传感器与检测技术周杏鹏课后答案
传感器与检测技术习题答案周杏鹏修订稿
传感器与检测技术习题答案周杏鹏文档编制序号：[KKIDT-LLE0828-LLETD298-POI08]传感器与检测技术习题答案第一章答：随着我国工业化、信息化步伐加快，现代化建设中的各行各业高效生产对传感器也检测技术的依赖逐步加深。
比如：先进的传感器技术助力现代化石油钻井平台建设。
为了能够可靠地采集钻井平台钴机塔架上运动部件的终点位置，使用了感应式传感器。
在整个新型钻井中共使用了60个这样的感应式传感器，方形的接近开关对钢质目标的感应距离增大到20mm, 满足了近海海上勘探工作环境极为恶劣的所有要求。
他因素的干扰影响亦很小，重复性要好。
③灵敏度：即被测参量较小的变化就可使传感器获得较大的输出信号。
④其他：如耐腐蚀性、功耗、输出信号形式、体积、售价等。
答：功能：信号调理：在检测系统中的作用是对传感器输出的微弱信号进行检波、转换、滤波、放大等，以方便检测系统后续处理或显示。
信号处理：信号处理时自动检测仪表，检测系统进行数据处理和各种控制的中枢环节，其作用和人类的大脑相类似。
区别：信号调理作用是把信号规格化，滤除干扰，信号处理则是提取信号中的信息，并对这些信息按照功能要求进行处理。
可以说，信号调理是进行信号处理的基础。
组成：信号调理：信号放大、信号滤波、A/D转换信号处理：主要是各种信号的嵌入式微控制器、专用高速数据处理器（DSP）等答：分类见表1-1(P8)答：按照被测参量分类，可以分成测量：电工量、热工量、机械量、物性和成分量、光学量、状态量等。
答：1.不断拓展测量范围，提高管检测精度和可靠性2重视非接触式检测技术研究3检测系统智能化第二章答：随机误差：检测仪器或者测量过程中某些未知或无法控制的随机因素（如仪器某些原件器件性能不稳定、外界温度、湿度变化，空中电磁波扰动等）综合作用的结果。
随机误差的变化通常难以预测，因此也无法通过实验的方法确定、修正和消除。
但是通过足够多的测量比较可以发现随机误差服从某种统计规律。
传感器与检测技术课后题答案
第1章 概述1.1 什么是传感器？传感器定义为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，通常由敏感元件和转换元件组成。
1.2 传感器的共性是什么？传感器的共性就是利用物理规律或物质的物理、化学、生物特性，将非电量（如位移、速度、加速度、力等）输入转换成电量（电压、电流、电容、电阻等）输出。
1.3 传感器由哪几部分组成的？由敏感元件和转换元件组成基本组成部分，另外还有信号调理电路和辅助电源电路。
1.4 传感器如何进行分类？（1）按传感器的输入量分类，分为位移传感器、速度传感器、温度传感器、湿度传感器、压力传感器等。
（2）按传感器的输出量进行分类，分为模拟式和数字式传感器两类。
（3）按传感器工作原理分类，可以分为电阻式传感器、电容式传感器、电感式传感器、压电式传感器、磁敏式传感器、热电式传感器、光电式传感器等。
（4）按传感器的基本效应分类，可分为物理传感器、化学传感器、生物传感器。
（5）按传感器的能量关系进行分类，分为能量变换型和能量控制型传感器。
（6）按传感器所蕴含的技术特征进行分类，可分为普通型和新型传感器。
1.5 传感器技术的发展趋势有哪些？（1）开展基础理论研究（2）传感器的集成化（3）传感器的智能化（4）传感器的网络化 （5）传感器的微型化1.6改善传感器性能的技术途径有哪些？（1）差动技术（2）平均技术（3）补偿与修正技术(4) 屏蔽、隔离与干扰抑制 (5) 稳定性处理第2章传感器的基本特性2.1 什么是传感器的静态特性？描述传感器静态特性的主要指标有哪些？答：传感器的静态特性是指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。
主要的性能指标主要有线性度、灵敏度、迟滞、重复性、精度、分辨率、零点漂移、温度漂移。
2.2 传感器输入-输出特性的线性化有什么意义？如何实现其线性化？答：传感器的线性化有助于简化传感器的理论分析、数据处理、制作标定和测试。
常用的线性化方法是：切线或割线拟合，过零旋转拟合，端点平移来近似，多数情况下用最小二乘法来求出拟合直线。
周杏鹏传感器与检测技术课后答案清华
传感器答案习题答案2.1 参考P18-192.2 参考P17，1.精度等级 2.3 选择20V ，0.5级 2.4 马：存在线性系统误差；阿：A=4.736×10-3<12-n σ=0.00552,所以不存在周期性系统误差。
2.52.103.2 灵敏度与分辨力关系：传感器的分辨力主要由敏感元件本身特性决定，提高灵敏度的措施，如提高放大倍数以及降低信噪比在一定程度有助于提高系统分辨力，但这种手段的作用在于充分发挥敏感元件的性能，因此其最大效果受限于敏感元件本身，若敏感元件本身分辨力有限，则灵敏度的提高也不会影响传感器的分辨力。
3.3 最小二乘法、端基线法、理想线性度法。
通常最小二乘法精度最高，理想线性度法精度最低。
3.5 解：二阶系统的幅频特性()()2220012KA H j ωωωωζωω==⎡⎤⎡⎤⎛⎫⎛⎫⎢⎥-+⎢⎥⎪ ⎪⎢⎥⎝⎭⎝⎭⎣⎦⎣⎦其中0f f=ωω，当f=500Hz 时 901.0]1000/500*5.0*2[])1000/500(1[)(222kkA =+-=ω %99.101099.01901.01)(==-=-=kk A e ω 当f=500Hz 时877.0]1000/800*5.0*2[])1000/800(1[)(222kkA =+-=ω %03.141403.01877.01)(==-=-=kk A e ω 3.8 参考P54-55，τ的两种求解方法。
4.1 参考P64，普通材料的电阻应变部分+金属材料的电阻应变效应部分。
4.5 解：210*2.0*10*5.010*5.001.01245=⇒=⇒==∆-K KSE FK K R R ε4.10 参考P884.12 减小极板间距，改用差动式电容传感器；参考P86-87作出必要解释。
4.13 参考P93，4.差动脉冲调宽电路部分。
4.14 参考P87，2.等效电路，按照自己的理解答题。
4.19δδδδμδδμ∆-∆=-∆-=-=∆000002000202)(2L S N S N L L L 00δδ∆≈L 可见，电感的变化与L 0成正比，即与线圈匝数的平方成正比，与线圈面积成正比，而与气隙的平方成反比。
《传感器与检测技术》习题答案周杏鹏
B类不确定度是在测量次数较少，不能用统计方法计算测量结果的不确定度时。
，
=1/3*=(cm)
=(cm)
选取置信率为P=，k=
则U=k* =(cm)
该工件结果为
X= （cm）（P=）
第三章
答：测量范围：是传感器或检测仪器按规定的精度对被测变量进行测量的允许范围。
②变面积型电容式传感器，能够进行力、位移和转角的测量。
③变介质型电容式传感器，变介质型电容传感器有较多的结构形式，可以用来测量纸张、绝缘薄膜等的厚度，也可用来测量粮食、纺织品、木材或煤等非导电固体介质的湿度。
答：电容式传感器的测量电路主要有调频电路、运算放大式电路、二极管双T形电路、差动脉冲调宽电路等。
答：直流电桥的基本形式如教程P75图4-10所示。
按桥臂工作方式的不同可分为：单臂工作电桥、双臂工作电桥和全臂工作电桥，分别如图本教材4-12、4-14、4-15所示。
电压输出计算公式：
单臂工作电桥：
其中 。此公式是忽略次要因素的简化公式。
双臂工作电桥： ，此公式为精确公式。
全臂工作电桥： ，此公式为精确公式。
通常把沿压电晶体电轴方向的力作用下产生的压电效应称为“纵向压电效应”，而把沿机械轴方向的力作用下产生的压电效应称为“横向压电效应”
答：马利科夫准则
X =
=
D=>
所系系统存在线性系统误差
阿贝—赫梅特准则
A=
=
A=< =
系统中不存在周期性系统误差
①要求 的概率，已知标准差 =
经过标准正态分布变换， , , =≈
经过查表可知
传感器与检测技术(周杏鹏)第一章
1.3 传感器与检测系统的分类
2. 按被测参量的检测转换方法分类
➢电磁转换 电阻式、应变式、压阻式、热阻式、电感式、互感式、电容
式、阻抗式、磁电式、 热电式、压电式、霍尔式、振频式、感 应同步器、磁栅等；
➢光电转换
光电式、激光式、红外式、光栅、光导纤维式等；
➢其他能/电转换 声/电转换、辐射能/电转换、化学能/电转换等。
目前七页\总数四十一页\编于十六点
1.1 传感器与检测技术的地位与作用
➢生活中化学成分的检测
利用化学反应机理检测成分，上图为酒精检测仪， 右图为空气质量检测仪。
目前八页\总数四十一页\编于十六点
1.1 传感器与检测技术的地位与作用
➢防火防盗和见用电器安全检测
左图为漏电报警器，上图为烟 雾报警器。
4. 信号处理 现代检测仪表、检测系统中的信号处理模块通
常以各种型号的嵌入式微控制器、专用高速数据处 理器（DSP）或为核心来直接采用工业控制计算机
构建。
目前十九页\总数四十一页\编于十六点
1.2 检测系统的组成
基于ARM9核的嵌入式 控制器
DSP处理芯片
目前二十页\总数四十一页\编于十六点
1.2 检测系统的组成
“工业用表”：是长期使用于实际工业生产现场的检测 仪表与检测系统。
目前三十四页\总数四十一页\编于十六点
绪论
1.1 传感器与检测技术的地位与作用 1.2 检测系统的组成 1.3 传感器与检测系统的分类 1.4 传感器与检测技术的发展趋势
目前三十五页\总数四十一页\编于十六点
1.4.1 传感器的发展方向
传感器技术的主要发展动向，一是深入开展基 础和应用研究，探索新现象、研发新型传感器；二 是研究和开发新材料、新工艺，实现传感器的集成 化、微型化与智能化。
传感器与检测技术习题答案周杏鹏
传感器与检测技术习题答案周杏鹏Document serial number【LGGKGB-LGG98YT-LGGT8CB-LGUT-传感器与检测技术习题答案第一章答：随着我国工业化、信息化步伐加快，现代化建设中的各行各业高效生产对传感器也检测技术的依赖逐步加深。
比如：先进的传感器技术助力现代化石油钻井平台建设。
为了能够可靠地采集钻井平台钴机塔架上运动部件的终点位置，使用了感应式传感器。
在整个新型钻井中共使用了60个这样的感应式传感器，方形的接近开关对钢质目标的感应距离增大到20mm, 满足了近海海上勘探工作环境极为恶劣的所有要求。
他因素的干扰影响亦很小，重复性要好。
③灵敏度：即被测参量较小的变化就可使传感器获得较大的输出信号。
④其他：如耐腐蚀性、功耗、输出信号形式、体积、售价等。
答：功能：信号调理：在检测系统中的作用是对传感器输出的微弱信号进行检波、转换、滤波、放大等，以方便检测系统后续处理或显示。
信号处理：信号处理时自动检测仪表，检测系统进行数据处理和各种控制的中枢环节，其作用和人类的大脑相类似。
区别：信号调理作用是把信号规格化，滤除干扰，信号处理则是提取信号中的信息，并对这些信息按照功能要求进行处理。
可以说，信号调理是进行信号处理的基础。
组成：信号调理：信号放大、信号滤波、A/D转换信号处理：主要是各种信号的嵌入式微控制器、专用高速数据处理器（DSP）等答：分类见表1-1(P8)答：按照被测参量分类，可以分成测量：电工量、热工量、机械量、物性和成分量、光学量、状态量等。
答：1.不断拓展测量范围，提高管检测精度和可靠性2重视非接触式检测技术研究3检测系统智能化第二章答：随机误差：检测仪器或者测量过程中某些未知或无法控制的随机因素（如仪器某些原件器件性能不稳定、外界温度、湿度变化，空中电磁波扰动等）综合作用的结果。
随机误差的变化通常难以预测，因此也无法通过实验的方法确定、修正和消除。
但是通过足够多的测量比较可以发现随机误差服从某种统计规律。
传感器与检测技术习题答案周杏鹏(供参考)
传感器与检测技术习题答案第一章答：随着我国工业化、信息化步伐加快，现代化建设中的各行各业高效生产对传感器也检测技术的依赖逐步加深。
比如：先进的传感器技术助力现代化石油钻井平台建设。
为了能够可靠地采集钻井平台钴机塔架上运动部件的终点位置，使用了感应式传感器。
在整个新型钻井中共使用了60个这样的感应式传感器，方形的接近开关对钢质目标的感应距离增大到20mm, 满足了近海海上勘探工作环境极为恶劣的所有要求。
答：自动检测系统组成框图如下：对于传感器，一般要求是：①准确性：输出信号必须反映其输入量，即被测量的变化。
因此，传感器的输出与输入关系必须是严格的单值函数关系，最好是线性关系。
②稳定性：传感器的输入、输出的单值函数关系最好不随时间和温度二变化，受外界其他因素的干扰影响亦很小，重复性要好。
③灵敏度：即被测参量较小的变化就可使传感器获得较大的输出信号。
④其他：如耐腐蚀性、功耗、输出信号形式、体积、售价等。
答：功能：信号调理：在检测系统中的作用是对传感器输出的微弱信号进行检波、转换、滤波、放大等，以方便检测系统后续处理或显示。
信号处理：信号处理时自动检测仪表，检测系统进行数据处理和各种控制的中枢环节，其作用和人类的大脑相类似。
区别： 被测对象传感器 信号调理数据采集 信号处理 输入设备 信号存储 信号输出 信号显示 稳压电源信号调理作用是把信号规格化，滤除干扰，信号处理则是提取信号中的信息，并对这些信息按照功能要求进行处理。
可以说，信号调理是进行信号处理的基础。
组成：信号调理：信号放大、信号滤波、A/D转换信号处理：主要是各种信号的嵌入式微控制器、专用高速数据处理器（DSP）等答：分类见表1-1(P8)答：按照被测参量分类，可以分成测量：电工量、热工量、机械量、物性和成分量、光学量、状态量等。
答：1.不断拓展测量范围，提高管检测精度和可靠性2重视非接触式检测技术研究3检测系统智能化第二章答：随机误差：检测仪器或者测量过程中某些未知或无法控制的随机因素（如仪器某些原件器件性能不稳定、外界温度、湿度变化，空中电磁波扰动等）综合作用的结果。
《传感器与检测技术》习题答案--周杏鹏
传感器与检测技术习题答案第一章1.1答：随着我国工业化、信息化步伐加快，现代化建设中的各行各业高效生产对传感器也检测技术的依赖逐步加深。
比如：先进的传感器技术助力现代化石油钻井平台建设。
为了能够可靠地采集钻井平台钴机塔架上运动部件的终点位置，使用了感应式传感器。
在整个新型钻井中共使用了60个这样的感应式传感器，方形的接近开关对钢质目标的感应距离增大到20mm,满足了近海海上勘探工作环境极为恶劣的所有要求。
1.2答：自动检测系统组成框图如下:对于传感器，一般要求是：①准确性：输出信号必须反映其输入量，即被测量的变化。
因此，传感器的输出与输入关系必须是严格的单值函数关系，最好是线性关系。
②稳定性：传感器的输入、输出的单值函数关系最好不随时间和温度二变化，受外界其他因素的干扰影响亦很小，重复性要好。
③灵敏度：即被测参量较小的变化就可使传感器获得较大的输出信号。
④其他：如耐腐蚀性、功耗、输出信号形式、体积、售价等。
1.3答：功能：信号调理：在检测系统中的作用是对传感器输出的微弱信号进行检波、转换、滤波、放大等，以方便检测系统后续处理或显示。
信号处理：信号处理时自动检测仪表，检测系统进行数据处理和各种控制的中枢环节，其作用和人类的大脑相类似。
区别：信号调理作用是把信号规格化，滤除干扰，信号处理则是提取信号中的信息，并对这些信息按照功能要求进行处理。
可以说，信号调理是进行信号处理的基础。
组成：信号调理：信号放大、信号滤波、A/D 转换信号处理：主要是各种信号的嵌入式微控制器、专用高速数据处理器（DSP等1.4答：分类见表1-1（P8）1.5答：按照被测参量分类，可以分成测量：电工量、热工量、机械量、物性和成分量、光学量、状态量等。
1.6答：1.不断拓展测量范围，提高管检测精度和可靠性2 重视非接触式检测技术研究3 检测系统智能化第二章2.1答：随机误差：检测仪器或者测量过程中某些未知或无法控制的随机因素（如仪器某些原件器件性能不稳定、外界温度、湿度变化，空中电磁波扰动等）综合作用的结果。
传感器与检测技术课后习题答案全文
当 yt R 时 t 3ln 2 1.22
3
3
当 yt R 时 t 3ln 1 2.08
2
2
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第1章
1.5
解：此题与炉温实验的测飞升曲线类似:
yt1090(1et/T)
由y550T 5 8.51
5
ln
9
1.6
解：
yt2520(1et/T)
T 0.5
y1 7.68 y2 5.36
图库
第3章
3.7
答：应用场合有低频透射涡流测厚仪，探伤，描述转 轴运动轨迹轨迹仪。
R x1100 ,R x2200 ,R x3300 ,R x4400 ,R x5500 , R x6600 ,R x7700 ,R x8800 ,R x9900 ,R x101000
r10.1,r20.2,r30.3,r40.4r50.5
r60.6r70.7r80.8r90.9r101.0
Y111003,Y2
重写表格如下:
x 0.3 0.5 1.0 1.5 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 f 2.523 2.502 2.461 2.432 2.410 2.380 2.362 2.351 2.343 y -1.66 -1.78 -2.06 -2.31 -2.56 -3.06 -3.54 -4.02 -4.61
答：
① mR R m L ax m0.1 RL10Rm ax
② 1 2 11m 1 1100% 0.1
m 0.4 R m ax0 .4R L
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第2章
2.5 解：①图 2-32(c)
②圆桶截面积 A R 2 r 2 59.7 106
传感器与检测技术习题答案周杏鹏
传感器与检测技术习题答案第一章1.1答：随着我国工业化、信息化步伐加快，现代化建设中的各行各业高效生产对传感器也检测技术的依赖逐步加深。
比如：先进的传感器技术助力现代化石油钻井平台建设。
为了能够可靠地采集钻井平台钴机塔架上运动部件的终点位置，使用了感应式传感器。
在整个新型钻井中共使用了60个这样的感应式传感器，方形的接近开关对钢质目标的感应距离增大到20mm, 满足了近海海上勘探工作环境极为恶劣的所有要求。
1.2答：自动检测系统组成框图如下：对于传感器，一般要求是：①准确性：输出信号必须反映其输入量，即被测量的变化。
因此，传感器的输出与输入关系必须是严格的单值函数关系，最好是线性关系。
②稳定性：传感器的输入、输出的单值函数关系最好不随时间和温度二变化，受外界其他因素的干扰影响亦很小，重复性要好。
③灵敏度：即被测参量较小的变化就可使传感器获得较大的输出信号。
④其他：如耐腐蚀性、功耗、输出信号形式、体积、售价等。
1.3答：功能：信号调理：在检测系统中的作用是对传感器输出的微弱信号进行检波、转换、滤波、放大等，以方便检测系统后续处理或显示。
信号处理：信号处理时自动检测仪表，检测系统进行数据处理和各种控制的中枢环节，其作用和人类的大脑相类似。
区别：被测对象传感器 信号调理数据采集 信号处理 输入设备 信号存储 信号输出 信号显示 稳压电源信号调理作用是把信号规格化，滤除干扰，信号处理则是提取信号中的信息，并对这些信息按照功能要求进行处理。
可以说，信号调理是进行信号处理的基础。
组成：信号调理：信号放大、信号滤波、A/D转换信号处理：主要是各种信号的嵌入式微控制器、专用高速数据处理器（DSP）等1.4答：分类见表1-1(P8)1.5答：按照被测参量分类，可以分成测量：电工量、热工量、机械量、物性和成分量、光学量、状态量等。
1.6答：1.不断拓展测量范围，提高管检测精度和可靠性2重视非接触式检测技术研究3检测系统智能化第二章2.1答：随机误差：检测仪器或者测量过程中某些未知或无法控制的随机因素（如仪器某些原件器件性能不稳定、外界温度、湿度变化，空中电磁波扰动等）综合作用的结果。
传感器与检测技术习题答案周杏鹏
传感器与检测技术习题答案第一章1.1答：随着我国工业化、信息化步伐加快，现代化建设中的各行各业高效生产对传感器也检测技术的依赖逐步加深。
比如：先进的传感器技术助力现代化石油钻井平台建设。
为了能够可靠地采集钻井平台钴机塔架上运动部件的终点位置，使用了感应式传感器。
在整个新型钻井中共使用了60个这样的感应式传感器，方形的接近开关对钢质目标的感应距离增大到20mm, 满足了近海海上勘探工作环境极为恶劣的所有要求。
1.2答：自动检测系统组成框图如下：对于传感器，一般要求是：①准确性：输出信号必须反映其输入量，即被测量的变化。
因此，传感器的输出与输入关系必须是严格的单值函数关系，最好是线性关系。
②稳定性：传感器的输入、输出的单值函数关系最好不随时间和温度二变化，受外界其他因素的干扰影响亦很小，重复性要好。
③灵敏度：即被测参量较小的变化就可使传感器获得较大的输出信号。
④其他：如耐腐蚀性、功耗、输出信号形式、体积、售价等。
1.3答：功能：信号调理：在检测系统中的作用是对传感器输出的微弱信号进行检波、转换、滤波、放大等，以方便检测系统后续处理或显示。
信号处理：信号处理时自动检测仪表，检测系统进行数据处理和各种控制的中枢环节，其作用和人类的大脑相类似。
区别：信号调理作用是把信号规格化，滤除干扰，信号处理则是提取信号中的信息，并对这些信息按照功能要求进行处理。
可以说，信号调理是进行信号处理的基础。
组成：信号调理：信号放大、信号滤波、A/D转换信号处理：主要是各种信号的嵌入式微控制器、专用高速数据处理器（DSP）等1.4答：分类见表1-1(P8)1.5答：按照被测参量分类，可以分成测量：电工量、热工量、机械量、物性和成分量、光学量、状态量等。
1.6答：1.不断拓展测量范围，提高管检测精度和可靠性2重视非接触式检测技术研究3检测系统智能化第二章2.1答：随机误差：检测仪器或者测量过程中某些未知或无法控制的随机因素（如仪器某些原件器件性能不稳定、外界温度、湿度变化，空中电磁波扰动等）综合作用的结果。
传感器与检测技术习题答案周杏鹏
传感器与检测技术习题答案周杏鹏Document serial number【NL89WT-NY98YT-NC8CB-NNUUT-NUT108】传感器与检测技术习题答案第一章答：随着我国工业化、信息化步伐加快，现代化建设中的各行各业高效生产对传感器也检测技术的依赖逐步加深。
比如：先进的传感器技术助力现代化石油钻井平台建设。
为了能够可靠地采集钻井平台钴机塔架上运动部件的终点位置，使用了感应式传感器。
在整个新型钻井中共使用了60个这样的感应式传感器，方形的接近开关对钢质目标的感应距离增大到20mm, 满足了近海海上勘探工作环境极为恶劣的所有要求。
答：自动检测系统组成框图如下：答：功能：信号调理：在检测系统中的作用是对传感器输出的微弱信号进行检波、转换、滤波、放大等，以方便检测系统后续处理或显示。
信号处理：信号处理时自动检测仪表，检测系统进行数据处理和各种控制的中枢环节，其作用和人类的大脑相类似。
区别：信号调理作用是把信号规格化，滤除干扰，信号处理则是提取信号中的信息，并对这些信息按照功能要求进行处理。
可以说，信号调理是进行信号处理的基础。
组成：信号调理：信号放大、信号滤波、A/D转换信号处理：主要是各种信号的嵌入式微控制器、专用高速数据处理器（DSP）等答：分类见表1-1(P8)答：按照被测参量分类，可以分成测量：电工量、热工量、机械量、物性和成分量、光学量、状态量等。
答：1.不断拓展测量范围，提高管检测精度和可靠性2重视非接触式检测技术研究3检测系统智能化第二章答：随机误差：检测仪器或者测量过程中某些未知或无法控制的随机因素（如仪器某些原件器件性能不稳定、外界温度、湿度变化，空中电磁波扰动等）综合作用的结果。
随机误差的变化通常难以预测，因此也无法通过实验的方法确定、修正和消除。
但是通过足够多的测量比较可以发现随机误差服从某种统计规律。
从而进行消除。
系统误差：产生原因大体有：测量所用的工具本身性能不完善或者安装、布置、调整不当；在测量过程中的温度湿度、气压、电磁干扰等环境条件发生变化；测量方法不完善、或者测量所依据的理论本身不完善；操作人员视读方式不当等。
传感器与检测技术课后习题答案
第一章1．什么是传感器？它由哪几个部分组成？分别起到什么作用？解：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、便于应用的某种物理量的测量装置，能完成检测任务；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。
2．传感器技术的发展动向表现在哪几个方面？解：（1）开发新的敏感、传感材料：在发现力、热、光、磁、气体等物理量都会使半导体硅材料的性能改变，从而制成力敏、热敏、光敏、磁敏和气敏等敏感元件后，寻找发现具有新原理、新效应的敏感元件和传感元件。
（2）开发研制新型传感器及组成新型测试系统①MEMS技术要求研制微型传感器。
如用于微型侦察机的CCD传感器、用于管道爬壁机器人的力敏、视觉传感器。
②研制仿生传感器③研制海洋探测用传感器④研制成分分析用传感器⑤研制微弱信号检测传感器（3）研究新一代的智能化传感器及测试系统：如电子血压计，智能水、电、煤气、热量表。
它们的特点是传感器与微型计算机有机结合，构成智能传感器。
系统功能最大程度地用软件实现。
（4）传感器发展集成化：固体功能材料的进一步开发和集成技术的不断发展，为传感器集成化开辟了广阔的前景。
（5）多功能与多参数传感器的研究：如同时检测压力、温度和液位的传感器已逐步走向市场。
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？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。
传感器与检测技术周杏鹏
1.传感器定义：以一定精度把某种被测量按照一定规律转换成另一参量的器件或者测量装置。
实物测量装置由敏感器件和转换器件和基本转换电路组成2.计量：用精度等级更高的标准量具、器具对被测样品进行考核性质的测量。
非实时、离线、标定检测：在生产、实验等现场，利用某种合适的检测仪器或综合测试系统对被测对象进行在线、连续的测量。
3.检测技术作用：（1）城市生活污水处理（2）新型武器和设备的研制与测试（3）先进医疗检测仪（4）生活中化学成分检测（5）防火防盗及家用电器安全监测4.检测系统组成：稳压电源+输入设备+传感器+信号调理+数据采集+信号处理+信号显示+信号输出信号调理：对传感器输出的微弱信号进行检波、转换、滤波、放大等，以方便检测系统后续处理或显示。
组成：滤波、放大、线性化、要求：能准确转换、稳定放大、可靠地传输信号信号处理：进行数据处理和各种控制的中枢环节。
组成：嵌入式微控制器、DSP专用高速数据处理器、大规模集成电路5.检测系统分类：（1）按被测量（电工量、热工量、机械量、光学量、状态量）（2）被测量的检测转换方法（电磁转换、光电转换、其他能/电转换）（3）使用性质（实验室表、工业用表、标准表）6.传感器分类：（1）按输入参量（位移传感器，压力传感器）（2）按转换机理（电阻式、电容式、压电式、超声波式）（3）按物理现象（结构型、物性型）（4）按能量关系（能量转换——自源型、带激励源型、能量控制——外源型）（5）按输出信号（模拟式、数字式）7.检测系统发展：（1）不断拓展测量范围、努力提高检测精度和可靠性；（2）重视非接触式检测技术研究；（3）模拟式，数字式，向智能化发展8.传感器发展：（1）研发新型传感器（2）采用新技术提高现有传感器的性能（3）微型化，智能化，集成化9.测量单位、测量仪器与设备是测量的“三要素”。
CHAPTER2检测知识1.量：物体和物质可以定性区别和定量确定的一种属性。
量值：由一个数和一个计量单位表示的量。
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传感器与检测技术周杏鹏课后答案【篇一：传感与检测技术清华大学出版社(周杏鹏)课后习题答案】求是什么?首先先由各种传感器将非电被测物理或化学成分参量转化成电参量信号，然后经信号调理，数据采集，信号处理后，进行显示，输出，加上系统所需的交，直流稳压电源和必要的输入设备，便构成了一个完整的自动检测系统。
对传感器通常有如下要求:1，准确性2,稳定性3，灵敏度4其他:如耐腐蚀性，功耗，输出信号形式，体积，售价等。
1-3试述信号调理和信号处理的主要功能和区别，并说明信号调理单元和信号处理单元通常由哪些部分组成。
信号调理在检测系统中的作用是对传感器输出的微弱信号进行检波，转换，滤彼，放大等，以便检测系统后续处理或显示。
信号处理模块是自动检测仪表，检测系统进行数据处理和各种控制的中枢环节，其作用和大脑相类似。
信号调理电路通常包括滤波、放大、线性化等环节。
信号处理模块通常以各种型号的嵌入式微控制器、专用高速处理器(d5p)和大规模可编程集成电路，或直接采用工业控制计算机来构建。
2-1随机误差，系统误差，粗大误差产生的原因是什么?对测量结果的影响有什么不同?从提高测量准确度看，应如何处理这些误差?随机误差主要是由于检测仪器或测量过程中某些未知或无法控制的随机因素综合作用的结果。
系统误差产生的原因大体上有:测量所用的仪器木身性能不完善或安装，布置，调整不当;在测量过程中温度，湿度，气压，电磁干扰等环境条件发生变化;测量方法不完善，或者测量所依据的理论本身不完善;操作人员视读方式不当等。
粗大误差一般由外界重大干扰或仪器故障或不正确的操作等引起的。
减小和消除系统误并的方法1.针对产生系统误差的主要原因采取相应措施2.采用修止方法减小恒差系统误差3.采用交叉读书法减小线性系统误差4.采用半周期法减小周期性系统误差随机误差的处理可以用数理统计的方法，对其分布范围做出估计，得到随机影响的不确定度。
粗大误差的处理拉伊达准则和格拉布斯准则2-2工业仪表常用的精度等级是如何定义的?精度等级与测量误差是什么关系?人为规定:取最大引用误差百分数的分子作为检测仪器(系统)精度等级的标志，即用最大引用误差去掉正负号的数字来表示精度等级。
精度等级常用符号g表示。
0.1,0.2,0.5,1.0,1.5,2.5,5.0七个等级是我国工业检测仪器(系统)常用精度等级。
检测仪器(系统)的精度等级由生产商根据其最大引用误差的大小并以选大不选小的原则就近套用上述精度等级得到。
2-3已知被测电压范围为0-5v,现有(满量程)20v. 0.5级和150v. 0.1级两只电压表，应选用哪只电表进行测量?两者比较，通常选用a表进行测量所产生的测量误差较小。
即选用20v, 0.5级3.2什么是仪表的灵敏度和分辨力?两者间存在什么关系?灵敏度是指测量系统在静态测量时，输出量和输入量的增量之比。
能引起输出量发生变化时输入量的最小变化量称为传感器或检测系统的分辨力。
灵敏度与分辨力关系:传感器的分辨力主要由敏感元件本身特性决定，提高灵敏度的措施，如提高放大倍数以及降低信噪比在一定程度有助于提高系统分辨力，但这种手段的作用在于充分发挥敏感元件的性能，因此其最大效果受限于敏感元件本身，若敏感元件本身分辨力有限，则灵敏度的提高也不会影响传感器的分辨力。
(灵敏度大则分辨率小)3.3 判断线性度的方法有哪几种？哪一种精度最高？那一种精度最低？最小二乘法、端基线法、理想线性度法。
通常最小二乘法精度最高，理想线性度法精度最低。
3.7传感器与检测系统静态校准的条件与步骤是什么?静态标准条件是指没有加速度，振动，冲击(除非这些参数本身就是被测物理量)及环境温度一般为室派(20士5) ℃，相对湿度不大于85%，大气压力为(101士7 )kpa的情况。
静态校准的步骤如下:1，根据标准的情况，将传感器或检测仪器全量程(测量范围)分成若干等间距点(一般至少均匀地选择五个以上的校准点，其中应包括起始点和终点);2，然后由小到大逐一增加输入标准量值，并记录下被校准传感器或检测仪器与标准器相应的输出值;3，将输入值由大到小逐一减小，同时记录下与各输入值相应的输出值;4，按2,3所述过程，对传感器进行正，反行程往复循环多次测试，将得到的输出-输入测试数据用表格列出或作出曲线;5，对测试数据进行必要的处理，根据处理结果就可以确定被校准传感器或检测仪器的线性度，灵敏度，滞后和重复性等静态特性指标。
4.1什么是金属电阻丝的应变效应和灵敏度系数?金属材料的电阻相对变化与其线应变成正比。
这就是金属材料的应变电阻效应。
km=(1 +2u)+c(1-2u)为金属电阻丝的应变灵敏度系数，它由两部分组成:前半部分为受力后金属丝几何尺存变化所致，后半部分为因应变而发生的电阻率相对变化。
4.3试述电阻应变片温度误差的慨念，产生的原因和补偿方法。
由温度变化引起应变计输出变化的现象，称为应变片的温度效应(也称温度误差)。
产生的原因:1,温度变化引起应变片敏感栅电阻变化而产生附加应变;2,试件材料与敏感材料的线膨胀系数不同，使应变片产生附加应变;温度补偿:应变片自补偿法;桥路补偿法;热敏电阻补偿法4.4什么是直流电桥?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?s=0.54.7拟在一个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:四个应变片应如何粘贴?试画出相应的电桥电路图，试说明如何克服温度误差？在梁的固定端附近的上下表面顺着梁l的方向各粘贴两片应变片。
为了好理解，我解释一下:就是说从上往下看〔顺着力的方向)，上面有两个并排的应变片，同样下面也有两个并排的应变片。
这样，上而受拉时，下而受挤压，两者发生极性相反的等量变化，4个应变电阻片就组成了全桥电路图在书本p113图4-654.9电容式传感器的测量电路主要有哪几种?各自特点是什么?使用这些测量电路时应注意哪些问题?运算放大器式电路;运算放大器的输出电压与极板间距离dx成线性关系，从而克服了变间隙式电容传感器的非线性问题!运算放大器虽解决了单个变极距式电容传感器的非线性问题，但要求放大器具有足够大的放大倍数，而且输入阻抗很高。
双t二极管型电路;(1)电源、传感器电容、负载均可同时在一点接地;(2)二极管d1, d2工作于高电平下，因而非线性失真小;(3)其灵敏度与电源频率有关，因此电源频率需要稳定;(4)将d1, d2, r1、r2安装在c1, c2附近能消除电缆寄生电容影响，线路简单;(5)输出电压较高;(6)输出阻抗与电容c1和c2无关，而仅与r1, r2及rl有关;(8)传感器的频率响应取决于振荡器的频率。
差动脉冲调宽电路;差动脉冲调宽电路不需要载频和附加解调线路，无波形和相移失真，输出信号只需要通过低通滤波器引出，直流信号的极性取决于c1和c2;对变极距和变面积的电容传感器均可获得线性输出。
这种脉宽调制线路也便于与传感器做在一起，从而使传输误差和干扰大大减小4.19变间隙式电容传感器的输出特性与哪些因素有关？怎么改善其非线性？如何提高其灵敏性度？4.20比较差动式自感传感器和差动变压器在结构及工作原哩上的异同之处。
结构:都有完全对称的铁芯、衔铁和线圈结构。
但差动式电感传感器至少只有一对自感线圈，没有原副线圈之分;而差动变压器则至少由一对原线圈和一对副线圈组成，原线圈端需采用激励电源，输出电压自副线圈引出。
工作原理:相同点是都利用衔铁位置的改变实现差动检测。
不同点差动式电感传感器是通过改变衔铁的位置来改变两个差动线圈磁路的磁阻而使两个差动结构的线圈改变各自的自感系数实现被测量的检测，而差动变压式传感器则是通过改变衔铁的位置改变两个原副线圈的自感系数来检测相关的物理量。
4.23电涡流式传感器有何特点?画出应用于测板材厚度的原理框图。
从应用来讲，电涡流式传感器的最大特点是能相对位移，振动，厚度，转速，表而温度，硬度，材料损伤等进行非接触式连续测量，具有结构简单，体积小，灵敏度高，频响范围宽，不受油污等介质影响的特点。
原理框图5.1什么是压阻效应?什么是压阻系数?5.2什么是正压电效应和逆压电效应？什么叫纵向压电效应和横向压电效应？某些晶体或多晶陶瓷，当沿着一定方向受到外力作用时，内部就产生极化现象，同时在某两个表面上产生符号相反的电荷;当外力去掉后，又恢复到不带电状态:当作用力方问改变时，电荷的极性也随着改变；晶体受力所产生的电荷量与外力的大小成正比。
上述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，变形也随着消失，称为逆压电效应。
通常把沿电轴x方向的力作用下产生的压电效应称为“纵向压电效应”，而把沿机械轴y方向的力作用下产生的压电效应称为“横向压电效应”5.3简述石英体的结构特点，其x,y,z轴的名称是什么？每个轴分别具有什么特点?石英晶体是一个正六角形的晶柱。
纵向轴z称为光轴，也称为中性轴，当光线沿此轴通过石英晶体时，无折射;x轴称为电轴，在垂直于此轴的面上压电效应最强;y轴称为机械轴，在电场的作用下，沿该轴方向的机械变形最明显5.6简述压电式加速度传感器的结构组成和工作原理压电式加速度传感器主要由压电原件，质量块，预压弹簧，基座及外壳等组成。
工作原理一当加速度传感器和被测物一起受到冲击振动时，压电元件受质量块惯性力的作用，根据牛顿第二定律，此惯性力是加速度的函数，既f=ma，此惯性力与物体质量m及加速度a成正比，此时力f作用在压电元件上，因此而产生电荷q，当传感器一旦确定，则电荷与加速度成正比。
因此通过测量电路测得电荷的大小，即可知道加速度的大小。
【篇二：《现代检测技术及仪表》第2版习题解答】关键技术是信息技术。
信息技术由测量技术、计算机技术、通讯技术三部分组成。
测量技术则是关键和基础”。
如果没有仪器仪表作为测量的工具，就不能获取生产、科学、环境、社会等领域中全方位的信息，进入信息时代将是不可能的。
因此可以说，仪器技术是信息的源头技术。
仪器工业是信息工业的重要组成部分。
1-2答：同非电的方法相比，电测法具有无可比拟的优越性：1、便于采用电子技术，用放大和衰减的办法灵活地改变测量仪器的灵敏度，从而大大扩展仪器的测量幅值范围(量程)。
2、电子测量仪器具有极小的惯性，既能测量缓慢变化的量，也可测量快速变化的量，因此采用电测技术将具有很宽的测量频率范围(频带)。
3、把非电量变成电信号后，便于远距离传送和控制，这样就可实现远距离的自动测量。
4、把非电量转换为数字电信号，不仅能实现测量结果的数字显示，而且更重要的是能与计算机技术相结合，便于用计算机对测量数据进行处理，实现测量的微机化和智能化。
1-3答：各类仪器仪表都是人类获取信息的手段和工具。