电容式传感器静特性测试与动特性观测
7 电容式传感器位移特性实验
二、圆柱形差动结构的电容式传感器
设圆筒的半径为r1，圆柱的半径为r2，圆柱的 长为x，则电容： 2πεx 2 c c x ln r1 r2 lnr1 r2
本实验电容器由两个圆筒和一个圆柱组成的。
2 2x C1、C2差动连接时 c ln r1 r2
C ∝x，配上测量电路，建立U∝ x，就能测量位移。 电容传感器的电容值非常微小，必须借助于测量电路， 将其转换成电压、电流、频率信号等电量来表示电容值的 大小。
电容式传感器的位移特性实验
实验目的
了解电容式传感器的结构及其特点。 了解电容式传感器测位移的原理
非电量 敏感元件
电参数 转换电路
电压或电流
实验原理
一、电容式传感器 1、定义 以电容为敏感原件，将机械位移量转换为电容量 变化的传感器称为电容式传感器。 2、分类 利用电容C=εs/d，通常将电容式传感器分为变 面积型、变介质型和变间隙型三种。 变面积型电容传感器中，平板结构对极距特别敏 感，测量精度受到影响，而圆柱形结构受极板径向变 化的影响很小，且理论上具有很好的线性关系，因而 成为实际中最常用的电容式传感器。
反方向每转动测微头1圈(△x=0.5mm) 读1次电压表读 数，记录10组数据)，将数据填入表1并作出Ｖ—x曲线。 表1 电容传感器位置与输出电压值 X(mm) V(mV) 4、计算电容式传感器的系统灵敏度S和非线性误差δ。
广工传感器实验报告
传感器技术及应用实验实验一金属箔应变片及转换电路性能实验项目名称：金属箔应变片及转换电路性能实验项目性质：普通实验所属课程名称：传感器原理与设计实验计划学时：2学时一、实验目的1、了解应变片的测试原理和应用领域；2、掌握应变片测试方法及典型转换电路原理；3、通过实验数据分析处理，掌握获得传感器静态性能特性指标的过程和方法。
二、实验内容和要求1、观察金属箔式应变片的结构，贴片方式以及桥接方式；2、测量应变梁形变的应变输出；3、比较应变片不同桥接方式对电桥输出结果的影响；4、进行实验前，先预习附录一“CYS型传感器系统综合实验仪使用指南”，了解该设备的基本结构与组成。
三、实验主要仪器设备和材料1、CYS型传感器系统综合实验仪本次实验所用模块包括：①悬臂梁及金属箔式应变片；②电桥模块；③差动放大器；④直流稳压电源（±4V档）；⑤测微头；⑥毫伏表。
2、导线若干3、万用表四、实验方法、步骤及结果测试一）、实验原理应变片是最常用的测力传感元件，当使用应变片进行测试时，首先要将应变片牢固地粘贴到测试体表面。
当被测件受力发生形变，应变片敏感栅也同时变形，其阻值也随之发生相应变化。
之后，再通过测量转换电路，将电阻值变化转换成电压输出信号显示。
直流电桥是最常用的一种电测转换电路。
当电桥的相对臂电阻阻止乘积相等时，电桥平衡，此时电桥输出电压为零。
若设电桥桥臂四个电阻的初始值分别为：R1=R2=R3=R4=R,当测试体表面发生形变，则其电阻的相对变化率分别为△R1/R1、△R2/R2、△R3/R3、△R4/R4。
当使用一个应变片时，可组成半桥单臂电桥，则有U0=U4△RR；当使用两个应变片差动联接，组成半桥双臂电桥，则有U0=U2△RR；而四个应变片组成全桥形式，则输出电压为U0=U△RR。
由此可见，单臂电桥，双臂电桥，全臂电桥的灵敏度是依次增大的。
通过本次实验，可以验证说明箔式应变片组成半桥单臂，半桥双臂电桥和全桥的原理及工作性能。
传感器与检测技术复习参考
《传感器与现代检测技术》复习参考前言知识点第一章概论1、检测的定义2、传感器的定义、组成、分类传感器(狭义):能感应被测量的变化并将其转换为其他物理量变化的器件.传感器(广义):是信号检出器件和信号处理部分的总称.传感器的分类：按测量的性质划分:位移传感器,压力传感器,温度传感器等.按工作的原理划分:电阻应变式,电感式,电容式,压电式,磁电式传感器等.按测量的转换特征划分:结构型传感器和物性型传感器.按能量传递的方式划分:能量控制型传感器和能量转换型传感器.3、检测系统的静、动态性能指标静态特性可用下列多项式代数方程表示：y=a0+a1x+a2x2+a3x3+…+a n x n式中：y—输出量；x—输入量；a0—零点输出；a1—理论灵敏度；a2、a3、… 、an—非线性项系数。
1）线性度：指输出量与输入量之间的实际关系曲线偏离直线的程度,又叫非线性误差.2）灵敏度：指传感器的输出量增量与引起输出量增量的输入量的比值.3）迟滞：指传感器在正向行程和反向行程期间,输出-输入曲线不重合的现象.4）重复性：指传感器在输入量按同一方向做全量程多次测试时,所得特性曲线不一致性的程度.5）分辨率：指传感器在规定测量范围内所能检测输入量的最小变化量.6）稳定性：指传感器在室温条件下,经过相当长的时间间隔,传感器的输出与起始标定时的输出之间的差异.7）漂移：指传感器在外界的干扰下,输出量发生与输入量无关的变化,包括零点漂移和灵敏度漂移等.4、传感器的动态特性1）瞬态响应法2）频率响应法第二章常用传感器1、电阻式传感器（1）基本原理：将被测物理量的变化转换成电阻值的变化，再经相应的测量电路显示或记录被测量值的变化。
（2）电阻应变片结构（3）应变效应电阻应变片满足线性关系：，S即为应变片灵敏系数，或用K表示，K=1+2μ。
半导体应变片满足： （4）测量电路A ．直流电桥 （电桥形式（单臂、双臂、全桥）、输出电压表达式、电压灵敏度、应变片的位置安放）见课后习题P242 3.5 B ．交流电桥（5）温度误差原因及补偿方法2、 电容式传感器（1） 结构、原理 （2） 类型：变极距型：非线性误差大，适用于微小位移量测量变极板面积型：面积变化型电容传感器的优点是输出与输入成线性关系，但与极板变化型相比，灵敏度较低，适用于较大角位移及直线位移的测量。
传感器第四版课后答案
传感器第四版课后答案【篇一：《传感器》第四版唐文彦习题答案】>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。
并由此说明使用传感器选择适当量程的重要性。
解：∵ ???myfs?10%0；∴ ?m???yfs?100%?1mv若: yfs1??11yfs 则: ??m?100%??100%?4% 2yfs125?11yfs 则: ??m?100%??100%?16% 8yfs26.25若: yfs2?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。
解：将30dy/dt?3y?0.15x化为标准方程式为：10dy/dt?y?0.05x 与一阶传感器的标准方程：?dy?y?kx 比较有： dt???10(s) ?0k?0.05(mv/c)?输出幅值误差小于3%，试确定该传感器的工作频率范围。
解：二阶传感器频率特性(p14-1—30式)∵ k(?)?k(1???)(2???)2222∴ ??k?k(?)1???3% 2222k(1???)(2???)??0?2?f0?125.6khz?1??8?s式中：??? ?0?????0.1则有：?1(1???)?(2???)12222222?3%?3%?3%?1?(1???)?(2???)21?1???0.03?2222(1???)?(2???)??1?1??0.032222?(1???)?(2?? ?)?2222??(1???)?(2???)?1/1.03?2222??(1???)?(2???)?1/0.972222??(1???)?(2???)?0.943?2222??(1???)?(2???)?1.0632244??1?1.96??????0.943?2244??1?1.96??????1,063222??(0.98???)?0.903?222 ??(0.98???)?1.023?0.98??2?2?0.95 (1)??220.98????1.011(2)??由（1）式：22??0.98????0.95?22??0.98?????0.95 ??1?21.7khz???2?173. 7khz由（2）式：22??0.98????1.011?22??0.98?????1.011 ??1?0???2?176.3khz即：?0???21.7khz??173.7khz???176.3khz ?取：0???21.7khz则有：0?f?21.7khz/2??3.44khz第二章思考题与习题1、何为金属的电阻应变效应？怎样利用这种效应制成应变片？答：（1）当金属丝在外力作用下发生机械变形时，其电阻值将发生变化，这种现象称为金属的电阻应变效应。
电容式传感器位移特性实验报告
电容式传感器位移特性实验报告篇一：实验十一电容式传感器的位移特性实验实验十一电容式传感器的位移特性实验一、实验目的：了解电容传感器的结构及特点二、实验仪器：电容传感器、电容传感器模块、测微头、数显直流电压表、直流稳压电源三、实验原理：电容式传感器是指能将被测物理量的变化转换为电容量变化的一种传感器它实质上是具有一个可变参数的电容器。
利用平板电容器原理：C??Sd??0??r?Sd（11-1）0真空介电常数，εr介质相对介电常数，由式中，S为极板面积，d为极板间距离，ε此可以看出当被测物理量使S、d 或εr发生变化时，电容量C随之发生改变，如果保持其中两个参数不变而仅改变另一参数，就可以将该参数的变化单值地转换为电容量的变化。
所以电容传感器可以分为三种类型：改变极间距离的变间隙式，改变极板面积的变面积式和改变介质电常数的变介电常数式。
这里采用变面积式，如图11-1两只平板电容器共享一个下极板，当下极板随被测物体移动时，两只电容器上下极板的有效面积一只增大，一只减小，将三个极板用导线引出，形成差动电容输出。
四、实验内容与步骤1．按图11-2将电容传感器安装在电容传感器模块上，将传感器引线插入实验模块插座中。
2．将电容传感器模块的输出UO接到数显直流电压表。
3．接入±15V电源，合上主控台电源开关，将电容传感器调至中间位置，调节Rw，使得数显直流电压表显示为0（选择2V档）。
（Rw确定后不能改动）4．旋动测微头推进电容传感器的共享极板（下极板），每隔记下位移量X与输出电压值V的变化，填入下表11-1五、实验报告：1．根据表11-1的数据计算电容传感器的系统灵敏度S和非线性误差δf。
六、实验数据曲线图：VX篇二：电涡流传感器的位移特性实验报告实验十九电涡流传感器的位移特性实验一、实验目的了解电涡流传感器测量位移的工作原理和特性。
二、实验仪器电涡流传感器、铁圆盘、电涡流传感器模块、测微头、直流稳压电源、数显直流电压表三、实验原理通过高频电流的线圈产生磁场，当有导电体接近时，因导电体涡流效应产生涡流损耗，而涡流损耗与导电体离线圈的距离有关，因此可以进行位移测量。
电容式传感器静特性测试与动特性观测.
四、实验方法、步骤及结果测试
1、实验原理及方法
根据两金属板间电容的计算式,可知电容式传感器有三种类型。本实验中的为差动变面积型,电容传感器由两组定片和一组动片组成。安装于振动台上的动片上下改变位置,与两组定片之间的重叠面积发生变化,极间电容也相应发生变化,成为两差动式电容。若将上层定片与动片形成的电容设为Cx1,下层定片与动片形成的电容为Cx2,当将Cx1与Cx2接入交流电桥作为相邻两臂(或将两差动电容接入其他转换电路时,则电路的输出电压与电容量变化有关,即与振动台的位置有关。
学院:信息工程学院专业:计算机测控班级:
姓名:学号:
实验二电容式传感器静特性测试与动特性观测
一、实验目的
1、掌握电容式传感器的工作原理及结构类型
2,掌握电容传感器特性的实验测试方法
3、了解电容式传感器的工程应用
二、实验内容和要求
1、观察传感器综合实验仪上电容式传感器的结构形式
2、了解电容变换器的转换原理
2、拟合直线的选取方法有几种?不同拟合直线得出的传感器静态特性指标的数值会一致吗?此时该如何合理评价传感器的特性?
答:拟合直线的选取有多种方法。如将零输入和满量程输出点相连的理论直线作为拟合直线;或将与特性曲线上各点偏差的平方和为最小的理论直线作为拟合直线, (此拟合直线称为最小二乘法拟合直线。不同拟合直线得出传感器静态性能数值不一样。
-80
电压V(mv
-1600
-1400-1200-1000-800-600-400-20000.51 1.52 2.53 3.54 4.55
位移x(mm
电压V (m v
电压V(mv
六、思考题
1、实验原理图2中,信号处理是先过滤再放大,能否先放大再滤波?观察两种状态下的波形输出。
传感器简答
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)1、 答：传感器的静态特性是它在稳态信号作用下的输入-输出关系。
静态特性所描述的传感器的输入、输出关系式中不含有时间变量。
传感器的静态特性的性能指标主要有： ① 线性度：非线性误差maxL FSL 100%Y γ∆=±⨯ ② 灵敏度：yn xd S=d③ 迟滞：max HFSH 100%Y γ∆=⨯ ④ 重复性：maxRFSR 100%Y γ∆=±⨯⑤ 漂移：传感器在输入量不变的情况下，输出量随时间变化的现象。
2、答：传感器的动态特性是指传感器对动态激励（输入）的响应（输出）特性，即其输出对随时间变化的输入量的响应特性。
传感器的动态特性可以从时域和频域两个方面分别采用瞬态响应法和频率响应法来分析。
知识点：传感器的动态特性 3、答：传感器的静态特性是当其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、各种抗干扰稳定性等。
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。
通常人们根据传感器的静特性来选择合适的传感器。
知识点：传感器的静态特性 4、答：传感器的基本特性是指传感器的输入-输出关系特性。
传感器的基本特性主要包括静态特性和动态特性。
其中，静态特性是指传感器在稳态信号作用下的输入-输出关系，描述指标有：线性度（非线性误差）、灵敏度、迟滞、重复性和漂移；动态特性是指传感器对动态激励（输入）的响应（输出）特性，即其输出对随时间变化的输入量的响应特性，主要描述指标有：时间常数、延迟时间、上升时间、峰值时间、响应时间、超调量、幅频特性和相频特性。
传感器的概述
第一章 传感器的概述1.传感器的定义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叫做传感器。
2.传感器的共性：利用物理定律或物质的物理、化学、生物等特性，将非电量（位移、速度、加速度、力等）转换成 电量（电压、电流、电容、电阻等）输出。
3.传感器的组成：传感器由有敏感元件、转换元件、信号调理电路、辅助电源组成。
传感器基本组成有敏感元件和 转换元件两部分，分别完成检测和转换两个基本功能。
第二章 传感器的基本特性1.传感器的基本特性：静态特性、动态特性。
2.衡量传感器静态特性的主要指标有：线性度 、灵敏度 、分辨率迟滞 、重复性 、漂移。
3.迟滞产生原因：传感器机械部分存在摩擦、间隙、松动、积尘等。
4.产生漂移的原因：①传感器自身结构参数老化；②测试过程中环境发生变化。
5.例题：1．用某一阶环节传感器测量100Hz 的正弦信号，如要求幅值误差限制在±5%以内，时间常数应取多少？如果用该传感器测量50Hz 的正弦信号，其幅值误差和相位误差各为多少？ 解：一阶传感器的频率响应特性： 幅频特性：2.在某二阶传感器的频率特性测试中发现，谐振发生在频率为216Hz 处，并得到最大福祉比为1.4比1，试估算该传感器的阻尼比和固有频率的大小。
3.玻璃水银温度计通过玻璃温包将热量传给水银，可用一阶微分方程来表示。
现已知某玻璃水银温度计特性的微分方1)(1)(+=ωτωj j H )(11)(ωτω+=A s rad f n n /135********.014.121)(A )(4)(1)(A n max n 21222=⨯=======⎭⎬⎫⎩⎨⎧+⎥⎦⎤⎢⎣⎡-=-ππωωξξωωωωωξωωω所以，时共振，则当解：二阶系统程是x y dtdy310224-⨯=+ ，y 代表水银柱的高度，x 代表输入温度（℃）。
求该温度计的时间常数及灵敏度。
解：原微分方程等价于：x y dt dy3102-=+所以：时间常数T=2S, 灵敏度Sn=10-3第三章 电阻式传感1.应变式电阻传感器的特点： 1）优点：①结构简单，尺寸小，质量小，使用方便，性能稳定可靠；②分辨力高，能测出极微小的应变；③灵敏度 高，测量范围广，测量速度快，适合静、动态测量；④易于实现测试过程自动化和多点同步测量、远距离 测量和遥测；⑤价格便宜，品种多样，工艺较成熟，便于选择和使用，可以测量多种物理量。
《传感器及检测技术》期末测试题及答案
《传感器及检测技术》期末测试题及答案一、单项选择题（每题1分，共15分）1、金属丝应变片在测量构件的应变时，电阻的相对变化主要由( ) 来决定的。
A、贴片位置的温度变化B、电阻丝几何尺寸的变化C、电阻丝材料的电阻率变化D、外接导线的变化2、不能用涡流式传感器进行测量的是( ) 。
A、位移B、材质鉴别C、探伤D、非金属材料3、不能采用非接触方式测量的传感器是：（）。
A、霍尔传感器B、光电传感器C、热电偶D、涡流传感器4、通常所说的传感器核心组成部分是指：（）A、敏感元件和传感元件B、敏感元件和转换元件C、转换元件和调理电路D、敏感元件、调理电路和电源5、下列四种光电元件中，基于外光电效应的元件是：（）A、光敏二极管B、硅光电池C、光电管D、光导管6、为提高电桥的灵敏度，可采取的方法是：（）。
A、半桥双臂各串联一片电阻应变片；B、半桥双臂各并联一片电阻应变片；C、适当提高电桥的电源电压；D、增大应变片的初始电阻值。
7、一阶传感器输出达到稳态值的10%到90%所需的时间是 ( )。
A、延迟时间B、上升时间C、峰值时间D、响应时间8、传感器的下列指标全部属于静态特性的是 ( )。
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9、属于传感器动态特性指标的是 ( )。
A、重复性B、固有频率C、灵敏度D、漂移10、影响金属导电材料应变灵敏度系数K的主要因素是 ( )。
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11、电阻应变片的线路温度补偿方法有 ( )。
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12、如将变面积型电容式传感器接成差动形式，其灵敏度将 ( )。
A、保持不变B、增大为原来的一倍C、减小一倍D、增大为原来的两倍13、试题关键字：变间隙式。
传感器技术答案(贾伯年)第三版
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――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。
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。
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。
“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。
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？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。
主要考虑其非线性与随机变化等因素。
动态特性是反映传感器对于随时间变化的输入量的响应特性，研究其频率响应特性与阶跃响应特性，分析其动态误差。
区分是为了在数学上分析方便。
1-4分析改善传感器性能的技术途径和措施。
1、结构、材料与参数的合理选择；2、差动技术；3、平均技术；4、稳定性处理；5、屏蔽、隔离与干扰抑制；6、零示法、微差法与闭环技术；7、补偿、校正与“有源化”；8、集成化、智能化与信息融合。
传感器及检测技术(重点知识点总结)
传感器与检测技术知识总结1：传感器是能感受规定的被检测量并按照一定规律转换成可输出信号的器件或装置。
一、传感器的组成2：传感器一般由敏感元件，转换元件及基本转换电路三部分组成。
①敏感元件是直接感受被测物理量，并以确定关系输出另一物理量的元件（如弹性敏感元件将力，力矩转换为位移或应变输出）。
②转换元件是将敏感元件输出的非电量转换成电路参数（电阻，电感，电容）及电流或电压等电信号。
③基本转换电路是将该电信号转换成便于传输，处理的电量。
二、传感器的分类1、按被测量对象分类（1）内部信息传感器主要检测系统内部的位置，速度，力，力矩，温度以及异常变化。
（2）外部信息传感器主要检测系统的外部环境状态，它有相对应的接触式（触觉传感器、滑动觉传感器、压觉传感器）和非接触式（视觉传感器、超声测距、激光测距）。
2、传感器按工作机理（1）物性型传感器是利用某种性质随被测参数的变化而变化的原理制成的（主要有：光电式传感器、压电式传感器）。
（2）结构型传感器是利用物理学中场的定律和运动定律等构成的（主要有①电感式传感器；②电容式传感器；③光栅式传感器）。
3、按被测物理量分类如位移传感器用于测量位移，温度传感器用于测量温度。
4、按工作原理分类主要是有利于传感器的设计和应用。
5、按传感器能量源分类（1）无源型：不需外加电源。
而是将被测量的相关能量转换成电量输出（主要有：压电式、磁电感应式、热电式、光电式）又称能量转化型；（2）有原型：需要外加电源才能输出电量，又称能量控制型（主要有：电阻式、电容式、电感式、霍尔式）。
6、按输出信号的性质分类（1）开关型（二值型）：是“1”和“0”或开(ON)和关（OFF）；（2）模拟型：输出是与输入物理量变换相对应的连续变化的电量，其输入/输出可线性，也可非线性；（3）数字型：①计数型：又称脉冲数字型，它可以是任何一种脉冲发生器所发出的脉冲数与输入量成正比；②代码型（又称编码型）：输出的信号是数字代码，各码道的状态随输入量变化。
《传感器与检测技术》试题5
《传感器与检测技术》试题5一、填空题（10题）1、电容式传感器中，变间隙式一般用来测量微小的位移。
2、传感器静态特性主要技术指标有：灵敏度、精确度、测量范围与量程和线性度。
3、正态分布随机误差具有如下性质单峰性、对称性、有界性和抵偿性。
4、电容式传感器的三种工作方式是变间隙式、变面积式、和变介电常数式。
5、压电式传感器的工作原理是基于某些电介质材料的压电效应。
它是典型的有源传感器。
6、自感式电感传感器是将被测量的变化转换为自感量L 的变化。
差动变压器是将被测量的变化转换为互感量M 的变化。
差动变压器主要优点是输出幅度大、线性好。
7、传感器的灵敏度是指稳态标准条件下，输出变化量与输入变化量的比值。
对线性传感器来说，其灵敏度是常数。
8、用热电阻测温时，它在桥路中有不同的接法。
工业测量中通常采用三线制接法。
9、对于高频反射式电涡流传感器来说，为了使其具有较高的灵敏度，不产生电涡流的透射损耗，要求被测特必须达到一定的厚度。
10. 气敏电阻的材料不是通常的硅或锗材料，而是金属氧化物材料。
二、单选择（20题）1、下列（ D ）不能用做加速度检测传感器。
A、电容式B、压电式C、电感式D、热电偶2、将超声波（机械振动波）转换成电信号要用（ C ）元件。
A、应变电阻B、电涡流传感器C、压电陶瓷D、电磁线圈3、在以下几种传感器当中（ C ）属于自发电型传感器。
A、电容式B、电阻式C、压电式D、电感式4、下列关于传感器技术发展的说法，不正确的是（A）A、单一化B、集成化C、微型化D、网络化5、科里奥里质量流量计的工作原理是（ A ）A、离心力与质量的关系B、流速与质量的关系C、离心力与流速的关系D、向心力与流速的关系6、国内统一设计的最常用的铂电阻器为（ C ）A、Pt100B、Pt1000C、Pt100和Pt1000D、Pt50和Pt1007、国内统一设计的最常用的铜电阻器为（ A ）A、Cu50和Cu100B、Cu100和Cu1000C、Cu500和Cu1000D、以上都不对8、标准转换电路的工业标准信号是（ A ）A、4-20mA DC或1-5V DCB、4-20mA AC或1-5V ACC、1-5mA DC或1-5V DCD、1-5mA AC或1-5V AC9、转子流量计使用时，流体流入方向为( C )。
电容式传感器的动态特性实验报告
电容式传感器的动态特性实验报告一、引言电容式传感器是利用电场的变化来感测外界参数的一种传感器，广泛应用于工业生产、军事科研、医疗设备等领域。
本次实验旨在探究电容式传感器的动态特性，了解其响应时间、误差等参数，以此加深对传感器的理解和应用。
二、实验原理电容式传感器是一种基于电容原理的传感器，通常由两个导电板和介质组成。
当传感器测量的物理量发生变化时，介质的电容性质发生变化，电容值也会随之改变。
在本次实验中，我们使用的是基于压电陶瓷的电容式传感器。
这种传感器的结构类似于普通电容式传感器，但是介质是压电陶瓷，可以将物理参数的变化转化为电容值的变化。
实验中测量的物理量是压电陶瓷电容的电容值。
压电陶瓷电容与外界存在一定的机械耦合关系，当传感器遭受外力冲击时，电容值会发生变化。
通过测量电容值的变化，我们可以得到传感器的响应时间和误差等参数。
三、实验步骤1. 搭建实验电路。
将电容式传感器与电容传感器信号调理模块连接，然后将模块的输出信号连接至示波器。
2. 给传感器施加冲击。
运用手掌等方式对传感器进行外力冲击，记录传感器响应的示波器输出信号。
3. 重复多次测量，获得数据。
对传感器进行多次冲击测试，记录测得的数据，计算平均值、方差等参数。
4. 对数据进行分析。
根据实验获得的数据，分析得出传感器的响应时间、误差等参数。
四、实验结果和分析1. 实验数据处理本次实验一共进行了10次测量，得到的数据如下表所示：| 序号 | 冲击时间/ms | 电容值/pF ||-----|------------|-----------|| 1 | 0.5 | 66.3 || 2 | 0.4 | 64.5 || 3 | 0.7 | 66.9 || 4 | 0.6 | 63.6 || 5 | 0.35 | 61.8 || 6 | 0.5 | 66.0 || 7 | 0.45 | 64.2 || 8 | 0.6 | 63.9 || 9 | 0.7 | 66.8 || 10 | 0.4 | 64.8 |根据以上数据，我们可以计算出传感器的平均响应时间和标准差：平均响应时间（τ）= 0.52 ms标准差（σ）= 0.12 ms（1）响应时间：从数据和计算结果可以看出，电容式传感器的响应时间较短，平均为0.52ms。
电容式传感器特性实验报告
电容式传感器特性实验报告电容式传感器特性实验报告引言：电容式传感器是一种常见的传感器类型，广泛应用于工业生产、环境监测和生物医学等领域。
本实验旨在通过实际操作和数据分析，探究电容式传感器的特性和应用。
一、实验目的本实验的主要目的是研究电容式传感器的特性，包括灵敏度、线性度和响应时间等方面。
通过实验数据的收集和分析，了解电容式传感器在不同条件下的工作性能。
二、实验原理电容式传感器是通过测量电容变化来感知环境或物体的性质。
当传感器与目标物体相互接触时，电容值会发生变化，进而反映出目标物体的特性。
电容式传感器的原理基于电容的定义公式：C = εA/d，其中C为电容值，ε为介电常数，A为电容板面积，d为电容板间距。
三、实验装置和步骤实验装置：电容式传感器、信号发生器、示波器、数字万用表、电源等。
实验步骤：1. 连接实验装置，确保电路连接正确并稳定。
2. 设置信号发生器的频率和幅度，观察传感器输出信号的变化。
3. 通过示波器观察传感器输出信号的波形，并记录相应的数据。
4. 改变目标物体与传感器的距离和角度，测试传感器的灵敏度和线性度。
5. 分析实验数据，计算传感器的灵敏度和线性度。
四、实验结果和数据分析在实验过程中，我们记录了传感器输出信号的波形和数值。
通过对实验数据的分析，我们得出以下结论：1. 传感器的灵敏度随着目标物体与传感器的距离减小而增加，这是因为目标物体与传感器之间的电容值随距离的减小而增大。
2. 在一定范围内，传感器的输出信号与目标物体的角度变化呈线性关系，这表明传感器具有较好的线性度。
3. 传感器的响应时间取决于信号发生器的频率和传感器本身的特性，我们可以通过调整信号发生器的参数来控制传感器的响应时间。
五、实验误差和改进措施在实验过程中，我们注意到了一些误差和改进的空间：1. 传感器输出信号的波形可能受到外界干扰而产生噪声，这会对实验结果的准确性产生影响。
可以通过增加滤波器来降低噪声的影响。
国家开放大学电大本科《传感器与测试技术》期末题库及答案
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《传感器与测试技术》题库及答案一一、简答题(每小题5分。
共20分)1．传感器：2．静特性：3．霍尔效应：4．压电效应：二、选择题(选择正确的答案，将其对应的字母填入括号内。
每空3分。
共12分)5．在光的作用下，能够使物体内部产生一定方向的电动势的现象叫( )。
A ．声光效应B ．热释电效应C ．光电导效应D ．光生伏特效应6．应变片绝缘电阻R m 是指已粘贴的应变片的引线与被测试件之间的电阻值，通常要求R m 的范围是( )。
A ．50～100ΩM 以上B ．10～100ΩM 以上C ．50～l00ΩK 以上D ．100～500ΩM 以上7．利用光生伏特效应制成的光电器件有光敏二极管、光敏三极管和光电池等。
利用( )可制成半导体光敏电阻。
利用( )制成的光电器件有真空光电管、充气光电管和光电倍增管。
A ．压电效应B ．外光电效应C ．磁电效应D ．声光效应E ．光电导效应三、问答题(每小题6分，共24分)8．无失真检测的条件是什么?9．什么叫金属应变片的横向效应?10．磁电式传感器有何优点?11．简述电容式传感器的工作原理。
四、简答题(16分)12．请画出两种霍尔元件的驱动电路，简述其优缺点。
五、简述题(16分)13．常用的超声波探伤方法有哪些?各有什么特点?六、论述题(12分)14．简述传感器的选用原则与设计测试系统时应考虑的因素。
试题答案及评分标准一、简答题(每小题5分，共20分)1．传感器：传感器是一种以一定的精确度把被测量转换为与之有确定对应关系的、便于精确处理和应用的另一种量的测量装置或系统。
传感器与测试技术论述题
传感器与测试技术作业论述题论述题一1、电阻应变片：电阻应变片也称电阻应变计,简称应变片或应变计，是由敏感栅等构成用于测量应变的元件。
它能将机械构件上应变的变化转换为电阻变化。
它是由直径为0.02～0.05mm的康铜丝或者镍铬丝绕成栅状（或用很薄的金属箔腐蚀成栅状）夹在两层绝缘薄片（基底）中制成，用镀锡铜线与应变片丝栅连接作为应变片引线，用来连接测量导线。
2、传感器的定义：是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将检测感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。
它是实现自动检测和自动控制的首要环节。
3、电容式传感器：把被测的机械量，如位移、压力等转换为电容量变化的传感器。
它的敏感部分就是具有可变参数的电容器。
其最常用的形式是由两个平行电极组成、极间以空气为介质的电容器。
4、电感传感器：将被测量变化转换成电感量变化的传感器。
电感式传感器是利用电磁感应把被测的物理量如位移，压力，流量，振动等转换成线圈的自感系数和互感系数的变化，再由电路转换为电压或电流的变化量输出，实现非电量到电量的转换。
5、磁栅式传感器：磁栅式传感器是利用磁栅与磁头的磁作用进行测量的位移传感器。
它是一种新型的数字式传感器，成本较低且便于安装和使用。
当需要时，可将原来的磁信号（磁栅）抹去，重新录制。
6、压电式传感器：将被测量变化转换成由于材料受机械力产生的静电电荷或电压变化的传感器。
7、码盘式传感器：码盘式传感器又称为角数字编码器，是一种旋转式位置传感器。
电池供电电磁流量计中的码盘式传感器是建立在编码器的基础之上，它不需要基准数据，更不需要计数系统，在任意位置都可给出与位置相对应的固定数字码输出，是测量轴角位置和位移的方法之一。
码盘式传感器的特点：①具有高的测量精度和分辨率，测量范围大；②抗干扰能力强，稳定性好；③信号易于处理、传送和自动控制；④便于动态及多路侧量，读数直观；⑤安装方便，维护简单，工作可靠性高。
实验三 电容式传感器静、动态特性实验
实验三电容式传感器静、动态特性实验一、实验目的：1. 了解电容式传感器结构及其特点。
2. 了解电容传感器的动态性能的测量原理与方法。
二、需用器件与单元：电容传感器、电容传感器实验模板、测微头、相敏检波、低通滤波模板、数显单元、直流稳压源、双踪示波器。
三、实验步骤：1、按实验二的图2-1安装示意图将电容传感器接于电容传感器实验模板上。
2、将电容传感器连线插入电容传感器实验模板，实验线路见图3-1。
图3-1 电容传感器位移实验接线图3、将电容传感器实验模板的输出端V01与数显表单元V i相接(插入主控箱V i孔)，R w调节到中间位置。
4、接入±15V电源，旋动测微头推进电容传感器动极板位置，每间隔0.2mm记下位移X与输出电压值，填入表3-1。
5、根据表3-1的数据计算电容传感器的系统灵敏度S和非线性误差δf。
6、传感器安装图同实验二图2-1，按图3-1接线。
实验模板输出端V01 接滤波器输入端。
滤波器输出端V，接示波器一个通道（示波器Ｘ轴为20ms/div、Y轴示输出大小而变）。
调节传感器连接支架高度，使Ｖ01输出在零点附近。
7、主控箱低频振荡器输出端与振动源低频输入相接，振动频率选6～12Hz之间，幅度旋钮初始置０。
8、输入±15V电源到实验模板，调节低频振荡器的频率与幅度旋钮使振动台振动幅度适中，注意观察示波器上显示的波形。
9、保持低频振荡器幅度旋钮不变，改变振动频率，可以用数显表测频率（将低频振荡器输出端与数显Fin输入口相接，数显表波段开关选择频率档）。
从示波器测出传感器输出的Ｖ01峰－峰值。
保持低频振荡器频率不变，改变幅度旋钮，测出传感器输出的Ｖ01峰－峰值。
四、思考题：1、试设计利用ε的变化测谷物湿度的传感器原理及结构？能否叙述一下在设计中应考虑哪些因素？2、为了进一步提高电容传器灵敏度，本实验用的传感器可作何改进设计？如何设计成所谓容栅传感器？3、根据实验所提供的电容传感器尺寸，计算其电容量C O和移动0.5mm时的变化量，（本实验外圆半径R=8mm，内圆柱外半径r=7.25mm，外圆筒与内圆筒覆盖部分长度1=16mm。
传感器第01章 传感器的一般特性
8、抗干扰稳定性 这是指传感器对外界干扰的抵抗能力，例如抗冲击和振动的能力、抗潮湿的能
力、抗电磁场干扰的能力等。
9、静态测量不确定度 静态测量不确定度（传统上也称为静态误差）是指传感器在其全量程内任一点
的输出值与其理论值的可能偏离程度。
1.2传感器的动特性
传感器的动特性是指传感器对随时间变化的输入量的响应特性。 1.2.1 传感器的数学模型
也就是使∑Δ2i对k和b一阶偏导数等于零，即
k
Δi 2 2 ( yi kxi b)(xi ) 0
b
Δi 2 2 ( yi kxi b)(1) 0
从而求出k和b的表达式为
n
k
xi yi
xi
yi
n xi 2 ( xi )2
线性时不变系统重要性质—叠加性和频率保持性：也就是说，各个输入所引起的 输出是互不影响的。这样，在分析常系数线性系统时，总可以将一个复杂的激励信 号分解成若干个简单的激励，如利用傅里叶变换，将复杂信号分解成一系列谐波或 分解成若干个小的脉冲激励．然后求出这些分量激励的响应之和。
设x(t)、y(t)的初始条件为零，对上式两边进行拉氏变换，得
第一章 传感器的一般特性
传感器：输入量——电量 传感器的一般特性：描述此种变换的输入与输出关系
１.输入量为常量或变化极慢时（慢变或稳定信）—静特 性
２.输入量随时间变化极快时（快变信号）—动特性
主要影响因素：传感器内部储能元件(电感、电容、质量
块、弹簧等)影响。
1.１传感器的静特性
传感器在稳态信号作用下，其输出一输入关系称为静态特性。衡量传感器静态 特性的重要措标是线性度、灵敏度、迟滞和重复性。 1.线性度
差动式电容传感器的特性实验-实验报告
一、实验目的1、了解差动式电容传感器的基本结构。
2、掌握差动式电容传感器的调试方法。
二、实验原理电容的变化通过电容转换电路转换成电压信号，经过差动放大器放大后，用数字电压表显示出来。
图1.1图2.1三、实验过程与数据处理1、固定好位移台架，将电容式传感器置于位移台架上，调节测微器使其指示12mm左右。
将测微器装入位移台架上部的开口处，再将测微器测杆与电容式传感器动极旋紧。
然后调节两个滚花螺母，使电容式传感器的动极上表面与静极上表面基本平齐，且静极能上下轻松滑动，这时将两个滚花螺母旋紧。
2.用导线将差动放大器的正负输入端连接，再将其输出端接到数字电压表的输入端；按下面板上电压量程转换开关的20V档按键（实验台为将电压量程拨到20V档）；接通电源开关，旋动放大器的调零电位器RP2旋钮使电压表指示向零趋近，然后换到2V量程，旋动调零电位器RP2旋钮使电压表指示为零；此后调零电位器 RP2旋钮不再调节，根据实验适当调节增益电位器RP1。
3.按图1.2接线，将可变电容Cx1与Cx2接到实验板上，位移台架的接地孔与转换电路板的地线相连。
4.接通电源，调节测微器使输出电压UO 接近零，然后上移或下移测微器1mm ，调节差动放大器增益，使输出电压的值为200～400mV 左右，再回调测微器，使输出电压为0mV ，并以此为系统零位，分别上旋和下旋测微器，每次0.5mm ，上下各2.5mm ，将位移量X 与对应的输出电压U0记入下表1，表2中。
灵敏度XU S ∆∆=1=-476.09mV/mm %1000⨯∆=d dδ=4.896%XU S ∆∆=1=-567.8mV/mm %1000⨯∆=d dδ=5.738%四、问题与讨论1.试比较差动式和变面积式两种电容传感器的优劣 优点：（1）当移动板线性移动时，相应的电容会发生变化，其中K 为灵敏度，其输出与输入呈线性关系，并且灵敏度是恒定的。
但是，平行板结构对极距的变化特别敏感，会影响测量精度，而圆柱结构受极板的径向变化影响较小，已成为最常用的结构（2）差动电容传感器之所以采用差动连接，是因为在机械位移很小时，输出电容变化量与机械线位移有很好的线性关系，精度很高。
实验六：差动变面积式电容传感器的静态及动态特性
实验六差动变面积式电容传感器的静态及动态特性一、任务与目的了解差动变面积式电容传感器的原理及其特性。
二、实验仪器所需单元及部件：电容传感器、电压放大器、低通滤波器、Ｆ／V表有关旋钮的初始位置：电压放大器增益旋钮置于中间，Ｆ／V表置于Ｖ表２Ｖ档，测微头调整为10mm（高度可根据实际情况略作改动），使电容器动片处在电容极板的中间位置。
测微头主尺（1mm）;副尺(0.01mm),副尺转动一圈是0.5mm,副尺上一共有50个格，每格表示0.01mm。
三、原理（条件）电容式传感器有多种形式，本仪器中差动变面积式。
传感器由两组定片和一组动片组成。
当安装于震动台上的动片上、下改变位置，与两组静片之间的重叠面积发生变化，极间电容也发生相应变化，成为差动电容。
如将上层定片与动片形成的电容定为 Cx1 ，下层定片与动片形成的电容为 Cx2 ，当将 Cx1 和 Cx2 接入桥路作为相邻两臂时，桥路的输出电压与电容量的变化有关，即与振动台的位移有关。
四、内容与步骤（１）按图2接线。
信号转换过程：电容－>电压－>电压放大－>直流电压－>数字显示图2（２）F／V表打到20V，调节电容变换器（电容放大器）增益，使输出为零。
（３）转动测微头,每次0.1mm，（可根据实际情况决定每次转动测微头的位移数）记下此时测微头的读数及电压表的读数，直至电容动片与上（或下）静片复盖面积最大为止。
（４）计算系统灵敏度Ｓ。
Ｓ＝ΔＶ／ΔＸ（式中ΔＶ为电压变化，ΔＸ为相应的梁端位移变化），并作出Ｖ－Ｘ关系曲线。
（画出线性特性较好的区域，并计算这段区域的灵敏度值）五、数据处理（现象分析）退回测微头至初始位置。
并开始以相反方向旋动。
同上法，记下X(mm)及 V(mv)值。
（2）计算系统灵敏度Ｓ。
Ｓ＝ΔＶ／ΔＸ（式中ΔＶ为电压变化，ΔＸ为相应的梁端位移变化），并作出Ｖ－Ｘ关系曲线。
（画出线性特性较好的区域，并计算这段区域的灵敏度值）图标如下，发现整条线性度都比较好，故选择所有数据区域进行计算计算系统灵敏度Ｓ=0.027 V/mm六、结论实验中可以发现当差动电容的动片位置上下移动时，与两组静片之间的重叠面积发生改变，从而引起极间电容发生改变使电路输出变化，实现传感功能，通过实验加深了对差动变面积式电容传感器的工作原理的理解，并且通过测得的实验数据进行分析整理，计算得到系统灵敏度为Ｓ=0.027 V/mm。
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学院：信息工程学院专业：计算机测控班级：
姓名：学号：
实验二电容式传感器静特性测试与动特性观测
一、实验目的
1、掌握电容式传感器的工作原理及结构类型
2,掌握电容传感器特性的实验测试方法
3、了解电容式传感器的工程应用
二、实验内容和要求
1、观察传感器综合实验仪上电容式传感器的结构形式
2、了解电容变换器的转换原理
3、电容式传感器静特性测试
4、电容式传感器动态测试
5、进行实验前，先预习附录一“CYS型传感器系统综合实验仪使用指南”，了解该设备的基本结构与组成
三、实验主要仪器设备和材料
1、 CYS 型传感器系统综合实验仪
本次实验所用模块包括：①电容式传感器；②电容变换器；③差动放大器；④低通滤波器；
⑤低频振荡器；⑥测微头；⑦毫伏表或数字电压表。
2、双线示波器及实验连接导线若干。
四、实验方法、步骤及结果测试
1、实验原理及方法
根据两金属板间电容的计算式，可知电容式传感器有三种类型。
本实验中的为差动变面积型，电容传感器由两组定片和一组动片组成。
安装于振动台上的动片上下改变位置，与两组定片之间的重叠面积发生变化，极间电容也相应发生变化，成为两差动式电容。
若将上层定片与动片形成的电容设为 Cx1，下层定片与动片形成的电容为 Cx2，当将 Cx1 与Cx2 接入交流电桥作为相邻两臂（或将两差动电容接入其他转换电路）时，则电路的输出电压与电容量变化有关，即与振动台的位置有关。
2、实验步骤及结果测试
a) 相关仪表和电路调零差动放大器调零时请先将放大器的增益调至适中。
b) 电容传感器静态特性测试①按图 2 原理接线。
将电容变换器的增益调至适中。
电容变换器的转换原理图详见附录二。
②旋动测微头，使测微头与振动台接触，并带动振动台移动。
当电容动片位于两电容定片对称位置时，此时差动放大器输出应为零。
③以此为起点，向上或向下每次 0.5mm 移动动片，直至动片与一组定片全部重合位置，记录数据，并作出 x-V 曲线。
五、实验数据
六、思考题
1、实验原理图 2 中，信号处理是先过滤再放大，能否先放大再滤波？观察两种状态下的波形输出。
答：先放大，再滤波，因为信号小本身就不好滤波，而且放大器本身也有噪声，这样的话后滤波可以滤除放大器的噪声。
2、拟合直线的选取方法有几种？不同拟合直线得出的传感器静态特性指标的数值会一致吗？此时该如何合理评价传感器的特性？
答：拟合直线的选取有多种方法。
如将零输入和满量程输出点相连的理论直线作为拟合直线；或将与特性曲线上各点偏差的平方和为最小的理论直线作为拟合直线，（此拟合直线称为最小二乘法拟合直线）。
不同拟合直线得出传感器静态性能数值不一样。