传感器计算题答案
传感器习题及答案
1 •用测量围为-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:真值L=140kPa,测量值x=142 kPa绝对误差厶二x 丄=142-140=2 kPa 2实际相对误差 严0%140 1.43%2标称相对误差 一1°°% ^42 1*41% X150 (50)〔％2 •用电位差计测量电势信号巳(如图所示)，已知： h4mA, 122mA, Ri5 , R2IO Jp 10 路中电阻R1, R2, 「p 的定值系统误差分别为尺 0.01，R20.01 3 rp 0.005 ,设检流计 A 、上支路电流h 和下支路电流心的误差忽略不计。
求修正后的Ex 的大小。
中 R4―R2KJ + Ex解：Ex(r P RJh R2I2当不考虑系统误差时，有Ex 。
(10 5)4 10 2 40mV引用误差——100% _____________________ X 测量上限一测量下限 m100%已知r P,Ri,R2存在系统误差，按照误差合成理论，可得Ex li「p li Ri 1 2R24 0.005 4 0.01 2 0.01 0.04mV修正后的Ex为Ex E xo Ex 40 0.04 39.96mV3•某压力传感器测试数据如表所示，计算非线性误差、迟滞和重复性误差解：1)•先分别求出三次测量正行程、反行程及正反行程的平均值:2) •再用最小二乘法拟合直线：设拟合直线为：y kxb则误差方程为:2.7 (Ok b) vi0.64 (0.02k b)4.04 (0.04k b) V3 7.47 (0.06k b) V410.93 (0.08k b)V 514.45 (0.10k b) V其正规方程为：0.022k 0.3b 2.9420.3k 6b 34.83171.5解得b2.77所以，用最小二乘法拟合后的直线为：y 171.5x2.773)•满量程值为：Y F S (Xmax Xi) k 0・"I 171.5由衣知，Lmax 0.09667,所以:17.15mV非线性误差为:max100%0.0966717.15100% 0.56% ；又H max 0.09333,所以:迟滞误差为：守仮％晋100%°.54%；求重复性误差的标准差:正反行程的子样方差的平方根:其标准差0.009033\120.027437 ；所以重复性误差为:(2-3)Y FS 100%皿冲100% 0.48%17.154•当被测介质温度为11,测温传感器示值温度为12时，有下列方程式成立：dt212当被测介质温度从25 C突然变化到300 C时，测温传感器的时间常数°二12OS,试确定经过350S后的动态误差已知：tit2odt2, ti 25(to)0 120Sd ，^nn 什m求：t=350s 时,t|t2解:灵敏度k=l时，一阶传感器的单位阶跃响应为y(t) 1 e1。
传感器试题及答案
传感器试题及答案一、选择题1. 传感器的主要功能是什么？A. 放大信号B. 转换信号C. 过滤信号D. 存储信号答案：B2. 下列哪个不是传感器的分类？A. 温度传感器B. 压力传感器C. 速度传感器D. 功率传感器答案：D3. 传感器的灵敏度是指什么？A. 传感器的稳定性B. 传感器的响应速度C. 传感器输出信号的变化量与输入量的变化量之比D. 传感器的精度答案：C二、填空题1. 传感器按照工作原理可以分为_________、_________、_________等。
答案：物理传感器；化学传感器；生物传感器2. 传感器的_________是指在规定条件下，传感器输出信号随输入量变化而变化的能力。
答案：线性度3. 传感器的_________是指在相同输入量下，多次测量结果之间的一致性。
答案：重复性三、简答题1. 简述传感器在工业自动化中的应用。
答案：传感器在工业自动化中用于监测和控制生产过程中的各种参数，如温度、压力、流量、速度等，确保生产过程的稳定性和产品质量的一致性。
2. 传感器的精度和分辨率有什么区别？答案：精度是指传感器测量结果与真实值之间的差异，而分辨率是指传感器能够区分的最小输入量变化。
四、计算题1. 假设有一个线性传感器，其输出信号与输入量成线性关系，比例系数为2V/单位。
如果输入量为5单位，求传感器的输出信号。
答案：传感器的输出信号 = 2V/单位 * 5单位 = 10V2. 如果一个传感器的灵敏度为0.01V/度，输入温度变化为10度，求传感器的输出信号变化。
答案：传感器的输出信号变化 = 0.01V/度 * 10度 = 0.1V五、论述题1. 论述传感器在环境监测中的应用及其重要性。
答案：传感器在环境监测中用于检测空气质量、水质、土壤状况等环境参数。
它们能够实时监测环境变化，为环境保护提供数据支持，对于预防污染、保护生态环境具有重要意义。
传感器的试题及答案
一、填空（30分，每空1.5分）1、有一温度计，它的量程范围为0∽200℃，精度等级为0.5级。
该表可能出现的最大误差为，当测量100℃时的示值相对误差为。
2、在选购线性仪表时，必须考虑应尽量使选购的仪表量程为欲测量的倍左右为宜。
3、传感器由、、三部分组成。
4、利用热敏电阻对电动机实施过热保护，应选择型热敏电阻。
5、已知某铜热电阻在0℃时的阻值为50Ω，则其分度号是，对于镍铬-镍硅热电偶其正极是。
6、霍尔元件采用恒流源激励是为了。
7、用水银温度计测量水温,如从测量的具体手段来看它属于测量。
二、选择题(30分，每题2分)1、在以下几种传感器当中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2、的数值越大,热电偶的输出热电势就越大。
A、热端直径B、热端和冷端的温度C、热端和冷端的温差D、热电极的电导率3、将超声波（机械振动波）转换成电信号是利用压电材料的。
A、应变效应B、电涡流效应C、压电效应D、逆压电效应4、在电容传感器中，若采用调频法测量转换电路，则电路中。
A、电容和电感均为变量B、电容是变量，电感保持不变C、电感是变量，电容保持不变D、电容和电感均保持不变5、在两片间隙为1mm的两块平行极板的间隙中插入，可测得最大的容量。
A、塑料薄膜B、干的纸C、湿的纸D、玻璃薄片6、热电阻测量转换电路采用三线制是为了A、提高测量灵敏度B、减小非线性误差C、提高电磁兼容性D、减小引线电阻的影响7、当石英晶体受压时，电荷产生在。
A、Z面上B、X面上C、Y面上D、X、Y、Z面上8、汽车衡所用的测力弹性敏感元件是。
A、悬臂梁B、弹簧管C、实心轴D、圆环9、在热电偶测温回路中经常使用补偿导线的最主要的目的是。
A、补偿热电偶冷端热电势的损失B、起冷端温度补偿作用C、将热电偶冷端延长到远离高温区的地方D、提高灵敏度10、减小霍尔元件的输出不等位电势的办法是。
A、减小激励电流B、减小磁感应强度C、使用电桥调零电位器11、测得某检测仪表的输入信号中,有用信号为20毫伏,干扰电压也为20毫伏, 则此时的信噪比为。
《传感器与检测技术》第二版部分计算题解答
第一章 传感器与检测技术概论作业与思考题1．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减至，求该仪器的灵敏度。
依题意：已知X 1=4.5mm ； X 2=5.5mm ； Y 1=； Y 2=求：S ；解：根据式（1-3） 有：15.45.55.35.21212-=--=--=∆∆=X X Y Y X Y S V/mm 答：该仪器的灵敏度为-1V/mm 。
2．某测温系统由以下四个环节组成，各自的灵敏度如下：铂电阻温度传感器：Ω/℃；电桥：Ω；放大器：100（放大倍数）；笔式记录仪：0.1cm/V求：（1）测温系统的总灵敏度；（2）纪录仪笔尖位移4cm 时。
所对应的温度变化值。
依题意：已知S 1=Ω/℃； S 2=Ω； S 3=100； S 4=0.1cm/V ； ΔT=4cm求：S ；ΔT解：检测系统的方框图如下：（3分）（1）S=S 1×S 2×S 3×S 4=××100×=（cm/℃）（2）因为：TL S ∆∆=所以：29.114035.04==∆=∆S L T （℃） 答：该测温系统总的灵敏度为0.035cm/℃；记录笔尖位移4cm 时，对应温度变化114.29℃。
3．有三台测温仪表，量程均为0_600℃，引用误差分别为%、%和%，现要测量500℃的温度，要求相对误差不超过%，选哪台仪表合理依题意，已知：R=600℃； δ1=%； δ2=%； δ3=%； L=500℃； γM =%求：γM1 γM2 γM3解：（1）根据公式（1-21）%100⨯∆=Rδ 这三台仪表的最大绝对误差为：0.15%5.26001=⨯=∆m ℃0.12%0.26002=⨯=∆m ℃0.9%5.16003=⨯=∆m ℃（2）根据公式（1-19）%100L 0⨯∆=γ 该三台仪表在500℃时的最大相对误差为：%75.2%10050015%10011=⨯=⨯∆=L m m γ %4.2%10050012%10012=⨯=⨯∆=L m m γ %25.2%1005009%10013=⨯=⨯∆=L m m γ 可见，使用级的仪表最合理。
传感器计算题答案
计算题1 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 dy 5105.1330-⨯=+ 式中, y ——输出电压，V ；T ——输入温度，℃。
（2）x y dt dy 6.92.44.1=+ 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)。
2 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。
试求其固有振荡频率ωn 和阻尼比ζ。
解: 由题给微分方程可得 ()()s rad n /105.11/1025.2510⨯=⨯=ω 01.011025.22100.3103=⨯⨯⨯⨯=ξ3 已知某二阶传感器系统的固有频率f 0=10kHz ，阻尼比ζ=0.1，若要求传感器的输出幅值误差小于3%，试确定该传感器的工作频率范围。
解：由f 0=10kHz ，根据二阶传感器误差公式，有 ()[]()%n n 314112222≤-ωωξ+ωω-=γ()[]()069103141122222..n n =≤ωωξ+ωω- 将ζ=0.1代入，整理得()()00645.096.124=+-n n ωω⎩⎨⎧=⇒⎩⎨⎧=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛0.183(388.10335.0927.12舍去）n nωωωω ()kHz f f f f f f o o o n 83.110183.0183.0183.022=⨯==⇒===ππωω4 设有两只力传感器均可作为二阶系统来处理，其固有振荡频率分别为800Hz 和1.2kHz ，阻尼比均为0.4。
传感器课后习题答案
、厚度等
•
•返
•上
•下
•图
第4章
| 4.4 总结电容式传感器的优缺点，主要应用场合 以及使用中应注意的问题。
• 4.4
• 答：①优点：a温度稳定性好
•
b结构简单、适应性强
•
c动响应好
• ②缺点：a可以实现非接触测量，具有平均效应
•
b输出阻抗高、负载能力差
•
c寄生电容影响大
•返
•上
•下
•图
第4章
| 4.4
•
拟合直线灵敏度 0.68,线性度 ±7%
•返
•上
•下
•图
第1章
| 1.4 某温度传感器为时间常数 T=3s 的一阶系统 ，当传感器受突变温度作用后，试求传感器指示 出温差的1/3和1/2所需的时间。
• 解：设温差为R,测此温度传感器受幅度为R的阶跃响 应为(动态方程不考虑初态)
•返
•上
•下
•图
第1章
| 1.5 某传感器为一阶系统，当受阶跃函数作用时，在
t=0时，输出为10mV;t→∞时，输出为100mV;在t=5s时， 输出为50mV,试求该传感器的时间常数。
• 解：此题与炉温实验的测飞升曲线类似:
•返
•上
•下
•图
第1章
| 1.8 什么是传感器的静特性？有哪些主要指标？
• 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。
。而电感式传感器存在交流零位信号，不宜于高频
动态信号检测；其响应速度较慢，也不宜做快速动
态测量。
•
磁电式传感器测量的物理参数有：磁场、电流
传感器技术 练习题与答案
解：
对测量数据列表如下：
序号
测量值
残余误差
残余误差
1
120.42
0.016
0.009
2
120.43
0.026
0.019
3
120.40
－0.004
－0.011
4
120.42
0.016
0.009
5
120.43
0.026
0.019
6
120.39
按照端点直线y=171.5x-2.7 （y=kx+b），求各个校准点输出电压的理论值yti，如表2-2所示。根据表中的数据可知，考虑符号时，实际输出电压平均值与理论值的最小误差：Δymin=-0.12mV，最大误差Δymax=0mV。
图2-1端点直线拟合曲线
（2）端点平移直线拟合
端点平移直线拟合是将端点直线平移，让平移后的最大正误差与最大负误差的绝对值相等，即让截距改变为：
-0.03
-0.06
-0.06
-0.03
0.06
2、重复性
对于每个校准点，可按贝塞尔公式求得3个正程数据的标准偏差及3个反程数据的标准偏差如表2-3所示。可知σmax=0.041mV。取置信系数а=2（置信概率为95%），
表2-3 求重复数据
输入压力xi/MPa
0
0.02
0.04
0.06
0.08
0.10
实际相对误差
标称相对误差
引用误差
1－10对某节流元件（孔板）开孔直径d20的尺寸进行了15次测量，测量数据如下（单位：mm）：
120.42120.43120.40120.42120.43120.39120.30120.40
《传感器技术》习题答案完整
《传感器技术》习题答案目录第一章传感器的基本概念及一般特性 (1)第二章电阻式传感器 (3)第三章电容式传感器 (5)第四章电感式传感器 (6)第五章磁电式传感器 (8)第六章压电式传感器 (9)第七章光电式传感器 (12)第八章热电及红外辐射传感器 (13)第九章数字式传感器 (14)第十章气敏和湿敏传感器 (15)第十三章传感器的标定与校准 (19)第一章 传感器的基本概念及一般特性4.解：对于一阶传感器，其幅频特性为21j )()()(ωτωω+==k H A要求幅值误差不超过5%，即a (j )115%H X k ω=-=≤因为ω=2πf=200π，带入解得0≤τ≤5.23×10-4s = 523 μs5.解：一阶传感器，其微分方程为)()()(t x b t y a dtt dy a 001=+ 对照题目所给微分方程可见：a 1=1，a 0=3，b 0=0.15。
静态灵敏度00a b k =；时间常数01a a =τ。
于是可求得∴ τ=a 1/a 0=1/3=0.33 （s ）k=b 0/a 0=0.15/3=0.05 (mV/ oC )6./（）/由()k ω=()k k ω=令00f x f ωωτω=== （1） 当()0.97k kω=时 421.960.0630x x --=解得，23 1.99x =（舍去负值），即3 1.41x =（舍去负值） 301.4128.28f f kHz ∴==（2） 当()1.03k kω=时， 421.960.05740x x -+=解得，211.39()0.172x x ==舍去负值， （舍去负值） 110 3.44f x f kHz ∴== 22027.8f x f kHz ==所以，工作频率为0~3.44kHz ，27.8~28.28kHz 。
但由于27.8~28.28kHz 距离0f 太近，易引起共振，工程上一般不予采用，故最终的工作频率范围为0~3.44kHz 。
传感器计算题详解
《传感器与传感器技术》计算题解题指导（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(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＝402%=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：10.840 12100%4%20.840 18100%16%1-6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和静态灵敏度K。
dy5（1）303y1.510Tdt式中，y为输出电压，V；T为输入温度，℃。
dy（2）1.44.2y9.6xdt式中，y——输出电压，V；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=1.510 5/3=0.5105(V/℃)；(2)τ=1.4/4.2=1/3(s，)K=9.6/4.2=2.29(V/Pa)。
1-7设用一个时间常数=0.1s的一阶传感器检测系统测量输入为x(t)=sin4t+0.2sin40t的信号，试求其输出y(t)的表达式。
设静态灵敏度K=1。
解根据叠加性，输出y(t)为x1(t)=sin4t和x2(t)=0.2sin40t单独作用时响应y1(t)和y2(t)的叠加，即y(t)=y1(t)+y2(t)。
由频率响应特性：1y( 1 t)1K( 12)sin[4t arctan( 1 )]11(420.1)sin[4tarctan(40.1)0.93sin(4t21.8)y(t)2 11(4020.1)0.2sin[40tarctan(400.1)]0.049sin(40t75.96)所以y(t)=y1(t)+y2(t)=0.93sin(4t21.8)0.049sin(40t75.96)dy(t)1-8试分析A()()传感器系统的频率响应特性。
传感器作业参考答案
-2.71
-2.68
0.61
0.64
3.99
4.03
7.43
7.45
10.89
10.94
14.47
14.46
偏差 值
-0.05 -0.08 -0.07 -0.05 -0.06 -0.05
第一循环 反行程 -2.71 0.66 4.06 7.49 10.95 14.42
输出值/mV
第二循环 第三循环
反行程 反行程
7 拟在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： （ 1 ） 四个应变片应怎样粘贴在悬臂梁上？
（ 2 ） 画出相应的电桥电路图。 答： ① 如题图所示 等截面悬梁臂，在外力 F 作用下，悬梁臂产生变形，梁的上表面受到拉应变，
而梁的下表面受压应变。当选用四个完全相同的电阻应变片组成差动全桥电路，则应变片 如题图（b）所示粘贴。
图 2.1
U0
=
−
E 4
⋅
ΔR1 R1
=
−
4 4
× 1.2 120
=
− 0.01V
② 由于 R1， R2 均为应变片，且批号相同，所受应变大小和方向均相同，则 R1=R2=R , ∆R1=∆R2=∆R。
U0
=
⎛ ⎜ ⎝
(R1
+
R2 + ΔR2 ΔR1) + (R2
+
ΔR2 )
−
R4 R3 + R4
图（a）
图（b）
② 电阻应变片所构成的差动全桥电路接线如图﹙ｃ﹚所示，R1、R4 所受应变方向相同,R2、 R3 所受应变方向相同，但与 R1、R4 所受应变方向相反。
传感器计算题详解
《传感器与传感器技术》计算题解题指导（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?(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%=(mV)当使用在1/2和1/8满量程时，其测量相对误差分别为：1-6 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?和静态灵敏度K 。
（1）T y dtdy5105.1330-⨯=+ 式中，y 为输出电压，V ；T 为输入温度，℃。
（2）x y dtdy6.92.44.1=+ 式中，y ——输出电压，?V ；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 =?10?5/3=?10?5(V/℃)；(2) τ==1/3(s)，K ==(?V/Pa)。
1-7 设用一个时间常数?=的一阶传感器检测系统测量输入为x (t )=sin4t +的信号，试求其输出y (t )的表达式。
设静态灵敏度K =1。
解 根据叠加性，输出y (t )为x 1(t )=sin4t 和x 2(t )= 单独作用时响应y 1(t )和y 2(t )的叠加，即y (t )= y 1(t )+ y 2(t )。
由频率响应特性： 所以y (t )= y 1(t )+ y 2(t )=(4t ??)?(40t ??)1-8 试分析)()(d )(d t Cx t By t t y A =+传感器系统的频率响应特性。
解 传感器系统的时间常数?=A /B ，灵敏度K =C /B 。
所以，其频率响应为 相频特性为1-9 已知一热电偶的时间常数?=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。
《传感器与检测技术》第二版部分计算题解答
第一章 传感器与检测技术概论 作业与思考题1．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。
依题意：已知X 1=4.5mm ； X 2=5.5mm ； Y 1=3.5V ； Y 2=2.5V 求：S ；解：根据式（1-3）有：15.45.55.35.21212-=--=--=∆∆=X X Y Y X Y S V/mm 答：该仪器的灵敏度为-1V/mm 。
2．某测温系统由以下四个环节组成，各自的灵敏度如下：铂电阻温度传感器：0.35Ω/℃；电桥：0.01V/Ω；放大器：100（放大倍数）；笔式记录仪：0.1cm/V求：（1）测温系统的总灵敏度；（2）纪录仪笔尖位移4cm 时。
所对应的温度变化值。
依题意：已知S 1=0.35Ω/℃； S 2=0.01V/Ω； S 3=100； S 4=0.1cm/V ； ΔT=4cm 求：S ；ΔT解：检测系统的方框图如下：（3分）（1）S=S 1×S 2×S 3×S 4=0.35×0.01×100×0.1=0.035（cm/℃）（2）因为：T L S ∆∆=所以：29.114035.04==∆=∆S L T （℃）答：该测温系统总的灵敏度为0.035cm/℃；记录笔尖位移4cm 时，对应温度变化114.29℃。
3．有三台测温仪表，量程均为0_600℃，引用误差分别为2.5%、2.0%和1.5%，现要测量500℃的温度，要求相对误差不超过2.5%，选哪台仪表合理？依题意，已知：R=600℃； δ1=2.5%； δ2=2.0%； δ3=1.5%； L=500℃； γM =2.5% 求：γM1 γM2 γM3 解：（1）根据公式（1-21）%100⨯∆=Rδ 这三台仪表的最大绝对误差为：0.15%5.26001=⨯=∆m ℃ 0.12%0.26002=⨯=∆m ℃0.9%5.16003=⨯=∆m ℃（2）根据公式（1-19）%100L 0⨯∆=γ 该三台仪表在500℃时的最大相对误差为：%75.2%10050015%10011=⨯=⨯∆=L m m γ %4.2%10050012%10012=⨯=⨯∆=L m m γ %25.2%1005009%10013=⨯=⨯∆=L m m γ 可见，使用2.0级的仪表最合理。
传感器计算题详解
《传感器与传感器技术》计算题解题指导（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 dtdy5105.1330-⨯=+ 式中，y 为输出电压，V ；T 为输入温度，℃。
（2） x y dtdy6.92.44.1=+ 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 设用一个时间常数τ=0.1s 的一阶传感器检测系统测量输入为x (t )=sin4t +0.2sin40t 的信号，试求其输出y (t )的表达式。
设静态灵敏度K =1。
解 根据叠加性，输出y (t )为x 1(t )=sin4t 和x 2(t )= 0.2sin40t 单独作用时响应y 1(t )和y 2(t )的叠加，即y (t )= y 1(t )+ y 2(t )。
由频率响应特性：)8.214sin(93.0)1.04arctan(4sin[)1.04(11)]arctan(4sin[)(1)(21211ο-=⨯-⋅⨯+=-+⋅+=t t t K t y τωτω)96.7540sin(049.0)]1.040arctan(40sin[2.0)1.040(11)(22ο-=⨯-⨯⨯+=t t t y 所以y (t )= y 1(t )+ y 2(t )=0.93sin(4t -21.8︒)+0.049sin(40t -75.96︒)1-8 试分析)()(d )(d t Cx t By t t y A =+传感器系统的频率响应特性。
传感器题库及答案
第一章检测技术的基本观点一、填空题：1、传感器有、、构成2、传感器的敏捷度是指稳态标准条件下，输出与输入的比值。
3、从输出曲线看，曲线越陡，敏捷度。
4、下边公式是计算传感器的。
L max100%(1- 9)Lyminymax5、某位移传感器的输入变化量为 5mm ，输出变化量为800mv ，其敏捷度为。
二、 选择题：1、标准表的指示值100KPa ，甲乙两表的念书各为 101.0 KPa 和 99.5 KPa 。
它们的绝对偏差为。
A 1.0KPa 和 -0.5KPaB 1.0KPa 和 0.5KPaC 1.00KPa 和 0.5KPa2、以下哪一种偏差不属于按偏差数值表示。
A 绝对偏差B 相对偏差C 随机偏差D 引用偏差3、 有一台丈量仪表，其标尺范围0— 500 KPa ，已知绝对偏差最大值Pmax=4 KPa ，则该仪表的精度等级。
A0.5 级B0.8 级C 1 级D1.5 级4、选购线性仪表时，一定在同一系列的仪表中选择适合的量程。
应选购的仪表量程为丈量值的 倍。
A3 倍B10 倍C1.5倍 D 0.75 倍5、电工实验中，常用均衡电桥丈量电阻的阻值，是属于 丈量，而用水银温度计丈量水温的渺小变化，是属于丈量。
A 偏位式B 零位式C 微差式6、因精神不集中写错数据属于。
系统偏差B 随机偏差C 粗大偏差7、有一台精度 2.5 级，丈量范围0— 100 KPa ，则仪表的最小分格。
A45B40C30D 208、重要场合使用的元件或仪表，购入后进行高、低温循环老化试验，目的是为 了。
A 提升精度B 加快其衰老 9、传感器能感知的输入量越小，说明A 线性度好B 迟滞小C 测试其各项性能指标越高。
C 重复性好D 提升靠谱性 D 分辨率高三、 判断题1、回差在数值上等于不敏捷度 ( )2、敏捷度越大，仪表越敏捷（ ） 3、同一台仪表，不一样的输入输出段敏捷度不一样 （ ） 4、敏捷度其实就是放大倍数（ ） 5、丈量值小数点后位数越多，说明数据越正确 （ ） 6、丈量数据中全部的非零数字都是有效数字（）7、丈量结果中小数点后最末位的零数字为无效数字（）四、问答题1、什么是传感器的静态特征，有哪些指标。
传感器技术习题及答案
传感器技术绪论习题一、单项选择题1、下列属于按传感器的工作原理进行分类的传感器是 B ;A. 应变式传感器B. 化学型传感器C. 压电式传感器D. 热电式传感器2、通常意义上的传感器包含了敏感元件和 C 两个组成部分;A. 放大电路B. 数据采集电路C. 转换元件D. 滤波元件3、自动控制技术、通信技术、连同计算机技术和C ,构成信息技术的完整信息链;A. 汽车制造技术B. 建筑技术C. 传感技术D.监测技术4、传感器按其敏感的工作原理,可以分为物理型、化学型和 A 三大类;A. 生物型B. 电子型C. 材料型D. 薄膜型5、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6、近年来,仿生传感器的研究越来越热,其主要就是模仿人的D 的传感器;A. 视觉器官B. 听觉器官C. 嗅觉器官D. 感觉器官7、若将计算机比喻成人的大脑,那么传感器则可以比喻为B ;A．眼睛 B. 感觉器官 C. 手 D. 皮肤8、传感器主要完成两个方面的功能：检测和D ;A. 测量B. 感知C. 信号调节D. 转换9、传感技术与信息学科紧密相连,是C 和自动转换技术的总称;A. 自动调节B. 自动测量C. 自动检测D. 信息获取10、以下传感器中属于按传感器的工作原理命名的是 AA．应变式传感器B．速度传感器C．化学型传感器D．能量控制型传感器二、多项选择题1、传感器在工作过程中,必须满足一些基本的物理定律,其中包含ABCD;A. 能量守恒定律B. 电磁场感应定律C. 欧姆定律D. 胡克定律2、传感技术是一个集物理、化学、材料、器件、电子、生物工程等学科于一体的交叉学科,涉及ABC 等多方面的综合技术;A. 传感检测原理B. 传感器件设计C. 传感器的开发和应用D. 传感器的销售和售后服务3、目前,传感器以及传感技术、自动检测技术都得到了广泛的应用,以下领域采用了传感技术的有：ABCD ;A. 工业领域B. 海洋开发领域C. 航天技术领域D. 医疗诊断技术领域4、传感器有多种基本构成类型,包含以下哪几个ABCA. 自源型B. 带激励型C. 外源型D. 自组装型5、下列属于传感器的分类方法的是：ABCDA. 按输入量分B. 按工作原理分C. 按输出量分D. 按能量变换关系分6、下列属于传感器的分类方法的是：ABCDA. 按输入量分B. 按工作原理分C. 按构成分D. 按输出量分7、下列属于传感器的分类方法的是：ABCDA. 按基本效应分B. 按工作原理分C. 按构成分D. 按输出量分8、传感技术的作用主要体现在：ABCDA．传感技术是产品检验和质量控制的重要手段B. 传感技术在系统安全经济运行监测中得到广泛应用C．传感技术及装置是自动化系统不可缺少的组成部分D. 传感技术的完善和发展推动着现代科学技术的进步9、传感技术的研究内容主要包括：ABCA．信息获取B．信息转换C．信息处理D．信息传输10、传感技术的发展趋势主要表现在以下哪几个方面：ABCDA．提高与改善传感器的技术性能B．开展基础理论研究C．传感器的集成化D．传感器的智能化三、填空题1、传感技术与信息学科紧密相关,是自动检测和自动转换技术的总称;2、传感技术是以研究自动检测系统中的信息获取、信息转换和信息处理的理论和技术为主要内容的一门技术性学科;3、传感器要完成的两个方面的功能是检测和转换;4、传感器按构成原理,可分为物性型和结构型两大类;5、传感器一般由敏感元件、转换元件和基本转换电路等三部分组成;6、传感器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;7、按输入量分类,传感器包括位移传感器、速度传感器、温度传感器压力传感器、等;8、传感器的输出量有模拟量和数字量两种;9、根据传感技术涵盖的基本效应,传感器可分为物理型、化学型和生物型;10、传感器是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传感器,通常由直接响应于被测量的敏感元件、产生可用信号输出的转换元件以及相应的信号调节转换电路组成;11、传感器是能感受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;是实现传感功能的基本器件;12、传感器技术的共性,就是利用物理定律和物质的物理、化学或生物,将非电量输入转换成电量输出;13、由传感器的定义可知,传感器要完成两个方面的功能：检测和转换;因此传感器通常由敏感元件和转换元件组成;14、传感技术是人们为了对被测对象所包含的信息进行定性了解和定量掌握所采取的一系列技术措施;15、根据传感器的构成,可以将传感器分为物性型和结构型;四、简答题1、什么是传感器传感器的共性是什么2、解释什么是传感器传感器的基本组成包括哪两大部分这两大部分各自起什么作用3、请简述传感器技术的分类方法;4、请谈谈你对传感技术的发展趋势的一些看法;5、试述传感器的定义、共性及组成;传感器的特性习题一、单项选择题1、衡量传感器静态特性的指标不包括 C ;A. 线性度B. 灵敏度C. 频域响应D. 重复性2、下列指标属于衡量传感器动态特性的评价指标的是A ;A. 时域响应B. 线性度C. 零点漂移D. 灵敏度3、一阶传感器输出达到稳态值的50%所需的时间是 A ;A. 延迟时间B. 上升时间C. 峰值时间D. 响应时间4、一阶传感器输出达到稳态值的90%所需的时间是 B ;A. 延迟时间B. 上升时间C. 峰值时间D. 响应时间5、传感器的下列指标全部属于静态特性的是 CA．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6、传感器的下列指标全部属于动态特性的是 BA．迟滞、灵敏度、阻尼系数B．幅频特性、相频特性C．重复性、漂移D．精度、时间常数、重复性7、不属于传感器静态特性指标的是 BA．重复性B．固有频率C．灵敏度D．漂移8、传感器的静态特性,是指当传感器输入、输出不随 A 变化时,其输出-输入的特性;AA.时间B.被测量C.环境D.地理位置9、非线性度是测量装置的输出和输入是否保持 C 关系的一种度量;A.相等B.相似C.理想比例D.近似比例10、回程误差表明的是在 C 期间输出-输入特性曲线不重合的程度;A.多次测量B.同次测量C.正反行程D.不同测量二、多项选择题1．阶跃输入时表征传感器动态特性的指标有哪些ABCA.上升时间B.响应时间C.超调量D.重复性2．动态响应可以采取多种方法来描述,以下属于用来描述动态响应的方法是：BCDA.精度测试法B.频率响应函数C.传递函数D.脉冲响应函数3. 传感器静态特性包括许多因素,以下属于静态特性因素的有ABCD ;A．迟滞 B.重复性 C.线性度 D.灵敏度4. 传感器静态特性指标表征的重要指标有：ABCDA.灵敏度B.非线性度C.回程误差D.重复性5．一般而言,传感器的线性度并不是很理想,这就要求使用一定的线性化方法,以下属于线性化方法的有: ABDA.端点线性B.独立线性C.自然样条插值D.最小二乘线性三、填空题1、灵敏度是传感器在稳态下输出量变化对输入量变化的比值;2、系统灵敏度越高,就越容易受到外界干扰的影响,系统的稳定性就越差;3、漂移是指传感器在输入量不变的情况下,输出量随时间变化的现象;4、传感器的灵敏度是指在稳态信号下输出量变化对输入量变化的比值;6、衡量传感器的静态特性的指标包含线性度、灵敏度、迟滞、重复性和漂移;7、一个高精度的传感器必须有良好的静态特性和__ 动态特性__,才能完成信号无失真的转换;9、阶跃响应特性是指在输入为阶越函数时,传感器的输出随时间的变化特性;常用响应曲线的上升时间、响应时间、超调量作为评定指标;11、某位移传感器,当输入量变化5mm时,输出电压变化300mv ,其灵敏度为60mv/mm ;四、简答题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种常用指标五、计算题1、试求下列一组数据的端点线性度：2、试计算某压力传感器的迟滞误差和重复性误差一组测试数据如下表示;电阻式传感器习题一、单项选择题1、为减小或消除非线性误差的方法可采用B ;A. 提高供电电压B. 提高桥臂比C. 提高桥臂电阻值D. 提高电压灵敏度2、全桥差动电路的电压灵敏度是单臂工作时的 C ;A.不变B. 2倍C. 4倍D. 6倍3、通常用应变式传感器测量 C ;A. 温度B．密度C．加速度D．电阻4、影响金属导电材料应变灵敏系数K的主要因素是A ;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5、产生应变片温度误差的主要原因有A ;A．电阻丝有温度系数B．试件与电阻丝的线膨胀系数相同C．电阻丝承受应力方向不同D．电阻丝与试件材料不同6、电阻应变片的线路温度补偿方法有 B ;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7、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8、关于电阻应变片,下列说法中正确的是 DA．应变片的轴向应变小于径向应变B．金属电阻应变片以压阻效应为主C．半导体应变片以应变效应为主D．金属应变片的灵敏度主要取决于受力后材料几何尺寸的变化9、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10、 D 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;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11、由 A 和应变片．以及一些附件补偿元件、保护罩等组成的装置称为应变式传感器;A.弹性元件B.调理电路C.信号采集电路D.敏感元件12、直流电桥平衡的条件是 A ;A 相临两臂电阻的比值相等B 相对两臂电阻的比值相等C相临两臂电阻的比值不相等D 所有电阻都相等13、直流电桥的平衡条件为 BA．相邻桥臂阻值乘积相等B．相对桥臂阻值乘积相等C．相对桥臂阻值比值相等D．相邻桥臂阻值之和相等二、填空题1、单位应变引起的电阻值变化量称为电阻丝的灵敏度系数;2、产生电阻应变片温度误差的主要因素有电阻温度系数的影响和试件材料和电阻丝材料的线膨胀系数的影响;3、直流电桥平衡条件是相邻两臂电阻的比值相等;4、直流电桥的电压灵敏度与电桥的供电电压的关系是正比关系;5、电阻应变片的温度补偿中,若采用电桥补偿法测量应变时, 工作应变片粘贴在被测试件表面上,补偿应变片粘贴在与被测试件完全相同的补偿块上,且补偿应变片不承受应变;6、半导体应变片工作原理是基于压阻效应,它的灵敏系数比金属应变片的灵敏系数大;7、电阻应变片的配用测量电路采用差动电桥时,不仅可以消除非线性误差同时还能起到提高灵敏度的作用;8、电阻应变式传感器的核心元件是电阻应变片,其工作原理是基于应变效应;9、应变式传感器中的测量电路是式将应变片的电阻变化量转换成电量的变化,以便方便地显示被测非电量的大小;10、电阻应变片的配用测量电路采用差动电桥时,不仅可以消除非线性误差, 同时还能起到温度补偿的作用;11、应变式传感器是由弹性元件和电阻应变片及一些附件组成的;12、金属丝在外力作用下发生机械形变时它的电阻值将发生变化,这种现象称应变效应；固体受到作用力后电阻率要发生变化,这种现象称压阻效应;13、应变片可以把应变的变化转换为电阻的变化,为显示与记录应变的大小,还要把电阻的变化再转换为电压或电流的变化,完成上述作用的电路称为电阻应变式传感器的_ __ 信号调节电路_,一般采用测量电桥;14、电阻应变片的温度误差是由环境温度的改变给测量带来的附加误差,其产生的原因有电阻温度系数的影响和试件材料和电阻丝材料的线膨胀系数的影响;15、要把微小应变引起的微小电阻变化精确的测量出来,需采用特别设计的测量电路,通常采用直流电桥或交流电桥;16、减小或消除非线性误差的方法有提高桥臂比和采用差动电桥;其中差动电桥可分为半桥差动和全桥差动两种方式;三、简答题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;2、试简要说明电阻应变式传感器的温度误差产生的原因;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4、简述电阻应变计产生热输出温度误差的原因及其补偿方法;5、试述应变电桥产生非线性的原因及消减非线性误差的措施;6、金属应变片与半导体应变片在工作原理上有何不同7、简要说明电阻应变式传感器的工作原理;8、请简要一下解释压阻效应;四、计算题1、在半导体应变片电桥电路中,其一桥臂为半导体应变片,其余均为固定电阻,该桥路受到ε=4300μ应变作用;若该电桥测量应变时的非线性误差为1%,n=R2/R1=1,则该应变片的灵敏系数为多少2、图中,设负载电阻为无穷大开路,图中E=4V, R1=R2=R3=R4=100Ω;1R1为金属应变片,其余为外接电阻,当R1的增量为△R1=Ω时,试求电桥的输出电压Uo;2R1,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,试求电桥的输出电压Uo;3R1,R2都是应变片,且批号相同,感应应变的大小为△R1=△R2=Ω,但极性相反,其余为外接电阻,试求电桥的输出电压Uo;3、图中,设电阻应变片R1的灵敏度系数K=,未受到应变时,R1=120Ω;当试件受力F时,应变片承受平均应变ε=800μm/m;试求：1应变片的电阻变化量△R1和电阻相对变化量△R1/R1;2将电阻应变片R1置于单臂测量电桥,电桥电源电压为直流3V,求电桥输出的电压及其非线性误差; 3如果要减小非新性误差,应采取何种措施并分析其电桥输出电压及非线性误差大小;4、一应变片的电阻R=120 Ω,k=,用作应变片为800μm/m的传感元件;①.求ΔR/R和ΔR；②.若电源电压U=3V,惠斯登电桥初始平衡,求输出电压U0;11、一个直流应变电桥如图5-38;已知：R1=R2=R3=R4=R=120Ω,E=4V,电阻应变片灵敏度S=2;求：1当R1为工作应变片,其余为外接电阻,R1受力后变化R1/R=1/100时,输出电压为多少2当R2也改为工作应变片,若R2的电阻变化为1/100时,问R1和R2是否能感受同样极性的应变,为什么5、一个直流应变电桥如图a所示,已知R1=R2=R3=R4=R=100Ω, E=4V,电阻应变片灵敏度S=2;求：1当R1为工作应变片,其余为外接电阻,R1受力后变化ΔR1/R=1/100时,输出电压为多少2当R2也改为工作应变片,若R2的电阻变化为1/100时,问R1和R2能否感受同样极性的应变,为什么3若要测量图b所示悬臂梁的受力F, 四个臂全部为应变片,请在梁上标出R1、R2、R3、R4应变片粘贴的位置;6、已知一等强度梁测力系统,Rx为电阻应变片,应变片灵敏系数K=2,未受应变时,Rx = 100;当试件受力F时,应变片承受平均应变ε= 1000μm/m,求：1应变片电阻变化量Rx和电阻相对变化量Rx/Rx ;2将电阻应变片Rx置于单臂测量电桥,电桥电源电压为直流3V,求电桥输出电压及电桥非线性误差; 3若要使电桥电压灵敏度分别为单臂工作时的两倍和四倍,应采取哪些措施分析在不同措施下的电桥输出电压及电桥非线性误差大小;电感式传感器习题一、单项选择题1、电感式传感器的常用测量电路不包括 C ;A. 交流电桥B. 变压器式交流电桥C. 脉冲宽度调制电路D. 谐振式测量电路2、电感式传感器采用变压器式交流电桥测量电路时,下列说法不正确的是 C ;A. 衔铁上、下移动时,输出电压相位相反B. 衔铁上、下移动时,输出电压随衔铁的位移而变化C. 根据输出的指示可以判断位移的方向D. 当衔铁位于中间位置时,电桥处于平衡状态3、对于差动变压器,采用交流电压表测量输出电压时,下列说法正确的是 D ;A. 既能反映衔铁位移的大小,也能反映位移的方向B. 既能反映衔铁位移的大小,也能消除零点残余电压C. 既不能反映位移的大小,也不能反映位移的方向D. 既不能反映位移的方向,也不能消除零点残余电压5、差动螺线管式电感传感器配用的测量电路有 B ;A．直流电桥B．变压器式交流电桥C．差动相敏检波电路D．运算放大电路6、通常用差动变压器传感器测量 C ;A．位移B．振动C．加速度D．厚度7、差动螺线管式电感传感器配用的测量电路有 C ;A．直流电桥B．变压器式交流电桥C．差动相敏检波电路D．运算放大电路二、多项选择题BCDE2、电感式传感器可以对 A BCDE 等物理量进行测量;A位移B振动C压力D流量E比重3、零点残余电压产生的原因是ABCA传感器的两次级绕组的电气参数不同B传感器的两次级绕组的几何尺寸不对称C磁性材料磁化曲线的非线性D环境温度的升高三、填空题1、电感式传感器是建立在电磁感应基础上的,电感式传感器可以把输入的物理量转换为线圈的自感系数或线圈的自感系数的变化,并通过测量电路进一步转换为电量的变化,进而实现对非电量的测量;2、对变隙式差动变压器,当衔铁上移时,变压器的输出电压与输入电压的关系是反相;3、对螺线管式差动变压器,当活动衔铁位于中间位置以上时,输出电压与输入电压的关系是同频同相;4、产生电涡流效应后,由于电涡流的影响,线圈的等效机械品质因数下降;5、把被测非电量的变化转换成线圈互感变化的互感式传感器是根据变压器的基本原理制成的,其次级绕组都用顺向串接形式连接,所以又叫差动变压器式传感器;6、变隙式差动变压器传感器的主要问题是灵敏度与衔铁位移量的矛盾;这点限制了它的使用,仅适用于微小位移的测量;三、填空题7、螺线管式差动变压器传感器在活动衔铁位于中间位置时,输出电压应该为零;实际不为零,称它为零点残余电压;8、与差动变压器传感器配用的测量电路中,常用的有两种：差动整流电路和相敏检波电路电路;9、变磁阻式传感器的敏感元件由线圈、铁芯和衔铁等三部分组成;10、当差动变压器式传感器的衔铁位于中心位置时,实际输出仍然存在一个微小的非零电压,该电压称为零点残余电压;11、电感式传感器可以把输入的物理量转换为线圈的自感系数或互感系数的变化,并通过测量电路将自感系数或互感系数的变化转换为或电流的变化,从而将非电量转换成电信号的输出,实现对非电量的测量;12、电涡流传感器的测量电路主要有调频式和调幅式;电涡流传感器可用于位移测量、振幅测量、转速测量和无损探伤;13、变气隙式自感传感器,当街铁移动靠近铁芯时,铁芯上的线圈电感量增加①增加,②减少;四、简答题1、说明差动变隙式电感传感器的主要组成和工作原理;2、变隙式电感传感器的输出特性与哪些因素有关怎样改善其非线性怎样提高其灵敏度3、差动变压器式传感器有几种结构形式各有什么特点4、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5、何谓电涡流效应怎样利电用涡流效应进行位移测量6、说明变磁阻式电感传感器的主要组成和工作原理;7、为什么螺线管式电感传感器比变隙式电感传感器有更大的测位移范围8、试比较自感式传感器与差动变压器式传感器的异同;9、简述电感式传感器的基本工作原理和主要类型;电容式传感器习题一、单项选择题1、如将变面积型电容式传感器接成差动形式,则其灵敏度将 B ;A. 保持不变B.增大一倍C. 减小一倍D.增大两倍2、当变隙式电容传感器的两极板极间的初始距离d0增加时,将引起传感器的DA．灵敏度K0增加B．灵敏度K0不变C．非线性误差增加D．非线性误差减小3、当变间隙式电容传感器两极板间的初始距离d增加时,将引起传感器的 B ;A．灵敏度会增加B．灵敏度会减小C．非线性误差增加D．非线性误差不变4、用电容式传感器测量固体或液体物位时,应该选用 C ;A．变间隙式B．变面积式C．变介电常数式D．空气介质变间隙式5、电容式传感器通常用来测量D ;A．交流电流B．电场强度C．重量D．位移6、下列不属于电容式传感器测量电路的是DA．调频测量电路B．运算放大器电路C．脉冲宽度调制电路D．相敏检波电路7、电容式传感器做成差动结构后,灵敏度提高了A 倍A．1 B．2 C．3 D．0二、多项选择题1、电容式传感器中输入量与输出量关系为线性的有ABA.变面积型电容传感器B.变介质型电容传感器C.变电荷型电容传感器D.变极距型电容传感器2、电容式传感器信号转换电路中, AB 用于单个电容量变化的测量A．调频电路B．运算放大电路C．二极管双T型交流电桥D．脉冲宽度调制电路三、填空题1、电容式传感器利用了将非电量的变化转换为电容量的变化来实现对物理量的测量;2、电容式传感器根据其工作原理的不同可分为变极距型电容式传感器、变面积型电容式传感器和变介质型电容式传感器;3、变极距型电容式传感器的灵敏度是指单位距离改变引起的电容相对变化量;4、变极距型电容式传感器单位输入位移所引起的灵敏度与两极板初始间距成反比关系;5、电容式传感器中,变介电常数式多用于液位的测量；电容式传感器中,变面积式常用于较大的位移量的测量;6、变间距电容传感器的灵敏度与电容极板初始距离成反比,所以适合于微小位移的测量;变面积式电容传感器的灵敏度与位移量成正比,所以不适合微小位移的测量;7、电容式传感器的灵敏度是指单位距离改变引起的电容相对变化量;三、填空题8、电容式传感器利用了将非电量的变化转化为电容量的变化来实现对物理量的测量;9、电容传感器的输入被测量与输出被测量间的关系,除②①变面积型,②变极距型, ③变介电常数型外是线性的;10、电容式传感器将非电量变化转换为电容量的变化来实现对物理量的测量,广泛应用与位移、振动、角度、加速度等机械量的精密测量;11、移动电容式传感器动极板,导致两极板有效覆盖面积A发生变化时,将导致电容量变化,传感器电容改变量与动极板水平位移成线性关系、与动极板角位移成线性关系;12、忽略边缘效应,变面积型电容式传感器输入量与输出量的关系为线性线性、非线性,变介质型电容式传感器输入量与输出量的关系为线性线性、非线性,变极距型电容式传感器输入量与输出量的关系为非线性线性、非线性;13、变极距型电容传感器做成差动结构后,灵敏度提高了1 倍,而非线性误差转化为平方关系而得以大大降低;四、简答题1、根据电容式传感器工作原理,可将其分为几种类型每种类型各有什么特点各适用于什么场合2、如何改善单极式变极距电容传感器的非线性3、电容式传感器有哪几种类型差动结构的电容传感器有什么优点4、简述电容式传感器的工作原理与分类;5、影响电容式极距变化型传感器灵敏度的因素有哪些提高其灵敏度可以采取哪些措施,带来什么后果6、根据电容传感器的工作原理说明它的分类,电容传感器能够测量哪些物理参量。
传感器含答案
一、选择题1. 当光电管的样机和阴极之间所加电压一定时，光通量与光电流之间的关系成为光电管的（B）。
A.伏安特性B.光照特性C.光谱特性D.频率特性2. 光纤传感器一般由三部分组成，除光纤外，还必须有光源和（D）两个重要部件。
A.反射镜B.透镜C.光敏晶体管D.光探测器3. 下列关于光敏二极管和光敏晶体管的对比不正确的是（D）。
A.光敏而激光的光电流很小，光敏晶体管的光电流则较大B.光敏二极管与光敏晶体管的暗电流相差不大C.工作频率较高时，应选用光敏二极管；工作频率较低时，应选用光敏晶体管D.光敏二极管的线性特性较差，而光敏晶体管有很好的线性特性4. 现有一个采用4位循环码码盘的光电式编码器，码盘的起始位置对应的编码是0011，终止位置对应的编码是0101，则该码盘转动的角度可能会是（C）。
°°°°5. 传感器的主要功能是（A）。
A.检测和转换B.滤波和放大C.调制和解调D.传输和显示6. 在直流电路中使用电流表和电压表测量负载功率的测量方法属于（C）。
A.直接测量B.间接测量C.组合测量D.等精度测量7. 电阻应变片配用的测量电路中，为了克服分布电容的影响，多采用（C）。
A.直流平衡电桥B.直流不平衡电桥C.交流平衡电桥D.交流不平衡电桥8. 差动螺线管式电感传感器配用的测量电路有（C）。
A.直流电桥B.变压器式交流电桥C.相敏检测电路D.运算放大电路9. 实用热电偶的热电极材料中，用得较多的是（D）。
A.纯金属B.非金属C.半导体D.合金10. 光电管和光电倍增管的特性主要取决于（A）。
A.阴极材料B.阳极材料C.纯金属阴极材料D.玻璃壳材料11. 在整个测量过程中，如果影响和决定误差大小的全部因素（条件）始终保持不变，对同一被测量进行多次重复测量，这样的测量称为（C）。
A.组合测量B.静态测量C.等精度测量D.零位式测量12. 属于传感器动态特性指标的是（B）。
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计算题1 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 dy 5105.1330-⨯=+ 式中, y ——输出电压，V ；T ——输入温度，℃。
（2）x y dt dy 6.92.44.1=+ 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)。
2 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。
试求其固有振荡频率ωn 和阻尼比ζ。
解: 由题给微分方程可得 ()()s rad n /105.11/1025.2510⨯=⨯=ω 01.011025.22100.3103=⨯⨯⨯⨯=ξ3 已知某二阶传感器系统的固有频率f 0=10kHz ，阻尼比ζ=0.1，若要求传感器的输出幅值误差小于3%，试确定该传感器的工作频率范围。
解：由f 0=10kHz ，根据二阶传感器误差公式，有 ()[]()%n n 314112222≤-ωωξ+ωω-=γ()[]()069103141122222..nn =≤ωωξ+ωω-将ζ=0.1代入，整理得()()00645.096.124=+-n n ωω⎩⎨⎧=⇒⎩⎨⎧=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛0.183(388.10335.0927.12舍去）n nωωωω ()kHz f f f f f f o o o n 83.110183.0183.0183.022=⨯==⇒===ππωω4 设有两只力传感器均可作为二阶系统来处理，其固有振荡频率分别为800Hz 和1.2kHz ，阻尼比均为0.4。
今欲测量频率为400Hz 正弦变化的外力，应选用哪一只?并计算将产生多少幅度相对误差和相位差。
解：由题意知⎩⎨⎧===3/11200/4005.0800/400n ωω则其幅度误差()4.0=ξ ()[]()141122221-+-=n n ωωξωωγ []%6.1715.04.045.0112222=-⨯⨯+-= ()[]()1314.04311122222-⨯⨯+-=γ =7.76%相位差()()212n 115.015.04.02tan / 1/2tan -⨯⨯-=--=--ωωωωξϕn ()︒-=-=9.2749.0rad()()2123/11314.02tan -⨯⨯-=-ϕ= -0.29(rad)= -16.6° 所以,选择第二只传感器.5 一应变片的电阻R 0=120Ω，K=2.05，用作应变为800µm/m的传感元件。
(1)求△R 与△R/R ；(2)若电源电压U i =3V ，求其惠斯通测量电桥的非平衡输出电压U 0。
解：由 K=εRR /∆，得361064.1m10m 80005.2K R R -⨯=μμ⨯=ε=∆则 ΔR=1.64×10-3 ×R=1.64×10-3 ×120Ω=0.197Ω其输出电压为()V R R U U i 3301023.11064.1434--⨯=⨯⨯=∆⋅==1.23(mV)6 如果将120Ω的应变片贴在柱形弹性试件上，该试件的截面积S=0.5×10-4m 2，材料弹性模量E=2×101l N/m 2。
若由5×104N 的拉力引起应变片电阻变化为1.2Ω，求该应变片的灵敏系数K 。
解：应变片电阻的相对变化为01.010011202.1===∆R R柱形弹性试件的应变为；005.0102105.01051144=⨯⨯⨯⨯===-SE F E σε应变片的灵敏系数为 2005.001.0/==∆=εR R K7 以阻值R=120Ω，灵敏系数K=2.0的电阻应变片与阻值120Ω的固定电阻组成电桥，供桥电压为3V ，并假定负载电阻为无穷大，当应变片的应变为2µε和2000µε时，分别求出单臂、双臂差动电桥的输出电压，并比较两种情况下的灵敏度。
解：依题意单臂：⎩⎨⎧=⇒⨯=⇒⨯=⨯⨯==--μεεμεεεε2000)(1032)(1030.243436i o V V k U U差动：⎩⎨⎧=⇒⨯=⇒⨯=⨯⨯==--μεεμεεεε2000)(1032)(1030.223236i o V V k U U灵敏度：⎩⎨⎧==差动）单臂）(2/(4/i i oKU KU U K u ε 可见，差动工作时，传感器及其测量的灵敏度加倍。
8 一台采用等强度梁的电子称，在梁的上下两面各贴有两片电阻应变片，做成称重传感器，如习题图2—12所示。
已知l=10mm ，b 0=llmm ，h=3mm ，E=2.1×104N/mm 2，K=2，接入直流四臂差动电桥，供桥电压6V ，求其电压灵敏度(K u =U o /F)。
当称重0.5kg 时，电桥的输出电压U o 为多大?(a) (b)解：等强度梁受力F 时的应变为E b h Fl026=ε 当上下各贴两片应变片，并接入四臂差动电桥中时，其输出电压：E b h Fl KU K U U i i O 02644==ε则其电压灵敏度为 422101.21136100626⨯⨯⨯⨯⨯⨯===︒Eb h l K F U K io u υ =3.463×10-3 (V/N)=3.463(mV/N)当称重 F=0.5kg=0.5×9.8N=4.9N 时，输出电压为U 0 =K u F=3.463×4.9=16.97(mV)9 现有基长为10mm 与20mm 的两种丝式应变片，欲测钢构件频率为10kHz 的动态应力，若要求应变波幅测量的相对误差小于0.5％，试问应选用哪一种?为什么?( 应变波的传播速度为5000米/秒)解： λ=v/f =5000/（10⨯103）=0.5(m)l 0=10mm 时%066.0118050010sin 105001sin 001-=-⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯=-︒πλππλδl l ＝l 0=20mm 时 %26.0118050020sin 205002-=-⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯=︒πδ 由此可见，应选用基长l 0=10mm 的应变片.10 有一只差动电感位移传感器，已知电源电U sr =4V ，f =400Hz ，传感器线圈铜电阻与电感量分别为R=40Ω，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R 3和R 4的值；(2)当△Z=10时，分别接成单臂和差动电桥后的输出电压值；解：（1） 线圈感抗X L =ωL=2πf L=2π⨯400⨯30⨯10-3=75.4（Ω） 线圈的阻抗()Ω=+=+=4.854.75402222L X R Z 故其电桥的匹配电阻(见习题图3-16)R 3 = R 4 =Z=85.4（Ω）（2）当ΔZ=10Ω时，电桥的输出电压分别为单臂工作：()V Z Z U U sr sc 117.04.8510444=⨯=∆= 双臂差动工作：()V Z Z U U sr sc 234.04.8510242=⨯=∆=11 在压力比指示系统中采用差动式变间隙电容传感器和电桥测量电路，如习题11图所示。
已知：δ0=0.25mm ；D =38.2mm ；R =5.1k Ω；U sr =60V(交流)，频率f =400Hz 。
试求：(1)该电容传感器的电压灵敏度K u (V/µm)；(2)当电容传感器的动极板位移△δ=10µm 时，输出电压U sc 值。
习题图11解：由传感器结构及其测量电路可知（1）初始电容0200214δπεD C C C === ()()pF F 6.40106.401025.04102.381085.81232312=⨯=⨯⨯⨯⨯⨯⨯=----π 由于 1200106.4040021211-⨯⨯⨯===ππωfC C X c())k .(R .Ω=>>Ω⨯=1510896 则0022δd U C C U U i i ∆=∆=从而得μm /V 12.0V /mm 12025.0260200==⨯==∆=δi u U d U K12 有一台变间隙非接触式电容测微仪，其传感器的极板半径r=4mm ，假设与被测工件的初始间隙d 0=0.3mm 。
试求：(1)如果传感器与工件的间隙变化量△d=±10µm ，电容变化量为多少?(2)如果测量电路的灵敏度足K u =100mV/pF ，则在△d=±1µm 时的输出电压为多少?解：由题意可求（1）初始电容：()()pF 48.1F 1048.1103.01041085.81232312020000=⨯=⨯⨯⨯⨯⨯===----ππεεd r d S C由 00d d C C ∆=∆，则当Δd=±10um 时 pF 049.03.0101048.1300±=⨯±⨯=∆=∆-d d C C如果考虑d 1=0.3mm+10µm 与d 2=0.3mm ﹣10µm 之间的电容变化量ΔC ′，则应为ΔC ′=2|ΔC|=2×0.049=0.098pF(2) 当Δd=±1µm 时pF0049.0pF48.1103.013±=⨯⨯±=∆=∆mmCddCμμ由K u=100mV/pF=U0/ΔC，则U0=K uΔC=100mV/pF×(±0.0049pF)=±0.49mV13 习题图13(a)所示差动式同心圆筒柱形电容传感器，其可动内电极圆筒外经d=9.8mm，固定电极外圆筒内经D=10mm，初始平衡时，上、下电容器电极覆盖长度L1=L2=L0=2mm，电极间为空气介质。
试求：（1）初始状态时电容器C1、C2的值；（2）当将其接入习题图4-14(b)所示差动变压器电桥电路，供桥电压E=10 V（交流），若传感器工作时可动电极筒最大位移∆x= ±0.2mm，电桥输出电压的最大变化范围为多少？(a) (b)习题图13解（1）初始状态时pF51.5)F(1051.58.910ln1021085.82ln21231221=⨯=⨯⨯⨯⨯⨯====---ππεdDLCCC（2）当动电极筒位移∆x= +0.2mm（向上）时，L1=2+0.2=2.2mm，L2=2-0.2=1.8mm，则pF06.6)F(1006.68.910ln102.21085.82ln21231211=⨯=⨯⨯⨯⨯⨯==---ππεdDLC4.96pF(F)1096.48.910ln108.11085.82123122=⨯=⨯⨯⨯⨯⨯=---πC差动变压器电桥输出为)V(5.096.406.696.406.621022121=+-⋅=+-⋅=CCCCEU同理，当动电极筒位移∆x= -0.2mm（向下）时，L1=2-0.2=1.8mm，L 2=2+0.2=2.2mm ，则pF 06.6 pF 96.421==C C 差动变压器电桥输出为)V (5.096.406.606.696.421022121-=+-⋅=+-⋅=C C C C E U因此，当传感器可动电极筒最大位移∆x = ±0.2mm ，电桥输出电压的最大变化范围为±0.5V 。