传感器与智能检测技术课后习题答案.doc
《传感器与智能检测技术》 第7章习题答案
第7章思考题与习题一、填空题1.霍尔传感器是一种—磁敏—传感器，它是把—磁学—物理量转换成电信号的装置，广泛应用于自动控制、信息传递、电磁测量、生物医学等各个领域。
它的最大特点是非接触测量2.霍尔电势■与—输入电流/—及—磁感应强度B.—成正比，其灵敏度拓与—霍尔系数吊成正比而与霍尔片厚度d成反比。
所以，为了提高灵敏度，霍尔元件常制成—簿片—形状。
3.霍尔元件的结构很简单，它通常由—霍尔片、—引线—和—壳体—组成。
4.______________________ 半导体材料的电阻率随磁场强度的增强而变大，这种现象称为磁阻效应，利用磁阻效应制成的元件称为______ 磁敏电阻 ______ 。
二、简答题1.简述你理解中的霍尔效应。
1879年，美国物理学家霍尔（E. II. Hall）经过大量的实验发现：如果让一恒定电流通过一金属或半导体薄片，并将薄片置于强磁场中，在金属薄片的另外两侧将产生与磁场强度成正比的电动势，这个现象后来被人们称为霍尔效应。
假设霍尔元件为N型半导体薄片，薄片厚度为d,磁感应强度为夕的磁场方向垂直于薄片。
在薄片前后两端通以控制电流/,那么半导体中的载流子（电子）将沿着与电流/相反的方向运动。
由于外磁场8的作用，使电子受到洛仑兹力A而发生偏转，结果在半导体的右端面上电子积累带负电，而左端面缺少电子带正电，在半导体的左右端面间形成电场。
该电场产生的电场力凡阻止电子继续偏转。
当A和片相等时，电子积累到达动态平衡。
这时在半导体左右两端面之间（即垂直于电流和磁场方向）建立电场，称为霍尔电场毋，相应的电势。
称为霍尔电势。
2.制成霍尔元件常用的材料有哪些？1948年以后，由于半导体技术迅速开展，人们找到了霍尔效应比拟明显的半导体材料, 并制成了镣化锢、碑化镣、神化钢、硅、信等材料的霍尔元件.目前常用的霍尔元件材料是N型硅，它的灵敏度、温度特性、线性度均较好。
3.简述集成霍尔传感器的分类、特点及应用场合。
传感器与检测技术习题与参考答案
传感器与检测技术习题与参考答案1、在典型噪声干扰的抑制方法中,采用RC吸收电路的目的是（）A、克服串扰B、抑制共模噪声C、抑制差模噪声D、消除电火花干扰答案：D2、传感器输出量的变化量△Y与引起此变化的输入量的变化量△X之比,称为( )A、灵敏度B、阈值C、分辨力D、满量程输出答案：A3、压电陀螺的作用是检测运动物体的（）A、角速度B、线速度C、线位移D、角位移答案：A4、属于传感器静态特性指标的是（）A、稳定时间B、阻尼比C、时间常数D、重复性答案：D5、压电式传感器属于( )A、电流型传感器B、结构型传感器C、物性型传感器D、电压型传感器答案：C6、气敏传感器检测气体的( )A、温度和成份B、温度和浓度D、成份和浓度答案：D7、下列线位移传感器中，测量范围大的类型是（）A、变极距型电容式B、差动变压器式C、自感式D、电涡流式答案：B8、为了进行图像识别，应当先消除图像中的噪声和不必要的像素，这一过程称为（）A、前处理B、编码C、压缩D、后处理答案：A9、下列传感器,不适合于静态位移测量的是( )A、电感式位移传感器B、压电式位移传感器C、涡流式位移传感器D、压阻式位移传感器答案：B10、圆筒电容式液位高度传感器属于（）A、变面积型B、变介质型C、变间隙型D、变极距型答案：B11、属于传感器静态特性指标的是( )A、阻尼比B、稳定性C、固有频率D、时间常数答案：B12、热敏电阻式湿敏元件能够直接检测（）B、温度差C、温度D、相对湿度答案：A13、心电图信号为( )A、离散信号B、共模信号C、模拟信号D、数字信号答案：C14、霍尔式转速传感器测量转速时，当被测物上的标记数2：4，传感器输出周期信号的频率f=200Hz时，则轴的转速为（）A、1500r／minB、2000r／minC、2500r／minD、3000r／min答案：D15、在标定传感器时，正行程的最大偏差与反行程的最大偏差可用于确定传感器的A、重复性B、线性度C、分辨率D、迟滞特性答案：A16、用电涡流式速度传感器测量轴的转速，当轴的转速为50r/min时，输出感应电动势的频率为50 Hz，则测量齿轮的齿数为（）。
传感器与检测技术课后题答案
传感器与检测技术课后题答案(共20页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--第1章概述什么是传感器？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。
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。
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。
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。
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。
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。
《传感器与检测技术》课后习题答案（大学期末复习资料）
绪论1检测一个圆柱体的直径，请想出尽可能多的检测方法，并分析这些方法中的误差影响因素和大小。
答:a、使用游标卡尺测量，误差主要为人手安放直径相对位置的准确性；b、使用软绳沿直径轴向缠绕，多绕几圈求平均值，利用周长与直径的关系计算，误差主要是缠绕绳与轴线的垂直情况，与游标尺相比，减少了单个测量的误差；c，采用标准件，使用磁力表架进行测量，此种测量精度较高，一般在0.02mm。
2请举例说明动态特性和静态特性的区别。
答：动态特性的函数与时间相关，即时间不同，特征值不尽相同；而静态特性与时间无关。
如，温度传感器的线性度是通过一定时间稳定后才测量温度，而温度变化引起的温度传感器发生变化的滞后则属于动态特性。
3说明传感器与检测技术的发展趋势。
答：a、不断拓展检测范围，努力提高检测精度和可靠性；b、传感器逐渐向集成化、组合式、数字化方向发展；c、重视非接触式检测技术研究；d、检测系统智能化。
4说明频率域分析能解决的问题。
答: 频域描述反映信号的频率组成及幅值、相位关系。
为了解决不同的问题，往往需要掌握信号的不同方面的特征，因而可采用不同的信号描述方式。
例如，评定机器振动烈度，需要振动速度的均方根值作为判据，而在寻找振动源头时则需要掌握振动信号的频率分量，需要采用频域描述。
项目一1设想一个方案使用光电接近开关检测转速。
答：在转轴上粘接一个小面积的反光板，试验光电接近开关的敏感距离，安放光电接近开关，这样，转轴每转一圈，光电开关输出一个脉冲，利用计数器表头，或者人工计数，计量转动圈数的时间，利用转速公式获得转速。
2使用数显表配合接近开关，设计一个方案，检测传送带上的输运物料的个数。
答：在传送带边上设计一个接近开关，并测试其对物料的敏感距离，然后将其信号线按照实训任务中的方法连接，即可在数显表上显示来料个数。
3上网查找一个接近开关的生产厂家，并介绍其生产接近开关的型号和应用场合。
答：/products.asp?id=65，上海巨马。
《传感器与自动检测技术》课后习题答案(余成波 主编)
一、1.1什么是传感器？传感器特性在检测技术系统中起什么作用？答：（1）能感受（或响应）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）传感器是检测系统的第一个环节，其主要作用是将感知的被测非电量按一定的规律转化为某一种量值输出，通常是电信号。
1.2画出传感器系统的组成框图，说明各环节的作用。
答：（1）被测信息→敏感元件→转换元件→信号调理电路→输出信息其中转换元件、信号调理电路都需要再接辅助电源电路；（2）敏感元件：感受被测量并输出与被测量成确定关系的其他量的元件；转换元件：可以直接感受被测量而输出与被测量成确定关系的电量；信号调理电路与转换电路：能把传感元件输出的电信号转换为便于显示、记录和控制的有用电路。
1.3什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？答：（1）指检测系统的输入、输出信号不随时间变化或变化缓慢时系统所表现出得响应特性。
（2）性能指标有：测量范围、灵敏度、非线性度、回程误差、稳定度和漂移、重复性、分辨率和精确度。
（3）灵敏度：s=&y/&x；非线性度=B/A*100%；回程误差=Hmax/A*100%；不重复性Ex=+-&max/Yfs*100%；精度：A=&A/ Yfs*100%；1.4什么是传感器的灵敏度？灵敏度误差如何表示？答：（1）指传感器在稳定工作情况下输出量变化&y对输入量变化&x的比值；（2）灵敏度越高，测量精度就越大，但灵敏度越高测量范围就越小，稳定性往往就越差。
1.5什么是传感器的线性度？常用的拟合方法有哪几种？答：(1)通常情况下，传感器的实际静态特性输出是条曲线而非直线，在实际工作中，为使仪器（仪表）具有均匀刻度的读数，常用一条拟合直线近似地代表实际的特性曲线，线性度就是这个近似程度的一个性能指标。
（2）方法有：将零输入和满量程输出点相连的理论直线作为一条拟合直线；将与特性曲线上个点偏差的平方和为最小理论直线作为拟合直线，此拟合直线称为最小二乘法拟合直线。
《传感器与智能检测技术》 第4章习题答案
第4章压电式传感器一、填空题1.压电元件一般有三类：第一类是石英晶体；第二类是压电陶瓷；第三类是高分子压电材料。
2.压电效应可分为正压电效应和逆压电效应。
3.将超声波（机械振动波）转换成电信号是利用压电材料的压电效应；蜂鸣器中发出“嘀…嘀…”声的压电片发声原理是利用压电材料的逆压电效应。
4.在实验室作检验标准用的压电仪表应采用sio2压电材料；能制成薄膜，粘贴在一个微小探头上、用于测量人的脉搏的压电材料应采用PVDF。
5.使用压电陶瓷制作的力或压力传感器可测量动态的力或压力。
6.动态力传感器中，两片压电片多采用并联接法，可增大输出电荷量；在电子打火机和煤气灶点火装置中，多片压电片采用串联接法，可使输出电压达上万伏，从而产生电火花。
7.用于厚度测量的压电陶瓷器件利用了逆压电效应原理。
二、综合题1.简述压电式加速度传感器的结构及原理。
压电式加速度传感器一般由壳体及装在壳体内的弹簧、质量块、压电元件和固定安装的基座组成。
压电元件一般由两片压电片组成，并在压电片的两个表面镀银，输出端由银层或两片银层之间所夹的金属块上引出，输出端的另一根引线就直接和传感器的基座相连。
在压电片上放置一个质量块，然后用硬弹簧对质量块预加载荷，然后将整个组件装在一个基座的金属壳体内。
为了隔离基座的应变传递到压电元件上去，避免产生假信号输出，增加传感器的抗干扰能力，基座一般要加厚或者采用刚度较大的材料制造。
使用时，将传感器基座与试件刚性固定在一起，当其感受振动时，由于弹簧的刚度相当大，质量块的质量相对较小，可以认为质量块的惯性很小。
因此可以认为质量块感受到与传感器基座相同的振动，并受到与加速度方向相反的惯性力作用，这样，质量块就有一个正比于加速度的作用力作用在压电片上。
通过压电片的压电效应，在压电片的表面上就会产生随振动加速度变化的电压，当振动频率远低于传感器的固有频率时，传感器输出的电压与作用力成正比，即与传感器感受到的加速度成正比。
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
图库
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
传感器与自动检测技术习题参考答案
1.1 什么是传感器？传感器特性在检测系统中起什么作用？ 答：传感器（Transducer/sensor）的定义为： “能感受（或响应）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” 。 传感器的基本特性是指传感器的输入—输出关系特性，是传感器的内部结构参数作用关系的外 部特性表现。不同的传感器有不同的内部结构参数，这些内部结构参数决定了它们具有不同的外部 特性。对于检测系统来说存在有静态特性和动态特性。一个高精度的传感器，必须要有良好的静态 特性和动态特性，从而确保检测信号（或能量）的无失真转换，使检测结果尽量反映被测量的原始 特征。 1.2 画出传感器系统的组成框图，说明各环节的作用。 答：传感器一般由敏感元件、变换元件和其他辅助元件组成，组成框图如图所示。 敏感元件——感受被测量，并输出与被测量成确定关系的其他量的元件，如膜片和波纹管，可 以把被测压力变成位移量。若敏感元件能直接输出电量（如热电偶） ，就兼为传感元件了。还有一些 新型传感器，如压阻式和谐振式压力传感器、差动变压器式位移传感器等，其敏感元件和传感器就 完全是融为一体的。 变换元件——又称传感元件，是传感器的重要组成元件。它可以直接感受被测量（一般为非电 量）而输出与被测量成确定关系的电量，如热电偶和热敏电阻。传感元件也可以不直接感受被测量， 而只感受与被测量成确定关系的其他非电量。例如差动变压器式压力传感器，并不直接感受压力， 而只是感受与被测压力成确定关系的衔铁位移量，然后输出电量。一般情况下使用的都是这种传感 元件。 信号调理与转换电路——能把传感元件输出的电信号转换为便于显示、记录和控制的有用信号 的电路。信号调理与转换电路根据传感元件类型的不同有很多种类，常用的电路有电桥、放大器、 振荡器和阻抗变换器等。
《传感器与智能检测技术》 第5章习题答案
第五章思考题与习题一、填空题1.热电偶作为温度传感器，测得与温度相应的热电动势，由仪表显示出温度值。
热电偶传感器广泛用来测量-200℃~1800℃范围内的温度，特殊情况下，可测至2800℃的高温或4K的低温。
2.热电偶冷端0℃恒温法是指在实验室及精密测量中，通常把冷端放入0℃恒温器或装满冰水混合物的容器中，以使冷端温度保持0℃。
3.集成温度传感器将温敏晶体管与相应的辅助电路集成在同一芯片上，它能直接给出正比于绝对温度的理想线性输出，一般用于-50℃～±150℃之间的温度测量。
二、简答题1.什么是热电效应？将两种不同材料的导体A和B串接成一个闭合回路，当两个接点1和2的温度不同时，如T＞T0，在回路中就会产生热电动势，并在回路中有一定大小的电流，此种现象称为热电效应。
2.热电偶分哪几种类型？热电偶的冷端温度补偿有哪些方法？根据热电极的材料，热电偶可分为难熔金属热电偶、贵金属热电偶、廉金属热电偶、非金属热电偶等；根据测温范围，热电偶可分为高温热电偶、中温热电偶、低温热电偶；根据工业标准化的情况，又分为标准化热电偶和非标准化热电偶。
热电偶需要采取一定的措施进行冷端温度补偿，消除冷端温度变化和不为0℃时所引起的温度误差。
常用的补偿措施有补偿导线法、冷端0℃恒温法、电桥补偿法等。
3.简述热电阻测温原理，常用热电阻有哪些？他们的性能特点是什么？热电阻传感器是利用导体或半导体的电阻值随温度的变化来测量温度的元件，它由热电阻体（感温元件），连接导线和显示或纪录仪表构成。
温度升高，金属内部原子晶格的振动加剧，从而使金属内部的自由电子通过金属导体时的阻碍增大，宏观上表现出电阻率变大，电阻值增加，我们称其为正温度系数，即电阻值与温度的变化趋势相同。
热电阻按感温元件的材质分金属与半导体两类。
金属导体有铂、铜、镍、铑铁及铂钴合金等，在工业生产中大量使用的有铂、铜两种热电阻; 半导体有锗、碳和热敏电阻等。
按准确度等级分为标准电阻温度计和工业热电阻。
传感器与自动检测技术习题参考答案
2.042 4 1 32.33
2 1
即：
n
2.04 11.55 2
上式中仅有正号才有意义，故
2f f 2.181 即： f 2.181 f 0 2.181 10 21.81kHz 2f 0 f 0 故此传感器的工作频率为 21.81kHz 。
6
接口部分等，但并不是所有的检测任务都包括以上几个部分。
数据显示、记录、分析、综合、判断、决策、监控
通信接口和总线
底层显示分析处理
┅
底层显示分析处理
信号调理电路
┅
信号调理电路
传感器
┅
传感器
自动检测系统的结构形式有串联、并联和混合三种形式。
第二章习题参考解
2.1 什么是测量误差？测量误差有几种表示方法？各有什么用途？ 答：测量误差是测量过程的不完善或测量条件的不理想，从而使测量结果偏离真值，即：测量结果 与被测量真值之差。测量误差=测量结果-真值 测量误差可表示为四种形式： （1）绝对误差:被测量的测量值 X 与其真值 A0 之差称之为测量绝对误差 X ，简称误差，即
1
1.3 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？ 答：传感器的静态特性是它在稳态信号作用下的输入—输出关系。所描述的是指测量时，检测系统 的输入、输出信号不随时间变化或变化很缓慢。 通常用来描述静态响应特性的指标有测量范围、灵敏度、非线性度、回程误差、稳定度和漂移、 精度、可靠性、分辨率、灵敏阀等。 测量范围：检测系统能正常测量的最小输入量和最大输入量之间的范围。 灵敏度：灵敏度指输出的增量与输入的增量之比，即
?是用被测量的绝对误差x?与其约定真值a之比值的百分比来表示的即x???a?是用被测量的绝对误差x?与仪器示值x之比值的百分比来表示的即x??x3引用误差又称满度相对误差?为测量仪器仪表的绝对误差?与仪器满度值x??0a之差称之为测量绝对误差a?x?简称误差即0量所得的示值a代替真值实际相对误差a100a?示值相对误差x100x??引用误差ffsx之比值的百分比来表示的即100ffsx??4分贝误差分贝误差定义为
传感器与检测技术课后习题答案
第一章1．什么是传感器？它由哪几个部分组成？分别起到什么作用？解：传感器是一种以一定的精确度把被测量转换为与之有确定对应关系的、便于应用的某种物理量的测量装置，能完成检测任务；传感器由敏感元件，转换元件，转换电路组成。
敏感元件是直接感受被测量，并输出与被测量成确定关系的物理量；转换元件把敏感元件的输出作为它的输入，转换成电路参量；上述电路参数接入基本转换电路，便可转换成电量输出。
2．传感器技术的发展动向表现在哪几个方面？解：（1）开发新的敏感、传感材料：在发现力、热、光、磁、气体等物理量都会使半导体硅材料的性能改变，从而制成力敏、热敏、光敏、磁敏和气敏等敏感元件后，寻找发现具有新原理、新效应的敏感元件和传感元件。
（2）开发研制新型传感器及组成新型测试系统①MEMS 技术要求研制微型传感器。
如用于微型侦察机的CCD 传感器、用于管道爬壁机器人的力敏、视觉传感器。
②研制仿生传感器③研制海洋探测用传感器④研制成分分析用传感器⑤研制微弱信号检测传感器（3）研究新一代的智能化传感器及测试系统：如电子血压计，智能水、电、煤气、热量表。
它们的特点是传感器与微型计算机有机结合，构成智能传感器。
系统功能最大程度地用软件实现。
（4）传感器发展集成化：固体功能材料的进一步开发和集成技术的不断发展，为传感器集成化开辟了广阔的前景。
（5）多功能与多参数传感器的研究：如同时检测压力、温度和液位的传感器已逐步走向市场。
3．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。
1）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；2）传感器的灵敏度S是指传感器的输出量增量A y与引起输出量增量A y的输入量增量X 的比值；3）传感器的迟滞是指传感器在正（输入量增大）反（输入量减小）行程期间其输出-输入特性曲线不重合的现象；4）传感器的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。
传感器与检测技术第二版课后答案
一、单选题1.在质量控制中，常用的传感器有（）。
A. 压力传感器B. 温度传感器C. 湿度传感器D. 流量传感器答案：A、B、D2.传感器的工作原理是（）。
A. 变换物理量为电信号B. 变换电信号为物理量C. 变换物理量为光信号D. 变换光信号为物理量答案：A、B3.以下哪种传感器不属于电控传感器（）。
A. 电位器B. 电容器C. 电磁传感器D. 温度传感器答案：B4.常用的检测技术有（）。
A. 激光检测B. 振动检测C. 放射检测D. 声学检测答案：A、B、C、D二、多选题1.激光检测的优点有（）。
A. 精度高B. 快速检测C. 无损检测D. 检测范围广答案：A、B、C、D2.声学检测的优点有（）。
A. 快速检测B. 无损检测C. 检测范围广D. 成本低答案：A、B、D3.放射检测的优点有（）。
A. 精度高B. 快速检测C. 无损检测D. 检测范围广答案：A、B、C、D4.振动检测的优点有（）。
A. 精度高B. 快速检测C. 无损检测D. 检测范围广答案：A、B、C、D三、简答题1.请简要介绍传感器的分类及其工作原理？传感器可以分为电控传感器和非电控传感器两类。
电控传感器是指以电信号为输出的传感器，包括电位器、电容器、电磁传感器等；非电控传感器是指以非电信号为输出的传感器，包括温度传感器、压力传感器、流量传感器等。
传感器的工作原理是将物理量变换为电信号或其他信号，以便检测、测量物理量的变化。
具体而言，传感器的工作原理是将物理量变换为电信号或光信号，从而检测物理量的变化。
2.请简要介绍激光检测的优点？激光检测的优点有：（1）精度高：激光检测的精度高于其他检测技术，可以检测到几微米量级的细微变化；（2）快速检测：激光检测可以快速完成检测任务，可以在几秒钟内完成检测；（3）无损检测：激光检测是一种无损检测技术，可以对物体表面进行检测而不损坏物体；（4）检测范围广：激光检测可以检测到较远距离的物体，检测范围比其他检测技术更广。
(完整版)传感器与检测技术习题答案
第1章传感器与检测技术基础思考题答案l.检测系统由哪几部分组成? 说明各部分的作用。
答：一个完整的检测系统或检测装置通常是由传感器、测量电路和显示记录装置等几部分组成，分别完成信息获取、转换、显示和处理等功能。
当然其中还包括电源和传输通道等不可缺少的部分。
下图给出了检测系统的组成框图。
检测系统的组成框图传感器是把被测量转换成电学量的装置，显然，传感器是检测系统与被测对象直接发生联系的部件，是检测系统最重要的环节，检测系统获取信息的质量往往是由传感器的性能确定的，因为检测系统的其它环节无法添加新的检测信息并且不易消除传感器所引入的误差。
测量电路的作用是将传感器的输出信号转换成易于测量的电压或电流信号。
通常传感器输出信号是微弱的，就需要由测量电路加以放大，以满足显示记录装置的要求。
根据需要测量电路还能进行阻抗匹配、微分、积分、线性化补偿等信号处理工作。
显示记录装置是检测人员和检测系统联系的主要环节，主要作用是使人们了解被测量的大小或变化的过程。
2.传感器的型号有几部分组成，各部分有何意义?依次为主称（传感器）被测量—转换原理—序号主称——传感器，代号C；被测量——用一个或两个汉语拼音的第一个大写字母标记。
见附录表2；转换原理——用一个或两个汉语拼音的第一个大写字母标记。
见附录表3；序号——用一个阿拉伯数字标记，厂家自定，用来表征产品设计特性、性能参数、产品系列等。
若产品性能参数不变，仅在局部有改动或变动时，其序号可在原序号后面顺序地加注大写字母A、B、C等，（其中I、Q不用）。
例：应变式位移传感器：C WY-YB-20；光纤压力传感器：C Y-GQ-2。
3.测量稳压电源输出电压随负载变化的情况时，应当采用何种测量方法? 如何进行?答：测定稳压电源输出电压随负载电阻变化的情况时，最好采用微差式测量。
此时输出电压认可表示为U0，U0=U+△U，其中△U是负载电阻变化所引起的输出电压变化量，相对U 来讲为一小量。
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西安理工研究生考试
传
感
器
与
智
能
检
测
技
术
课
后
习
题
1、对于实际的测量数据，应该如何选取判别准则去除粗大误差？
答：首先，粗大误差是指明显超出规定条件下的预期值的误差。
去除粗大误差的准则主要有拉依达准则、格拉布准则、t检验准则三种方法。
准则选取的判别主要看测量数据的多少。
对于拉依达准则，测量次数n尽可能多时，常选用此准则。
当n过小时，会把正常值当成异常值，这是此准则的缺陷。
格拉布准则，观测次数在30—50时常选取此准则。
t检验准则，适用于观察次数较少的情况下。
2、系统误差有哪些类型？如何判别和修正？
答：系统误差是在相同的条件下，对同一物理量进行多次测量，如果误差按照一定规律出现的误革。
系统误差可分为：定值系统误差和变值系统误差。
变值系统误差乂可以分为：线性系统误差、周期性系统误差、复杂规律变化的系统误差。
判定与修正：
对于系统误差的判定方法主要有：
1、对于定值系统误差一•般用实验对比检验法。
改变产生系统误差的条件，在不同条件下进行测量，对结果进行比较找出恒定系统误差。
2、对于变值系统误差：a、观察法：通过观察测量数据的各个残差大小和符号的变化规律来判断有无变值系统误差。
这些判断准则实质上是检验误差的分布是否偏离正态分布。
b、残差统计法：常用的有马利科夫准则（和检验），阿贝-赫梅特准则（序差检验法）等。
c、组间数据检验正态检验法
修正方法：
1.消除系统误差产生的根源
2.引入更正值法
3.采用特殊测量方法消除系统误差。
主要的测量方法有：1）标准量替代法2）交换法3）对称测量法4）半周期偶数测量法
4.实时反馈修正
5.在测量结果中进行修正
3、从理论上讲随机误差是永远存在的，当测量次数越多时，测量值的算术平均值越接近真值。
因此，我们在设计自动检测系统时，计算机可以尽可能大量采集数据，例如每次采样数万个数据计算其平均值，这样做的结果合理否？
答：这种做法不合理。
随机误差的数字特征符合正态分布。
当次数n增大时，测量精度相应提高。
但测量次数达到一定数Id后，算术平均值的标准差下降很慢。
对于提高精度基本可忽略影响了。
因此要提高测量结果的精度，不能单靠无限的增加测量次数，而需要采用适当的测量方法、选择仪器的精度及确定适当的次数等几方面共同考虑来使测量结果尽可能的接近真值。
4、以热电阻温度传感器为例，分析传感器时间常数对动态误差的影响。
并说明热电阻传感器的哪些参数对有影响？
答：1、对于热电阻温度传感器来说，传感器常数对于温度动态影响如式子t2=t x-T （dtJdt）所示，7■决定了动态误差的波动幅度。
了的大小决定了随着时间变化
误差的大小。
因此时间常数决定了动态误差的大小。
2、热电阻传感器对时间常数的影响，我们由上问可以知道对时间常数的影响就是对测量动态误差的影响即对结果影响。
因素主要有：
a、电阻材料条件，电阻材料影响电阻温度系数、电阻率、物理和化学性能等。
这些条件都影响着时间常数，即对动态误差有一定的影响。
因此选取标准电阻温度系数越大越稳定，电阻率要大，温度系数保持单值最好是常数，金属物理化学性能稳定。
b、热电阻的引线对测量结果有较大的影响。
二线制中引线电阻对测量影响大，用于测温精度要求不高场合。
三线制可以减小热电阻与测量仪表之间连接导线的电阻因环境温度变化所引起的测量误差。
四线制可以完全消除引线电阻对测量的影响，用于高精度温度检测。
5、在设计压力的应变式传感器时，由于应变信号非常微弱，为了提高检测灵敏度，减小温度漂移的影响，设计检测系统时应考虑哪些方面的问题。
答：压力的应变式传感器的应变片主要有金属应变片和半导体应变片。
（1）金属材料的应变电阻以结构尺寸变化为主；主要可以分为1、金属丝式应变片，制造简单但易产生横向效应误差。
2、金属箔式应变片，可扰性好散热寿命都比较好但电阻值的分散性大。
3、金属薄膜应变片，应变灵敏度系数大，但温度稳定性差。
（2）半导体材料的应变电阻主要基于压阻效应。
突出优点就是灵敏度高。
但温度系数大, 应变时非线性比较严重。
根据设计要求，由于应变信号非常微弱，为了提高检测灵敏度及减小温度漂移的影响。
我
们可以选用金属薄膜应变片或者半导体应变片的传感器。
这两者的检测灵敏度较高。
针对
其温度产生的误差影响。
我们给与-•定的温度补偿来消除其温度误差，主要可以采用的温
度补偿方法有：1）电桥补偿和2）应变片自补偿，这两种方法来消除误差。
电桥补偿是最常用的旦效果较好的线路补偿方法。
通过对应变片的选择和温度的补偿共同，来完成设计的要求。
6、热电阻在应用过程中，有哪些引线方式？对这些引线方式的特点进行分析。
答：热电阻在应用过程中为了减小或消除引出线电阻的影响，常采用二线制、三限制、四限制的引线方法。
（1）二线制中引线电阻对测量影响大，用于测温精度要求不高场合。
（2）三线制可以减小热电阻与测量仪表之间连接导线的电阻因环境温度变化所引起的测量误差。
测量精度高于二线制，在工业温度检测中应用较广。
（3）四线制可以完全消除引线电阻对测量的影响，用于高精度温度检测。
7、简述科里奥利质量流量计的工作原理和特点。
答：科里奥利质量流量计工作原理：是利用流体在直线运动的同时处于一旋转系中，产生与质量流量成正比的科里奥利力原理制成的一种直接式质量流量计。
特点：科里奥利质量流量计是一种直接式的质量流量计，具有许多其他流量计无可比拟的优点。
优点：（1）可直接测量质量流量，有很高的测量精确度。
（2）可测量流体范围广泛，包括高粘度液的各种液体、含有固形物的浆液、含有微量气体的液体、有足够密度的中高压气体。
（3）测量管的振动幅度小，可视作非活动件，测量管路内无阻碍件和活动件。
(4)不受介质流速分布的影响,因而无上下游直管段要求。
(5)测量值对流体粘度不敏感，流体密度变化对测量值的影响微小。
(6)可做多参数测量，如同期测量密度。
缺点：⑴零点不稳定形成零点漂移,影响其精确度的进一步提高，使得许多型号仪表只得采用将总误差分为基木误差和零点稳定度两部分。
⑵ 不能用于测量低密度介质和低压气体;液体中含气筮超过某一限制会显著影响测量值。
(3) X寸外界振动干扰较为敏感,为防止管道振动影响，大部分型号的流量传感器安装固定要求较高。
⑷ 不能用于较大管径,目前尚局限于150(或200)mm以下。
(5)测量管内壁磨损腐蚀或沉积结垢会影响测量精确度，尤其对薄壁管测量管的科里奥利质量流量计更为显著。
(6)与同规格的其他种类的传感器相比，重量和体积较大，价格昂贵。
自己写的缺点：对震动较为敏感，故对传感器的抗震、抗扰要求比较高，运行中由于两根测量管的平衡破坏而引起零点漂移；不适用于低密度介质和低压气体，不适用于大管道，测量管内壁磨损、腐蚀和结垢，影响测量精度较大。
8、电涡流式传感器测量位移与其它位移传感器比较，其主要优点是什么狷流传感器能否测量大位移量唠什么？
答：主要优点：能实现非接触测量、结构简单、动态特性好、对温度敏感、不怕油等介质污染等等。
涡流传感器不能测量大位移量，因为涡流传感器只有当测量范围较小时，才能保证一定的线性度。
9、什么是霍尔元件的温度特性？如何进行补偿？
答：霍尔元件的温度特性是指元件的内阻及输出与温度之间的关系。
与一般半导体一样, 巾于电阻率、迁移率以及我流子浓度随温度变化，所以霍尔元件的内阳、输出电压等参数也将随温度而变化。
霍尔元件温度补偿的方法主要任利用输入回路的串联电阻进行补偿和利用输出回路的负载进行补偿两种。
10、光电效应可分为哪三种类型，简单说明其原理并分别列出以之为基础的光电传感器。
答：1、光电子发射效应(外光电效应)：当物质受到光照射时，电子得到了足够的光能会从物质表面上放射出来的现象，称为光电子发射。
普通光电管和光电倍增管就是利用这种原理制成的。
2、光电导效应(内外光电效应)：当物质受到光的照射时，载流子的浓度增加，电导率增大的现象，称为光电导效应。
光敏电阻就是利用这种效应制成的。
3、光生伏特效应(内外光电效应)：当物质受到光的照射时■，两种材料的界面上产生电动势的效应，称为光生伏特效应。
光电池就是利用这种效应制成的。
11、热电偶产生的热电动势由哪几种电动势组成？
答：热电偶是基于热点效应原理，两种不同材料的导体(半导体)紧密结合，组成的一个闭合回路，由于温差，该回路就产生了电动势。
热电偶产生的热电势与两电极的材料和两电极的温度有关。
即热电偶的热电动势有接触电动势和温差电动势了两部分构成。
(1)对于单一导体的温差电势，一根匀质金属导体两端温度不同，导体内部产生电动势。
(2)两种导体的接触电势差，两种金属A、B接触，由于导体内自电电了密度不同，接
触面形成电场。