、迟滞和重复性等。

1-4 传感器的动态特性指什么？常用的分析方法有哪几种？

答：传感器的动态特性是指其输出与随时间变化的输入量之间的响应特性。

常用的分析方法有时域分析和频域分析。时域分析采用阶跃信号做输入，频域分析采用正弦信号做输入。

1-5 解释传感器的无失真测试条件。

答：对于任何一个传感器(或测试装置),总是希望它们具有良好的响应特性,精度高、灵敏度高，输出波形无失真的复现输入波形等。实现上述要求，需要满足一定的条件，称此条件为传感器的无失真测试条件。

1-6 传感器的标定有哪几种？为什么要对传感器进行标定？

答：传感器的标定分为静态标定和动态标定两种。

静态标定的目的是确定传感器静态特性指标，如线性度、灵敏度、滞后和重复性等。

动态指标标定的目的是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。

习题2

2-1简述电阻应变片产生热输出(温度误差)的原因及其补偿方法。

答：应变计的温度效应及其热输出由两部分组成：前部分为热阻效应所造成；后部分为敏感栅与试件热膨胀失配所引起。在工作温度变化较大时，这种热输出干扰必须加以补偿。

热输出补偿就是消除ε对测量应变的干扰。常采用温度自补偿法和桥路补偿法。

2-2试述应变电桥产生非线性的原因及消减非线性误差的措施。

答：应变电桥产生非线性的原因：制作应变计时内部产生的内应力和工作中出现的剪应力，使丝栅、基底，尤其是胶层之间产生的“滑移”所致。

消减非线性误差的措施：选用弹性模量较大的粘结剂和基底材料，适当减薄胶层和基底，并使之充分固化，有利于非线性误差的改善。

2-3如何用电阻应变片构成应变式传感器?对其各组成部分有何要求?

答：一是作为敏感元件，直接用于被测试件的应变测量；另一是作为转换元件，通过弹性元件构成传感器，用以对任何能转变成弹性元件应变的其它物理量作间接测量。用作传感器的应变计，应有更高的要求，尤其非线性误差要小(＜0.05%～0.1%F.S.)，力学性能参数受环境温度影响小，并与弹性元件匹配。

2-4、现有栅长为3mm 和5mm 两种丝式应变计，其横向效应系数分别为5%和3%，欲用来测量泊松比μ=0.33的铝合金构件在单向应力状态下的应力分布(其应力分布梯度较大)。试问：应选用哪一种应变计?为什

么?

答：应选用栅长为5mm 的应变计。由公式ρρεμd R dR x ++=)21(和[]x m x K C R

dR εεμμ=-++=)21()21(知应力大小是通过测量应变片电阻的变化率来实现的。电阻的变化率主要由受力后金属丝几何尺寸变化所致部分（相对较大）加上电阻率随应变而变的部分（相对较小）。一般金属μ≈0.3，因此(1+2μ)≈1.6；后部分为电阻率随应变而变的部分。以康铜为例，C ≈1，C(1-2μ)≈0.4，所以此时K0=Km ≈2.0。显然，金属丝材的应变电阻效应以结构尺寸变化为主。从结构尺寸看，栅长为5mm 的丝式应变计比栅长为3mm 的应变计在相同力的作用下，引起的电阻变化大。

2-5、现选用丝栅长10mm 的应变计检测弹性模量E=2×1011N/m 2、密度ρ=7.8g/cm 3

的钢构件承受谐振力

作用下的应变，要求测量精度不低于0.5%。试确定构件的最大应变频率限。

答：机械应变波是以相同于声波的形式和速度在材料中传播的。当它依次通过一定厚度的基底、胶层(两者都很薄，可忽略不计)和栅长l 而为应变计所响应时，就会有时间的迟后。应变计的这种响应

迟后对动态(高频)应变测量，尤会产生误差。由][]e l v f e l l 66max max ππλ<=

<或式中v 为声波在钢构件中传播的速度； 又知道声波在该钢构件中的传播速度为：

kg

m m N E

336211108.710/102--⨯⨯⨯⨯==ρν;

s m kg

s m Kg /10585.18.7/8.910242

28⨯=⨯⨯⨯=； 可算得kHz m

s m e l v f 112%5.061010/10585.1||634max =⨯⨯⨯==-π。 2-6、为什么常用等强度悬臂梁作为应变式传感器的力敏元件? 现用一等强度梁：有效长l =150mm ，固

支处宽b=18mm ，厚h=5mm ，弹性模量E=2×105N/mm 2，贴上4片等阻值、K=2的电阻应变计，并接入四等

臂差动电桥构成称重传感器。试问：

1)悬臂梁上如何布片?又如何接桥?为什么?

2)当输入电压为3V ，有输出电压为2mV 时的称重量为多少?

答：当力F 作用在弹性臂梁自由端时，悬臂梁产生变形，在梁的上、下表面对称位置上应变大小相当，极性相反，若分别粘贴应变片R 1 、R 4 和R 2 、R 3 ，并接成差动电桥，则电桥输出电压U o 与

力F 成正比。等强度悬臂梁的应变E h b Fl x 206=

ε不随应变片粘贴位置变化。

1）、悬臂梁上布片如图2-20a 所示。接桥方式如图2-20b 所示。这样当梁上受力时，R1、R4受拉伸力作用，阻值增大，R2、R3受压，阻值减小，使差动输出电压成倍变化。可提高灵敏度。

2）、当输入电压为3V ，有输出电压为2mV 时的称重量为：

计算如下：

由公式：o i i x i o U KlU E bh F E h b Fl K U K U U 66220=⇒==ε代入各参数算F =33.3N ；

1牛顿=0.102千克力；所以，F=3.4Kg 。此处注意：F=m*g ；即力=质量*重力加速度；1N=1Kg*9.8m/s 2.力的单位是牛顿（N ）和质量的单位是Kg ；所以称得的重量应该是3.4Kg 。

;

2-7、何谓压阻效应?扩散硅压阻式传感器与贴片型电阻应变式传感器相比有什么优点，有什么缺点?如何克服?

答：“压阻效应”是指半导体材料（锗和硅）的电阻率随作用应力的变化而变化的现象。

优点是尺寸、横向效应、机械滞后都很小，灵敏系数极大，因而输出也大，可以不需放大器直接与记录仪器连接，使得测量系统简化。

缺点是电阻值和灵敏系数随温度稳定性差，测量较大应变时非线性严重；灵敏系数随受拉或压而变，且分散度大，一般在(3-5)%之间，因而使得测量结果有(±3-5)%的误差。

压阻式传感器广泛采用全等臂差动桥路来提高输出灵敏度，又部分地消除阻值随温度而变化的影响。

2-8 、一应变片的电阻R=120Ω，k=2.05，用作应变片为800μm/m 的传感元件。

a.求ΔR/R 和ΔR ；

b.若电源电压U=3V ，惠斯登电桥初始平衡，求输出电压U 0。

答：[]x m x K C R dR εεμμ=-++=)21()21(此处x l dl ε==800μm/m ；所以31064.1-⨯==x m k R

dR ε； Ω=⨯⨯=∆-197.01201064.13R ； 全桥电路连接时，输出电压可按下式计算：

11

0R R U U ∆=式中n ＝R 2/R 1，为桥臂比；此处取四个电阻相等，所以n=1；算得U 0=4.92mV 。

2-9、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的应变片R1和R2，把这两片应变片接入差动电桥（如图2-19），若钢的泊松系数μ=0.285，应变片的灵敏度系数k=2，电桥电源电压U=2V ，当试件受轴向拉伸时，测得应变片的电阻变化ΔR1=0.48 Ω，求电桥的输出电压U 0为多少？

图2-12a 半桥电路 答：由x

K R R ε=∆1

1轴向应变引起的电阻变化；可求的轴向应变系数002.0212048.011=⨯=∆=K R R x ε;总的应变系数()00257

.0002.0285.11=⨯=+=+=x y x εμεεε；

又 mV k U U i 57.240=**=ε

或：也可以根据分压定律来做。得U0=2.567mV 。

习题3

3-1 分析比较变磁阻式自感传感器、差动变压器式互感传感器和涡流传感器的工作原理和灵敏度。

答：1）、变磁阻式传感器由线圈、铁芯和衔铁三部分组成。铁芯和衔铁由导磁材料如硅钢片或坡莫合金制成，在铁芯和衔铁之间有气隙，气隙厚度为δ，传感器的运动部分与衔铁相连。当衔铁移动时，气隙厚度δ发生改变，引起磁路中磁阻变化，从而导致电感线圈的电感值变化，因此只要能测出这种电感量的变化，就能确定衔铁位移量的大小和方向。

变间隙式电感传感器的测量范围与灵敏度及线性度相矛盾，所以变隙式电感式传感器用于测量微小位移时是比较精确的。为了减小非线性误差，实际测量中广泛采用差动变隙式电感传感器。

2）、差动变压器式互感传感器：把被测的非电量变化转换为线圈互感量变化的传感器称为互感式传感器。这种传感器是根据变压器的基本原理制成的，并且次级绕组都用差动形式连接。应用最多的是螺线管式差动变压器可测量1-100mm的机械位移量，灵敏度高。

3）、涡流传感器的工作原理是根据法拉第电磁感应原理，块状金属导体置于变化的磁场中或在磁场中作切割磁力线运动时，导体内将产生呈旋涡状的感应电流，此电流叫电涡流，以上现象称为电涡流效应。根据电涡流效应制成的传感器称为电涡流式传感器。灵敏度高。

3-2 试设计一个测量空气压缩机主轴径向振动的传感器和测量系统，画出原理框图并简述工作过程。

答：采用变隙电感式传感器，使衔铁与主轴端面相连，或直接用主轴端面做衔铁。根据主轴轴向振动的幅值，安放好铁心和线圈。这样，当主轴轴向振动时，就会改变气隙的大小，使流过线圈的电流发生变化。从电流波形幅值就可以测出振动的幅值和频率值。

3-3 某线性差动变压器式传感器激励电源工作频率为200Hz，峰-峰为6V，若衔铁运动频率为20Hz的正弦波，它的位移幅值为±2mm，已知传感器的灵敏度为2V/mm，试画出激励电压、输入位移和输出电压波形，并画出适当的测量电路。

答：参照P57页图3-15和3-16图。采用相敏检波电路，测出位移的变化值。

3-4 什么是涡流？电涡流传感器为什么属于电感传感器？（提示：从其等效电路的阻抗计算来说明。）

答：根据法拉第电磁感应原理，块状金属导体置于变化的磁场中或在磁场中作切割磁力线运动时，导体内将产生呈旋涡状的感应电流，此电流叫电涡流。

电涡流传感器的敏感元件是线圈，当给线圈通以交变电流并使它接近金属导体时，线圈产生的磁场就会被导体电涡流产生的磁场部分抵消，使线圈的电感量、阻抗和品质因数发生变化。所以，属于电感传感器。

习题4

4-1 有一只变极距电容传感元件，两极板重叠有效面积为8×10-4m 2

，两极板间的距离为1mm ，已知空气

的相对介电常数是1.0006，试计算该传感器的位移灵敏度。 答：由变极距型电容传感器知识可知，其位移灵敏度

001/δδ≈∆∆=

C C k g ， 由已知条件可知

10=δ，代入数据可以求得：1≈kg 。

4-2 简述电容式传感器的工作原理。 答： 有物理知识可知，物体间的电容量δεεδεS S C r 0==，电容式传感器的基本原理就是基于物体

间的电容量与其结构参数之间的关系来实现。也即当被测参数变化使得上式中的S 、

δ或ε发生变化时，电容量C 也随之变化。如果保持其中两个参数不变，而仅改变其中一个参数，就可把该参数的变化转换为电容量的变化C ∆，这就组成了电容式传感器。

4-3 电容式传感器的测量电路有哪些？

答： 电容式传感器的测量转换电路主要有调频式电路、运算放大器式电路、二极管双T 型交流电桥电路、脉冲宽度调制电路等。

4-4 简述电容式传感器的优点。65

答： 电容式传感器的优点体现在：

1) 结构简单，体积小，分辨率高；2) 可实现非接触测量；3) 动态响应好；4) 温度稳定性好，本身发热极小；5) 能在高温辐射和强振动等恶劣环境下工作。

4-5 采用运算放大器作为电容传感器的测量电路，其输出特性是否为线性？为什么？

答：采用运算放大器作为电容传感器的测量电路时，其输出/输入特性关系为：

i U S C U εδ-=0。 可见运算放大器的输出电压与极板间距离δ成线性关系。因此，运算放大器式电路解决了单个变极板间距离式电容传感器的非线性问题。但要求输入阻抗Zi 及放大倍数足够大。同时，为保证仪器精度，

还要求电源电压的幅值和固定电容C值稳定。

习题5

5-1 为什么压电式传感器不能用于静态测量，只能用于动态测量中？而且是频率越高越好？

答：压电式传感器的测量基于压电效应，而且在测量时必须保证：压电元件在产生压电效应过程中必须没有电荷泄露。在做静态测量时，要做到外力作用在压电元件时所产生的电荷能在无泄漏的情况下进行完全保存，这实际上是不可能的，因此压电式传感器用于静态测量是不合适的。要实现测量时电荷无泄漏的条件，只有使压电元件在交变力的作用下，才能够促使压电效应产生的电荷不断得到补充，以供给测量回路一定的电流，因此说压电传感器只能用于动态测量。而且频率越高，补充电荷的时间越短，保证测量时的无电荷泄露效果更好。

5-2 简述石英晶体和压电陶瓷的工作原理？

答：石英晶体属于压电晶体，工作原理是压电效应，对其加力后，会产生纵向压电效应和横向压电效应等。

压电陶瓷的是一种经极化处理后的人工多晶铁电体。其工作原理也是压电效应，但要使压电陶瓷产生压电性，必须先对其进行极化处理。

5-3 简述压电式传感器的特点及主要的应用？

答：压电式传感器的特点体现在：

（1）灵敏度和分辨率高，线性范围大，结构简单、牢固，可靠性好，寿命长；

（2）体积小，重量轻，刚度、强度、承载能力和测量范围大，动态响应频带宽，动态误差小；

（3）易于大量生产，便于选用，使用和校准方便，并适用于近测、遥测。

压电式传感器主要应用在加速度、压力和力等的测量中。

5-4 简述压电点火元件的工作原理？

答：图5-13是利用压电陶瓷制造的发火元件示意图，其工作原理为：当压电陶瓷元件接受机械冲击时，即刻产生高压脉冲电压可达数千伏，瞬间电流可达数万安，并在电极尖端放电而产生电弧。能用于电子打火机、燃灶、导弹引爆器中的点火器的发火元件。

如图5-13所示液化气电子点火装置具体操作过程是：

当迅速按下手动凸轮开关1时，气阀6打开，同时凸轮凸出部分推动冲击砧2，冲击砧对弹簧3向左压缩，当凸轮凸出部分离开冲击砧时，冲击砧在弹簧弹力作用下，迅速撞击陶瓷压电组件4，压电效应产生，在其两极面上产生大量电荷，通过导线5在尖端放电产生火花，液化气被着火点燃。

习题6

6-1 简述变磁通式和恒磁通式磁电传感器的工作原理。

答：磁电式传感器（也称电磁感应传感器）：它是基于电磁感应原理工作的传感器。利用导体和磁场发生相对运动而在导体两端输出感应电势。改变磁通方法或用线圈切割磁力线方法产生感应电动势，所以磁电式传感器可以分为变磁通式和恒磁通式两种类型。

变磁通式传感器工作原理：产生磁场的永久磁铁和线圈都固定不动，通过磁通Φ的变化产生感应电动势e 。变磁通式又称磁阻式，常用于角速度的测量。

恒磁通式传感器工作原理：气隙磁通保持不变，感应线圈与磁铁作相对运动，线圈切割磁力线产生感应电势。

6-2 磁电式传感器的误差及其补偿方法是什么？

答：磁电式传感器的误差包括非线性误差和温度误差两种。

1）磁电式传感器产生非线性误差的主要原因是：由于传感器线圈内有电流I 流过时，将产生一定的

交变磁通I ,此交变磁通叠加在永久磁铁所产生的工作磁通上，使恒定的气隙磁通变化。当传感器线圈

相对于永久磁铁磁场的运动速度增大时，使得传感器的灵敏度随着被测速度的增大而降低。结果是线圈运动速度方向不同时,传感器的灵敏度具有不同的数值，使传感器输出基波能量降低，谐波能量增加，即这种非线性特性同时伴随着传感器输出的谐波失真。显然，传感器灵敏度越高，线圈中电流越大，这种非线性失真越严重。

对非线性误差的补偿采用在传感器中加入补偿线圈，补偿线圈中通以经放大K 倍的电流。适当选择补偿线圈参数，可使其产生的交变磁通与传感线圈本身所产生的交变磁通互相抵消，从而达到减小非线性误差的目的。

2）磁电式传感器产生温度误差的原因主要是由于铜质线圈材料的长度、电阻值以及铁磁材料的磁感应强度等因素受温度变化的影响，因而会产生一定的温度误差。

对温度误差的补偿通常采用热磁分流器。热磁分流器由具有很大负温度系数的特殊磁性材料做成。

它在正常工作温度下已将空气隙磁通分路掉一小部分。当温度升高时，热磁分流器的磁导率显著下降，经它分流掉的磁通占总磁通的比例较正常工作温度下显著降低，从而保持空气隙的工作磁通不随温度变化，维持传感器灵敏度为常数。

6-3 磁电式传感器测量扭矩的工作原理是什么？

答：磁电式传感器测量扭矩的工作原理：当扭矩作用在扭转轴上时，两个磁电传感器输出的感应电压1u 和2u 存在相位差。这个相位差与扭转轴的扭转角成正比。这样，传感器就可以把扭矩引起的扭转角转换成相位差的电信号。

6-4 什么是霍尔效应？霍尔电势与哪些因素有关？

答：置于磁场中的静止载流导体，当它的电流方向与磁场方向不一致时，载流导体上平行于电流和磁场方向上的两个面之间产生电动势，这种现象称霍尔效应。

霍尔器件工作产生的霍尔电势为IB K d IB R U H H H ==，由表达式可知，霍尔电势H U 正比于激励电流I 及磁感应强度B ，其灵敏度H K 与霍尔系数H R 成正比，而与霍尔片厚度d 成反比。

6-5 影响霍尔元件输出零点的因素有哪些？怎样补偿？

答：影响霍尔元件输出零点的因素主要是霍尔元件的初始位置。

霍尔位移传感器，是由一块永久磁铁组成磁路的传感器，在霍尔元件处于初始位置0=∆x 时，霍尔电势H U 不等于零。霍尔式位移传感器为了获得较好的线性分布，在磁极端面装有极靴，霍尔元件调整好初始位置时，可以使霍尔电势H U ＝0。

6-6 温度变化对霍尔元件输出电势有什么影响？如何补偿？

答：霍尔元件的灵敏系数H K 是温度的函数，关系式为：()T K K H H ∆+=α10，大多数霍尔元件的温度系数α是正值，因此，它们的霍尔电势也将随温度升高而增加αΔT 倍。

补偿温度变化对霍尔电势的影响，通常采用一种恒流源补偿电路。基本思想是：在温度增加的同时，让激励电流 I 相应地减小，并能保持 I K H ⋅乘积不变，也就可以相对抵消温度对灵敏系数H K 增加的

影响，从而抵消对霍尔电势的影响。

6-7 试证明霍尔式位移传感器的输出电压H U 与位移x 成正比关系。

答：略

6-8 试分析霍尔元件输出接有负载L R 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。

答：略

6-9 要进行两个电压1U 、2U 乘法运算，若采用霍尔元件作为运算器，请提出设计方案，

并画出测量系统的原理图。

答：略

习题7

7-1在炼钢厂中，有时直接将廉价热电极（易耗

品，例如镍铬、镍硅热偶丝，时间稍长即熔化）插

入钢水中测量钢水温度，如图 7-27所示。试说明测

量钢水温度的基本原理？为什么不必将工作端焊在

一起？ 要满足哪些条件才不影响测量精度？采用

上述方法是利用了热电偶的什么定律？如果被测物

不是钢水，而是熔化的塑料行吗？为什么？

答：测量钢水温度的基本原理是利用了热电效

应；因为钢水是导体，又处在同一个温度下，把钢

水看作是第三导体接入，利用了热电偶的导体接入定律；如果被测物不是钢水，而是熔化的塑料不行，因为，塑料不导电，不能形成热电势。

7-2用热电偶测温时为什么要进行冷端温度补偿？其冷端温度补偿的方法有哪几种？

答：由热电偶测温原理已经知道，只有当热电偶的冷端温度保持不变时，热电势才是被测温度的单值函数。在实际应用时，往往由于热电偶的热端与冷端离得很近，冷端又暴露于空间，容易受到周围环境温度波动的影响，因而冷端温度难以保持恒定。为此常采用下述几种冷端温度补偿或处理方法：

（1）冰浴法：在实验室条件下常将热电偶冷端置于冰点恒温槽中，使冷端温度恒定在0℃时进行测温，这种方法称为冰浴法；（2）冷端温度修正：热电偶分度表是以冷端温度为0℃为基础而制成的，所以如欲直接利用分度表根据显示仪表的读数求得温度必须使冷端温度保持为0℃；（3）冷端补偿导线：实际测温时，由于热电偶长度有限，自由端温度将直接受到被测物温度和周围环境温度的影响；（4）冷端补偿器；（5）仪表机械零点调整法。

7-3热电阻温度计有哪些主要优点？

答：热电阻具有：（1）高温度系数、高电阻率。这样在同样条件下可加快反应速度，提高灵敏度，减小体积和重量。（2）化学、物理性能稳定。以保证在使用温度范围内热电阻的测量准确性。（3）良好的输出特性。即有线性的或者接近线性的输出。（4）良好的工艺性，适合批量生产、降低成本。 7-4热电偶结构由哪几部分组成？

答：热电偶的基本结构是由热电极、绝缘材料、保护管和接线端子组成。 图7—27 用浸入式热电偶测量熔融金属示意图 1 —钢水包； 2—钢熔融体； 3—热电极 A 、 B4 、7—补偿导线接线柱

7-5用镍铬-镍硅（K ）热电偶测温度，已知冷端温度0t 为40℃，用高精度毫伏表测得这时的热电势为29.186mV ，求被测点温度？

答：查K 分度表，热电偶在40℃时相对于0℃的

热电势为：1.6118mV;

由公式：)0,40()40,()0,(U t U t U +=

=29.186+1.6118mV=30.798mV;

查K 分度表得被测点温度值为：740℃。

7-6图7-29为利用 XCT-101 型动圈仪表组成的热电

偶测温、控温电路。请正确连线。

答：主回路：380V 交流电从接线排引入，经过交

流接触器，到退火电炉主加热回路。 检测回路：取220V 单相电给控制盒，获得低压直流电，给检测回路供电；热电偶接入控制盒输入端，

经内部处理电路，控制直流继电器线圈，用直流继电器的常开触点控制交流接触器的线圈电压。L1火线经过交流接触器的线圈一端，线圈另一端接直流继电器的常开触电端，直流继电器的公共端接交流电的零线。使得当直流继电器吸合时，交流接触器线圈得点，吸合。

工作过程：上电后，热电偶传感器检测退火炉中的温度，当温度低于要求的温度点时，交流接触器线圈得电吸合，退火炉加热；当传感器检测到退火炉的温度高于要求值后，控制直流继电器释放，交流接触器线圈失电，主回路断电，退火炉不加热。从而达到控制炉温在设定的范围。

7-7请简要叙述一下热敏电阻的优缺点及改进措施。

答：热敏电阻的优点：

（1）灵敏度较高，其电阻温度系数要比金属大10～100倍以上，能检测出10~6℃的温度变化；

（2）工作温度范围宽，常温器件适用于-55℃～315℃，高温器件适用温度高于315℃（目前最高可达到2000℃），低温器件适用于-273℃～55℃；

（3）体积小，能够测量其他温度计无法测量的空隙、腔体及生物体内血管的温度；

（4）使用方便，电阻值可在0.1～100k Ω间任意选择；

（5）易加工成复杂的形状，可大批量生产；

（6）稳定性好、过载能力强．

缺点是：互换性差，非线性严重。

图 7—29 利用 XCT-101 型动圈仪表组成

热电偶测温、控温电路

用热敏电阻测温，提高精度的改进措施：由于热敏电阻的非线性，采用并联一个固定阻值的温度特性反得的电阻，或在电路处理上，采用分段处理，提高精度；对于互换性差的处理，在电路上增加调节电位器，在更换新的热敏电阻后，重新标定（调整电路的零点和满量程）。

7-8要测1000℃左右的高温，用什么类型的热电偶好？要测1500℃左右的高温呢？

答：根据不同分度的热电偶的特性。测1000℃左右的高温选用热电偶时要考虑：测温范围，价格等因素。K 分度热电偶的热电势大，线性好，稳定性好，价廉；多用于工业测量，测温范围-270~1370℃；可选。还可选N 分度的。

要测1500℃左右的高温，选择热电偶可选S 系列、R 系列和B 系列，测温范围：-50~1768；B 分度的太贵，R 系列的性能稳定，还原性好，但不能在金属蒸汽中使用。

7-9使用k 型热电偶，基准接点为0℃、测量接点为30℃和900℃时，温差电动势分别为1.203mV 和37.326mV 。当基准接点为30℃，测温接点为900℃时的温差电动势为多少？

答：由公式)0,30()30,900()0,900(U U U +=，得：=-=)0,30()0,900()30,900(U U U

当基准接点为30℃，测温接点为900℃时的温差电动势为:37.326-1.203=36.123mV 。

习题8

8-1什么叫光电效应？光电效应有哪几种？什么叫外光电效应、内光电效应、光电导效应、光生伏特效应？

答：1）、光电效应：当一个光子和原子相碰撞时，将其能量全部交给某一轨道电子，使它脱离原子，光子则被吸收，这种现象称为光电效应。

2）、光电效应分为外光电效应、内光电效应和光电伏特效应三种。

3）、外光电效应：在光线作用下，物体内的电子溢出物体表面向外发射的现象称为外光电效应。

4）、内光电效应:在光线作用下，物体的导电性能发生变化或产生光生电动势的效应称为。

5)、光电导效应：在光线作用下，对于半导体材料吸收了入射光子能量，若光子能量大于或等于半导体材料的禁带宽度，就激发出电子—空穴对，使载流子浓度增加，半导体的导电性增加，阻值减低，这种现象称为光电导效应。

6）、光电伏特效应：在光线的作用下能够使物体产生一定方向的电动势的现象称为光电伏特效应。基于该效应的光电器件有光电池。

8-2提高光电倍增管放大倍数的正确方法是什么？为什么不用增加倍增级数的方法来提高光电倍增管的放大倍数？

答：提高光电倍增管放大倍数的正确方法是在光电倍增管的外部加一个磁屏蔽筒，减少外部磁场对光电倍增管工作的影响。从而提高光电倍增管的灵敏度，减小噪音。增加电子光学系统提高电子收集率，减小度越时间；

光电倍增管的放大倍数和阳极输出电流随所加电压的kn次方指数变化。增加倍增级数的方法，使管的体积增大，并使阳极电压提高，暗电流增大；材料的二次发射系数随一次电子的能量达到一定值之后反而会减小。

8-3光电倍增管产生暗电流的原因是什么？如何减小或消除之？

答：倍增管产生暗电流的原因有：光电阴极和倍增电极的热电子发射；阴极与其它各电极之间的漏电流；产生漏电流的原因有二：一是多余的铯原子沉积于各电极之间，导致绝缘电阻下降；二是管基受潮，使玻璃内硅酸盐水解形成电解液，导致绝缘电阻下降，离子反馈和光反馈，场致发射。

传感器的原理及应用题目及答案

传感器的原理及应用 1. 传感器的定义和分类 传感器是一种可以将各种物理量转换为可读取的电信号的装置。根据测量的物理量不同，传感器可以分为以下几种类型： •温度传感器：用于测量环境或物体的温度。 •湿度传感器：用于测量环境或物体的湿度水分含量。 •压力传感器：用于测量物体受到的压力大小。 •光学传感器：用于测量物体的光照强度或颜色。 •加速度传感器：用于测量物体的加速度大小。 •位移传感器：用于测量物体的位移或位置变化。 •磁力传感器：用于测量物体所受到的磁力大小。 •气体传感器：用于测量环境或物体中的气体浓度。 2. 传感器的原理 传感器的工作原理基本上是由传感元件和电路组成的。传感元件根据不同的测量物理量选择了相应的工作原理。下面将介绍几种常见的传感器工作原理。 2.1 温度传感器原理 温度传感器的工作原理多种多样，其中最常使用的是基于热敏电阻原理。热敏电阻是一种电阻值随温度变化而变化的元件。通过测量电阻值的变化，可以计算出温度的大小。 2.2 光学传感器原理 光学传感器可以通过光敏元件（如光电二极管或光敏电阻）来测量光照强度或颜色。当光线照射到光敏元件上时，产生的光电效应会导致电流值的变化。通过测量电流的变化，可以得到光照的强度或颜色信息。 2.3 加速度传感器原理 加速度传感器是通过测量物体在空间中的加速度来确定物体的运动状态。常用的加速度传感器有压电式加速度传感器和微机械式加速度传感器。这些传感器可以检测物体的加速度，并通过电路将其转换为电信号。

3. 传感器的应用 传感器在现代社会中应用广泛，几乎涵盖了各个领域。以下列举了几个常见的 传感器应用领域。 3.1 工业自动化 在工业自动化领域，各种传感器被广泛应用于生产过程的监测和控制中。例如，温度传感器可用于监测机器设备的温度，以确保其正常运行；压力传感器可以用于监测管道或容器的压力，以防止爆炸等事故的发生。 3.2 智能家居 随着智能家居技术的发展，各种传感器在家居环境中被广泛应用。温度传感器 可用于室内温度的自动调节；湿度传感器可以用于监测室内湿度，以避免发生潮湿问题；光照传感器可用于自动调节室内照明等。 3.3 医疗健康 传感器在医疗健康领域也扮演着重要的角色。例如，心率监测器中使用了心电 传感器来测量心脏的电活动；血糖监测仪中使用了光学传感器来测量血液中的葡萄糖含量。 3.4 环境监测 传感器还被广泛应用于环境监测领域。例如，空气质量传感器可用于监测室内 或室外的空气质量，帮助人们了解空气中有害物质的浓度；噪音传感器可用于检测噪音污染的程度。 结论 传感器作为一种可以将物理量转换为电信号的装置，在各个领域中起着至关重 要的作用。通过对传感器的原理和应用的了解，我们可以更好地理解传感器的工作原理和使用场景，为实际应用提供指导。

传感器原理及应用习题答案(完整版)

传感器原理及应用习题答案 习题1 (2) 习题2 (4) 习题3 (8) 习题4 (10) 习题5 (12) 习题6 (14) 习题7 (17) 习题8 (20) 习题9 (23) 习题10 (25) 习题11 (26) 习题12 (28) 习题13 (32)

习题1 1-1 什么叫传感器？它由哪几部分组成？并说出各部分的作用及其相互间的关系。 答：传感器是能感受规定的被测量并按照一定的规律将其转换成可用输出信号的器件或装置。 通常传感器由敏感元件和转换元件组成。 敏感元件是指传感器中能直接感受或响应被测量的部分，转换元件是指传感器中将敏感元件感受或响应的被测量转换成适于传输或测量的电信号部分。 由于传感器的输出信号一般都很微弱, 因此需要有信号调节与转换电路对其进行放大、运算调制等。随着半导体器件与集成技术在传感器中的应用，传感器的信号调节与转换电路可能安装在传感器的壳体里或与敏感元件一起集成在同一芯片上。此外，信号调节转换电路以及传感器工作必须有辅助的电源，因此信号调节转换电路以及所需的电源都应作为传感器组成的一部分。 1-2 简述传感器的作用和地位及其传感器技术的发展方向。 答：传感器位于信息采集系统之首，属于感知、获取及检测信息的窗口，并提供给系统赖以进行处理和决策所必须的原始信息。没有传感技术，整个信息技术的发展就成了一句空话。科学技术越发达，自动化程度越高，信息控制技术对传感器的依赖性就越大。 发展方向：开发新材料，采用微细加工技术，多功能集成传感器的研究，智能传感器研究，航天传感器的研究，仿生传感器的研究等。 1-3 传感器的静态特性指什么？衡量它的性能指标主要有哪些？ 答：传感器的静态特性是指被测量的值处于稳定状态时的输出—输入关系。与时间无关。 主要性能指标有：线性度、灵敏度、迟滞和重复性等。 1-4 传感器的动态特性指什么？常用的分析方法有哪几种？ 答：传感器的动态特性是指其输出与随时间变化的输入量之间的响应特性。 常用的分析方法有时域分析和频域分析。时域分析采用阶跃信号做输入，频域分析采用正弦信号做输入。 1-5 解释传感器的无失真测试条件。

《传感器原理及应用》课后习题答案

第1章传感器基础理论思考题与习题答案 1.1什么是传感器？（传感器定义） 解：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或装置，通常由敏感元件、转换元件和调节转换电路组成。 1.2传感器特性在检测系统中起到什么作用？ 解：传感器的特性是指传感器的输入量和输出量之间的对应关系，所以它在检测系统中的作用非常重要。通常把传感器的特性分为两种：静态特性和动态特性。静态特性是指输入不随时间而变化的特性，它表示传感器在被测量各个值处于稳定状态下输入输出的关系。动态特性是指输入随时间而变化的特性，它表示传感器对随时间变化的输入量的响应特性。 1.3传感器由哪几部分组成？说明各部分的作用。 解：传感器通常由敏感元件、转换元件和调节转换电路三部分组成。其中，敏感元件是指传感器中能直接感受或响应被测量的部分，转换元件是指传感器中能将敏感元件感受或响应的被测量转换成电信号的部分，调节转换电路是指将非适合电量进一步转换成适合电量的部分，如书中图1.1所示。 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。意义略（见书中）。动态参数有最大超调量、延迟时间、上升时间、响应时间等，应根据被测非电量的测量要求进行选择。 1.5某位移传感器，在输入量变化5mm时，输出电压变化为300mV，求其灵敏度。 解：其灵敏度 3 3 30010 60 510 U k X - - ?? === ?? 1.6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/℃、

传感器原理与应用习题及答案

《第一章传感器的一般特性》 1 试绘制转速和输出电压的关系曲线，并确定： 1）该测速发电机的灵敏度。 2）该测速发电机的线性度。 2．已知一热电偶的时间常数τ=10s，若用它来测量一台炉子的温度，炉内温度在540οC和500οC 之间按近似正弦曲线波动，周期为80s，静态灵敏度k=1，试求该热电偶输出的最大值和最小值，以及输入与输出信号之间的相位差和滞后时间。 3．用一只时间常数为0.355s 的一阶传感器去测量周期分别为1s、2s和3s的正弦信号，问幅值误差为多少？ 4．若用一阶传感器作100Hz正弦信号的测试，如幅值误差要求限制在5%以内，则时间常数应取多少？若在该时间常数下，同一传感器作50Hz正弦信号的测试，这时的幅值误差和相角有多大？ 5．已知某二阶系统传感器的固有频率f0=10kHz，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。 6．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。 《第二章应变式传感器》 1．假设某电阻应变计在输入应变为5000με时电阻变化为1%，试确定该应变计的灵敏系数。又若在使用该应变计的过程中，采用的灵敏系数为 1.9，试确定由此而产生的测量误差的正负和大小。 2．如下图所示的系统中：①当F＝0和热源移开时，R l＝R2＝R3＝R4，及U0＝0；②各应变片的灵敏系数皆为+2.0，且其电阻温度系数为正值；③梁的弹性模量随温度增加而减小；④应变片的热膨胀系数比梁的大；⑤假定应变片的温度和紧接在它下面的梁的温度一样。 在时间t＝0时，在梁的自由端加上一向上的力，然后维持不变，在振荡消失之后，在一稍后的时间t1打开辐射源，然后就一直开着，试简要绘出U0和t的关系曲线的一般形状，并通过仔细推理说明你给出这种曲线形状的理由。

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）

传感器原理及应用版课后答案

传感器技术习题解答 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。 1－3：答：传感器的精度等级是允许的最大绝对误差相对于其测量范围的百分数，即 A＝ΔA/Y FS＊100％ 1－4；答：（1）：传感器标定曲线与拟合直线的最大偏差与满量程输出值的百分比叫传感器的线性度；（2）拟合直线的常用求法有：端基法和最小二5乘法。 1－5：答：由一阶传感器频率传递函数w(jw)=K/(1+jωη),确定输出信号失真、测量结果在所要求精度的工作段，即由B/A=K/(1+(ωη)2)1/2,从而确定ω，进而求出f=ω/(2π). 1－6：答：若某传感器的位移特性曲线方程为y1=a0+a1x+a2x2+a3x3+……. 让另一传感器感受相反方向的位移，其特性曲线方程为y2=a0－a1x＋a2x2－a3x3＋……， 则Δy=y1－y2=2(a1x+a3x3+ a5x5……),这种方法称为差动测量法。其特点输出信号中没有偶次项，从而使线性范围增大，减小了非线性误差，灵敏度也提高了一倍，也消除了零点误差。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。 1－9：解：Δhmax＝103－98＝5 Y FS＝250－0＝250 故δH＝Δhmax/Y FS*100%＝2% 故此在该点的迟滞是2％。 1－10：解：因为传感器响应幅值差值在10％以内，且Wη≤0.5，W≤0.5/η，而w=2πf, 所以 f=0.5/2πη≈8Hz 即传感器输入信号的工作频率范围为0∽8Hz 1－11解：（1）切线法 如图所示，在x=0处所做的切线为拟合直线，其方程为：Y＝a0+KX， 当x=0时，Y＝1，故a0＝1，又因为dY/dx＝1/(2(1+x)1/2)|x=0＝1/2＝K 故拟合直线为：Y＝1＋x/2 最大偏差ΔYmax在x=0.5处，故ΔYmax＝1＋0.5/2-（1＋0.5）1/2＝5/4－（3/2）1/2＝0.025 Y FS＝（1＋0.5/2）-1＝0.25 故线性度δL＝ΔYmax/ Y FS＊100％＝0.025/0.25＊100％＝0.10＊100％＝10％ （2）端基法： 设Y的始点与终点的连线方程为Y＝a0+KX

《传感器原理及应用》课后答案

《传感器原理及应用》课后答案 第1章传感器基础理论思考题与习题答案 1.1什么是传感器？（传感器定义） 解：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或装置，通常由敏感元件、转换元件和调节转换电路组成。 1.2传感器特性在检测系统中起到什么作用？ 解：传感器的特性是指传感器的输入量和输出量之间的对应关系，所以它在检测系统中的作用非常重要。通常把传感器的特性分为两种：静态特性和动态特性。静态特性是指输入不随时间而变化的特性，它表示传感器在被测量各个值处于稳定状态下输入输出的关系。动态特性是指输入随时间而变化的特性，它表示传感器对随时间变化的输入量的响应特性。 1.3传感器由哪几部分组成？说明各部分的作用。 解：传感器通常由敏感元件、转换元件和调节转换电路三部分组成。其中，敏感元件是指传感器中能直接感受或响应被测量的部分，转换元件是指传感器中能将敏感元件感受或响应的被测量转换成电信号的部分，调节转换电路是指将非适合电量进一步转换成适合电量的部分，如书中图1.1所示。 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。意义略（见书中）。动态参数有最大超调量、延迟时间、上升时间、响应时间等，应根据被测非电量的测量要求进行选择。 1.5某位移传感器，在输入量变化5mm时，输出电压变化为300mV，求其灵敏度。

传感器原理及工程应用完整版习题参考答案

《传感器原理及工程应用》完整版习题答案第1章传感与检测技术的理论基础（P26） 1—1:测量的定义？ 答：测量是以确定被测量的值或获取测量结果为目的的一系列操作。所以，测量也就是将被测量与同种性质的标准量进行比较，确定被测量对标准量的倍数。 1 — 2 :什么是测量值的绝对误差、相对误差、引用误差？ 答：绝对误差是测量结果与真值之差， 即：绝对误差=测量值一真值 相对误差是绝对误差与被测量真值之比，常用绝对误差与测量值之比，以百分数表示， 即：相对误差=绝对误差/测量值X100% 引用误差是绝对误差与量程之比，以百分数表示， 即：引用误差=绝对误差/量程100% 示值为142kPa，求该示值的绝对误差、实际相对误差、标称相对误差和引用误差。 解: 已知：真值L = 140kPa 测量值x= 142kPa 测量上限=150kPa 测量下限=—50kPa 绝对误差△ = x-L=142-140=2(kPa) 实际相对误差 =—=2「43% L 140 标称相对误差—— 1.41% x 142 引用误差 2 =测量上限—测量下限'150 — 1 —10 对某节流元件（孔板）开孔直径d20的尺寸进行了15次测量，测量数据如下（单位: mm）: 120.42120.43 120.40 120.42 120.43 120.39 120.30 120.40 120.43120.41 120.43 120.42 120.39 120.39 120.40 用测量范围为—50〜150kPa的压力传感器测量140kPa的压力时，传感器测得

试用格拉布斯准则判断上述数据是否含有粗大误差，并写出其测量结果。

传感器原理与应用习题及其答案

传感器原理与应用习题及其答案 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。 3(答: 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。 4(答: ?敏感元件:指传感器中直接感受被测量的部分。 ?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。 ?信号调理器:对于输入和输出信号进行转换的装置。 ?变送器:能输出标准信号的传感器 第2章传感器特性 1(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, 2(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。

3(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, 4(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。 5. 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。 6. 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。 7(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。 8(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。 9(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。 10(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。 11(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。 12。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,

《传感器原理及应用》课后答案

《传感器原理及应用》课后答案LT

S 2=2.0V/mV 、S 3=5.0mm/V ，求系统的总的灵敏 度。 1.7某线性位移测量仪，当被测位移由4.5mm 变 到5.0mm 时，位移测量仪的输出电压由3.5V 减至2.5V ，求该仪器的灵敏度。 解：该仪器的灵敏度为 25.40.55.35.2-=--=S V/mm 1.8某测温系统由以下四个环节组成，各自的灵敏度如下： 铂电阻温度传感器： 0.45Ω/℃ 电桥： 0.02V/Ω 放大器 ： 100(放大倍数) 笔式记录仪：0.2cm/V 求：(1)测温系统的总灵敏度； (2)记录仪笔尖位移4cm 时，所对应的 温度变化值。 解： （1）测温系统的总灵敏度为 18.02.010002.045.0=⨯⨯⨯=S cm/℃

（2）记录仪笔尖位移4cm 时，所对应的温度变化值为 22.2218 .04==t ℃ 1.9有三台测温仪表，量程均为0~800℃，精度 等级分别为2.5级、2.0级和1.5级，现要测量500℃的温度，要求相对误差不超过 2.5％，选那台仪表合理? 解：2.5级时的最大绝对误差值为20℃，测量500℃时的相对误差为4％；2.0级时的最大绝对误差值为16℃，测量500℃时的相对误差为 3.2％；1.5级时的最大绝对误差值为12℃，测量500℃时的相对误差为2.4％。因此，应该选用 1.5级的测温仪器。 1.10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时所需的时 间。 解：设温差为A ，测此温度传感器受幅度为A 的 阶跃响 应为(动态方程不考虑初态) )e 1()(τt A t y --=

完整版传感器原理与应用习题解答周真苑惠娟

传感器的技术根底 1.传感器的定义是什么 答：传感器最早来自于“senso产词,就是感觉的意思.随着传感器技术的开展,在工程技术领域中,传感器被认为是生物体的工程模拟物.而且要求传感器不但要对被测量敏感, 还要就有把它对被测量的响应传送出去的功能,也就是说真正实现能感〞到,会传〞到的 功能. 传感器是获取信息的一种装置,其定义可分为广义和狭义两种. 广义定义的传感器是指那些能感受外界信息并按一定规律转换成某种可用信号输出的器件和装置,以满足信息的传输、处理、记录、显示和限制等要求.这里的可用信号〞是指便于处理、传输的信号,一般为电信号,如电压、电流、电阻、电容、频率等.狭义定义的传感器是指将外界信息按一定规律转换成电量的装置才叫传感器. 根据国家标准GB7665-87对传感器下的定义是：能感受规定的被测量并根据一定的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 国际电工委员会〔IEC〕将传感器定义为：传感器是测量系统中的一种前置部件,它将输入变量转换成可供测量的信号. 美国测量协会又将传感器定义为对应于特定被测量提供有效电信号输出的器件传感器也称为变换器、换能器或探测器.如前所述.感受被测量、并将被测量转换为易于测量、传输和处理的信号的装置或器件称为传感器. 2.简述传感器的主要分类方法. 答：〔1〕据传感器与外界信息和变换效应的工作原理,可分为物理传感器、化学传感器和生物传感器三大类. 〔2〕按输入信息分类.传感器按输入量分类有力敏传感器、位置传感器、液面传感器、能耗传感器、速度传感器、热敏传感器、振动传感器、湿敏传感器、磁敏传感器、气敏传感器、真空度传感器等. 这种分类对传感器的应用很方便. (3)按应用范围分类.根据传感器的应用范围的不同,通常分为工业用、