传感器·作业标准答案
《传感器》作业4-7章答案
1、如何改善单组式变极距型电容传感器的非线性？答：对于变极距单组式电容器由于存在着原理上的非线性，所以在实际应用中必须要改善其非线性。
改善其非线性可以采用两种方法。
（1）使变极距电容传感器工作在一个较小的范围内（0.01μm至零点几毫米），而且最大△δ应小于极板间距δ的1/5—1/10。
（2）采用差动式，理论分析表明，差动式电容传感器的非线性得到很大改善，灵敏度也提高一倍。
2、单组式变面积型平板形线位移电容传感器，两极板相对覆盖部分的宽度为4mm，两极板的间隙为0.5mm，极板间介质为空气，试求其静态灵敏度？若两极板相对移动2mm，求其电容变化量。
已知：b=4mm，δ=0.5mm，ε0=8.85×10－12F/m 求：（1）k=?；(2)若△a=2mm时△C=?。
6、画出电容式加速度传感器的结构示意图，并说明其工作原理。
答：电容式加速度传感器的结构示意图为：其中：1、5为两个固定极板；2为壳体；3为支撑弹簧片；4质量块；A面和B面为固定在质量块上的电容器的极板。
当测量垂直方向上直线加速度时，传感器的壳体2固定在被测振动体上，振动体的振动使壳体相对质量块运动，因而与壳体固定在一起的两固定极板1、5相对质量块4运动，致使上固定极板5与质量块4的A面组成的电容器Cx1以及下固定极板与质量块4的B面组成的电容器Cx2随之改变，一个增大，一个减小，它们的差值正比于被测加速度，而实现测量加速度的目的。
1、某霍尔元件l 、b 、d 尺寸分别为1.0cm ×0.35cm ×0.1cm ，沿l 方向通以电流I =1.0mA ，在垂直于lb 面方向加有均匀磁场B=0.3T ，传感器的灵敏度系数为22V/A ·T ，试求其输出霍尔电动势及载流子浓度。
已知：l ×b ×d=1.0cm ×0.35cm ×0.1cm ；I =1.0mA ；B=0.3T ；k H =22V/A ·T ；求：U H =?；n=？解：如图IB IB V IB k U H H 33106.63.0100.122--⨯=⨯⨯⨯==2、试说明霍尔式位移传感器的输出U H 与位移x 成正比关系。
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。
传感器技术作业题及答案
传感器的灵敏度、精度和稳定性
灵敏度
传感器的灵敏度是指在输入 物理量变化时，输出信号的 变化程度。
精度
传感器的精度是指测量结果 与真实值之间的偏差。
稳定性
传感器的稳定性是指传感器 在长期使用过程中性能是否 能够保持稳定。
力学量传感器及其应用
力学量传感器
力学量传感器用于测量物体的受力情况，广泛应 用于机械工业和机器人技术等领域。
应用
力学量传感器可用于力的测量、压力传感、重量 测量和扭矩测量等应用。
温度传感器及其应用
温度传感器
温度传感器用于测量环境和物体的温度，广泛应 用于工业控制、医疗设备和气象监测等。
应用
温度传感器可用于温度控制、火灾监测、食品加 热和病人监护等应用。
湿度传感器及其应用
湿度传感器
湿度传感器用于测量环境和物体的湿度，广泛应 用于气候控制、农业和建筑工程等。
工作原理
传感器通过感知和转换物理量等信息来测量和检 测。
基本结构
传感器由感测元件、信号处理电路和输出电路组 成。
传感器的信号特位等特点，需要合适的处理方法进行提取和分析。
2 信号处理方法
常用的信号处理方法包括滤波、放大、模数转换和傅里叶变换等。
传感器技术的发展历程
传感器技术经历了多年的发展，从最早的机械传感器到今天的微纳传感器，不断推动科技的 进步。
传感器的分类与应用领域
类别 光学传感器 温度传感器 压力传感器 湿度传感器
应用领域 图像识别、光学测量 工业过程控制、气象监测 汽车工业、生物医学 气候控制、农业
传感器的工作原理和基本结构
传感器技术作业题及答案
这个演示文稿将介绍传感器技术的各个方面，包括工作原理、应用领域和信 号处理方法。通过这个演示文稿，您将对传感器技术有一个全面的了解。
传感器第二章作业答案
对臂阻值之积相等、邻臂阻值之比相等。
5. 线绕电位器的负载特性在什么情况下才呈现线性特性？ 为什么？
当电位器为空载(RL =∞)时，线绕电位器的负载特性为线 性特性。 因为电位器为空载(RL =∞)时，IL = 0，此时 Rx为线性关系。 当电位器为有负载(RL ≠∞)时，负载上有分流，IL ≠0，此
灵敏系数
d dR K S R 1 2
x
x
其物理意义是单位应变所引起的电阻相对变化。 灵敏系数受两个因素影响，一个是受力后材料几何尺寸的变化， 即（1+2）；另一个是受力后材料的电阻率发生的变化，即d /x 。
2. 通常扩散型压阻传感器的硅杯和扩散应变电阻条采用的导 电类型？
RL Rx Ui RL Rx U i Rx RL Uo I 2 Rx RL RL Rx Rx RL RL R Rx R Rx ( R Rx ) Rx RL
时
Uo与Rx为非线性关系
z1 z 4 z 2 z3 1 4 2 3
或
Z1 Z 3 Z2 Z4
或
r1r4 r2 r3 x1 x4 x2 x3 r1 x4 r4 x1 r2 x3 r3 x2
直流电桥：
R1 R4 R2 R3
或
R1 R3 R2 R4
通常选用 N 型硅做膜片（硅杯），在其上扩散 P 型杂 质，形成应变电阻条。
3. 单臂、半桥差动、全桥差动电桥电压灵敏度之间的关系？ 半桥差动电桥电压灵敏度是单臂电桥电压灵敏度的两倍； 全桥差动电桥电压灵敏度是单臂的四倍，半桥差动的两倍。
4. 交流、直流电桥的平衡条件？
交流电桥：
Z1 Z 4 Z 2 Z 3
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。
传感器作业解答
第一次作业：1、什么叫传感器？它由哪几部分组成？它们的相互作用及相互关系如何？答：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。
通常，传感器由敏感元件和转换元件组成（如图1 所示）。
其中，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能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。
敏感元件的输入是被测的非电量，如温度、压力、位移、加速度等，敏感元件的输出就是转换元件的输入，转换元件的输出是电量，如电压、电流、电容、电阻等，输出信号的形式由传感器的原理确定。
比如在金属电阻应变式传感器中，应变片是敏感元件，电阻丝是转换元件。
由于传感器输出信号一般都很微弱，需要有信号调理与转换电路，进行放大、运算调制等， 信号调理转换电路以及传感器的工作必须有辅助的电源， 因此信号调理转换电路以及所需的电源都应作为传感器组成的一部分。
2、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？如何标定？答：传感器的静态特性是指被测量的值处于稳定状态时输出与输入的关系。
如果被测量是一个不随时间变化，或随时间变化缓慢的量，可以只考虑其静态特性， 这时传感器的输入量与输出量之间在数值上一般具有一定的对应关系，关系式中不含有时间变量。
对静态特性而言，传感器的输入量x 与输出量y 之间的关系通常可用一个如下的多项式表示： y =a 0+a 1x +a 2x 2+…+a n x n 式中：a 0——输入量x 为零时的输出量；a 1，a 2，…，a n —— 非线性项系数。
各项系数决定了静态特性曲线的具体形式。
传感器的静态特性一般用下述5个性能指标来描述，如灵敏度、 迟滞、线性度、重复性和漂移等。
1、灵敏度：传感器的灵敏度是输出量增量Δy 与引起输出量增量Δy 的相应输入量增量Δx 之比。
用S 表示灵敏度，它表示单位输入量的变化所引起传感器输出量的变化，很显然， 灵敏度S 值越大， 表示传感器越灵敏。
作业4 传感器答案(1)
作业4 位移传感器与位移测试班级：姓名：学号：成绩：一、填空题1、金属电阻应变片与半导体应变片的物理基础的区别在于，前者利用金属丝的几何变形(应变效应)引起的电阻变化，后者利用半导体材料的电阻率变化(压阻效应)引起的电阻变化。
2、差动变压器式电感传感器的基本原理是利用了电磁感应中的互感现象。
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、金属导体置于交流磁场中，导体表层产生闭合的电流，利用该原理制作的传感器称为电涡流传感器。
这种传感器只能测量金属导体物体。
5、光栅式传感器是依靠莫尔条纹的三大特性: 位移的放大特性，栅距误差的平均效应和__莫尔条纹运动与光栅运动的一一对应关系（光栅栅距与莫尔条纹间距的对应关系）__来进行位移的精密测量的。
6、差动变压器式传感器理论上讲，衔铁位于中心位置时输出电压为零，而实际上输出电压不为零，这个不为零的电压称为零点残余电压；利用差动变压器测量位移时，如果要求区别位移方向可采用差动整流电路或相敏检波电路。
7、电容式和电感式传感器常采用差动式结构，其作用是提高灵敏度，减少非线性度。
二、选择题1. 能够感受湿度的电容式传感器属于变 D 的电容式传感器。
A电阻率 B 相对面积 C 极距 D 介质2. 可变磁阻式传感器的灵敏度S与气隙长度δ有关，δ B灵敏度越高。
A 越大B 越小C 速度越快D 速度越慢3.为了提高自感式传感器灵敏度和线性度，实际应用时常采用D 工作方式。
A同步 B异步 C共模输入 D差动4. 不能用涡流式传感器进行测量的是 D 。
A位移 B材质鉴别 C探伤 D非金属材料5.电阻应变片的输入为 B 。
（A）力（B）应变（C）速度（D）加速度6．为减少变极距型电容传感器灵敏度的非线性误差,应选用 C 类型的传感器为最好。
（A）大间距（B）高介电常数（C）差动式（D）小间距7.金属丝应变片在测量构件应变时，电阻的相对变化主要由 B 来决定的。
传感器课后习题答案最全版
第一章传感器的一般特性1－1：答：传感器在被测量的各个值处于稳定状态时，输出量和输入量之间的关系称为传感器的静态特性；其主要指标有线性度、灵敏度、精确度、最小检测量和分辨力、迟滞、重复性、零点漂移、温漂。
1－2：答：（1）动态特性是指传感器对随时间变化的输入量的响应特性；（2）描述动态特性的指标：对一阶传感器：时间常数对二阶传感器：固有频率、阻尼比。
1－7：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。
1－8：解：根据精度定义表达式：A＝ΔA/Ay FS*100%,由题意可知：A＝1.5％，Y FS＝100所以ΔA＝A Y FS＝1.5因为 1.4＜1.5所以合格。
第二章应变式传感器2－1：答：（1）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。
（2）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。
2－2：答：相同点：它们都是在外界力作用下产生机械变形，从而导致材料的电阻发生变化所；不同点：金属材料的应变效应以机械形变为主，材料的电阻率相对变化为辅；而半导体材料则正好相反，其应变效应以机械形变导致的电阻率的相对变化为主，而机械形变为辅。
2－3：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。
2－6：答；（1）直流电桥根据桥臂电阻的不同分成：等臂电桥、第一对称电桥和第二等臂电桥；（2）等臂电桥在R＞＞ΔR的情况下，桥路输出电压与应变成线性关系；第一对称电桥（邻臂电阻相等）的输出电压等同于等臂电桥；第二对称电桥（对臂电阻相等）的输出电压的大小和灵敏度取决于邻臂电阻的比值，当k小于1时，输出电压、线性度均优于等臂电桥和第一对称电桥。
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。
传感器作业答案
第1章 传感器与检测技术基础思考题答案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 ℃6.有三台测温仪表，量程均为0~800℃，精度等级分别为2.5级、2.0级和1.5级，现要测量500℃的温度，要求相对误差不超过2.5％，选那台仪表合理?解：2.5级时的最大绝对误差值为20℃，测量500℃时的相对误差为4％；2.0级时的最大绝对误差值为16℃，测量500℃时的相对误差为3.2％；1.5级时的最大绝对误差值为12℃，测量500℃时的相对误差为2.4％。
因此，应该选用1.5级的测温仪器。
第2章 电阻式传感器思考题答案4.采用阻值为120Ω灵敏度系数K =2.0的金属电阻应变片和阻值为120Ω的固定电阻组成电桥，供桥电压为4V ，并假定负载电阻无穷大。
当应变片上的应变分别为1和1 000时，试求单臂、双臂和全桥工作时的输出电压，并比较三种情况下的灵敏度。
解：单臂时4U K Uε=，所以应变为1时660102410244--⨯=⨯⨯==U K U ε/V ，应变为1000时应为330102410244--⨯=⨯⨯==U K U ε/V ；双臂时2U K Uε=，所以应变为1时66104210242--⨯=⨯⨯==U K Uε/V ，应变为1000时应为33104210242--⨯=⨯⨯==U K Uε/V ；全桥时U K U ε=0，所以应变为1时6108-⨯=U/V ，应变为1000时应为30108-⨯=U /V 。
传感器重点内容作业题答案
传感器重点内容作业题答案1-10 对某节流元件开孔直径d20的尺⼨进⾏了15次测量，测量数据如下（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试⽤格拉布斯准则判断上述数据是否含有粗⼤误差，并写出其测量结果。
解1：①求算术平均值及标准差，②判断有⽆粗⼤误差⽤格拉布斯准则，n=15，取置信概率Pa=0.95，得格拉布斯系数G=2.41。
则：数据120.30标准差超出，所以剔除。
剔除后剩余14个数据计算：，⽤格拉布斯准则，n=14，取置信概率Pa=0.95，得格拉布斯系数G=2.37。
则：，经判断⽆坏值。
③计算算术平均值的标准差：④测量结果：Pa=0.9973解2：⑤求算术平均值及标准差：（同解1）⑥判断有⽆粗⼤误差⽤格拉布斯准则，n=15，取置信概率Pa=0.99，得格拉布斯系数G=2.70。
则：数据120.30标准差超出，所以剔除。
剔除后剩余14个数据计算：，⽤格拉布斯准则，n=14，取置信概率Pa=0.99，得格拉布斯系数G=2.66。
则：，经判断⽆坏值。
⑦计算算术平均值的标准差：⑧测量结果：Pa=0.99731-13 测量某电路的电流I=22.5mA，电压U=12.6V，标准差分别为σI=0.5mA,σU=0.1V，求所耗功率P=UI及其标准差。
解：所以所耗功率283.5mW，标准差6.69mW。
2-1 什么叫传感器？它由哪⼏部分组成？1、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。
2、传感器由：敏感元件、转换元件、信号调理与转换电路和辅助的电源组成。
3、它们的作⽤是：（1）敏感元件：是指传感器中能直接感受或响应被测量的部分；（2）转换元件：是指传感器中能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；（3）信号调理与转换电路：由于传感器输出信号⼀般都很微弱，需要有信号调理与转换电路，进⾏放⼤、运算调制等；（4）辅助的电源：此外信号调理转换电路以及传感器的⼯作必须有辅助的电源。
传感器作业
传感器作业1. 在信息科学领域，生物体“五官”的工程模拟物是（B ）A．计算机Ｂ．传感器Ｃ．遥感技术Ｄ．敏感元件2. 广义上讲，传感器为测量装置和控制系统输入部分中起（A ）A．信号检测作用Ｂ．信号传输作用Ｃ．数据处理作用Ｄ．数据传输作用3. 在传感器的分类中，按输入量的分类，免疫传感器属于（）A．物理传感器Ｂ．化学传感器Ｃ．生物传感器Ｄ．数字传感器4. 传感器是一种能把特定的被测信号按一定规律转换成可用信号输出的器件或装置，以满足信息的传输、处理、记录、显示和控制等要求。
这里“可用信号”指的是（）A．电压Ｂ．电流Ｃ．频率Ｄ．便于处理、传输的信号5. 从广义上讲，传感器能在测量装置和控制系统输入部分中所起的作用是（A）A．信号检测Ｂ．信号传输Ｃ．数据处理Ｄ．数据传输6. 传感器中能够完成预变换的器件称为（）A．敏感元件Ｂ．转换元件Ｃ．光电元件Ｄ．热电元件7. 传感器按输出量可分为模拟式传感器和（）A．电容式传感器Ｂ．数字式传感器Ｃ．物理量传感器Ｄ．化学量传感器8. 在传感器的中，能够完成预变换的器件称为（）A．敏感元件Ｂ．转换元件Ｃ．热敏电阻Ｄ．光电器件9. 以下传感器具有能量放大作用的是（）A．发电型Ｂ．有源型Ｃ．无源型Ｄ．光电池10. 对传感器输出-输入特性线性化的以下方法中，拟合精度最高的是（）A．过零旋转法Ｂ．最小二乘法Ｃ．端点连线法Ｄ．端点平移法11. 在传感器的特性中，输出信号从0升高到稳定值的90%所需要的时间称为（）A．上升时间Ｂ．延时时间Ｃ．超调量Ｄ．时间常数12. 按传感器技术所蕴含的基本效应，气敏传感器属于（B ）A．物理型Ｂ．化学型Ｃ．生物型Ｄ．数字型13. 能量变换型传感器又称为（C ）A．无源型Ｂ．参量型Ｃ．发电型Ｄ．放大型14. 温度变化时传感器输出值的偏离程度称为（A ）A．温漂Ｂ．分辨力Ｃ．线性度Ｄ．重复性15. 传感器一般包括敏感元件和（）A．弹性元件Ｂ．霍尔元件Ｃ．光电元件Ｄ．转换元件16. 如果按被测对象分类，温度传感器和压力传感器属于（）A．物理型传感器Ｂ．生物量传感器Ｃ．物理量传感器Ｄ．化学量传感器17. 以下传感器中具有能量放大作用的是（）A．热电偶Ｂ．电感式传感器Ｃ．光电池Ｄ．压电传感器18. 以下特性属于传感器动态特性的是（）A．瞬态响应Ｂ．线性度Ｃ．灵敏度Ｄ．稳定性19. 传感器在零点附近的分辨力称为（）A．阈值Ｂ．分辨力Ｃ．迟滞Ｄ．重复性20. 以下不属于传感器主要发展方向的是（）A．开发新材料Ｂ．简单化Ｃ．集成化Ｄ．智能化21. 人体的“五官”能感受外界的各种刺激，常称其为（）A．计算机Ｂ．天然传感器Ｃ．敏感元件Ｄ．转换元件22. 传感器所测量的物理量通常为静态和（）A．动态Ｂ．稳态Ｃ．准静态Ｄ．常态23. 按能量变换关系分类，光电池属于（B ）A．参量型Ｂ．有源型Ｃ．能量控制型Ｄ．无源型24. 传感器在正反行程中输出与输入曲线不重合的现象称为（C ）A．线性度Ｂ．灵敏度Ｃ．迟滞Ｄ．重复性25. 传感器的时间常数越小，响应速度越快，频带（D ）A．越窄Ｂ．不变Ｃ．不能确定Ｄ．越宽26. 传感器主要包括敏感元件和（）A．触发元件Ｂ．转换元件Ｃ．接收元件Ｄ．发射元件27. 分析传感器的线性度时，拟合精度最高的方法是（）A．端点连线法Ｂ．最小二乘法Ｃ．过零旋转法Ｄ．端点平移法28. 对于线性传感器，其灵敏度为其静态特性的（）A．斜率Ｂ．截距Ｃ．零点输出Ｄ．零点输入29. 一个动态性能好的传感器，其输出与输入应该具有相同的（）A．相同线性度Ｂ．数值Ｃ．能量Ｄ．时间函数30. 传感器按输出量可分为模拟式传感器和（）A．数字传感器Ｂ．温度传感器Ｃ．生物量传感器Ｄ．化学量传感器31. 能将感觉到的被测非电量参数转换成电量的器件称为（）A．光电元件Ｂ．敏感元件Ｃ．转换元件Ｄ．力敏元件32. 传感器的静态特性描述的输出和输入的关系是指被测量的值处于（）A．不稳定态Ｂ．稳定状态Ｃ．转换状态Ｄ．亚稳态33. 数字式传感器的输出的数字指示值最后一位一般指的是（）A．分辨力Ｂ．重复性Ｃ．稳定性Ｄ．灵敏度判断改错题:34.在传感器的基本特性中，分辨力是其动态特性之一。
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 。
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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
5.
=１68．4８8mA
=0.0８2
６. =１.5６ σ＝０．1０46
x=x ±3σ=１.56±0.3138
1.24６2<ｘ<１．873８ , 无坏值 9.拟合后:ｙ＝０.49９x+１．０2
=0．04／30×1０0%=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
∑==+⋯++=n
i i n n
x n x x x x 1211
1
1
2222
2
1
-=
-+⋯++=
∑=n v n v
v v n
i i n
σ∑==+⋯++=n
i i n n
x n x x x x 121%100
)(M ⨯∆±=FS ax L L y γ
有应变时: I＝E/（R+ΔＲ)=２/(120+0.3６)=16.6mA
4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*10^９N／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)
ﻩ
ﻩﻩﻩ
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
、R4所受应变方向相反。
所受应变方向相同,但与Ｒ
１。