1-4传感器作业

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国家开放大学《机电一体化系统综合实训》作业1-4参考答案

国家开放大学《机电一体化系统综合实训》作业1-4参考答案作业1一、名词解释(每小题2分，共10分)1. 测量——是人们借助于专门的设备，通过一定的方法对被测对象收集信息，取得数据概念的过程。

2.灵敏度——指在稳态下，输出的变化量ΔY与输入的变化量ΔX的比值。

即为传感器灵敏度。

S=dy/dx=ΔY/ΔX3. 压电效应——某些电介质，当沿着一定的方向对它施加力而使它产生变形时，内部就会产生极化现象，同时在它的两个表面上将产生符号相反的电荷。

当外力去掉后，它又重新恢复到不带电的状态，这种现象被称为压电效应。

4. 动态误差——在被测量随时间变化过程中进行测量时所产生的附加误差称为动态误差。

5. 传感器——是一种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。

二、填空题（每小题2分，共20分)1. 滚珠丝杆中滚珠的循环方式：（内循环）和（外循环）。

2. 机电一体化系统，设计指标和评价标准应包括（性能指标），（系统功能），（使用条件）。

3. 顺序控制系统是按照预先规定的次序完成一系列操作的系统，顺序控制器通常用（PLC）。

4. 某光栅的条纹密度是50条/mm，光栅条纹间的夹角θ=0.001孤度，则莫尔条纹的宽度是（20mm）。

5. 连续路径控制类中为了控制工具沿任意直线或曲线运动，必须同时控制每一个轴的（位置和速度），使它们同步协调到达目标点。

6. 某4极交流感应电机，电源频率为50Hz，转速为1470r/min，则转差率为（0.02）。

7. 齿轮传动的总等效惯量与传动级数（增加而减小）。

8. 累计式定时器工作时有（2）。

9. 复合控制器必定具有（前馈控制器）。

10. 钻孔、点焊通常选用（简单的直线运动控制）类型。

三、选择题（每小题2分，共10分）1. 一般说来，如果增大幅值穿越频率ωc的数值，则动态性能指标中的调整时间ts（）A. 产大B. 减小C. 不变D. 不定2. 加速度传感器的基本力学模型是（）A. 阻尼—质量系统B. 弹簧—质量系统C. 弹簧—阻尼系统D. 弹簧系统3. 齿轮传动的总等效惯量与传动级数（）A. 有关B. 无关C. 在一定级数内有关D. 在一定级数内无关4. 顺序控制系统是按照预先规定的次序完成一系列操作的系统，顺序控制器通常用（）A. 单片机B. 2051C. PLCD. DSP5、伺服控制系统一般包括控制器、被控对象、执行环节、比较环节和检测环节等个五部分。

传感器课程设计大纲

传感器课程设计大纲一、课程目标知识目标：1. 理解传感器的定义、分类和基本工作原理；2. 掌握不同传感器（如温度传感器、光敏传感器、压力传感器等）的特性和应用场景；3. 学会分析传感器在生活中的应用案例，了解传感器技术在工业、医疗、环保等领域的意义。

技能目标：1. 能够正确使用传感器进行数据采集，并进行简单的数据处理；2. 能够设计简单的传感器应用电路，进行实验操作；3. 学会运用传感器技术解决实际问题，提高创新能力。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对传感器技术的好奇心和探究欲望，激发学习兴趣；2. 增强学生对传感器技术在科技发展中的重要作用的认识，提高社会责任感；3. 培养学生团队合作意识，提高沟通与协作能力。

课程性质：本课程为初中物理选修课程，以实践为主，理论联系实际。

学生特点：初中生具备一定的物理基础，好奇心强，善于观察和动手实践。

教学要求：结合学生特点，注重启发式教学，引导学生主动探究，提高实践操作能力。

通过课程学习，使学生达到以上设定的知识、技能和情感态度价值观目标。

在教学过程中，将目标分解为具体的学习成果，便于后续教学设计和评估。

二、教学内容1. 传感器基础知识- 传感器的定义与分类- 传感器的基本工作原理2. 常见传感器介绍- 温度传感器：热敏电阻、热电偶等- 光敏传感器：光敏电阻、光电管等- 压力传感器：应变片式、电容式等- 其他传感器：湿度传感器、声音传感器等3. 传感器应用案例分析- 家用电器中的传感器应用- 工业生产中的传感器应用- 环境监测中的传感器应用4. 传感器实验操作- 传感器数据采集与处理- 简单传感器电路设计- 传感器应用实例制作5. 传感器技术发展及其在现代社会中的应用- 传感器技术的发展趋势- 传感器在科技领域的创新应用教学内容安排与进度：第一课时：传感器基础知识，了解传感器的定义、分类和基本工作原理第二课时：常见传感器介绍，学习各种传感器的特性和应用第三课时：传感器应用案例分析，分析生活中的传感器应用实例第四课时：传感器实验操作（一），学习数据采集与处理方法第五课时：传感器实验操作（二），设计简单传感器电路和应用实例第六课时：传感器技术发展及其在现代社会中的应用，探讨传感器技术的发展趋势和创新应用教材章节：本教学内容参考初中物理选修教材《传感器》相关章节。

1-4 位移传感器解析

7
4.1.1 光栅传感器
放大
圆光栅还有一个参数叫栅距角 γ 或称 w 放大 a b 节距角 , 它是指圆光栅上相邻两条栅线的夹角。
a w
b
(a ) 长光栅
(b ) 圆光栅
4.1.1 光栅传感器
2. 莫尔条纹原理
莫尔条纹的成因是由主光栅和指示光栅的遮光和透光效应形成的（两只光栅参数相同）。主光栅用于满足测量范围及精度，指示光栅（通常是从主尺上裁截一段）用于拾取信号。
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4.正弦微窗光栅位移传感器
所谓正弦微窗光栅是指光栅是由许多微小的窗口排列而成。
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4.正弦微窗光栅位移传感器
微窗单元为一长方形, 中间有一透光孔, 透光孔内光强透过率为一常数C, 孔以外区域光强透过率为零或接近于零, 透光孔的内边缘沿y 方向的跨度Δ y是一个变量，可表示为 h y 1 sin 2 x W 2
5
4.1.1 光栅传感器
1.光栅位移传感器的结构光栅通常是由在表面上按一定间隔制成透光和不透光的条纹玻璃构成，称之为透射光栅，或在金属光洁的表面上按一定间隔制成全反射和漫反射的条纹，称为反射光栅。
利用光栅的一些特点可进行线位移和角位移的测量。测量线位移的光栅为矩形并随被测长度增加而加长，称之为长光栅；而测量角位移的光栅为圆形，称之为圆光栅。
如果滑尺相对于定尺自某初始位置算起的位移量为x。则x机械位移引起的电角度变化θ＝2πx/W。
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4. 感应同步器信号处理方式
当滑尺正弦绕组上加激磁电压us后，与之相耦合的定尺绕组上的感应电压为： uos= K us cos K— 电磁感应系数 —定尺绕组上感应电压的相位角（空间相位角）当滑尺余弦绕组上加激磁电压uc后，与之相耦合的定尺绕组上的感应电压为： uoc = K uc cos（ + π /2） =－K ucsin

作业4 传感器答案(1)

作业4 位移传感器与位移测试班级：姓名：学号：成绩：一、填空题1、金属电阻应变片与半导体应变片的物理基础的区别在于，前者利用金属丝的几何变形(应变效应)引起的电阻变化，后者利用半导体材料的电阻率变化(压阻效应)引起的电阻变化。

2、差动变压器式电感传感器的基本原理是利用了电磁感应中的互感现象。

3、为了提高变极距电容式传感器的灵敏度、线性度及减小外部条件变化对测量精度的影响，实际应用时常常采用差动工作方式。

4、金属导体置于交流磁场中，导体表层产生闭合的电流，利用该原理制作的传感器称为电涡流传感器。

这种传感器只能测量金属导体物体。

5、光栅式传感器是依靠莫尔条纹的三大特性: 位移的放大特性，栅距误差的平均效应和__莫尔条纹运动与光栅运动的一一对应关系（光栅栅距与莫尔条纹间距的对应关系）__来进行位移的精密测量的。

6、差动变压器式传感器理论上讲，衔铁位于中心位置时输出电压为零，而实际上输出电压不为零，这个不为零的电压称为零点残余电压；利用差动变压器测量位移时，如果要求区别位移方向可采用差动整流电路或相敏检波电路。

7、电容式和电感式传感器常采用差动式结构，其作用是提高灵敏度，减少非线性度。

二、选择题1. 能够感受湿度的电容式传感器属于变 D 的电容式传感器。

A电阻率 B 相对面积 C 极距 D 介质2. 可变磁阻式传感器的灵敏度S与气隙长度δ有关，δ B灵敏度越高。

A 越大B 越小C 速度越快D 速度越慢3.为了提高自感式传感器灵敏度和线性度，实际应用时常采用D 工作方式。

A同步 B异步 C共模输入 D差动4. 不能用涡流式传感器进行测量的是 D 。

A位移 B材质鉴别 C探伤 D非金属材料5.电阻应变片的输入为 B 。

（A）力（B）应变（C）速度（D）加速度6．为减少变极距型电容传感器灵敏度的非线性误差,应选用 C 类型的传感器为最好。

（A）大间距（B）高介电常数（C）差动式（D）小间距7.金属丝应变片在测量构件应变时，电阻的相对变化主要由 B 来决定的。

项目4霍尔传感器

霍尔元件材料：
1．锗(Ge) 输出小，但温度性能和线性度较好；
2．硅(Si) 线性度最好，但带负载能力较差，通常不作单
个霍尔元件； 3．砷化铟(InAs)
输出较大，受温度影响小，线性度较好，应用较多； 4．锑化铟(InSb)
输出大，但受温度影响大（尤其是低温）
2) 测量电路
图中控制电流I由电源 UE供给，可以是直流电源或交流电源，调节电阻RW 是用来调节控制电流I的大小；RL是霍尔输出电压UH 的负载电阻，通常是放大
4、集成霍尔传感器集成霍尔传感器是利用硅集成电路工艺将霍尔元件和测量线路集成在一起的一种传感器。它取消了传感器和测量电路之间的界限，实现了材料、元件、电路三位一体。集成霍尔传感器与分立相比，由于减少了焊点，因此显著地提高了可靠性。此外，它具有体积小、重量轻、功耗低等优点，正越来越爱到众的重视。集成霍尔传感器的输出是经过处理的霍尔输出信号。按照输出信号的形式，可以分为开关型集成霍尔传感器和线性集成霍尔传感器两种类型。
(1) 开关型集成霍尔传感器
开关型集成霍尔传感器是把霍尔元件的输出经过处理后输出一个高电平或低电平的数字信号。其典型电路见图。
U0 UOH
UOL
B(L H)
B(H L) B
图6-2-7 输出电平U0与B的关系
集成霍尔传感器的输出电平与磁场B之
间的关系见图6-2-7，可以看出，集成霍尔传感器的导通磁感应强度和截止磁感应强度之间存在滞后效应。
I H
和霍尔电压 V ，就可以根据下式 H
B V KI
H
H
求出磁感应强度B。
霍尔效型半导体材料制成的
霍尔元件。当沿X方向通以电流 I 后，载流子（对N型半 H

国家开放大学机电一体化系统形考作业1-4答案

作业1一、判断题（每个2分，共18分）题目1滚珠丝杆机构不能自锁。

正确的答案是“对”。

题目2转动惯量大不会对机电一体化系统造成不良影响。

正确的答案是“错”。

题目3谐波齿轮减速器输入转速一般从刚轮输入。

正确的答案是“错”。

题目4直线运动导轨是用来支承和引导运动部件按给定的方向作往复直线运动。

正确的答案是“对”。

题目5在机电一体化系统中，通过增大执行装置的固有频率可有效提高系统的稳定性。

正确的答案是“对”。

题目6在机电一体化系统中，通过提高系统的阻尼能力可有效提高系统的稳定性。

正确的答案是“对”。

题目7在机电一体化系统中，通过消除传动系统的回程误差可有效提高系统的稳定性。

正确的答案是“对”。

题目8在机电一体化系统中，通过提高驱动元件的驱动力可有效提高系统的稳定性。

正确的答案是“错”。

题目9在机电一体化系统中，通过减小机构的传动误差可有效提高系统的稳定性。

正确的答案是“错”。

二、选择题（每个5分，共30分）题目10机电一体化系统的基本功能要素之一：接口的基本功能是（）。

正确答案是：以上三者题目11机电一体化系统的核心是（）。

正确答案是：控制器题目12机电一体化系统中，根据控制信息和指令所要求的动作这一功能的是（）。

正确答案是：执行机构题目13（）不是机电一体化产品。

正确答案是：打字机题目14（）装置是电机一体化系统的感觉器官，它可以从待测对象那里获取能反应待测对象特性和状态的信息。

正确答案是：传感检测题目15Mechatronics是两个不同学科领域名称的组合，这两个不同的学科是（）。

正确答案是：机械学与电子学题目16机电一体化系统（产品）设计方案的常用方法无（）。

正确答案是：经验法题目17在机电一体化系统中，机械传动要满足伺服控制的三个主要要求是（）。

正确答案是：传动精度、稳定性、快速响应性题目18在设计齿轮传动装置时，对于转动精度要求高的降速齿轮传动链，可按什么原则进行设计（）。

正确答案是：输出轴转角误差最小题目19齿轮传动的总等效惯量随传动级数（）。

传感器·作业

第一章1-1 什么是测量值的绝对误差、相对误差、引用误差答：绝对误差是指测量值与真值的差，绝对误差是有正、负并有量纲的，即x L ∆=-相对误差分为：实际相对误差和标称相对误差：实际相对误差是指：绝对误差在真值中所占的百分比，即100%Lδ∆=⨯，由于真值L 往往无法知道，相对误差常用标称相对误差。

标称相对误差是指：绝对误差在实际测量值中所占的百分比，即100%xδ∆=⨯。

引用误差是指：绝对误差在仪表满量程中所占的百分比，即100%γ∆=⨯-测量范围上限测量范围下线Δ——绝对误差；x ——测量值； L ——真值。

1-2 用测量范围为-50~150kPa 的压力传感器测量140kPa 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：绝对误差：x L ∆=-()1421402kPa =-= 实际相对误差：2100%100% 1.43%140L δ∆=⨯=⨯≈ 标称相对误差：2100%100% 1.41%142x δ∆=⨯=⨯≈引用误差：2100%100%1%15050γ∆=⨯=⨯=-+测量范围上限测量范围下线1-3 什么是系统误差系统误差可分为哪几类系统误差有哪些检验方法如何减小和消除系统误差答：在同一测量条件下，多次测量被测量时，绝对值和符号保持不变，或在条件改变时，按一定规律（如线性、多项式、周期性等函数规律）变化的误差称为系统误差。

分两种：前者为恒值系统误差，后者为变值系统误差。

系统误差的检验方法：1.实验对比法2.残余误差观察法3.准则检测法系统误差的减小和消除：1.在测量结果中进行修正2.消除系统误差的根源3.在测量系统中采用补偿措施4.实时反馈修正第二章2-1 什么叫传感器它有哪几部分组成它们的作用及相互关系如何1、传感器是一种以一定的精确度把被测量转换为与之确定对应关系的、便于应用的某种物理量的测量装置。

2、传感器由敏感元件、转换元件和辅助部件组成。

作业传感器习题四.

附：课堂上做过的题 2.如图所示直流应变电桥，E=4V，R1=R2=R3=R4=120Ω，试求：（1）R1为金属应变片，其余为外接电阻，当R1的增量为为多少？ R1=1.2Ω时，电桥输出电压 U o （2）R1、R2为应变片，感受的应变极性和大小都相同，其余为外接电阻。问能否进行应变测量？（3）上题中若R1与R2感受应变的极性相反，且︱ R2︱=︱ R1︱ =1.2Ω。问输出电压为多少？（4）由（1）～（3）能得出什么结论？
（2）重物m为多少吨？

4、梁的宽度为15mm，厚度为1mm,上下表面分别贴上 R1和R2，应变片距受力点10mm，且R1=R2=100Ω，应 2 变片K=2.0，材料弹性模量 ,R1 、R2按在半 2E= .0 105 N / mm 桥双臂的桥路上测量，U1=2V，输出电压 U =1.0mV, 试 o （1）画出测量电路；（2）计算受力后的R1、R2值；（3）所受作用力F为多少牛顿？
直流应变电桥
习题四
1.弹性元件在传感器中起什么作用？弹性敏感元件的基本特性有哪些？变换力的弹性敏感元件主要有哪几种？各有何特点？试说明金属丝电阻应变片与半导体应变片的相同点与不同点。

பைடு நூலகம்

3.有一测量吊车起吊物重量的拉力传感器，R1、R2、 R3、R4贴在等截面轴上，已知等截面轴的截面积为 11 2 0.00196m²，弹性模量E为 2.0 10 ，泊松比为 N / m 0.30。 R1、R2、R3、R4的标称值均为120Ω，灵敏系数为2.0，它们组成全桥如图b所示，桥路电压为2V，测得输出电压为2.6mv，试求：（1）等截面轴的纵向应变及横向应变。

传感器与测试技术_平时作业及讲评(电大四次平时作业)

若金属丝沿长度方向受力而伸长，通常将称为纵向应变，标为。因为它的数值在
通常的测量中甚小，故常用10-6作为单位来表示，称为微应变，标以。例如ε=0.001
就可以表示为，称为具有1000微应变。金属丝沿其轴向拉长使其径向缩小，二者之间的关系为
所以
令（3-4）
称为金属丝的灵敏系数，它表示金属丝发生单位轴向应变时所引起的电阻值的相对变化。
4．简述压磁式传感器的工作原理。
答：压磁式测力传感器的压磁元件由具有正磁致伸缩特性的硅钢片粘叠而成。如下图所示，硅钢片上冲有四个对称的孔，孔1、2的连线与孔3、4相互垂〔图(a)〕。孔1、2间绕有激磁绕组W12，孔3、4间绕有测量绕组W34，外力F与绕组W12、W34所在平面成45°角。当激磁绕组W12通过一定的交变电流时，铁心中就产生磁场H，方向如图(b)所示。设将孔间区域分成A、B、C、D四部分。在无外力作用时，A、B、C、D四部分的磁导率相同，磁力线呈轴对称分布，合成磁场强度H平行于测量绕组W34的平面。在磁场作用下，导磁体沿H方向磁化，磁通密度B与H取向相同。由于测量绕组无磁通通过，故不产生感应电势。
5．磁电式传感器可分为几类？各有什么性能特点？
答：磁电式传感器分类。
1〕变磁通式磁电传感器
这种类型的传感器线圈和磁铁固定不同，利用铁磁性物质制成一个齿轮（或凸轮）与被测物体相连而连动，在运动中齿轮（或凸轮）不断改变磁路的磁阻，从而改变了线圈的磁通，在线圈中感应出电动势。这种类型的传感器在结构上有开磁路和闭磁路两种，一般都用来测量旋转物体的角速度，产生感应电势的频率作为输出，感应电动势的频率等于磁通变化的频率。
压磁式测力传感器的工作原理
若对压磁元件施加压力F，如图(c)所示，A、B区域将产生很大的压应力σ，而C、D区域基本上仍处于自由状态。对于正磁致伸缩材料，压应力σ使其磁化方向转向垂直于压力的方向。因此，A、B区的磁导率μ下降，磁阻增大，而与应力垂直方向的μ上升，磁阻减小。磁通密度B偏向水平方向，与测量绕组W34交链，W34中将产生感应电势e。F值越大，W34交链的磁通越多，e值就越大。经变换处理后，即能用电流或电压来表示被测力F的大小。

传感器原理及应用第三版王化祥张淑英天津大学课后答案1

传感器技术习题解答【完善版by在水一方】第一章传感器的一般特性1-6题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：端基法和最小二乘法。

1－5：答：由一阶传感器频率传递函数w(jw)=K/(1+jωτ),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+(ωτ)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＝5Y FS＝250－0＝250故δH＝Δhmax/Y FS*100%＝2%故此在该点的迟滞是2％。

传感器原理与应用习题第4章电容式传感器 (1)

《传感器原理与应用》及《传感器与测量技术》习题集与部分参考答案教材：传感器技术（第3版）贾伯年主编，及其他参考书第4章电容式传感器4-1 电容式传感器可分为哪几类？各自的主要用途是什么？答：（1）变极距型电容传感器：在微位移检测中应用最广。

（2）变面积型电容传感器：适合测量较大的直线位移和角位移。

（3）变介质型电容传感器：可用于非导电散材物料的物位测量。

4-2 试述变极距型电容传感器产生非线性误差的原因及在设计中如何减小这一误差？答：原因：灵敏度S 与初始极距0δ的平方成反比，用减少0δ的办法来提高灵敏度，但0δ的减小会导致非线性误差增大。

采用差动式，可比单极式灵敏度提高一倍，且非线性误差大为减小。

由于结构上的对称性，它还能有效地补偿温度变化所造成的误差。

4-3 为什么电容式传感器的绝缘、屏蔽和电缆问题特别重要？设计和应用中如何解决这些问题？答：电容式传感器由于受结构与尺寸的限制，其电容量都很小，属于小功率、高阻抗器，因此极易受外界干扰，尤其是受大于它几倍、几十倍的、且具有随机性的电缆寄生电容的干扰，它与传感器电容相并联，严重影响传感器的输出特性，甚至会淹没没有用信号而不能使用。

解决：驱动电缆法、整体屏蔽法、采用组合式与集成技术。

4-4 电容式传感器的测量电路主要有哪几种？各自的目的及特点是什么？使用这些测量电路时应注意哪些问题？4-5 为什么高频工作的电容式传感器连接电缆的长度不能任意变动？答：因为连接电缆的变化会导致传感器的分布电容、等效电感都会发生变化，会使等效电容等参数会发生改变，最终导致了传感器的使用条件与标定条件发生了改变，从而改变了传感器的输入输出特性。

4-6 简述电容测厚仪的工作原理及测试步骤。

4-7 试计算图P4-1所示各电容传感元件的总电容表达式。

4-8如图P4-2所示，在压力比指示系统中采用差动式变极距电容传感器，已知原始极距1δ＝2δ＝0.25mm ，极板直径D ＝38.2mm ，采用电桥电路作为其转换电路，电容传感器的两个电容分别接R ＝5.1k Ω的电阻后作为电桥的两个桥臂，并接有效值为U1＝60V 的电源电压，其频率为f ＝400Hz ，电桥的另两桥臂为相同的固定电容C ＝0.001μF 。

传感器作业答案

第1章传感器与检测技术基础思考题答案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 ，求该仪器的灵敏度。

解：该仪器的灵敏度为25.40.55.35.2-=--=S mV/mm5.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 ℃6.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。

第2章电阻式传感器思考题答案4.采用阻值为120Ω灵敏度系数K =2.0的金属电阻应变片和阻值为120Ω的固定电阻组成电桥，供桥电压为4V ，并假定负载电阻无穷大。

当应变片上的应变分别为1和1 000时，试求单臂、双臂和全桥工作时的输出电压，并比较三种情况下的灵敏度。

解：单臂时4U K Uε=，所以应变为1时660102410244--⨯=⨯⨯==U K U ε/V ，应变为1000时应为330102410244--⨯=⨯⨯==U K U ε/V ；双臂时2U K Uε=，所以应变为1时66104210242--⨯=⨯⨯==U K Uε/V ，应变为1000时应为33104210242--⨯=⨯⨯==U K Uε/V ；全桥时U K U ε=0，所以应变为1时6108-⨯=U/V ，应变为1000时应为30108-⨯=U /V 。

传感器重点内容作业题答案

传感器重点内容作业题答案1-10 对某节流元件开孔直径d20的尺⼨进⾏了15次测量，测量数据如下（单位：mm）：120.42 120.43 120.40 120.42 120.43 120.39 120.30 120.40 120.43 120.41 120.43 120.42 120.39 120.39 120.40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1：①求算术平均值及标准差，②判断有⽆粗⼤误差⽤格拉布斯准则，n=15，取置信概率Pa=0.95，得格拉布斯系数G=2.41。

则：数据120.30标准差超出，所以剔除。

剔除后剩余14个数据计算：，⽤格拉布斯准则，n=14，取置信概率Pa=0.95，得格拉布斯系数G=2.37。

则：，经判断⽆坏值。

③计算算术平均值的标准差：④测量结果：Pa=0.9973解2：⑤求算术平均值及标准差：（同解1）⑥判断有⽆粗⼤误差⽤格拉布斯准则，n=15，取置信概率Pa=0.99，得格拉布斯系数G=2.70。

则：数据120.30标准差超出，所以剔除。

剔除后剩余14个数据计算：，⽤格拉布斯准则，n=14，取置信概率Pa=0.99，得格拉布斯系数G=2.66。

则：，经判断⽆坏值。

⑦计算算术平均值的标准差：⑧测量结果：Pa=0.99731-13 测量某电路的电流I=22.5mA，电压U=12.6V，标准差分别为σI=0.5mA,σU=0.1V，求所耗功率P=UI及其标准差。

解：所以所耗功率283.5mW，标准差6.69mW。

2-1 什么叫传感器？它由哪⼏部分组成？1、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。

2、传感器由：敏感元件、转换元件、信号调理与转换电路和辅助的电源组成。

3、它们的作⽤是：（1）敏感元件：是指传感器中能直接感受或响应被测量的部分；（2）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适于传输或测量的电信号部分；（3）信号调理与转换电路：由于传感器输出信号⼀般都很微弱，需要有信号调理与转换电路，进⾏放⼤、运算调制等；（4）辅助的电源：此外信号调理转换电路以及传感器的⼯作必须有辅助的电源。

模块四温度传感器及其应用习题

模块四温度传感器及其应用习题一、填空题：1、中间导体定律：在热电偶中接入第三种导体，只要第三种导体的两接点温度相同，则热电偶的热电动势。

2、导体的电阻率随温度变化而变化的物理现象为导体的热阻效应。

金属热电阻就是基于这一效应测量温度的。

热电阻主要有和。

3、半导体热敏电阻按温度系数可分为、和。

4、同的金属两端分别连在一起构成闭合回路，如果两端温度不同，电路中会产生电动势，这种现象称；若两金属类型相同两端温度不同，加热一端时电路中电动势。

5、从材料来看，金属热电阻目前应用比较广泛的有和铜热电阻两种；某热电阻的分度号为Pt100，其中100的含义是。

6、热电动势由两部分电动势组成，一部分是两种导体的电动势，另一部分是单一导体的电动势。

7、热电偶产生热电势必须具备的基本条件是和。

8、补偿导线法常用作热电偶的冷端温度补偿，它的理论依据是定律。

9、热电偶是将温度变化转换为的测温元件，热电阻和热敏电阻是将温度转换为变化的测温元件。

10、热电阻最常用的材料是和铜，工业上被广泛用来测量中低温区的温度，在测量温度要求不高且温度较低的场合，铜热电阻得到了广泛应用。

11、根据热敏电阻的三种类型，其中最适合开关型温度传感器。

12、热敏电阻常数B 大于零的是温度系数的热敏电阻。

13、不同的金属两端分别连在一起构成闭合回路，如果两端温度不同，电路中会产生电动势，这种现象称效应；若两金属类型相同两端温度不同，加热一端时电路中电动势E = 。

14、普通热电偶的输出电动势仅仅反映两个结点之间的15、热电动势由温差电动势和电动势两部分组成。

16、热电偶的热电动势由和组成，热电动势的大小取决于和，热电动势产生的两个必要条件是：和。

17、利用热敏电阻对电动机实施过热保护，应选择型热敏电阻。

18、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。

传感器作业及习题解析

“传感技术及应用”作业与习题一、绪论作业习题1.什么是传感器？（传感器定义）传感器由哪几个部分组成？分别起到什么作用？2.解释下列名词术语：敏感元件;2)传感器; 3)信号调理器;4)变送器。

讨论习题1.什么是传感器？常用的分类方法有哪两种？思考题1. 传感器特性在检测系统中起到什么作用？二、传感器的一般特性作业习题判断以下各题正确与否：1.传感器是一种测量器件或装置，它将被测量按一定规律转换成可用输出，一般系统有输入和输出，所以均可看作传感器。

2.传感器的静态特性曲线表示法一般有方程表示法，曲线表示法，列表表示法三种，但是它们严格意义上是等效的。

3.迟滞误差、非线性误差和重复性误差都会给测量结果带来误差，但它们都可用统计平均的办法减少。

4.传感器的阈值，实际上就是传感器在零点附近的分辨力。

5.某位移传感器的测量量程为1mm，分辨力为0.001 mm，这说明传感器的灵敏度很高，其灵敏度为0.1 %。

6.传感器A采用最小二乘法拟合算得线性度为土0.6%，传感器B采用端点直线法算得线性度为±0.8%，则可以肯定传感器A的线性度优于传感器B。

7.无论何种传感器，若要提高灵敏度必然会增加非线性误差。

8.幅频特性优良的传感器，其动态范围大，故可以用于高精度测量。

讨论习题1.传感器的性能参数反映了传感器的什么关系？2.静态参数有哪些？各种参数代表什么意义？3.动态参数有那些？应如何选择？思考题1.对于一阶传感器而言，传感器的时间常数越小，工作频域越宽，动态响应越好。

2.对于二阶传感器而言，可以通过减小传感器运动部分质量和增加弹性敏感元件的刚度来提高传感器的固有频率。

三、电阻式传感器作业习题1．什么是应变效应？什么是压阻效应？什么是横向效应？2. 说明电阻应变片的组成和种类。

电阻应变片有哪些主要特性参数？3．一个量程为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 。

敏感材料与传感器作业1-2答案

《敏感材料与传感器》作业（1、2次合并）1.解释：传感器、传感器技术、敏感材料、磁阻效应、双金属敏感元件、LB膜、SA膜、形变规、约瑟夫逊(Josephson)效应、色谱法、形状记忆现象、陶瓷材料、压电效应、热释电效应、空穴、有效质量、压阻效应（1）传感器：传感器是能够感受被测量并按照一定的规律将其转换成为可用信号（如电信号、光信号）的器件或装置，它通常有敏感元件、转换元件及相应的机械结构和电子线路所构成。

（2）传感器技术：传感器技术是一个汇聚物理、化学、材料、器件、机械、电子、生物工程等多类型的交叉学科，涉及传感检测原理、传感器件设计、传感器开发和应用的综合技术。

（3）敏感材料：敏感材料是指对电、光、声、力、热、磁、气体分布等测量的微小变化而表现出性能明显改变的功能材料。

（4）磁阻效应：物质在磁场中电阻发生变化的现效应象。

（5）双金属敏感元件：是将热膨胀系数不同的两种金属片贴合而成的敏感元件。

（6）LB膜：将含有亲水基和疏水基的两性分子正在水面上形成的一个分子层厚度的膜（即单分子膜），以一定的方式累计到基板上的技术。

（7）SA膜：分子自组装膜是分子通过化学键相互作用自发吸附在固/液或气/固界面而形成的热力学稳定和能量最低的有序膜。

（8）形变规：形变规是利用物质因受力而使其电阻发生变化的敏感元件。

（9）约瑟夫逊效应：在两个导体间插入纳米量级的绝缘体，超导电流会从一块超导体无阻通过绝缘体到另外一块超导体。

此超导体/绝缘体/超导体结被称为约瑟夫逊结。

（10）色谱法：使混合物中各组分在两相间进行分配,其中一相是不动的(固定相),另一相(流动相)携带混合物流过此固定相,与固定相发生作用,在同一推动力下,不同组分在固定相中滞留的时间不同,依次从固定相中流出,又称色层法,层析法。

（11）形状记忆现象：具有一定形状（初始形状）的固体材料，在某一低温状态下经过塑性变形后（另一形状），通过加热到这种材料固有的某一临界温度以上时，材料又恢复到初始的形状。

《传感器技术》第3版课后部分习题解答

潘光勇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——传感器在规定测量范围内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内仍保持其性能的能力。

8、漂移——在一定时间间隔内，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）——传感器在满量程内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。