传感器习题答案
传感器题库及答案
第一章 检测技术的基本概念一、填空题：1、传感器有 、 、 组成2、传感器的灵敏度是指稳态标准条件下，输出 与输入 的比值。
3、从输出曲线看，曲线越陡，灵敏度 。
4、下面公式是计算传感器的 。
9)-(1 %100minmax max L L ⨯-=y y Δγ 5、某位移传感器的输入变化量为5mm ，输出变化量为800mv ，其灵敏度为 。
二、 选择题：1、标准表的指示值100KPa ，甲乙两表的读书各为101.0 KPa 和99.5 KPa 。
它们的绝对误差为 。
A 1.0KPa 和-0.5KPaB 1.2、以下哪种误差不属于按误差数值表示 。
A 绝对误差B 相对误差C 随机误差D 引用误差3、 有一台测量仪表，其标尺范围0—500 KPa ，已知绝对误差最大值∆P max=4 KPa ，则该仪表的精度等级 。
A4、选购线性仪表时，必须在同一系列的仪表中选择适当的量程。
应选购的仪表量程为测量值的 倍。
A5、电工实验中，常用平衡电桥测量电阻的阻值，是属于 测量，而用水银温度计测量水温的微小变化，是属于 测量。
A 偏位式B 零位式C 微差式6、因精神不集中写错数据属于 。
系统误差 B 随机误差 C 粗大误差7、有一台精度2.5级，测量范围0—100 KPa ，则仪表的最小分 格。
A45 B40 C30 D 208、重要场合使用的元件或仪表，购入后进行高、低温循环老化试验，目的是为了 。
A 提高精度B 加速其衰老C 测试其各项性能指标D 提高可靠性9、传感器能感知的输入量越小，说明 越高。
A 线性度好B 迟滞小C 重复性好D 分辨率高三、 判断题1、回差在数值上等于不灵敏度 ( )2、灵敏度越大，仪表越灵敏 〔 〕3、同一台仪表，不同的输入输出段灵敏度不同 〔 〕4、灵敏度其实就是放大倍数 〔 〕5、测量值小数点后位数越多，说明数据越准确 〔 〕6、测量数据中所有的非零数字都是有效数字 〔 〕7、测量结果中小数点后最末位的零数字为无效数字〔〕四、问答题1、什么是传感器的静态特性，有哪些指标。
传感器_习题与思考题_参考答案
解：（1） 线圈感抗 XL=L=2fL=240030103=75.4（） 线圈的阻抗
Z R 2 X L 40 2 4 =Z=85.4（） （2）当ΔZ=10时，电桥的输出电压分别为 单臂工作：
U sc U sr Z 4 10 0.117V 4 Z 4 85.4
1、已知变气隙电感传感器的铁心截面积S=1.5cm2,磁路长度 L=20cm，相对磁导率μr=5000，气隙δ0=0.5cm， △δ=±0.1mm，真空磁导率μ0=4πX10-7H/m，线圈匝数 N=3000，求单端式传感器的灵敏度△L/△δ，若做成差动结 构形式，其灵敏度将如何变化？
有一只差动电感位移传感器，已知电源电压 =4V，f=400Hz，传感器线圈电阻与电感分别为 R=40Ω，L=30mH，用两只匹配电阻设计四臂等阻抗电桥，如图所示，试求： (1)匹配电阻R3和R4值为多少时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。
（1）y=5.00x-1.05 （2）y=7.00x+0.09 （3）y=50.00x-10.50 （4）y=-5.00x-1.05 （5）y=5.00x+0.07
6．测得某检测装置的一组输 入输出数据如题表，试 用最小二乘法拟合直线， 求其线性度和灵敏度。
7．设5次测量某物体的长度，其测量的结果分 别为：9.8，10.0，10.1，9.9，10.2厘米，若 忽略粗大误差和系统误差，试求在99.73％的 置信概率下，对被测物体的最小估计区间。
4 为什么常用等强度悬臂梁作为应变式传感器的力敏元件？ 现用一等强度梁：有效长l=150mm，固支处b=18mm，厚 h=5mm，弹性模量 ，贴上4片等阻值、K=2的电阻应变计， 并接入四等臂差动电桥构成称得传感器。试问：（1）悬 臂梁上如何布片？又如何接桥？为什么？（2）当输入电 压为3V，有输出电压为2mV时的称重量为多少？
传感器测试技术习题答案
1．什么是传感器？它由哪几个部分组成？分别起到什么作用？2．传感器技术的发展动向表现在哪几个方面？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？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。
5. 某测量系统由传感器、放大器和记录仪组成，各环节的灵敏度为：S1=0.2mV/℃、S2=2.0V/mV 、S3=5.0mm/V ，求系统的总的灵敏度。
6．什么是应变效应？什么是压阻效应？什么是横向效应？7、试说明金属应变片与半导体应变片的相同和不同之处。
8、 应变片产生温度误差的原因及减小或补偿温度误差的方法是什么？9、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/mm 2。
试求10、如图所示为等强度梁测力系统，1R 为电阻应变片，应变片灵敏度系数05.2=k ，未受应变时Ω=1201R ，当试件受力F 时，应变片承受平均应变4108-⨯=ε，求（1）应变片电阻变化量1R ∆和电阻相对变化量11/R R ∆。
（2）将电阻应变片置于单臂测量电桥，电桥电源电压为直流3V ，求电桥输出电压是多少。
（a ）（b ） 图等强度梁测力系统 11、单臂电桥存在非线性误差，试说明解决方法。
12、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。
13. 交流电桥的平衡条件是什么？14．涡流的形成范围和渗透深度与哪些因素有关?被测体对涡流传感器的灵敏度有何影 响?15．涡流式传感器的主要优点是什么?16．电涡流传感器除了能测量位移外，还能测量哪些非电量？17．某电容传感器（平行极板电容器）的圆形极板半径)(4mm r =，工作初始极板间距离)(3.00mm =δ，介质为空气。
问：（1）如果极板间距离变化量)(1m μδ±=∆，电容的变化量C ∆是多少？（2）如果测量电路的灵敏度)(1001pF mV k =，读数仪表的灵敏度52=k （格／mV ）在)(1m μδ±=∆时，读数仪表的变化量为多少？18．寄生电容与电容传感器相关联影响传感器的灵敏度，它的变化为虚假信号影响传感器的精度。
传感器习题解答
思考与作业绪论.列出几项你身边传感测试技术的应用例子。
解：光电鼠标，电子台称，超声波测距，超声波探伤等。
第1章传感器的基本概念1. 什么叫做传感器的定义？最广义地来说，传感器是一种能把物理量、化学量以及生物量转变成便于利用的电信号的器件。
2.画出传感器系统的组成框图，说明各环节的作用。
答：1）.敏感元件：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。
2）.转换元件：以敏感元件的输出为输入，把输入转换成电路参数。
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。
3.传感器有哪几种分类？按被测量分类——物理量传感器——化学量传感器——生物量传感器按测量原理分类阻容力敏光电声波按输出型式分类数字传感器模拟传感器按电源型式分类无源传感器有源传感器4. 传感器的静态特性是什么？静态特性表示传感器在被测量各个值处于稳定状态时的输入输出关系。
也即当输入量为常量，或变化极慢时，这一关系就称为静态特性。
5. 传感器的动态特性是什么？动态特性是指传感器对随时间变化的输入量的响应特性，反映输出值真实再现变化着的输入量的能力。
6. 为什么要把传感器的特性分为静态特性和动态特性?传感器所测量的非电量一般有两种形式：一种是稳定的，即不随时间变化或变化极其缓慢，称为静态信号；另一种是随时间变化而变化，称为动态信号。
由于输入量的状态不同，传感器所呈现出来的输入—输出特性也不同，因此存在所谓的静态特性和动态特性。
第2章电阻式传感器1. 如何用电阻应变计构成应变式传感器?电阻应变计把机械应变信号转换成ΔR/R后，由于应变量及其应变电阻变化一般都很微小，既难以直接精确测量，又不便直接处理。
因此，必须采用转换电路或仪器，把应变计的ΔR/R变化转换成电压或电流变化（通常采用电桥电路实现这种转换。
根据电源的不同，电桥分直流电桥和交流电桥）。
2. 金属电阻应变片测量外力的原理是什么？金属电阻应变片的工作原理是基于金属导体的应变效应，即金属导体在外力作用下发生机械变形时，其电阻值随着它所受机械变形(伸长或缩短)的变化而发生变化的现象。
传感器技术习题及答案
传感器技术绪论习题一、单项选择题1、下列属于按传感器的工作原理进行分类的传感器是 B ;A. 应变式传感器B. 化学型传感器C. 压电式传感器D. 热电式传感器2、通常意义上的传感器包含了敏感元件和 C 两个组成部分;A. 放大电路B. 数据采集电路C. 转换元件D. 滤波元件3、自动控制技术、通信技术、连同计算机技术和C ,构成信息技术的完整信息链;A. 汽车制造技术B. 建筑技术C. 传感技术D.监测技术4、传感器按其敏感的工作原理,可以分为物理型、化学型和 A 三大类;A. 生物型B. 电子型C. 材料型D. 薄膜型5、随着人们对各项产品技术含量的要求的不断提高,传感器也朝向智能化方面发展,其中,典型的传感器智能化结构模式是B ;A. 传感器＋通信技术B. 传感器＋微处理器C. 传感器＋多媒体技术D. 传感器＋计算机6、近年来,仿生传感器的研究越来越热,其主要就是模仿人的D 的传感器;A. 视觉器官B. 听觉器官C. 嗅觉器官D. 感觉器官7、若将计算机比喻成人的大脑,那么传感器则可以比喻为B ;A．眼睛 B. 感觉器官 C. 手 D. 皮肤8、传感器主要完成两个方面的功能：检测和D ;A. 测量B. 感知C. 信号调节D. 转换9、传感技术与信息学科紧密相连,是C 和自动转换技术的总称;A. 自动调节B. 自动测量C. 自动检测D. 信息获取10、以下传感器中属于按传感器的工作原理命名的是 AA．应变式传感器B．速度传感器C．化学型传感器D．能量控制型传感器二、多项选择题1、传感器在工作过程中,必须满足一些基本的物理定律,其中包含ABCD;A. 能量守恒定律B. 电磁场感应定律C. 欧姆定律D. 胡克定律2、传感技术是一个集物理、化学、材料、器件、电子、生物工程等学科于一体的交叉学科,涉及ABC 等多方面的综合技术;A. 传感检测原理B. 传感器件设计C. 传感器的开发和应用D. 传感器的销售和售后服务3、目前,传感器以及传感技术、自动检测技术都得到了广泛的应用,以下领域采用了传感技术的有：ABCD ;A. 工业领域B. 海洋开发领域C. 航天技术领域D. 医疗诊断技术领域4、传感器有多种基本构成类型,包含以下哪几个ABCA. 自源型B. 带激励型C. 外源型D. 自组装型5、下列属于传感器的分类方法的是：ABCDA. 按输入量分B. 按工作原理分C. 按输出量分D. 按能量变换关系分6、下列属于传感器的分类方法的是：ABCDA. 按输入量分B. 按工作原理分C. 按构成分D. 按输出量分7、下列属于传感器的分类方法的是：ABCDA. 按基本效应分B. 按工作原理分C. 按构成分D. 按输出量分8、传感技术的作用主要体现在：ABCDA．传感技术是产品检验和质量控制的重要手段B. 传感技术在系统安全经济运行监测中得到广泛应用C．传感技术及装置是自动化系统不可缺少的组成部分D. 传感技术的完善和发展推动着现代科学技术的进步9、传感技术的研究内容主要包括：ABCA．信息获取B．信息转换C．信息处理D．信息传输10、传感技术的发展趋势主要表现在以下哪几个方面：ABCDA．提高与改善传感器的技术性能B．开展基础理论研究C．传感器的集成化D．传感器的智能化三、填空题1、传感技术与信息学科紧密相关,是自动检测和自动转换技术的总称;2、传感技术是以研究自动检测系统中的信息获取、信息转换和信息处理的理论和技术为主要内容的一门技术性学科;3、传感器要完成的两个方面的功能是检测和转换;4、传感器按构成原理,可分为物性型和结构型两大类;5、传感器一般由敏感元件、转换元件和基本转换电路等三部分组成;6、传感器能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或装置;7、按输入量分类,传感器包括位移传感器、速度传感器、温度传感器压力传感器、等;8、传感器的输出量有模拟量和数字量两种;9、根据传感技术涵盖的基本效应,传感器可分为物理型、化学型和生物型;10、传感器是能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或装置传感器,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;11、传感器是能感受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;是实现传感功能的基本器件;12、传感器技术的共性,就是利用物理定律和物质的物理、化学或生物,将非电量输入转换成电量输出;13、由传感器的定义可知,传感器要完成两个方面的功能：检测和转换;因此传感器通常由敏感元件和转换元件组成;14、传感技术是人们为了对被测对象所包含的信息进行定性了解和定量掌握所采取的一系列技术措施;15、根据传感器的构成,可以将传感器分为物性型和结构型;四、简答题1、什么是传感器传感器的共性是什么2、解释什么是传感器传感器的基本组成包括哪两大部分这两大部分各自起什么作用3、请简述传感器技术的分类方法;4、请谈谈你对传感技术的发展趋势的一些看法;5、试述传感器的定义、共性及组成;传感器的特性习题一、单项选择题1、衡量传感器静态特性的指标不包括 C ;A. 线性度B. 灵敏度C. 频域响应D. 重复性2、下列指标属于衡量传感器动态特性的评价指标的是A ;A. 时域响应B. 线性度C. 零点漂移D. 灵敏度3、一阶传感器输出达到稳态值的50%所需的时间是 A ;A. 延迟时间B. 上升时间C. 峰值时间D. 响应时间4、一阶传感器输出达到稳态值的90%所需的时间是 B ;A. 延迟时间B. 上升时间C. 峰值时间D. 响应时间5、传感器的下列指标全部属于静态特性的是 CA．线性度、灵敏度、阻尼系数B．幅频特性、相频特性、稳态误差C．迟滞、重复性、漂移D．精度、时间常数、重复性6、传感器的下列指标全部属于动态特性的是 BA．迟滞、灵敏度、阻尼系数B．幅频特性、相频特性C．重复性、漂移D．精度、时间常数、重复性7、不属于传感器静态特性指标的是 BA．重复性B．固有频率C．灵敏度D．漂移8、传感器的静态特性,是指当传感器输入、输出不随 A 变化时,其输出-输入的特性;AA.时间B.被测量C.环境D.地理位置9、非线性度是测量装置的输出和输入是否保持 C 关系的一种度量;A.相等B.相似C.理想比例D.近似比例10、回程误差表明的是在 C 期间输出-输入特性曲线不重合的程度;A.多次测量B.同次测量C.正反行程D.不同测量二、多项选择题1．阶跃输入时表征传感器动态特性的指标有哪些ABCA.上升时间B.响应时间C.超调量D.重复性2．动态响应可以采取多种方法来描述,以下属于用来描述动态响应的方法是：BCDA.精度测试法B.频率响应函数C.传递函数D.脉冲响应函数3. 传感器静态特性包括许多因素,以下属于静态特性因素的有ABCD ;A．迟滞 B.重复性 C.线性度 D.灵敏度4. 传感器静态特性指标表征的重要指标有：ABCDA.灵敏度B.非线性度C.回程误差D.重复性5．一般而言,传感器的线性度并不是很理想,这就要求使用一定的线性化方法,以下属于线性化方法的有: ABDA.端点线性B.独立线性C.自然样条插值D.最小二乘线性三、填空题1、灵敏度是传感器在稳态下输出量变化对输入量变化的比值;2、系统灵敏度越高,就越容易受到外界干扰的影响,系统的稳定性就越差;3、漂移是指传感器在输入量不变的情况下,输出量随时间变化的现象;4、传感器的灵敏度是指在稳态信号下输出量变化对输入量变化的比值;6、衡量传感器的静态特性的指标包含线性度、灵敏度、迟滞、重复性和漂移;7、一个高精度的传感器必须有良好的静态特性和__ 动态特性__,才能完成信号无失真的转换;9、阶跃响应特性是指在输入为阶越函数时,传感器的输出随时间的变化特性;常用响应曲线的上升时间、响应时间、超调量作为评定指标;11、某位移传感器,当输入量变化5mm时,输出电压变化300mv ,其灵敏度为60mv/mm ;四、简答题1、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2、什么是传感器的动态特性其分析方法有哪几种3、什么是传感器的静特性主要指标有哪些有何实际意义4、什么是传感器的基本特性传感器的基本特性主要包括哪两大类解释其定义并分别列出描述这两大特性的主要指标;要求每种特性至少列出2种常用指标五、计算题1、试求下列一组数据的端点线性度：2、试计算某压力传感器的迟滞误差和重复性误差一组测试数据如下表示;电阻式传感器习题一、单项选择题1、为减小或消除非线性误差的方法可采用B ;A. 提高供电电压B. 提高桥臂比C. 提高桥臂电阻值D. 提高电压灵敏度2、全桥差动电路的电压灵敏度是单臂工作时的 C ;A.不变B. 2倍C. 4倍D. 6倍3、通常用应变式传感器测量 C ;A. 温度B．密度C．加速度D．电阻4、影响金属导电材料应变灵敏系数K的主要因素是A ;A．导电材料电阻率的变化B．导电材料几何尺寸的变化C．导电材料物理性质的变化D．导电材料化学性质的变化5、产生应变片温度误差的主要原因有A ;A．电阻丝有温度系数B．试件与电阻丝的线膨胀系数相同C．电阻丝承受应力方向不同D．电阻丝与试件材料不同6、电阻应变片的线路温度补偿方法有 B ;A．差动电桥补偿法B．补偿块粘贴补偿应变片电桥补偿法C．补偿线圈补偿法D．恒流源温度补偿电路法7、利用相邻双臂桥检测的应变式传感器,为使其灵敏度高、非线性误差小 C ;A．两个桥臂都应当用大电阻值工作应变片B．两个桥臂都应当用两个工作应变片串联C．两个桥臂应当分别用应变量变化相反的工作应变片8、关于电阻应变片,下列说法中正确的是 DA．应变片的轴向应变小于径向应变B．金属电阻应变片以压阻效应为主C．半导体应变片以应变效应为主D．金属应变片的灵敏度主要取决于受力后材料几何尺寸的变化9、金属丝的电阻随着它所受的机械变形拉伸或压缩的大小而发生相应的变化的现象称为金属的B ;A.电阻形变效应B.电阻应变效应C.压电效应D.压阻效应10、 D 是采用真空蒸发或真空沉积等方法,将电阻材料在基底上制成一层各种形式敏感栅而形成应变片;这种应变片灵敏系数高,易实现工业化生产,是一种很有前途的新型应变片;A.箔式应变片B.半导体应变片C.沉积膜应变片D.薄膜应变片11、由 A 和应变片．以及一些附件补偿元件、保护罩等组成的装置称为应变式传感器;A.弹性元件B.调理电路C.信号采集电路D.敏感元件12、直流电桥平衡的条件是 A ;A 相临两臂电阻的比值相等B 相对两臂电阻的比值相等C相临两臂电阻的比值不相等D 所有电阻都相等13、直流电桥的平衡条件为 BA．相邻桥臂阻值乘积相等B．相对桥臂阻值乘积相等C．相对桥臂阻值比值相等D．相邻桥臂阻值之和相等二、填空题1、单位应变引起的电阻值变化量称为电阻丝的灵敏度系数;2、产生电阻应变片温度误差的主要因素有电阻温度系数的影响和试件材料和电阻丝材料的线膨胀系数的影响;3、直流电桥平衡条件是相邻两臂电阻的比值相等;4、直流电桥的电压灵敏度与电桥的供电电压的关系是正比关系;5、电阻应变片的温度补偿中,若采用电桥补偿法测量应变时, 工作应变片粘贴在被测试件表面上,补偿应变片粘贴在与被测试件完全相同的补偿块上,且补偿应变片不承受应变;6、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;7、电阻应变片的配用测量电路采用差动电桥时,不仅可以消除非线性误差同时还能起到提高灵敏度的作用;8、电阻应变式传感器的核心元件是电阻应变片,其工作原理是基于应变效应;9、应变式传感器中的测量电路是式将应变片的电阻变化量转换成电量的变化,以便方便地显示被测非电量的大小;10、电阻应变片的配用测量电路采用差动电桥时,不仅可以消除非线性误差, 同时还能起到温度补偿的作用;11、应变式传感器是由弹性元件和电阻应变片及一些附件组成的;12、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；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;13、应变片可以把应变的变化转换为电阻的变化,为显示与记录应变的大小,还要把电阻的变化再转换为电压或电流的变化,完成上述作用的电路称为电阻应变式传感器的_ __ 信号调节电路_,一般采用测量电桥;14、电阻应变片的温度误差是由环境温度的改变给测量带来的附加误差,其产生的原因有电阻温度系数的影响和试件材料和电阻丝材料的线膨胀系数的影响;15、要把微小应变引起的微小电阻变化精确的测量出来,需采用特别设计的测量电路,通常采用直流电桥或交流电桥;16、减小或消除非线性误差的方法有提高桥臂比和采用差动电桥;其中差动电桥可分为半桥差动和全桥差动两种方式;三、简答题1、什么叫应变效应利用应变效应解释金属电阻应变片的工作原理;2、试简要说明电阻应变式传感器的温度误差产生的原因;3、什么是直流电桥若按桥臂工作方式不同,可分为哪几种各自的输出电压如何计算4、简述电阻应变计产生热输出温度误差的原因及其补偿方法;5、试述应变电桥产生非线性的原因及消减非线性误差的措施;6、金属应变片与半导体应变片在工作原理上有何不同7、简要说明电阻应变式传感器的工作原理;8、请简要一下解释压阻效应;四、计算题1、在半导体应变片电桥电路中,其一桥臂为半导体应变片,其余均为固定电阻,该桥路受到ε=4300μ应变作用;若该电桥测量应变时的非线性误差为1%,n=R2/R1=1,则该应变片的灵敏系数为多少2、图中,设负载电阻为无穷大开路,图中E=4V, R1=R2=R3=R4=100Ω;1R1为金属应变片,其余为外接电阻,当R1的增量为△R1=Ω时,试求电桥的输出电压Uo;2R1,R2都是应变片,且批号相同,感应应变的极性和大小都相同,其余为外接电阻,试求电桥的输出电压Uo;3R1,R2都是应变片,且批号相同,感应应变的大小为△R1=△R2=Ω,但极性相反,其余为外接电阻,试求电桥的输出电压Uo;3、图中,设电阻应变片R1的灵敏度系数K=,未受到应变时,R1=120Ω;当试件受力F时,应变片承受平均应变ε=800μm/m;试求：1应变片的电阻变化量△R1和电阻相对变化量△R1/R1;2将电阻应变片R1置于单臂测量电桥,电桥电源电压为直流3V,求电桥输出的电压及其非线性误差; 3如果要减小非新性误差,应采取何种措施并分析其电桥输出电压及非线性误差大小;4、一应变片的电阻R=120 Ω,k=,用作应变片为800μm/m的传感元件;①.求ΔR/R和ΔR；②.若电源电压U=3V,惠斯登电桥初始平衡,求输出电压U0;11、一个直流应变电桥如图5-38;已知：R1=R2=R3=R4=R=120Ω,E=4V,电阻应变片灵敏度S=2;求：1当R1为工作应变片,其余为外接电阻,R1受力后变化R1/R=1/100时,输出电压为多少2当R2也改为工作应变片,若R2的电阻变化为1/100时,问R1和R2是否能感受同样极性的应变,为什么5、一个直流应变电桥如图a所示,已知R1=R2=R3=R4=R=100Ω, E=4V,电阻应变片灵敏度S=2;求：1当R1为工作应变片,其余为外接电阻,R1受力后变化ΔR1/R=1/100时,输出电压为多少2当R2也改为工作应变片,若R2的电阻变化为1/100时,问R1和R2能否感受同样极性的应变,为什么3若要测量图b所示悬臂梁的受力F, 四个臂全部为应变片,请在梁上标出R1、R2、R3、R4应变片粘贴的位置;6、已知一等强度梁测力系统,Rx为电阻应变片,应变片灵敏系数K=2,未受应变时,Rx = 100;当试件受力F时,应变片承受平均应变ε= 1000μm/m,求：1应变片电阻变化量Rx和电阻相对变化量Rx/Rx ;2将电阻应变片Rx置于单臂测量电桥,电桥电源电压为直流3V,求电桥输出电压及电桥非线性误差; 3若要使电桥电压灵敏度分别为单臂工作时的两倍和四倍,应采取哪些措施分析在不同措施下的电桥输出电压及电桥非线性误差大小;电感式传感器习题一、单项选择题1、电感式传感器的常用测量电路不包括 C ;A. 交流电桥B. 变压器式交流电桥C. 脉冲宽度调制电路D. 谐振式测量电路2、电感式传感器采用变压器式交流电桥测量电路时,下列说法不正确的是 C ;A. 衔铁上、下移动时,输出电压相位相反B. 衔铁上、下移动时,输出电压随衔铁的位移而变化C. 根据输出的指示可以判断位移的方向D. 当衔铁位于中间位置时,电桥处于平衡状态3、对于差动变压器,采用交流电压表测量输出电压时,下列说法正确的是 D ;A. 既能反映衔铁位移的大小,也能反映位移的方向B. 既能反映衔铁位移的大小,也能消除零点残余电压C. 既不能反映位移的大小,也不能反映位移的方向D. 既不能反映位移的方向,也不能消除零点残余电压5、差动螺线管式电感传感器配用的测量电路有 B ;A．直流电桥B．变压器式交流电桥C．差动相敏检波电路D．运算放大电路6、通常用差动变压器传感器测量 C ;A．位移B．振动C．加速度D．厚度7、差动螺线管式电感传感器配用的测量电路有 C ;A．直流电桥B．变压器式交流电桥C．差动相敏检波电路D．运算放大电路二、多项选择题BCDE2、电感式传感器可以对 A BCDE 等物理量进行测量;A位移B振动C压力D流量E比重3、零点残余电压产生的原因是ABCA传感器的两次级绕组的电气参数不同B传感器的两次级绕组的几何尺寸不对称C磁性材料磁化曲线的非线性D环境温度的升高三、填空题1、电感式传感器是建立在电磁感应基础上的,电感式传感器可以把输入的物理量转换为线圈的自感系数或线圈的自感系数的变化,并通过测量电路进一步转换为电量的变化,进而实现对非电量的测量;2、对变隙式差动变压器,当衔铁上移时,变压器的输出电压与输入电压的关系是反相;3、对螺线管式差动变压器,当活动衔铁位于中间位置以上时,输出电压与输入电压的关系是同频同相;4、产生电涡流效应后,由于电涡流的影响,线圈的等效机械品质因数下降;5、把被测非电量的变化转换成线圈互感变化的互感式传感器是根据变压器的基本原理制成的,其次级绕组都用顺向串接形式连接,所以又叫差动变压器式传感器;6、变隙式差动变压器传感器的主要问题是灵敏度与衔铁位移量的矛盾;这点限制了它的使用,仅适用于微小位移的测量;三、填空题7、螺线管式差动变压器传感器在活动衔铁位于中间位置时,输出电压应该为零;实际不为零,称它为零点残余电压;8、与差动变压器传感器配用的测量电路中,常用的有两种：差动整流电路和相敏检波电路电路;9、变磁阻式传感器的敏感元件由线圈、铁芯和衔铁等三部分组成;10、当差动变压器式传感器的衔铁位于中心位置时,实际输出仍然存在一个微小的非零电压,该电压称为零点残余电压;11、电感式传感器可以把输入的物理量转换为线圈的自感系数或互感系数的变化,并通过测量电路将自感系数或互感系数的变化转换为或电流的变化,从而将非电量转换成电信号的输出,实现对非电量的测量;12、电涡流传感器的测量电路主要有调频式和调幅式;电涡流传感器可用于位移测量、振幅测量、转速测量和无损探伤;13、变气隙式自感传感器,当街铁移动靠近铁芯时,铁芯上的线圈电感量增加①增加,②减少;四、简答题1、说明差动变隙式电感传感器的主要组成和工作原理;2、变隙式电感传感器的输出特性与哪些因素有关怎样改善其非线性怎样提高其灵敏度3、差动变压器式传感器有几种结构形式各有什么特点4、差动变压器式传感器的零点残余电压产生的原因是什么怎样减小和消除它的影响5、何谓电涡流效应怎样利电用涡流效应进行位移测量6、说明变磁阻式电感传感器的主要组成和工作原理;7、为什么螺线管式电感传感器比变隙式电感传感器有更大的测位移范围8、试比较自感式传感器与差动变压器式传感器的异同;9、简述电感式传感器的基本工作原理和主要类型;电容式传感器习题一、单项选择题1、如将变面积型电容式传感器接成差动形式,则其灵敏度将 B ;A. 保持不变B.增大一倍C. 减小一倍D.增大两倍2、当变隙式电容传感器的两极板极间的初始距离d0增加时,将引起传感器的DA．灵敏度K0增加B．灵敏度K0不变C．非线性误差增加D．非线性误差减小3、当变间隙式电容传感器两极板间的初始距离d增加时,将引起传感器的 B ;A．灵敏度会增加B．灵敏度会减小C．非线性误差增加D．非线性误差不变4、用电容式传感器测量固体或液体物位时,应该选用 C ;A．变间隙式B．变面积式C．变介电常数式D．空气介质变间隙式5、电容式传感器通常用来测量D ;A．交流电流B．电场强度C．重量D．位移6、下列不属于电容式传感器测量电路的是DA．调频测量电路B．运算放大器电路C．脉冲宽度调制电路D．相敏检波电路7、电容式传感器做成差动结构后,灵敏度提高了A 倍A．1 B．2 C．3 D．0二、多项选择题1、电容式传感器中输入量与输出量关系为线性的有ABA.变面积型电容传感器B.变介质型电容传感器C.变电荷型电容传感器D.变极距型电容传感器2、电容式传感器信号转换电路中, AB 用于单个电容量变化的测量A．调频电路B．运算放大电路C．二极管双T型交流电桥D．脉冲宽度调制电路三、填空题1、电容式传感器利用了将非电量的变化转换为电容量的变化来实现对物理量的测量;2、电容式传感器根据其工作原理的不同可分为变极距型电容式传感器、变面积型电容式传感器和变介质型电容式传感器;3、变极距型电容式传感器的灵敏度是指单位距离改变引起的电容相对变化量;4、变极距型电容式传感器单位输入位移所引起的灵敏度与两极板初始间距成反比关系;5、电容式传感器中,变介电常数式多用于液位的测量；电容式传感器中,变面积式常用于较大的位移量的测量;6、变间距电容传感器的灵敏度与电容极板初始距离成反比,所以适合于微小位移的测量;变面积式电容传感器的灵敏度与位移量成正比,所以不适合微小位移的测量;7、电容式传感器的灵敏度是指单位距离改变引起的电容相对变化量;三、填空题8、电容式传感器利用了将非电量的变化转化为电容量的变化来实现对物理量的测量;9、电容传感器的输入被测量与输出被测量间的关系,除②①变面积型,②变极距型, ③变介电常数型外是线性的;10、电容式传感器将非电量变化转换为电容量的变化来实现对物理量的测量,广泛应用与位移、振动、角度、加速度等机械量的精密测量;11、移动电容式传感器动极板,导致两极板有效覆盖面积A发生变化时,将导致电容量变化,传感器电容改变量与动极板水平位移成线性关系、与动极板角位移成线性关系;12、忽略边缘效应,变面积型电容式传感器输入量与输出量的关系为线性线性、非线性,变介质型电容式传感器输入量与输出量的关系为线性线性、非线性,变极距型电容式传感器输入量与输出量的关系为非线性线性、非线性;13、变极距型电容传感器做成差动结构后,灵敏度提高了1 倍,而非线性误差转化为平方关系而得以大大降低;四、简答题1、根据电容式传感器工作原理,可将其分为几种类型每种类型各有什么特点各适用于什么场合2、如何改善单极式变极距电容传感器的非线性3、电容式传感器有哪几种类型差动结构的电容传感器有什么优点4、简述电容式传感器的工作原理与分类;5、影响电容式极距变化型传感器灵敏度的因素有哪些提高其灵敏度可以采取哪些措施,带来什么后果6、根据电容传感器的工作原理说明它的分类,电容传感器能够测量哪些物理参量。
传感器课后习题答案
习题1 传感器及其特性1-1 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。
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。
1-5 解释传感器的无失真测试条件。
答：对于任何一个传感器(或测试装置)，总是希望它们具有良好的响应特性，精度高、灵敏度高，输出波形无失真的复现输入波形等。
传感器课后习题答案
、厚度等
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•返
•上
•下
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第4章
| 4.4 总结电容式传感器的优缺点，主要应用场合 以及使用中应注意的问题。
• 4.4
• 答：①优点：a温度稳定性好
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b结构简单、适应性强
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c动响应好
• ②缺点：a可以实现非接触测量，具有平均效应
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b输出阻抗高、负载能力差
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c寄生电容影响大
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第4章
| 4.4
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拟合直线灵敏度 0.68,线性度 ±7%
•返
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•下
•图
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。
• 解：设温差为R,测此温度传感器受幅度为R的阶跃响 应为(动态方程不考虑初态)
•返
•上
•下
•图
第1章
| 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。
• 解：此题与炉温实验的测飞升曲线类似:
•返
•上
•下
•图
第1章
| 1.8 什么是传感器的静特性？有哪些主要指标？
• 答：静特性是当输入量为常数或变化极慢时，传感器 的输入输出特性，其主要指标有线性度、迟滞、重复 性、分辨力、稳定性、温度稳定性、各种抗干扰稳定 性。
。而电感式传感器存在交流零位信号，不宜于高频
动态信号检测；其响应速度较慢，也不宜做快速动
态测量。
•
磁电式传感器测量的物理参数有：磁场、电流
《传感器》习题答案
第一章 思考题与习题1、什么是传感器的静态特性？它有哪些性能指标？答：输入量为常量或变化很慢情况下，输出与输入两者之间的关系称为传感器的静态特性。
它的性能指标有：线性度、迟滞、重复性、灵敏度与灵敏度误差、分辨率与阈值、稳定性、温度稳定性、抗干扰稳定性和静态误差（静态测量不确定性或精度）.2、传感器动特性取决于什么因素？答：传感器动特性取决于传感器的组成环节和输入量，对于不同的组成环节(接触环节、模拟环节、数字环节等）和不同形式的输入量(正弦、阶跃、脉冲等)其动特性和性能指标不同。
3、某传感器给定相对误差为2％FS ，满度值输出为50mV ，求可能出现的最大误差δ（以mV 计）.当传感器使用在满刻度的1/2和1/8时计算可能产生的百分误差。
并由此说明使用传感器选择适当量程的重要性。
已知：FS %2=γ， mV y FS 50=；求:δm =？解：∵ %100⨯=FS my δγ； ∴ mV y FS m 1%100=⨯•=γδ若: FS FS y y 211= 则: %4%100251%1001=⨯=⨯=FS m y δγ 若： FS FS y y 812=则: %16%10025.61%1002=⨯=⨯=FS m y δγ 由此说明，在测量时一般被测量接近量程（一般为量程的2/3以上)，测得的值误差小一些。
4、有一个传感器，其微分方程为x y dt dy 15.03/30=+，其中y 为输出电压(mV ）,x 为输入温度(0C ），试求该传感器的时间常数τ和静态灵敏度k 。
已知：x y dt dy 15.03/30=+；求：τ=？，k =？解:将x y dt dy 15.03/30=+化为标准方程式为：x y dt dy 05.0/10=+与一阶传感器的标准方程：kx y dt dy =+τ 比较有： ⎩⎨⎧==)/(05.0)(100C mV k s τ 5、已知某二阶系统传感器的自振频率f 0=20k Hz ，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。
传感器的应用练习题及答案解析
1．关于传感器的作用，下列说法正确的有( )A．通常的传感器可以直接用来进行自动控制B．传感器可以用来采集信息C．传感器可以将感受到的一些信号转换为电学量D．传感器可以将所有感受到的信号都转换为电学量解析：选BC.传感器是将感受的非电学量转化为电学量的仪器，不同的传感器感受不同的信号，B、C对．2．关于电子秤中应变力传感器的说法正确的是( )A．应变片是由导体材料制成B．当应变片的表面拉伸时，其电阻变大；反之，变小C．传感器输出的是应变片上的电压D．外力越大，输出的电压差值也越大解析：选BD.应变片是由半导体材料制成的．电阻R＝ρlS，应变片拉伸，l变大，R值变大；应变片压缩，l变小，R值变小．传感器输出的是上下应变片的电压差．3．下列说法中正确的是( )A．电饭锅中的敏感元件是光敏电阻B．测温仪中测温元件可以是热敏电阻C．机械式鼠标中的传感器接收到连续的红外线，输出不连续的电脉冲D．火灾报警器中的光传感器在没有烟雾时呈现低电阻状态，有烟雾时呈现高电阻状态解析：选B.电饭锅中的敏感元件是感温铁氧体，A错误；机械式鼠标中的传感器接收断续的红外线脉冲，输出相应的电脉冲信号，C错误；火灾报警器中的光传感器在没有烟雾时呈现高电阻状态，有烟雾时呈现低电阻状态，D错误．4．有一种在光照或温度升高时排气扇都能启动的自动控制装置，下列说法正确的是( ) A．两个传感器都是光电传感器B．两个传感器分别是光电传感器和温度传感器C．两个传感器可能分别是温度传感器、电容式传感器D．只有光照和温度都适合时排气扇才能工作解析：选B.题中提到有光照或温度升高时排气扇都能自动控制，由此可见两个传感器一个是光电传感器，一个是温度传感器，而且排气扇自动工作只需光照和温度一个满足条件即可，A、C、D错，B对．5．(2011年威海高二检测)温度传感器广泛应用于家用电器中，它是利用热敏电阻的阻值随温度变化的特性来工作的．如图6－2－10甲所示为某装置中的传感器工作原理图，已知电源的电动势E＝ V，内电阻不计；G为灵敏电流表，其内阻R g保持不变；R为热敏电阻，其阻值随温度的变化关系如图乙所示，闭合开关S，当R的温度等于20 ℃时，电流表示数I1＝2 mA；当电流表的示数I2＝ mA时，热敏电阻的温度是( )图6－2－10A．60 ℃B．80 ℃C．100 ℃ D．120 ℃解析：选D.由图乙可知，当R的温度等于20 ℃时，热敏电阻的阻值R1＝4 kΩ，则由I1＝ER1＋R g 可得R g＝kΩ，当电流I2＝ mA时，由I2＝ER2＋R g，可得R2＝2 kΩ，结合图乙此时温度为120 ℃，故选D.一、选择题1．下列装置中利用了温度传感器的是( )A．电熨斗B．电饭锅C．电子秤D．火灾报警器解析：选AB.电熨斗、电饭锅都是通过温度传感器来控制温度，A、B正确；电子秤是利用力传感器来测力的，C错误；火灾报警器是利用烟雾对光的散射，使光照射到光电三极管上，光电三极管的电阻减小引起电流变化而发出警报，因此火灾报警器是光电传感器，故D错．2．用遥控器调换电视频道的过程，实际上就是传感器把光信号转换成电信号的过程，下列属于这类传感器的是( )A．红外报警装置B．走廊照明灯的声控装置C．自动洗衣机中的压力传感装置D．电饭煲中控制加热和保温的温控器解析：选A.红外报警装置是传感器把光信号(红外线)转换成电信号；走廊照明灯的声控装置是传感器把声音信号转换成电信号；自动洗衣机中的压力传感装置是把位移信号转换成电信号，电饭煲中控制加热和保温的温控器把温度信号转换成电信号．3．人类发射的绕地球运转的所有航天器，在轨道上工作时都需要电能，所需要的电能都是由太阳能电池把太阳能转化为电能得到的，要求太阳能电池板总是对准太阳，为达到这一要求应利用下列哪种传感器来感知太阳方位( )A．力传感器 B．光传感器C．温度传感器 D．生物传感器解析：选B.太阳帆的有效采光面积不同，所产生的电流不同，当电流最大时正对太阳，所以应用的是光传感器，B对，A、C、D错．4．如图6－2－11是自动调温式电熨斗，下列说法正确的是( )图6－2－11A．常温时上下触点是接触的B．双金属片温度升高时，上金属片形变较大，双金属片将向下弯曲C．原来温度控制在80 ℃断开电源，现要求60 ℃断开电源，应使调温旋钮下调一些D．由熨烫丝绸衣物状态转化为熨烫棉麻衣物状态，应使调温旋钮下移一些解析：选ABD.常温工作时，上下触点是接通的，当温度升高时，上层金属片形变大，向下弯曲，切断电源，由熨烫丝绸衣物状态转化为熨烫棉麻衣物状态时，温度要升高，则应使调温旋钮下移一些，A、B、D对，C错．5．唱卡拉OK用的话筒，内有传感器．其中有一种是动圈式的，它的工作原理是在弹性膜片后面粘接一个轻小的金属线圈，线圈处于永磁体的磁场中，当声波使膜片前后振动时，就将声音信号转变为电信号．下列说法正确的是( )A．该传感器是根据电流的磁效应工作的B．该传感器是根据电磁感应原理工作的C．膜片振动时，穿过金属线圈的磁通量不变D．膜片振动时，金属线圈中不会产生感应电动势解析：选B.当声波使膜片前后振动时，膜片后的金属线圈就跟着振动，从而使处于永磁体的磁场中的线圈切割磁感线，穿过线圈的磁通量发生变化，产生感应电流，从而将声音信号转化为电信号，这是利用电磁感应原理．6．关于电饭锅的说法正确的是( )A．电饭锅中的温度传感器是氧化铁B．铁氧体在常温下具有磁性，温度升至居里点时失去铁磁性C．当温度越过103 ℃时，感温体磁性较强D．用电饭锅煮饭时，温控开关自动断电后，它不能自动复位解析：选BD.电饭锅中的温度传感器其主要元件是铁氧体，故A错，B选项正确．当温度超过103 ℃时，感温体磁性消失，则选项C错，温控开关只能手动闭合，故D正确．7．如图6－2－12所示是会议室和宾馆房间的天花板上装有的火灾报警器的结构原理图：罩内装有发光二极管LED、光电三极管和不透明的挡板．平时光电三极管接收不到LED发出的光，呈现高电阻状态．发生火灾时，下列说法正确的是( )图6－2－12A．进入罩内的烟雾遮挡了光线，使光电三极管电阻更大，检测电路检测出变化发出警报B．光电三极管温度升高，电阻变小，检测电路检测出变化发出警报C．进入罩内的烟雾对光有散射作用，部分光线照到光电三极管上，电阻变小，发出警报D．以上说法均不正确解析：选C.由火灾报警器的原理可知，发生火灾时烟雾进入罩内，使光发生散射，部分光线照在光电三极管上电阻变小，与传感器相连的电路检测出这种变化，发出警报，C对．8．(2010年高考福建卷)如图6－2－13甲所示，质量不计的弹簧竖直固定在水平面上，t ＝0时刻，将一金属小球从弹簧正上方某一高度处由静止释放，小球落到弹簧上压缩弹簧到最低点，然后又被弹起离开弹簧，上升到一定高度后再下落，如此反复．通过安装在弹簧下端的压力传感器，测出这一过程弹簧弹力F随时间t变化的图象如图乙所示，则( )图6－2－13A．t1时刻小球动能最大B．t2时刻小球动能最大C．t2～t3这段时间内，小球的动能先增加后减少D．t2～t3这段时间内，小球增加的动能等于弹簧减少的弹性势能解析：选～t1时间内小球做自由落体运动，落到弹簧上并往下运动的过程中，小球重力与弹簧对小球弹力的合力方向先向下后向上，故小球先加速后减速，t2时刻到达最低点，动能为0，A、B错；t2～t3时间内小球向上运动，合力方向先向上后向下，小球先加速后减速，动能先增加后减少，C对；t2～t3时间内由能量守恒知小球增加的动能等于弹簧减少的弹性势能减去小球增加的重力势能，D错．二、非选择题9．如图6－2－14甲所示为一根竖直悬挂的不可伸长的细绳，绳长为l，下端拴一质量为m 的小物块A，上端固定在C点且与一能测量绳拉力的传感器相连，已知有一质量为m0的子弹B沿水平方向以速度v0射入A内(未穿透)，接着两者一起绕C点在竖直平面内做圆周运动，在各种阻力都忽略的条件下测力传感器测得绳的拉力F随时间t的变化关系如图乙所示，已知子弹射入的时间极短，且图中t＝0为A，B开始以相同速度运动的时刻，根据力学规律和题(包括图)中提供的信息，求物块在最高点和最低点的速度．图6－2－14解析：在最高点时，绳的拉力为0，则(m＋m0)g＝m＋m0v21l解得v1＝gl.在最低点时，绳的拉力为F m，则F m－(m＋m0)g＝m＋m0v22l解得v2＝[F m－m＋m0g]lm＋m0.答案：gl [F m－m＋m0g]lm＋m010．电流传感器可以像电流表一样测量电流，它的优点是反应非常快，可以捕捉到瞬间的电流变化，还可以与计算机相连，能在很短的时间内画出电流随时间的变化图象．按图6－2－15甲连接电路，提供8 V直流电源，先使开关S与1相连，电源向电容器充电，这个过程可在瞬间完成，然后把开关S掷向2，电容器通过电阻R放电，传感器将电流信息传入计算机，屏上显示出电流随时间变化的I－t曲线，如图乙所示．图6－2－15(1)图乙中画出的竖直狭长矩形(图乙最左端)，其面积表示的物理意义是：________；(2)估算电容器在全部放电过程中释放的电荷量是________C；(3)根据以上数据估算，电容器的电容是________F.解析：(1)图象纵坐标为电流I，横坐标为时间t，由公式q＝It可知，矩形面积为放电电荷量．(2)每个小方格的面积代表放电电荷量q0＝×10－3C，共有75格，则放电电荷量Q＝75q0＝×10－3C.(3)由Q ＝CU 可知C ＝Q U ＝×10－4F.答案：(1) s 内的放电电荷量(2)×10－3(3)×10－411．有一种测量压力的电子秤，其原理图如图6－2－16所示．E 是内阻不计、电动势为6 V 的电源．R 0是一个阻值为300 Ω的限流电阻．G 是由理想电流表改装成的指针式测力显示器．R 是一个压敏电阻，其阻值可随压力大小变化而改变，其关系如下表所示．C 是一个用来保护显示器的电容器．秤台的重力忽略不计．试分析：压力F /N 0 50 100 150 200 250 300 … 电阻R /Ω 300 280 260 240 220 200 180 …(1)(2)若电容器的耐压值为5 V ，该电子秤的最大称量值为多少？(3)如果把电流表中电流的刻度变换成压力刻度，则该测力显示器的刻度是否均匀？解析：(1)由表中数据可知k ＝ΔR ΔF ＝20 Ω50 N＝ Ω/N 所以电阻R 随压力F 变化的函数表达式为R ＝(300－Ω.(2)R 上受到的压力越大，R 的阻值越小，电容器两端电压越大，但不能超过5 V ，所以5 V 6 V＝R 0R 0＋R，解得R ＝60 Ω， 又∵R ＝(300－Ω，得出F ＝600 N.(3)电流表中的电流I ＝E R 0＋R＝错误!，电流I 与压力F 不是线性关系，则该测力显示器的刻度不均匀．答案：(1)R ＝300－ (2)600N (3)不均匀。
《传感器技术》习题答案完整
《传感器技术》习题答案目录第一章传感器的基本概念及一般特性 (1)第二章电阻式传感器 (3)第三章电容式传感器 (5)第四章电感式传感器 (6)第五章磁电式传感器 (8)第六章压电式传感器 (9)第七章光电式传感器 (12)第八章热电及红外辐射传感器 (13)第九章数字式传感器 (14)第十章气敏和湿敏传感器 (15)第十三章传感器的标定与校准 (19)第一章 传感器的基本概念及一般特性4.解：对于一阶传感器，其幅频特性为21j )()()(ωτωω+==k H A要求幅值误差不超过5%，即a (j )115%H X k ω=-=≤因为ω=2πf=200π，带入解得0≤τ≤5.23×10-4s = 523 μs5.解：一阶传感器，其微分方程为)()()(t x b t y a dtt dy a 001=+ 对照题目所给微分方程可见：a 1=1，a 0=3，b 0=0.15。
静态灵敏度00a b k =；时间常数01a a =τ。
于是可求得∴ τ=a 1/a 0=1/3=0.33 （s ）k=b 0/a 0=0.15/3=0.05 (mV/ oC )6./（）/由()k ω=()k k ω=令00f x f ωωτω=== （1） 当()0.97k kω=时 421.960.0630x x --=解得，23 1.99x =（舍去负值），即3 1.41x =（舍去负值） 301.4128.28f f kHz ∴==（2） 当()1.03k kω=时， 421.960.05740x x -+=解得，211.39()0.172x x ==舍去负值， （舍去负值） 110 3.44f x f kHz ∴== 22027.8f x f kHz ==所以，工作频率为0~3.44kHz ，27.8~28.28kHz 。
但由于27.8~28.28kHz 距离0f 太近，易引起共振，工程上一般不予采用，故最终的工作频率范围为0~3.44kHz 。
传感器技术习题和答案解析
传感器技术绪论习题一、单项选择题1、下列属于按传感器的工作原理进行分类的传感器是（ B ）。
A. 应变式传感器B. 化学型传感器C. 压电式传感器D. 热电式传感器2、通常意义上的传感器包含了敏感元件和（ C ）两个组成部分。
A. 放大电路B. 数据采集电路C. 转换元件D. 滤波元件3、自动控制技术、通信技术、连同计算机技术和（C ），构成信息技术的完整信息链。
A. 汽车制造技术B. 建筑技术C. 传感技术D.监测技术4、传感器按其敏感的工作原理，可以分为物理型、化学型和（ A ）三大类。
A. 生物型B. 电子型C. 材料型D. 薄膜型5、随着人们对各项产品技术含量的要求的不断提高，传感器也朝向智能化方面发展，其中，典型的传感器智能化结构模式是（B ）。
A. 传感器＋通信技术B. 传感器＋微处理器C. 传感器＋多媒体技术D. 传感器＋计算机6、近年来，仿生传感器的研究越来越热，其主要就是模仿人的（D ）的传感器。
A. 视觉器官B. 听觉器官C. 嗅觉器官D. 感觉器官7、若将计算机比喻成人的大脑，那么传感器则可以比喻为(B )。
A．眼睛 B. 感觉器官 C. 手 D. 皮肤8、传感器主要完成两个方面的功能：检测和（D ）。
A. 测量B. 感知C. 信号调节D. 转换9、传感技术与信息学科紧密相连，是（C ）和自动转换技术的总称。
A. 自动调节B. 自动测量C. 自动检测D. 信息获取10、以下传感器中属于按传感器的工作原理命名的是（ A ）A．应变式传感器B．速度传感器C．化学型传感器D．能量控制型传感器二、多项选择题1、传感器在工作过程中，必须满足一些基本的物理定律，其中包含（ABCD）。
A. 能量守恒定律B. 电磁场感应定律C. 欧姆定律D. 胡克定律2、传感技术是一个集物理、化学、材料、器件、电子、生物工程等学科于一体的交叉学科，涉及（ABC ）等多方面的综合技术。
A. 传感检测原理B. 传感器件设计C. 传感器的开发和应用D. 传感器的销售和售后服务3、目前，传感器以及传感技术、自动检测技术都得到了广泛的应用，以下领域采用了传感技术的有：（ABCD ）。
传感器课后习题答案
《传感器与测试技术》计算题 解题指导（仅供参考）第1章 传感器的一般特性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%=0.8(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=1.5⨯10-5/3=0.5⨯10-5(V/℃)；(2) τ=1.4/4.2=1/3(s)，K=9.6/4.2=2.29(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)=20⨯0.786=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+15.7=535.7℃ y(t)|m in =520﹣B=520-15.7=504.3℃输出信号的相位差ϕ为ϕ(ω)= -arctan(ωτ)= -arctan(2π/80⨯10)= -38.2︒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。
传感器习题集及答案
传感器习题集及答案第01章检测与传感器基础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？1.1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 传感器由哪几部分组成？试述它们的作用及相互关系。
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 简述传感器主要发展趋势1.3答：数字化、集成化、智能化、网络化等。
1.4传感器的静态特性是什么？由哪些性能指标描述？它们一般可用哪些公式表示？1.4答：静特性是当输入量为常数或变化极慢时，传感器的输入输出特性，其主要指标有线性度、迟滞、重复性、分辨力、稳定性、温度稳定性、各种抗干扰稳定性。
传感器的静特性由静特性曲线反映出来，静特性曲线由实际测绘中获得。
人们根据传感器的静特性来选择合适的传感器。
1.5传感器的线性度是如何确定的？确定拟合直线有哪些方法？传感器的线性γ表征了什么含义？为什么不能笼统的说传感器的线性度是多少。
1.5答：度L1）实际传感器有非线性存在，线性度是将近似后的拟合直线与实际曲线进行比较，其中存在偏差，这个最大偏差称为传感器的非线性误差，即线性度，2）选取拟合的方法很多，主要有：理论线性度(理论拟合)；端基线性度(端点连线拟合)；独立线性度(端点平移拟合)；最小二乘法线性度。
传感器课后习题答案
习题1 传感器及其特性1-1 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。
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。
1-5 解释传感器的无失真测试条件。
答：对于任何一个传感器(或测试装置)，总是希望它们具有良好的响应特性，精度高、灵敏度高，输出波形无失真的复现输入波形等。
8传感器习题与答案(11月16日)
第一章习题答案1-1．什么是传感器？解：传感器是一种利用各种物理效应、化学效应（或反应）以及生物效应实现非电量到电量转换的装置或器件，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。
1-2.传感器特性在检测系统中起到什么作用？解：传感器是检测系统与被测对象直接发生联系的器件或装置，它的作用是感受指定被测参量的变化并按照一定的规律将其转化成一个相应的便于传递的输出信号。
传感器作为检测系统的信号源，其性能的好坏将直接影响到检测系统的精度和其他指标。
1-3. 它由哪几个部分组成？说明各部分的作用？解：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。
1-4．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。
5）传感器的漂移是指在外界的干扰下，输出量发生与输入量无关的、不需要的变化。
漂移包括零点漂移和灵敏度漂移等。
传感器的动态特性是指其输出对随时间变化的输入量的响应特性：频率响应、时间常数、固有频率和阻尼比等。
传感器习题及答案
选择题1．码盘式传感器是建立在编码器的基础上的,它能够将角度转换为数字编码,是一种数字式的传感器;码盘按结构可以分为接触式、__a__和__c__三种;a.光电式b.磁电式c.电磁式d.感应同步器2. 改变电感传感器的引线电缆后,___c___;a.不必对整个仪器重新标定b. 必须对整个仪器重新调零c. 必须对整个仪器重新标定d. 不必对整个仪器重新调零3．应变片的选择包括类型的选择、材料的选用、__c__、__d__等;a.测量范围的选择b.电源的选择c. 阻值的选择d. 尺寸的选择e.精度的选择f.结构的选择4．应变片绝缘电阻是指已粘贴的__b__应变片的之间的电阻值;a.覆盖片与被测试件b.引线与被测试件c.基片与被测试件d.敏感栅与被测试件5．在光的作用下,电子吸收光子能量从键合状态过渡到自由状态,引起物体电阻率的变化,这种现象称为_d_;a.磁电效应b.声光效应c.光生伏特效应d.光电导效应6.结构由线圈、铁芯、衔铁三部分组成的;线圈套在铁芯上的,在铁芯与衔铁之间有一个空气隙,空气隙厚度为;传感器的运动部分与衔铁相连;当外部作用力作用在传感器的运动部分时,衔铁将会运动而产生位移,使空气隙发生变化;这种结构可作为传感器用于__c___;a. 静态测量b. 动态测量c. 静态测量和动态测量d. 既不能用于静态测量,也不能用于动态测量7.4不属于测试系统的静特性;1灵敏度2线性度3回程误差4阻尼系数8. 电阻应变片的输入为1 ;1力 2 应变 3速度 4加速度9.结构型传感器是依靠3 的变化实现信号变换的;1本身物理性质 2体积大小 3结构参数 4电阻值10.不能用涡流式传感器进行测量的是4 ;1位移 2材质鉴别 3探伤 4非金属材料11.变极距电容传感器的输出与输入,成1关系;1非线性 2线性 3反比 4平方12.半导体式应变片在外力作用下引起其电阻变化的因素主要是3 ;1长度 2截面积 3电阻率 4高通13.压电式传感器输出电缆长度的变化,将会引起传感器的3产生变化;1固有频率 2阻尼比 3灵敏度 4压电常数14.在测量位移的传感器中,符合非接触测量,而且不受油污等介质影响的是4传感器;1电容式 2压电式 3电阻式 4电涡流式15.光电倍增管是利用3效应制成的器件;1内光电 2外光电 3光生伏特 4阻挡层16.光敏元件中3是直接输出电压的;1光敏电阻 2光电阻 3光敏晶体管 4光导纤维17．属于传感器动态特性指标的是 DA．重复性 B．线性度 C．灵敏度 D．固有频率18．按照工作原理分类,固体图象式传感器属于 AA．光电式传感器 B．电容式传感器C．压电式传感器 D．磁电式传感器19．测量范围大的电容式位移传感器的类型为 aA．变极板面积型 B．变极距型C．变介质型 D．容栅型20．利用相邻双臂桥检测的应变式传感器,为使其灵敏度高、非线性误差小 CA．两个桥臂都应当用大电阻值工作应变片 B．两个桥臂都应当用两个工作应变片串联C．两个桥臂应当分别用应变量变化相反的工作应变片D．两个桥臂应当分别用应变量变化相同的工作应变片21.下图所示器件为霍尔传感器何种类型传感器填空题：1、属于能量控制型的传感器有电阻,电容,电感涡流等,属于能量转换型的传感器有压电,磁电等每个至少举例两个;2、金属电阻应变片与半导体应变片的物理基础的区别在于：前者利用金属的机械变形引起的电阻变化,后者利用半导体材料的电阻率变化引起的电阻变化;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、电式传感器的测量电路即前置放大器有两种形式：电压放大器和电荷放大器,后接放大器时,可不受连接电缆长度的限制;5、涡流式传感器的变换原理是利用了金属导体在交流磁场中的涡电流效应;6、磁电式速度计的灵敏度单位是mv/m/s ;7、压电式传感器是利用某些物质的压电效应而工作的;1传感器静态特性指标主要有等.而其动态特性指标主要有时域分析和频域分析两部分.2 传感器的精度A含义是在规定范围内,其允许的最大误差值相对测量范围的百分数根据精度等级概念,若测得某传感器A=%,则该传感器应定为级精度.3 传感器线度δA含义是在规定条件下,传感器校准曲线与拟合直线间最大偏差与满量程输出值的百分比拟合刻度直线方法有切线法、端基法、最小二乘法三种;μ,相应输出电容变化量△C=25PF,其平均灵敏度为um用切线法4 某电容式位移传感器,当被测位移变化量△X=50m求得线性度为1%.若现采用差动式电容结构,其灵敏度应为1PF/um用切线法求得线性度应为2%5 传感器的最小检测量是指传感器能确切反应被测量的最低限量而言,最小检测量愈小则表示传感器检测微量能力愈高.10-2 1 金属应变片工作原理是应变效应半导体应变片工作原理是压阻效应二者应变灵敏度系数主要区别是-------------------------- --------------------------------------- ---------------------------------------..2 为提高应变片动态测量精度,当被测应变片波长一定时同岁有基长一定时,现有基长分别为10mm和20mm两种应变片,则应选用基长为15mm的应变片,方可减小动态误差,3 应变式传感器产生温度误差的原因为电阻丝有一定的温度系数和电阻丝材料与测试材料膨胀系数不同通常采用的温度补偿方法有单丝自补偿,双丝自补偿,电路补偿等.4应变片灵敏度系数K的测试条件是受一维应力作用、应变片轴向与主应力方向一致、试件材料的泊松比为的钢材;测得的K值大小比应变丝的应变灵敏度系数ks小其原因是横向效应和胶层效应传递变形失真5 为减小温度误差,压阻器件一般采用恒流源供电.而器件本身受温度影响要产生零点温度漂移漂移和灵敏度温度漂移漂移.因此要采用温度补偿措施,方法有零点温度补偿法,灵敏度温度补偿法等.10-3 1 电容式传感器分布电容的存在对测量的危害性是:降低测量灵敏度、引起非线性输出.通常采用消除和减小颁布电容的方法有增加原始电容、接地和屏蔽、驱动电缆等.2 平等板式电容传感器,变面积型可用于检测增加原始电容、接地和屏蔽、驱动电缆,变间距型可用于检测微小位移而变介质型可用于检测厚度等参数.3 当差动式电容测量电路输出电压为U=C1-C2C1+C2E的形式时E为电源电压,C1和C2为差动电容,则其具有的特点是具有温度补偿功能、灵敏度高、非线性误差小;4 运算法测量电容传感器电路具有的特点是:减小环境温度对测量的影响;5 电容式差压变送器的敏感电容结构是张紧式,其主要特点是精度高、稳定性高; ;10-4 1 差动电感及差动变压器的位移—电压特性均为关于原点对称线性输出-特性,因而测位移存在移动方向判断问题,解决此问题的方法是采用相敏检波电路.2 提高差动变压器输出信号电压的措施有:增大匝数比、增加初级线圈电压、增加激磁电压的频率等;3 差动变压器零点残余电压产生的原因是:基波分量、高次谐波、电磁干扰等,消除和减小的方法有:保证结构对称性、、选选用合适的测量电容、采用补偿电路等.4 电涡流检测线圈结构特点是采用------------------线圈,当被测------------------材料靠近它时,利用线圈变化------------------进行测量.5 电涡流传感器应用方式可分为两大类:即按测量电路不同可分为变频反射式和低频透射式,它主要用于检测位移、振幅、厚度等参数.10-5 1 压电元件的原理是压电效应,它的主要特点是-灵敏度高、工作可靠、质量轻.目前常使用的压电材料有石英晶体、压电陶瓷、锆钛酸铅等.2 压电式传感器对测量------------------信号无响应,其被测信号频带上限取决于------------------,频带下限取决于------------------.3 压电元件测量电路采用前置放大器的目的是:把电压是传感器的高输出阻抗变换成低阻抗输出、放大压电式传感器输出的弱信号.目前经常应用的前置放大器有电压放大器、电荷放大器两种.4 若单片压电片等效电容为C,输出电荷为q,输出电压为U.则将相同两片串接后其总参数C′为c/2,q′为q,U′为2U;若改为两片并接后,其总参数C′为2C,q′为2q,U′为U.5 石英压电元件的纵向压电效应是X方向的作用力,在垂直于x轴的电极面上产生电荷;而横向压电效应是y方向的作用力在垂直于x轴的电极面上产生电荷.10-61 编码器按组成原理可分为-电触式、电容式、感应式、光电式等;编码器按用途不同可分码盘码尺,分别用于检测角度长度参数;2 光栅传感器是根据莫尔条纹原理制成的;是由-照明系统、光栅副、光电接收元件组成的,主要用于-速度、震动、质量-检测等参数;3 莫尔条纹的宽度BH由-光栅常数和光栅夹角决定;一般调节莫尔条纹宽度主要采用的方法是调节光栅夹角;4 振弦式传感器采用------------------系统,其输出为-频率-信号;主要用于检测-力、温度、距离-等参数;5 振弦传感器的固有频率f0与弦线的张力、有效长度-等参数有关;为改善其输出f-T特性的非线性,可采用------------------ ------------------等方法;10-7 1 热电偶的工作原理是-热电-效应,热电势包括-两种导体的接触电势-和-单一导体的温差电势两种,能产生热电势的必要条件是-组成热电极的必须是不同材料、两个接触点必须处于不同的温度场中;2 热电偶补偿导线的作用是是热电偶的冷端温度保持恒定,对选择补偿导线的要求是0~100`C范围内和所连接的热电偶有相同的热点性、价格便宜;3热电阻测温的原理是热点效应,一般目前常用的热电阻有铂、铜、半导体等;4热敏电阻按温度系数分为正温度系数、负温度系数、中间温度系数三种,热敏电阻本身温度取决于环境通电发热、通电发热两个因素;5热敏电阻用于测温元件时,其工作电流要求为很小,应该工作在伏——安曲线的＿＿区域,原因是＿＿＿＿;10-81霍尔元件由于采用了半导体材料,元件才有实用价值,它是一个四端元件,一般可用于检测磁场；电流或电压；功率等参数;2霍尔元件的不等位误差是指不等位电势而言;其产生的原因为＿＿、＿＿等,减小不等位电势的方法有机械修磨、化学腐蚀等;3光电效应分为三类即：外光电效应,相应的器件有光电管；光电导效应,相应的器件有光敏电阻；光生伏特效应,相应的器件有光电池、光敏晶体管;4光电池的原理是利用光生伏特效应;从光照特性可以看出其开路电压与照度为非线性关系,而短路电流与照度成线性效应,所以光电池作为检测元件时应取短路电流的输出形式;三判断对错题用√或×表示1、滑线变阻器式传感器不适于微小位移量测量;√2、涡流式传感器属于能量控制型传感器×3、压电加速度计的灵敏度越高,其工作频率越宽;×4、磁电式速度拾振器的上限工作频率取决于其固有频率;×5．压电式传感器可以用来测量静态力及动态力;×6．出现正压电效应,则一定存在逆压电效应;√7. 改变压电传感器的引线电缆后,必须对等效电容C C重新计算;8. 压电片的连接方式有两种,分别是串联形式和并联形式;√9．金属丝电阻应变片的基本特性中对测量结果影响最大的是机械滞后;√简答和计算题1．什么是传感器它由哪几个部分组成分别起到什么作用答：传感器：是将各种非电量按一定规律转换成便于处理和传输另一种物理量的装置,由敏感元件,转换元件,和测量电路;敏感元件是将检测被测量的变化,转换元件是将非电量直接转换为电量的器件,测量电路是将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;其中核心元件是转换元件;2．什么是静特性包括哪些参数答：传感器的输入信号不随时间变化或者变化非常缓慢时,输出量和输入量之间的函数关系称为静态特性;包括线性度,灵敏度,精确度,最小检测量和分辨力,迟滞,重复性,零漂,温漂;3．超声波的波型有几种是根据什么来分类的答：超声波的波型有纵波、横波、表面波亦称瑞利波、兰姆波;依据超声场中质点的振动与声能量传播方向之间的关系来分;4.简述电容式传感器的工作原理;答：两平行极板组成的电容器,其电容量为c=s/d;当被测量的变化使式中的任一参数发生变化时,电容量C也就随之变化;电容式传感器检测被测量的变化,并将其转化为电容量的变化,通过测量电路又转化为电压量或是电流量的变化,从而测量出被测量的大小;5.什么是应变效应什么是压阻效应什么是横向效应答：金属导体的电阻值随着它受力所产生机械变形拉伸或压缩的大小而发生变化的现象称之为金属的电阻应变效应;压阻效应：对半导体施加一定的时,其产生变化的现象；横向效应：应变片由于纵向应变和横向应变的影响,电阻值减小;6.试说明金属应变片与半导体应变片的相同和不同之处;答：相同点：在一定条件下能改变自身的物理性质,并且将其转变成电阻的变化;不同点：材料不同,灵敏度不同;半导体基于压阻效应,也就是受到压力时其电阻值会发生变化,但半导体应变片的灵敏系数比金属应变片要大很多,用于大信号输出的场合,但是机械强度低,受温度影响大;金属应变片机械轻度高,灵敏度低,成本也低;7.应变片产生温度误差的原因及减小或补偿温度误差的方法是什么答：温度误差：1,对电阻温度系数的影响; 2,试件材料和电阻丝材料的线膨胀系数的影响;补偿方法：1,电桥补偿法; 2,单丝自补偿法;3.双丝组合式补偿法;8.单臂电桥存在非线性误差,试说明解决方法;答：为了减小和克服非线性误差,常采用差动电桥在试件上安装两个工作应变片,一个受拉应变,一个受压应变,接入电桥相邻桥臂,称为半桥差动电路;比单臂工作时灵敏度提高一倍,同时具有温度补偿的作用;9.涡流式传感器的主要优点是什么电涡流传感器除了能测量位移外,还能测量哪些非电量答：优点：能对位移,厚度,表面温度,速度,应力,材料损伤等进行非接触式连续测量,具有体积小,灵敏度高,频率响应宽等特点,应用广泛;10.寄生电容与电容传感器相关联影响传感器的灵敏度,它的变化为虚假信号影响传感器的精度;试阐述消除和减小寄生电容影响的几种方法和原理;金属壳体,专用屏蔽线11.简述电容式传感器的优缺点;电容式传感器测量电路的作用是什么答：优点：温度稳定性好,结构简单,动态响应好,可以实现非接触测量具有平均效应;缺点：输出阻抗大,负载能力差,寄生电容较大;12.简述正、逆压电效应;能否用压电传感器测量静态压力为什么串联连接和并联连接的特点各是什么答：某些电介质在沿一定的方向受到外力作用变形时,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,当外力去掉时,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,变形随之消失,称为逆压电效应;并联形式,其输出电容C为单片电容C的两倍,但输出电压U’等于单片电压U,极板上电荷量q’为单片电荷量q的两倍,串联形式,输出的总电荷q’等于单片电荷q,而输出电压U为单片电压U的二倍,总电容C 为单片电容C的一半;13.说明霍尔效应的原理霍尔灵敏度与霍尔元件厚度之间有什么关系写出你认为可以用霍尔传感器来检测的物理量;设计一个采用霍尔传感器的液位控制系统;答：一个金属导体薄片或半导体薄片,当在它的两端通过控制电流I并且同时在薄片的垂直方向上加上磁感应强度为B 的磁场时,在垂直于电流和磁场的方向上就会产生电动势U H,这种现象叫做霍尔效应;灵敏度和厚度有关,厚度越小,灵敏度越高,但是考虑到厚度对其他因素的影响,厚度不是越小越好;能来测量位移、转速等;液位控制系统原理,霍尔元件固定不动,磁铁与探测杆固定在一起,连接到装液体的容器旁边,通过管道与内部连接;当液位达到控制位置时霍尔元件输出控制信号,通过处理电路和电磁阀来控制液压阀门的开启和关闭,如液位低于控制位置时开启阀门,超过控制位置时则关闭阀门;14.磁敏式传感器与电感式传感器有何不同答：磁敏式传感器是利用半导体材料中的自由电子或空穴随磁场改变其运动方向这一特性而制成;而电感式传感器是一种机电转换装置,利用电磁感应定律将被测非电量转换为电感或互感的变化;15.什么是热电势、接触电势和温差电势答：两种不同的导体或半导体A和B组合成闭合回路,若导体A和B的连接处温度不同,则在此闭合回路中就有电流产生,也就是说回路中有电动势存在,这种电动势叫做热电动势,是由接触电势和温差电势组成;接触电势：在不同金属的接触面形成的电位差,温差电势在单一导体因为两端的温度不同而产生的电动势;16. 说明热电偶测温的原理及热电偶的基本定律;试述热电偶冷端温度补偿的几种主要方法和补偿原理;现用一支镍铬-康铜E热电偶测温;其冷端温度为30℃,动圈显示仪表机械零位在0℃指示值为400℃,则认为热端实际温度为430℃,对不对答：一是匀质导体定律：如果热电偶回路中的两个热电极材料相同,无论两接点的温度如何,热电动势为零;根据这个定律,可以检验两个热电极材料成分是否相同,也可以检查热电极材料的均匀性;二是中间导体定律：在热电偶回路中接入第三种导体,只要第三种导体的两接点温度相同,则回路中总的热电动势不变;它使我们可以方便地在回路中直接接入各种类型的显示仪表或调节器,也可以将热电偶的两端不焊接而直接插入液态金属中或直接焊在金属表面进行温度测量;三是标准电极定律：如果两种导体分别与第三种导体组成的热电偶所产生的热电动势已知,则由这两种导体组成的热电偶所产生的热电动势也就已知;只要测得各种金属与纯铂组成的热电偶的热电动势,则各种金属之间相互组合而成的热电偶的热电动势可直接计算出来;四是中间温度定律：热电偶在两接点温度t 、t 0时的热电动势等于该热电偶在接点温度为t 、t n 和t n 、t 0时的相应热电动势的代数和;中间温度定律为补偿导线的使用提供了理论依据;热电偶冷端温度补偿的方法主要有：一是冷端恒温法;这种方法将热电偶的冷端放在恒温场合；二是补偿导线法;将热电偶的冷端延伸到温度恒定的场所如仪表室;根据中间温度定律,只要热电偶和补偿导线的二个接点温度一致,是不会影响热电动势输出的；三是计算修正法;修正公式为：)t ,(t E )t (t,E )t (t,E 01AB 1AB 0AB +=；四是电桥补偿法;不对;17. Pt100和Cu50分别代表什么传感器分析热电阻传感器测量电桥之三线、四线连接法的主要作用;答：Pt100表示0℃时电阻为100欧姆,Cu50表示0℃时电阻为50欧姆;18. 试比较热电阻与热敏电阻的异同;答：均能制成温度传感器,热电阻材料是金属,热敏电阻材料是半导体,热电阻是中低温区最常用的一种温度检测器,其热电特性是线性的；半导体热敏电阻有很高的电阻温度系数,其灵敏度比热电阻高得多,适于在-100℃～300℃之间测温,其热电特性是非线性的;19. 什么是光电效应,依其表现形式如何分类,并予以解释;在光线的作用下,物体内的电子逸出物体表面向外发射的现象称为外光电效应;当光照射在物体上,使物体的电阻率ρ发生变化,或产生光生电动势的现象叫做内光电效应,它多发生于半导体内;根据工作原理的不同,内光电效应分为光电导效应和光生伏特效应两类;20. 分别列举属于内光电效应和外光电效应的光电器件;光电管、 光电倍增管 外光电器件光敏二极管、光敏三极管、光电池 光生伏特效应光敏电阻 光电导效应 21、哪些传感器可选作小位移传感器22、涡流传感器测量位移与其它位移传感器比较,其主要优点是什么涡流式传感器能否测量大位移量为什么答：优点：能对位移,厚度,表面温度,速度,应力,材料损伤等进行非接触式连续测量,体积小,结构简单,不怕油等介质污染;涡流传感器不能测量大位移量,只有当测量范围较小时,才能保证一定的线性度;23、电涡流传感器除了能测量位移外,还能测量哪些非电量答：厚度,表面温度,速度,应力;24.电涡流传感器能否测量塑料物体移动的位移若能测量理由是什么不能测量理由是什么应采取什么措施改进,就可以用电涡流传感器测量了;答：电涡流传感器不能测量塑料物体移动的位移,因为检测对象错误;塑料不能产生涡流,要在塑料上加装金属材质的物体;25.压电式加速度传感器与压电式力传感器在结构上有何不同,为什么答：加速度传感器要通过质量块把加速度转换为力作用在压电片上26、某电容传感器平行极板电容器的圆形极板半径 ,工作初始极板间距离 ,介质为空气;问：1如果极板间距离变化量 ,电容的变化量 是多少答：c=εs/d（2 如果测量电路的灵敏度 ,读数仪表的灵敏度 格／mV 在 时,读数仪表的变化量为多少27.画出传感器系统的组成框图,并说明各组成部分的作用;答：传感器由敏感元件,转换元件,和测量电路组成;敏感元件是将被测非电量预先变换为另一种易于变换成电量的非电量,转换元件是将非电量直接转换为电量的器件,测量电路是将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; 非电量电量28．粘贴到试件上的电阻应变片,环境温度变化会引起电阻的相对变化,产生虚假应变,这种现象称为温度效应,简述产生这种现象的原因;答：①环境温度变化时,由于敏感栅材料的电阻温度系数的存在,引起应变片电阻相对变化；②环境温度变化时,敏感栅材料和试件材料的膨胀系数不同,应变片产生附加的拉长或压缩,引起电阻的相对变化;29.如图所示是电容式差压传感器结构示意图及其转换电路,图中1为玻璃盘,2为镀金层,3为金属膜片,介绍其工作原理;答：电容式差压传感器由两个玻璃圆盘和一个金属膜片组成;两玻璃圆盘上的凹面上各镀以金作为电容传感器的两个固定电极,夹在两凹圆盘中的膜片则为传感器的可动电极;当两边压力相等时,膜片处在中间位置与左、右固定电极间距相等,转换电路输出U0＝0；当P1＞P2或P2＞P1时,膜片弯向右侧或左侧,Cdb ＜Cab 或Cab ＞Cdb,U0输出与｜P1-P2｜成比例的信号;30. 有一平面直线位移差动传感器特性其测量电路采用变压器交流电桥,结构组成如图所示;电容传感器起始时b1=b2=b=200mm,a1=a2=20mm 极距d=2mm,极间介质为空气,测量电路u1=3sin ωtV,且u=u0;试求当动极板上输入一位移量△x =5mm 时,电桥输出电压u0;解：根据测量电路可得31. 现有等强度梁有效长=150mm,固定处宽b=18mm,厚h=5mm,弹性模量E=2N/,贴上4片等阻值,K=2的电阻应变片,并接入等臂差动电桥,构成称重传感器;求：1悬臂梁上如何布片又如何接桥 2若输入电压是3v,有输出电压是2mv 时称重量是多少32.图示为某一传感器的工作原理图,这是什么传感器利用了什么原理33. 电容式传感器测量误差产生的主要原因及相应的解决办法;11．检定一台级刻度0-100Pa 压力传感器,现发现50Pa 处误差最大为,问这台压力传感器是否合格;12．采用四片相同的金属丝应变片K=2,将其粘在实心圆柱测力弹性元件上;如图所示,力F=1000kg;圆柱端面半径r=1cm,杨氏模量E=2×107N/cm 2,泊松比μ=.求：1画出应变片在圆柱上的粘贴位置及相应测量电桥原理图2各应变片的应变ε=电阻相对变化量ΔR/R=3若供电桥压U=6V,求桥路输出电压U O =4此种测量方法能否补偿环境温度对测量的影响说明原因; 解：1R 1、R 3沿轴向在力F 作用下产生正应变ε1>0ε3>0；R 2、R 4沿圆周方向贴则产生负应变ε2<0ε4<0;2 4可以补偿环境温度变化的影响因素;因为四个相同电阻应变在同样环境条件下,感受温度变化产生电阻相对变化量相同,在全桥电路中不影响输出电压值,即0414433221144332211=⎥⎦⎤⎢⎣⎡∆-∆+∆-∆=∆∆=∆=∆=∆=∆U R t R R t R R t R R t R U RRt R t R R t R R t R R t R ot34.根据你所学的传感器相关知识,下列物理量可以使用什么类型的传感器测量1加速度2位移3压力;敏感元件 转换元件 测量电路 辅助电源。
传感器的应用练习题及答案解析
1．关于传感器的作用，下列说法正确的有( )A．通常的传感器可以直接用来进行自动控制B．传感器可以用来采集信息C．传感器可以将感受到的一些信号转换为电学量D．传感器可以将所有感受到的信号都转换为电学量解析：选BC.传感器是将感受的非电学量转化为电学量的仪器，不同的传感器感受不同的信号，B、C对．2．关于电子秤中应变力传感器的说法正确的是( )A．应变片是由导体材料制成B．当应变片的表面拉伸时，其电阻变大；反之，变小C．传感器输出的是应变片上的电压D．外力越大，输出的电压差值也越大解析：选BD.应变片是由半导体材料制成的．电阻R＝ρlS，应变片拉伸，l变大，R值变大；应变片压缩，l变小，R值变小．传感器输出的是上下应变片的电压差．3．下列说法中正确的是( )A．电饭锅中的敏感元件是光敏电阻B．测温仪中测温元件可以是热敏电阻C．机械式鼠标中的传感器接收到连续的红外线，输出不连续的电脉冲D．火灾报警器中的光传感器在没有烟雾时呈现低电阻状态，有烟雾时呈现高电阻状态解析：选B.电饭锅中的敏感元件是感温铁氧体，A错误；机械式鼠标中的传感器接收断续的红外线脉冲，输出相应的电脉冲信号，C错误；火灾报警器中的光传感器在没有烟雾时呈现高电阻状态，有烟雾时呈现低电阻状态，D错误．4．有一种在光照或温度升高时排气扇都能启动的自动控制装置，下列说法正确的是( ) A．两个传感器都是光电传感器B．两个传感器分别是光电传感器和温度传感器C．两个传感器可能分别是温度传感器、电容式传感器D．只有光照和温度都适合时排气扇才能工作解析：选B.题中提到有光照或温度升高时排气扇都能自动控制，由此可见两个传感器一个是光电传感器，一个是温度传感器，而且排气扇自动工作只需光照和温度一个满足条件即可，A、C、D错，B对．5．(2011年威海高二检测)温度传感器广泛应用于家用电器中，它是利用热敏电阻的阻值随温度变化的特性来工作的．如图6－2－10甲所示为某装置中的传感器工作原理图，已知电源的电动势E＝ V，内电阻不计；G为灵敏电流表，其内阻R g保持不变；R为热敏电阻，其阻值随温度的变化关系如图乙所示，闭合开关S，当R的温度等于20 ℃时，电流表示数I1＝2 mA；当电流表的示数I2＝ mA时，热敏电阻的温度是( )图6－2－10A．60 ℃B．80 ℃C．100 ℃ D．120 ℃解析：选D.由图乙可知，当R的温度等于20 ℃时，热敏电阻的阻值R1＝4 kΩ，则由I1＝ER1＋R g 可得R g＝kΩ，当电流I2＝ mA时，由I2＝ER2＋R g，可得R2＝2 kΩ，结合图乙此时温度为120 ℃，故选D.一、选择题1．下列装置中利用了温度传感器的是( )A．电熨斗B．电饭锅C．电子秤D．火灾报警器解析：选AB.电熨斗、电饭锅都是通过温度传感器来控制温度，A、B正确；电子秤是利用力传感器来测力的，C错误；火灾报警器是利用烟雾对光的散射，使光照射到光电三极管上，光电三极管的电阻减小引起电流变化而发出警报，因此火灾报警器是光电传感器，故D错．2．用遥控器调换电视频道的过程，实际上就是传感器把光信号转换成电信号的过程，下列属于这类传感器的是( )A．红外报警装置B．走廊照明灯的声控装置C．自动洗衣机中的压力传感装置D．电饭煲中控制加热和保温的温控器解析：选A.红外报警装置是传感器把光信号(红外线)转换成电信号；走廊照明灯的声控装置是传感器把声音信号转换成电信号；自动洗衣机中的压力传感装置是把位移信号转换成电信号，电饭煲中控制加热和保温的温控器把温度信号转换成电信号．3．人类发射的绕地球运转的所有航天器，在轨道上工作时都需要电能，所需要的电能都是由太阳能电池把太阳能转化为电能得到的，要求太阳能电池板总是对准太阳，为达到这一要求应利用下列哪种传感器来感知太阳方位( )A．力传感器 B．光传感器C．温度传感器 D．生物传感器解析：选B.太阳帆的有效采光面积不同，所产生的电流不同，当电流最大时正对太阳，所以应用的是光传感器，B对，A、C、D错．4．如图6－2－11是自动调温式电熨斗，下列说法正确的是( )图6－2－11A．常温时上下触点是接触的B．双金属片温度升高时，上金属片形变较大，双金属片将向下弯曲C．原来温度控制在80 ℃断开电源，现要求60 ℃断开电源，应使调温旋钮下调一些D．由熨烫丝绸衣物状态转化为熨烫棉麻衣物状态，应使调温旋钮下移一些解析：选ABD.常温工作时，上下触点是接通的，当温度升高时，上层金属片形变大，向下弯曲，切断电源，由熨烫丝绸衣物状态转化为熨烫棉麻衣物状态时，温度要升高，则应使调温旋钮下移一些，A、B、D对，C错．5．唱卡拉OK用的话筒，内有传感器．其中有一种是动圈式的，它的工作原理是在弹性膜片后面粘接一个轻小的金属线圈，线圈处于永磁体的磁场中，当声波使膜片前后振动时，就将声音信号转变为电信号．下列说法正确的是( )A．该传感器是根据电流的磁效应工作的B．该传感器是根据电磁感应原理工作的C．膜片振动时，穿过金属线圈的磁通量不变D．膜片振动时，金属线圈中不会产生感应电动势解析：选B.当声波使膜片前后振动时，膜片后的金属线圈就跟着振动，从而使处于永磁体的磁场中的线圈切割磁感线，穿过线圈的磁通量发生变化，产生感应电流，从而将声音信号转化为电信号，这是利用电磁感应原理．6．关于电饭锅的说法正确的是( )A．电饭锅中的温度传感器是氧化铁B．铁氧体在常温下具有磁性，温度升至居里点时失去铁磁性C．当温度越过103 ℃时，感温体磁性较强D．用电饭锅煮饭时，温控开关自动断电后，它不能自动复位解析：选BD.电饭锅中的温度传感器其主要元件是铁氧体，故A错，B选项正确．当温度超过103 ℃时，感温体磁性消失，则选项C错，温控开关只能手动闭合，故D正确．7．如图6－2－12所示是会议室和宾馆房间的天花板上装有的火灾报警器的结构原理图：罩内装有发光二极管LED、光电三极管和不透明的挡板．平时光电三极管接收不到LED发出的光，呈现高电阻状态．发生火灾时，下列说法正确的是( )图6－2－12A．进入罩内的烟雾遮挡了光线，使光电三极管电阻更大，检测电路检测出变化发出警报B．光电三极管温度升高，电阻变小，检测电路检测出变化发出警报C．进入罩内的烟雾对光有散射作用，部分光线照到光电三极管上，电阻变小，发出警报D．以上说法均不正确解析：选C.由火灾报警器的原理可知，发生火灾时烟雾进入罩内，使光发生散射，部分光线照在光电三极管上电阻变小，与传感器相连的电路检测出这种变化，发出警报，C对．8．(2010年高考福建卷)如图6－2－13甲所示，质量不计的弹簧竖直固定在水平面上，t ＝0时刻，将一金属小球从弹簧正上方某一高度处由静止释放，小球落到弹簧上压缩弹簧到最低点，然后又被弹起离开弹簧，上升到一定高度后再下落，如此反复．通过安装在弹簧下端的压力传感器，测出这一过程弹簧弹力F随时间t变化的图象如图乙所示，则( )图6－2－13A．t1时刻小球动能最大B．t2时刻小球动能最大C．t2～t3这段时间内，小球的动能先增加后减少D．t2～t3这段时间内，小球增加的动能等于弹簧减少的弹性势能解析：选～t1时间内小球做自由落体运动，落到弹簧上并往下运动的过程中，小球重力与弹簧对小球弹力的合力方向先向下后向上，故小球先加速后减速，t2时刻到达最低点，动能为0，A、B错；t2～t3时间内小球向上运动，合力方向先向上后向下，小球先加速后减速，动能先增加后减少，C对；t2～t3时间内由能量守恒知小球增加的动能等于弹簧减少的弹性势能减去小球增加的重力势能，D错．二、非选择题9．如图6－2－14甲所示为一根竖直悬挂的不可伸长的细绳，绳长为l，下端拴一质量为m 的小物块A，上端固定在C点且与一能测量绳拉力的传感器相连，已知有一质量为m0的子弹B沿水平方向以速度v0射入A内(未穿透)，接着两者一起绕C点在竖直平面内做圆周运动，在各种阻力都忽略的条件下测力传感器测得绳的拉力F随时间t的变化关系如图乙所示，已知子弹射入的时间极短，且图中t＝0为A，B开始以相同速度运动的时刻，根据力学规律和题(包括图)中提供的信息，求物块在最高点和最低点的速度．图6－2－14解析：在最高点时，绳的拉力为0，则(m＋m0)g＝m＋m0v21l解得v1＝gl.在最低点时，绳的拉力为F m，则F m－(m＋m0)g＝m＋m0v22l解得v2＝[F m－m＋m0g]lm＋m0.答案：gl [F m－m＋m0g]lm＋m010．电流传感器可以像电流表一样测量电流，它的优点是反应非常快，可以捕捉到瞬间的电流变化，还可以与计算机相连，能在很短的时间内画出电流随时间的变化图象．按图6－2－15甲连接电路，提供8 V直流电源，先使开关S与1相连，电源向电容器充电，这个过程可在瞬间完成，然后把开关S掷向2，电容器通过电阻R放电，传感器将电流信息传入计算机，屏上显示出电流随时间变化的I－t曲线，如图乙所示．图6－2－15(1)图乙中画出的竖直狭长矩形(图乙最左端)，其面积表示的物理意义是：________；(2)估算电容器在全部放电过程中释放的电荷量是________C；(3)根据以上数据估算，电容器的电容是________F.解析：(1)图象纵坐标为电流I ，横坐标为时间t ，由公式q ＝It 可知，矩形面积为放电电荷量．(2)每个小方格的面积代表放电电荷量q 0＝×10－3C ，共有75格，则放电电荷量Q ＝75q 0＝×10－3C.(3)由Q ＝CU 可知C ＝Q U ＝×10－4F.答案：(1) s 内的放电电荷量(2)×10－3(3)×10－411．有一种测量压力的电子秤，其原理图如图6－2－16所示．E 是内阻不计、电动势为6 V 的电源．R 0是一个阻值为300 Ω的限流电阻．G 是由理想电流表改装成的指针式测力显示器．R 是一个压敏电阻，其阻值可随压力大小变化而改变，其关系如下表所示．C 是一个用来保护显示器的电容器．秤台的重力忽略不计．试分析：(1)(2)若电容器的耐压值为5 V ，该电子秤的最大称量值为多少？(3)如果把电流表中电流的刻度变换成压力刻度，则该测力显示器的刻度是否均匀？解析：(1)由表中数据可知k ＝ΔR ΔF ＝20 Ω50 N＝ Ω/N 所以电阻R 随压力F 变化的函数表达式为R ＝(300－Ω.(2)R 上受到的压力越大，R 的阻值越小，电容器两端电压越大，但不能超过5 V ，所以5 V 6 V＝R 0R 0＋R，解得R ＝60 Ω， 又∵R ＝(300－Ω，得出F ＝600 N.(3)电流表中的电流I ＝E R 0＋R＝错误!，电流I 与压力F 不是线性关系，则该测力显示器的刻度不均匀．答案：(1)R ＝300－ (2)600N (3)不均匀。
传感器复习题及答案
传感器复习题及答案一、选择题1. 传感器的主要功能是什么？A. 放大信号B. 转换信号C. 过滤噪声D. 调节电流答案：B2. 以下哪个不是传感器的分类？A. 温度传感器B. 压力传感器C. 光传感器D. 放大器答案：D3. 传感器的灵敏度是指什么？A. 传感器的稳定性B. 传感器的响应速度C. 传感器输出信号的变化率与输入量的变化率之比D. 传感器的寿命答案：C4. 传感器的线性度是指什么？A. 传感器的精度B. 传感器的稳定性C. 传感器的输出信号与输入量成正比的程度D. 传感器的耐用性答案：C5. 以下哪个不是传感器的主要特性？A. 灵敏度B. 线性度C. 稳定性D. 复杂性答案：D二、填空题6. 传感器是将__________转换为电信号的装置。
答案：非电物理量7. 传感器的静态特性包括灵敏度、__________和线性度。
答案：迟滞8. 传感器的动态特性包括响应速度、__________和稳定性。
答案：频率响应9. 传感器按照工作原理可以分为__________传感器和__________传感器。
答案：主动式；被动式10. 传感器按照输出信号类型可以分为模拟传感器和__________传感器。
答案：数字三、简答题11. 简述传感器在自动化控制系统中的作用。
答案：传感器在自动化控制系统中的作用主要包括：实时监测和测量各种物理量，如温度、压力、速度等；将这些物理量转换为电信号，供控制系统进行处理；根据控制系统的指令，对被控对象进行调节和控制，以实现系统的自动控制。
12. 描述传感器的校准过程。
答案：传感器的校准过程通常包括以下步骤：首先，确定传感器的校准条件，如环境温度、湿度等；其次，使用已知的标准设备或标准物质对传感器进行标定，以确定其输出与输入之间的关系；然后，根据标定结果对传感器进行调整，以消除系统误差；最后，记录校准数据，并定期进行校准，以确保传感器的准确性和可靠性。
四、论述题13. 论述传感器在智能交通系统中的应用及其重要性。
高中物理《传感器》练习题(附答案解析)
高中物理《传感器》练习题（附答案解析）学校:___________姓名：___________班级：___________一、单选题1．数码相机的普及使传统胶片相机逐渐被淘汰。
数码相机的主要部件是电荷耦合器（CCD），能将光学量转化为电学量。
该部件可视为（）A．力传感器B．温度传感器C．光传感器D．霍尔元件2．下列关于传感器的说法中不正确的是（）A．传感器能将感受到的外部信息按照一定的规律转换为电信号B．传感器在日常生活中并不常见C．光敏电阻是一种利用光敏元件将光信号转化为电信号的传感器D．热敏电阻是将温度的变化转化为电信号的传感器3．下列说法正确的是（）A．电饭锅通过压力传感器实现温度的自动控制B．红外线和X射线都有很高的穿透本领，在医学上常用来透视人体C．电子秤应用的是光传感器D．雷达使用微波是因为微波波长较短能沿直线传播4．如图是电熨斗的结构图，下列说法不正确的是（）A．双金属片上层金属的膨胀系数小于下层金属B．常温下，上下触点接触；温度过高时，双金属片发生弯曲使上下触点分离C．需要较高温度熨烫时，要调节调温旋钮，使升降螺丝下移并推动弹性铜片下移D．双金属片温度传感器的作用是控制电路的通断5．将多用电表的选择开关置于欧姆挡，然后进行欧姆调零。
如图所示，将一光敏电阻连在多用电表两表笔之间，用光照射光敏电阻时表针的偏角为θ，现用手掌挡住部分光线，表针的偏角为θ'，则可判断（）A．θ'=θB．θ'<θC．θ'>θD．不能确定θ和θ'的关系6．图甲为电容式电子体重计，其内部电路简化图如图乙所示，称重时，人站在体重计面板上，使平行板上层膜片电极在压力作用下向下移动，则下列说法正确的是（）A．上层膜片下移过程中，电流表有b到a的电流B．上层膜片下移过程中，电容器的电容增大，上下极板间的电压增大C．上层膜片下移过程中，电容器的电容增大，所带电荷量减小D．上层膜片稳定后，平行板电容器上下极板均不带电荷7．如图所示，某同学设计了一个加速度计：较重的滑块可以在光滑的框架中平移，滑块两侧用两劲度系数相同的轻弹簧与框架连接；R为变阻器，轻质滑动片与变阻器接触良好；两个电池的电动势均恒为E，内阻不计。
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1-7 已知某温度计测量范围0～200℃，检测测试其最大误差4max =∆Y ℃，求其满度相对误差，并根据精度等级标准判断精度等级。
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。
1-11:解：（1）切线法：1211,0212/1)0()1(2121+===+===+⨯=-x y y x b x y x dxdyx dx dy 则当设线性度：%1.10%10025.0,02525.0,5.0021)1(21)0()121(1.max.max 21=⨯∆==-=∆=<-+=∆>+-+=∆-SF L S F Y y Y y x x dx y d x x x y δ则时，端基法：1)26(2623,5.0+-=-===x y k y x 则则线性度：%526.2,1067596.50,2373.022474.05.0)26(]1)26[(13max .=⨯=∆=∆==⨯-=+--+=∆-L S F y dxyd x Y x x y δ求导得：同理：最小二乘法：设y=kx+b61237.047328.034205.021909.010488.0025.016.009.004.001.002247.11832.11401.10954.10488.115.04.03.02.01.002xyx y x9945.04835.0:9945.0)(64835.0)(6625.2)(55.0,75167.16922.6,5.12222222+==-⨯-⨯==--⨯======∑∑∑∑∑∑∑∑∑∑∑∑∑∑∑∑x y x x xy x y x a x x yx xy k x x xy y x 求得则 线性度：%50.210063.60694.0)9945.04835.0(13=⨯=∆=+-+=∆-L y x x x y δ时，同理求得：1-12:解：Pa/V 1053101.5K 103306-5-⨯=⨯===静态灵敏度：s τ2－3：答：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；它与金属丝应变灵敏度函数不同，应变片由于由金属丝弯折而成，具有横向效应，使其灵敏度小于金属丝的灵敏度。
2－4：答：因为（1）金属的电阻本身具有热效应，从而使其产生附加的热应变；（2）基底材料、应变片、粘接剂、盖板等都存在随温度增加而长度应变的线膨胀效应，若它们各自的线膨胀系数不同，就会引起附加的由线膨胀引起的应变；常用的温度补偿法有单丝自补偿，双丝组合式自补偿和电路补偿法。
2－7：解：已知R ＝120Ω，K ＝2.05，ε＝800μm/m 由ε*K=ΔR/R ＝800＊2.05＊10-6＝1.64＊10-3 ΔR ＝1.64*10-3*120＝0.1968ΩU ＝EK ε/4=3*1.64＊10-3/4=1.23*10-3 (v) 2-8：解：此桥为第一对称电桥，由2-25式有Ug ＝E(（R 1+ΔR 1）R 4－（R 2+ΔR 2）R 3)/（（R 1+ΔR 1+R 2+ΔR 2）2*R 3）（令R 3＝R 4）＝E(ΔR1/ R－ΔR2/R)/（2（2＋ΔR1/ R＋ΔR2/ R））＝EΔR1/ R（1+μ）/（2*（2+（1-μ）ΔR1/ R）＝15.397/2＝7.7（mv）2－9：解：(1) Ug= E[（R1+ΔR1）（R3+ΔR3）－（R2+ΔR2）（R4+ΔR4）]/（（R1+ΔR1+R2+ΔR2）（R3+ΔR3+R4+ΔR4））= E[ΔR1/ R+ΔR3/ R －ΔR2/R－ΔR4/ R]/（（2＋ΔR1/ R＋ΔR2/ R）（2＋ΔR3/ R＋ΔR4/ R））=2E[1＋μ] ΔR/R /[2+(1-μ) ΔR/R]22.6*10-3＝2*2*1.3*ΔR/R/[2+0.7*ΔR/R]2[2+0.7*ΔR/R]2＝2*103ΔR/R＝4＋2.8ΔR/R+（ΔR/R）20＝4－（2000-2.8）ΔR/R＋（ΔR/R）2（ΔR/R－998.6）2＝998.62-4ΔR/R＝0.0020028059ε＝ΔR/R/K＝0.0010014εr=-με=-3*10-4(2) :F=εES=0.001*2*1011*0.00196=3.92*105N3-1 电容式传感器有哪些优点和缺点？答：优点：①测量范围大。
金属应变丝由于应变极限的限制，ΔR/R 一般低于1％，。
而半导体应变片可达20％，电容传感器电容的相对变化量可大于100％；②灵敏度高。
如用比率变压器电桥可测出电容，其相对变化量可以大致10－7。
③动态响应时间短。
由于电容式传感器可动部分质量很小，因此其固有频率很高，适用于动态信号的测量。
④机械损失小。
电容式传感器电极间吸引力十分微小，又无摩擦存在，其自然热效应甚微，从而保证传感器具有较高的精度。
⑤结构简单，适应性强。
电容式传感器一般用金属作电极，以无机材料（如玻璃、石英、陶瓷等）作绝缘支承，因此电容式传感器能承受很大的温度变化和各种形式的强辐射作用，适合于恶劣环境中工作。
电容式传感器有如下不足：①寄生电容影响较大。
寄生电容主要指连接电容极板的导线电容和传感器本身的泄漏电容。
寄生电容的存在不但降低了测量灵敏度，而且引起非线性输出，甚至使传感器处于不稳定的工作状态。
②当电容式传感器用于变间隙原理进行测量时具有非线性输出特性。
3-8 如图3-6所示平板式电容位移传感器。
已知：极板尺寸4a b mm ==，间隙00.5d mm =，极板间介质为空气。
求该传感器静态灵敏度；若极板沿x 方向移动2mm ，求此时电容量。
解：由(3-4)式有3-9 如图3-7所示差动式同心圆筒电容传感器，其可动极筒外径为9.8mm 。
定极筒内径为10mm ，上下遮盖长度各为1mm 时，试求电容值1C 和2C 。
当供电电源频率为60kHz 时，求它们的容抗值。
解：因为 120122132*3.14*8.85*2 2.7510ln ln9.8*1*1010L PFC C R R πε--====20112114*4*0.707(/)*3.6**4**3.6*3.14*0.5*2*4*0.142()3.6**4**3.6*3.14*0.5*101010101010rrSK PF cm aa dSC PF dC ππεε------=======3－17：解：当电源为正半周时D 1、D 3导通，D 2、D 2截止，E 2→D 1→C →对C H 充电 通过C E 的电荷为：q 1＝C 0（E 2－E 1）↓→C E →B →D 3→D 对C 0充电；电源在负半周时，D 2、D 2导通, D 1、D 3截止，C H →C →D 2→B →CE →A 放电 通过C E 的电荷为：q 2＝C H （E 2－E 1）C 0→D →D 4→A 放电所以在一个周期内通过C E 的净电荷量为q= （q 2－q 1）＝（C H －Cx ）（E 2－E 1）于是通过M 表回路在一个周期内释放的电荷为q =（C H －Cx ）（E 2－E 1） 所以，在一个周期内通过M 表的电流的平均值为：I ＝fq =（C H －Cx ）（E 2－E 1）*f=ΔCx ΔE *f,式中f 为电源的频率。
5－1答:（1）某些电介质，当沿着一定方向对其施加力而使它形迹5123121119.65046*9.6504622*3.14*60**2.75*101010K C fC Z Z ωπ-=====Ω=Ω时，内部产生极低化现象，同时在它的两个表面上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，这种现象称为压电效应。
（2）不能，因为构成压电材料的电介质，尽管电阻很大，但总有一定的电阻，外界测量电路的输入电阻也不可能无穷大，它们都将将压电材料产生的电荷泄漏掉，所以正压电式不能测量静止电荷。
5－2：（1）当沿电轴、机械轴的力的作用下，石英晶体在垂直于电轴的平面都会产生压电电荷，沿光轴方向则不会产生压电效应。
（2）b图在上表面为负电荷，（c）图上表面为负电荷；（d）图上表面为正电荷。
（3）通常将沿电轴X－X方向的作用力作用下产生的电荷的压电效应称为“纵向电效应’；将沿机械轴Y－Y方向的力作用下产生电荷的效应称为“横向压电效应”5－11解：（1）U x＝d11F x/c x＝d11F x t/(ε0εr S)＝2.31*10－12*9.8*0.005/(8.85*10－12*4.5*5*10－4)＝5.68（V）由5－20式知U im＝F m d11/(C C+C a)= 2.31*10－12*9.8/(4*10－12+8.85*10－12*4.5*5*10－4/0.005)＝2.835（V）5－12解：该电路的等效电路图如下：8-1：答：（1）在垂直于电流方向加上磁场，由于载流子受洛仑兹力的作用，则在平行于电流和磁场的两端平面内分别出现正负电荷的堆积，从而使这两个端面出现电势差，这种现象称为霍尔效应。
()()00ff11C 1R A CA R +'=+=()()()()00a j f a f 0sc ff0sc 0acf0sc fscscac scft f fj q11j 1q1q01311159KHZ2V A C C C A R R U V C A RA U C C CA A U C U U C C U CA f C R 1.%.ωωωδω=∑⎡⎤+⎡⎤+++++⎢⎥⎣⎦⎢⎥⎣⎦∴=∑∴=+++→∴=+==+=='''Q 由于＜＜－很大－－＝（2）应该选用半导体材料，因为半导体材料能使截流子的迁移率与电阻率的乘积最大，而使两个端面出现电势差最大。
（3）应该根据元件的输入电阻、输出电阻、灵敏度等合理地选择元件的尺寸。
8-4解:8-7（1） 光电效应分为：外光电效应和内光电效应（2）外光电效应：在光线的作用下，物体内的电子逸出物体表面向外发射的现象称为外光电效应。
向外发射的电子叫做光电子。
基于外光电效应的光电器件：光电管和光电倍增管（3）内光电效应：当光照射在物体上，使物体的电阻率ρ发生变化，或产生光生电动势的现象叫做内光电效应，它多发生于半导体内。
根据工作原理的不同，内光电效应分为：光电导效应和光生伏特效应 8-8何谓光电池的开路电压及短路电流？为什么作为检测元件时要采用短路电流输出形式？答：光电池的开路电压即光生电动势，将光电池的外电路断开即可测得。
光电池的短路电流，指外接负载相对于光电池内阻而言是很小的时，流过外接负载的电流。
开路电压与照度为非线性关系，而短路电流与照度成线性关系，且受光面积越大，短路电流也越大，所以作为检测元件时要采用短路电流输出形式。