现代传感技术第三章课后习题答案
最新教科版高中物理选修3-2学案：第三章 传感器3章末总结 Word版含答案
学案3 章末总结传感器⎩⎪⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎪⎧ 定义：是把被测的非电信息，按一定规律转换成与之对应的电信息的器件或装置结构框图：――→非电信息敏感元件―→处理电路――→电信息敏感元件⎩⎪⎨⎪⎧ 力敏元件光敏元件热敏元件磁敏元件气敏元件应用⎩⎪⎨⎪⎧ 温度传感器光传感器洗衣机、电冰箱等电器中的传感器一、常见敏感元件的特点及应用1．光敏电阻：光敏电阻的阻值与所受光照的强度有关，光照增强阻值减小，光照减弱阻值增大．2．金属热电阻：金属热电阻的电阻率随温度升高而增大．3．热敏电阻：热敏电阻有正温度系数和负温度系数两种．正温度系数的热敏电阻的阻值随温度升高而增大，负温度系数的热敏电阻的阻值随温度升高而减小．4．霍尔元件能够把磁感应强度这个磁学量转换成电压这个电学量．例1 如图1所示是一火警报警器的部分电路示意图．其中R 2为用半导体负温度系数热敏材料制成的传感器，电流表为值班室的显示器，a 、b 之间接报警器．当传感器R 2所在处出现火情时，显示器的电流I ，报警器两端的电压U 的变化情况是 ( )图1A．I变大，U变大B．I变大，U变小C．I变小，U变大D．I变小，U变小解析R2所在处出现火情时，温度升高，则R2的阻值减小．R2↓→R总↓→I干↑→U1↑→U3↓→I↓，故显示器的电流I变小，由U＝E－I干r，I干变大，知U变小，故选项D正确．答案 D针对训练如图2所示是某居民小区门口利用光敏电阻设计的行人监控装置，R1为光敏电阻，R2为定值电阻，A、B接监控装置．则( )图2①当有人通过而遮蔽光线时，A、B之间电压升高②当有人通过而遮蔽光线时，A、B之间电压降低③当仅增大R2的阻值时，可增大A、B之间的电压④当仅减小R2的阻值时，可增大A、B之间的电压A．①③B．①④C．②③D．②④答案 C解析R1是光敏电阻，有光照射时，阻值变小，当有人通过而遮蔽光线时，R1的阻值变大，回路中的电流I减小，A、B间的电压U＝IR2减小，故①错误，②正确；由闭合电路欧姆定律得：U＝E－I(R1＋r)，当仅增大R2的阻值时，电路中的电流减小，A、B间的电压U增大，故③正确；当仅减小R2的阻值时，电路中的电流增大，A、B间的电压U减小，故④错误，故应选C.二、传感器的应用1．传感器的应用传感器的应用过程包括三个环节：感、传、用．(1)“感”是指传感器的敏感元件感应信息，并转化为电学量．(2)“传”是指通过电路等将传感器敏感元件获取并转化的电学信息传给执行机构．(3)“用”是指执行机构利用传感器传来的信息进行某种显示或某种动作．2．传感器电路问题的设计思路处理与传感器有关的电路设计问题时，可将整个电路分解为：(1)传感器所在的信息采集部分；(2)转化传输部分(这部分电路往往与直流电路的动态分析有关)；(3)执行电路．例2传感器担负着信息的采集任务，在自动控制中发挥着重要作用，传感器能够将感受到的物理量(如温度、光、声等)转换成便于测量的量(通常是电学量)，例如热敏传感器，主要是应用了半导体材料制成的热敏电阻，某热敏电阻R T阻值随温度变化的图线如图3甲所示，图乙是由该热敏电阻R T作为传感器制作的简单自动报警器线路图．问：图3(1)为了使温度过高时报警器铃响，c应接在________(填“a”或“b”)处．(2)若要使启动报警的温度提高些，应将滑动变阻器的滑片P向________移动(填“左”或“右”)．(3)如果在调试报警器达到最低报警温度时，无论如何调节滑动变阻器的滑片P都不能使报警器工作，且电路连接完好，各电路元件都能处于工作状态，则造成工作电路实际不能工作的原因可能是______________________________________________________________．解析热敏电阻R T在温度升高时阻值变小，电路中电流变大，电磁铁磁性增强，把右侧衔铁吸引过来，与a接触，故c应接在a处；为使启动报警的温度提高，则应使电路中电阻更大，这样使报警温度提高，滑片应左移．答案(1)a(2)左(3)电源提供电压太小，以至于电磁铁磁性太弱或弹簧劲度系数太大例3一热敏电阻阻值随温度变化的图像如图4甲所示．请应用这一热敏电阻自行设计一控制电路．当温度高于某一值后红色指示灯亮，则温度低于这一值时绿色指示灯亮．图4给你的器材有：如图乙所示的继电器一个(a、b为常闭触点．c、d为常开触点)、热敏电阻一只、滑动变阻器一只、红绿色指示灯各一个、两个独立的电池组、开关两个、导线若干等．解析由题图中甲可以看出热敏电阻的阻值随温度升高而减小，是负温度系数的热敏电阻．当温度低于这一值时，热敏电阻的阻值较大，流过电磁铁的电流较小，a、b为常闭触点，连接上绿灯，绿色指示灯亮．当温度高于这一值时，热敏电阻的阻值较小，流过电磁铁的电流较大，c、d被闭合，连接上红灯，红色指示灯亮，滑动变阻器作限流式连接，通过调节满足热敏电阻对某一温度的控制．答案设计的控制电路如图所示．1．(常见敏感元件的特点及应用)如图5所示，R T为正温度系数热敏电阻，R1为光敏电阻，R2和R3均为定值电阻，电源电动势为E，内阻为r，为理想电压表，现发现电压表示数增大，可能的原因是( )图5①热敏电阻温度升高，其他条件不变②热敏电阻温度降低，其他条件不变③光照增强，其他条件不变④光照减弱，其他条件不变A．①③B．①④C．②③D．②④答案 D解析电压表示数变大，而R3为定值电阻，说明流经R3的电流增大，由电路结构可知，这可能是由于R T阻值减小或R1阻值增大，由热敏电阻和光敏电阻特性知，可能是由于温度降低或光照减弱，故②、④正确，①、③错误．2．(传感器的应用)如图6所示是一种水位自动报警器的原理示意图，当杯中的水的水位到达金属块B时，出现的情况是 ( )图6A．L1灯亮B．L2灯亮C．L1、L2两灯同时亮D．L1、L2两灯都不亮答案 B解析由电路结构可以看出，当杯中的水的水位到达B时，左端电路被接通，这样螺线管就产生磁场，相当于一个磁铁，对与弹簧相连的衔铁产生吸引作用，使之向下移动，这样L2电路被接通．3．(传感器的应用)如图7所示为大型电子地磅电路图，电源电动势为E ，内阻不计．不称物体时，滑片P 在A 端，滑动变阻器接入电路的有效电阻最大，电流较小；称物体时，在压力作用下滑片P 下滑，滑动变阻器有效电阻变小，电流变大，这样把电流对应的重量值刻在刻度盘上，就可以读出被称物体的重量值．若滑动变阻器上A 、B 间距离为L ，最大阻值等于定值电阻的阻值R 0，已知两弹簧的总弹力与形变量成正比，比例系数为k ，则所称物体的重量G 与电流大小I 的关系为 ( )图7A ．G ＝2kL －EkL IR 0B ．G ＝kL ＋EkL IR 0C ．G ＝E IR 0＋kL D ．G ＝kL 答案 A解析 设放上物体后，滑片P 向下滑动x ，处于平衡．由受力平衡得：G ＝kx① 由闭合电路欧姆定律得：(R 0＋L －x L R 0)I ＝E ② 由①②得：G ＝2kL －EkL IR 0. 4．(传感器的应用)用如图8所示的电磁继电器设计一个高温报警器，要求是：正常情况绿灯亮，有险情时电铃报警．可供选择的器材如下：热敏电阻、绿灯泡、小电铃、学生用电源、继电器、滑动变阻器、开关、导线．图8答案 如下图所示．解析将热敏电阻、学生用电源、滑动变阻器、开关串联接入继电器的a、b端；将学生用电源与电铃、绿灯泡分别接入c、d、e之间．正常情况时热敏电阻阻值大，ab间电流小，电磁铁磁性弱，c、e接通，绿灯亮，温度升高时，热敏电阻阻值变小，a、b间电流变大，电磁铁磁性变强，吸住衔铁，c、d接通，c、e断开，绿灯灭，电铃响．。
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2-4 2-5 原因：U (® NR 、 △氏斗=亍————+—△R, 1 A/?. 一 △七 A/?.R\ R 2 R$ M 衡量传感器静态特性的主要指标。
说明含义。
1、 线性度一一表征传感器输出■输入校准曲线与所选定的拟合直线之间的吻合(或偏离)程度的指标。
2、 灵敏度一一传感器输出量增量与被测输入量增量之比。
3、 分辨力一一传感器在规定测量范围内所能检测出的被测输入量的最小变化量。
1・2计算传感器线性度的方法，差别。
1、 理论直线法：以传感器的理论特性线作为拟合直线，与实际测试值无关。
2、 端点直线法：以传感器校准曲线两端点间的连线作为拟合直线。
3、 “最佳直线”法：以“最佳直线”作为拟合直线，该直线能保证传感器正反行程校准曲线对它的正负偏差相等 并且最小。
这种方法的拟合精度最高。
4、 最小二乘法：按最小二乘原理求取拟合直线，该直线能保证传感器校准数据的残差平方和最小。
2- 1金属应变计与半导体工作机理的异同？比较应变计各种灵敏系数概念的不同意义。
(1)相同点：它们都是在外界力作用下产生机械变形，从而导致材料的电阻发生变化所；不同点：金属材料的应变效应以机械形变为主，材料的电阻率相对变化为辅；而半导体材料则正好相反，其应变效应以机械形变导致的电阻率的 相对变化为主，而机械形变为辅。
(2)对于金属材料，灵敏系数Ko-Km=(l+2u)+C(l-2u)o 前部分为受力后金属几何尺寸变化，一•般U ^0. 3,齿I 匕(1+2 U )=1.6；后部分为电阻率随应变而变的部分。
金属丝材的应变电阻效应以结构尺寸变化为主。
对于半导体材料，灵敏系数K 。
二Ks=(l+2u)+ nE 。
前部分同样为尺寸变化，后部分为半导体材料的压阻效应所致, 而JiE 》(1+2 u),因此Ko=Ks=JiEo 半导体材料的应变电阻效应主要基于压阻效应。
2-3简述电阻应变计产生热输出(温度误差)的原因及其补偿办法。
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【最新整理，下载后即可编辑】第1章概述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。
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第一章传感器的一般特性1－1：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。
1－2：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）描述动态特性的指标：对一阶传感器：时间常数对二阶传感器：固有频率、阻尼比。
1－7：解：Y FS=200-0=200由A=ΔA/Y FS＊100％有A＝4/200＊100％＝2％。
精度特级为2.5级。
1－8：解：根据精度定义表达式：A＝ΔA/Ay FS*100%,由题意可知：A＝1.5％，Y FS＝100所以ΔA＝A Y FS＝1.5因为 1.4＜1.5所以合格。
第二章应变式传感器2－1：答：（1）金属材料在受到外力作用时，产生机械变形，导致其阻值发生变化的现象叫金属材料的应变效应。
（2）半导体材料在受到应力作用后，其电阻率发生明显变化，这种现象称为压阻效应。
2－2：答：相同点：它们都是在外界力作用下产生机械变形，从而导致材料的电阻发生变化所；不同点：金属材料的应变效应以机械形变为主，材料的电阻率相对变化为辅；而半导体材料则正好相反，其应变效应以机械形变导致的电阻率的相对变化为主，而机械形变为辅。
2－3：答：金属应变片单位应变引起的应变片电阻的相对变化叫金属应变片的灵敏度系数；它与金属丝应变灵敏度函数不同，应变片由于由金属丝弯折而成，具有横向效应，使其灵敏度小于金属丝的灵敏度。
2－4：答：因为（1）金属的电阻本身具有热效应，从而使其产生附加的热应变；（2）基底材料、应变片、粘接剂、盖板等都存在随温度增加而长度应变的线膨胀效应，若它们各自的线膨胀系数不同，就会引起附加的由线膨胀引起的应变；常用的温度补偿法有单丝自补偿，双丝组合式自补偿和电路补偿法。
2－6：答；（1）直流电桥根据桥臂电阻的不同分成：等臂电桥、第一对称电桥和第二等臂电桥；（2）等臂电桥在R＞＞ΔR的情况下，桥路输出电压与应变成线性关系；第一对称电桥（邻臂电阻相等）的输出电压等同于等臂电桥；第二对称电桥（对臂电阻相等）的输出电压的大小和灵敏度取决于邻臂电阻的比值，当k小于1时，输出电压、线性度均优于等臂电桥和第一对称电桥。
现代传感器技术课后作业
2、什么是零点残余电压？说明零点残余电压产生的原因以及消除的方法。
差动变压器在零点位置理论上两个次级线圈电压抵消，输出为零。
实际上由于移动铁芯时的机械摩擦、间隙等原因要让铁芯完全处于零位，或检测出铁芯是否处于零位都有相当的难度，也没有必要。
通常是在人为给出一个范围，只要输出在这个范围内就认为输出为零。
这时实际输出并不一定是真正的零电压，这个电压就是零点残余电压。
1。
由于两次级线圈结构上的不对称，因而两次级电压的幅值平衡点与相位平衡点两者不重合引起的。
2。
由于铁芯材料B - H曲线的弯曲部分所引起的输出电压有高次谐波造成的。
3。
由于激磁电压波形中的高次谐波引起的。
减小零点残余电压的方法有：(1)减小电源中的谐波成分，并控制铁芯的最大工作磁感应强度，使磁路工作在磁化曲线的线性段，减小高次谐波。
(2)减小激励电流，以使电感传感器工作在磁化曲线的线性段。
(3)在设计和制造工艺上．力求做到几何尺寸对称、传感器尺寸，对称发困对称，铁磁材料要均匀，要经过适当的热处理。
以去除机械应力，改善磁性能。
(4)选用合适的测量电路．并采用补偿电路进行补偿。
在差动变压器次级串、并联适当数值的电阻、电容元件、调整这些元件的参数，可使零泣输出减少。
补偿电路的形式较多，但基本原则是：采用串联电阻来减小零他输出的基波分量；并联电阻、电容来减小零位输出的谐波分量；加上反馈支路以减小基波和谐波分量。
1、试简述为何要对热电偶进行冷端温度补偿？常用冷端温度补偿方法有哪些？试简述其原理。
热电偶热电势的大小是热端温度和冷端的函数差，为保证输出热电势是被测温度的单值函数，必须使冷端温度保持恒定；热电偶分度表给出的热电势是以冷端温度0℃为依据，否则会产生误差。
因此，常采用一些措施来消除冷锻温度变化所产生的影响，如冷端恒温法、冷端温度校正法、补偿导线法、补偿电桥法。
1．冷端恒温法一般热电偶定标时冷端温度以0℃为标准。
因此，常常将冷端置于冰水混合物中，使其温度保持为恒定的0℃。
《现代传感技术》黄元庆第3章
现代传感技术
黄元庆
CMOS传感器结构与工作原理
CMOS（Complementary Metal Oxide Semiconductor, 互 补金属氧化物半导体）图像传感器也是目前最常见的数字 图像传感器，广泛应用于数码相机、数码摄像机、照相手 机以及摄像头等产品上。
采用CMOS技术可以将光电摄像器件阵列、驱动和控制电路、信 号处理电路、模/数转换器、全数字接口电路等完全集成在一起， 可以实现单芯片成像系统，这已成为当前一个研究热点。
3.3 CCD与CMOS传感器的比较 3.4 图像测量技术
现代传感技术
黄元庆
CCD图像传感器
CCD（Charge Coupled Device）全称为电荷耦合器件， 是20世纪70年代发展起来的新型固体成像器件。
它是在MOS集成电路技术基础上发展起来的，为半导体技术应用 开拓了新的领域。 它具有光电转换、信息存储和传输等功能，具有集成度高、功耗 小、结构简单、寿命长、性能稳定等优点，能实现信息的获取、 转换和视觉功能的扩展，能给出直观、真实、多层次、内容丰富 的可视图像信息，被广泛应用于军事、天文、医疗、广播、电视、 传真通信以及工业检测和自动控制系统。 CCD是目前最为成熟，应用最为广泛的图像传感器，它的典型产 品有数码相机、摄像机等。
现代传感技术
黄元庆
CCD与CMOS传感器的比较
由于数据传送方式不同，因此CCD与CMOS传感器在效 能与应用上也有诸多差异，这些差异包括：
（1）灵敏度差异 （2）成本差异 （3）分辨率差异 （4）噪声差异 （5）功耗差异
现代传感技术
黄元庆
CMOS与CCD图像传感器的性能比较
MTF定义为：归一化的无量纲的零空间频率下的调制深度的值。
传感器技术课后习题答案
传感器技术课后习题答案传感器技术课后习题答案在传感器技术的学习中，习题是帮助我们巩固知识、检验理解程度的重要方式。
然而，有时候我们可能会遇到一些难题，无从下手。
在这篇文章中，我将为大家提供一些传感器技术课后习题的答案，希望能够帮助大家更好地理解和掌握这门课程。
1. 什么是传感器？传感器是一种能够将物理量或化学量转化为可感知的电信号的装置。
它可以通过测量、检测和感知来获取与环境相关的信息，并将其转化为可用于控制、监测和诊断等应用的电信号。
2. 传感器的分类有哪些？传感器可以根据其测量原理、传感器类型和应用领域进行分类。
按照测量原理，传感器可以分为电阻式、电容式、电感式、压力式、温度式等。
按照传感器类型，可以分为光学传感器、声学传感器、生物传感器等。
按照应用领域，可以分为汽车传感器、医疗传感器、环境传感器等。
3. 传感器的工作原理是什么？传感器的工作原理基于不同的物理效应，如电阻、电容、电感、压力、温度等。
当受测量物理量作用于传感器时，传感器内部的物理效应会发生变化，进而导致传感器输出信号的变化。
通过测量输出信号的变化，就可以得到受测量物理量的信息。
4. 传感器的应用领域有哪些？传感器广泛应用于各个领域，如工业自动化、环境监测、医疗诊断、航空航天等。
在工业自动化中，传感器可以用于测量温度、压力、流量等参数，实现对生产过程的监测和控制。
在环境监测中，传感器可以用于测量空气质量、水质、土壤湿度等，帮助我们了解和改善环境状况。
在医疗诊断中，传感器可以用于监测心率、血压、血氧等生理参数，辅助医生进行诊断和治疗。
5. 传感器的性能指标有哪些？传感器的性能指标包括灵敏度、精度、分辨率、响应时间、线性度等。
灵敏度是指传感器输出信号对输入物理量变化的敏感程度；精度是指传感器输出信号与实际值之间的偏差；分辨率是指传感器能够分辨的最小变化量；响应时间是指传感器从受到输入物理量变化到输出信号稳定所需的时间；线性度是指传感器输出信号与输入物理量之间的线性关系程度。
传感技术智慧树知到课后章节答案2023年下哈尔滨工业大学
传感技术智慧树知到课后章节答案2023年下哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学第一章测试1.如果一个传感器的转换元件输出是电流或电压，就不需要转换电路。
（）A:错 B:对答案:错2.以下哪个部分决定了传感器的转换原理？（）。
A:转换元件 B:敏感元件 C:转换电路 D:辅助电源答案:敏感元件3.半导体材料受到外力作用时其电阻率会发生变化，这一现象称之为？（）。
A:压电效应 B:霍尔效应 C:压阻效应 D:应变效应答案:压阻效应4.描述一个传感器动态特性对阶跃信号的响应的技术指标有？（）A:迟滞误差 B:稳定时间 C:过渡时间 D:超调量答案:稳定时间;过渡时间;超调量5.被测量直接输入给敏感元件，其输出一般是与被测量不同种类的另外一种量。
（）A:错 B:对答案:对第二章测试1.双量程动态测力弹性体系统中，大小量程的弹性体通常都是全程参与整个测量过程。
（）A:对 B:错答案:对2.薄膜应变片是三层式结构，具体包括（）。
A:绝缘层 B:敏感层 C:基片 D:粘接层答案:绝缘层;敏感层;基片3.光纤传感器的组成主要包括（）。
A:光纤耦合器 B:光探测器 C:光纤 D:光源答案:光纤耦合器;光探测器;光纤;光源4.利用光弹效应测量压力偏振调制光纤压力传感器最终探测的是光纤的哪个参数变化（）。
A:相位 B:光强 C:频率 D:偏振及波长答案:光强5.扭矩的测量方法可以分为（）。
A:平衡力法 B:传递法 C:等价转换法 D:能量转换法答案:平衡力法;传递法;能量转换法第三章测试1.光栅传感器的基本组成部分包括（）。
A:光电器件 B:聚光镜 C:光栅副 D:光源答案:光电器件;聚光镜;光栅副;光源2.莫尔条纹的三个参数：栅距W，夹角θ，条纹间距B，它们之间的关系为（）。
A:B≈W*θ B:B≈θ+W C:B≈θ/W D:B≈W/θ答案:B≈W/θ3.莫尔条纹明暗区的反衬程度为对比度。
如果对比度太低，说明输出信号太小，信噪比低。
(完整word版)第0-5章 传感器 习题答案
第0章作业答案0.1传感器的定义是什么？解：能感受规定的被测量并按一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置。
从传感器输入端来看，一个指定的传感器只能感受或响应规定的物理量，即传感器对规定的被测量具有最大的灵敏度和最好的选择性。
从输出端看，传感器的输出信号为“可用信号”。
这意指传感器的输出信号中不但载运着待测的原始信息，而且是能够被远距离传送、后续测量环节便于接收和进一步处理的信号形式，最常见的是电信号。
从输入与输出关系来看，这种关系应具有“一定规律”。
其意指传感器的输入与输出应是相关的，而且这种规律是可复现的。
0.5 画出以下结构型传感器的组成框图与写出其输入、输出量的名称。
解：（3）电容式加速度传感器；中间变量0.7 将一热电偶与通用数字电压表组成测温系统与配用同类热电偶的专用测温仪相比较，有何主要的不同之处？解：前者输出为电压信号，后者输出为被测量的测量值。
0.12 智能传感器技术的主要特征是什么，从何时开始发展起来的？解：主要特征是：传感器与计算机或微处理器赋予智能的结合，从而兼有信息获取与信息处理双重功能的传感器系统。
20世纪80年代，随着微处理器迅速发展普及，智能传感器相继发展起来。
第1章作业答案1.1 传感器静态模型有哪几种常见形式。
解：1．列表形式将标定实验获得的一系列x i、y i离散值(i=1,2,…N)列成表来表征x-y关系。
2．曲线形式以输入量x(P)为横坐标，输出量y(U)为纵坐标，将标定实验获得的一系列x i、y i对应值在坐标平面上给出。
3．数学表达式形式根据标定实验得出的一系列x i、y i离散标定值可求出其拟合曲线的数学表达式。
对于实际的传感器系统，其输入与输出关系往往不是理想直线，故而静态特性也即静态模型常由多项式来表示：y(x)=S0+S1x+ S2x2+…S n x n1.2 测得某放大器的输入——输出关系的两对数据如下，试求其放大倍数K。
输入输出0.000mV -3.65mV0.500mV 63.25mV 解：第1章练习与实践1.6－1 已知某压力传感器的静态模型，由标定实验数据列表形式给出如下：要求“采用”远程网络测控实验室中的“线性拟合演示仪”与“多项式拟合演示仪”。
传感器课后题答案
第一章1.何为准确度、精密度、精确度并阐述其与系统误差和随机误差的关系。
;答：准确度：反映测量结果中系统误差的影响程度。
精密度：反映测量结果中随机误差的影响程度。
精确度：反映测量结果中系统误差和随机误差综合的的影响程度，其定量特征可用测量的不确定度表示。
4.为什么在使用各种指针式仪表时，总希望指针偏转在全量程的2/3以上范围内使用答：选用仪表时要考虑被测量的大小越接近仪表上限越好，为了充分利用仪表的准确度，选用仪表前要对被测量有所了解，其被测量的值应大于其测量上限的2/3。
14.何为传感器的静态标定和动态标定试述传感器的静态标定过程。
答：静态标定：确定传感器的静态特性指标，如线性度、灵敏度、滞后和重复性等。
动态标定：确定传感器的动态特性参数，如频率响应、时间常数、固有频率和阻尼比等。
（静态标定过程：①将传感器全量程分成如干等间距点。
②根据传感器量程分点情况，由小到大一点一点地输入标准量值，并记录与各输入值相应的输出值。
③将输入值由大到小一点一点减小，同时记录与各输入值相对应的输出值。
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传感器的线性度、灵敏度、迟滞和重复性等静态特性指标。
第二章~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：应变效应：金属丝的电阻随着它所受的机械形变的大小而发生相应的变化的现象称为金属应变效应。
工作原理：在电阻丝拉伸极限内，电阻的相对变化与应变成正比，即：=K0(K0：电阻丝的灵敏系数、：导体的纵向应变)2.金属电阻应变片与的工作原理有何区别各有何优缺点答：区别：金属电阻变化主要是由机械形变引起的；半导体的阻值主要由电阻率变化引起的。
优缺点：金属电阻应变片的主要缺点是应变灵敏系数较小，半导体应变片的灵敏度是金属电阻应变片50倍左右。
-6.什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：直流电桥：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。
传感器第3章习题及参考答案
解：根据（3.4）式 L W 20S
2l0
传感器的输出L∝f（w，u，s，l0）当w，u，s一定时，
L线∝性f（度l0（）P68式（3.16））： r l
灵敏度
Ks
W 20
2l0
l0
要提高灵敏度，气隙初始距离 l0 应尽量小。但 l0减小，为使灵 敏度非线性误差不变，必使测量的范围△l变小。一般对于变气
f ebxa f
f 2.33
既有
f ey f
设y=bx+a
将上表格中的f，f∞代入此式即可得到一组新的表格
f e y f 2.523 y 1.66 f e y f 2.502 y 1.78
位移x/mm 0.3 0.5 1.0
（2）调频式（FM）电路
当电涡流线圈与被测物体距离x0改变时，电涡流线圈的 电感量L也随之改变，引起LC振荡器的输出频率变化。 此频率可直接用计算机测量。如果要用模拟仪器进行显
示和记录，必须使用鉴相器，将 f 转变为电压 U
22、某变气隙长度电感传感器，铁心横截面积s=1.5cm2，磁 路长度L=20cm，相对磁导率u=5000，气隙 lg 0.5cm, l 0.1mm
，真空磁导率 0 4 10 7 H / m
线圈匝数W=3000，求该单极电感传感器的灵敏度 L / l
若做成差动结构形式，其灵敏度有何变化？
解：铁芯磁阻可忽略不计，
由（3.15）式可得单极电感传感器的灵敏度：
k
L l
L0 l0
W 20
2l 2
S
0
30002
4 107 1.5104
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
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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
(完整版)现代传感技术与系统课后答案
现代传感技术与系统课后答案第1章绪论1.传感器的基本概念是什么？一般情况下由哪几部分组成？国家标准（GB7665-87）传感器的定义：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，通常由敏感元件和转换元件组成。
2.传感器有几种分类形式，各种分类之间有什么不同？共有10种分类形式。
根据传感器的工作机理：基于物理效应、基于化学效应、基于生物效应；传感器的构成原理：结构型与物性型；能量转换情况：能量转换型和能量控制型；根据传感器的工作原理分类：可分为电容式、电感式、电磁式、压电式、热电式、气电式、应变式等；根据传感器使用的敏感材料分类：可分为半导体传感器、光纤传感器、陶瓷传感器、高分子材料传感器、复合材料传感器等；根据传感器输出信号为模拟信号或数字信号：可分为模拟量传感器和数字量（开关量）传感器；根据传感器使用电源与否：可分为有源传感器和无源传感器；根据传感器与被测对象的空间关系：可分为接触式传感器和非接触式传感器；根据与某种高新技术结合而得名的传感器：如集成传感器、智能传感器、机器人传感器、仿生传感器等；根据输入信息分类：可分为位移、速度、加速度、流速、力、压力、振动、温度、湿度、粘度、浓度等。
3.举例说明结构型传感器与物性型传感器的区别。
结构型：利用物理学中场的定律构成的，特点是其工作原理是以传感器中元件相对位置变化引起场的变化为基础，而不是以材料特性变化为基础。
其基本特征是以其结构的部分变化或变化后引起场的变化来反映被测量（力、位移等）的变化。
如电容传感器利用静电场定律研制的结构型传感器。
物性型：利用物质定律构成的,如虎克定律、欧姆定律等。
物质定律是表示物质某种客观性质的法则。
这种法则，大多数是以物质本身的常数形式给出。
这些常数的大小，决定了传感器的主要性能。
因此，物性型传感器的性能随材料的不同而异。
如，光电管利用了外光电效应，压敏传感器是利用半导体的压阻效应。
4.传感器与传感技术概念有什么不同？答：传感器是获取信息的工具。
传感器原理及应用课后习题答案
习题集及答案第1章概述1.1 什么是传感器？按照国标定义，“传感器”应该如何说明含义？1.2 传感器由哪几部分组成？试述它们的作用及相互关系。
1.3 简述传感器主要发展趋势，并说明现代检测系统的特征。
1.4 传感器如何分类？按传感器检测的范畴可分为哪几种？1.5 传感器的图形符号如何表示？它们各部分代表什么含义？应注意哪些问题？1.6 用图形符号表示一电阻式温度传感器。
1.7 请例举出两个你用到或看到的传感器，并说明其作用。
如果没有传感器，应该出现哪种状况。
1.8 空调和电冰箱中采用了哪些传感器？它们分别起到什么作用？答案1.1答：从广义的角度来说，感知信号检出器件和信号处理部分总称为传感器。
我们对传感器定义是：一种能把特定的信息（物理、化学、生物）按一定规律转换成某种可用信号输出的器件和装置。
从狭义角度对传感器定义是：能把外界非电信息转换成电信号输出的器件。
我国国家标准（GB7665—87）对传感器（Sensor/transducer）的定义是：“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”。
定义表明传感器有这样三层含义：它是由敏感元件和转换元件构成的一种检测装置；能按一定规律将被测量转换成电信号输出；传感器的输出与输入之间存在确定的关系。
按使用的场合不同传感器又称为变换器、换能器、探测器。
1.2答：组成——由敏感元件、转换元件、基本电路组成；关系，作用——传感器处于研究对象与测试系统的接口位置，即检测与控制之首。
传感器是感知、获取与检测信息的窗口，一切科学研究与自动化生产过程要获取的信息都要通过传感器获取并通过它转换成容易传输与处理的电信号，其作用与地位特别重要。
1.3答：（略）答：按照我国制定的传感器分类体系表，传感器分为物理量传感器、化学量传感器以及生物量传感器三大类，含12个小类。
按传感器的检测对象可分为：力学量、热学量、流体量、光学量、电量、磁学量、声学量、化学量、生物量、机器人等等。
现代传感技术习题答案
4月2日课堂作业一、单选题（共20分）l 、信号中若含有周期成分，则当τ→∞时，)(x τR 呈（ D ）变化。
(A)衰减；(B)非周期；(C)2倍周期性；（D ）同频周期性2、两同频方波的互相关函数曲线是（ A ）。
(A)不是B, C 或D ；(B ）方波；（C ）三角波；(D ）正弦波3、相关系数xy ρ的取值范围处于（ B ）之间。
(A) 0和1 ； (B) +1和-1；(C)-1和0；(D)+∞和-∞之间。
4、当τ=0，自相关函数)0(x R 必为（ C ）。
(A)零；(B)无限大；(C)最大值；(D)平均值5、当τ→∞时，均值非零的随机信号的自相关函数)(x τR 为（D ）。
(A)无穷大；（B ）2ψ; (C)无穷小；(D)2μ6、下面对线性系统的输入、输出间关系表述正确的是（B ）。
(A)())()(2f X f H f Y =；(B)x xy S f H )(S =； (C)x S f H )(S y =)； (D) )()()(S f S f S f y x xy =7、如图所示，含有正弦信号的随机信号的概率密度函数图为( D )。
8、对某设备采用均方根值诊断法，如果关注的振动频率是50Hz,那么适宜的测量参数是（C ）。
(A)加速度；(B)速度；(C)位移；(D)相位9、时域信号的时移，则频谱变化为（D ）。
A 、扩展 ；B 、压缩 ；C 、不变 ；D 、相移10、 当τ→∞时,信号x （t ）的自相关函数Rx （τ）呈周期性变化,说明该信号( B )。
A 、为周期信号；B 、含有周期成份；C 、为离散信号；D 、为非周期信号。
二、填空题（共20分）1、若信号x(t)和 y(t)满足y(t)=k x(t)+b 的关系，其中k, b 均为常数，则其互相关系数)(xy τρ=（ 1或-1 ）。
2、若随机信号x(t)和y(t)均值都为零，当τ→∞时，互相 关函数)(R τxy = ( 0 )。
《传感器技术》第3版课后部分习题解答
潘光勇0909111621 物联网1102班《传感器技术》作业第一章习题一1-1衡量传感器静态特性的主要指标。
说明含义。
1、线性度——表征传感器输出-输入校准曲线与所选定的拟合直线之间的吻合（或偏离）程度的指标。
2、回差（滞后）—反应传感器在正（输入量增大）反（输入量减小）行程过程中输出-输入曲线的不重合程度。
3、重复性——衡量传感器在同一工作条件下，输入量按同一方向作全量程连续多次变动时，所得特性曲线间一致程度。
各条特性曲线越靠近，重复性越好。
4、灵敏度——传感器输出量增量与被测输入量增量之比。
5、分辨力——传感器在规定测量范围内所能检测出的被测输入量的最小变化量。
6、阀值——使传感器输出端产生可测变化量的最小被测输入量值，即零位附近的分辨力。
7、稳定性——即传感器在相当长时间内仍保持其性能的能力。
8、漂移——在一定时间间隔内，传感器输出量存在着与被测输入量无关的、不需要的变化。
9、静态误差（精度）——传感器在满量程内任一点输出值相对理论值的可能偏离（逼近）程度。
1-2计算传感器线性度的方法，差别。
1、理论直线法：以传感器的理论特性线作为拟合直线，与实际测试值无关。
2、端点直线法：以传感器校准曲线两端点间的连线作为拟合直线。
3、“最佳直线”法：以“最佳直线”作为拟合直线，该直线能保证传感器正反行程校准曲线对它的正负偏差相等并且最小。
这种方法的拟合精度最高。
4、最小二乘法：按最小二乘原理求取拟合直线，该直线能保证传感器校准数据的残差平方和最小。
1—4 传感器有哪些组成部分？在检测过程中各起什么作用？答：传感器通常由敏感元件、传感元件及测量转换电路三部分组成。
各部分在检测过程中所起作用是：敏感元件是在传感器中直接感受被测量，并输出与被测量成一定联系的另一物理量的元件，如电阻式传感器中的弹性敏感元件可将力转换为位移。
传感元件是能将敏感元件的输出量转换为适于传输和测量的电参量的元件，如应变片可将应变转换为电阻量。
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思考题
1.传感器一般包括哪些部分，各部分的作用是什么？
答：1、敏感元件：直接感受被测量，以确定的关系输出某一物理量（包括电学量）。
2、转换元件：将敏感元件输出的非电量物理量转换为电学量（包括电路参数量）。
3、转换电路：将电路参数（如电阻、电容、电感）量转换成便于测量的电学量（如电压、电流、频率等）。
2.从传感器的结构形式来划分，可将传感器按其构成方法分为哪几类？各类型的特点是什么？并画出各类型的结构简图。
答:1.通用型、2.参比型、3.差动型、4.反馈型。
1.通用型根据组成可分为：能量变换基本型、能量控制基本型、能量变换特殊型（辅助能源型）、电路参数型和多级变换型。
（1）能量变换基本型
特点：（1）只由敏感元件构成。
（2）不需外
加电源，敏感元件就是能量变换元件，能量从被测对象获得，输出能量较弱。
（3）利用热平衡现象或传输现象中的一次效应制成是可逆的。
（4）对被测对象有负荷效应（因输出逆效应而影响输入）。
（5）输出能量不可能大于被测对象的能量。
（2）能量控制基本型特点：
（1）也由敏感元件组成，但需外加电源才能将被测非电量转换成电量输出。
（2）输出能量可大于被测对象具有的能量。
（3）无需变换电路即可有较大的电量输出。
（3）能量变换特殊型（辅助能源型）特点：（1）只由敏感元件构成。
（2）能量从被测对象获得，属能量变换型。
（3）辅助能源是为了增加抗干扰能力或提高稳定性，或取出信号，或为原理所需要而使用固定磁场。
（4）电路参数型特点：(1) 敏感元件对输入非电信号进行阻抗变换。
(2) 转换电路含有该敏感元件。
(3) 电源向转换电路提供能量从而输出电量，属于能量控制型。
(4) 输出能量远大于输入能量。
(5) 利用传输现象中的二次效应都属于此类传感器。
5)多级变换型
2.参比补偿型特点：(1) 采用两个（或两个以上）性能完全相同的敏感元件。
其中一个感受被测量和环境量，另一个只感受环境量作补偿用。
(2) 两个敏感元件同时接到电桥的相邻两臂或反串。
(3) 能消除环境和条件变化干扰的影响（如温度、电源电压）。
3.差动结构型特点：(1) 采用两个（或两个以上）性能完全相同的敏感元件，同时感受相同的环境影响量和方向相反的被测量。
(2) 反串或接入电桥相邻的两臂。
(3) 输出信号提高一倍。
(4) 传感器差动结构以提高灵敏度、线性度，减小或消除环境因素的影响。
4.反馈型特点：(1) 传感器的敏感元件（或转换元件）同时兼作反馈元件。
(2) 是闭环系统、传感器输入处于平衡状态，故又称为平衡式传感器。
(3) 主要有力（位移）反馈和热反馈型，如差动电容力平衡式加速度传感器、热线热反馈型流速传感器等。
4) 结构较复杂，应用于特殊场合（高精度微差压、高流速）。
3.传感器与被测对象之间有哪些关联形式？
答：固体，流体。
4.传感器的输出数学模型是什么？简述传感器对信号的选择方式。
答：
固定式，补偿式，差动方式，频率域及时间域的选择
5.什么是示容变量和示强变量？
答：描述热平衡状态系统的物理量称为状态量。
如果把这个系统分割成若干个小系统，则状态量可分为两种：①与分割方法无关，其性质由其量的大小来决定的状态量。
称为强度型状态量，简称示强变量。
如温度、压力、电场强度、磁场强度。
②具有与系统的大小（体积、面积等）成正比性质的状态量，称为容量型状态量，简称示容变量，又叫容量量或广延量。
如能量、熵、位移等。
6.什么是传感器负载效应？如何消除负载效应的影响？
答：在实际测量中，测量系统与被测量对对象之间，测量系统内部各环节相互连接必然产生相互作用。
接入的测量装置，构成被测量对象的负载；后接环节成为前接环节的负载。
减小负载效应的措施：1.提高后续环节（负载）的输入阻抗。
2.在原来两个相连环节中，插入高输入阻抗，低输出阻抗的放大器，以便一方面减少从前一环节吸取的能量，另一方面在承受后以环节（负载）后又能进、暗笑电压输出的变化，从而减轻总的负载效应。
3.使用反馈或零点测量原理，使后面环节几乎不从前面环节吸取能量。
7.传感器的静态特性是什么？由哪些性能指标描述？
答：传感器的静态特性是指在稳态（静态）信号作用之下（及输入量对时间t 的各阶导数等于0），其输出——输入关系的数学模型。
指标：量程和测量范围，线性度，滞后，重复性，灵敏度，分辨率，阈值，稳定性，漂移及精度等。
8.传感器的动态特性主要技术指标有哪些？它们的意义是什么？
答：1.阶跃响应及时域性能指标——时间常数，上升时间，响应时间，超调量，峰值时间，延迟时间，衰减率，稳态误差。
9.传感器的静态特性与动态特性的区别何在？
答：静态特性是指被测量信号不随时间的变化而变化（或变化很慢）。
动态特性是指被测量信号随时间的变化而变化。
10.一阶传感器的传递函数和频率响应函数是什么？ 答：0101)()()(a s a b s b s H ++= 0
101)()j ()(a j a b b j H ++=ωωω 11.传感器的线性度是如何确定的？确定拟合直线有哪些方法？
12.已知某传感器的静态特性方程为 x +=1y ，试分别用切线法、端点直线法、最小二乘法在5.00≤≤X 范围内拟合刻度直线方程，并求出相应的线性度。