传感器与传感器技术何道清课后答案
传感器技术课后习题答案.doc
2-4 2-5 原因：U (® NR 、 △氏斗=亍————+—△R, 1 A/?. 一 △七 A/?.R\ R 2 R$ M 衡量传感器静态特性的主要指标。
说明含义。
1、 线性度一一表征传感器输出■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、 灵敏度一一传感器输出量增量与被测输入量增量之比。
3、 分辨力一一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。
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。
2- 1金属应变计与半导体工作机理的异同？比较应变计各种灵敏系数概念的不同意义。
(1)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)对于金属材料，灵敏系数Ko-Km=(l+2u)+C(l-2u)o 前部分为受力后金属几何尺寸变化，一•般U ^0. 3,齿I 匕(1+2 U )=1.6；后部分为电阻率随应变而变的部分。
金属丝材的应变电阻效应以结构尺寸变化为主。
对于半导体材料，灵敏系数K 。
二Ks=(l+2u)+ nE 。
前部分同样为尺寸变化，后部分为半导体材料的压阻效应所致, 而JiE 》(1+2 u),因此Ko=Ks=JiEo 半导体材料的应变电阻效应主要基于压阻效应。
2-3简述电阻应变计产生热输出(温度误差)的原因及其补偿办法。
传感器与传感器技术(何道清)课后答案
《传感器与传感器技术》计算题答案1—5 某传感器给定精度为2%F·S，满度值为50mV ，零位值为10mV ，求可能出现的最大误差δ(以mV 计)。
当传感器使用在满量程的1/2和1/8时，计算可能产生的测量百分误差。
由你的计算结果能得出什么结论?解：满量程（F ▪S ）为50﹣10=40(mV) 可能出现的最大误差为：∆m ＝40⨯2%=(mV) 当使用在1/2和1/8满量程时，其测量相对误差分别为：%4%10021408.01=⨯⨯=γ %16%10081408.02=⨯⨯=γ1—6 有两个传感器测量系统，其动态特性可以分别用下面两个微分方程描述，试求这两个系统的时间常数τ和静态灵敏度K 。
（1）T y dt dy5105.1330-⨯=+ 式中, y ——输出电压，V ；T ——输入温度，℃。
（2）x y dt dy6.92.44.1=+式中，y ——输出电压，μV ；x ——输入压力，Pa 。
解：根据题给传感器微分方程，得 （1） τ=30/3=10(s)，K=⨯10-5/3=⨯10-5(V/℃)；(2) τ==1/3(s)， K==(μV/Pa)。
1—7 已知一热电偶的时间常数τ=10s ，如果用它来测量一台炉子的温度，炉内温度在540℃至500℃之间接近正弦曲线波动，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。
以及输入与输出之间的相位差和滞后时间。
解：依题意，炉内温度变化规律可表示为x (t) =520+20sin(ωt)℃由周期T=80s ，则温度变化频率f =1/T ，其相应的圆频率 ω=2πf =2π/80=π/40；温度传感器（热电偶）对炉内温度的响应y(t)为y(t)=520+Bsin(ωt+ϕ)℃热电偶为一阶传感器，其响应的幅频特性为()()786010********22.B A =⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯π+=ωτ+==ω因此，热电偶输出信号波动幅值为B=20⨯A(ω)=⨯=15.7℃由此可得输出温度的最大值和最小值分别为y(t)|m ax =520+B=520+=535.7℃y(t)|m in =520﹣B==504.3℃输出信号的相位差ϕ为ϕ(ω)= -arctan(ωτ)= -arctan(2π/80⨯10)= -︒相应的时间滞后为∆t =()s 4.82.3836080=⨯1—8 一压电式加速度传感器的动态特性可以用如下的微分方程来描述，即x y dt dy dt y d 1010322100.111025.2100.3⨯=⨯+⨯+式中，y ——输出电荷量，pC ；x ——输入加速度，m/s 2。
《传感器原理与传感器技术》课后答案
第1章传感器与检测技术基础思考题答案l.检测系统由哪几部分组成? 说明各部分的作用。
答：一个完整的检测系统或检测装置通常是由传感器、测量电路和显示记录装置等几部分组成，分别完成信息获取、转换、显示和处理等功能。
当然其中还包括电源和传输通道等不可缺少的部分。
下图给出了检测系统的组成框图。
检测系统的组成框图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，因为检测系统的其它环节无法添加新的检测信息并且不易消除传感器所引入的误差。
测量电路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。
通常传感器输出信号是微弱的，就需要由测量电路加以放大，以满足显示记录装置的要求。
根据需要测量电路还能进行阻抗匹配、微分、积分、线性化补偿等信号处理工作。
显示记录装置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。
2．什么是传感器？它由哪几个部分组成？分别起到什么作用？解：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，能完成检测任务；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。
3．传感器技术的发展动向表现在哪几个方面？解：（1）开发新的敏感、传感材料：在发现力、热、光、磁、气体等物理量都会使半导体硅材料的性能改变，从而制成力敏、热敏、光敏、磁敏和气敏等敏感元件后，寻找发现具有新原理、新效应的敏感元件和传感元件。
（2）开发研制新型传感器及组成新型测试系统①MEMS技术要求研制微型传感器。
如用于微型侦察机的CCD传感器、用于管道爬壁机器人的力敏、视觉传感器。
②研制仿生传感器③研制海洋探测用传感器④研制成分分析用传感器⑤研制微弱信号检测传感器（3）研究新一代的智能化传感器及测试系统：如电子血压计，智能水、电、煤气、热量表。
传感器与传感器技术(何道清)课后答案
《传感器与传感器技术》计算题答案差；写出端点连线法和最小二乘法拟合直线方程。
解校验数据处理（求校验平均值）：（1）端点连线法 设直线方程为y=a 0+kx ，取端点（x 1，y 1）=（0，-2.70）和(x 6，y 6)=（0.10，14.45）。
则a 0由x=0时的y 0值确定，即a 0=y 0-kx=y 1=-2.70 (mV)k 由直线的斜率确定，即（mV/MPa ）拟合直线方程为y =-2.70+171.5x♦求非线性误差：所以，压力传感器的非线性误差为5.171010.0)70.2(45.141616=---=--=x x y y k♦求重复性误差：最大不重复误差为0.08 mV ，则重复性误差为♦求迟滞误差：%7.0%100)70.2(45.1412.0±=⨯--±=L δ%47.0%100)70.2(45.1408.0±=⨯--±=R δ最大迟滞为0.10mV ，所以迟滞误差为（2）最小二乘法设直线方程为y =a 0+kx数据处理如下表所示。
根据以上处理数据，可得直线方程系数分别为：所以，最小二乘法线性回归方程为y =-2.77+171.5x求非线性误差： %58.0%100)70.2(45.1410.0±=⨯--±=H δ()mV)(77.2042.08826.076626.03.0022.06942.23.083.34022.02222-=-=-⨯⨯-⨯=-⋅-⋅=∑∑∑∑∑∑x x n xy x y x a ())MPa /mV (5.1713.0022.0683.343.0942.26222=-⨯⨯-⨯=-⋅-=∑∑∑∑∑x x n y x xy n k所以，压力传感器的非线性误差为可见，最小二乘法拟合直线比端点法拟合直线的非线性误差小，所以最小二乘法拟合更合理。
%41.0%100)77.2(38.1407.0±=⨯--±=L δ0ζ=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。
传感器技术课后习题答案
传感器技术课后习题答案传感器技术课后习题答案在传感器技术的学习中，习题是帮助我们巩固知识、检验理解程度的重要方式。
然而，有时候我们可能会遇到一些难题，无从下手。
在这篇文章中，我将为大家提供一些传感器技术课后习题的答案，希望能够帮助大家更好地理解和掌握这门课程。
1. 什么是传感器？传感器是一种能够将物理量或化学量转化为可感知的电信号的装置。
它可以通过测量、检测和感知来获取与环境相关的信息，并将其转化为可用于控制、监测和诊断等应用的电信号。
2. 传感器的分类有哪些？传感器可以根据其测量原理、传感器类型和应用领域进行分类。
按照测量原理，传感器可以分为电阻式、电容式、电感式、压力式、温度式等。
按照传感器类型，可以分为光学传感器、声学传感器、生物传感器等。
按照应用领域，可以分为汽车传感器、医疗传感器、环境传感器等。
3. 传感器的工作原理是什么？传感器的工作原理基于不同的物理效应，如电阻、电容、电感、压力、温度等。
当受测量物理量作用于传感器时，传感器内部的物理效应会发生变化，进而导致传感器输出信号的变化。
通过测量输出信号的变化，就可以得到受测量物理量的信息。
4. 传感器的应用领域有哪些？传感器广泛应用于各个领域，如工业自动化、环境监测、医疗诊断、航空航天等。
在工业自动化中，传感器可以用于测量温度、压力、流量等参数，实现对生产过程的监测和控制。
在环境监测中，传感器可以用于测量空气质量、水质、土壤湿度等，帮助我们了解和改善环境状况。
在医疗诊断中，传感器可以用于监测心率、血压、血氧等生理参数，辅助医生进行诊断和治疗。
5. 传感器的性能指标有哪些？传感器的性能指标包括灵敏度、精度、分辨率、响应时间、线性度等。
灵敏度是指传感器输出信号对输入物理量变化的敏感程度；精度是指传感器输出信号与实际值之间的偏差；分辨率是指传感器能够分辨的最小变化量；响应时间是指传感器从受到输入物理量变化到输出信号稳定所需的时间；线性度是指传感器输出信号与输入物理量之间的线性关系程度。
传感器和检测技术课后答案
第一章课后习题答案1．什么是传感器？它由哪几个部分组成？分别起到什么作用？解：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，能完成检测任务；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。
2．传感器技术的发展动向表现在哪几个方面？解：（1）开发新的敏感、传感材料：在发现力、热、光、磁、气体等物理量都会使半导体硅材料的性能改变，从而制成力敏、热敏、光敏、磁敏和气敏等敏感元件后，寻找发现具有新原理、新效应的敏感元件和传感元件。
（2）开发研制新型传感器及组成新型测试系统①MEMS技术要求研制微型传感器。
如用于微型侦察机的CCD传感器、用于管道爬壁机器人的力敏、视觉传感器。
②研制仿生传感器③研制海洋探测用传感器④研制成分分析用传感器⑤研制微弱信号检测传感器（3）研究新一代的智能化传感器及测试系统：如电子血压计，智能水、电、煤气、热量表。
它们的特点是传感器与微型计算机有机结合，构成智能传感器。
系统功能最大程度地用软件实现。
（4）传感器发展集成化：固体功能材料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。
（5）多功能与多参数传感器的研究：如同时检测压力、温度和液位的传感器已逐步走向市场。
3．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。
传感器课后答案
传感器课后答案第一章1、何为传感器及传感技术人们通常将能把被测物理量或化学量转换为与之有对应关系的电量输出的装置称为传感器，这种技术被称为传感技术。
2、传感器通常由哪几部分组成通常传感器可以分为哪几类若按转换原理分类，可以分成几类传感器通常由敏感元件、传感元件和其他辅助元件组成，有时也把信号调节和转换电路、辅助电源作为传感器的组成部分。
传感器一般按测定量和转换原理两种方法进行分类。
.按转换原理分类可以分为能量转换型传感器和能量控制型传感器。
3、传感器的特性参数主要有哪些选用传感器应注意什么问题传感器的特性参数：1 静态参数：精密度，表示测量结果中随机误差大小的程度。
正确度,表示测量结果中系统误差大小程度。
准确度，表示测量结果与被测量的真值之间的一致程度。
稳定度、鉴别度、分辨力、死区、回程误差、线性误差、零位误差等。
动态参数：时间常数t:在恒定激励理—第二章1、光电效应有哪几种与之对应的光电器件和有哪些光电传感器的工作原理基于光电效应。
光电效应总共有三类：外光电效应（光电原件有：光电管、光电倍增管等、内光电效应（光敏电阻）、光生伏特效应（光电池、光敏二极管和光敏三极管）2、什么是光生伏特效应光生伏特效应：在光线的作用下能使物体产生一定方向电动势的现象。
3、试比较光敏电阻、光电池、光敏二极管和光敏三极管的性能差异，并简述在不同的场和下应选用哪种器，件最为合适。
光敏二极管：非线性器件，具有单向导电性。
（PN 结装在管壳的顶部，可以直接爱到光的照射）通常处于反向偏置状态，当没有交照射时，其反向电阻很大反向，反向电流很小，这种电流称为暗电流。
当有光照射时，PN 结及附近产生电子-空穴对，它们的反向电压作用下参与导电，形成比无光照时大得多的反向电流，该反向电流称为光电流。
不管硅管还是锗管，当入射光波长增加时，相对灵敏度都下降。
，因为光子能量太小不足以激发电子-空穴对，而不能达到PN 结，因此灵敏度下降。
探测可见光和赤热物时，硅管。
清华大学出版社传感器课后习题参考答案
传感器与检测技术思考题参考答案第一章1. 传感器由那几部分组成？并说明各组成部分的功能。
答:传感器一般由敏感元件、转换元件、转换电路等几部分组成。
敏感元件：它是直接感受被测量，并输出与被测量成确定关系的某一物理量的元件。
转换元件：敏感元件的输出就是它的输入，它把输入转换成电路参数。
转换电路：将转换元转换成的电路参数接入转换电路，便可转换成电量输出。
2. 什么是传感器动态特性和静态特性，简述在什么条件下只研究静态特性就能够满足通常的需要，而在什么条件下一般要研究传感器的动态特性？在时域条件下研究静态，在频域条件下研究动态 3. 请使用性能指标描述检测系统的静态特性。
（P9-P11）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 ℃ 第二章 检测系统的误差合成1.什么是系统误差？产生系统误差的原因是什么？如何发现系统误差？减少系统误差有哪几种方法？答：系统误差是指在相同的条件下，多次重复测量同一量时，误差的大小和符号保持不变，或按照一定的规律变化的误差。
…2.服从正态分布规律的随机误差有哪些特性?答：服从正态分布规律的随机误差的特性有：对称性 随机误差可正可负，但绝对值相等的正、负误差出现的机会相等。
传感器与检测技术课后答案
（4-28）
当电容式传感器的供电电源频率较高时，传感器的灵敏度由kg变为ke，ke与传感器的固有电感（包括电缆电感）有关，且随ω变化而变化。在这种情况下，每当改变激励频率或者更换传输电缆时都必须对测量系统重新进行标定。
3．简述电容式传感器的优缺点。
解：优点：(1)温度稳定性好(2)结构简单(3)动态响应好（4）可以实现非接触测量，具有平均效应
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。
4．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。
解：其灵敏度
第二章习题答案
1．什么是应变效应？什么是压阻效应？什么是横向效应？
3．简述电压放大器和电荷放大器的优缺点。
解：电压放大器的应用具有一定的应用限制，压电式传感器在与电压放大器配合使用时，连接电缆不能太长。优点：微型电压放大电路可以和传感器做成一体，这样这一问题就可以得到克服，使它具有广泛的应用前景。缺点：电缆长，电缆电容Cc就大，电缆电容增大必然使传感器的电压灵敏度降低。不过由于固态电子器件和集成电路的迅速发展，
电阻应变片的温度补偿方法：通常有线路补偿法和应变片自补偿两大类。
1）电桥补偿是最常用的且效果较好的线路补偿法。电桥补偿法简单易行，而且能在较大的温度范围内补偿，但上面的四个条件不一满足，尤其是两个应变片很难处于同一温度场。
2）应变片的自补偿法是利用自身具有温度补偿作用的应变片。
4、钢材上粘贴的应变片的电阻变化率为0.1%，钢材的应力为10kg/mm2。试求
缺点：（1）输出阻抗高，负载能力差（2）寄生电容影响大
传感器与检测技术课后题答案
传感器与检测技术课后题答案(共20页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--第1章概述什么是传感器？传感器定义为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，通常由敏感元件和转换元件组成。
传感器的共性是什么？传感器的共性就是利用物理规律或物质的物理、化学、生物特性，将非电量（如位移、速度、加速度、力等）输入转换成电量（电压、电流、电容、电阻等）输出。
传感器由哪几部分组成的？由敏感元件和转换元件组成基本组成部分，另外还有信号调理电路和辅助电源电路。
传感器如何进行分类？（1）按传感器的输入量分类，分为位移传感器、速度传感器、温度传感器、湿度传感器、压力传感器等。
（2）按传感器的输出量进行分类，分为模拟式和数字式传感器两类。
（3）按传感器工作原理分类，可以分为电阻式传感器、电容式传感器、电感式传感器、压电式传感器、磁敏式传感器、热电式传感器、光电式传感器等。
（4）按传感器的基本效应分类，可分为物理传感器、化学传感器、生物传感器。
（5）按传感器的能量关系进行分类，分为能量变换型和能量控制型传感器。
（6）按传感器所蕴含的技术特征进行分类，可分为普通型和新型传感器。
传感器技术的发展趋势有哪些？（1）开展基础理论研究（2）传感器的集成化（3）传感器的智能化（4）传感器的网络化（5）传感器的微型化改善传感器性能的技术途径有哪些？（1）差动技术（2）平均技术（3）补偿与修正技术(4)屏蔽、隔离与干扰抑制(5) 稳定性处理第2章传感器的基本特性什么是传感器的静态特性描述传感器静态特性的主要指标有哪些答：传感器的静态特性是指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。
主要的性能指标主要有线性度、灵敏度、迟滞、重复性、精度、分辨率、零点漂移、温度漂移。
传感器输入-输出特性的线性化有什么意义如何实现其线性化答：传感器的线性化有助于简化传感器的理论分析、数据处理、制作标定和测试。
传感器与传感器技术第四版课后题答案
传感器与传感器技术第四版课后题答案《传感器与传感器技术》是一本广泛应用于自动化、电子工程、机械工程等领域的教材。
第四版对该书进行了全面的修订和更新，以反映传感器技术的最新进展。
本文将针对《传感器与传感器技术》第四版课后题，给出一系列的答案，帮助读者更好地理解和应用传感器技术。
一、什么是传感器？传感器是一种能够感受外界环境变化并将其转换为电信号的装置。
它广泛应用于各种领域，如温度传感器、压力传感器、光敏传感器等。
二、传感器的分类有哪些？传感器的分类方法很多，常见的分类方式包括：1. 按照工作原理分类：如应变片式传感器、电容式传感器、电感式传感器等。
2. 按照应用领域分类：如温度传感器、压力传感器、流量传感器等。
3. 按照输出信号类型分类：如模拟传感器、数字传感器等。
三、传感器的主要性能指标有哪些？传感器的主要性能指标包括：1. 灵敏度：指传感器输出信号与输入信号之间的比率，用于衡量传感器的检测能力。
2. 响应时间：指传感器从感受到外界变化到产生响应的时间，用于衡量传感器的反应速度。
3. 稳定性和重复性：指传感器在长时间运行和多次测量中的稳定性和重复性，用于衡量传感器的可靠性和精度。
4. 防干扰能力：指传感器抵抗外界干扰的能力，用于衡量传感器的抗干扰性能。
四、传感器技术的应用领域有哪些？传感器技术的应用领域广泛，包括：1. 自动化领域：如工业自动化、机器人技术等。
2. 汽车领域：如汽车安全系统、发动机控制系统等。
3. 医疗领域：如医疗诊断、健康监测等。
4. 环境监测领域：如气象监测、水质监测等。
五、如何选择合适的传感器？选择合适的传感器需要考虑以下因素：1. 测量对象：根据测量对象的特点，选择适合的传感器类型。
2. 测量范围：根据测量范围，选择合适的传感器量程。
3. 精度要求：根据精度要求，选择高精度的传感器。
4. 环境条件：考虑传感器的安装环境，如温度、湿度、压力等。
六、传感器技术的发展趋势有哪些？传感器技术的发展趋势包括：1. 微型化和集成化：随着微电子技术的发展，传感器将越来越小型化，便于集成和携带。
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％。
传感器与检测技术课后习题答案市公开课获奖课件省名师示范课获奖课件
1 0.238 2 0.35 3 0.16
4 0.11 5 0.126 6 0.194
L
Lmax yFS
100%
0.35 5
7%
拟合直线敏捷度 0.68,线性度 ±7%
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第1章
1.4
解：设温差为R,测此温度传感器受幅度为R旳阶跃响应 为(动态方程不考虑初态)
yt R(1 et / 3 )
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第1章
1.3
解： y kx b
i yi (kxi b)
k
nxi yi nxi 2
xiyi (xi )2
b (xi 2yi xi xi yi ) nxi 2 (xi )2
带入数据得： k 0.68 b 0.25
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第1章
1.3
∴ y 0.68x 0.25
U 2
K 1
x
U 2
K 1
F
AE
其中 A 为圆桶的截面积, 为泊桑比,E 为弹性模量,
F 为外加负载力,K 为灵敏系数.
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第2章
2.5
满量程时：R1
R2
R3
R4
K x R
K
F AE
R
2.0
59.7
10 103 106 2.11011
120
0.191
R5 R6 R7 R8 R1 0.3 0.191 0.057
R kR 2.1 20 12.5 350
0.63 0.3
U 30mA120 3.6V 2
，U 7.2V
传感器技术课后习题答案[1]1
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传感器技术课后习题答案[1]11-1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（落后）―反应传感器在也已（输入量减小）反（输入量增大）行程过程中输入-输出曲线的不能重合程度。
3、重复性――来衡量传感器在同一工作条件下，输入量按同一方向并作全量程已连续多次变动时，税金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――并使传感器输入端的产生可以测变化量的最轻被测输出量值，即为零位附近的分辨力。
7、稳定性――即为传感器在相当长时间内仍维持其性能的能力。
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做为插值直线，与实际测试值毫无关系。
2、端点直线法：以传感器校准曲线两端点间的连线做为插值直线。
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轻。
这种方法的插值精度最低。
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。
1-3什么是传感器的静态特性和动态特性？为什么要分静和动？（1）静态特性：则表示传感器在被测输入量各个值处在稳定状态时的输入-输出关系。
动态特性：反映传感器对于随时间变化的输入量的响应特性。
（2）由于传感器可能将用以检测静态量（即为输入量就是不随其时间变化的常量）、科东俄静态量或动态量（即为输入量就是随时间变化的变量），于是对应于输出信号的性质，所以传感器的特性分成静态特性和动态特性。
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《传感器与传感器技术》计算题答案第1章传感器的一般特性点连线法和最小二乘法拟合直线方程。
解校验数据处理（求校验平均值）：（1）端点连线法 设直线方程为y=a 0+kx ，取端点（x 1，y 1）=（0，-2.70）和(x 6，y 6)=（0.10，14.45）。
则a 0由x=0时的y 0值确定，即a 0=y 0?kx=y 1=-2.70 (mV)k 由直线的斜率确定，即5.171010.0)70.2(45.141616=---=--=x x y y k （mV/MPa ）拟合直线方程为y =?2.70+171.5x?求非线性误差：所以，压力传感器的非线性误差为 ?求重复性误差：最大不重复误差为0.08 mV，则重复性误差为?求迟滞误差：最大迟滞为0.10mV，所以迟滞误差为（2）最小二乘法设直线方程为y=a0+kx数据处理如下表所示。
根据以上处理数据，可得直线方程系数分别为：所以，最小二乘法线性回归方程为y=?2.77+171.5x求非线性误差：所以，压力传感器的非线性误差为可见，最小二乘法拟合直线比端点法拟合直线的非线性误差小，所以最小二乘法拟合更合理。
1—12 用一只时间常数?=0.318s 的一阶传感器去测量周期分别为1s 、2s 和3s 的正弦信号，问幅值相对误差为多少解：由一阶传感器的动态误差公式 ?=0.318s1—13 已知某二阶传感器系统的固有频率f 0=10kHz ，阻尼比?=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。
解：由f 0=10kHz ，根据二阶传感器误差公式，有 将?=0.1代入，整理得1—14 设有两只力传感器均可作为二阶系统来处理，其固有振荡频率分别为800Hz 和1.2kHz ，阻尼比均为0.4。
今欲测量频率为400Hz 正弦变化的外力，应选用哪一只并计算将产生多少幅度相对误差和相位差。
解：由题意知 则其动态误差()4.0=ξ()[]()1314.04311122222-⨯⨯+-=γ =7.76%相位差()()2123/11314.02tan -⨯⨯-=-ϕ= ?0.29(rad)= ?16.6°第2章 电阻应变式传感器由于εx =Δl/l所以Δl/l =εx =0.0015=0.15%2—7 某120Ω电阻应变片的额定功耗为40mW ，如接人等臂直流电桥中，试确定所用的激励电压。
解：由电阻应变片R=120Ω，额定功率P=40mW ，则其额定端电压为 U=V PR 19.210401203=⨯⨯=-当其接入等臂电桥中时，电桥的激励电压为2—12 一台采用等强度梁的电子称，在梁的上下两面各贴有两片电阻应变片，做成称重传感器，如习题图2—12所示。
已知l=10mm，b0=llmm，h=3mm，E=2.1×104N/mm2，K=2，接入直流四臂差动电桥，供桥电压6V，求其电压灵敏度(K u=U o/F)。
当称重0.5kg时，电桥的输出电压U o为多大(a) (b)习题图2-12 悬臂粱式力传感器解：等强度梁受力F时的应变为当上下各贴两片应变片，并接入四臂差动电桥中时，其输出电压：则其电压灵敏度为=3.463×10-3 (V/N)=3.463(mV/N) 当称重F=0.5kg=0.5×9.8N=4.9N时，输出电压为U0 =K u F=3.463×4.9=16.97(mV)2—13 现有基长为10mm与20mm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解：?=v/f=5000/（10?103）=0.5(m)l0=10mm时l0=20mm时（2）测量电桥电路如上图(b)所示。
(a) (b)题解2-14图(a)应变片粘贴示意图；(b)测量电桥电路（3）根据（1）的粘贴方式，知ε1 =ε4 = ?εtmax = ?0.7656×10?3则测量桥路的输出电压为（4）具有温度补偿作用；（5）输出电压与被测力之间存在线性关系，因此，由（3）知2—17 线绕电位器式传感器线圈电阻为10KΩ，电刷最大行程4mm，若允许最大消耗功率为40mW，传感器所用激励电压为允许的最大激励电压。
试求当输入位移量为1.2mm时，输出电压是多少解：最大激励电压当线位移x=1.2mm时，其输出电压2—18 一测量线位移的电位器式传感器，测量范围为0~10mm，分辨力为0.05mm，灵敏度为2.7V/mm，电位器绕线骨架外径d=5mm，电阻丝材料为铂铱合金，其电阻率为ρ=3.25×10-4Ω·mm。
当负载电阻R L=10kΩ时，求传感器的最大负载误差。
解：由题知，电位器的导线匝数为N=10/0.05=200则导线长度为l=N?d=200?d， (d为骨架外径)电阻丝直径与其分辨力相当，即d丝=0.05mm故电阻丝的电阻值24丝dlSlRπρρ==δLm≈15m%=15×0.052%=0.78% 第3章电感式传感器3—15 某差动螺管式电感传感器(参见习题图3-15)的结构参数为单个线圈匝数W=800匝，l=10mm，l c=6mm，r=5mm，r c=1mm，设实际应用中铁芯的相对磁导率μr=3000，试求：(1)在平衡状态下单个线圈的电感量L0=及其电感灵敏度足K L=(2)若将其接人变压器电桥，电源频率为1000Hz，电压E=1.8V，设电感线圈有效电阻可忽略，求该传感器灵敏度K。
(3)若要控制理论线性度在1％以内，最sr之间的相位差。
（?）题3-18题解图平行平板组成。
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a，A板的长度为2a，各板宽度为b。
忽略板C和D的间隙及各板的边缘效应，试推导活动极板刀从中间位置移动x=±a/2时电容C AC和C AD的表达式(x=0时为对称位置)。
习题图4-7解：参见习题图4-7知C AC是C AB与C BC串联，C AD是C AB与C BD串联。
当动极板向左位移a/2时，完全与C极板相对（见题解4-7图），此时C AB=C BC=ε0ab/d则C AC=C AB/2=C BC/2=ε0ab/2d；C AD=ε0ab/(2d+t)。
题解4-7图同理，当动极板向右移a/2时，与上相仿（见题解4-7图），有C AC =ε0ab/(2d+t)；C AD=ε0ab/2d4—8 已知平板电容传感器极板间介质为空气，极板面积S=a×a=(2 2)cm2，间隙d0=0.1mm。
求：传感器的初始电容值；若由于装配关系，使传感器极板一侧间隙d0，而另一侧间隙为d0+b(b=0.01mm)，此时传感器的电容值。
解：初始电容当装配不平衡时（见题解4-8图(a)），可取其平均间隙计算（见题解4-8图(b)）=0.1+0.01/2=0.105(mm)则其电容为=33.7×10-12(F)=33.7pF(a) (b) (c)题解4-8图或利用积分法计算传感器的电容，（见题解4-8图(c)），在位置x处，取宽度为dx、长度为a的两个狭窄长条之间的微电容为所以，总电容为两种计算方法结果接近，但积分法更为严密。
4-14 习题图4-14(a)所示差动式同心圆筒柱形电容传感器，其可动内电极圆筒外经d=9.8mm，固定电极外圆筒内经D=10mm，初始平衡时，上、下电容器电极覆盖长度L1=L2=L0=2mm，电极间为空气介质。
试求：（1）初始状态时电容器C1、C2的值；（2）当将其接入习题图4-14(b)所示差动变压器电桥电路，供桥电压E=10 V（交流），若传感器工作时可动电极筒最大位移?x= ?0.2mm，电桥输出电压的最大变化范围为多少？(a)(b)习题图4-14解（1）初始状态时（2）当动电极筒位移?x= +0.2mm（向上）时，L1=2+0.2=2.2mm，L2=2?0.2=1.8mm，则差动变压器电桥输出为同理，当动电极筒位移?x= ?0.2mm（向下）时，L1=2?0.2=1.8mm，L2=2+0.2=2.2mm，则差动变压器电桥输出为因此，当传感器可动电极筒最大位移?x= ?0.2mm，电桥输出电压的最大变化范围为?0.5V。
第5章压电式传感器5—3 有一压电晶体，其面积为20mm2，厚度为10mm，当受到压力p=10MPa作用时，求产生的电荷量及输出电压：(1)零度X切的纵向石英晶体；(2)利用纵向效应的BaTiO3。
解：由题意知，压电晶体受力为F=pS=10×106×20×10-6=200(N)（1）0°X切割石英晶体，εr=4.5，d11=2.31×10?12C/N等效电容=7.97×10?14 (F)受力F产生电荷Q=d11F=2.31×10?12×200=462×10?2(C)=462pC输出电压（2）利用纵向效应的BaTiO3，εr=1900，d33=191×10?12C/N等效电容=33.6×10-12(F)=33.6(pF)受力F产生电荷Q=d33F=191×10?12×200=38200×10?12 (C)=3.82×10?8C输出电压5—4 某压电晶体的电容为1000pF，k q=2.5C/cm，电缆电容C C=3000pF，示波器的输入阻抗为1MΩ和并联电容为50pF，求：(1)压电晶体的电压灵敏度足K u；(2)测量系统的高频响应；厚度最大变化量（即厚度变化的峰—峰值 ）Δd =2Δd m =2×1.11×10?9 =2.22×10?9 (mm)=2.22×10?12 m5—7 用石英晶体加速度计及电荷放大器测量机器的振动，已知：加速度计灵敏度为5pC/g ，电荷放大器灵敏度为50mV/pC ，当机器达到最大加速度值时相应的输出电压幅值为2V ，试求该机器的振动加速度。
(g 为重力加速度)解：由题意知，振动测量系统（压电式加速度计加上电荷放大器）的总灵敏度K=K q ?K u =5pC/g ×50 mV/pC=250mV/g=U o /a式中，U o 为输出电压；a 为振动系统的加速度。
则当输出电压U o =2V 时，振动加速度为a=U o /K=2×103/250=8(g)5—8 用压电式传感器测量最低频率为1Hz 的振动，要求在lHz 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应为多大解： 由题意知，对于电荷放大器，动态响应幅值误差为()%51/1/2-≥-+=n nωωωωγ，（取等号计算）(ω/ωn )2 =0.9025+0.9025 (ω/ωn )2ω/ωn =3.04τ=1/ωn =3.04/ω=3.04/(2π×1)=0.484(s)=RC所以R=τ/C=0.484/(500×10?12) =9.68×108?=968M ?5—9 已知压电式加速度传感器的阻尼比ζ=0.1，其无阻尼固有频率f 0=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。