传感器原理及工程应用答案

传感器原理及工程应用答案

1—1:测量的定义,

答:测量是以确定被测量的值或获取测量结果为目的的一系列操作。所以, 测

量也就是将被测量与同种性质的标准量进行比较，确定被测量对标准量的倍数。

1—2:什么是测量值的绝对误差、相对误差、引用误差,

答:绝对误差是测量结果与真值之差,

即: 绝对误差=测量值—真值

相对误差是绝对误差与被测量真值之比,常用绝对误差与测量值之比,以百分数

表示 , 即: 相对误差=绝对误差/测量值×100%

引用误差是绝对误差与量程之比,以百分数表示,

即: 引用误差=绝对误差/量程×100%

1—3什么是测量误差,测量误差有几种表示方法,它们通常应用在什么场合, 答: 测量误差是测得值减去被测量的真值。

测量误差的表示方法:绝对误差、实际相对误差、引用误差、基本误差、附加

误差。当被测量大小相同时，常用绝对误差来评定测量准确度;相对误差常用来表示和比较测量结果的准确度;引用误差是仪表中通用的一种误差表示方法，基本误差、附加误差适用于传感器或仪表中。

2,1:什么是传感器,它由哪几部分组成,它的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。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。

2—2:什么是传感器的静态特性,它有哪些性能指标,分别说明这些性能指标的含义, 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。灵敏度定义是输出量增量Δy与引起输出量增量Δy的相应输入量增量Δx之比。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。输出与输入关系可分为线性特性和非线性特性。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称为迟滞。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。传感器的漂移是指在输入量不变的情况下，传感器输出量随着时间变化，此现象称为漂移。

2,3:什么是传感器的动态特性,它有哪几种分析方法,它们各有哪些性能指标, 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)分析方法:时域分析法—— ? 时间常数; ? 延迟时间t? 上升时间tr; d? 峰值时间tp? 超调量σ ? 衰减比d 复频域传递函数

频率域特性频率——通频带、工作频带、时间常数、固有频率、相位误差、跟随角。第三章应变式传感器

1( 什么叫应变效应,利用应变效应解释金属电阻应变片的工作原理。

答:在外力作用下，导体或半导体材料产生机械变形，从而引起材料电阻值发生相应变化的现象，称为应变效应。其表达式为dR/R=kε，式中K为材料的应变灵敏系数，当应变材料为金属或合金时，在弹性极限内K 为常数。金属电阻应变片的电阻相对变化量dR/R 与金属材料的轴向应变ε成正比，因此，利用电阻应变片，可以将被测物体的应变ε 转换成与之成正比关系的电阻相对变化量，这就是金属电阻应变片的工作原理。 2( 试述应变片温度误差的概念，产生原因和补偿办法。

1

答:由于测量现场环境温度偏离应变片标定温度而给测量带来的附加误差，称为应变片温度误差。

产生应变片温度误差的主要原因有:?由于电阻丝温度系数的存在，当温度改变时，应变片的标称电阻值发生变化。?当试件与与电阻丝材料的线膨胀系数不同时，由于温度的变化而引起的附加变形，使应变片产生附加电阻。电阻应变片的温度补偿方法有线路补偿法和应变片自补偿法两大类。电桥补偿法是最常用且效果较好的线路补偿法，应变片自补偿法是采用温度自补偿应变片或双金属线栅应变片来代替一般应变片，使之兼顾温度补偿作用。 3( 什么是直流电桥,若按桥臂工作方式不同，可分为哪几种,各自的输出电压如何计算, 答:如题图3-3 所示电路为电桥电路。若电桥电路的工

作电源E 为直流电源，则该电桥称为直流电桥。

按应变所在电桥不同的工作桥臂，电桥可分为:

单臂电桥，R 1为电阻应变片，R 2 、R 3、R 4为电

桥固定电阻。其输出电压为。

差动半桥电路，R 1、R 2为两个所受应变方向相反的

应变片，R 3 、R 4 为电桥固定电阻。其输出电压为:

。

差动全桥电路，R1、R2、R3、R4 均为电阻应变片，且相

邻两桥臂应变片所受应变方向相反。其输出电压为:

。

5. 图示为一直流应变电桥。图中E=4V，R1= R 2= R 3= R 4= 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Uo=? (2) R1、R2 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Uo =?

(3) 题(2)中，如果R1与R2感受应变的极性相反，且ΔR1= ΔR2 = 1.2，电桥输出电压Uo=,

2

3

第四章电感式传感器

1.差动变压器式传感器的零点残余电压产生的原因是什么,怎样减小和消除它的影响,

答:原因:(1)由于两电感线圈的电气参数及导磁体几何尺寸不完全对称，在两电感线圈上的电压幅值和相位不同，从而形成零点残余电压的基波分量。(2)由于传感器导磁材料磁化曲线的非线性(如铁磁饱和、磁滞损耗)，使激励电流与磁通波形不一致，从而形成零点残余电压的高次谐波分量。

为减小电感式传感器的零点残余电压，可采取以下措施:

在设计和工艺上，力求做到磁路对称，铁芯材料均匀;要经过热处理以除去机械