传感器与自动检测技术课后答案
传感器与检测技术第三版徐科军课后答案
传感器与检测技术第三版徐科军课后答案【篇一：传感器及检测技术教案全】>信息学院教案1课时分配表23第1课一．章节名称绪论1.1，1.2，1.4，1.5二．教学目的1、掌握内容：传感器的静态特性，动态特性；2、了解内容：传感器的定义，组成，自动检测技术的发展和应用；三．安排课时： 2学时四．教学内容（知识点）1．自动检测系统的组成；2．传感器的定义，组成，传感器的分类； 3. 传感器的静态特性；4. 传感器的动态特性； 5. 传感器的标定和校准五．教学重点、难点1．传感器的静态特性和动态特性； 2．传感器的标定和校准；六．选讲例题1．活塞压力计标定； 2．压力传感器的动态标定；七．作业要求7什么是传感的静态特性？有那些指标？如何用公式表示？ 8什么是传感器的动态特性？有那些分析方法？八．环境及教具要求多媒体教室、powerpoint九．教学参考资料1．《传感器与检测技术》，徐科军；2．《传感器原理与应用》，程德福；4第2课一．章节名称1.3 测量误差和数据处理；二．教学目的1、掌握内容：测量误差的表示方法，数据处理的基本方法；2、了解内容：误差的概念和分类，精度；三．安排课时：2学时四．教学内容（知识点）1．测量误差的概念和分类； 2. 精度3. 误差的表示方法；4. 随机误差的处理方法；5. 系统误差的处理； 6，粗大误差的处理； 7．数据处理的基本方法五．教学重点、难点1．误差的处理方法； 2．数据处理的基本方法；六．选讲例题1．补偿法测量高频小电容； 2．对照法消除系统误差；七．作业要求2正态分布的随机误差有什么特点？3、什么是系统的引用相对误差？它有什么意义？八．环境及教具要求多媒体教室、powerpoint九．教学参考资料1．《传感器与检测技术》，徐科军5【篇二：自动检测技术】............................................................................................................ ... - 2 -2、关键词........................................................................................................ ............................ - 2 -3、引言 ....................................................................................................... ................................ - 2 -4、电阻式传感器概述........................................................................................................ ........ - 2 -4、1电阻应变式传感器 ..................................................................................................... - 3 -4、1、1 基本原理 ...................................................................................................... - 3 - 4、2 电阻应变式传感器的应用 ........................................................................................ - 5 - 4、3 电阻应变式传感器的应用行业： ............................................................................ - 7 - 4、4 电阻应变式传感器的在具体工程中的应用 ............................................................ - 7 -4、4、1、电阻触摸屏 ................................................................................................ - 7 - 4、4、2地磅 ....................................................................................................... ........ - 8 - 4、5电阻应变式传感器的发展趋势 ................................................................................. - 8 -5、参考文献........................................................................................................ ........................ - 9 -1、前言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。
传感器与智能检测技术课后习题答案.doc
西安理工研究生考试传感器与智能检测技术课后习题1、对于实际的测量数据，应该如何选取判别准则去除粗大误差？答：首先，粗大误差是指明显超出规定条件下的预期值的误差。
去除粗大误差的准则主要有拉依达准则、格拉布准则、t检验准则三种方法。
准则选取的判别主要看测量数据的多少。
对于拉依达准则，测量次数n尽可能多时，常选用此准则。
当n过小时，会把正常值当成异常值，这是此准则的缺陷。
格拉布准则，观测次数在30—50时常选取此准则。
t检验准则，适用于观察次数较少的情况下。
2、系统误差有哪些类型？如何判别和修正？答：系统误差是在相同的条件下，对同一物理量进行多次测量，如果误差按照一定规律出现的误革。
系统误差可分为：定值系统误差和变值系统误差。
变值系统误差乂可以分为：线性系统误差、周期性系统误差、复杂规律变化的系统误差。
判定与修正：对于系统误差的判定方法主要有：1、对于定值系统误差一•般用实验对比检验法。
改变产生系统误差的条件，在不同条件下进行测量，对结果进行比较找出恒定系统误差。
2、对于变值系统误差：a、观察法：通过观察测量数据的各个残差大小和符号的变化规律来判断有无变值系统误差。
这些判断准则实质上是检验误差的分布是否偏离正态分布。
b、残差统计法：常用的有马利科夫准则（和检验），阿贝-赫梅特准则（序差检验法）等。
c、组间数据检验正态检验法修正方法：1.消除系统误差产生的根源2.引入更正值法3.采用特殊测量方法消除系统误差。
主要的测量方法有：1）标准量替代法2）交换法3）对称测量法4）半周期偶数测量法4.实时反馈修正5.在测量结果中进行修正3、从理论上讲随机误差是永远存在的，当测量次数越多时，测量值的算术平均值越接近真值。
因此，我们在设计自动检测系统时，计算机可以尽可能大量采集数据，例如每次采样数万个数据计算其平均值，这样做的结果合理否？答：这种做法不合理。
随机误差的数字特征符合正态分布。
当次数n增大时，测量精度相应提高。
《传感器与检测技术》课后习题：第八章(含答案)
第八章习题答案1．什么是光电效应，依其表现形式如何分类，并予以解释。
解：光电效应首先把被测量的变化转换成光信号的变化，然后通过光电转换元件变换成电信号,光电效应分为外光电效应和内光电效应两大类：a)在光线作用下，能使电子逸出物体表面的现象称为外光电效应;b)受光照的物体导电率1R发生变化，或产生光生电动势的效应叫内光电效应。
2．分别列举属于内光电效应和外光电效应的光电器件。
解：外光电效应，如光电管、光电倍增管等。
内光电效应，如光敏电阻、光电池和光敏晶体管等。
3．简述CCD 的工作原理。
解：CCD 的工作原理如下：首先构成CCD 的基本单元是MOS 电容器，如果MOS 电容器中的半导体是P 型硅，当在金属电极上施加一个正电压时，在其电极下形成所谓耗尽层，由于电子在那里势能较低，形成了电子的势阱，成为蓄积电荷的场所。
CCD 的最基本结构是一系列彼此非常靠近的MOS 电容器，这些电容器用同一半导体衬底制成，衬底上面覆盖一层氧化层，并在其上制作许多金属电极，各电极按三相（也有二相和四相）配线方式连接。
CCD 的基本功能是存储与转移信息电荷，为了实现信号电荷的转换：必须使MOS 电容阵列的排列足够紧密，以致相邻MOS 电容的势阱相互沟通，即相互耦合；控制相邻MOC 电容栅极电压高低来调节势阱深浅，使信号电荷由势阱浅的地方流向势阱深处；在CCD 中电荷的转移必须按照确定的方向。
4．说明光纤传输的原理。
解：光在空间是直线传播的。
在光纤中，光的传输限制在光纤中，并随光纤能传送到很远的距离，光纤的传输是基于光的全内反射。
当光纤的直径比光的波长大很多时，可以用几何光学的方法来说明光在光纤内的传播。
设有一段圆柱形光纤，它的两个端面均为光滑的平面。
当光线射入一个端面并与圆柱的轴线成θi 角时，根据斯涅耳（Snell ）光的折射定律，在光纤内折射成θj ，然后以θk 角入射至纤芯与包层的界面。
若要在界面上发生全反射，则纤芯与界面的光线入射角θk 应大于临界角φc （处于临界状态时，θr =90º），即:21arcsin k c n n θϕ≥=且在光纤内部以同样的角度反复逐次反射，直至传播到另一端面。
自动检测技术及应用课后答案
自动检测技术及应用课后答案【篇一：《自动检测技术》习题集及部分参考答案】ass=txt>第一章传感器和测量的基本知识1-1 测量的基本概念复习思考题1．测量的定义及其内容是什么？2．直接测量和间接测量的定义是什么？3．直接测量的方法有几种方法？它们各自的定义是什么？4．仪表精度有几个指标？它们各自的定义是什么？（学习指导p1） 5．仪表分辨力的定义是什么？作业题1．测量是借助和和，取得被测对象的某个量的大小或符号；或者取得与之间的关系。
（专用技术；设备；实验；计算；一个变量；另一变量）2．测量是将被测量与通过专用的技术和设备进行比。
表示测量结果时，必须注明。
（同性质的标准量；比较；标准量倍数；标准量x0的单位）3．直接测量是从事先间的函数关系，先测出，再通过相应的函数关系，被测量的数值。
（分度好的表盘；被测量；某种中间量；中间量；计算出）4．直接测量方法中，又分，和。
（零位法；偏差法；微差法）5．零位法是指在比较仪器中进行，让仪器指零机构，从而确定被测量等于。
该方法精度。
（被测量；已知标准量；比较；达到平衡（指零）；已知标准量；较高）6．偏差法是指测量仪表用，直接指出被测量的大小。
该法测量精度一般不高。
（指针、表盘上刻度线位移）7．微差法是和的组合。
先将被测量与一个进行用测出。
（零位法；偏差法；已知标准量；比较；偏差法）8．测量仪表指示值程度的量称为精密度。
测量仪表指示值有规律地称为准确度。
（不一致；偏离真值）9．测量仪表的精确度简称，是和以测量误差的来表示。
（精度；精密度；准确度；相对值）10．显示仪表能够监测到被测量（最小变化）1-2 传感器的一般特性复习思考题1．试述传感器的定义及其在检测中的位置。
2．传感器静态特性和动态特性的定义是什么？3．传感器静态特性的技术指标及其各自的定义是什么？作业题是与被测对象接触的环节，它将被测量转换成与机构。
它是检测和控制中最关键的部分。
（最初；被测量有确定对应关系；电量）2．通常用传感器的和来描述传感器输出-输入特性。
《传感器与检测技术》课后习题答案（大学期末复习资料）
绪论1检测一个圆柱体的直径，请想出尽可能多的检测方法，并分析这些方法中的误差影响因素和大小。
答:a、使用游标卡尺测量，误差主要为人手安放直径相对位置的准确性；b、使用软绳沿直径轴向缠绕，多绕几圈求平均值，利用周长与直径的关系计算，误差主要是缠绕绳与轴线的垂直情况，与游标尺相比，减少了单个测量的误差；c，采用标准件，使用磁力表架进行测量，此种测量精度较高，一般在0.02mm。
2请举例说明动态特性和静态特性的区别。
答：动态特性的函数与时间相关，即时间不同，特征值不尽相同；而静态特性与时间无关。
如，温度传感器的线性度是通过一定时间稳定后才测量温度，而温度变化引起的温度传感器发生变化的滞后则属于动态特性。
3说明传感器与检测技术的发展趋势。
答：a、不断拓展检测范围，努力提高检测精度和可靠性；b、传感器逐渐向集成化、组合式、数字化方向发展；c、重视非接触式检测技术研究；d、检测系统智能化。
4说明频率域分析能解决的问题。
答: 频域描述反映信号的频率组成及幅值、相位关系。
为了解决不同的问题，往往需要掌握信号的不同方面的特征，因而可采用不同的信号描述方式。
例如，评定机器振动烈度，需要振动速度的均方根值作为判据，而在寻找振动源头时则需要掌握振动信号的频率分量，需要采用频域描述。
项目一1设想一个方案使用光电接近开关检测转速。
答：在转轴上粘接一个小面积的反光板，试验光电接近开关的敏感距离，安放光电接近开关，这样，转轴每转一圈，光电开关输出一个脉冲，利用计数器表头，或者人工计数，计量转动圈数的时间，利用转速公式获得转速。
2使用数显表配合接近开关，设计一个方案，检测传送带上的输运物料的个数。
答：在传送带边上设计一个接近开关，并测试其对物料的敏感距离，然后将其信号线按照实训任务中的方法连接，即可在数显表上显示来料个数。
3上网查找一个接近开关的生产厂家，并介绍其生产接近开关的型号和应用场合。
答：/products.asp?id=65，上海巨马。
传感器与检测技术41015答案主编邓长辉
思考题与习题4.1什么叫金属导体应变电阻效应？电阻应变片的基本结构由哪几部分组成？各部分的作用是什么？答：金属的应变电阻效应，即金属导体材料在受到外界拉力或压力作用时，产生机械变形，机械变形导致导体材料的阻值变化，这种因形变而使其电阻值发生变化的现象称为金属的应变电阻效应。
电阻应变片的基本结构由1敏感栅、2导线、3覆盖层和4基底四个部分组成。
敏感栅是应变片内实现应变—电阻转换的传感元件。
为保持敏感栅固定的形状、尺寸和位置，通常用粘结剂将它固结在纸质或胶质的基底上，再在敏感栅上面粘贴一层纸质或胶质的覆盖层，起防潮、防蚀、防损等作用。
导线即为敏感栅引出线，用以与外接测量电路连接。
应变片使用时用粘结剂将基底粘贴到试件表面的被测部位，基底及其粘合层起着把试件应变传递给敏感栅的作用。
为此基底必须很薄，而且还应有良好的绝缘、抗潮和耐热性能。
4.2什么是金属电阻应变片的灵敏度系数？它与金属电阻丝的灵敏度系数有何不同？为什么？答：金属电阻应变片的灵敏系数k是指应变片的阻值相对变化与试件表面上安装应变片区域的轴向应变之比。
而应变电阻材料金属电阻丝的应变灵敏系数k0是指应变电阻材料金属丝的阻值相对变化与应变电阻材料金属丝的的应变之比。
实验表明：k小于k0。
其原因是：①由于基片粘合层传递应变有损失。
②存在横向效应的缘故。
4.3电阻应变片的灵敏度定义为：K=△R/R£，其中△R为受到应变£作用后应变片电阻的变化，R为应变片初始电阻。
一个初始电阻为1200的应变片，灵敏度为K=2.0，如果将该应变片用总阻值为120的导线连接到测量系统，求此时应变片的灵敏度。
、AR/R AR答：由应变片灵敏度的定义可知应变的表达式为：*==。
当用导线将应变片KKR连接到测量系统的前后，由于应变片的应变量相同，故用导线连接后应变片的灵敏度变为：刃AR/R'AR/R'KR2x1204”—————1.82。
s AR/(KR)R'120+124.4金属电阻应变片与半导体应变片的工作原理有何区别？各有何优缺点？答：金属电阻应变片的工作原理是基于导体材料的“电阻应变效应”，半导体应变片的工作原理是基于半导体材料的“压阻效应”。
自动检测课后习题答案
第一章检测技术的基本知识思考题答案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.传感器的型号有几部分组成，各部分有何意义?依次为主称（传感器）被测量—转换原理—序号主称——传感器，代号C；被测量——用一个或两个汉语拼音的第一个大写字母标记。
见附录表2；转换原理——用一个或两个汉语拼音的第一个大写字母标记。
见附录表3；序号——用一个阿拉伯数字标记，厂家自定，用来表征产品设计特性、性能参数、产品系列等。
若产品性能参数不变，仅在局部有改动或变动时，其序号可在原序号后面顺序地加注大写字母A、B、C等，（其中I、Q不用）。
例：应变式位移传感器： C WY-YB-20；光纤压力传感器：C Y-GQ-2。
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：测定稳压电源输出电压随负载电阻变化的情况时，最好采用微差式测量。
此时输出电压认可表示为U0，U0=U+△U，其中△U是负载电阻变化所引起的输出电压变化量，相对U来讲为一小量。
《传感器与自动检测技术》课后习题答案(余成波 主编)
一、1.1什么是传感器？传感器特性在检测技术系统中起什么作用？答：（1）能感受（或响应）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。
（2）传感器是检测系统的第一个环节，其主要作用是将感知的被测非电量按一定的规律转化为某一种量值输出，通常是电信号。
1.2画出传感器系统的组成框图，说明各环节的作用。
答：（1）被测信息→敏感元件→转换元件→信号调理电路→输出信息其中转换元件、信号调理电路都需要再接辅助电源电路；（2）敏感元件：感受被测量并输出与被测量成确定关系的其他量的元件；转换元件：可以直接感受被测量而输出与被测量成确定关系的电量；信号调理电路与转换电路：能把传感元件输出的电信号转换为便于显示、记录和控制的有用电路。
1.3什么是传感器的静态特性？它有哪些性能指标？如何用公式表征这些性能指标？答：（1）指检测系统的输入、输出信号不随时间变化或变化缓慢时系统所表现出得响应特性。
（2）性能指标有：测量范围、灵敏度、非线性度、回程误差、稳定度和漂移、重复性、分辨率和精确度。
（3）灵敏度：s=&y/&x；非线性度=B/A*100%；回程误差=Hmax/A*100%；不重复性Ex=+-&max/Yfs*100%；精度：A=&A/ Yfs*100%；1.4什么是传感器的灵敏度？灵敏度误差如何表示？答：（1）指传感器在稳定工作情况下输出量变化&y对输入量变化&x的比值；（2）灵敏度越高，测量精度就越大，但灵敏度越高测量范围就越小，稳定性往往就越差。
1.5什么是传感器的线性度？常用的拟合方法有哪几种？答：(1)通常情况下，传感器的实际静态特性输出是条曲线而非直线，在实际工作中，为使仪器（仪表）具有均匀刻度的读数，常用一条拟合直线近似地代表实际的特性曲线，线性度就是这个近似程度的一个性能指标。
（2）方法有：将零输入和满量程输出点相连的理论直线作为一条拟合直线；将与特性曲线上个点偏差的平方和为最小理论直线作为拟合直线，此拟合直线称为最小二乘法拟合直线。
传感器与检测技术课后答案
1-2 自动检测系统通常由几个部分组成？其中对传感器的一般要求是什么？首先由各种传感器将非电被测物理或化学成分参量转化成电参量信号，然后经信号调理，数据采集，信号处理后，进行显示，输出，加上系统所需的交，直流稳压电源和必要的输入设备，便构成了一个完整的自动检测系统。
对传感器通常有如下要求：1，准确性2，稳定性3，灵敏度4其他：如耐腐蚀性，功耗，输出信号形式，体积，售价等。
1-3 试述信号调理和信号处理的主要功能和区别，并说明信号调理单元和信号处理单元通常由哪些部分组成。
信号调理在检测系统中的作用是对传感器输出的微弱信号进行检波，转换，滤波，放大等，以便检测系统后续处理或显示。
信号处理模块是自动检测仪表，检测系统进行数据处理和各种控制的中枢环节，其作用和大脑相类似。
信号调理电路通常包括滤波、放大、线性化等环节。
信号处理模块通常以各种型号的嵌入式微控制器、专用高速处理器（DSP）和大规模可编程集成电路，或直接采用工业控制计算机来构建。
2-1 随机误差，系统误差，粗大误差产生的原因是什么？对测量结果的影响有什么不同？从提高测量准确度看，应如何处理这些误差？随机误差主要是由于检测仪器或测量过程中某些未知或无法控制的随机因素综合作用的结果。
系统误差产生的原因大体上有：测量所用的仪器本身性能不完善或安装，布置，调整不当；在测量过程中温度，湿度，气压，电磁干扰等环境条件发生变化；测量方法不完善，或者测量所依据的理论本身不完善；操作人员视读方式不当等。
粗大误差一般由外界重大干扰或仪器故障或不正确的操作等引起的。
减小和消除系统误差的方法——1，针对产生系统误差的主要原因采取相应措施2，采用修正方法减小恒差系统误差3，采用交叉读书法减小线性系统误差4，采用半周期法减小周期性系统误差随机误差的处理——可以用数理统计的方法，对其分布范围做出估计，得到随机影响的不确定度。
粗大误差的处理——拉伊达准则和格拉布斯准则2-2 工业仪表常用的精度等级是如何定义的？精度等级与测量误差是什么关系？人为规定：取最大引用误差百分数的分子作为检测仪器（系统）精度等级的标志，即用最大引用误差去掉正负号的数字来表示精度等级。
传感器与检测技术课后习题答案全文
当 yt R 时 t 3ln 2 1.22
3
3
当 yt R 时 t 3ln 1 2.08
2
2
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第1章
1.5
解：此题与炉温实验的测飞升曲线类似:
yt1090(1et/T)
由y550T 5 8.51
5
ln
9
1.6
解：
yt2520(1et/T)
T 0.5
y1 7.68 y2 5.36
图库
第3章
3.7
答：应用场合有低频透射涡流测厚仪，探伤，描述转 轴运动轨迹轨迹仪。
R x1100 ,R x2200 ,R x3300 ,R x4400 ,R x5500 , R x6600 ,R x7700 ,R x8800 ,R x9900 ,R x101000
r10.1,r20.2,r30.3,r40.4r50.5
r60.6r70.7r80.8r90.9r101.0
Y111003,Y2
重写表格如下:
x 0.3 0.5 1.0 1.5 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 f 2.523 2.502 2.461 2.432 2.410 2.380 2.362 2.351 2.343 y -1.66 -1.78 -2.06 -2.31 -2.56 -3.06 -3.54 -4.02 -4.61
答：
① mR R m L ax m0.1 RL10Rm ax
② 1 2 11m 1 1100% 0.1
m 0.4 R m ax0 .4R L
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第2章
2.5 解：①图 2-32(c)
②圆桶截面积 A R 2 r 2 59.7 106
传感器与检测技术课后习题和答案(陈杰)
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第8章
8.5 什么是测温用的平衡电桥、不平衡电桥和自动 平衡电桥，各有什么特点？ 8.6 试解释负电阻温度系数热敏电阻的伏安特性， 并说明其用途。 8.7 有一串联的热敏电阻测温电路，如图F1-9所示。 试设计其最佳线性工作特性，并计算其线性度， 最后，用坐标纸每5℃一点绘出电路图F1-9中 u=f(t)的曲线。
正行程
6.0
8.0 10.0 10.0 8.0
反行程
6.0 4.0 2.0
577.3
384.1 191.6
577.4
384.2 191.6
578.4
384.7 192.0
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第1章
1.13 建立以质量、弹簧、阻尼器组成的二阶系统 的动力学方程，并以此说明谐振现象和基本特点。
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行程 输入压力×105 2.0 4.0 Pa 输出电压（Mv） (1) 190.9 382.8 575.8 769.4 963.9 964.4 770.6 (2) 191.1 383.2 576.1 769.8 964.6 965.1 771.0 (3) 191.3 383.5 576.6 770.4 965.2 965.7 771.4
x 0.9 2.5 3.3 4.5 5.7 6.7
y
1.1
1.6
2.6
3.2
4.0
5.0
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。
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第1章
1.4 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。 1.5 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。 1.6 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。
传感器与自动检测技术习题参考答案
第一章习题参考解1.1 什么是传感器？传感器特性在检测系统中起什么作用？答：传感器（Transducer/sensor）的定义为：“能感受（或响应）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”。
传感器的基本特性是指传感器的输入—输出关系特性，是传感器的内部结构参数作用关系的外部特性表现。
不同的传感器有不同的内部结构参数，这些内部结构参数决定了它们具有不同的外部特性。
对于检测系统来说存在有静态特性和动态特性。
一个高精度的传感器，必须要有良好的静态特性和动态特性，从而确保检测信号（或能量）的无失真转换，使检测结果尽量反映被测量的原始特征。
1.2 画出传感器系统的组成框图，说明各环节的作用。
答：传感器一般由敏感元件、变换元件和其他辅助元件组成，组成框图如图所示。
敏感元件——感受被测量，并输出与被测量成确定关系的其他量的元件，如膜片和波纹管，可以把被测压力变成位移量。
若敏感元件能直接输出电量（如热电偶），就兼为传感元件了。
还有一些新型传感器，如压阻式和谐振式压力传感器、差动变压器式位移传感器等，其敏感元件和传感器就完全是融为一体的。
变换元件——又称传感元件，是传感器的重要组成元件。
它可以直接感受被测量（一般为非电量）而输出与被测量成确定关系的电量，如热电偶和热敏电阻。
传感元件也可以不直接感受被测量，而只感受与被测量成确定关系的其他非电量。
例如差动变压器式压力传感器，并不直接感受压力，而只是感受与被测压力成确定关系的衔铁位移量，然后输出电量。
一般情况下使用的都是这种传感元件。
信号调理与转换电路——能把传感元件输出的电信号转换为便于显示、记录和控制的有用信号的电路。
信号调理与转换电路根据传感元件类型的不同有很多种类，常用的电路有电桥、放大器、振荡器和阻抗变换器等。
1.3 什么是传感器的静态特性？它有哪些性能指标？如何用公式表征这些性能指标？答：传感器的静态特性是它在稳态信号作用下的输入—输出关系。
传感器与自动检测技术课后答案
如果A、B两种导体（热电极）分别与第三种导体C
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第8章
（参考电极）组成的热电偶在结点温度为（T，T0 ）
时分别为EACT, T0和EBC T, T0，那么受相同温度下，
又A、B两热电极配对后的热电势为
E A B T ,T 0 E A C T ,T 0 E B C T ,T 0
b 有一定的可编程自动化能力。包括指令和数据 存储、自动调零、自检等。
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第10章
c 功能广。智能传感器可以有多种形式输出，通 过串口、并口、面板数字控制数或CRT显示，并配打 印机保存资料。
d 功能价格比大。在相同精度条件下，多功能智 能传感器比单功能普通传感器性能价格比大。
答：三条途径：非集成化实现、集成化实现和混合实 现。
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第6章
答：某些电介质在沿一定的方向受到外力的作用变形 时，由于内部电极化现象同时在两个表面上产生符 号相反的电荷，当外力去掉后，恢复到不带电的状 态；而当作用力方向改变时，电荷的极性随着改变。 晶体受力所产生的电荷量与外力的大小成正比。这 种现象称为正压电效应。反之，如对晶体施加一定 变电场，晶体本身将产生机械变形，外电场撤离， 变形也随之消失，称为逆压电效应。
使用时，两片压电芯片上必须有一定的预紧力， 以保证压电组件在工作中始终受到压力作用，同时 可消除两片压电芯片因接触不良而引起的非线性误 差，保证输出信号与输入作用力间的线性关系
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第6章
因此需要测量电路具有无限大的输入阻抗。但实 际上这是不可能的，所以压电传感器不宜作静态测 量，只能在其上加交变力，电荷才能不断得到补充， 并给测量电路一定的电流。故压电传感器只能作动 态测量。
传感器与自动检测技术(第2版)余成波—第三章部分答案
《传感器与自动检测技术》作业电信10—2班 马小龙 10061102133.3金属电阻式应变片和半导体电阻应变片在工作原理上有何不同？答：金属电阻式应变片是利用金属材料的电阻定律，应变片的结构尺寸变化时，电阻相应地变化，其电导率P 并未发生变化。
而半导体电阻应变片的工作原理基于材料的压阻效应。
压阻效应又是指当半导体材料的某一轴向受外力作用是，其电导率P 则发生变化的现象。
3.5如下图所示为一直流电桥，供电电源电动势E=3v ，R3=R4=100，R1和R2为相同型号的电阻应变片，其电阻值均为100，灵敏度系数K=2.0.两只应变片分别粘贴于等强度梁同一截面的正、反两面。
设等强度梁在变力后产生的应变为5000µε，试求此时电桥输出端电压Uo.解：此电桥为采用全桥工作方式，故5.7410532430=⨯⨯⨯==-U K U εmV 3.6哪些因素引起应变片的温度误差，写出相应误差表达式，并说明电路补偿的原理。
答：（1）由于测量现场环境温度的改变而给测量带来的附加误差 , 称为应变片的温度误差。
产生应变片温度误差的主要因素有 : a 、电阻温度系数的影响：:敏感栅的电阻丝阻值随温度变化的关系可用下式表示：当温度变化Δ t 时 , 电阻丝电阻的变化值为 ΔRt=Rt- R0= Ro α o Δ t ；b 、试件材料和电阻丝材料的线膨胀系数的影响 ：当试件与电阻丝材料的线膨胀系数相同时 , 不论环境温度如何变化 , 电阻丝的变形仍和自由状态一样 , 不会产生附加变形。
当试件和电阻丝线膨胀系数不同时 , 由于环境温度的变化 , 电阻丝会产生附加变形 , 从而产生附加电阻。
有：Δ R /Ro=αΔ t 。
(2)电阻应变片的温度补偿方法: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) 线路补偿法 :电桥补偿是最常用的且效果较好的线路补偿法。
图 3 - 4所示是电桥补偿法的原理图。
传感器技术课后习题答案
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。
1-3什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：表示传感器在被测输入量各个值处于稳定状态时的输出-输入关系。
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）由于传感器可能用来检测静态量（即输入量是不随时间变化的常量）、准静态量或动态量（即输入量是随时间变化的变量），于是对应于输入信号的性质，所以传感器的特性分为静态特性和动态特性。
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。
传感器与检测技术重点及题目答案
传感器与检测技术重点及题⽬答案复试传感器与⾃动检测技术知识点总结⼀、填空题（每题3分）1、传感器通常由直接响应于被测量的敏感元件、产⽣可⽤信号输出的转换元件、以及相应的信号调节转换电路组成。
2、⾦属材料的应变效应是指⾦属材料在受到外⼒作⽤时，产⽣机械变形，导致其阻值发⽣变化的现象叫⾦属材料的应变效应。
3、半导体材料的压阻效应是半导体材料在受到应⼒作⽤后，其电阻率发⽣明显变化，这种现象称为压阻效应。
4、⾦属丝应变⽚和半导体应变⽚⽐较其相同点是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。
5、⾦属丝应变⽚和半导体应变⽚⽐较其不同点是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。
6、⾦属应变⽚的灵敏度系数是指⾦属应变⽚单位应变引起的应变⽚电阻的相对变化叫⾦属应变⽚的灵敏度系数。
7、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。
8、应变式传感器是利⽤电阻应变⽚将应变转换为电阻变化的传感器。
9、应变式传感器是利⽤电阻应变⽚将应变转换为电阻变化的传感器。
10、应变式传感器是利⽤电阻应变⽚将应变转换为电阻变化的传感器，传感器由在弹性元件上粘贴电阻敏感元件构成，弹性元件⽤来感知应变，电阻敏感元件⽤来将应变的转换为电阻的变化。
11、应变式传感器是利⽤电阻应变⽚将应变转换为电阻变化的传感器，传感器由在弹性元件上粘贴电阻敏感元件构成，弹性元件⽤来感知应变，电阻敏感元件⽤来将应变的转换为电阻的变化。
12、应变式传感器是利⽤电阻应变⽚将应变转换为电阻变化的传感器，传感器由在弹性元件上粘贴电阻敏感元件构成，弹性元件⽤来感知应变，电阻敏感元件⽤来将应变的转换为电阻的变化。
13、应变式传感器是利⽤电阻应变⽚将应变转换为电阻变化的传感器，传感器由在弹性元件上粘贴电阻敏感元件构成，弹性元件⽤来感知应变，电阻敏感元件⽤来将应变的转换为电阻的变化。
《传感器与自动检测技术》在线测试5附答案
在线测试5
1. 什么是光电效应？
2. 在汽车中应用的哪些气体传感器？
3. 什么是光电流？
在线测试5答案
1. 什么是光电效应？
光电元件的理论基础是光电效应
外光电效应：光照射于某一物体上，使电子从这些物体表面逸出的现象称为外光电效应，也称光电发射。
逸出来的电子称为光电子。
（光电管和光电倍增管）内光电效应：光照射于某一物体上，使其导电能力发生变化，这种现象称为内光电效应，也称光电导效应。
（光敏电阻、光敏二极管和光敏晶体管）
光生伏打效应：在光线作用下，物体产生一定方向电动势的现象称为光生伏打效应。
（光电池）
2. 在汽车中应用的哪些气体传感器？
控制燃空比，需用氧传感器；
控制污染，检测排放气体，需用CO、NOx、HCl、O2等传感器；
内部空调，需用CO、烟、湿度等传感器。
3. 什么是光电流？
光电流。
光敏电阻在不受光照射时的阻值称为暗电阻（暗阻），此时流过光敏电阻的电流称为暗电流；光敏电阻在受光照射时的阻值称为亮电阻（亮阻），此时流过光敏电阻的电流称为亮电流；亮电流与暗电流之差称为光电流。
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第8章
8.2
答：①热电动势：两种不同材料的导体（或半导体）A、 B串接成一个闭合回路，并使两个结点处于不同的温 度下，那么回路中就会存在热电势。有电流产生相 应的热电势称为温差电势或塞贝克电势，通称热电 势。
②接触电动势：接触电势是由两种不同导体的自由 电子，其密度不同而在接触处形成的热电势。它的 大小取决于两导体的性质及接触点的温度，而与导 体的形状和尺寸无关。
b 有一定的可编程自动化能力。包括指令和数据存储、 自动调零、自检等。
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第10章
10.2
c 功能广。智能传感器可以有多种形式输出，通过串 口、并口、面板数字控制数或CRT显示，并配打印机 保存资料。
d 功能价格比大。在相同精度条件下，多功能智能传 感器比单功能普通传感器性能价格比大。
c参考电极定律：
如果A、B两种导体（热电极）分别与第三种导体C
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第8章
8.2
（参考电极）组成的热电偶在结点温度为（T，T0 ）时
分别为 EA和C T , T0， 那EB么C 受T,相T0同 温度下，又A、B两
热电极配对后的热电势为
E AB
T ,T0
E AC
T ,T0
E BC
T ,T0
6.5 略
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பைடு நூலகம்
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第7章
7.1
答：当用光照射物体时，物体受到一连串具有能量的 光子的轰击，于是物体材料中的电子吸收光子能量 而发生相应的电效应（如电阻率变化、发射电子或 产生电动势等）。这种现象称为光电效应。
7.2
答：①吸收性损耗：吸收损耗与组成光纤的材料的中 子受激和分子共振有关，当光的频率与分子的振动 频率接近或相等时，会发生共振，并大量吸收光能 量，引起能量损耗。
实用价值：可大大简化热电偶的选配工作。在实际
工作中，只要获得有关热电极与标准铂电极配对的 热电势，那么由这两种热电极配对组成热电偶的热 电势便可由上式求得，而不需逐个进行测定。
⑥误差因素：参考端温度受周围环境的影响
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第8章
8.2
减小误差的措施有： a 0oC恒温法 b 计算修正法（冷端温度修正法） c 仪表机械零点调整法 d 热电偶补偿法 e 电桥补偿法 f 冷端延长线法
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第9章
9.4
答：尽量减小辐射强度，也要考虑辐射类型和性质。 在实际工作中要采取多种方式来减少射线的照射强 度和照射时间，如采用屏蔽层，利用辅助工具，或 是增加与辐射源的距离等各种措施。
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第10章
10.1
答：智能传感器集信息采集，信息的记忆、辨别、存 储、处理于一体，是一种将普通传感器与微处理器 一体化，兼有检测和信息处理功能的新型传感器， 具有一定的自适应能力。
②散射性损耗：是由于材料密度的微观变化、成
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第7章
7.2
分起伏，以及在制造过程中产生的结构上的不均匀性 或缺陷引起。一部分光就会散射到各个方向去，不 能传输到终点，从而造成散射性损耗。
③辐射性损耗：当光纤受到具有一定曲率半径的弯 曲时，就会产生辐射磁粒。
a弯曲半径比光纤直径大很多的弯曲 b微弯曲：当把光纤组合成光缆时，可能使光纤的轴 线产生随机性的微曲。
10.2
答：①功能分为：
a 自补偿功能：如非线性、温度误差响应时间等的补 偿
b 自诊断功能：如在接通电源时自检
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第10章
10.2
c 微处理器和基本传感器之间具有双向通信功能，构 成一死循环工作系统
d 信息存储和记忆功能 e 数字量输出和显示 ②优点有：
a 精度高，可通过软件来修正非线性，补偿温度等系 统误差，还可补偿随机误差，从而使精度大为提高。
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第8章
8.2
b 中间温度定律：
任何两种均匀材料组成的热电偶，热端为T，冷端为 T 时0的热电势等于该热电偶热端为T冷端为Tn时的热 电势与同一热电偶热端为Tn，冷端为T0 时热电势的 代数和。
应用：对热电偶冷端不为0度时，可用中间温度定律 加以修正。热电偶的长度不够时，可根据中间温度 定律选用适当的补偿线路。
CCD可以把光信号转换成电脉冲信号。每一个脉冲只 反映一个光敏元的受光情况，脉冲幅度的高低反映 该光敏元受光的强弱，输出脉冲的顺序可以反映光 敏元的位置，这就起到图像传感器的作用。
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12
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第8章
8.1
答：热电阻传感器分为以下几种类型：
①铂电阻传感器：特点是精度高、稳定性好、性能 可靠。主要作为标准电阻温度计使用，也常被用在 工业测量中。此外，还被广泛地应用于温度的基准、 标准的传递，是目前测温复现性最好的一种。
当极化后的铁电体受到外力作用时，其剩余极化强
度将随之发生变化，从而使一定表面分别产生正负 电荷。
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6
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第6章
6.3
在极化方向上压电效应最明显。铁电体的参数也会 随时间发生变化—老化，铁电体老化将使压电效应 减弱。
6.4
答：基本考虑点是如何更好的改变传感器的频率特性， 以使传感器能用于更广泛的领域。
②铜电阻传感器：价钱较铂金属便宜。在测温范围 比较小的情况下，有很好的稳定性。温度系数比较 大，电阻值与温度之间接近线性关系。材料容易提 纯，价格便宜。不足之处是测量精度较铂电阻稍低、 电阻率小。
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第8章
8.1
③铁电阻和镍电阻：铁和镍两种金属的电阻温度系 数较高、电阻率较大，故可作成体积小、灵敏度高 的电阻温度计，其缺点是容易氧化，化学稳定性差， 不易提纯，复制性差，而且电阻值与温度的线性关 系差。目前应用不多
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2
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第6章
6.1
答：某些电介质在沿一定的方向受到外力的作用变形 时，由于内部电极化现象同时在两个表面上产生符 号相反的电荷，当外力去掉后，恢复到不带电的状 态；而当作用力方向改变时，电荷的极性随着改变。 晶体受力所产生的电荷量与外力的大小成正比。这 种现象称为正压电效应。反之，如对晶体施加一定 变电场，晶体本身将产生机械变形，外电场撤离， 变形也随之消失，称为逆压电效应。
压电材料有：石英晶体、一系列单晶硅、多晶陶瓷、 有机高分子聚合材料
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3
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第6章
6.1
结构和应用特点：
在压电式传感器中，为了提高灵敏度，往往采用多 片压电芯片构成一个压电组件。其中最常用的是两 片结构；根据两片压电芯片的连接关系，可分为串 联和并联连接，常用的是并联连接，可以增大输出 电荷，提高灵敏度。
答：在不平衡电桥中，"检流计"改称为"电流计"，其作 用而不是检查有无电流而是测量电流的大小。可见， 不平衡电桥和平衡电桥的测量原理有原则上的
区别。利用电桥除可精确测量电阻外，还可测量一些 非电学量。例如，为了测量温度变化，只需用一种" 热敏组件"把它转化为电阻的变化，然后用电桥测量。 不平衡电桥往往用于测量非电学量，此外还可用于 自动控制和远距离联动机构中。
10.3
答：三条途径：非集成化实现、集成化实现和混合实 现。
③温差电动势：是在同一根导体中，由于两端温度 不同而产生的一种电势。
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15
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第8章
8.2
④热电偶测温原理：热电偶的测温原理基于物理的"热 电效应"。所谓热电效应，就是当不同材料的导体组成 一个闭合回路时，若两个结点的温度不同，那么在回 路中将会产生电动势的现象。 两点间的温差越大，产生的电动势就越大。引入适当 的测量电路测量电动势的大小，就可测得温度的大小。 ⑤热电偶三定律： a 中间导体定律： 热电偶测温时，若在回路中插入中间导体，只要中间 导体两端的温度相同，则对热电偶回路总的热电势不 产生影响。在用热电偶测温时，连接导线及显示一起 等均可看成中间导体。
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第3章
3.2 单极式传感器灵敏度：S
L0 l0
1
l l0
l l0
2
...
比较后可见灵敏度提高一倍，非线性大大减少。
3.3
答：相敏检测电路原理是通过鉴别相位来辨别位移的 方向，即差分变压器输出的调幅波经相敏检波后， 便能输出既反映位移大小，又反映位移极性的测量 信号。经过相敏检波电路，正位移输出正电压，负 位移输出负电压，电压值的大小表明位移的大小， 电压的正负表明位移的方向。
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第8章
8.6
答：伏安特性表征热敏电阻在恒温介质下流过的电流I 与其上电压降U之间的关系。当电流很小时不足以引 起自身发热，阻值保持恒定，电压降与电流间符合 欧姆定律。当电流I>Is时，随着电流增加，功耗增
大，产生自热，阻值随电流增加而减小，电压降增加 速度逐渐减慢，因而出现非线性的正阻区ab。电流 增大到Is时，电压降达到最大值Um。此后，电流继 续增大时，自热更为强烈，由于热敏电阻的电阻温 度系数大，阻值随电流增加而减小的速度大于电压 降增加的速度，于是就出现负阻区bc段。
6.2
答：如作用在压电组件上的力是静态力，则电荷会泄 露，无法进行测量。所以压电传感器通常都用来测 量动态或瞬态参量。