传感器课后习题
传感课后习题
传感课后习题1 1、比较结构型传感器和物性型传感器。
、比较结构型传感器和物性型传感器。
2 2、举例说明传感器在家用电器中的应用。
、举例说明传感器在家用电器中的应用。
3-1. 3-1.电阻应变片的直接测量量是什么？如何利用电阻电阻应变片的直接测量量是什么？如何利用电阻应变片构成测力传感器的加速度传感器？3-2. 3-2.金属丝型电阻应变片与半导体电阻应变片的异同金属丝型电阻应变片与半导体电阻应变片的异同点。
3-3. 3-3.什么是金属的电阻应变效应？利用应变效应解释什么是金属的电阻应变效应？利用应变效应解释金属电阻应变片的工作原理。
金属应变片灵敏系数的物理意义是什么？3-4举例说明用应变片进行测量时为什么要温度补偿？常采用的温度补偿方法有哪几种？常采用的温度补偿方法有哪几种？ 3-5. 3-5. 3-5.应变片传感器的测应变片传感器的测量电桥按应变片的工作方式和数量的不同，一般有哪几种类型？各有何特点？3-6. 3-6.交、直流电桥的平衡条件是什么？简述直流电桥和交、直流电桥的平衡条件是什么？简述直流电桥和交流电桥的异同点。
3-7. 3-7.应变效应和压阻效应二者有何不同？电阻丝应变应变效应和压阻效应二者有何不同？电阻丝应变片与半导体应变片在工作原理上有何区别？各有何优缺点？ 3-8. 3-8.什么是半导体的压阻效应？半导体应变片灵敏系什么是半导体的压阻效应？半导体应变片灵敏系数有何特点？3-9. 3-9.简要说明应变测量中信号转变的历程。
简要说明应变测量中信号转变的历程。
3-10. 3-10.用图表示一等强度梁来做一荷重传感器，以四片用图表示一等强度梁来做一荷重传感器，以四片应变片R1=R2=R3=R4作变换元件组成全桥形式，其供桥电压为6V 6V，，问：a)a)其应变片如何粘贴组成全桥比较合理？画出应其应变片如何粘贴组成全桥比较合理？画出应变片布置图及桥路连接图b)b)求其电压输出值。
求其电压输出值。
传感器原理及其应用(李艳红、李海华主编)-部分课后习题
传感器原理及其应用(李艳红、李海华主编)-部分课后习题第一章P10 1、2、5、61.传感器的定义答：传感器是一种以一定精确度把被测量（主要是非电量）转换为与之有确定关系、便于应用的某种物理量（主要是电量）的测量装置。
2.传感器组成及作用答：(1)传感器一般由敏感元件、转换元件、测量电路三部分组成；(2)敏感元件：直接感受被测量，并输出与被测量有确定关系的物理量；转换元件：将敏感元件输出的非电量转换为电量；测量电路：将转换元件输出的电量变换成便于显示、记录、控制和处理的信号3.开环测量系统和闭环测量系统区别答：开环测量系统(1)信息只沿着一个方向传递(2)系统相对误差等于各环节相对误差之和(3)结构简单，但每个环节特性变化都会造成测量误差闭环测量系统(1)有正向通道和反馈通道(2)输入输出关系由反馈环节特性决定，测量处理等环节造成的误差较小4.测量不确定度及其评定方法答：(1)测量不确定度：表征合理赋予被测量值的分散性，与测量结果相联系的参数即结果的可靠性和有效性的怀疑程度(2)不确定度按其评定方法可分为A类评定和B类评定A类评定是用统计方法进行评定。
即对某被测量进行等精度的独立多次重复测量，得到一系列的测得值。
B类评定用非统计分析法，它不是由一系列的测得确定，而是利用影响测得值分布变化的有关信息和资料进行分析，并对测量值进行概率分布估计和分布假设的科学评定B类评定的信息来源有以下6项：①以前的观测数据；②对有关技术资料和测量仪器特性的了解和经验；③生产部门提供的技术说明文件；④校准文件、检定证书或其他文件提供的数据、准确度的等级或级别，包括的输出，从而实现非电量的测量。
(2)金属在外力作用下产生机械形变，其电阻值也发生相应改变的现象。
(3)半导体由于应力的作用而使材料电阻率发生变化的现象称为压阻效应。
2.画出桥式测量电路，并推导直流电桥平衡条件，以及不对称电桥输出电压变化。
答：(1)(2)直流电桥平衡条件上图为负载电阻，→∞时，有：U0=0时，有为电桥平衡条件(3)把电桥平衡条件 代入上式化简，并忽略高阶无穷小量得：3.采用应变片进行测量时为什么要进行温度补偿？常用补偿方法有哪些？P34答：(1)应变片的阻值受环境（包括被测试件的温度）的影响很大。
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
•
•返
•上
•下
•图
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
•
b结构简单、适应性强
•
c动响应好
• ②缺点：a可以实现非接触测量，具有平均效应
•
b输出阻抗高、负载能力差
•
c寄生电容影响大
•返
•上
•下
•图
第4章
| 4.4
•
拟合直线灵敏度 0.68,线性度 ±7%
•返
•上
•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
传感器课后习题
第二章习题第三章 电阻应变式传感器1.什么是应变效应？什么是压阻效应？利用应变效应和压阻效应解释金属电阻应变片和半导体应变片的工作原理。
2.试述应变片温度误差的概念、产生原因和补偿方法。
3.什么是直流电桥？若按不同的桥臂工作方式，可分为哪几种？各自的输出电压如何计算？4.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。
5.下图为一直流应变电桥，图中E=4V ，Ω====1204321R R R R ，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Ω=∆2.11R 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R 2与R 1感受应变的极性相反，且Ω=∆=∆2.121R R ，电桥输出电压U 0=？6.等强度梁测力系统，R 1为电阻应变片，应变片灵敏系数K=2.05，未受应变时，Ω=1201R 。
当试件受力F 时，应变片承受平均应变m m /800με=，试求：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R 1置于单臂测量电桥，电桥 电源电源为直流3V ，求电桥输出电压及电桥非线性误差。
③若要减小非线性误差，应采取何种措施？分析其电桥输出电压及非线性误差大小。
7．如果试件材质为合金钢，线膨胀系数C g ︒⨯=-/10116β，电阻应变片敏感栅材质为康铜，其电阻温度系数C ︒⨯=-/10156α，线膨胀系数C g ︒⨯=-/109.146β，灵敏度K=2.05。
当传感器的环境温度从10℃变化到50℃时，所引起的附加电阻相对变化量（R R /∆）t 为多少？折合成附加应变t ε为多少？8．一个量程为10KN 的应变式测力传感器，其弹性元件为薄壁圆筒轴向受力，外径为20mm ，内径为18mm ，在其表面粘贴八个应变片，四个沿轴向粘贴，四个沿周向粘贴，应变片的电阻值均为Ω120，灵敏度为2，泊松比为0.3，材料弹性模量Pa E 11101.2⨯=。
传感器课后习题
1.单项选择题（1）电工实验中，采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（2）某采购员分别在三家商店购买100kg 大米，10kg 苹果，1kg 巧克力，发现均缺少0.5kg ，但该采购员对卖巧克力的商店意见最大，在这个例子中，产生此心理作用的主要因素是______。
A.绝对误差B.示值相对误差C.引用误差D.准确度等级（3）在选购线性仪表时，必须在同一系列的仪表中选择适当的量程。
这时必须考虑到应尽量使选购的仪表量程为欲测量的________左右为宜。
A.3倍B.10倍C.1.5倍D.0.75倍（4）用万用表交流电压档(频率上限为5kHz)测量100kHz 、10V 左右的高频电压，发现示值不到2V ，该误差属于______。
用该表直流电压档测量5号干电池电压，发现每次示值均为1.8V ，该误差属于_______。
A.系统误差B.粗大误差C.随机误差D.动态等级（5）重要场合使用的元器件或仪表，购入后需进行高、低温循环老化试验，其目的是为了________。
A.提高准确度B.加速其老化C.测试其各项性能指标D.提早发现故障,提高可靠性3.有一温度计，它的测量范围为0~200℃，准确度等级为0.5级，求：(1)该表可能出现的最大绝对误差。
(2)当示值分别为20℃、100℃时的示值相对误差。
解:(1)由表1-1所示，温度计的准确度等级对应最大满度相对误差，即由满度相对误差的定义，可得最大绝对误差为：(2)当示值分别为20℃和100℃时，示值相对误差为：%5%100*201%100*11±=±=∆=x m x A γ %1%100*1001%100*22±=±=∆=x m x A γ 5.已知待测拉力约为70N 左右。
现有两只测力仪表，一只为0.5级，测量范围为0~500N ；另一只为1.0级，测量范围为0~100N 。
（完整版）传感器习题库
（完整版）传感器习题库课题⼀传感器与检测技术的基础理论1-1 有⼀数字温度计，它的测量范围为-50～+150C ?，精度为0.5级。
求当⽰值分别为-20C ?、+100C ?时的绝对误差及⽰值相对误差。
1-2 欲测240V 电压，要求测量⽰值相对误差不⼤于0.6%±，问选⽤量程为250V电压表，其精度为哪级？若选⽤量程为300V 和500V 电压表，其精度⼜为哪级？1-3 已知待测电压约为80V 左右。
现有两只电压表，⼀只为0.5级，测量范围为0～300V ，另⼀只为1.0级，测量范围为0～100V 。
问选⽤哪⼀只电压表测量较好？为什么？1-4 ⽤⼀台三位数字电⼦温度计测量温度，数字⾯板上显⽰如图1－1所⽰的数值，求该仪表的分辨⼒、被测温度值、⽰值相对误差、满意相对误差。
（提⽰：该三位数字表的量程上限为199.9C ?）1-5 有⼀台测量压⼒的仪表，测量范围为60~10a P ，压⼒p 与仪表输出电压之间的关系为2012o p p U a a a =++式中，2550122,10(10),0.5(10)a a mV mV mV a a a P P ===-，求：1）该仪表的输出特性⽅程。
2）画出输出特性曲线⽰意图（x 轴、y 轴均要标出单位）。
3）该仪表的灵敏度表达式。
4）画出灵敏度曲线图。
5）该仪表的线性度。
1-6 检测系统由哪⼏部分组成？说明各部分的作⽤。
1-7 ⾮电量的电测法有哪些优点？1-8 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？1-9 某线性位移测量仪，当被测位移由4.5mm 变到5.0mm时，位移测量仪的输图1－1 数字式电⼦温度计⾯板⽰意图出电压由3.5V 减⾄2.5V ，求该仪器的灵敏度。
1-10 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： C οΩ35.0 电桥：ΩV 01.0放⼤器： 100（放⼤倍数）笔式记录仪： V cm 1.0 求：（1）测温系统的总灵敏度；（2）纪录仪笔尖位移4cm 时。
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。
Z-1 分析改善传感器性能的技术途径和措施。
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。
传感器习题答案.
的被测量转换成适于传输或测量的电信号部分。
（2）根据检测信号不同，电化学换能器可分为电势型、电流
型和电阻型三种。
（3）电化学池有两种，分别是原电池和电解池，从能量转换
角度来讲，原电池是将化学能转变成电能，电解池是将电能
转变成化学能；从电极反应的自发性来讲，原电池中的反应
是自发的，电解池中的反应是非自发的。
（6）光电效应可分为哪几类？基于不同光电效应所制备的常 用光电元件各有哪些？
分为三类，分别为：外光电效应、内光电效应和光生伏特效应。 基于外光电效应的光电元件有光电管、光电倍增管等。 基于内光电效应的光电元件有光敏电阻、光敏晶体管等。 基于光生伏特效应的光电元件有光电池等。
（7）简述太阳能中的光电极与化学和生物传感器中的光电极 之间的异同点。
（4）什么是正压电效应？什么是逆压电效应？
正压电效应：某些电介质在沿一定方向上受到外力的作用而变形时，其 内部会产生极化现象，同时在它的两个相对表面上出现正负相反的电荷， 当外力去掉后，它又会恢复到不带电的状态； 逆压电效应：当在电介质的极化方向上施加电场，这些电介质会发生变 形，电场去掉后，电介质的变形随之消失
（10）根据激发能量来源不同，分子发光可分为光致发光、化 学发光和生物发光三种。
2. 判断题 （1）光的波长越短，频率越大，能量越高（ X ）。 （2）荧光比磷光持续时间长（ X ）。 （3）夜明珠发光现象属于荧光现象（ X ）。 （4）萤火虫发光属于生物发光（ √ ）。 （5）光电极是基于外光电效应而制得的光电元件（ X ）。
3. 简答题 （1）简述物理、化学、生物传感器的不同点。
物理传感器是利用物理反应或物理效应，把待测量转换成便于处理的信号的装 置；化学传感器是利用化学反应或化学效应，把待测量转换成便于处理的信号 的装置；生物传感器是以生物活性物质（酶、抗原抗体、生物组织、微生物等） 为敏感元件的一类特殊的传感器。
《传感器》课后习题解答
普通高等教育“十一五”国家级规划教材传感器课后习题解答哈尔滨工业大学机械工业出版社CHINA MACHINE PRESS目录第一章传感器的一般特性..................................................................................... - 1 -第二章电阻式传感器............................................................................................. - 3 -第三章电感式传感器............................................................................................. - 5 -第四章电容式传感器............................................................................................. - 7 -第五章磁电式传感器........................................................................................... - 10 -第六章压电式传感器........................................................................................... - 16 -第七章光电式传感器........................................................................................... - 17 -第八章热电式传感器........................................................................................... - 23 -第九章气电式传感器........................................................................................... - 25 -第十章谐振式传感器........................................................................................... - 26 -第十一章波式和射线式传感器........................................................................... - 28 -第十二章半导体式物性传感器........................................................................... - 30 -第十三章新型传感器........................................................................................... - 31 -第一章 传感器的一般特性1、什么是传感器的静特性？它有哪些性能指标？（第一章，第一节）答：静特性表示传感器在被测量处于稳定状态时的输出输入关系。
传感器课后习题
传感器课后习题静态特性测试1（C）是评价传感器静态特性的综合指标。
A.稳定性B.抗干扰性C.精度D.线性度2传感器的线性范围愈宽，表明传感器工作在线性区域内且传感器的（A）A.工作量程愈大B.工作量程愈小C.精确度愈高D.精确度愈低3.传感器能感知的输入变化量越小，表示传感器的（）A.线性度越好B.迟滞越小C.重复性越好D.分辨力越高4.传感器的温漂包括_零点__漂移和灵敏度漂移。
5.传感器一般特性指标可分为_静态___特性指标和动态特性指标两个部分。
6.对于非线性传感器，其灵敏度会随着输入量的变化而变化。
对7.分辨力指的是传感器能够检测到的最低极限量。
错8.传感器的灵敏度是指到达稳定工作状态时，输出量与输入量之比。
错9.标定曲线偏离其拟合直线的程度即为非线性度。
对10.在测量条件不变的情况下，对于迟滞特性的测量，我们只需要对正行程和反行程二者之一进行多次测量，而不需要对正、反行程都进行测量。
错11.某传感器在测量条件不变的情况下，给定一个固定的输入，进行多次测量，发现测量结果很接近真实值，但分散性比较大，因此，此传感器的准确度比较低。
错12.传感器的非线性误差是以一条理想直线作基准的,取基准直线常用端基拟合法。
错13.两个电子秤可感受的最小感量分别为:0.1g、0.05g, 问哪个分辨率高?0.05g的分辨率高。
14.[名词解释] 线性度在规定的条件下，传感器静态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称为线性度。
传感器动态特性测试1.属于传感器动态特性指标的是（ C ）A.量程B.灵敏度C.阻尼比D.重复性2.选择二阶装置的阻尼比ζ=0.707，其目的是（ D ）A.阻抗匹配B.增大输出量C.减小输出量D.接近不失真条件3.属于传感器动态特性指标的是（C）A.量程B.灵敏度C.阻尼比D.重复性4.对于二阶传感器的测试系统，为使系统响应最快，其阻尼比ξ取值通常为（A）。
A. 0～0.1B. 0.1～0.6C.0.6～0.8D.0.8～15.在时域内研究、分析传感检测系统的瞬态响应时，通常采用的激励信号是（D）。
传感器课后习题
1-11已知某传感器静态特征方程Y=（1+x）1/2，试分别用切线法、端基法、最小二乘法在0＜x≤0.5范围内拟合刻度直线方程，并求出相应的线性度。
解：（1）切线法如图所示，在x=0处所做的切线为拟合直线，其方程为：Y＝a0+KX，当x=0时，Y＝1，故a0＝1，又因为dY/dx＝1/(2(1+x)1/2)|x=0＝1/2＝K故拟合直线为：Y＝1＋x/2最大偏差ΔYmax在x=0.5处，故ΔYmax＝1＋0.5/2-（1＋0.5）1/2＝5/4－（3/2）1/2＝0.025Y FS＝（1＋0.5/2）-1＝0.25故线性度δL＝ΔYmax/ Y FS＊100％＝0.025/0.25＊100％＝0.10＊100％＝10％（2）端基法：设Y的始点与终点的连线方程为Y＝a0+KX因为x=0时，Y＝1，x=0.5时，Y＝1.225，所以a0=1,k=0.225/0.5=0.45 而由 d(y-Y)/dx=d(（1＋x）1/2-(1+0.45x))/dx=-0.45+1/(2（1＋x）1/2)＝0有-0.9（1＋x）1/2＋1＝0（1/0.9）2＝1+xx=0.234ΔYmax=[（1＋x）1/2-(1+0.45x)]|x=0.234=1.11-1.1053=0.0047Y FS＝1+0.45*0.5-1＝0.225δL端基＝ΔYmax/ Y FS＊100％＝0.0047/0.225＊100％＝2.09％（3）最小二＊法由公式()()xykninkniaxxyxxyxxxyxyxaiiiiiiiiiii*4695.00034.14695.005.1506.100365.1055.0*625.2751.1*65.1*691.60034.105.168.36265.255.0*625.255.0*691.65.1*751.1)**)22222((+==--=--==--=--=-∑∑-∑=-∑-∑=∑∑∑∑∑∑由d(y-Y)/dx=d(（1＋x）1/2-(1.0034+0.4695＊x))/dx=-0.4695+1/(2（1＋x）1/2)＝0有x=1/(0.939)2-1=0.134ΔYmax=[（1＋x ）1/2-(1.0034+0.4695x)]|x=0.234=1.065-1.066=-0.001 Y FS ＝1.0034+0.4695x-1.0034＝0.235 δL 二＊法＝ΔYmax/ Y FS ＊100％＝0.001/0.235＊100％＝0.0042＊100％＝0.42％2-8在材料为钢的实心圆柱形试件上，沿轴线和圆周方向各贴一个电阻为120Ω的金属应变片R 1和R 2，把这两应变片接入差动电桥（参看图2-5）。
传感器(第四版) 课后习题答案(部分)
第四章 电容式传感器
1、改善单组式变极距型电容传感器非线性的方法： （1）可采用差动式结构，取两电容之差作为输出； （2）选择合适的测量电路，如运算放大器式电路。
（2）若两极板相对移动2mm，则电容变化量为
C kg b 0.0708pF / mm 2mm 0.1416pF
C
S
S
S
C0
Kg
C
C0
1
1
/
5、“驱动电缆”技术
芯线 传 感 器
单组式
差动式
单组式：
S S S
C
C0
Kg
C
C0
1
1
/
Kg
C0
1
2
3
4
2、解：
（1）传感器的电容C 0S 0ab
C 0ab b 0ab 0ab
则传感器的灵敏度为
kg
C b
0a
8.851012 F / m 4 103 m 0.5103 m
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静态特性测试1（C）是评价传感器静态特性的综合指标。
A.稳定性B.抗干扰性C.精度D.线性度2传感器的线性范围愈宽，表明传感器工作在线性区域内且传感器的（A）A.工作量程愈大B.工作量程愈小C.精确度愈高D.精确度愈低3.传感器能感知的输入变化量越小，表示传感器的（）A.线性度越好B.迟滞越小C.重复性越好D.分辨力越高4.传感器的温漂包括_零点__漂移和灵敏度漂移。
5.传感器一般特性指标可分为_静态___特性指标和动态特性指标两个部分。
6.对于非线性传感器，其灵敏度会随着输入量的变化而变化。
对7.分辨力指的是传感器能够检测到的最低极限量。
错8.传感器的灵敏度是指到达稳定工作状态时，输出量与输入量之比。
错9.标定曲线偏离其拟合直线的程度即为非线性度。
对10.在测量条件不变的情况下，对于迟滞特性的测量，我们只需要对正行程和反行程二者之一进行多次测量，而不需要对正、反行程都进行测量。
错11.某传感器在测量条件不变的情况下，给定一个固定的输入，进行多次测量，发现测量结果很接近真实值，但分散性比较大，因此，此传感器的准确度比较低。
错12.传感器的非线性误差是以一条理想直线作基准的,取基准直线常用端基拟合法。
错13.两个电子秤可感受的最小感量分别为:0.1g、0.05g, 问哪个分辨率高?0.05g的分辨率高。
14.[名词解释] 线性度在规定的条件下，传感器静态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称为线性度。
传感器动态特性测试1.属于传感器动态特性指标的是（ C ）A.量程B.灵敏度C.阻尼比D.重复性2.选择二阶装置的阻尼比ζ=0.707，其目的是（ D ）A.阻抗匹配B.增大输出量C.减小输出量D.接近不失真条件3.属于传感器动态特性指标的是（C）A.量程B.灵敏度C.阻尼比D.重复性4.对于二阶传感器的测试系统，为使系统响应最快，其阻尼比ξ取值通常为（A）。
A. 0～0.1B. 0.1～0.6C.0.6～0.8D.0.8～15.在时域内研究、分析传感检测系统的瞬态响应时，通常采用的激励信号是（D）。
A.三角波信号B.方波信号C.正弦信号D.阶跃信号6.传感器动态特性方程可以用时域法或频域____法来表示。
7.对于一阶传感器，时间常数越_小___(填大或小)，其响应速度越快。
8.传感器动态特性的描述方法主要有时间域的微分方程、复频域的__传递函数_____和频率域的频率特性函数等几种。
9.为了改善一阶传感器的动态特性，可以增大其时间常数。
错10.传感器的传递函数取决于传感器自身的结构参数，其也与传感器输入量的变化形式有关。
错11.零阶传感器的输出随时跟踪输入的变化，它对任何频率输入均无时间滞后。
对12.传感器的动态特性与传感器的固有因素有关，但与传感器输入量的变化形式无关。
错电阻式传感器测试11金属应变片的工作原理是基于（C）A.压电效应B.压磁效应C.应变效应D.光电效应2影响金属应变片电阻变化的最主要原因是（B ）A.金属材料电阻率的变化B.金属材料几何尺寸的变化C.金属材料化学性质的变化D.金属材料光学性质的变化3、用变阻器式传感器测量位移属于（A）传感器。
A. 零阶B.一阶C.二阶D.三阶4、由（B）、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.调理电路B.弹性元件C.信号采集电路D.敏感元件5金属应变式传感器一般是通过弹性元件将位移、压力、振动等物理量将应力转换为__应变_____进行测量，这是金属应变式传感器测量应变的基本原理。
6.金属丝式应变片一般由_ 敏感栅___、基底、盖片、引线和粘结剂等部分组成。
7.应变片可以分为金属应变片和半导体应变片。
8.为减小横向效应，可以使用箔式应变片。
9.电阻应变片中的敏感栅越窄、基长越长,横向效应越小。
对10.金属丝式应变片的灵敏系数恒小于线材的灵敏系数。
对11.电阻应变式传感器是一种有源型传感器。
错1.为了解决电位器式传感器受负载的影响，需要在传感器和负载之间接入（C）跟随器以进行阻抗匹配。
A.低输入阻抗低输出阻抗B.高输入阻抗高输出阻抗C.高输入阻抗低输出阻抗D.低输入阻抗高输出阻抗2悬臂梁测力系统中，四个相同特性的电阻应变片接入全桥，应变片的粘贴位置（B）？A.悬臂端，2个在上表面，2个在下表面B.固定端，2个在上表面，2个在下表面C.悬臂端，4个都在上表面D.固定端，4个都在上表面我的答案：A3.交流电桥的平衡条件为（B）。
A.相邻桥臂阻抗值乘积相等B.相对桥臂阻抗值乘积相等C.相对桥臂阻抗值比值相等D.相邻桥臂阻抗值之和相等4.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5.半导体应变片的工作原理是基于(A )A.压阻效应B.热电效应C.压电效应D.压磁效应6.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7.金属应变片进行温度补偿，一般有三种方法：单丝自补偿、双丝组合自补偿和_电路__补偿。
8.轮辐式测力传感器是用多个应变片组成全桥电路测量。
对9.由金属应变片作为传感器的膜片式压力传感器，如果采用4个应变片进行测量，一般应将四个应变片都贴在0.58r的圆周区域内。
错10.半导体应变片的灵敏系数一般比金属应变片的灵敏系数小。
错书上3.4电阻应变片是利用金属合金体形变导致电阻变化的原理制成的形变传感器半导体应变片是利用半导体结构形变导致载流子密度变化制成的形变传感器电阻应变片的优点是变七率稳定,受温度影响小的优点,但是,它的缺点是变化值很微小，检出比较困难;半导体应变片的优点是灵敏度高,输出值电平高,但是,它的稳定差受温度影响大.-般的应变片，不管是金属应变片，还是半导体应变片，都是基于材料的压阻效应--应力使电阻发生改变的现象来工作的. (另外，也有采用压电效应来工作的应变片.)半导体应变片的特点:在较小功耗下具有较高的灵敏度和较大的电阻变化.金属应变片的特点:温度稳定性较好,线性度高,应变范围大(可达到4%,而半导体应变片只能达到0.3%) ,使用方便(可贴敷在弯曲表面上) .电容式传感器原理1测量范围小的电容式位移传感器的类型为（B）A.变面积式B.变间隙式C.变介电常数式D.差动式2.电容式传感器采用差动结构后，下列说法错误的是（D）A.提高灵敏度B.减小非线性C.起到温度误差补偿的作用D.提高固有频率3.按测量原理的不同，电容式传感器主要有变_面积_型、变介电常数型和变极板间距型三种。
4.在本次课所学习的几种测量电路里面，差动脉宽调制_电路采用直流供电，不需要相敏检波与解调。
5.差动电容式传感器采用变压器电桥进行测量时，其输出信号无法直接辨别电容传感器器中间极板是正位移还是负位移，一般需要后面接位移方向辨别电路。
对6.变介质型电容传感器可以用于电介质的厚度测量，但不能用于温度的测量。
错7.采用差动式变极板间距型的电容式传感器进行位移的测量，与单个电容式传感器相比，其灵敏度提高了1倍，而非线性误差减小了1倍。
错8.采用运算法测量电路，如果不加调零电路的话，在初始位置，输出一般不为0。
对9.变面积型电容传感器不管是直线位移式的，还是角位移式的，其灵敏度系数与初始电容成正比。
对电容式传感器应用1为了减小电容式传感器的测量非线性误差，我们应该将两个相同的电容式传感器，联接成（D）形式。
A.串联B.并联C.混合联接D.差动2.影响电容式传感器精度的因素主要有（ABCD ）A.温度的影响B.漏电阻的影响C.边缘效应D.寄生参量的影响3.消除和减小电容式传感器寄生参量影响的方法主要有（ABD ）A.缩短传感器到测量线路前置级的距离B.驱动电缆法C.恒定温度法D.整体屏蔽法4.可以应用电容传感器测量以下哪些参数？ABCA.谷物含水量B.纸张水分C.液位D.流量5.电容式传感器所加激励电源的频率越高，漏电阻的影响越大。
错6.电容式液位计可用于非导电液体液位的测量，但不能用于导电液体液位的测量。
错7.电容式指纹传感器是依据手指的压力来进行指纹测量的。
错8.相同尺寸的电容式手机触摸屏，与电阻屏相比，电容屏的空间分辨率更高。
错9.差动式电容传感器的灵敏度比单极式提高一倍，而且非线性也大为减小。
对10.对于变极距式电容传感器，两极板间初始距离减小，可以使传感器灵敏度减小。
错电感式传感器11.差动变压器，产生零点残余电压的原因，不包括（C）A.传感器具有铁损B.导磁体的安装C.激励电压的高低D.线圈参数的不对2.电感式传感器按结构可分为自感式电感传感器","互感式电感传感器","电涡流式传感器3.变磁阻式传感器由线圈、铁芯和衔铁3部分组成。
4.电感式传感器只要改变气隙厚度或气隙截面积就可以改变磁路的气隙磁阻。
对5.变气隙型自感传感器，保持气隙截面积不变，气隙变大时，自感值变小。
对6.变气隙型自感传感器，减小气隙长度可以提高灵敏度，但又会使线性度指标变差。
对7.差动螺管型电感传感器，要提高灵敏度，应该使铁芯的直径尽可能的接近线圈直径，长度尽可能接近单个线圈的长度。
对8.自感式传感器，采用变压器电桥测量电路时，其后续需要添加必要的电路才能检测出铁芯的移动方向。
对9.互感式传感器，可采用增大次级线圈与初级线圈的线圈匝数比来减小零点残余电压。
错10.螺管型电感传感器的测量范围比变气隙厚度的电感式传感器的测量范围大。
对1.不能用涡流式传感器进行测量的是（A）A.非金属材料B.探伤C.位移D.材质鉴别2.差动变压式传感器不能应用于（A）A.电压测量B.压差计C.液位测量D.厚度测量3.电涡流传感器包括高频反射式和（C）两种工作形式。
A.高频透射式B.低频反射式C.低频透射式D.接触式4.差动变压器式传感器可直接用于（A）测量。
A.位移B.相位C.频率D.电压5.电涡流式传感器有如下何种工作形式（AC）。
A.高频反射式B.直流反射式C.低频透射式D.直接接触式6.形成电涡流必备的两个条件是：(AC)A.金属导体B.激励线圈C.交变磁场D.半导体7.电感式传感器可以分为（ABD）等。
A.变磁阻式B.差动变压器式C.压阻式D.涡流式8.差动变压器传感器理论上讲，衔铁位于中心位置时输出电压为零，而实际上差动变压器输出电压不为零，这个不为零的电压称为零点残余电压.9.电涡流传感器属于接触式测量。
错10.电涡流存在于金属导体的表面薄层内，存在一个涡流区，涡流的分布是均匀的。
错11.反射式涡流传感器所加激励电源的频率越低越好。
错12.透射式涡流传感器所加激励电源的频率越高越好。
错13.上述二极管相敏检波电路，主要是依据图中的T1和T2这两个传感器中的铁芯的上下移动而引起输出信号的变化来实现铁芯移动方向的辨别。