传感器应用习题1答案重点

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[精品]传感器原理及应用课后答案(1-3).doc

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一输入关系。

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。

1.2答：传感器的动态特性是指其输岀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。

1.3at a {) at q 传递函数卩F频率响应：—-— X 丿砂+ 1相频响应特性：e=tg-'n2.1当金属丝和半导体应变片受轴向力作用时，其电阻相对变化为:AR ~R△打 Amax 100% s = lim(詈) dy dx^ax-^n 100%R 二(2二 3)S _]00% ^ax-^in幅频响应特性: 工(j® X J (砂)? + 1(2-10),minYa/?, max对于金属丝而言，电阻的相对变化量则主要由形变和电阻率的相对变化量共同作用引起。

而对于半导体，式中应变片的电阻率的相对变化，其值与半导体敏感条在轴向所受的应力上式中1+2〃项随几何形状而变化，JijE 项为压阻效应，随电阻率而变化。

实验证明对于半导体，UE 比1+2〃大近百倍，所以1+2〃可以忽略，因而半导体应变片的灵敏系数为：AR/=/K=£E (2 14)J 因此半导体应变片电阻的相对变化主要由电阻率的相对变化引起。

2.2金属丝式应变片由于敏感栅的两端为半圆弧形的横栅，测量应变时，构件的轴向应变£使敏感栅电阻发生变化，而其横向应变£/•也使敏感栅半圆弧部分的电阻发生变化。

应变片的这种既受轴向应变影响，又受横向应变影响而引起电阻变化的现象称为横向效应。

横向灵敏系数与轴向灵敏系数之比值，称为横向效应系数H 。

即：可见，「愈小、2愈大，则H 愈小。

即敏感栅越窄、基长越长的应变片，其横向效应引起的误差越小。

2.4分为单臂电桥，半桥差动电桥和全桥差动电桥，各自的输出电压和电桥灵敏度的计算公式为：单臂电桥：/ 1 A DU.=丄 E 沁(2-30)4 & S v =-E(2-31) v 41 AD半桥差动电桥：U.=-E —(2-34)0 2 &S v = E/2AD全桥差动电桥：u {) = E —Sv=ER \2.5之比为-常数。

_传感器习题及部分解答(shb).

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。

5．二、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、选择、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＿。

4. 在电桥测量中，由于电桥接法不同，输出电压的灵敏度也不同，_全桥__接法可以得到最大灵敏度输出。

5. 半导体应变片工作原理是基于压阻效应，它的灵敏系数比金属应变片的灵敏系数大十倍6．电阻应变片的配用测量电路采用差动电桥时，不仅可以消除线性误差同时还能起到温度补偿的作用。

7、二、计算分析题1 说明电阻应变测试技术具有的独特优点。

(1)这类传感器结构简单，使用方便，性能稳定、可靠；(2)易于实现测试过程自动化和多点同步测量、远距测量和遥测；(3)灵敏度高，测量速度快，适合静态、动态测量；(4)可以测量各种物理量。

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 11-1什么叫传感器？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。

压敏传感器的应用典型练习题1

压敏传感器的应用典型练习题1注意事项：1．答题前填写好自己的姓名、班级、考号等信息2．请将答案正确填写在答题卡上1．压敏电阻的阻值R 随所受压力的增大而减小。

某兴趣小组利用压敏电阻设计了判断电梯运行状态的装置，其电路如图甲所示，将压敏电阻平放在电梯内，受压面朝上，在上面放一物体A ，电梯静止时电压表示数为0U ，在电梯由静止开始运行的过程中，电压表的示数变化情况如图乙所示。

下列判断正确的是（）A ．电梯匀加速下降B ．电梯匀加速上升C ．电梯下降且加速度在变大D ．电梯上升且加速度在变小【答案】C 【详解】根据闭合电路欧姆定律得0()U E I R r =-+ 结合图像可得电路中的电流一直减小，又0E I R r R =++ 可知压敏电阻的阻值一直增大，则A 对压敏电阻的压力减小，可知A 处于失重状态，则电梯处于向上减速或向下加速并且加速度越来越大。

故选C 。

2．下列设备在工作时，利用了温度传感器的是（）A ．称量货车载重量的电子秤B ．能自动开启和关闭的路灯C ．烟雾报警器D ．自动恒温箱【答案】D【详解】A ．称量货车载重量的电子秤利用的是压力传感器，故A 错误；B ．能自动开启和关闭的路灯与光的强弱有关，利用的是光传感器，故B 错误；C ．烟雾报警器，是当有火灾时，会产生烟雾进入火灾报警器，利用光的漫反射，从而触发开关报警，利用的是光传感器，故C 错误；D ．自动恒温箱需要将温度信号转化为电信号，利用的是温度传感器，故D 正确。

故选D 。

【点睛】3．随着生活水平的提高，电子秤已经成为日常生活中不可或缺的一部分，电子秤的种类也有很多，如图所示是用平行板电容器制成的厨房用电子秤及其电路简图。

称重时，把物体放到电子秤面板上，压力作用会导致平行板上层膜片电极下移。

则（）A ．电容器储存的电能减少B ．电容器的电容减小，带电荷量减小C ．膜片下移过程中，电流表有a 到b 的电流D ．电子秤是一个压力传感器，稳定后电容器两板间电压等于电源电动势【答案】D【详解】AB ．根据电容器表达式4S C kdεπ= 当两个极板的距离减小时，电容器的电容增大；再根据电容器定义式Q C U =由于电容器一直和电源相连，电压不变，当电容增大时，带电荷量增大，则电容器储存的电能增加；所以AB 错误；C 膜片下移过程中，电容器充电，则电流表有b 到a 的电流，选项C 错误；D ．电子秤是一个压力传感器，当压力稳定后，电容器停止充电，电路中的电流为零，即电流表示数为零，两极板的电势差不变，等于电源的电动势，所以D 正确。

《传感器应用》习题答案.

一、填空题1．电2．输出增量与输入增量3．频域4．灵敏度5．敏感元件6.信号转换6．转换原理7．半导体材料8.静态特性9.检测系统的输入是否为不随时间变化的恒定信号10.闭环检测11.热电效应12.电流输出型、电压输出型13.分度表14.中间导体15.反向串联16.电阻(率)17.浓度18.电阻、电容式19.电阻值20.应变效应21.ρL/S22.调零电桥23.εA/d24.压电效应25.极性26.电荷源27.光电效应28.减小29.光电、声音30.外光电31.光电池32.光敏电阻33.变面积、电容截面积34.变介电常数、电容的介电常数35.变极距、电容的极板间间距36.变介电常数、电容的介电常数37.多普勒38.半导体39.垂直、霍尔效应40.线性型41.数字信号42.开/关式传感器43.积分44.电压二、判断题1．（√）2．（×）3．（√）4．（√）5．（√）6.（×）7.（√）8.（×）9.（√）10.（×）11．（×）12.（×）13.（×）14.（√）15.（×）16.（√）17.（√）18.（×）19.（×）20.（×）21.（√）22.（√）23.（×）24.（√）25.（√）26.（×）27.（×）28.（√）29.（×）30.（√）31.（×）32.（√）33.（√）34.（√）35.（×）36.（√）37.（×）38.（√）39.（×）40.（√）41.（√）42．（√）43．（√）三、单项选择题1． C2. B3． D4. C5． D6. B7. B8. D9. D10. C11. B12. A13. D14. D15. C16. B17. D18. A19. B20. D21. A22. C23. C24. B25. A26. A27. A 28. A29. C30. D31. B32.C33. B34. A35. A四、简答题1．答:传感器是能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置。

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）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。

传感器原理和应用习题和答案

《第一章传感器的一般特性》11）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,以与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,与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.3．一材料为钢的实心圆柱形试件,直径d＝10 mm,材料的弹性模量E＝2 ×1011N／m2,泊松比μ＝0.285,试件上贴有一片金属电阻应变片,其主轴线与试件加工方向垂直,如图1所示,若已知应变片的轴向灵敏度k x ＝2,横向灵敏度C=4%,当试件受到压缩力F＝3×104N作用时.应变片的电阻相对变化ΔR／R为多少.4．在材料为钢的实心圆柱形试件上,沿轴线和圆周方向各粘贴一片电阻120 Ω的金属电阻应变片,如图2所示,把这两片应变片接入差动电桥,已知钢的泊松比μ＝0.285,应变片的灵敏系数k0＝2,电桥电源电压U sr＝6V〔d．C．〕,当试件受轴向拉伸时,测得应变片R1的电阻变化值ΔR1=0.48 Ω,试求电桥的输出电压.图1 图25．一台采用等强度梁的电子秤,在梁的上下两面各贴有二片电阻应变片,做成秤重传感器,如下图所示.已知l＝100 mm,b＝11 mm,t＝3 mm,E＝2.1×104N／mm2,k0＝2,接入直流四臂差动电桥,供桥电压6 V,当秤重0.5 kg时,电桥的输出电压U sc为多大.6．今在〔110〕晶面的〈001〉〈110〉晶面上各放置一电阻条,如下图所示,试求：l〕在0.1MPa 压力作用下电阻条的σr和σt各为何值？2〕此两电阻条为P型电阻条时ΔR／R＝？3〕若为N型电阻条时其ΔR／R？4〕若将这两电阻条改为安置在距膜中心为4.l 7mm处,电阻条上的平均应力σr和σt各为多少？7．现有基长为10 mm与20 mm的两种丝式应变片,欲测钢构件频率为10kHz的动态应力,若要求应变波幅测量的相对误差小于0.5%,试问应选用哪一种？为什么？8．已知一测力传感器的电阻应变片的阻值R＝120Ω,灵敏度系数k0= 2,若将它接入第一类对称电桥,电桥的供电电压U sr＝10V〔d．c．〕,要求电桥的非线性误差e f＜0.5％,试求应变片的最大应变εmax应小于多少,并求最大应变时电桥的输出电压.9．一个量程为10kN的应变式测力传感器,其弹性元件为薄壁圆筒轴向受力,外径20mm,内径18mm,在其表面粘贴八各应变片,四个沿周向粘贴,应变片的电阻值均为120Ω,灵敏度为2.0,波松比为0.3,材料弹性模量E=2.1×1011Pa.要求：1>绘出弹性元件贴片位置与全桥电路；2>计算传感器在满量程时,各应变片电阻变化；3>当桥路的供电电压为10V时,计算传感器的输出电压.10．如图所示电路是电阻应变仪中所用的不平衡电桥的简化电路,图中R2=R3=R是固定电阻,R1与R4是电阻应变片,工作时R1受拉,R4受压,ΔR表示应变片发生应变后,电阻值的变化量.当应变片不受力,无应变时ΔR=0,桥路处于平衡状态,当应变片受力发生应变时,桥路失去了平衡,这时,就用桥路输出电压U cd表示应变片应变后的电阻值的变化量.试证明： U cd=-<E/2><ΔR/R>《第三章电容式传感器》1．试计算带有固定圆周膜片电容压力传感器的灵敏度〔ΔC/C〕/p,如下图.已知在半径r处的偏移量y可用下式表示：式中P——压力；a——圆膜片半径；t——膜片厚度；μ——膜片材料的泊松比.2．在压力比指示系统中采用的电容传感元件与其电桥测量线路如图所示.已知：δ0＝0.25mm,D＝38.2mm,R=5.1kΩ,U＝60V〔A.C〕,f＝400Hz.试求.1）该电容传感器的电压灵敏度〔单位为V/m〕k u？2）当电容传感器活动极板位移Δδ＝10μm时,输出电压U0的值.3．如图所示为油量表中的电容传感器简图,其中1、2为电容传感元件的同心圆筒〔电极〕：3为箱体.已知：R1＝15mm,R2＝12mm；油箱高度H=2m,汽油的介电常数εr=2.1.求：同心圆套筒电容传感器在空箱和注满汽油时的电容量.4．一只电容位移传感器如图所示,由四块置于空气中的平行平板组成.板A,C和D是固定极板.板B是活动极板,其厚度为t,它与固定极板的间距为d.B,C和D极板的长度均为b,A板的长度为2 b,各板宽度为l,忽略板C和D的间隙与各板的边缘效应,试推导活动极板B从中间位置移动x=±b/2时电容C AC和C AD的表达式〔x=0时为对称位置〕.5．试推导下图所示变电介质电容式位移传感器的特性方程C=f<x>.设真空的介电系数为ε0,ε2＞ε1,以与极板宽度为W.其他参数如图所示.《第四章电感式传感器》1．一个铁氧体环形磁心,平均长度为12cm,截面积为1.5cm2,平均相对磁导率μr＝2 000,求：1〕均匀绕线5 00匝时的电感；2> 匝数增加1倍时的电感.2．有一只螺管形差动式电感传感器,已知电源电压U＝4V,f＝400HZ,传感器线圈铜电阻和电感量分别为R＝40Ω,L=30mH,用两只匹配电阻设计成4臂等阻抗电桥,如图1所示,试求：1〕匹配电阻R1和R2的值为多大才能使电压灵敏度达到最大；2>当ΔZ＝10Ω时,分别接成单臂和差动电桥后的输出电压值；3>用矢量图表明输出电压U0与电源电压U之间的相位差；4〕假设该传感器的两个线圈铜电阻不相等R4≠R3,在机械零位时便存在零位电压,用矢量图分析能否用调整衔铁位置的方法使U0=0.图1 图2a图2 b3．试计算图2a所示差动变压器式传感器接入桥式电路〔顺接法〕时的空载输出电压U0,一、二次侧线圈间的互感为M1、M2,两个二次侧线圈完全相同.又若同一差动变压器式传感器接成图2b所示反串电路〔对接法〕,问两种方法哪一种灵敏度高,高几倍？提示：①将图a所示的二次侧绕组边电路图简化如图2c所示等效电路〔根据已知条件Z1＝Z2；②求出图b 空载输出电压与图a计算的结果进行比较.〕图2 c图34．试推导图3所示差动型电感传感器电桥的输出特性U0=f〔ΔL〕,已知电源角频率为ω,Z1、Z2为传感器两线圈的阻抗,零位时Z1＝Z2= r＋jωL,若以变间隙式传感器接入该电桥,求灵敏度表达式k＝U0／Δδ多大〔本题用有效值表示〕.5．图4中两种零点残余电压的补偿方法对吗？为什么？图中R为补偿电阻.图46．某线性差动变压器式传感器采用的频率为100HZ、峰一峰值为6V的电源激励,假设衔铁的输入运动是频率为10Hz的正弦运动,它的位移幅值为±3mm,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的波形.7．使用电涡流式传感器测量位移或振幅时对被测物体要考虑哪些因素,为什么？《第五章压电式传感器》1．分析压电式加速度传感器的频率响应特性.又若测量电路的总电容C＝1000PF,总电阻R＝500 MΩ,传感器机械系统固有频率f0=30 kHz,相对阻尼系数ξ=0.5,求幅值误差在2%以内的使用频率范围.2．用石英晶体加速度计与电荷放大器测量机器的振动,已知：加速度计灵敏度为5 pC／g,电荷放大器灵敏度为50 mV／pC,当机器达到最大加速度值时相应的输出电压幅值等于2 V,试计算该机器的振动加速度.3．在某电荷放大器的说明书中有如下技术指标：输出电压为±10V,输入电阻大于1014Ω,输出电阻为0.1kΩ,频率响应：0～150kHz,噪声电压〔有效值〕最大为2mV〔指输入信号为零时所出现的输出信号值〕,非线性误差：0.l%,温度漂移：±0.lmV／ºC.l〕如果用内阻为10 kΩ的电压表测量电荷放大器的输出电压,试求由于负载效应而减少的电压值.2〕假设用一输入电阻为2MΩ的示波器并接在电荷放大器的输入端,以便观察输入信号波形,此时对电荷放大器有何影响？3〕噪声电压在什么时候会成为问题？4〕试求当环境温度变化十15o C时,电荷放大器输出电压的变化值,该值对测量结果有否影响？5〕当输入信号频率为180kHZ时,该电荷放大器是否适用？4．试用直角坐标系画出AT型,GT型,DT型,X－30º的晶体切型的方位图.5．压电传感元件的电容为1000PF,k q＝2．5C／cm,连接电缆电容C c＝300 pF,示波器的输入阻抗为1MΩ和并联电容为50pF,试求：1〕压电元件的电压灵敏度多大？2>测量系统的高频响应<V／cm〕.3>如系统测量的幅值误差为5%,最低频率是多少？4〕如f j＝10HZ,允许误差为5 %,用并联连接方式,电容量C值是多大？6．石英晶体压电传感元件,面积为1cm2,厚度为0.lcm,固定在两个金属板之间,用来测量通过晶体两面力的变化.材料的杨氏模量为9×1010Pa,电荷灵敏度为2pC／N,相对介质常数为5,lcm2材料相对两面间电阻为1014Ω.一个20pF的电容和一个100MΩ的电阻与极板并联.如果所加力是F＝0.01sin〔103t〕N.求：1〕两个极板间电压峰一峰值；2〕晶体厚度的最大变化.<0.758mv,1.516mv;1.1×10-10cm>7．已知电压前置放大器的输入电阻为100 MΩ,测量回路的总电容为100pF,试求用压电式加速度计相配测量1Hz低频振动时产生的幅值误差.<94%>8．用压电式传感器测量最低频率为1Hz 的振动,要在1Hz 时灵敏度下降不超过5%,若测量回路的总电容为500pF,求所用电压前置放大器的输入电阻为多大？9．已知压电式加速度传感器的阻尼比是ξ=0.1,其无阻尼固有频率f=32kHz,若要求传感器的输出幅值误差在5%以内,试确定传感器的最高响应频率.10．有一压电式加速度计,供它专用的电缆长度为1.2m,电缆电容为100pF,压电片本身的电容为1000pF,据此出厂时标定的电压灵敏度为100mV／g.若使用中改为另一根电缆,其电容为300pF,长为2.9m,问其电压灵敏度作如何改变.<60mv/g>《第六章数字式传感器》1．数字式传感器的特点？根据工作原理数字式传感器可分为那几类？2．光栅传感器的基本原理？莫尔条纹如何形成？有何特点？3．分析光栅传感器具有较高测量精度的原因.《第七章固态传感器》1．霍尔元件能够测量哪些物理参数？霍尔元件的不等位电势的概念是什么？温度补偿的方法有哪几种？2．简述霍尔效应与构成以与霍尔传感器可能的应用场合.3．光电效应可分为几类？说明其原理并指出相应的光电元件.4．试拟定用光敏二极管控制,用交流电源供电照明的明通与暗通直流继电器电路原理图,并说明之.《第八章光纤传感器》1．说明光纤的组成并分析其传光原理,指出光纤传光的必要条件？2．光纤损耗是如何产生的？它对光纤传感器有哪些影响？。

传感器典型练习题1

传感器典型练习题11．以下物品是传感器在日常生活中的一些应用。

下列说法正确的是（）A．测温枪是应用红外线传感器测量体温B．电子秤是应用光敏传感器称量物品质量C．指纹识别器是应用压力传感器来识别指纹D．烟雾散射火灾报警器是应用声传感器实现火灾报警【答案】A【解析】【详解】A．因为一切物体均能发出红外线，因此使用红外线进行检测体温，故A正确；B．电子秤是应用压敏传感器称量物品质量，故B错误；C．指纹识别器是应用电容或光学传感器来识别指纹，故C错误；D．烟雾散射火灾报警器是应用光传感器实现火灾报警，故D错误。

故选A。

2．某同学设计了一个如图所示的加速度传感器，较重的滑块2可以在光滑的框架1中平移，滑块两侧用弹簧3拉着；R为滑动变阻器，4是滑动片，它与电阻器任一端之间的电阻值都与它到这端的距离成正比，两个电池E的电压相同。

按图连接电路后，电压表指针的零点位于表盘中央，当P端的电势高于Q端时，指针向零点右侧偏转。

将此加速度传感器固定在运动的物体上，物体沿弹簧方向运动。

下列说法正确的是（）A ．当物体向左加速运动时，电压表的指针将向左偏B ．若电压表的示数不变，则说明物体做匀速直线运动C ．若电压表的示数增大，则说明物体的速度正在增大D ．电压表表盘上各刻度对应加速度值的刻度是均匀的【答案】D【解析】【详解】A ．当物体有向左的加速度a 时，滑块所受的弹簧的合力向左，滑块向右移动，根据顺着电流方向电势降低，可知P 端的电势高于Q 点的电势，则电压表的指针将向零点右侧偏转，故A 错误；B ．若电压表的示数不变，说明物块所处的位置不变，则所受合力恒定，加速度恒定，则说明物体做匀变速直线运动，故B 错误；C ．若电压表的示数增大，则说明物体离中心位置的距离增大，则物体的合外力增大，即加速度增大，但加速度方向和速度方向可以同向合反向，则物体的速度增大或减小，故C 错误；D ．设滑动变阻器的长度为L ，加速度为a 时，电压表的示数为U ，则有2kx ma2x U E L=⋅ 联立解得mE U a kL=⋅ 由于U 与a 成正比，所以表盘的刻度应均匀，故D 正确；故选D 。

传感器原理与应用习题第1章

《传感器原理与应用》习题集与部分参考答案——第1章教材：传感器技术（第3版）贾伯年主编，及其他参考书绪论0-1 综述你所理解的传感器概念。

0-2 何谓结构型传感器？何谓物性型传感器？试述两者的应用特点。

0-3 一个可供实用的传感器由哪几部分构成？各部分的功用是什么？试用框图示出你所理解的传感器系统。

答：传感器一般由敏感元件、转换元件和转换电路（或其它辅助器件）三部分组成。

组成框图如下：（1）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某一物理量的元件，如波纹膜盒、光敏电阻等。

（2）转换元件：敏感元件的输出就是它的输入，其把输入转换成电路参数量。

（3）转换电路：上述电路参数接入转换电路，便可转换成电量输出。

0-4 就传感器技术在未来社会中的地位、作用及其发展方向，综述你的见解。

答：（1）社会对传感器需求的新动向：社会需求是传感器技术发展的强大动力，随着现代化科学技术，特别是大规模集成电路技术的飞速发展和电脑的普及，传感器在新的技术革命中的地位和作用将更为突出。

（2）传感器技术的发展趋势：当前，人们在充分利用先进的电子技术条件，研究和采用合适的外部电路以及最大限度地提高现有传感器的性能价格比的同时，正在寻求传感器技术发展的新途径。

如：1）开发新型传感器，从原有的工作机理启发人们进一步探索具有新效应的敏感功能材料，并以此研制出具有新原理的新型物性型传感器件，这是发展高性能、多功能、低成本和小型化传感器的重要途径；2）传感器的集成化和多功能化，固态功能材料——半导体、电介质、强磁体的进一步开发和集成技术的不断发展，为传感器集成化开辟了广阔的前景；3）传感器的智能化，“电五官”与“电脑”的结合，就是传感器的智能化；4）研究生物感官，开发仿生传感器。

0-5 简述自动检测系统组成。

答：自动检测系统由被检测量、敏感元件（测检元件）、电子测量（转换）电路、输出单元组成。

0-6 什么是传感器、自动检测技术？答：传感器是信息采集系统的首要部件，是实现现代化测量和自动控制的主要环节，是现代信息产业的源头，其广义定义为：能够感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件和装置，通常由敏感元件和转换元件组成；其狭义定义为：一种以一定的精确度将被测量（非电信号）转换为与之有确定对应关系、便于应用的电量的测量装置，通常由敏感元件、转换元件和转换电路组成。

常用传感器的应用典型练习题1

常用传感器的应用典型练习题1注意事项：1．答题前填写好自己的姓名、班级、考号等信息2．请将答案正确填写在答题卡上1．下列使用压力传感器的是（）A．洗衣机设有多段式水位自动感应装置B．火灾报警器C．酒精测试仪D．电子秤【答案】AD【详解】A、洗衣机设有多段式水位自动感应装置，是通过不同的压力转换成电学量，运用的压力传感器，故A正确；B、火灾报警器，是当有火灾时，会发生烟，进入火灾报警器时，利用光的漫反射，从而触发开关报警，故B错误；C、交通警察用来检测驾驶员酒精含量的检测器使用的是酒精气体传感器，故C错误；D、电子秤是将压力转化为电阻的传感器，属于压力传感器，故D正确．点睛：对常用传感器的工作原理、特性及在实践中的应用要在平时学习中不断积累．2．传感器在日常生活中有着广泛的应用，它的种类多种多样，其性能也各不相同．以下有关传感器的说法正确的是：A．办公大楼的大门能“看到”人的到来或离开而自动开或关，是光传感器的应用B．非触摸式自动水龙头(自动感应水龙头)应用的传感器是生物传感器C．空调机在室内温度达到设定的温度后，会自动停止工作，空调机内实现这一功能的传感器是温度传感器D．电熨斗能够自动控制温度的原因是它装有双金属片温度传感器，能控制电路的通断【答案】ACD【详解】办公大楼的大门能“看到”人的到来或离开而自动开和关，是由于人体会发出红外线，当传感器探测到人体发出的红外线后，门会自动打开，是光传感器的应用，故A正确；利用红外线的热效应可以制成多种开关，本题所涉及的水龙头和智能门就是这一应用的体现．是利用光传感器而制成的，故B错误；空调机在室内温度达到设定的温度后，会自动停止工作，这是因为空调机使用温度传感器．故C正确；电熨斗能够自动控制温度的原因是它装有双金属片温度传感器，这种传感器作用是控制电路的通断，故D正确；故选ACD.【点睛】红外线有很多作用，本题所涉及水龙头以及智能门都运用了红外线的热效应，空调机是运用了温度传感器，电熨斗是运用了温度传感器.3．关于传感器，下列说法正确的是（_______）A．光敏电阻在有光照射时，电阻会变大B．压力传感器是将力学量转化为电学量的装置C．传感器是将非电学量转化为电学量的装置D．传感器广泛应用于信息采集系统【答案】BCD【详解】A、光敏电阻在有光照射时，电阻会变小，所以A错误；B、压力传感器是将力学量转化为电学量的装置，所以B正确；C、传感器一定是通过非电学量转换成电学量来传递信号的，所以C正确；D、传感器材料分半导体材料、陶瓷材料、金属材料和有机材料，传感器广泛应用于信息采集系统．所以D正确；故选BCD．【点睛】传感器作为一种将其它形式的信号与电信号之间的转换装置，在我们的日常生活中得到了广泛应用，不同传感器所转换的信号对象不同，我们应就它的具体原理进行分析．4．下列关于传感器说法中正确的是（）A．话筒是一种常用的声传感器，其作用是将电信号转换为声信号B．电子秤所使用的测力装置是力传感器，它是把力信号转化为电压信号C．电熨斗能自动控制温度的原因是它装有双金属片，这种双金属片的作用是控制电路的通断D．光敏电阻能够把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量【答案】BCD【详解】A．话筒是一种常用的声波传感器，其作用是声信号转换为电信号，故A错误；B．电子秤所使用的测力装置是力传感器，利用通过应力片的电流一定，压力越大，电阻越大，应力片两端的电压差越大，将力信号变成电信号，故B正确；C．电熨斗是利用双金属片温度传感器，控制电路的通断，故C正确；D．光敏电阻是由半导体材料制成的，其电阻随光照强度的增大而减小，故它能够把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量，选项D正确。

传感器的应用典型练习题1

传感器的应用典型练习题1注意事项：1．答题前填写好自己的姓名、班级、考号等信息2．请将答案正确填写在答题卡上1．如图，在电路中接一段钨丝（从旧白炽灯中取出），闭合开关，灯泡正常发光，当用打火机给钨丝加热时灯泡亮度明显变暗，根据钨丝的上述特性，可用钨丝来制作一个温度传感器，下面的说法中正确的是（）A．该传感器利用了钨丝的化学性质B．该传感器的原理是把电学量（电阻）转换为热学量（温度）C．该传感器的敏感元件是钨丝，转换元件是灯泡D．该传感器利用了钨丝电阻随温度变化而变化的特性【答案】D【详解】BD．由题可知，钨丝的电阻随温度的升高而增大，利用该特性制作的温度传感器，能够把温度这个热学量转换为电阻这个电学量，故D正确，B错误；AC．该传感器利用了钨丝的物理性质，敏感元件和转换元件都是钨丝，故AC错误。

故选D。

2．下列有关传感器的叙述中正确的是（）A．自动门上安装了红外线传感器，红外线传感器就是温度传感器B．干簧管是将磁感应强度转换为电阻的一种元件C．与热敏电阻相比，金属热电阻的灵敏度差，测温范围小D．压电晶体的敏感元件就是转换元件【答案】D【详解】A．自动门上安装了红外线传感器，红外线传感器是依靠物体发出的红外线来工作的，与温度传感器不同，A错误；B．干簧管能够感知磁场，相当于开关，B错误；C．与热敏电阻相比，金属热电阻的灵敏度差，测温范围大，C错误；D．压电晶体的敏感元件同时兼为转换元件，D正确。

3．关于传感器，下列说法正确的是（）A．金属材料不可以制成传感器B．光敏电阻和热敏电阻都是由半导体材料制成的C．传感器都是通过感知电阻的变化来传递信号的D．以上说法都不正确【答案】D【详解】A．温度传感器可以用金属丝制作。

A错误；B．光敏电阻是由半导体材料制成的，热敏电阻有的是用金属制成。

B错误；C．根据原理不同，传感器可以通过感知电阻变化、电容变化、电感变化等来传递信号。

C 错误。

D．根据以上分析可知，D正确。

温度传感器的原理及应用典型练习题1

温度传感器的原理及应用典型练习题1注意事项：1．答题前填写好自己的姓名、班级、考号等信息2．请将答案正确填写在答题卡上1．传感器种类繁多，已广泛应用在生产生活中。

下列关于传感器的说法正确的是（）A．酒精检测仪应用了葡萄糖生物传感器B．电子秤所使用的测力装置主要使用了磁传感器C．电饭锅使用温度传感器实现自动控制温度D．电脑所用的光电鼠标主要采用声传感器【答案】C【详解】A．酒精检测仪应用了酒精生物传感器，选项A错误；B．电子秤所使用的测力装置主要使用了压力传感器，选项B错误；C．电饭锅使用温度传感器实现自动控制温度，选项C正确；D．电脑所用的光电鼠标主要采用光传感器，选项D错误。

故选C。

2．下列关于传感器的说法中正确的是（）A．电子秤应用的是光传感器B．自动调温的空调应用的是压力传感器C．霍尔元件能够把电学量转换为磁学量D．电饭锅通过温度传感器实现温度的自动控制【答案】D【详解】A．电子秤应用的是压力传感器，故A错误；B．自动调温的空调应用的是温度传感器，故B错误；C．霍尔元件能够把磁学量（磁感应强度）转换为电学量（霍尔电压），故C错误；D．电饭锅通过温度传感器实现温度的自动控制，故D正确。

故选D。

3．我国是新冠肺炎防疫工作做得最好的国家之一、进入公共场所，须查验“双码”并测量体温。

测量体温的体温枪使用的是（）A．压力传感器B．声音传感器C．红外传感器D．烟雾传感器【详解】测量体温的体温枪使用的是红外传感器。

故选C。

4．关于传感器的应用，下列说法中正确的是（）A．电熨斗是通过感温铁氧体的作用控制电路的通断的B．电子秤能通过应变片把力这个力学量转换为电学量进行测量C．话筒是一种常用的声传感器，其作用是将电信号转换为声信号D．热敏电阻是把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量的【答案】B【详解】A．电熨斗是通过温度传感器来实现温度的自主控制，故A错误；B．电子秤是通过应变片这个压力传感器把力学量转换为电学量进行测量的，故B正确；C．话筒是一种常用的声传感器，其作用是将声信号转换为电信号，故C错误；D．热敏电阻是把光温度这个热学量转换为电阻这个电学量的，故D错误。

传感器技术与应用课后习题答案

传感器技术与应用习题答案习题1l.1 检测系统由哪几部分组成? 说明各部分的作用。

答：检测系统是由被测对象、传感器、数据传输环节、数据处理环节和数据显示环节构成。

传感器是把被测量转换成电学量的装置，显然，传感器是检测系统与被测对象直接发生联系的部件，是检测系统最重要的环节，检测系统获取信息的质量往往是由传感器的性能确定的。

数据传输、处理环节，又称之为测量电路，它的作用是将传感器的输出信号转换成易于测量的电压或电流信号。

数据显示记录环节是检测人员和检测系统联系的主要环节，主要作用是使人们了解被测量的大小或变化的过程。

常用的有模拟显示、数字显示和图像显示三种。

1.2 传感器的型号有几部分组成？各部分有何意义?答：传感器是由敏感元件、转换元件和测量电路组成，敏感元件：直接感受被测量的变化，并输出与被测量成确定关系的某一物理量的元件，它是传感器的核心。

转换元件：将敏感元件输出的物理量转换成适于传输或测量电信号的元件。

测量电路：将转换元件输出的电信号进行进一步转换和处理的部分，如放大、滤波、线性化、补偿等，以获得更好的品质特性，便于后续电路实现显示、记录、处理及控制等功能。

1.3 测量稳压电源输出电压随负载变化的情况时，应当采用何种测量方法? 如何进行?答：直接测量。

使用电压表进行测量，对仪表读数不需要经过任何运算，直接表示测量所需要的结果。

1.4 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，试求该仪器的灵敏度。

解: 灵敏度s=(3.5-2.5)v/(5.0-4.5)mm=2v/mm1.5 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?答：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％。

温度传感器的应用典型练习题1

温度传感器的应用典型练习题1注意事项：1．答题前填写好自己的姓名、班级、考号等信息2．请将答案正确填写在答题卡上1．传感器是在自动控制、航空航天等实际应用中常用的电学元件。

下列可将光学量转化为电学量的传感器为（）A．电视机遥控接收器B．热敏电阻C．霍尔元件D．电阻应变片【答案】A【详解】A．电视机遥控接收器是把光学量转化为电学量的装置，选项A正确；B．热敏电阻是把热学量转化为电学量的装置，选项B错误；C．霍尔元件是把磁学量转化为电学量的装置，选项C错误；D．电阻应变片是把力学量转化为电学量的装置，选项D错误；故选A。

2．如图所示，额温枪因其具有快速、无接触测温的特点，被广泛应用来进行疫情防控测温。

额温枪核心部件的传感器是（）A．电压传感器B．温度传感器C．压强传感器D．声音传感器【答案】B【详解】额温枪是通过测量人体发射的红外线来感知人体体温的，其核心部件是红外温度传感器。

故选B。

3．传感器在日常生活中有着广泛的应用，它的种类多种多样，其性能也各不相同，电热水壶有水烧干自动断电装置，电热水壶内实现这一功能的传感器是（）A．力传感器B．温度传感器C．声传感器D．光传感器【答案】B【详解】电热水壶有水烧干自动断电装置，温度达到设定的温度后，会自动停止工作，说明其内部应用的是温度传感器，故选B。

4．如图所示为一种自动高温报警器的原理图。

在水银温度计的顶端封入一段金属丝，以下说法正确的是（）A．温度升高至72°C时，L1亮灯报警B．温度升高至72°C时，L2亮灯报警C．温度升高至78°C时，L1亮灯报警D．温度升高至78°C时，L2亮灯报警【答案】D【详解】由图可知，温度升高至78°C时，水银与金属丝接触，电路接通，L2亮灯报警。

故选D。

5．某电饭锅的结构如图所示，其中温度传感器的主要元件是感温铁氧体，常温下感温铁氧体具有铁磁性，能够被磁体吸引，但是温度上升到约103℃时，就失去了铁磁性，不能被磁体吸引了。