传感器作业(含答案)备课讲稿
传感器作业(含答案)
一、选择题1、回程误差表明的是在（）期间输出——输入特性曲线不重合的程度。
( D )A、多次测量B、同次测量C、不同测量D、正反行程2、传感器的下列指标全部属于静态特性的是（）( C )A、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3、（）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。
( D )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4、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D、两个桥臂应当分别用应变量变化相同的工作应变片5、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6、下列说法正确的是（）。
( D )A、差动整流电路可以消除零点残余电压，但不能判断衔铁的位置。
B、差动整流电路可以判断衔铁的位置，但不能判断运动的方向。
C、相敏检波电路可以判断位移的大小，但不能判断位移的方向。
D、相敏检波电路可以判断位移的大小，也可以判断位移的方向。
7、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+计算机二、判断题线性测量系统的灵敏度是时间的线性函数。
( F )涡流传感器一般不能用来测量钢板厚度。
( F )电感式传感器根据结构形式可分为自感式和互感式两种。
( F )光生伏特效应属于内光电效应的一种。
( T )引用误差反映了一个检测装置的综合性能指标，用来作为检测仪表的分类标准。
传感器的应用课件及练习题答案含详解
针指在满刻度的 3 位置时，U 3 E
4
4
代入③式解得 a 方kL向向左。
答案：(1)
a
kL
2m
E (22)U见?解析
mE
(3) kL 方向向左
2m
考查内容 传感器自动控制电路的设计
【典例】如图甲所示为一测量硫化镉光敏电阻特性的实验电路， 电源电压恒定。电流表内阻不计，开关闭合后，调节滑动变阻 器滑片，使小灯泡发光亮度逐渐增强，测得流过电阻的电流和 光强的关系曲线如图乙所示，试根据这一特性用图丙中给定的 器材设计一个路灯自动控制电路。
2 传感器的应用
1.传感器原理：传感器可以把非电学量转换为_电__学__量__，从而 可以很方便地进行测量、传输、处理和控制。 2.光敏电阻：被光照射时电阻发生变化，随着光照的增强，导 电性_变__好__。 3.热敏电阻和金属热电阻能够把温度这个热学量转换为_电__阻__ 这个电学量。 4.霍尔元件能够把磁感应强度这个磁学量转换为_电__压__这个电 学量。
3.光传感器的应用——火灾报警器：如图所示为利用烟雾对光 的散射来工作的一种火灾报警器，其工作原理是：带孔的罩子 内装有发光二极管LED、光电三极管和不透明的挡板。平时， 光电三极管收不到LED发出的光，呈现高电阻状态。烟雾进入 罩内后对光有散射作用，使部分光线照射到光电三极管上，其 电阻变小。与传感器连接的电路检测出这种变化，就会发出警 报。
【标准解答】托盘的移动带动P1移动，使P1、P2间出现电势差， 电势差的大小反映了托盘向下移动距离的大小，由于R为均匀
滑线电阻，则其阻值与长度成正比。
(1)由力的平衡知识有m0g=kx1，解x得1
m0g k
。
(2)放上物体m重新平衡后m0g+mg=kx2，
传感器原理与应用作业参考答案
《传感器原理与应用》作业参考答案作业一1.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。
测量转换电路可将传感元件输出的电参量转换成易于处理的电量信号。
2.传感器有哪些分类方法？各有哪些传感器？答：按工作原理分有参量传感器、发电传感器、数字传感器和特殊传感器；按被测量性质分有机械量传感器、热工量传感器、成分量传感器、状态量传感器、探伤传感器等；按输出量形类分有模拟式、数字式和开关式；按传感器的结构分有直接式传感器、差分式传感器和补偿式传感器。
3.测量误差是如何分类的？答：按表示方法分有绝对误差和相对误差；按误差出现的规律分有系统误差、随机误差和粗大误差按误差来源分有工具误差和方法误差按被测量随时间变化的速度分有静态误差和动态误差按使用条件分有基本误差和附加误差按误差与被测量的关系分有定值误差和积累误差。
4.弹性敏感元件在传感器中起什么作用？答：弹性敏感元件在传感器技术中占有很重要的地位，是检测系统的基本元件，它能直接感受被测物理量〔如力、位移、速度、压力等〕的变化，进而将其转化为本身的应变或位移，然后再由各种不同形式的传感元件将这些量变换成电量。
5.弹性敏感元件有哪几种基本形式？各有什么用途和特点？答：弹性敏感元件形式上基本分成两大类，即将力变换成应变或位移的变换力的弹性敏感元件和将压力变换成应变或位移的变换压力的弹性敏感元件。
变换力的弹性敏感元件通常有等截面轴、环状弹性敏感元件、悬臂梁和扭转轴等。
实心等截面轴在力的作用下其位移很小，因此常用它的应变作为输出量。
它的主要优点是结构简单、加工方便、测量范围宽、可承受极大的载荷、缺点是灵敏度低。
传感器作业(含答案)
一、选择题1、回程误差表明的是在（）期间输出——输入特性曲线不重合的程度。
( D )A、多次测量B、同次测量C、不同测量D、正反行程2、传感器的下列指标全部属于静态特性的是（） ( C )A、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3、（）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。
( D )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4、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D、两个桥臂应当分别用应变量变化相同的工作应变片5、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6、下列说法正确的是（）。
( D )A、差动整流电路可以消除零点残余电压，但不能判断衔铁的位置。
B、差动整流电路可以判断衔铁的位置，但不能判断运动的方向。
C、相敏检波电路可以判断位移的大小，但不能判断位移的方向。
D、相敏检波电路可以判断位移的大小，也可以判断位移的方向。
7、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+计算机二、判断题线性测量系统的灵敏度是时间的线性函数。
( F )涡流传感器一般不能用来测量钢板厚度。
( F )电感式传感器根据结构形式可分为自感式和互感式两种。
( F )光生伏特效应属于内光电效应的一种。
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。
传感器作业及答案
作业3：3．问答题（1）什么是电阻的应变效应？利用应变效应解释金属应变式电阻传感器的工作原理。
答：金属导体在外力的作用下发生机械变形，其电阻值随着机械变形（伸长或缩短）的变化而发生变化，这种现象称为金属的应变效应。
现有一根长度为l ，截面积为A ，电阻率为ρ的金属丝，如图2-5所示。
图2-5 金属应变效应 未受力时，电阻值为S l R ρ= 当金属丝受到拉力F 作用时，将引起电阻值发生变化，电阻的相对变化量为SS l l R R ΔΔΔΔ-+=ρρ，当材料一定时，ρ不发生变化，电阻值的变化仅与金属丝长度和金属丝截面积的变化有关。
（2）弹性元件在应变式电阻传感器中起什么作用？答：弹性敏感元件是电阻式传感器的敏感元件，能直接感受到被测的量的变化。
（3）简述应变式电阻传感器测量电路的功能。
答：由于弹性敏感元件和应变片的应变量一般都很小，电阻值的变化量也很小，不易被观察、记录和传输，需要通过电桥电路将该电阻值的变化量放大，并转换成电压或电流信号。
（4）应变式电阻称重传感器的工作原理是什么？（5）电阻应变传感器测量加速度的原理是什么?答：当被测物体以加速度a 运动时，质量块受到一个与加速度方向相反的惯性力作用，悬臂梁在惯性力作用下产生弯曲变形，该变形被粘贴在悬臂梁上的应变片感受到并随之产生应变，从而使应变片的电阻值发生变化。
悬臂梁的应变在一定的频率范围内与质量块的加速度成正比，通过测量质量块悬臂梁的应变，便可知加速度的大小。
（6）试比较金属应变式传感器和半导体压电式传感器的异同点。
答：相同点：两者都是将应变力转换为电阻的变化。
不同点：金属应变式传感器是由于导体的长度和半径发生改变而引起电阻值的变化，而半导体应变式传感器是由于其载流子的迁移率发生变化而引起电阻值的变化。
作业4：3．问答题（1）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，如果不考虑边缘效应，其电容量为 式中，ε为极板间介质的介电常数，A 为两电极互相覆盖的有效面积，d 为两电极之间的距离。
《传感器与检测技术》作业及答案
《传感器与检测技术》作业及答案第一次作业1、使用一只0.2级、量程为10V的电压表，测得某一电压为5.0V,试求此测量值可能出现的绝对误差和相对误差的最大值。
2、现对一个量程为100mV，表盘为100等分刻度的毫伏表进行校准，测得数据如下。
仪表刻度值/mV 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 标准仪表示值0.0 9.9 20.2 30.4 39.8 50.2 60.4 70.3 80.0 89.7 100.0/mV绝对误差/mV修正值/mV试将各校准点的绝对误差和修正值填入上表中，并确定该毫伏表的精度等级。
3.已知对某电压的测量值U~N（50V,0.04V）,若要求置信概率达到50%，求相应的置信区间。
4、甲、乙二人分别用不同的方法，对同一电感进行多次测量，结果如下（假设均无粗大误差和系统误差）：甲 1.28 1.31 1.27 1.26 1.19 1.25乙 1.29 1.23 1.22 1.24 1.25 1.20写出测量结果表达式，评价哪个人的测量精密度高。
第一次作业答案1、使用一只0.2级、量程为10V的电压表，测得某一电压为5.0V,试求此测量值可能出现的绝对误差和相对误差的最大值。
答案：2、现对一个量程为100mV，表盘为100等分刻度的毫伏表进行校准，测得数据如下。
仪表刻度值/mV 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100标准仪表示值0.0 9.9 20.2 30.4 39.8 50.2 60.4 70.3 80.0 89.7 100.0/mV绝对误差/mV修正值/mV试将各校准点的绝对误差和修正值填入上表中，并确定该毫伏表的精度等级。
解:仪表刻度值/mV 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100标准仪表示值0.0 9.9 20.2 30.4 39.8 50.2 60.4 70.3 80.0 89.7 100.0/mV绝对误差/mV 0 0.1 -0.2 -0.4 0.2 -0.2 -0.4 -0.3 0 0.3 0 修正值/mV 0 -0.1 0.2 0.4 -0.2 0.2 0.4 0.3 0 -0.3 03.已知对某电压的测量值U～N（50V,0.04V2）,若要求置信概率达到50%，求相应的置信区间。
传感器作业参考答案
-2.71
-2.68
0.61
0.64
3.99
4.03
7.43
7.45
10.89
10.94
14.47
14.46
偏差 值
-0.05 -0.08 -0.07 -0.05 -0.06 -0.05
第一循环 反行程 -2.71 0.66 4.06 7.49 10.95 14.42
输出值/mV
第二循环 第三循环
反行程 反行程
7 拟在等截面的悬臂梁上粘贴四个完全相同的电阻应变片，并组成差动全桥电路，试问： （ 1 ） 四个应变片应怎样粘贴在悬臂梁上？
（ 2 ） 画出相应的电桥电路图。 答： ① 如题图所示 等截面悬梁臂，在外力 F 作用下，悬梁臂产生变形，梁的上表面受到拉应变，
而梁的下表面受压应变。当选用四个完全相同的电阻应变片组成差动全桥电路，则应变片 如题图（b）所示粘贴。
图 2.1
U0
=
−
E 4
⋅
ΔR1 R1
=
−
4 4
× 1.2 120
=
− 0.01V
② 由于 R1， R2 均为应变片，且批号相同，所受应变大小和方向均相同，则 R1=R2=R , ∆R1=∆R2=∆R。
U0
=
⎛ ⎜ ⎝
(R1
+
R2 + ΔR2 ΔR1) + (R2
+
ΔR2 )
−
R4 R3 + R4
图（a）
图（b）
② 电阻应变片所构成的差动全桥电路接线如图﹙ｃ﹚所示，R1、R4 所受应变方向相同,R2、 R3 所受应变方向相同，但与 R1、R4 所受应变方向相反。
传感器试题及答案讲课稿
传感器试题及答案一、填空题（20分）1. 传感器由（敏感元件，转换元件，基本转换电路）三部分组成。
2. 在选购线性仪表时，必须考虑应尽量使选购的仪表量程为欲测量的（ 1.5）倍左右为宜。
3. 灵敏度的物理意义是（达到稳定工作状态时输出变化量与引起此变化的输入变化量之比。
）4. 精确度是指（测量结果中各种误差的综合，表示测量结果与被测量的真值之间的一致程度。
）5•为了测得比栅距W更小的位移量，光栅传感器要采用（细分）技术。
6. 热电阻主要是利用电阻随温度升高而（增大）这一特性来测量温度的。
7. 传感器静态特性主要有（线性度，迟滞，重复性，灵敏度）性能指标来描述。
8. 电容传感器有三种基本类型，即（变极距型电容传感器、变面积型电容传感器变介电常数型电容传感器）型。
9. 压电材料在使用中一般是两片以上在，以电荷作为输出的地方一般是把压电元件（并联）起来，而当以电压作为输出的时候则一般是把压电元件（串联）起来10. 压电式传感器的工作原理是：某些物质在外界机械力作用下，其内部产生机械压力，从而引起极化现象，这种现象称为（顺压电效应）。
相反，某些物质在外界磁场的作用下会产生机械变形，这种现象称为（逆压电效应）。
11. 压力传感器有三种基本类型，即（电容式，电感式，霍尔式）型.12. 抑制干扰的基本原则有（消除干扰源，远离干扰源，防止干扰窜入）.二、选择题（30分，每题3分）1下列（）不能用做加速度检测传感器。
D.热电偶2、将超声波（机械振动波）转换成电信号是利用压电材料的（）.C •压电效应3、下列被测物理量适合于使用红外传感器进行测量的是（）.C •温度4、属于传感器动态特性指标的是（）.D •固有频率5、对压电式加速度传感器，希望其固有频率（）.C.尽量高些6信号传输过程中，产生干扰的原因是（）C.干扰的耦合通道7、在以下几种传感器当中（）属于自发电型传感器.C、热电偶8、莫尔条纹光栅传感器的输出是（）.A.数字脉冲式9、半导体应变片具有（）等优点.A.灵敏度高10、将电阻应变片贴在（）上，就可以分别做成测力、位移、加速度等参数的传感器.C.弹性元件11、半导体热敏电阻率随着温度上升，电阻率（）.B.迅速下降12、在热电偶测温回路中经常使用补偿导线的最主要的目的是（）.C、将热电偶冷端延长到远离高温区的地方13、在以下几种传感器当中（ABD随便选一个）不属于自发电型传感器.A、电容式B、电阻式C、热电偶D、电感式14、（）的数值越大，热电偶的输出热电势就越大.D、热端和冷端的温差15、热电阻测量转换电路采用三线制是为了（ B、减小引线电阻的影响）.16、下列（）不能用做加速度检测传感器.B.压电式三、简答题（30分）1. 传感器的定义和组成框图？画出自动控制系统原理框图并指明传感器在系统中的位置和作用。
《传感器技术》作业(3)
《传感器技术》作业（3）一、填空题1. 导体在磁场中运动切割磁力线，导体两端会出现感应电动势E ，闭合导体回路中感应电动势e=-N dt d φ；当线圈垂直于磁场方向切割磁力线时，感应电动势e=-NBlv ；若线圈以角速度ω转动，、则感应电动势e=-NBS ω。
2. 只要线圈磁通量发生变化，就有感应电动势产生，其实现的主要方法有线圈与磁场发生相对运动，磁路中磁阻变化，恒定磁场中线圈面积变化。
当传感器结构参数确定后，感应电动势e 与线圈相对磁场的运动速度v 或ω成正比。
所以，可用磁电式传感器测量线速度和角速度，对测得的速度进行积分或微分就可求出位移和加速度。
3. 磁电式传感器直接从被测物体吸收机械能并转换成电信号输出，且输出功率大，性能稳定，它的工作不需要电源，调理电路非常简单，由于磁电式传感器通常具有较高的灵敏度，所以一般不需要高增益放大器，适用于振动、转速、扭矩的测量。
4. 电磁流量传感器的结构如图6-8所示，传感器安装在工艺管道中，当导电流体沿测量管在磁场中与磁力线成垂直方向运动时，导电流体切割磁力线而产生感应电动势E=B v D ，其中B 是磁感应强度，v 是平均流速，D 是距离，常与测量管内径相等。
流经测量管流体的瞬时流量Q 与流速v 的关系为Q=аv =42D πv 。
5. 在如图6-9所示的金属或半导体薄片两端通以控制电流I ，在与薄片垂直方向上施加磁感应强度为B 的磁场，则在垂直于电流和磁场方向的薄片的另两侧会产生大小正比于控制电流I 和磁感应强度B 的现象，这一现象称为霍尔效应，利用霍尔效应制成的传感元件称霍尔传感器。
在薄片两侧之间建立的电场E H ，称为霍尔电场，相应的电势U H 称为霍尔电势。
霍尔效应的产生是由于运动电荷受磁场中洛仑磁力作用的结果。
6. 霍尔电势U H =d IBR H =KHIB ，其中R H 是霍尔系数（m3/c ）、I 是控制电流（A ）、B 是磁感应强度（T ）、d 是半导体薄片厚度（M ）、KH 是灵敏度系数，R H =ρμ，其中ρ为载流体的电阻率，μ为载流子的迁移率，半导体材料（尤其是N 型半导体）电阻率较大，载流子迁移率很高，因而可以获得很大的霍尔系数，适于制造霍尔传感器。
传感器作业及答案
霍尔传感器1．填空题（1）霍尔传感器是利用霍尔效应来进行测量的。
通过该效应可测量电流的变化、磁感应强度的变化和电流、磁感应强度的变化。
（2）霍尔传感器由半导体材料制成，金属和绝缘体不能用作霍尔传感器。
（3）当一块半导体薄片置于磁场中有电流流过时，电子将受到洛伦兹力的作用而发生偏转，在半导体薄片的另外两端将产生霍尔电动势。
2．选择题（1）常用（ b ）制作霍尔传感器的敏感材料。
a．金属b．半导体c．塑料（2）下列物理量中可以用霍尔传感器来测量的是（ a ）。
a．位移量b．湿度c．烟雾浓度（3）霍尔传感器基于（ a ）。
a．霍尔效应b．热电效应c．压电效应d．电磁感应（4）霍尔电动势与（a,d ）。
a．激励电流成正比b．激励电流成反比c．磁感应强度成反比d．磁感应强度成正比3．问答题（1）什么是霍尔效应？霍尔电动势与哪些因素有关?答：在半导体薄片两端通以控制电流I，并在薄片的垂直方向上施加磁感应强度为B的磁场，那么，在垂直于电流和磁场的方向上将产生电势UH(称为霍尔电势电压),这种现象称为霍尔效应。
霍尔电动势的大小正比于控制电流和磁感应强度。
如果流过的电流越大，则电荷量就越多，霍尔电动势越高；如果磁感应强度越强，电子受到的洛仑兹力也越大，电子参与偏转的数量就越多，霍尔电动势也越高。
此外，薄片的厚度、半导体材料中的电子浓度对霍尔电动势的大小也会有影响。
（2）如图7-15所示，简述液位控制系统的工作原理。
图7-15液位控制系统的工作原理答：根据图7-15可以看出，储存罐的液体由液体源通过电磁阀向罐内提供，储存罐的液位增加，与之相通的偏管液位也升高，磁铁也随之升高，液位越高，磁铁越靠近霍尔传感器，磁铁作用于霍尔传感器的磁感应强度就越强，霍尔集成电路输出的电压就越大，当储液罐的额液位达到最高液位时，电压将达到设定值，电磁阀关闭，使液体无法流入储液罐。
如果液位没有达到最高位，开关型霍尔集成电路输出的电压无法达到系统所设定的电压值，电磁阀不关闭，液体源继续输送液体，直到达到最高液位为止。
传感器作业及习题知识讲解
3.电感式传感器和涡流式传感器都是通过电感量的变化检测信号的，所以它们结构和工作原理没有任何不同。
4.自感式电感传感器改变空气隙等效截面积类型变换器转换关系为非线形的，改变空气隙长度类型的为线形的。
5.变压器式电感传感器多采用差动结构，并用线圈间互感M的大小确定被测非电量的数值。
讨论习题
1．试说明金属应变片与半导体应变片的相同和不同之处。
思考题
1．在传感器测量电路中，直流电桥与交流电桥有什么不同，如何考虑应用场合？用电阻应变片组成的半桥、全桥电路与单桥相比有哪些改善？
4、电感式传感器
作业习题
1.叙述变磁阻式传感器的工作原理。
2.说明差动变压器（螺线管式）传感器的结构形式与输出特性。
9.在膜厚传感器上，厚度l越大，线圈的自感系数是变大还是变小？
10.将非电量的变化转换成线圈______ (或______)变化，这种测量装置叫做电感式传感器。该传感器按转换原理不同可分为_______式或_______式两大类。
11.判断题：
1.对变间隙的电容式传感器而言即使采用差动结构也不能完全消除非线性误差。
4）石英晶体和压电陶瓷均呈压电现象，压电机理也一样，但后者的压电常数要大的多。
5）在压电式传感器的测量线路中，电荷放大器的低频特性要比电压放大器的好的多。
6）压电晶体有三个互相垂直的轴，分别为X轴（电轴）、Y轴（力轴）、Z轴（光轴），当沿某一轴的方向施加外作用力时，会在另外两个轴的表面出现电荷。
2.什么是正压电效应？什么是逆压电效应？压电效应有哪些种类？压电传感器的结构和应用特点是什么？能否用压电传感器测量静态压力？
讨论习题
1.霍尔元件能够测量哪些物理参数？霍尔元件的不等位电势的概念是什么？温度补偿的方法有哪几种？
传感器作业答案
第二章 测量误差与数据处理1、测量数据中包含哪三种误差？它们各自的含义是什么？系统误差：对同一被测量进行多次重复测量时（等精度测量），绝对值和符号保持不变，或在条件改变时，按一定规律变化的误差称为系统误差。
随机误差：对同一被测量进行多次重复测量时（等精度测量），绝对值和符号不可预知的随机变化，但就误差的总体而言，具有一定的统计规律性的误差称为随机误差。
粗大误差：明显偏离测量结果的误差称为粗大误差，又称疏忽误差。
这类误差是由于测量者疏忽大意或环境条件的突然变化产生的。
对于粗大误差，首先应设法判断是否存在，然后将其剔除。
2、对某轴直径d 的尺寸进行了15次测量，测得数据如下（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。
试用格罗布斯准则判断上述数据是否含有粗大误差，并写出测量结果。
解：1）求算术平均值2）求单次测量值的标准差估计值3）按格罗布斯准则判别是否存在粗大误差（查书P61 表3－2）经检查，存在 ， 故剔除120.30mm 。
4）重新求解上述各值，得：；mmxx i i404.12015151==∑=-∧σmm033.01)(12＝--=∑=∧n x x ni i σmmg n g K G 080.0033.041.2)05.0,15(),(00≈⨯===∧∧σσα)15,...,2,1(=>i K v G i mmx 41.120=-mm016.0＝∧σmmg n g K G 038.0016.037.2)05.0,14(),(00≈⨯===∧∧σσα经检查所有的 ，故无粗大误差。
5）按照马利科夫准则，判断有无系统误差因n ＝14，故mm v v M i i i i 02.0002.014871=-=-=∑∑==，M 值较小，故可判断测量列中无系统误差。
传感器·作业答案详解
第一章3.r m =2/50×100%=4% , 因为 r m =Δx m /x ≤a%*x n /x=5% 所以，合格σ=0.1046x=x ±3σ=1.56±0.3138 1.2462<x<1.8738 , 无坏值 9.拟合后：y=0.499x+1.02×100%=0.133%K=0.499第二章传感器第二章习题参考答案3. 金属电阻应变片，其灵敏度S=2.5，R =120Ω，设工作时其应变为1200μe ，问ΔR 是多少？若将此应变片与2V 直流电源组成回路，试求无应变时和有应变时回路的电流各是多少？ 解:无应变时 I=E/R=2/120=16.7mA有应变时: I=E/(R+ΔR)=2/(120+0.36)=16.6mA4应变片称重传感器，其弹性体为圆柱体，直径D=100mm,材料弹性模量E=205*10^9 N/M^2,用它称500KN 的物体，若用电阻丝式应变片，应变片的灵敏系数K=2,R=120欧姆，问电阻变化多少？7 拟在等截面的悬臂梁上粘贴四个完全相同的电阻应变片，并组成差动全桥电路，试问： （ 1 ） 四个应变片应怎样粘贴在悬臂梁上？ （ 2 ） 画出相应的电桥电路图。
答：① 如题图所示 等截面悬梁臂，在外力F 作用下，悬梁臂产生变形，梁的上表面受到拉应变，而梁的下表面受压应变。
当选用四个完全相同的电阻应变片组成差动全桥电路，则应变片如题图（b ）所示粘贴。
图（a ）图（b ）② 电阻应变片所构成的差动全桥电路接线如图﹙ｃ﹚所示，R 1、R 4所受应变方向相同,R 2、R 3所受应变方向相同，但与R 1、R 4所受应变方向相反。
图（c ）8. 图示为一直流应变电桥。
图中E=4V ，R 1=R 2 =R 3=R 4=120Ω，试求：（1）R 1为金属应变片，其余为外接电阻。
当R 1的增量为∆ R 1 =1. 2 Ω时，电桥输出电压U 0=?（2）R 1，R 2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，电桥输出电压U 0 = ?（3）题（2）中，如果R2与R1感受应变的极性相反，且∆R1=∆R2=1. 2 Ω，电桥输出电压U 0 = ?答： ① 如题 2.1 图所示图2.11014 1.20.01V 44120R E U R ∆=-⋅=-⨯=- ② 由于R 1， R 2均为应变片，且批号相同，所受应变大小和方向均相同，则 R 1=R 2=R , ∆R 1=∆R 2=∆R 。
传感器PPT上例题及答案（答案校对版）
传感器PPT上例题及答案（答案校对版）以下为传感器课件上的例题及答案（答案已经让⽼师校对过，但不代表会出⾥⾯的题型哦！仅供参考）第⼀章没有第⼆章2.1、2.2、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和静态灵敏度K。
2.3、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，即式中，y ——输出电荷量，pC ；x ——输⼊加速度，m/s 2。
试求其固有振荡频率ωn 和阻尼⽐ζ。
2.4、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。
(已知热电偶为⼀阶传感器)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+?)℃热电偶为⼀阶传感器，其动态响应的幅频特性为因此，热电偶输出信号波动幅值为B=20A(ω)=200.786=15.7℃由此可得输出温度的最⼤值和最⼩值分别为y(t)|=520+B=520+15.7=535.7℃ y(t)|=520﹣B=520-15.7=504.3℃输出信号的相位差?为(ω)= -arctan(ω)= -arctan(2π/80?10)= -38.2? 相应的时间滞后为t =2.5、⼀只⼆阶⼒传感器系统，已知其固有频率f 0=800Hz ，阻尼⽐ζ=0.14，静态灵敏度K=1，现⽤它作⼯作频率f =400Hz 的正弦变化的外⼒测试时，其幅值⽐A(ω)和相位⾓?(ω)各为多少；若该传感器的阻尼⽐ζ=0.7时，其A(ω)和?(ω)⼜将如何变化?解:所以，当ξ=0.14时()()7860104011112022.B A =π+=ωτ+==ω??max min τ()s 4.838.4236080=?5.08004002200====f f f f n ππωω)()[]()2222411n n A ωωζωωω+-=()31.15.014.045.0112222=??+-=当ξ=0.7时第三章3.1、如果将100Ω电阻应变⽚贴在弹性试件上，若试件受⼒横截⾯积S = 0.5×10-4 m 2，弹性模量E =2×1011 N/m 2 ，若有F=5×104 N 的拉⼒引起应变电阻变化为1.2Ω。
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传感器作业(含答案)
一、选择题
1、回程误差表明的是在（）期间输出——输入特性曲线不重合的程度。
( D )
A、多次测量
B、同次测量
C、不同测量
D、正反行程
2、传感器的下列指标全部属于静态特性的是（） ( C )
A、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
3、（）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。
( D )
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
4、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
D、两个桥臂应当分别用应变量变化相同的工作应变片
5、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
6、下列说法正确的是（）。
( D )
A、差动整流电路可以消除零点残余电压，但不能判断衔铁的位置。
B、差动整流电路可以判断衔铁的位置，但不能判断运动的方向。
C、相敏检波电路可以判断位移的大小，但不能判断位移的方向。
D、相敏检波电路可以判断位移的大小，也可以判断位移的方向。
7、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
二、判断题
线性测量系统的灵敏度是时间的线性函数。
( F )
涡流传感器一般不能用来测量钢板厚度。
( F )
电感式传感器根据结构形式可分为自感式和互感式两种。
( F )
光生伏特效应属于内光电效应的一种。
( T )
引用误差反映了一个检测装置的综合性能指标，用来作为检测仪表的分类标准。
( T )
电涡流传感器可分为高频反射式和低频透射式。
( T )
相比于接触式的温度检测方式，红外测温往往相应较快。
（ T ）
三、如果你是一名工程师，需要为你设计的控制系统选择一款湿度传感器，该如何选择？或者说，需要考虑哪些因素？
相应湿度传感器的工作原理、应用场合、灵敏度等静态特性、动态特性、价格、体积、安装方式等。
四、利用铂铑－铂(S型)热电偶测量某一锅炉内部温度，冷端暴露在18℃的室内环境中。
测得此时的热电势为10.048mv，试问通过热电偶分度表可以计算出锅炉内部温度是多少？
S型热电偶分度表（单位：mv）
解：根据测温原理可知
E(T, T0)= E(T，0)-E(T0，0) （1）
由已知可得T0=18℃ E(T, 18)=10.048mV （2）
查表可得
E(18，0)= E(10，0)+ [E(20，0) - E(10，0)]*0.8=0.101mV (要有单位) （3）因此由（1）可得
E(T，0) = E(T, T0) + E(T0，0) = 10.048+0.101=10.149mV
查表可得温度为 1049℃
五、说明差动变压器式电感传感器的主要组成和工作原理。
互感传感器则是把被测位移量转换为线圈间的互感变化。
传感器本身相当一个变压器，当一次线圈接入电源后，二次线圈就产生感应电动势。
当互感变化时，感应电动势也相应变化。
由于传感器常做成差动的形式，故称为差动变压器式传感器。
六、何谓电涡流效应?怎样利用电涡流效应进行位移测量?（要求说明测量涡流变化的原理）
七、电阻应变式传感器敏感栅的材料有哪些技术性能要求？（试举出4条以上）
1 初级线圈;2.3次级线圈;4衔铁
2
(b )螺管型。