传感器原理及其应用(第二版)部分习题答案

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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一输入关系。

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。

1.2答：传感器的动态特性是指其输岀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。

1.3at a {) at q 传递函数卩F频率响应：—-— X 丿砂+ 1相频响应特性：e=tg-'n2.1当金属丝和半导体应变片受轴向力作用时，其电阻相对变化为:AR ~R△打 Amax 100% s = lim(詈) dy dx^ax-^n 100%R 二(2二 3)S _]00% ^ax-^in幅频响应特性: 工(j® X J (砂)? + 1(2-10),minYa/?, max对于金属丝而言，电阻的相对变化量则主要由形变和电阻率的相对变化量共同作用引起。

而对于半导体，式中应变片的电阻率的相对变化，其值与半导体敏感条在轴向所受的应力上式中1+2〃项随几何形状而变化，JijE 项为压阻效应，随电阻率而变化。

实验证明对于半导体，UE 比1+2〃大近百倍，所以1+2〃可以忽略，因而半导体应变片的灵敏系数为：AR/=/K=£E (2 14)J 因此半导体应变片电阻的相对变化主要由电阻率的相对变化引起。

2.2金属丝式应变片由于敏感栅的两端为半圆弧形的横栅，测量应变时，构件的轴向应变£使敏感栅电阻发生变化，而其横向应变£/•也使敏感栅半圆弧部分的电阻发生变化。

应变片的这种既受轴向应变影响，又受横向应变影响而引起电阻变化的现象称为横向效应。

横向灵敏系数与轴向灵敏系数之比值，称为横向效应系数H 。

即：可见，「愈小、2愈大，则H 愈小。

即敏感栅越窄、基长越长的应变片，其横向效应引起的误差越小。

2.4分为单臂电桥，半桥差动电桥和全桥差动电桥，各自的输出电压和电桥灵敏度的计算公式为：单臂电桥：/ 1 A DU.=丄 E 沁(2-30)4 & S v =-E(2-31) v 41 AD半桥差动电桥：U.=-E —(2-34)0 2 &S v = E/2AD全桥差动电桥：u {) = E —Sv=ER \2.5之比为-常数。

传感器原理及其应用(第二版)部分习题解答76页文档

39、勿问成功的秘诀为何，且尽全力做你应该做的事吧。——美华纳
ห้องสมุดไป่ตู้
40、学而不思则罔，思而不学则殆。——孔子
谢谢！
36、自己的鞋子，自己知道紧在哪里。——西班牙
37、我们唯一不会改正的缺点是软弱。——拉罗什福科
xiexie! 38、我这个人走得很慢，但是我从不后退。——亚伯拉罕·林肯
传感器原理及其应用(第二版)部分习题解答
16、自己选择的路、跪着也要把它走完。 17、一般情况下)不想三年以后的事，只想现在的事。现在有成就，以后才能更辉煌。
18、敢于向黑暗宣战的人，心里必须充满光明。 19、学习的关键--重复。
20、懦弱的人只会裹足不前，莽撞的人只能引为烧身，只有真正勇敢的人才能所向披靡。

传感器原理及应用习题答案(完整版)

传感器原理及应用习题答案习题 1 (2)习题 2 (4)习题 3 (8)习题 4 (10)习题 5 (12)习题 6 (14)习题 7 (17)习题 8 (20)习题 9 (23)习题 10 (25)习题 11 (26)习题 12 (28)习题 13 (32)习题 11-1什么叫传感器？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。

传感器及应用第二版课后答案

传感器及应用第二版课后答案1. 下列关于磁敏二极管阐述正确的是（） [单选题] *A. 在 PRN 型二极管基础上增加一个高复合区而形成B. 可以称为结型二端器件(正确答案)C. 工艺上用扩散杂质或喷砂的办法制成高复合区光滑表面D. 高复合区使得电子和空穴不易于复合2. 一般制作光敏三极管的材料为（） [单选题] *A. 半导体硅(正确答案)B. 金属氧化物C. 半导体硒D. 半导体锗3. 下列关于结构型智能传感器阐述正确的是（） [单选题] *A. Smart结构需要用户自行设计所需功能B. 特殊结构是将传感器做成某种特殊的几何结构或机械结构(正确答案)C. Smart结构智能传感器功能单一D. 特殊结构智能传感器具有对环境条件的改变能够自适应地作出响应的能力4. 在理想情况下，一个传感器在连续工作条件下每年零点漂移应小于（） [单选题] *A. 5%B. 8%C. 10%(正确答案)D. 12%5. 下列关于雪崩光电二极管的阐述正确的是（） [单选题] *A. PN结加高的正向偏压时发生雪崩效应B. 获得载流子的雪崩效应使光电流减少C. 雪崩光电二极管是高灵敏度的光敏二极管(正确答案)D. 无光入射时雪崩光电二极管也会发生雪崩效应6. 通过检测性质的变化来检测外界信息的传感器属于（） [单选题] *A. 物性传感器(正确答案)B. 化学传感器C. 结构型传感器D. 应变式传感器7. 磁敏电阻可以测量的磁感应强度围是（） [单选题] *A. 10-2～1TB. 10-3～1T(正确答案)C. 10-4～1TD. 10-5～1T8. 温敏闸晶管实现温—电转换利用的是（） [单选题] *A. 珀尔帖效应B. 伏安特性C. 热导通特性(正确答案)D. 汤姆逊效应9. 下列关于传感器的分类阐述错误的是（） [单选题] *A. 按照信息的传递方式可以分为直接型传感器和间接型传感器。

B. 按照工作机理可以分为物性传感器和结构型传感器两大类C.光敏二极管属于间接型传感器(正确答案)D. 应变计属于物性传感器10. 下列不属于目前常用的冷端恒温法的是（） [单选题] *A. 加热恒温法B. 埋地法C. 铁匣法D. 水浸法(正确答案)11. 下列属于光纤传感器特点的是（） [单选题] *A. 检测分辨率不高B. 测温范围窄C. 灵敏度高(正确答案)D. 保密性差12. 光电池的开路电压趋近饱和时的光照强度为（） [单选题] *A. 1000lxB. 2000lx(正确答案)C. 3000lxD. 4000lx13. 霍尔器件可以检测的磁场范围是（） [单选题] *A. 10-1～10TB. 10-3～10TC. 10-5～10TD. 10-7～10T(正确答案)14. 描述传感器可以检测到被测量最小变化能力的性能指标是（） [单选题] *A. 迟滞B. 分辨力(正确答案)C. 灵敏度D. 线性度15. 下列不属于热电偶优点的是（） [单选题] *A. 结构简单B. 热惯性大(正确答案)C. 精度高D. 测量范围大16.下列属于PN结型温度传感器的是（） [单选题] *A. 铜电阻传感器B. 铂电阻传感器C. 热释电传感器D. 晶闸管传感器(正确答案)17. 关于晶闸管的温度特性阐述正确的是（） [单选题] *A. 晶闸管的电流电压特性不随温度的变化而改变B. 晶闸管利用伏安特性实现温-电转换C. 当温度升高时，晶闸管的正向翻转电压升高，而反向电压下降D. 晶闸管可以用温度触发，使其由断态变为通态(正确答案)18. 为准确描述混合气体中的湿度，不受温度影响应采用（） [单选题] *A. 绝对湿度(正确答案)B.相对湿度C. 露点D.水蒸气的质量19. 硅温度传感器的工作电流应小于（） [单选题] *A. 5mAB. 3mAC. 2mAD. 1mA(正确答案)20.下列关于辐射温度传感器阐述正确的是（） [单选题] *A. 对被测对象的温度场有轻微干扰B. 利用物体的热辐射随物体的温度变化制备(正确答案)C. 属于接触式测量D. 易受高温气体的氧化和腐蚀21. 下列属于光敏传感器特点的是（） [单选题] *A. 可靠性不高B. 抗干扰能力不强C. 不受电磁辐射影响(正确答案)D. 自身辐射电磁波22. 下列对Smart结构型智能传感器阐述错误的是（） [单选题] *A. 采用的结构是预先设计好的确实有用且有效的方式B. 仿生 Smart结构是 Smart 结构的初级阶段(正确答案)C. Smart 结构自适应功能的引入使结构变得更为灵巧和智能D. 具有一种对环境条件的改变能够自适应地作出响应的能力23. 超声波的频率高于（） [单选题] *A. 20KHz(正确答案)B. 30KHzC. 40KHzD. 50KHz24. 表示实际曲线与拟合直线接近程度的性能指标是（） [单选题] *A. 线性度(正确答案)B. 重复性C. 迟滞D.量程25. 下列适宜做超低温测量热电阻的是（） [单选题] *A. 铟电阻(正确答案)C. 铜电阻D. 电铂阻26. 下列关于声表面波(SAW)与电磁波的传播速度阐述正确的是（） [单选题] *A. SAW 的传播速度快B. 电磁波的传播速度快(正确答案)C. 相同D. 不确定27. 为方便描述混合气体的湿度，在湿敏传感器中常使用（） [单选题] *A. 绝对湿度B. 相对湿度(正确答案)C. 水蒸气压D. 水蒸气的质量28. 下列不属于工业过程自动化中常用的力学传感器的是（） [单选题] *A. 电阻式B. 压电式C. 电容式D. 磁电式(正确答案)29. 构成热电偶温度传感器的金属材料是（） [单选题] *A. 一种B. 二种(正确答案)D. 四种30. 下列关于传感器静态特性阐述正确的是（） [单选题] *A. 对于静态的输入信号，传感器的输出量与时间有关B. 输入量与输出量可以用一个含时间的方程表示C. 输入量和输出量完全符合线性关系D. 当被测量不随时间变化或随时间变化缓慢时，传感器的输出信号反应其静态特性(正确答案)31. 传感器稳定工作时输出量的变化和输入量变化的比值表示（） [单选题] *A. 灵敏度(正确答案)B. 重复性C. 迟滞D. 线性度32. 利用PN结温度特性的二极管和晶体管温度传感器的测温区是（） [单选题] *A. -100～200℃B. -150～250℃C. -200～300℃(正确答案)D. -250～350℃33. 下列关于计算机型智能传感器阐述正确的是（） [单选题] *A. 由基本传感器、信号处理电路和微控制器构成B. 通过模拟电路和传感器网络实现并行操作C. 可以重新编制程序改变算法来改变其性能(正确答案)D. 通常多个基本传感器与期望的模拟信号处理硬件结合形成传感功能组件34. 下列关于单电感式压力传感器阐述错误的是（） [单选题] *A. 由膜盒、铁芯、衔铁及线圈等组成B. 其衔铁与膜盒上端连在一起C. 当压力P进入膜盒时，膜盒的顶端产生与P成反比的位移(正确答案)D. 用电流表可以测出压力的大小35. 下列不属于电涡流磁传感器可以测量的物理量是（） [单选题] *A. 位移B. 厚度C. 气体浓度(正确答案)D.材料损伤36. 下列关于集成智能传感器阐述正确的是（） [单选题] *A. 不属于计算机型智能传感器B. 按传感器的计算精度不同可分成初级形式、中级形式和高级形式C. 具有部分数字化的特点D. 可实现高自适应性、高精度、高可靠性与高稳定性(正确答案)37. 有些种类的热敏电阻在温度变化1℃时，阻值变化可达到（） [单选题] *A. 1％～3％B. 2％～5％C. 3％～6％(正确答案)D. 4％～8％38. 热电偶的实用测量电路不包括（） [单选题] *A. 单点温度测量电路B. 两点间温差的测量电路C. 温差电桥测量电路(正确答案)D. 平均温度测量电路39. 下列不属于光纤传感器主要组成部分的是（） [单选题] *A. 光源B. 电源(正确答案)C. 光纤D. 光探测器40. 下列关于烧结型 SnO2气敏元件的阐述正确的是（） [单选题] *A. 主要用于检测可燃的氧化性气体B. 其工作温度约为500℃C. 按照其加热方式可以分为直接式与间接式两种类型D. 由芯片、基座和金属防爆网罩三部分组成(正确答案)41. 下列关于光敏三极管的阐述正确的是（） [单选题] *A. 不具有电流放大作用B. 光电特性比光敏二极管好C. 在较强的光照下光电流与照度不成线性关系(正确答案)D. 灵敏度比光敏二极管低42. 霍尔元件多用N型半导体材料薄膜，厚度常常只有（） [单选题] *A. 1μm左右(正确答案)B. 2μm左右C. 3μm左右D. 4μm左右43. 反映传感器材料参数的恢复快慢、机械结构和制造工艺缺陷的指标是（） [单选题] *A. 量程B. 重复性C. 迟滞(正确答案)D. 温度稳定性44. 下列不属于非电学量的被测量类型的是（） [单选题] *A. 物理量B. 化学量C. 生物量D. 位移量(正确答案)45. 铜丝性能稳定的温度范围是（） [单选题] *A. -100～150℃B. -100～250℃C. -50～150℃(正确答案)D. 50～150℃46. 热电偶的热电极材料必须具有的特性不包括（） [单选题] *A. 在测量范围内热电性质稳定B. 热电势要足够大C. 电阻温度系数大(正确答案)D. 材料的复制性好47. 下列不满足选作感温电阻材料要求的是（） [单选题] *A. 电阻温度系数要低(正确答案)B. 在测温范围内，化学、物理性能稳定。

《传感器及应用》习题答案

《传感器及应用》第2版部分习题解答1-9.有一台测温仪表，测量范围为-200～+800℃，准确度为0.5级。

现用它测量500℃的温度，求仪表引起的绝对误差和相对误差。

解：由100SFmax ⨯=A ΔS可得仪表引起的绝对误差为：△max =±100F.S S A ⨯=±1005.0)]200(800[⨯--=±5℃由γx ＝%xF.S A SA ±=%100xmax ⨯±A Δ可得仪表引起的绝对误差为：%1005005x ⨯±=γ=±1%1-10.有两台测温仪表，测量范围为-200～+300℃和0～800℃,已知两台表的绝对误差最大值△t max =5℃,试问哪台表精度高？解：根据100SFmax ⨯=A ΔS∵A F.S1=300-（-200）=500＜A F.S2=800 ∴S 1＞S 2答：测量范围为0～800℃的仪表精度高。

1-11.有三台测温仪表量程均为600℃，精度等级分别为2.5级、2级和1.5级，现要测量温度为500℃的物体，允许相对误差不超过2.5％，问选用哪一台最合适（从精度和经济性综合考虑）？解：根据题意，允许仪表绝对误差不超过500×2.5%=12.5℃ 允许仪表相对误差不超过γn ＝%100SF⨯A Δ=%1006005.12⨯=2.08%答：2级和1.5级仪表均能满足测量误差要求，但从精度和经济性综合考虑，应选2级仪表。

1-12.用45号钢制作的螺栓长度为500mm ，旋紧后，长度变为500.10mm ，试求螺栓产生的应变和应力？解：根据ε=ll ∆则ε=50050010.500-=2×10-4又根据σ=Eε，查表1-2得45号钢的E=2.0×1011（N/m 2）则σ=2.0×1011×2×10-4=4×107（N/m 2）1-13.有一圆杆件，直径D =1.6cm ，长度l =2m ，外施拉力F =20000N ，杆件绝对伸长∆l =0.1cm 。

传感器与传感器技术_第二版_答案

《传感器与传感器技术》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)|max =520+B=520+15.7=535.7℃ y(t)|min =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。

传感器技术及其应用第2版教学课件ppt作者陈黎敏传感器技术答案（2）

《传感器技术及其应用》第2版答案第1章1. 答：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的部分。

2. 答：传感器有许多分类方法，但常用的分类方法有两种：一种是按被测输入量来分；另一种是按传感器的工作原理来分。

前者的优点是便于使用者根据用途选用，后者的优点是对传感器的工作原理比较清楚，类别少，有利于传感器专业工作者对传感器的深入研究分析。

3. 答：传感器测量静态量时表现的输入、输出量的对应关系为静态特性，常用的静态特性技术指标有线性度、灵敏度、迟滞、重复性、分辨力、稳定性、漂移等。

4.答：传感器的灵敏度k=dyyx=6x+35. 答：产生误差的原因有：测量方法的近似、仪表本身的精度限制、测量人员的习惯、外界环境因素影响等多种原因，有的是有规律可循，有的是随机产生的，因此测量误差也可分为系统误差、随机误差和粗大误差。

6. 答：绝对误差Δt=±800−−200×0.5%=±5℃相对误差γ=±5500×100%=±1%7. 相对误差γ1=±5300−−200=±1%γ2=±5800−0=±0.625%答：因为γ1>γ2所以测量范围为0~800℃的仪表精度高8. 相对误差γ1=±600×2.5%500=±3%>2.5%γ2=± 600×2.0% 500=±2.4%<2.5% γ3=± 600×1.5% 500=±1.8%<2.5% 答：可见2.0级与1.5级都能满足测量误差要求，考虑性价比建议选择2.0级，若只需考虑测量精度则选择1.5级。

《传感器原理及应用(第2版)》教辅2：综合练习答案

! # $ % $ & "选择填空
"#选择以下传感器填入空内每空填两项可重复填写电阻应变片磁敏电阻霍尔传感器气敏传感器压电传感器电容传感器热释电器件热敏电阻光纤传感器磁敏晶体管电动式磁电传感器光电二极管差动变压器红外传感器色敏传感器电涡流传感器超声波传感器光电开关核辐射探测器压阻式传感器光电池热电偶 0 0 1电荷耦合器件集成温度传感器 " 选择合适小位移测量的传感器 % 可用于磁场检测的传感器感器! 热敏电阻! 光纤传感器! 电涡流传感器! 压电传感器! $ 便于检测机械振动或加速度的传感器 & 适用于家用电器的温度检测传感器电动式磁电传感器! 霍尔传感器! 集成温度传
" 负温度系数热敏电阻也称为 6 ! 热敏电阻在常温下其阻值随温度上升而 1 ! 7 # 8 0 !!!!!!6 # / 8 0 !!!! !!!0 #增大!!!!!!1 #减小 $ 硅光电池的结构类似一只半导体 7 ! 属于 0 ! 器件 7 #二极管!!!! 6 #三极管!!!!!!0 #有源!!!!!!1 #无源 % 热释电元件属于 7 ! 红外线传感器它可检测红外线的 0 ! 波长 7 #热电型 6 #光量子型 0 #全波段 1 #有限段 & 通常我们用绝对湿度相对湿度和露点温度表示环境中的水蒸气含量其中相对湿度表示为 7 ! 量纲为 0 ! 7 # 9 : ; 6 # 7 : 0 #无
"'#超声波传感器的发射与接收换能器是利用压电效应其中超声波发射换能器是将能转换为机械! 能它是利用压电材料的逆! 压电效应电! "(#半导体材料在光线作用下入射光强改变物质导电率的现象称光电导 ! 效应基于这种效应的器件有光敏电阻! 半导体材料吸收光能后在 . /结上产生电动势的效应称光生伏特效应! 效应基于这种效应的器件有光敏晶体管光电池!

传感器原理及应用第二版课后习题答案(吴建平机械工业出版)

G j
2 n 2 s 2 2n s n
s j

1 1 2 j n n
1 400 2 2 400 [1 ( ) ] [2 0.4 ] 2200 2200
2
| G ( jw) |
1
[1 ( ) 2 ] 2 [2 ] n n

2
0.940
2
相对误差为（1-0.940）× 100%=6.0%
400 ) 2 0.4 2200 8 33' n tg 1 tg 1 2 400 2 1 ( ) 1 ( ) 2200
2 (
故相位滞后 8°33′。
第 3 章电阻应变式传感器
2.7 解：所求幅值误差为 0.947,相位滞后 52°70′
2 n G j 2 2 s 2n s n s j

1 1 2 j n n
1 600 2 2 600 2 [1 ( ) ] [2 0.7 ] 1000 1000
当 n 为常数时响应特性取决于阻尼比，阻尼系数越大，过冲现象减弱， 1 时无过冲，不存在振荡，阻尼比直接影响过冲量和振荡次数。 2.4 答：（略） 2.5 解：对微分方程两边进行拉氏变换，Y(s)(30s+3)=0.15X(s) 则该传感器系统的传递函数为：
H (s)

①说明是一种什么形式的梁。在梁式测力弹性元件距梁端 l0 处画出四个应变片粘贴位置，并画出相应的测量桥路原理图；②求出各应变片电阻相对变化量；③当桥路电源电压为 6V 时，负载电阻为无穷大，求桥路输出电压 U0 是多少？
图 3-30
3.9 图 3-31 为一直流电桥，负载电阻 RL 趋于无穷。图中 E=4V， R1=R2=R3=R4=120Ω，试求： ① R1 为金属应变片，其余为外接电阻，当 R1 的增量为 ΔR1=1.2Ω 时，电桥输出电压 U0=? ② R 1、 R2 为金属应变片，感应应变大小变化相同，其余为外接电阻，电桥输出电压 U0=? ③ R1、R2 为金属应变片，如果感应应变大小相反，且 ΔR1=ΔR2 =1.2Ω，电桥输出电压 U0=?

传感器技术与应用第2版-部分习题答案

第1章传感器特性习题答案：5.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。

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。

人们根据传感器的静特性来选择合适的传感器。

9．解：10. 解：11．解：带入数据拟合直线灵敏度 0.68,线性度±7% 。

，，，，，，13．解：此题与炉温实验的测试曲线类似:14．解：15．解：所求幅值误差为1.109,相位滞后33042,所求幅值误差为1.109,相位滞后33042,16．答：dy/dx=1-0.00014x。

微分值在x<7143Pa时为正，x>7143Pa时为负，故不能使用。

17．答：⑴20。

C时，0～100ppm对应得电阻变化为250～350 kΩ。

V0在48.78～67.63mV之间变化。

⑵如果R2=10 MΩ，R3=250 kΩ，20。

C时，V0在0～18.85mV之间变化。

30。

C时V0在46.46mV（0ppm）～64.43mV（100ppm）之间变化。

⑶20。

C时，V0为0～18.85mV，30。

C时V0为0～17.79mV，如果零点不随温度变化，灵敏度约降低4.9%。

但相对（2）得情况来说有很大的改善。

18．答：感应电压=2πfCRSVN,以f=50/60Hz, RS=1kΩ, VN=100代入，并保证单位一致，得：感应电压=2π*60*500*10-12*1000*100[V]=1.8*10-2V第3章应变式传感器概述习题答案9. 答：(1).全桥电路如下图所示(2).圆桶截面积应变片1、2、3、4感受纵向应变；应变片5、6、7、8感受纵向应变；满量程时：（3）10．答：敏感元件与弹性元件温度误差不同产生虚假误差，可采用自补偿和线路补偿。

11．解：12．解：13．解：①是ΔR/R=2（Δl/l）。

因为电阻变化率是ΔR/R=0.001，所以Δl/l（应变）=0.0005=5*10-4。

《传感器原理及应用》课后答案

传感器原理及应用课后答案第一章概述1.1 传感器的定义传感器是一种将非电学量转换为可用电信号的设备，常用于测量温度、压力、光强度、声音和速度等物理量。

1.2 传感器的种类传感器分为许多种类，具体如下：•温度传感器•压力传感器•光强度传感器•声音传感器•速度传感器1.3 传感器的应用传感器在各个领域都有着广泛的应用，例如：•工业控制•农业•医疗•航空航天•环境保护第二章传感器的原理2.1 传感器的工作原理传感器的工作原理是将非电学量转化为电信号，步骤如下：•感受能量，将其转化为其他形式的能量；•转换能量成为电信号；•处理信号，使其变得易于测量和理解；•输出信号，以供其他设备使用。

根据传感器的作用和特点，可将传感器分为以下几类：•光电传感器•电容传感器•感应传感器•电磁传感器2.3 传感器的性能指标常用的传感器性能指标有以下几个：•精确度•灵敏度•稳定性•量程•带宽第三章常见传感器技术及应用3.1 温度传感器温度传感器常用于测量物体的温度，分为以下几种：•热电传感器•热敏电阻传感器•热电偶传感器3.2 压力传感器压力传感器常用于测量物体的压力大小，由以下几种：•压阻式传感器•容积式传感器•电感式传感器3.3 光强度传感器光强度传感器可用于测量光的强度，常用于以下领域：•光学仪器•汽车•家用电器声音传感器可测量声音的大小和强度，在以下领域应用广泛：•通讯•电视和电影制作•医疗3.5 速度传感器速度传感器用于测量物体的速度大小，常见于以下场景：•汽车•飞机•电梯结语传感器是现代生活中不可或缺的重要组成部分，在工业、医疗、环保等多个领域发挥着重要作用。

理解传感器的原理和应用，有助于更好地掌握现代科技的发展方向。

传感器原理与应用技术第二版课后答案刘爱华

传感器原理与应用技术第二版课后答案刘爱华【篇一：半导体传感器应用电路设计】程设计2012年6 月 25任务书课程传感器课程设计题目半导体传感器应用电路设计专业测控技术与仪器姓名学号主要内容：利用温度传感器和热电偶设计制作一个温度测量系统。

参考利用半导体温度传感器ad590和单片机技术设计制作一个显示室温的数字温度计的设计提示与分析。

进一步了解有关温度传感器的工作原理，制定设计方案，确定温度传感器的型号等参数，掌握温度的检测方法。

基本要求：1、详细了解所选用的温度传感器的工作原理，工作特性等2、设计合理的信号调理电路，并列出制作该装置的元器件。

主要参考资料：[1]刘爱华，满宝元.传感器原理与应用技术[m].北京：人民邮电出版社，2006.45-48.[2]王雪文，张志勇.传感器原理及应用[m].北京：航空大学出版社，2004.27-34.[3]张福学.现代实用传感器电路[m].北京：中国计量出版社，1997.16-24.[4]缪家鼎，徐文娟，牟同升.光电技术[m].杭州：浙江大学出版社，1987.22-27.完成期限2012.6.25—2012.6.29指导教师专业负责人2012年 6 月 25 日摘要传感器属于信息技术的前沿尖端产品,尤其是温度传感器被广泛用于工农业生产、科学研究和生活等领域,数量高居各种传感器之首。

半导体传感器是利用某些半导体的电阻随温度变化而变化的特性制成的。

半导体具有很宽的温度反应特性,各种半导体的温度反应区段不同。

利用半导体温度传感器ad590 设计制作一个温度测量系统,ad590是一种集成温度传感器，其实质是一种半导体集成电路。

集成温度传感器的线性度好、精度适中、灵敏度高、体积小、使用方便，得到广泛应用。

集成温度传感器的输出形式分为电压输出和电流输出两种。

关键词：关键词传感器；半导体；温度传感器；ad590目录一、设计要求 (1)二、方案设计 (1)1、方案说明 (1)2、方案论证 (2)三、传感器工作原理 (2)四、电路的工作原理 (2)五、单元电路设计、参数计算和器件选择 (3)1、单元电路设计 (4)2、参数计算 (6)3、器件选择 (6)六、总结 (7)半导体传感器应用电路设计一、设计要求参考下面的利用半导体温度传感器ad590和单片机技术设计制作一个显示室温的数字温度计的设计提示与分析。

传感器原理及其应用(第二版)部分习题答案

传感器应用
1 工业自动化
传感器在工业自动化中起到关键作用，用于监测生产过程、控制机械设备，并提高生产效率。
2 汽车工业
传感器在汽车工业中广泛应用，例如安全气囊传感器、转向角传感器和发动机传感器等，提供安全和性能优化。
3 智能家居
传感器技术在智能家居中发挥作用，实现自动化控制、能源管理和便利性。
传感器原理及其应用(第二版)部分习题答案
在这个习题答案部分，我们将回顾传感器原理及其应用的重点内容，并提供详细的答案，以帮助您更好地理解与应用传感器技术。
前言
了解传感器原理及其应用的基础知识对于现代科技发展至关重要。本书将深入探讨各类传感器的工作原理，及其在工业、汽车、智能家居和医疗设备等领域的应用。
传感器原理
压力传感器
通过测量介质的压力变化来检测压力值，广泛应感器
基于物质的热特性，测量目标物体的温度值，广泛应用于各个行业。
位移传感器
通过测量目标物体的位置变化来得到位移值，常用于机械控制和测量应用。
速度传感器
用于测量物体的运动速度，常见应用于机械控制和航空领域。
4 医疗设备
传感器在医疗设备中应用广泛，如血压传感器、心电图传感器和体温传感器，提供更准确的诊断和治疗。
习题答案
以下是本书后部分的习题答案。通过答题练习，您可以巩固对传感器原理及其应用的理解，并检验自己的学习成果。
参考文献
在进行传感器研究和应用时，参考文献是非常重要的资源。以下是一些经典的传感器原理及应用领域的参考文献。

《传感器及其应用》第二章习题答案..

第2.1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。

（2）应变片是利用金属的电阻应变效应，将金属丝绕成栅形，称为敏感栅。

并将其粘贴在绝缘基片上制成。

把金属丝绕成栅形相当于多段金属丝的串联是为增大应变片电阻，提高灵敏度，2、什么是应变片的灵敏系数？它与电阻丝的灵敏系数有何不同？为什么？答：（1）应变片的灵敏系数是指应变片安装于试件表面，在其轴线方向的单向应力作用下，应变片的阻值相对变化与试件表面上安装应变片区域的轴向应变之比。

, 直R/ Rk =z（2 ）实验表明，电阻应变片的灵敏系数恒小于电阻丝的灵敏系数其原因除了粘贴层传递变形失真外，还存在有恒向效应。

3、对于箔式应变片，为什么增加两端各电阻条的截面积便能减小横向灵敏度？答：对于箔式应变片，增加两端圆弧部分尺寸较栅丝尺寸大得多（圆弧部分截面积大），其电阻值较小，因而电阻变化量也较小。

所以其横向灵敏度便减小。

4、用应变片测量时，为什么必须采用温度补偿措施？答:用应变片测量时，由于环境温度变化所引起的电阻变化与试件应变所造成的电阻变化几乎有相同的数量级，从而产生很大的测量误差，所以必须采用温度补偿措施。

5、一应变片的电阻R=120 Q , k=2.05。

用作应变为800卩m/m的传感元件。

①求△ R和△ R/R ;②若电源电压U=3V，求初始平衡时惠斯登电桥的输出电压U o。

已知：R=120 Q , k=2.05 , & =800 卩m/m;求：①△ R=?,A R/R= 2 ② U=3V 时，U0=?解①：, AR/ Rk =：R/R=k；= 2.05 800 =1.64 10：R=k；R=2.05 800 120 =0.1968门解②：初始时电桥平衡（等臂电桥）1 R MU 0 - U4 RU0 R・U」 1.64 10’ 3 = 1.23mV4 R 46、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片电阻为120Q的金属应变片R1和R2,把这两应变片接入差动电桥（参看图2-9a）。

《传感器原理及应用》课后习题答案

第1章传感器基础理论思考题与习题答案1.1什么是传感器？（传感器定义）解：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或装置，通常由敏感元件、转换元件和调节转换电路组成。

1.2传感器特性在检测系统中起到什么作用？解：传感器的特性是指传感器的输入量和输出量之间的对应关系，所以它在检测系统中的作用非常重要。

通常把传感器的特性分为两种：静态特性和动态特性。

静态特性是指输入不随时间而变化的特性，它表示传感器在被测量各个值处于稳定状态下输入输出的关系。

动态特性是指输入随时间而变化的特性，它表示传感器对随时间变化的输入量的响应特性。

1.3传感器由哪几部分组成？说明各部分的作用。

解：传感器通常由敏感元件、转换元件和调节转换电路三部分组成。

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电信号的部分，调节转换电路是指将非适合电量进一步转换成适合电量的部分，如书中图1.1所示。

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。

意义略（见书中）。

动态参数有最大超调量、延迟时间、上升时间、响应时间等，应根据被测非电量的测量要求进行选择。

1.5某位移传感器，在输入量变化5mm时，输出电压变化为300mV，求其灵敏度。

解：其灵敏度333001060510UkX--∆⨯===∆⨯1.6某测量系统由传感器、放大器和记录仪组成，各环节的灵敏度为：S1=0.2mV/℃、S 2=2.0V/mV 、S 3=5.0mm/V ，求系统的总的灵敏度。

1.7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。

传感器原理及其应用(第二版)部分习题答案

当动极板受被测量作用，其位置发生改变，设动极板向上移动了 d ，则：
第4章电容式传感器及其应用
当 d <<d0 时，即 d/d0<<1 ，则：
∴ 灵敏度为：
由此可见，与单极式相比，其灵敏度提高了一倍（单极式为）。
第4章电容式传感器及其应用
5、为什么高频工作时电容式传感器的连接电缆的长度不能任意改变？
第3章电感式传感器及其应用
16、有一只差动电感位移传感器，已知电源电压U 4V，f 400Hz，传感
器线圈电阻与电感分别为R 40 ，L 30mH，用两只匹配电阻设计成四臂等阻抗电桥，如图所示。试求：（1）匹配电阻 R3和 R4 的值为多少时才能使电压灵敏度达到最大。（2）当 Z 10 时，分别接成单臂和差动电桥后的输出电压值。
称重传感器的灵敏度
(2) 当传感器输出电压为68mV时，物体的荷重m为
第2章电阻应变式传感器及其应用
7. 图2.43为应变式力传感器的钢质圆柱体弹性元件，其直径d = 40 mm，
钢的弹性模量E = 2.1×105 N/mm2 ，泊松比μ=0.29 ，在圆柱体表面粘
贴四片阻值均为120Ω、灵敏系数κ=2.1的金属箔式应变片( 不考虑应变
∴ ∴
第3章电感式传感器及其应用
(2) 接成单臂电桥后的电桥输出电压值为：接成差动电桥后的电桥输出电压值为：
第4章电容式传感器及其应用
• 作业：习题2、5、8、14 (P67)
第4章电容式传感器及其应用
2、推导差动式电容传感器的灵敏度，并与单极式电容传感器相比较。答：设在初始状态下，动极板位于两块定极板中间位置，则：
y理论
2.2 4.6875 7.175 9.6625 12.15 14.6375 17.125 19.6125 22.1

部分习题参考答案(传感器原理及应用-第11章)

部分习题参考答案第11 章波与射线式传感器11.1 什么是超声波？其频率范围是多少？11.2 超声波在通过两种介质界面时，将会发生什么现象？11.3 超声波传感器的发射与接收分别利用什么效应，检测原理是什么？常用的超声波传感器（探头）有哪几种形式？简述超声波测距原理。

11.4 利用超声波测厚的基本方法是什么？已知超声波在工件中的声速为5640m/s，测得的时间间隔t 为22 s ，试求工件厚度11.5 利用EN555 集成器件，自行设计一超声波传感器控制的遥控开关发射电路，传感器中心频率为40kHz，遥控距离10m，绘出电路原理图，请说明电路工作原理。

11.6 红外辐射探测器分为哪两种类型?这两种探测器有哪些不同？试比较它们的优缺点。

11.7 叙述热释电效应，热释电元件如何将光信号转变为电信号输出？热释电探测器为什么只能探测调制辐射？11.8 题图11-39 为热释电元件内部结构图，请说明图中FET 是什么元件，Rg 与FET 在传感器电路中起到什么作用?11.9 试设计一个红外控制的电图 11-39扇开关自动控制电路，并叙述其工作原理。

11.10 什么是放射性同位素？辐射强度与什么有关系？11.11 试用核辐射测量方法设计一个测厚仪器系统，请画出测量系统结构原理示意图，试说明射线测量物厚的原理。

11.12 放射性探测器有哪几种？结构如何，各有什么特征？答案11.1 答：1）超声波是人耳无法听到的声波。

人耳听见的声波称机械波，频率在16Hz～20kHz，一般说话的频率范围在100Hz～8kHz 之间，低于20Hz 频率的波称为次声波，高于20kHz 频率的波称超声波，频率在300MHz～300GHz 之间的波称为微波。

2）超声波频率范围在几十千赫兹到几十兆赫兹，11.2 答：当超声波从一种介质入射到另一种介质时，在界面上会产生反射、折射和波形转换。

11.3 答：1）超声波传感器主要利用压电材料（晶体、陶瓷）的压电效应，其中超声波发射器利用逆压电效应制成发射元件，将高频电振动转换为机械振动产生超声波；超声波接收器利用正压电效应制成接收元件，将超声波机械振动转换为电信号。

传感器原理及其应用(第二版)部分习题答案

24.875
精品
第1章传感器的一般特性
4、何为传感器的静态特性？静态特性的主要技术指标有哪些？答：传感器的静态特性是在稳态信号作用下的输入输出特性。衡量静态特性的重要指标有灵敏度、线性度、迟滞、重复性、稳定性等。
精品
第1章传感器的一般特性
5、何为传感器的动态特性？动态特性的主要技术指标有哪些？答：传感器的动态特性是传感器在被测量随时间变化的条件下输入输出关系。动态特性有分为瞬态响应和频率响应。
答：金属应变片在外力的作用下，应变片的几何尺寸（长度和截面积）发生变化（机械形变）而引起应变片的电阻改变，运用它们的对应关系实现测量目的；其灵敏系数（k≈1+2μ）主要是材料几何尺寸变化引起的。半导体应变片受到作用力后，应变片的电阻率ρ发生变化，而引起应变片的电阻值改变。其灵敏系数（k=△ρ/ρε）主要是半导体材料的电阻率随应变变化引起的。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。应变片是利用金属的电阻应变效应，将金属丝绕成栅形，称为敏感栅。并将其粘贴在绝缘基片上制成。精品
精品
第2章电阻应变式传感器及其应用
解：(1)如图a，当重力F作用梁短部后，梁上表面R1和R3产生正
应变电阻变化而下表面R2和R4则产生负应变电阻变化，其应变的
绝对值应相等，即：
1 ＝ 3 ＝ 2 4 b 6 h F 2 L E 6 b m h 2 g E L
电阻相对变化量为：
R1R3R2 R4 Rk
R1 R3
R2
R4 R
现将四个电阻应变片按照图b所示接入等臂全桥电路，其输出电
桥电路电压为:
U0
R R
U

传感器技术及应用(第二版)思考题与习题参考答案

思考题与习题参考答案第1章1-1 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：传感器是把被测量转换成电化学量的装置，由敏感元件和转换元件组成。

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。

由于传感器输出信号一般都很微弱，需要信号调理与转换电路进行放大、运算调制等，此外信号调理转换电路以及传感器的工作必须有辅助电源，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。

1-2 什么是传感器的静态特性？它有哪些性能指标？分别说明这些指标的含义？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入与输出的关系。

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。

灵敏度是输入量∆y 与引起输入量增量∆y 的相应输入量增量∆x 之比。

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。

迟滞是指传感器在输入量由小到大（正行程）及输入量由大到小（反行程）变化期间其输入输出特性曲线不重合的现象。

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。

漂移是指在输入量不变的情况下，传感器输出量随时间变化的现象。

精度是用来评价系统的优良程度。

1-3 某线性位移测量仪，当被测位移X 由3.0mm 变到4.0mm 时，位移测量仪的输出电压V 由3.0V 减至2.0V ，求该仪器的灵敏度。

解：该仪器的灵敏度为10.30.40.30.2X V -=--=∆∆=S （V/mm ） 1-4 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 ∆=-=142-140=2 相对误差100%L δ∆=⨯=2100% 1.4285%140⨯= 标称相对误差即%100⨯∆=x ξ=2100% 1.4084%142⨯= 引用误差100%-γ∆=⨯测量范围上限测量范围下限 =22100%1%150(50)200=⨯=--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)。