黄贤武传感器第4章
传感器原理与应用技术全书电子教案完整版课件
第1章 绪论
转换元件：将感受到的非电量直接转换为电量的器 件称为转换元件，例如压电晶体、热电偶等。
需要指出的是，并非所有的传感器都包括敏感元件 和转换元件，如热敏电阻、光电器件等。而另外一些传 感器，其敏感元件和转换元件可合二为一，如压阻式压 力传感器等。
测量电路：将转换元件输出的电量变成便于显示、 记录、控制和处理的有用电信号的电路称为测量电路。 测量电路的类型视转换元件的分类而定，经常采用的有 电桥电路及其他特殊电路，如高阻抗输入电路、脉冲调 宽电路、振荡回路等。
21
第2章 传感器的一般特性
(1) 线性度(非线性误差)
在规定条件下，传感器校准曲线与 拟合直线间最大偏差与满量程(F·S)输 出值的百分比称为线性度(见图2-2)。
用 L 代表线性度，则
L
Ymax YF S
100% (2-6)
式中 Ymax—校准曲线与拟合直线间
的最大偏差；
YF S —传感器满量程输出，
传感器原理与应用技术
第1章 绪论
1.1 传感器的作用 随着现代测量、控制和自动化技术的发展，传感器
技术越来越受到人们的重视。特别是近年来，由于科学 技术、经济发展及生态平衡的需要，传感器在各个领域 中的作用也日益显著。在工业生产自动化、能源、交通、 灾害预测、安全防卫、环境保护、医疗卫生等方面所开 发的各种传感器，不仅能代替人的感官功能，而且在检 测人的感官所不能感受的参数方面具有特别突出的优势。
（3）按结构型和物性型分类 所谓结构型传感器，主要是通过机械结构的几何形 状或尺寸的变化，将外界被测参数转换成相应的电阻、 电感、电容等物理量的变化，从而检测出被测信号，这 种传感器目前应用的最为普遍。物性型传感器则是利用 某些材料本身物理性质的变化而实现测量，它是以半导 体、电介质、铁电体等作为敏感材料的固态器件。
自动控制原理及其应用(第二版黄坚)课后习题答案
R1
－∞ ＋ ＋
UO (R2R3SC+R2+R3)(R4+R5) = － UI R1(R3SC+1)R5 R2R3 (R4+R5)(R2+R3)( SC+1) R2+R3 =－ R1R5(R3SC+1) R5 UO(R3SC+1) R4+ R5 =－ R2R3SC+R2+R3 R5 R5 UO UO UI R4+ R5 R4+ R5 =－ － R3 R1 R3 R2 ＋ SC R3 SC＋ 1 R2 ＋ 1 R3 ＋
s=-3 s=-2
= -1
=2
2 - 1 F(s)= s+3 s+2
f(t)=2e-3t-e-2t
2-3-2 函数的拉氏变换。 s F(s)= (s+1)2(s+2) s d [ s est] st 解:f(t)= e +lim (s+1)2 s=-2 s -1 dsபைடு நூலகம்s+2 st st 2 -2t st) =-2e +lim( e + e s -1 s+2 (s+2)2 =-2e-2t-te-t+2e-t =(2-t)e-t-2e-2t
C(s) + C(s) + _ G1(s) _ G (s) G 2(s) 2 _ _ H1(s) H1(s) H2(s) G 1(s)H2(s)
G2 1+G2H1
第二章习题课
2-11(a)
G3(s) R(s)
(2-11a)
+ L1 C(s)
求系统的 传递函数 解:
传感器原理与应用技术全书电子教案
传感器原理与应用技术全书电子教案.一、教学内容本教案依据《传感器原理与应用技术》教材，涵盖第3章“传感器的工作原理”及第4章“传感器在实际工程中的应用”。
具体内容包括：传感器的基本概念、分类、工作原理；各类传感器的特性分析；温度、压力、湿度、光强等物理量的测量原理及其在实际工程中的应用案例。
二、教学目标1. 掌握传感器的基本概念、分类和工作原理，理解传感器在实际工程中的重要作用。
2. 学会分析各类传感器的特性，能根据实际需求选择合适的传感器。
3. 能运用所学知识解决实际工程问题，提高学生的实践能力和创新能力。
三、教学难点与重点1. 教学难点：传感器的工作原理及特性分析。
2. 教学重点：传感器的分类、选型及其在实际工程中的应用。
四、教具与学具准备1. 教具：PPT、投影仪、传感器实物模型。
2. 学具：教材、笔记本、计算器。
五、教学过程1. 引入：通过介绍传感器在日常生活中的应用，激发学生的学习兴趣。
2. 理论讲解：讲解传感器的基本概念、分类和工作原理，分析各类传感器的特性。
3. 实践操作：以温度传感器为例，进行现场演示，让学生直观地了解传感器的应用。
4. 例题讲解：讲解传感器选型和应用案例，引导学生运用所学知识解决实际问题。
5. 随堂练习：设计针对性的练习题，巩固所学知识。
六、板书设计1. 板书传感器原理与应用技术2. 板书内容：传感器基本概念、分类、工作原理传感器特性分析传感器在实际工程中的应用案例七、作业设计1. 作业题目：（1）简述传感器的基本概念、分类和工作原理。
（2）分析温度传感器、压力传感器、湿度传感器、光强传感器的特性。
（3）根据实际需求，选择合适的传感器，并说明原因。
2. 答案：八、课后反思及拓展延伸1. 反思：本节课学生掌握情况较好，但在传感器特性分析方面还需加强练习。
2. 拓展延伸：了解新型传感器的发展趋势和应用领域。
结合实际工程项目，开展传感器选型与应用的实践研究。
重点和难点解析：1. 教学难点：传感器的工作原理及特性分析。
(完整版)传感器课程设计_称重传感器应用电路设计
东北石油大学课程设计2012年6 月25任务书课程传感器课程设计题目称重传感器应用电路设计专业测控技术与仪器姓名黄俊学号0906********主要内容：使用称重传感器，设计一台电子称电路，可称重5千克，精度10克。
设计开始先查阅相关资料，如元器件资料、方案选择等，可以使用单片机方案，也可以使用模拟电路方案，设计显示电路时显示**.**千克，并有相应的手动校正电路。
基本要求：1．设计以测量显示部分电路为主；2．要绘制原理框图；3．绘制原理电路；4．要有必要的计算及元件选择说明；5．提供元件清单；6．如果采用单片机，必需绘制软件流程图主要参考资料：[1]黄贤武，郑筱霞.传感器原理与应用[M].电子科技大学出版社,2004[2] 王琦.电阻应变式称重传感器的设计[J].木材加工机械.2005(3)[3] 缪少勇.浅谈称重传感器工作原理及故障排除[J].科学之友.2010(14)[4] 施昌彦.称重传感器计量规程[J].试验技术与试验机.1987(4)[5]张国维.测控电路[M].机械工业出版社,2007完成期限2012.6.25—2012.6.29指导教师专业负责人2012年6 月25 日摘要在我们生活中经常都需要测量物体的重量，于是就用到秤，但是随着社会的进步、科学的发展，我们对其要求操作方便、易于识别。
随着计量技术和电子技术的发展传统纯机械结构的杆秤、台秤、磅秤等称量装置逐步被淘汰，电子称量装置电子秤、电子天平等以其准确、快速、方便、显示直观等诸多优点而受到人们的青睐。
电阻应变式传感器具有测量范围广、精度高、误差小和线性度好等优点，且能在恶劣环境下工作，在力、压力和重量测试中有非常广泛的应用，力传感器具有结构简单、体积小、重量轻、使用寿命长等优异的特点。
所以电阻应变式力传感器制作的数显电子秤具有准确度高易于制作，简单实用、成本低廉、体积小巧、携带方便等特点。
关键词：称重传感器、电阻应变计、精度、显示目录一、设计要求 (1)二、方案设计 (1)1、方案说明 (1)2、方案论证 (2)三、传感器工作原理 (2)四、电路的工作原理 (4)五、单元电路设计、参数计算和器件选择 (6)1、测量电路 (6)2、差动放大电路 (7)3、A/D转换 (8)4、显示电路设计 (9)5、系统需要的元器件清单 (10)六、总结 (11)称重传感器应用电路设计一 、设计要求使用称重传感器，设计一台电子称电路，可称重5千克，精度10克。
高中物理 3.3 传感器的应用第四节 用传感器制作自控装置同步备课课件 粤教版选修32
第十六页，共25页。
某小型电磁继电器，其中 L 为含铁芯的线圈．P 为可绕 O 点转动 的铁片，K 为弹簧，S 为一对触头，A、B、C、D 为四个接线柱．电 磁继电器与传感器配合，可完成自动控制的要求如图所示．其工作方 式是( )
栏 目 链 接
A．A 与 B 接信号电压，C 与 D 跟被控电路串联 B．A 与 B 接信号电压，C 与 D 跟被控电路并联 C．C 与 D 接信号电压，A 与 B 跟被控电路串联 D．C 与 D 接信号电压，A 与 B 跟被控电路并联
栏
目
链
是一种测定压力的电容式传感器．当待测压力 F 作用于可动膜片电
接
极上时，以下说法中正确的是( BD)
A．若 F 向上压膜片电极，电路中有从 a 到 b 的电流
B．若 F 向上压膜片电极，电路中有从 b 到 a 的电流
C．若 F 向上压膜片电极，电路中不会出现电流
D．若电流表有示数，则说明压力 F 发生变化
将电表的两支表笔与负温度系数的热敏电阻 Rt(负温度系数热敏电阻
是指阻值随温度的升高而减小的热敏电阻)的两端相连，这时表针恰好
指在刻度盘正中间，则下列描述正确的是( )
栏
目
链
接
第十四页，共25页。
A．若往 Rt 上擦一些酒精，表针将向左移动
B．若往 Rt 上擦一些酒精，表针将向右移动
C．若用吹风机将热风吹向电阻，表针将向左移动
速度( )
第二十一页，共25页。
A．方向向左，大小为kms
B．方向向右，大小为kms
栏 目 链
接
C．方向向左，大小为2mks
D．方向向右，大小为2mks
第二十二页，共25页。
解析：对滑块分析受力，水平方向向
传感器原理及工程应用郁有文版习题参考答案
《传感器原理及工程应用》课后习题答案精简版（郁有文 西安电子科技大学出版社 第三版）第1章 传感与检测技术的理论基础1-3 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：被测量的真值L ＝140kPa ， 测量值x ＝142kPa ， 测量上限＝150kPa ， 测量下限＝－50kPa ，则：绝对误差kPa L x 2140142=-=-=∆；实际相对误差％＝＝4311402.L ≈∆δ；标称相对误差％＝＝4111422.x ≈∆δ；引用误差()％－－＝测量上限－测量下限＝1501502≈∆γ。
1-10 对某节流元件（孔板）开孔直径d 20的尺寸进行了15次测量，测量数据如下（单位：mm ）： 120.42 120.43 120.40 120.42 120.43 120.39 120.30 120.40 120.43120.41 120.43120.42 120.39 120.39 120.40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。
解：对测量数据列表如下：当n ＝15时，若取置信概率P ＝0.95，查表可得格拉布斯系数G ＝2.41。
则10400788003270412720.v mm ...G d -=<=⨯=σ，所以7d 为粗大误差数据，应当剔除。
然后重新计算平均值和标准偏差。
当n ＝14时，若取置信概率P ＝0.95，查表可得格拉布斯系数G ＝2.37。
则()i d v mm ...G >=⨯=038200161037220σ，所以其他14个测量值中没有坏值。
计算算术平均值的标准偏差()mm ..nd d 0043014016102020===σσ；()mm ...nd d 013000430314016103332020=⨯=⨯==σσ。
传感器原理及应用课后习题答案(吴建平)
传感器原理及应用课后习题答案吴建平第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。
传感器技术实验指导书N(ZYSensSB版)
传感器技术（ZY13Sens12SB 版）电子信息工程系 实验指导书前言传感器是机电一体化中各种设备和装置的“感觉器官”，它将各种各样形态各异的信息量转换成能够被直接检测的信号。
在当今信息社会的时代，如果没有传感器，现代科学技术将无法发展。
传感器在机电一体化系统乃至整个现代科学技术领域占有极其重要的地位。
为了适应这一时代发展的需要，全国各大中专院校及各类职业技术学校都相继将传感器教学纳入教学任务，作为电子、电器、测控以及工业自动化类专业的一门必修课。
ZY13Sens12SB型传感器技术实验台是根据传感器的教学大纲，综合多所院校老师的教学意见开发的传感器系列实验系统。
主要用于各大、中专院校及职业院校开设的《传感器原理及技术》、《自动化检测技术》、《非电量电测技术》、《工业自动化仪表及控制》、《机械量电测》等课程的实验教学。
ZY13Sens12SB型传感器技术实验台采用的大部分传感器虽然是教学传感器（透明结构便于教学），但其结构与线路是工业应用的基础，希望通过实验帮助广大学生加强对书本知识及实验原理的理解，并在实验进行的过程中通过信号的拾取、转换、分析，掌握作为一个科技工作者应具备的基本的操作技能与动手能力。
目录第一章传感器实验台介绍 (1)第二章使用说明 (5)第三章传感器实验台实验指导 (6)实验一金属箔式应变片性能—单臂电桥 (6)实验二金属箔式应变片：单臂、半桥、全桥比较 (7)实验三差动变压器的性能 (9)实验四霍尔式传感器位移特性及其应用 (11)实验五压电传感器引线电容对电压放大器、电荷放大器的影响 (12)实验六光纤传感器的位移测量实验 (14)第一章传感器实验台介绍第一节传感器实验仪台体简介实验仪主要由四部分组成：传感器安装台、显示与激励源、传感器符号及引线单元、处理电路单元。
一、传感器安装台部分装有双平行振动梁（应变片、热电偶、PN 结、热敏电阻、加热器、压电传感器、梁自由端的磁钢）、激振线圈、双平行梁测微头、光纤传感器的光电变换座、光纤及探头小电机、电涡流传感器及支座、电涡流传感器引线插孔、霍尔传感器的四个方形磁钢、振动平台（圆盘）测微头及支架、振动圆盘（圆盘磁钢、激振线圈、霍尔片、电涡流检测片、差动变压器的可动磁芯、电容传感器的动片组、磁电传感器的可动磁芯）、扩散硅压阻式压力传感器、气敏传感器及湿敏元件。
传感器原理与应用 (第二版) 黄贤武 郑筱霞主编
—— 载流导体置于磁场中，其电阻随磁场而变化
磁阻效应方程：温度恒定、弱磁场、只有电子导电
B 0(1 0.273 2B2 )
式中，B —— 磁感应强度为B时的电阻率 0 —— 零磁场下的电阻率 —— 电子迁移率
B —— 磁感应强度
电阻率变化 B 0
电阻率相对变化 0.273 2B2 k (B)2 0
Vcc 稳压
Vcc 稳压
单端输出：SL3501T
R
双端输出：SL3501M19
七、霍尔传感器的应用
1、霍尔位移传感器
磁钢
N
S
IS
Nx
B
x 0
UH RH IB d
若 dB 为一常数 dx
dUH RH I dB K
dx
d dx
UH Kx x 磁数场梯度越大，灵敏度越高
磁场梯度越均匀，输出线性越好
线性应用：比例放大器 线性度好、低噪声放大器
15V
15V
15V
15V
开关应用：射极跟随器 灵敏度高：一般放大器
13
四、霍尔元件的测量误差和补偿方法
半导体固有特性 半导体制造工艺缺陷
温度误差 零位误差
1、零位误差及补偿方法
A
C
U0 D I
B
A
C
D
B
A、B同一等位面：U0 = 0、电桥平衡 A、B非同一等位面：U0 = 0、电桥不平衡
电桥补偿原理：在阻值较大的桥臂上并联电阻
14
A
C
D
R1 IC
A R3
D
B W
（a）
R2
R4
B
W
A
A
C
D
R1
传感器原理与应用 第二版 黄贤武 郑筱霞主编
至信号处理系统
16
2、传感型光纤传感器
将光纤自身作为敏感元件，直接接收外界的被测量。
被测量可引起光纤的长度、折射率、直径等方面的变
化，从而使得在光纤内传输的光被调制。若将光看成
简谐振动的电磁波，则光可以被调制的参数有四个，
即：
按被调制的光 波参数不同可
分为:
强度调制光纤传感器 相位调制光纤传感器 频率调制光纤传感器 偏振调制光纤传感器
10
光量小且稳定。在 某些波长上，光纤的损耗非常小。可选择适当波长 的电光转换元件与之匹配。
11
与光纤耦合的电光与光电转换器件 实现电光转换的元件通常是发光二极管或激光二极管。
12
激光二极管的与发光二极管的带宽及效率的比较 单模光纤必须采用能发射单一光谱的激光二极管，它 在传导过程中的发散损耗较小，稳定性较高。
出去,另一部分光反射回来,由光纤的另一端导向探测器。 反射光强的大小取决于被测介质的折射率。 被测介质的 折射率与光纤折射率越接近,反射光强度越小。显然,传 感器处于空气中时比处于液体中时的反射光强要大。
LED
12
PD
探头结构
图 球面光纤液位传感器
空气
液体 28
检测原理
例6 光纤涡街流量计
光源
光纤夹 密封胶
液体流管
探测器
光纤
张紧重物 频谱
分析记录
图 光纤涡街流量计
当流体流动受到一个垂直于流 动方向的非流线体阻碍时，在 某些条件下会在流体的下游两 侧产生有规则的旋涡。这种旋 涡将会在该非流线体的两边交 替地离开。当每个旋涡产生并 泻下时，会在物体壁上产生一 侧向力。周期产生的旋涡将使 物体受到一个周期的压力。若 物体具有弹性，便会产生振动， 振动频率近似地与流速成正比。
加速度传感器课程设计
核准通过，归档资料。
未经允许，请勿外传！传感器课程设计系别：机电工程系专业：模具设计与制造姓名学号：Z********一、设计要求1、功能与用途加速度传感器在现代生产生活中被应用于许许多多的方面，如手提电脑的硬盘抗摔保护，另外一个用处就是目前用的数码相机和摄像机里，也有加速度传感器，用来检测拍摄时候的手部的振动，自动调节相机的聚焦。
而这些产品中由于要求对温度的干扰有很大的免疫力，其中采用的都是压电式加速度传感器。
压电加速度传感器还应用于汽车安全气囊、防抱死系统、牵引控制系统等安全性能方面，灵敏度是压电加速度传感器应用时候要考虑到的重要因素之一。
概括起来，加速度传感器可应用在控制，手柄振动和摇晃，仪器仪表，汽车制动启动检测，地震检测，报警系统，玩具，环境监视，工程测振、地质勘探、铁路、桥梁、大坝的振动测试与分析；鼠标，高层建筑结构动态特性和安全保卫振动侦察上。
2、指标要求分别用压电式传感器、电阻应变式传感器、电容传感器实现加速度的测量将非电量转化为电量输出。
二、设计方案及其特点依据压电效应、电阻应变效应以电容相关的物理参数及性质随外力而变化的特性，可制作成压电式加速度传感器、电阻应变式加速度传感器及电容式加速度传感器。
三种加速度传感器的设计及特点分别叙述如下：1、方案一 压电式加速度传感器压电加速度测量系统结构框图如图1所示：压电加速度传感器采用具有压电效应的压电材料作基本元件 ,是以压电材料受力后在其表面产生电荷的压电效应为转换原理的传感器。
这些压电材料 ,当沿着一定方向对其施力而使它变形时,内部就产生极化现象 ,同时在它的两个相对的表面上便产生符号相反的电荷;当外力去掉后 ,又重新恢复不带电的状态;当作用力的方向改变时 ,电荷的极性也随着改变。
电信号经前置放大器放大 ,即可由一般测量仪器测试出压电加速度 传感器电荷放大器信号处理电路A/D转换电路图1 压电加速度测量系统结构框图电荷(电压)大小,从而得出物体的加速度图2 压电式加速度计的幅频特性曲线加速度计的使用上限频率取决于幅频曲线中的共振频率图2。
【2024版】新教材-人教版高中物理选择性必修第二册-第五章-传感器-精品教学课件(非图片版可编辑)
【典例示范】
(多选)在温控电路中,通过热敏电阻阻值随温度的变化可实现对电路相关物理
量的控制。如图所示电路,R1为定值电阻,R2为半导体热敏电阻(温度越高电阻越
小),C为电容器,当环境温度降低时
()
A.电容器C的带电荷量增加
B.电压表的读数增大
C.电容器C两板间的电场强度减小
D.R1消耗的功率增大
【思维建模】
六、电阻应变片 1.电阻应变效应: 金属导体在外力作用下发生_机__械__形__变__(伸长或缩短)时,其 _电__阻__随着它所受机械形变的变化而发生变化的现象。电阻应变片是一种 _力__敏__元件。 2.电阻应变片的原理:当金属丝受到拉力时,长度变_长__、横截面积变_小__,导致 电阻变_大__;当金属丝受到压力时,长度变_短__、横截面积变_大__,导致电阻 变_小__。 3.电阻应变片能够把_物__体__形__变__这个力学量转换为电阻这个电学量。应用有 _电__子__秤__。
一 对传感器的认识 1.传感器的组成和工作流程: (1)传感器的组成。 ①敏感元件:相当于人的感觉器官,是传感器的核心部分,是利用材料的某种敏 感效应(如热敏、光敏、压敏、力敏、湿敏等)制成的。 ②转换元件:将敏感元件输出的与被测物理量成一定关系的非电信号转换成电 信号的电子元件。 ③转换电路:将转换元件输出的不易测量的电学量转换成易于测量的电学量,如 电压、电流、电阻等电学量或电路的通断等。
1.传感器:能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等_被__测__量__,并能把它们 按照一定的规律转换为便于传送和处理的_可__用__信__号__输出的一类器件或装置。 2.非电学量转换为电学量的意义: 把_非__电__学__量__转换成电压、电流等电学量,或转换为电路的_通__断__,可以很方便 地进行测量、传输、处理和_控__制__。
《传感器原理及工程应用》西安电子科技大学出版社(郁有文 )课后答案
U =0.1V，求所耗功率及其标准差。
解. 功率 标准差 P0=UI=22.5×12.6=283.5mw
2 U 2 I2 I 2 U 12.6 2 0.5 2 22.5 2 0.12 6.69mw
14．交流电路的电抗数值方程为
x L
1 c ，
当角频率 1=5Hz，测得电抗 x 1 为 0.8Ω；
x 1 f 1 ( y 1 , y 2 , , y m ) x 2 f 2 ( y 1 , y 2 , , y m ) x n f n ( y 1 , y 2 , , y m )
（1-6）
方程组中方程的个数 n 要大于被测量 y 的个数 m，用最小二乘法求出被测量的数 值，这种测量方法称为组合测量。 8． 标准差有几种表示形式？如何计算？分别说明它们的含义。 答：标准差有三种表示形式：理论标准差 、标准差的估计值 值的标准差
3 =3×0.016=0.048 所有 14 个
vi
值均小于 3 ，故已无需剔除的坏值。
（2）按肖维勒准则 以 n=15 查肖维勒准则中的 Zc 值（见教材表 1-3），得 Zc=2.13。 Zc =2.13×0.033=0.07<
v7
故 d7 应剔除，再按 n=14 查表 1-3 得 Zc=2.10。 Zc =2.10×0.016=0.034 所有
2= Hz，测得电抗 x 2 为 0.2Ω； 3= Hz，测得电抗 x 3 为-0.3Ω，
试用最小二乘法求 L、C 的值。
C 1 C
解：令 误差方程： C 0.8 (5 L ) v1 5 C 0.2 (2 L ) v 2 2 0.3 ( L C ) v3 正规方程： 30 L 3C 4.1 3L 1.29C 0.04 解得 L=0.182H C =0.455
传感器技术第3版课后部分习题解答
传感器技术第3版课后部分习题解答光勇 0909111621 物联网1102班《传感器技术》作业第一章习题一1-1衡量传感器静态特性的主要指标。
说明含义。
1、线性度——表征传感器输出-输入校准曲线与所选定的拟合直线之间的吻合（或偏离）程度的指标。
2、回差（滞后）—反应传感器在正（输入量增大）反（输入量减小）行程过程中输出-输入曲线的不重合程度。
3、重复性——衡量传感器在同一工作条件下，输入量按同一方向作全量程连续多次变动时，所得特性曲线间一致程度。
各条特性曲线越靠近，重复性越好。
4、灵敏度——传感器输出量增量与被测输入量增量之比。
5、分辨力——传感器在规定测量围所能检测出的被测输入量的最小变化量。
6、阀值——使传感器输出端产生可测变化量的最小被测输入量值，即零位附近的分辨力。
7、稳定性——即传感器在相当长时间仍保持其性能的能力。
8、漂移——在一定时间间隔，传感器输出量存在着与被测输入量无关的、不需要的变化。
9、静态误差（精度）——传感器在满量程任一点输出值相对理论值的可能偏离（逼近）程度。
1-2计算传感器线性度的方法，差别。
1、理论直线法：以传感器的理论特性线作为拟合直线，与实际测试值无关。
2、端点直线法：以传感器校准曲线两端点间的连线作为拟合直线。
3、“最佳直线”法：以“最佳直线”作为拟合直线，该直线能保证传感器正反行程校准曲线对它的正负偏差相等并且最小。
这种方法的拟合精度最高。
4、最小二乘法：按最小二乘原理求取拟合直线，该直线能保证传感器校准数据的残差平方和最小。
1—4 传感器有哪些组成部分？在检测过程中各起什么作用？答：传感器通常由敏感元件、传感元件及测量转换电路三部分组成。
各部分在检测过程中所起作用是：敏感元件是在传感器中直接感受被测量，并输出与被测量成一定联系的另一物理量的元件，如电阻式传感器中的弹性敏感元件可将力转换为位移。
传感元件是能将敏感元件的输出量转换为适于传输和测量的电参量的元件，如应变片可将应变转换为电阻量。
合肥工业大学传感器与检测技术(陈荣保)期末复习资料
传感器器的动态特性可以从时城和频域两个方方面面分别采用用瞬态响应法和频率响应法来分析。在采用用阶 跃输入入研究传感器器的时频动态特性时，常用用延迟时间、上升时间、响应时问、超调量量等来表征传感 器器的动态特性。在采用用正弦输入入信号研究传感器器的频城动态特性时，常用用幅颊特性和相颊特性来描 述传感器器的动态特性。
第三章 变电抗式传感器器（P96）
3-2、根据螺线管式差动变压器器的基本特性，说明其灵敏敏度和线性度的主要特点。 (1)灵敏敏度 :差动变压器器在单位电压激励下，铁芯移动一一个单位距离时的输出电压，以( V/mm ) /V 表 示理理想条件下，差动变压器器的灵敏敏度 KE 正比比于电源激励频率 f .影响差动变压器器灵敏敏度的因素有:激 励频率、输入入激励电压、线圈品质因数 Q 值、衔铁直径、导磁性能、 铁损小小以及涡流损耗小小的导磁 材料料制作衔铁和导磁外壳等 (2)线性度分析计算中， 传感器器实际特性曲线与理理论直线之间的最大大偏差 除以测量量范围 (满量量程)，并用用百分数来表示。 影响差动变压器器线性度的因素 :⻣骨架形状和尺寸寸的精确 性，线圈的排列列，铁芯的尺寸寸和材质，激励频率和负载状态等。
3-13、电涡流传感器器有何特点? 特点是⻓长期工工作可靠性好、灵敏敏度高高、抗干干扰能力力力强、非非接触测量量、响应速度快、不不受油水水等介质 的影响
3-16、自自感式传感器器、差动变压器器式传感器器、电涡流式传感器器和电容式传感器器的最基本测量量量量是位移。请从测 量量原理理、测量量范围、测量量精度，测量量特点和测量量电路路这几几方方面面，对这几几种传感器器测量量位移进行行行比比较。 自自感式传感器器 测量量原理理
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N 0 A N L 2 2 0 A
2 2
等效电路
变气隙式电感传感器输出特性
非线性输出特性
由式(4-5)可知：L和δ之间是非线性关系。 设电感传感器初始气隙为δ0，初始电感量为L0，衔铁位移引 起的气隙变化量为Δδ，初始电感量为：
传感器气隙增大Δδ，电感量减少，电感变化量为ΔL1
电感量的相对变化为
第3章 电感式传感器
第一节 变磁阻式传感器 举例 作业： P75－1，2，6
第一节 变磁阻式传感器
一、结构和工作原理 二、等效电路 三、变气隙式电感传感器输出特性 四、差动自由传感器
结构和工作原理
N L RM
2
RM RF R
0
1 时，上式展开成级数：
非线性输出特性
传感器气隙减少Δδ，电感量增大，电感变化量ΔL2 及电 感量的相对变化为
0
1
时，上式展开成级数：
非线性输出特性
• ΔL1和ΔL2是不相等的； • 高次项是造成非线性的主要原因； • 忽略掉二次项以上的高次项，则ΔL1、ΔL2 与Δδ成线性关系； • 当Δδ/δ0越小时，高次项迅速减小，非线性 得到改善。这说明了输出特性和测量范围 之间存在矛盾。所以，电感式传感器用于 测量微小位移量是比较精确的。
第二节 互感式传感器
• 一、结构与工作原理 • 二、等效电路 • 三、测量电路
一、结构与工作原理
差动变压器 输出电压的特性曲线
零点残余电压Ux
二、等效电路
当次级开路时，初级线 圈的交流电流为 ：
两个次级线圈感应电势为
差动变压器输出电压为
输出电压的有效值为
磁芯处于中间平衡位置时
磁芯上升时
磁芯下降时
二、等效电路
电涡流式传感器等效电路 参数均是互感系数M和电 感L，L1的函数，故把这 类传感器归为电感式传感 器。
三、测量电路
• 1．调频式电路 • 2．调幅式电路
1．调频式电路
2．调幅式电路
第四节 应用举例
• • • • 1．位移测量 2、振幅测量 3、转速测量 4．涡流膜厚测量
灵敏度
忽略二次以上项后，可得到传感器灵敏度为
差动自感传感器
• 1、结构和工作原理 • 2．输出特性 • 3、测量电路
1、结构和工作原理
2．输出特性
• 当差动电感传感器接成电桥形式后，电桥 输出电压将与ΔL有关，即
灵敏度
• 差动式电感传感器的灵敏度S，由式(4-9)忽 略高次项后得到 。
S
2 L0
0
它比单个线围的传感器提高一倍。
3、测量电路
① 交流电桥式测量电路 ② 变压器式交流电桥
交流电桥式测量电路
变压器式交流电桥
• 衔铁上、下移动时，输出电 压大小相等，但方向相反。 由于是交流电压，输出指示 无法判断出位移方向。 • 若采用相敏检波器(其工作 原理见第二节)就可鉴别出 输出电压的极性随位移方向 变化而变化。
第4章 电感式传感器
主讲：潘汉军
电感式传感器的基本原理：将被测物理量 的变化转换成电感值的变化，再经相应的测量 电路最后显示被测量值的变化。
被测物理量
电感式 传感器
电感值L、M
广泛应用于 位移、压力、流量、振动 等机械量的精 密测量。 优点： (1)结构简单，传感器无活动电触点，因此工作可靠 寿命长； (2)灵敏度和分辨率高，能测出的位移变化。传感器 的输出信号强，电压灵敏度一般每毫米的位移可达数 百毫伏的输出； (3)线性度和重复性都比较好，并且稳定性也较好。 同时,这种传感器能实现信息的远距离传输、记录、 显示和控制，在工业自动控制系统中广泛被采用。 缺点： 频率响应较低，不宜快速动态测控。
三、测量电路
• 1．差动整流电路 • 2．相敏检波电路 二极管相敏检波电路 集成化相敏检波电路
1．差动整流电路
第三节 电涡流式传感器
• 一、基本原理 • 二、等效电路 • 三、测量电路
一、基本原理
涡流区和线圈几何尺寸有如下关系：
涡流渗透深度
h 5000 r f
在金属导体表面感应的涡流所产生的电磁场又反 作用于线圈L上，力图改变线圈电感量的大小， 其变化程度与线圈L的尺寸大小、距离x和 r 有关。