传感器作业
《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
《传感器与检测技术》第一章一．名词解释1、传感器2、转换元件3、敏感元件4、测量5、检测6、灵敏度7、测量方法8、测量误差9、分辨力10、绝对误差11、满度相对误差12、标称相对误差13、系统误差14、随机误差15、粗大误差16、直接测量17、间接测量18、线性度19、标定20、静态标定21、动态标定二.单项选择题1. 某压力仪表厂生产的压力表满度相对误差均控制在0.4%~0.6%，该压力表的精度等级应定为级.A. 0 .2B. 0 .5C. 1 .0D. 1.52. 某压力仪表厂生产的压力表满度相对误差均控制在0.4%~0.6%，一家仪器厂需要购买压力表，希望压力表的满度相对误差小于0.9%，应购买级的压力表。
A. 0 .2B. 0 .5C. 1 .0D. 1.53. 某采购员分别在三家商店购买100kg大米、10kg苹果、1kg巧克力，发现均缺少约0.5kg，但该采购员对卖巧克力的商店意见最大，在这个例子中，产生此心理作用的主要因素是。
A.绝对误差B.示值相对误差C.满度相对误差D.精度等级4. 在选购线性仪表时，必须在同一系列的仪表中选择适当的量程。
这时必须考虑到应尽量使选购的仪表量程为欲测量的左右为宜。
A.3倍B.10倍C.1.5倍D.0.75倍5.用万用表交流电压档(频率上限仅为5kHz)测量频率高达500kHz、10V左右的高频电压，发现示值还不到2V，该误差属于。
A.系统误差B.粗大误差C.随机误差D.动态误差6.用万用表交流电压档(频率上限仅为5kHz)测量5号干电池电压，发现每次示值均为1.8V，该误差属于。
A.系统误差B.粗大误差C.随机误差D.动态误差7.重要场合使用的元器件或仪表，购入后需进行高、低温循环老化试验，其目的是为了。
A.提高精度B.加速其衰老C.测试其各项性能指标D.提高可靠性8.有一温度计，它的测量范围为0～200℃，精度为0.5级，试求该表可能出现的最大绝对误差为。
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。
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·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。
传感器第1~2章作业
1．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/℃、S2=2。
0V/mV、S3=5.0mm/V，求系统的总的灵敏度。
2．已知某压力传感器的测定范围为0～10000Pa，输入特性表示为：y= (x—0.00007x2+2000)请问这种传感器能使用吗？3．某位移传感器，在输入量变化5 mm时,输出电压变化为300 mV,求其灵敏度。
4．一台精度等级为0。
5级、量程范围为600-1200℃的温度传感器，它最大允许的绝对误差为多少?检验时某点最大绝对误差是4℃，问此表是否合格？5．图为一直流应变电桥，E = 4V，R1=R2=R3=R4=350Ω，求：①R1为应变片其余为外接电阻，R1增量为△R1=3.5Ω时，输出U0=?。
②R1、R2是应变片，感受应变极性大小相同，其余为固定电阻，电压输出U0=？。
③R1、R2感受应变极性相反，输出U0=?。
④R1、R2、R3、R4都是应变片，对臂同性，邻臂异性，电压输出U0=？。
6． 如果将100Ω电阻应变片贴在弹性试件上，若试件受力横截面积40.510S -=⨯m 2,弹性模量11210E =⨯N/m 2， 若有4510F =⨯N 的拉力引起应变电阻变化为1Ω。
求该应变片的灵敏度系数为多少？7． 一台用等强度梁作为弹性元件的电子秤，在梁的上下两面各贴两片相同的电阻应变片(K=2），如图a ）所示.已知l=100mm ，b=11 mm ，h=3mm ，4210E =⨯N/ mm 2。
现将四个应变片接入 图b ）所示直流桥路中,电桥电源电压U=6V 。
当F=0.5Kg 时，求电桥输出电压U 0=？。
8． 采用四片相同的金属丝应变片（K=2），将其贴在实心圆柱形测力弹性圆柱上。
如图所示a ）所示,力F=1000Kg 。
圆柱断面半径r=1cm ，弹性模量7210E =⨯N/ cm 2,泊松比μ=0.3。
求:（1）画出应变片在圆柱上粘贴位置及相应测量桥路原理图；（2) 各应变片的应变?ε=,电阻相对变化量?R R∆= （3) 若供桥电压U=6V,求桥路输出电压U 0=？（4） 此种测量方式能否补偿环境温度对测量的影响？说明原因。
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。
传感器技术作业
《传感器技术》作业（1）一、填空题：1.测试技术包含测量和试验两方面，凡需要考查食物的状态变化和特征等并对他进行定量的描述时，都离不开测试工作。
2.测试工作是为了获取研究对象的状态、运动和特征等方面的信息。
从物理学观点出发，他的物质所固有的，是其客观存在或运动状态的特征。
传输他的载体称为信号。
3.信号中虽然携带信息，但是信号中既含有我们所需的信息，也常常含有大量我们不感兴趣的其他信息，后者统称为干扰。
相应地对信号也有有用信号和干扰信号的提法，但这是相对的。
4.传感器是测试系统的第一环节，将被测试系统或测试过程中需要观测的信息转化为人们所熟悉的各种信号。
5.信号变换的具体内容很多，如用电桥将电路性参数（如电阻电容电感）转换为可供传输处理显示和几率的电压或电流信号；利用滤波电路抑制噪声和选出有用信号；对在传感器及后续环节中出现的一些误差作必要的补偿和校正信号送入计算机以前需经模-数转换及在计算机处理后续处理时需经数-模转换等。
6.根据传感器的工作机理，传感器可分为机构性和物性型两大类。
结构型传感器依靠传感器的结构参数变化而实现信号变换。
物性型传感器在实现变化过程中传感器的结构参数基本不变，而仅依靠传感器中元件内部物理、化学性质变化实现传感功能。
7.电路参量式传感器包括电阻式、电感式、电容式三种基本形式。
8.传感器可按其输入量进行分类，例如用来测力的称力传感器，测量位移的称位移传感器。
这种分类方法便于使用者选用传感器。
9.在光线作用下，物体内的电子逸出物体表面，向外发射的现象叫外光电效应；在光线作用下，电子吸收光子能量从键合状态过渡到自由状态，引起物体电阻率的变化，这种现象称为光电导效应，也称为内光电效应；在光线作用下，能够使物体产生一定方向的电动势的现象叫光生伏特效应。
10.光敏元件的两端加一定偏置电压后，在某种光源的特定照度下产生或增加的电流称为光电流。
光敏元件在无光照时，两端加电压后产生的电流称为暗电流。
大学生传感器设计作业
大学生传感器设计作业
1.掌握传感器基本原理传感器的两种组成方式是什么？使用敏
感元件的目的是什么？电参量与电量的区别是什么？答：传感器由敏感元件（与传感元件）和测量转换电路组成。
敏感元件是在传感器中直接感受被测量的元件，即被测量通过传感器的敏感元件转换成与被测量有确定关系、更易于检测的非电量；电参量：与电量有对应关系的一些量，如电阻等；电量：能通过仪表直接测量的量，如电流，电压，频率等；简述在时域里的三种信号选择方式。
答：固定方式；把被测量以外的变量固定为一个值，或者采用某种控制手段使其为定值。
补偿方式；把被测量和干扰变量共同作用的函数量称为第一函数量，把只有干扰量作用的称为第二函数量。
补偿方式就是指利用第一函数量和第二函数量之差或之比来消除干扰变量影响的一种方式。
差动方式；将被测量在反对称方向上作用，干扰量在对称方向上作用，以此构成的两个状态量取其差，从而选择被测量的一种方式。
2.根据测量手段，测量方法可分为哪几类，并简述每类的原理及优缺点。
答：偏位式测量：直接以仪表的偏移量表示被测量的测量方式；虽然过程简单、迅速，但准确度不高，易产生灵敏度漂移和零点漂移；零位式测量：当测量系统达到平衡时，用已知标准量的值决定被测量的值。
特点是准确度高，但平衡耗时，多用于缓慢信号的测量；微差法测量：综合了偏位式测量法速度快和零位式测量法准确度高的优点的一种测量方法。
这种方法预先使被测量与测量装置内部的标准量取得平衡。
当被测量有微小变化时，测量装置失去平衡。
用偏位式
仪表指示出其变化部分的数值。
《认识常见的传感器作业设计方案》
《认识常见的传感器》作业设计方案一、设计目标：本作业旨在帮助学生了解常见的传感器的类型、原理和应用，并通过实际操作和实验，加深对传感器的理解和应用能力。
二、设计内容：1. 介绍常见的传感器种类及其原理：包括光敏传感器、温度传感器、压力传感器、声音传感器等常见传感器的种类和工作原理。
2. 探讨传感器在不同领域的应用：通过案例分析和实例展示，让学生了解传感器在工业自动化、智能家居、医疗健康等领域的应用情况。
3. 实验操作：设计实验环节，让学生亲自动手操作常见传感器，进修传感器的毗连方法、数据采集和处理过程。
4. 思考讨论：引导学生思考传感器的发展趋势和未来应用方向，增进学生的创新思维和探索精神。
三、设计步骤：1. 进修传感器基础知识：学生起首通过教室讲解和自主进修，了解传感器的定义、分类、工作原理等基础知识。
2. 实验操作准备：老师准备实验所需的传感器设备、毗连线、计算机等工具，并制定详细的实验操作步骤。
3. 实验操作过程：学生按照实验步骤，依次毗连传感器设备，进行数据采集和处理，并记录实验结果。
4. 实验结果分析：学生根据实验结果，分析传感器的工作特性、数据变化规律，并撰写实验报告。
5. 思考讨论环节：老师组织学生展开讨论，探讨传感器在未来的发展方向和应用前景，鼓励学生提出自己的见解和想法。
四、评判方式：1. 实验报告评分：评估学生对传感器实验操作的掌握水平和分析能力，对实验报告的内容和结论进行评分。
2. 讨论表现评判：评估学生在讨论环节中的表现和思考深度，鼓励学生积极参与讨论，提出有价值的见解。
3. 教室表现评判：评估学生在进修过程中的表现和态度，包括教室积极性、合作精神等方面。
五、预期效果：通过本作业设计，学生将能够全面了解常见传感器的类型、原理和应用，掌握传感器的实际操作技能，培养学生的实践能力和创新思维。
同时，通过讨论和思考，激发学生对传感器技术的兴趣，为学生未来的科学钻研和工程实践打下良好基础。
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。
《传感器的应用作业设计方案》
《传感器的应用》作业设计方案一、设计背景：传感器是一种能够感知环境信息并将其转化为电信号的装置，被广泛应用于各个领域，如工业控制、医疗诊断、环境监测等。
本次作业旨在通过设计一系列实践性的任务，让学生深入了解传感器的原理、分类、应用及实验操作。
二、设计目标：1. 了解传感器的基本原理和分类；2. 掌握传感器在不同领域的应用；3. 能够独立设计并实施简单的传感器实验。
三、设计内容：1. 课前准备：让学生通过阅读相关教材和资料，了解传感器的基本原理、分类及应用领域，为实验做好准备。
2. 实验一：温度传感器的应用要求学生设计一个实验，应用温度传感器测量不同温度下水的温度，并记录数据。
学生需要分析实验结果，探讨温度传感器的测量原理及误差来源。
3. 实验二：光敏传感器的应用让学生设计一个实验，应用光敏传感器测量不同光照条件下LED灯的亮度，并记录数据。
学生需要比较不同光敏传感器的灵敏度和响应速度。
4. 实验三：声音传感器的应用要求学生设计一个实验，应用声音传感器测量不同声音强度下的声音信号，并记录数据。
学生需要分析声音传感器的灵敏度和频率响应特性。
5. 实验四：压力传感器的应用让学生设计一个实验，应用压力传感器测量不同压力下气体的压强，并记录数据。
学生需要探讨压力传感器的工作原理及测量范围。
四、实验要求：1. 学生需要独立完成实验设计、数据采集和分析；2. 学生需要撰写实验报告，包括实验目标、方法、结果和结论；3. 学生需要展示实验过程并进行口头答辩。
五、评估方式：1. 实验设计的合理性和创新性；2. 实验操作的熟练水平和数据准确性；3. 实验报告的完备性和逻辑性；4. 口头答辩的表达能力和思维深度。
六、总结：通过本次作业设计，学生将能够深入了解传感器的应用领域及实验操作，提高他们的实践能力和创新思维。
希望学生能够在实验中获得更多的收获，为将来的科研和工程实践奠定基础。
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。
《传感器技术》作业(3)
《传感器技术》作业（3）一、填空题1. 导体在磁场中运动切割磁力线，导体两端会出现感应电动势E ，闭合导体回路中感应电动势e=-N dt d φ；当线圈垂直于磁场方向切割磁力线时，感应电动势e=-NBlv ；若线圈以角速度ω转动，、则感应电动势e=-NBS ω。
2. 只要线圈磁通量发生变化，就有感应电动势产生，其实现的主要方法有线圈与磁场发生相对运动，磁路中磁阻变化，恒定磁场中线圈面积变化。
当传感器结构参数确定后，感应电动势e 与线圈相对磁场的运动速度v 或ω成正比。
所以，可用磁电式传感器测量线速度和角速度，对测得的速度进行积分或微分就可求出位移和加速度。
3. 磁电式传感器直接从被测物体吸收机械能并转换成电信号输出，且输出功率大，性能稳定，它的工作不需要电源，调理电路非常简单，由于磁电式传感器通常具有较高的灵敏度，所以一般不需要高增益放大器，适用于振动、转速、扭矩的测量。
4. 电磁流量传感器的结构如图6-8所示，传感器安装在工艺管道中，当导电流体沿测量管在磁场中与磁力线成垂直方向运动时，导电流体切割磁力线而产生感应电动势E=B v D ，其中B 是磁感应强度，v 是平均流速，D 是距离，常与测量管内径相等。
流经测量管流体的瞬时流量Q 与流速v 的关系为Q=аv =42D πv 。
5. 在如图6-9所示的金属或半导体薄片两端通以控制电流I ，在与薄片垂直方向上施加磁感应强度为B 的磁场，则在垂直于电流和磁场方向的薄片的另两侧会产生大小正比于控制电流I 和磁感应强度B 的现象，这一现象称为霍尔效应，利用霍尔效应制成的传感元件称霍尔传感器。
在薄片两侧之间建立的电场E H ，称为霍尔电场，相应的电势U H 称为霍尔电势。
霍尔效应的产生是由于运动电荷受磁场中洛仑磁力作用的结果。
6. 霍尔电势U H =d IBR H =KHIB ，其中R H 是霍尔系数（m3/c ）、I 是控制电流（A ）、B 是磁感应强度（T ）、d 是半导体薄片厚度（M ）、KH 是灵敏度系数，R H =ρμ，其中ρ为载流体的电阻率，μ为载流子的迁移率，半导体材料（尤其是N 型半导体）电阻率较大，载流子迁移率很高，因而可以获得很大的霍尔系数，适于制造霍尔传感器。
《传感器的应用实例》 作业设计方案
《传感器的应用实例》作业设计方案一、作业目标通过本次作业，学生能够深入了解传感器在不同领域的应用，掌握传感器的工作原理和特点，提高学生对科技应用的观察和分析能力，培养学生的创新思维和实践能力。
二、作业内容1、要求学生收集至少三个不同领域中传感器的应用实例，如工业生产、医疗健康、智能家居、交通运输等。
2、对于每个实例，学生需要详细描述传感器的类型、工作原理、在该应用中的作用以及带来的优势。
3、学生需要分析传感器在这些应用中可能面临的挑战和限制，并提出可能的改进方案。
三、作业形式1、以书面报告的形式提交，包括文字描述、图表、图片等，要求内容清晰、排版整洁。
2、可以小组合作完成，但每个学生需要在报告中明确自己负责的部分。
四、作业步骤1、第一阶段：资料收集学生通过图书馆、互联网、学术期刊等渠道收集传感器的应用实例。
对收集到的资料进行筛选和整理，确保信息的准确性和可靠性。
2、第二阶段：分析与撰写对每个应用实例进行深入分析，包括传感器的类型、工作原理等。
描述传感器在该应用中的具体作用和带来的优势。
探讨可能存在的问题和挑战，并提出相应的改进建议。
以清晰、有条理的方式撰写报告，使用图表和图片辅助说明。
3、第三阶段：小组讨论与修改小组成员之间相互交流和讨论各自的成果，提出修改意见。
对报告进行修改和完善，确保内容完整、逻辑严谨。
4、第四阶段：提交与评价学生按时提交作业。
教师根据作业的完成质量、内容的准确性和创新性等方面进行评价。
五、应用实例分析1、工业生产中的传感器应用压力传感器在自动化生产线中的应用传感器类型：压阻式压力传感器工作原理：当压力作用在传感器的敏感元件上时，其电阻值会发生变化。
通过测量电阻的变化，可以转换为压力的数值。
作用：用于监测生产线上的压力参数，如液压系统的压力、气体压力等。
确保生产过程中的压力稳定在设定范围内，提高产品质量和生产效率。
优势：能够实时、准确地测量压力，响应速度快，稳定性高。
挑战与限制：可能受到环境温度、湿度等因素的影响，导致测量误差。
传感器作业及习题知识讲解
3.电感式传感器和涡流式传感器都是通过电感量的变化检测信号的，所以它们结构和工作原理没有任何不同。
4.自感式电感传感器改变空气隙等效截面积类型变换器转换关系为非线形的，改变空气隙长度类型的为线形的。
5.变压器式电感传感器多采用差动结构，并用线圈间互感M的大小确定被测非电量的数值。
讨论习题
1．试说明金属应变片与半导体应变片的相同和不同之处。
思考题
1．在传感器测量电路中，直流电桥与交流电桥有什么不同，如何考虑应用场合？用电阻应变片组成的半桥、全桥电路与单桥相比有哪些改善？
4、电感式传感器
作业习题
1.叙述变磁阻式传感器的工作原理。
2.说明差动变压器（螺线管式）传感器的结构形式与输出特性。
9.在膜厚传感器上，厚度l越大，线圈的自感系数是变大还是变小？
10.将非电量的变化转换成线圈______ (或______)变化，这种测量装置叫做电感式传感器。该传感器按转换原理不同可分为_______式或_______式两大类。
11.判断题：
1.对变间隙的电容式传感器而言即使采用差动结构也不能完全消除非线性误差。
4）石英晶体和压电陶瓷均呈压电现象，压电机理也一样，但后者的压电常数要大的多。
5）在压电式传感器的测量线路中，电荷放大器的低频特性要比电压放大器的好的多。
6）压电晶体有三个互相垂直的轴，分别为X轴（电轴）、Y轴（力轴）、Z轴（光轴），当沿某一轴的方向施加外作用力时，会在另外两个轴的表面出现电荷。
2.什么是正压电效应？什么是逆压电效应？压电效应有哪些种类？压电传感器的结构和应用特点是什么？能否用压电传感器测量静态压力？
讨论习题
1.霍尔元件能够测量哪些物理参数？霍尔元件的不等位电势的概念是什么？温度补偿的方法有哪几种？
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
第一章传感器概论思考题与习题1-1简述检测系统和自动控制系统的组成及其各部分的功能。
答：（1）一个完整的检测系统由激励装置、测量装置、数据处理装置和显示、记录装置四大部分。
图1-1检测系统组成框图激励装置是激励被测量对象产生表征其特征信号的一种装置。
激励装置的核心部分是信号发生器，由它产生各种信号激励被测对象。
测量装置是把被测对象产生的信号转换成易于处理和记录的信号的一种装置。
数据处理装置对从测量装置输出的信号进行处理、运算、分析，以提取有用的信息，使人们对客观事物的动态过程有更深入的认识。
显示、记录装置是把测量的信号变为人们感觉所能理解的形式，以提供人们观察和分析的装置。
（2）典型的自动控制系统组成框图如图1-2所示。
图1-2自动控制系统组成框图系统通过检测装置获取变化的被控参数信息，并经过反馈环节把它引回到系统的输入端，与给定值比较后成为误差信号，控制器按误差信号的大小产生一相应的控制信号，自动调整系统的输出，使其误差趋向于零。
1-2简述传感器的组成及其各部分的功能。
答：传感器一般由敏感元件和转换元件两部分组成，有时也将转换电路及辅助电源作为传感器的组成部分，其组成框图如图1-3所示。
图1-3传感器组成框图敏感元件直接感受被测量（一般为非电量），并输出与被测量成确定关系的其他量（其中也包括电量）的元件。
转换元件也称传感元件，通常它不直接感受被测量，而是将敏感元件的输出量转换为电参量再输出。
转换电路将转换元件输出的电参量转换成电压、电流或频率量。
若转换元件输出的已经是上述电量，则就不需要基本转换电路了。
1-3对某传感器进行特性测定所得到的一组输入一输出数据如下:输入xi:输出yi：试计算该传感器的非线性度和灵敏度。
答:1 .端点法方程y=非线性误差（线性度）E f ym 100% 0.605 2.8%Y FS22.1灵敏度K=y fit △=+ △二灵敏度K=灵敏度 S K -y 19.7 7.3 24.8x0.8 0.3于是，此传感器的特性方程为 y 24.8x 线性度计算如下： 当x=时，y=，所以y |19.84 20.1 0.26 ；当x=时，y=, 所以 y=； 当x=时，y=, 所以 y=；当x=时，y=, 所以 y=；所以 y max = 则线性度Efymax0.44 2.0%Y FS22.11-4传感器的动态特性常用什么方法进行描述你认为这种描述方法能否充分反映传感器的 动态特性，为什么2.最小二乘法 Data: Data4_B Chi A 2/DoF = abRA2 =y=非线性误差 （线性度）E f 石100%0.4578 22.12.1%y=ax+by-ax-b答：（1）在实际工作中，传感器的动态特性常用它对某些标准输入信号的相应来表示。
传感器作业
第三章作业一．名词解释1.应变效应2.压阻效应二．选择题1.电子秤中所使用的应变片应选择应变片。
A. 金属丝式B. 金属箔式C. 电阻应变仪D. 固态压阻式传感器2.为提高集成度，测量气体压力应选择；A. 金属丝式B. 金属箔式C. 电阻应变仪D. 固态压阻式传感器3.一次性、几百个应力试验测点应选择应变片。
A. 金属丝式B. 金属箔式C. 电阻应变仪D. 固态压阻式传感器4. 应变测量中，希望灵敏度高、线性好、有温度自补偿功能，应选择测量转换电路。
A. 单臂半桥B. 双臂半桥C. 四臂全桥D. 独臂三．填空题1．电阻应变片的配用测量电路采用差动电桥时，不仅可以消除，同时还能起到和的作用。
2.应变片可分为和两大类。
3.电桥电路有1、2、3、三种工作方式。
4.金属应变片分为、、三种。
5.金属应变片的灵敏度比半导体应变片的灵敏度。
6.电桥的三种工作方式中，的灵敏度最高，次之，灵敏度最低。
7.应变片由、和等主要组成部分构成。
8. 是.应变片的核心部分，覆盖层与基底的作用是。
9. 金属丝式应变片有和两种。
10. 应变片产生温度误差的原因有、。
11.温度自补偿应变片包括和两种。
12.单丝自补偿应变片的补偿原理是。
13.双丝自补偿应变片由和的两种材料串联在一起构成，同时这两段电阻丝的电阻大小应满足以下关系：。
14. 常用的黏结剂分为和两大类。
15. 有机黏结剂用于环境中。
无机黏结剂用于环境中。
16. 压阻式传感器主要有3种类型：、和。
17. 零位温漂是由于造成的。
一般采用的方法进行补偿。
18.压阻传感器的灵敏度温度漂移是由于引起的。
为补偿灵敏度温度漂移，可采用的方法。
四．简答1.简述电阻应变片的粘贴步骤。
2. 简述电阻应变式传感器的工作原理。
3. 试述应变片温度误差的概念、产生原因及补偿办法？4.画出串联调平衡法和并联调平衡法的电路图。
5.在图1中画出应变片粘贴的位置和相应的测量电路。
6.画出桥式测量电路图，并写出直流电桥平衡条件，以及电桥3种工作方式的输出电压表达式。
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莫尔条纹是由主光栅和指示光栅的遮光与透光效应 形成的。主光栅用于满足测量范围和精度，指示 光栅用于拾取信号。将主光栅和指示光栅的刻划 面相向叠合并且使两者栅线有很小的交角 ，这 样可以看到，在a-a线上两只光栅栅线彼此错开， 光线从缝隙中透过形成光带，其透光部分是由一 系列菱形图案组成。在b-b线上两只光栅栅线彼此 交叠，相互遮挡缝隙，光线不能透过形成暗带。 这种亮带和暗带相互交替的条纹称为莫尔条纹。
传感器作业
如图所示，某生产线上的传送带放置有工件运行， 现要求用光纤传感器实现对工件的自动计数，试 给出设计方案，画出原理图，并加以说明。
如图所示，传送带的一 边放一个光源，另外一 边用光纤将接收到的光
传给光电二极管，当元
件移动时，接收的光的
强弱发生变化，经过
信号处理电路的处理， 数字面板就可以显示 工件的个数。
1.透射式光栅传感器的莫尔条纹是怎样 产生的？条纹间距，栅距和夹角的关系 是？
条的莫尔条纹放大倍 数是？
条纹间距：1/200=0.005 放大倍数
B K= =200B 0.005