传感器与测试技术作业题第五章
《传感与检测技术》习题及解答
第1章 传感与检测技术基础第2章 电阻式传感器 第3章 电感式传感器1、电感式传感器有哪些种类？它们的工作原理分别是什么？2、说明3、变气隙长度自感式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？答：根据变气隙自感式传感器的计算式：00022l S W L μ=，线圈自感的大小，即线圈自感的输出与线圈的匝数、等效截面积S 0和空气中的磁导率有关，还与磁路上空气隙的长度l 0有关；传感器的非线性误差：%100])([200⨯+∆+∆= l ll l r 。
由此可见，要改善非线性，必须使l l∆要小，一般控制在0.1~0.2。
（因要求传感器的灵敏度不能太小，即初始间隙l 0应尽量小，故l ∆不能过大。
）传感器的灵敏度：20022l S W dl dL l L K l ⨯-=≈∆∆≈μ，由此式可以看出，为提高灵敏度可增加线圈匝数W ，增大等效截面积S 0，但这样都会增加传感器的尺寸；同时也可以减小初始间隙l 0，效果最明显。
4、试推导 5、气隙型 6、简述 7、试分析 8、试推导 9、试分析 10、如何通过11、互感式12、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：在差动式自感传感器和差动变压器中，衔铁位于零点位置时，理论上电桥输出或差动变压器的两个次级线圈反向串接后电压输出为零。
但实际输出并不为零，这个电压就是零点残余电压。
残差产生原因：①由于差动式自感传感器的两个线圈结构上不对称，如几何尺寸不对称、电气参数不对称。
②存在寄生参数；③供电电源中有高次谐波，而电桥只能对基波较好地预平衡。
④供电电源很好，但磁路本身存在非线性。
⑤工频干扰。
差动变压器的零点残余电压可用以下几种方法减少或消除：①设计时，尽量使上、下磁路对称；并提高线圈的品质因素Q=ωL/R；②制造时，上、下磁性材料性能一致，线圈松紧、每层匝数一致等③采用试探法。
在桥臂上串/并电位器，或并联电容等进行调整，调试使零残最小后，再接入阻止相同的固定电阻和电容。
传感器与测试技术作业题第五章
第五章电感式传感器思考题：1、说明变气隙型电感传感器、差动变压器式传感器和涡流传感器的主要组成、工作原理和基本特性。
答：a)变气隙型电感传感器主要由线圈、铁心、衔铁三部分组成的。
线圈是套在铁心上的，在铁心与衔铁之间有一个空气隙，空气隙厚度为δ。
传感器的运动部分与衔铁相连。
当外部作用力作用在传感器的运动部分时，衔铁将产生位移，使空气隙δ发生变化，磁路磁阻R m发生变化，从而引起线圈电感的变化。
线圈电感L的变化与空气隙δ的变化相对应，这样只要测出线圈的电感就能判定空气隙的大小，也就是衔铁的位移。
b)差动变压器式传感器主要由铁心、衔铁和线圈组成。
线圈又分为初级线圈（也称激励线圈）和次级线圈（也称输出线圈）。
上下两个铁心及初级、次级线圈是对称的。
衔铁位于两个铁心中间。
上下两个初级线圈串联后接交流激磁电压1，两个次级线圈按电势反相串联。
它的优点是灵敏度高，一般用于测量几微米至几百微米的机械位移。
缺点是示值范围小，非线性严重。
c)涡流传感器的结构很简单，有一个扁平线圈固定在框架上构成。
线圈用高强度漆包线或银线绕制而成，用粘合剂站在框架端部，也可以在框架上开一条槽，将导线绕在槽内形成一个线圈。
涡流传感器的工作原理是涡流效应，当一块金属导体放置在一变化的磁场中，导体内就会产生感应电流，这种电流像水中漩涡那样在导体内转圈，所以称之为电涡流或涡流。
这种现象就称为涡流效应。
涡流传感器最大的特点是可以实现非接触式测量，可以测量振动、位移、厚度、转速、温度和硬度等参数，还可以进行无损探伤，并且具有结构简单、频率响应宽、灵敏度高、测量线性范围大、体积小等优点。
2、为什么螺管型电感传感器比变气隙型电感传感器有更大的测位移范围？答：变气隙型灵敏度高，因为原始气隙δ0一般取得很小（0.1~0.5mm），当气隙变化为△δ=1μm时，电感的相对变化量△L/L0可达0.01~0.002，因而它对处理电路的放大倍数要求低。
它的主要缺点是非线性严重，为了减小非线性，量程就必须限制在较小范围内，通常为气隙δ0的1/5以下，同时，这种传感器制造装配困难。
传感器与测试技术课后答案李晓莹
《传感器与测试技术》课后习题答案第二章 信号分析与处理1-2、求正弦信号wt x t x sin )(0=的绝对均值||x μ和均方根值x rms 。
1-3、求指数函数at Ae t x -=)((a>0,t>0)的频谱。
1-4、求被截断的余弦函数t w 0cos 的傅利叶变换。
⎩⎨⎧≥<=Tt Tt t t x ||0||cos )(0ω0 -TT1-1x(t)tωππωμ2;2sin 1)(lim 0000====⎰⎰∞→T x tdt x T dt t x TT T x 式中：()2sin 1)(10020002000x dt t x T dt t x T x T T rms ===⎰⎰ωfj A dt e Ae dt e t x f X ft j t ft j παπαπ2)()(022+=⋅==⎰⎰∞+--∞+∞--()[]210000222202sin sin 2)(2)(sin 2)(2)(sin 212cos )()(00θθππππππππππ⋅+⋅=⎥⎦⎤⎢⎣⎡--+++=+===--+-+--+∞∞--⎰⎰⎰c c T T f f T f f T f f T f f T dt e e e dtte f dt et x f X ft j t f j t f j TT TTft j ftj1-5、求指数衰减振荡信号t w e t x at 0sin )(-=的频谱。
1-6、设有一时间函数f(t)及其频谱如图所示，求信号t w t f 0cos )(的频谱，并画出频谱图。
又问：若m ωω<0时其频谱将会出现什么情况？当ω0<ωm 时，将会出现频率混叠现象第三章 测试系统的特性分析3-1、进行某动态压力测量时，所采用的压电式力传感器的灵敏度为-w mw mF(w)wf(t)t()()⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-+-++=-⋅===-∞+---+∞-+∞∞--⎰⎰⎰)(21)(21222sin )()(002022200200f f j f f j j dte e e j e dtet f edt et x f X ft j t f j t f j t ftj tftj παπαππππαπαπ[]())22(21)22(2121)(2cos )()()(0022220200f f F f f F dt e e e t f dte tf t f dt e t x f X ft j t f j t f j ft j ft j ππππππππππ-++=⋅⎥⎦⎤⎢⎣⎡+=⋅==-∞+∞---+∞∞-+∞∞--⎰⎰⎰90.9nC/MPa 。
传感器与测试技术章节测试题
章节测试题第一章 信号及其描述（一）填空题1、 测试的基本任务是获取有用的信息，而信息总是蕴涵在某些物理量之中，并依靠它们来传输的。
这些物理量就是 ，其中目前应用最广泛的是电信号。
2、 信号的时域描述，以 为独立变量；而信号的频域描述，以 为独立变量。
3、 周期信号的频谱具有三个特点： ， ， 。
4、 非周期信号包括 信号和 信号。
5、 描述随机信号的时域特征参数有 、 、 。
6、 对信号的双边谱而言，实频谱（幅频谱）总是 对称，虚频谱（相频谱）总是 对称。
（二）判断对错题（用√或×表示）1、 各态历经随机过程一定是平稳随机过程。
（ ）2、 信号的时域描述与频域描述包含相同的信息量。
（ ）3、 非周期信号的频谱一定是连续的。
（ ）4、 非周期信号幅频谱与周期信号幅值谱的量纲一样。
（ ）5、 随机信号的频域描述为功率谱。
（ ） （三）简答和计算题1、 求正弦信号t x t x ωsin )(0=的绝对均值μ|x|和均方根值x rms 。
2、 求正弦信号)sin()(0ϕω+=t x t x 的均值x μ，均方值2xψ，和概率密度函数p(x)。
3、 求指数函数)0,0()(≥>=-t a Ae t x at 的频谱。
4、 求被截断的余弦函数⎩⎨⎧≥<=Tt T t t t x ||0||cos )(0ω的傅立叶变换。
5、 求指数衰减振荡信号)0,0(sin )(0≥>=-t a t e t x atω的频谱。
第二章 测试装置的基本特性（一）填空题1、 某一阶系统的频率响应函数为121)(+=ωωj j H ，输入信号2sin)(t t x =，则输出信号)(t y 的频率为=ω ，幅值=y ，相位=φ 。
2、 试求传递函数分别为5.05.35.1+s 和2224.141nn ns s ωωω++的两个环节串联后组成的系统的总灵敏度。
3、 为了获得测试信号的频谱，常用的信号分析方法有 、和 。
(完整word版)传感器与测试技术作业答案
(2).半桥双臂各并联一片，桥臂上的等效电阻变化和等效总电阻都降低了一半，电阻的相对变化也没有增加，故此法也不能提高灵敏度。
8.有一悬臂梁，在其中部上、下两面各贴两片应变片，组成全桥，如图所示。
5.有一电阻应变片，其灵敏度 ， ，设工作时其应变为1000με，问ΔR为多少？设将此应变片接成如图所示的电路，试求：(1).无应变时电流表示值；(2).有应变时电流表示值；(3).电流表指示值相对变化量；(4).试分析这个变量能否从表中读出。
解：(1).无应变时，电流的表示值为
(2).根据 ，可得 ；
则有应变时电流表示值 ；
(3).电流表指示值相对变化量 ；
(4).电流变化量太小，很难从电流表中读出。如果采用高灵敏度小量程的微安表，则量程不够，无法测量12.5mA的电流；如果采用毫安表，无法分辨0.025mA的电流变化。一般需要电桥来测量，将无应变时的零位电流平衡掉，只取有应变时的微小输出量，可根据需要采用放大器放大。
6.以阻值 ，灵敏度 的电阻丝应变片与阻值为120 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，当应变片为2με和2000με时，分别求出单臂、双臂电桥的输出电压，并比较两种情况下的灵敏度。
解：(1).当应变片为2με时，单臂电桥的输出电压为
双臂电桥的输出电压为
(2).当应变片为2000με时，单臂电桥的输出电压为
(1).请给出由这四个电阻构成全桥电路示意图；
(2).若该梁悬臂端受一向下力 ，长 ，宽 ，厚 ， ，x=0.5l，应变片灵敏度系数 ，应变片空载电阻 ；试求此时这四个应变片的电阻值(注： )。
测试与传感器作业答案
第一章 测试技术基础1. 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 ，试求该示值的绝对误差、相对误差、标称相对误差和引用误差。
解：绝对误差 2kPa 140142=-=∆p 相对误差 1.43%100%1401401420=⨯-=∆=p p p δ 标称相对误差 1.41%100%142140142=⨯-=∆='p p p δ 引用误差 1%100%50150140142m =⨯+-=∆=p p p γ 2．某压力传感器静态标定的结果如下表所示。
试求用端点连线拟合法拟合的该传感器输出与输入关系的直线方程，并试计算其非线性误差、灵敏度和迟滞误差。
解： 端点连线拟合法拟合的直线方程 p p U 450==非线性误差 0.1%100%2000.2100%=⨯=⨯∆=FS Y L max γ 灵敏度 4mV /Pa =∆∆=pUS 迟滞误差 0.3%100%2001.221100%21=⨯⨯=⨯∆=FS H Y H max γ或 0.6%100%2001.2100%max =⨯=⨯∆=FS H Y H γ 3. 玻璃水银温度计的热量是通过玻璃温包传导给水银的，其特性可用微分方程x y dtdy310123-⨯=+表示（式中y 为水银柱高度，单位m ；x 为输入温度，单位℃）。
试确定温度计的时间常数τ、静态灵敏度k 和传递函数及其频率响应函数。
解：x y dt dy 310123-⨯=+ x y D 3101)23(-⨯=+ x y D 31021)123(-⨯=+ 时间常数 s 51.=τ 静态灵敏度 C m/1050o 3-⨯=.k传递函数 1511050(s)3+⨯=-s H .. 频率响应函数 15.1105.0)(j 3+⨯=-ωωj H4. 某热电偶测温系统可看作一阶系统，已知其时间常数为0.5s ，静态灵敏度1=k 。
试计算其幅频特性误差不大于5%的最高工作频率。
2021年高中物理选修二第五章《传感器》经典测试题(答案解析)(1)
一、选择题1．下列说法不正确的是（）A．霍尔元件是把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量的一种元件B．话筒是一种常用的声传感器，其作用是将电信号转换为声信号C．电子秤所使用的传感器是力传感器，是把形变这个力学量转化为电压这个电学量D．电熨斗能够自动控制温度的原因是它装有双金属片温度传感器，这种传感器作用是控制电路的通断2．传感器已广泛应用于日常生活。
下列传感器能够将力学量转换为电学量的是（）A．应变片B．干簧管C．热敏电阻D．霍尔元件3．汽车轮胎气压自动报警装置的主要部件是压阻式压力传感器，某压阻式压力传感器的特点是压力F越大其电阻越小，现将该压力传感器R0接入如图所示电路中，开关S闭合，当压力传感器所受压力增大时，下列说法正确的是（）A．R1的电功率增大B．电压表的示数增大C．电流表的示数增大D．R2的电功率增大4．有一种测量物体重量的电子秤，其电路原理图如图中的虚线所示，主要由三部分构成：踏板、压力传感器R（实际上是一个阻值可随压力变化的电阻器）、显示体重的仪表G （实质上是电流表）。
不计踏板的质量，已知电流表的量程为2A，内阻为1Ω，电源电动势为12V，内阻为1Ω，电阻R随压力F变化的函数式为R=30-0.01F（F和R的单位分别为N和Ω）。
下列说法中正确的是（）A．该秤能测量的最大体重是2500NB．该秤零刻度线（即踏板空载时的刻度线）应标在电流表 G刻度盘的0.375A处C．电流表G的量程越大，则能测量的最大体重越小D．该秤可以通过电路规律转换成12003200FI关系进行刻度转换5．位移传感器的工作原理如图所示，物体M在导轨上平移时，带动滑动变阻器的金属滑片P，通过电压表显示的数据，来反映物体M位移的大小x。
假设电压表是理想电表，物体M不动时，滑片P位于滑动变阻器正中间位置，则下列说法正确的是（）A．物体M运动时，电源内的电流会发生变化B．物体M运动时，电压表的示数会发生变化C．物体M不动时，电路中没有电流D．物体M不动时，电压表没有示数6．酒精测试仪用于对机动车驾驶人员是否酒后驾车及其他严禁酒后作业人员的现场检测，它利用的是一种二氧化锡半导体型酒精气体传感器。
陈杰 传感器与检测技术课后答案
第一章习题答案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和之有确定对应关系的、便于使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，并输出和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和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）多功能和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和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Δy和引起输出量增量Δy的输入量增量Δx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(胡向东,第2版)》习题解答
《传感器与检测技术(胡向东,第2版)》习题解答传感器与检测技术习题解答王涛第1章概述什么是传感器？答：传感器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，通常敏感元件和转换元件组成。
传感器的共性是什么？答：传感器的共性就是利用物理定律或物质的物理、化学或生物特性，将非电量输入转换成电量输出。
传感器一般哪几部分组成？答：传感器的基本组成分为敏感元件和转换元件两部分，分别完成检测和转换两个基本功能。
另外还需要信号调理与转换电路，辅助电源。
被测量敏感元件传感元件信号调节转换电路辅助电源传感器是如何分类的？答：传感器可按输入量、输出量、工作原理、基本效应、能量变换关系以及所蕴含的技术特征等分类，其中按输入量和工作原理的分类方式应用较为普遍。
①按传感器的输入量进行分类按输入量分类的传感器以被测物理量命名，如位移传感器、速度传感器、温度传感器、湿度传感器、压力传感器等。
②按传感器的工作原理进行分类根据传感器的工作原理，可以分为电阻式传感器、电感式传感器、电容式传感器、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。
③按传感器的基本效应进行分类根据传感器敏感元件所蕴含的基本效应，可以将传感器分为物理传感器、化学传感器和生物传感器。
改善传感器性能的技术途径有哪些？答：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它在稳态信号作用下的输入、输出关系。
静态特性所描述的传感器的输入-输出关系中不含时间变量。
衡量传感器静态特性的主要指标是线性度、灵敏度、分辨率、迟滞、重复性和漂移。
利用压力传感器所得测试数据如下表所示，计算非线性误差、迟滞和重复性误差。
设压力为0MPa时输出为0mV，压力为时输出最大且为。
压力/MPa 输出值/mV 第一循环第二循环第三循环正行程反行程正行程反行程正行程反行程解：①求非线性误差，首先要求实际特性曲线与拟合直线之间的最大误差，拟合直线在输入量变化不大的条件下，可以用切线或割线拟合、过零旋转拟合、端点平移拟合等来近似地代表实际曲线的一段。
《常考题》初中高中物理选修二第五章《传感器》经典练习卷(含答案解析)
一、选择题1．医生将非接触式测温仪靠近但不接触病人额度，即可测得病人体温，这类测温仪利用的传感器是（）A．声音传感器B．红外线传感器C．气体传感器D．压力传感器2．抗击新型冠状病毒期间，由于无法外出，某同学在家利用所学物理知识设计能显示拉力大小的电子健身器材，如图所示是原理图。
轻质弹簧右端和金属滑片P固定在一起（弹簧的电阻不计，P与R1间的摩擦不计），弹簧劲度系数为100N/cm。
定值电阻R0=5Ω，ab是一根长为5cm的均匀电阻丝，阻值R1=25Ω，电源输出电压恒为U=3V，理想电流表的量程为0～0.6A。
当拉环不受力时，滑片P位于a端。
下列关于这个电路的说法正确的是（）A．当拉环不受力时，闭合开关后电流表的读数为0AB．当拉力为400N时，电流表指针指在0.3A处C．当拉力为400N时，电流表指针指在0.5A处D．该健身器材能测量力的范围是0～400N3．下列说法中正确的是（）A．红外体温计能将人体红外线辐射的变化，转化成反应体温的电学量变化B．受迫振动的固有频率会随驱动力频率的变化而变化C．单摆的振动周期与摆球的质量有关D．高速宇宙飞船中的一小时比地球上的一小时短4．如图所示电路中，E为电源（内阻为r），R2、R3为定值电阻，R4为滑动变阻器，R1为光敏电阻（其阻值随光照强度的增大而减小），电压表为理想电压表，开关S闭合后，电容器中一带电微粒恰好处于静止状态。
下列说法正确的是（）A．若仅将R4的滑片向下移动，电压表的示数将变大，电源效率将变大B．若仅将R4的滑片向下移动，R2消耗的电功率将变大，带电微粒将向上运动C．若仅增大光照强度，R4消耗的电功率将变小D．若仅增大光照强度，将有电流向下通过R35．如图是智能称重地磅，它使用方便快捷、计量精度高、反应速度灵敏、移动方便，这种地磅安装了应变式力传感器，下列关于应变式力传感器的说法不正确的是（）A．应变片是由半导体材料制成B．当应变片的表面拉伸时，其电阻变大；反之，变小C．传感器输出的是应变片上的电压D．外力越大，输出的电压差值也越大6．酒精测试仪用于机动车驾驶人员是否酗酒及其他严禁酒后作业人员的现场检测。
《传感器与测试技术》课程习题
《电气测试技术》课程习题第1章到第5章习题一、填空题1、测试技术包括测量和试验两方面.凡需要考察事物的状态、变化和特征等,并要对它进行定量的描述时,都离不开测试工作。
2、按是否直接测定被测量的原则分类，测试方法分直接测量法和间接测量法。
3、按测量时是否与被测对象接触的原则分类，测试方法分接触式测量法和非接触式测量法。
4、按测量时是否随时间的原则分类，测试方法分静态测量法和动态测量法。
5、测量误差一般按其性质分类分为系统误差、随机误差和粗大误差。
6、传感器是测试系统的第一环节,将被测系统或测试过程中需要观测的信息转化为人们熟悉的各种信号。
7、传感器的基本功能是检测信号和信号转换。
8、传感器的组成按定义一般由敏感元件、变换元件、信号调理电路三部分组成。
9、传感器按信号变换特征分类；可分为结构型传感器和物理型传感器。
10、结构型传感器是依据传感器的结构参数变化而实现信号变换的。
11、物理型传感器在实现变换过程中传感器的结构参数基本不变，而仅依靠传感器中原件内部的物理和化学性质变化实现传感器功能。
12、按测量原理分类一般包括电阻式、电感式和电容式三种基本形式，以及由此而派生出来的其他形式传感器。
13、按传感器的能量转换情况分类可分为能量控制型和能量转换型传感器。
14、传感器所能测量的最大被测量的数值称为测量上限，最小的被测量值称为测量下限，用它们来表示测量区间称测量范围。
15、在采用直线拟合线性化时输出输入的校正曲线与其拟合直线之间的最大偏差称为非线性误差或线性度，常用相对误差表示。
16、传感器输出的变化量ΔY与引起此变化量X之比称为静态灵敏度（或简答什么是灵敏度）17、静态误差（精度）是指传感器在其全量程内任一点的输出值与理论输出值的偏差程度。
18、传感器的动态特性是指传感器对随时间变化的输入量的响应特性。
19、引用误差是指测量的绝对误差与仪器的满量程之比。
20、传感器的标定是指在明确传感器的输出与输入关系的前提下，利用某种标准器具对传感器进行标度。
(必考题)高中物理选修二第五章《传感器》检测卷(含答案解析)(5)
一、选择题1．(0分)[ID：129455]下列说法正确的是（）A．穿过闭合电路的磁通量发生变化时，这个闭合电路中就有感应电流产生B．只要导体相对磁场运动，导体中一定会产生感应电流C．话筒是一种能够将电信号转换为声音信号的传感器D．热敏电阻能把热量这个热学量转换为电阻这个电学量2．(0分)[ID：129451]下列用电器主要利用了电磁感应原理的是（）A．激光打印机B．直流电动机C．电磁炉D．电熨斗3．(0分)[ID：129436]如图所示，两块水平放置的金属板距离为d，用导线、开关S与一个n匝的线圈连接，线圈置于方向竖直向上的变化磁场B中。
两板间放一台小压力传感器，压力传感器上表面静止放置一个质量为m，电荷量为＋q的小球。
S断开时传感器上有示数，S闭合时传感器上恰好无示数。
重力加速度为g，则线圈中磁场B的变化情况和磁通量变化率分别是（）A．正在增强，mgdt nq∆Φ=∆B．正在增强，2mgdt nq∆Φ=∆C．正在减弱，mgdt nq∆Φ=∆D．正在减弱，2mgdt nq∆Φ=∆4．(0分)[ID：129412]电容式传感器是用来将各种非电信号转变为电信号的装置。
由于电容器的电容C取决于极板正对面积S、极板间距离d以及极板间的电介质这几个因素，当某一物理量发生变化时就能引起上述某个因素的变化，从而又可推出另一个物理量的值的变化，如图所示是四种电容式传感器的示意图，关于这四个传感器的作用，下列说法不正确的是（）A．甲图的传感器可以用来测量角度B．乙图的传感器可以用来测量液面的高度C．丙图的传感器可以用来测量压力D．丁图的传感器可以用来测量速度5．(0分)[ID：129409]在用位移传感器做实验时，下列说法中正确的是（）A．位移传感器的发射窗口应对准接收器的信号接收窗口B．位移传感器的发射窗口不一定要对准接收器的信号接收窗口C．连接到数据采集器上的是发射器部分D．实验开始后，必须先打开发射器的电源开关6．(0分)[ID：129404]关于传感器的作用，下列说法正确的是（）A．通常的传感器可以直接用来进行自动控制B．传感器可以将感受到的一些信息转换为电学量C．传感器可以将所有感受到的信息都转换为电学量D．以上说法均不正确7．(0分)[ID：129402]下列关于物理传感器，化学传感器和生物传感器的说法，正确的是（）A．物理传感器利用材料的某种物理性质工作，因而只能用于机械加工行业而不能用于化工领域B．化学传感器是利用某种化学反应来工作的，因而只能输出某种化学物质而不能输出电学量C．生物传感器的适用范围广，可在任意温度下工作D．生物传感器由于含有生命物质，因而对使用传感器的环境有一定要求8．(0分)[ID：129383]如图甲是某生产流水线上的产品输送及计数装置示意图．其中S为激光源，R1为光敏电阻（有光照射时，阻值较小；无光照射时，阻值较大），R2为定值保护电阻，a、b间接“示波器”（示波器的接入对电路无影响）．水平传送带匀速前进，每当传送带上的产品通过S与R1之间时，射向光敏电阻的光线会被产品挡住．若传送带上的产品为均匀正方体，示波器显示的电压随时间变化的关系如图乙所示．已知计数器电路中电源两极间的电压恒为6V，保护电阻R2的阻值为400Ω．则（）A．有光照射时光敏电阻R1的阻值为800ΩB．有光照射和无光照射时保护电阻R2两端的电压之比为1：2C．有光照射和无光照射时光敏电阻的阻值之比为1：2D．每lh通过S与R1之间的产品个数为6000个9．(0分)[ID：129474]有一种测量体重的电子秤，其电路原理图如图中的虚线所示，主要由三部分构成：踏板、压力传感器R（实际上是一个阻值可随压力大小而变化的电阻器）、显示体重的仪表G（实质上是电流表），不计踏板的质量，已知电流表的量程为2A，内阻RG为1Ω；电源电动势为12V，内阻r为1Ω，压力传感器的电阻R随压力F变化的函数式为R=30–0.01F（F和R的单位分别是N和Ω）。
CH5电容式传感器含答案传感器与检测技术第2版习题及解答
第5章电容式传感器一、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（）。
A. 保持不变B.增大一倍C. 减小一倍D.增大两倍2、差动电容传感器采用脉冲调宽电路作测量电路时，其输出电压正比于（）。
A．C1-C2 B. C1-C2/C1+C2C. C1+C2/C1-C2D. ΔC1/C1+ΔC2/C23、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（）A．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4、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（）。
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5、用电容式传感器测量固体或液体物位时，应该选用（）。
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6、电容式传感器通常用来测量（）。
A．交流电流 B．电场强度 C．重量 D．位移7、电容式传感器可以测量（）。
A．压力 B．加速度 C．电场强度 D．交流电压8、电容式传感器等效电路不包括（）。
A. 串联电阻B. 谐振回路C. 并联损耗电阻D. 不等位电阻9、关于差动脉冲宽度调制电路的说法正确的是（）。
A. 适用于变极板距离和变介质型差动电容传感器B. 适用于变极板距离差动电容传感器且为线性特性C. 适用于变极板距离差动电容传感器且为非线性特性D. 适用于变面积型差动电容传感器且为线性特性10、下列不属于电容式传感器测量电路的是（）A．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11、在二极管双T型交流电桥中输出的电压U的大小与（）相关A．仅电源电压的幅值和频率B．电源电压幅值、频率及T型网络电容C1和C2大小C．仅T型网络电容C1和C2大小D．电源电压幅值和频率及T型网络电容C1大小12、电容式传感器做成差动结构后，灵敏度提高了（）倍A．1 B．2 C．3 D．0二、多项选择题1、极距变化型电容式传感器，其灵敏度与极距（）。
《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。
《传感器与检测技术》试题5
《传感器与检测技术》试题5一、填空题（10题）1、电容式传感器中，变间隙式一般用来测量微小的位移。
2、传感器静态特性主要技术指标有：灵敏度、精确度、测量范围与量程和线性度。
3、正态分布随机误差具有如下性质单峰性、对称性、有界性和抵偿性。
4、电容式传感器的三种工作方式是变间隙式、变面积式、和变介电常数式。
5、压电式传感器的工作原理是基于某些电介质材料的压电效应。
它是典型的有源传感器。
6、自感式电感传感器是将被测量的变化转换为自感量L 的变化。
差动变压器是将被测量的变化转换为互感量M 的变化。
差动变压器主要优点是输出幅度大、线性好。
7、传感器的灵敏度是指稳态标准条件下，输出变化量与输入变化量的比值。
对线性传感器来说，其灵敏度是常数。
8、用热电阻测温时，它在桥路中有不同的接法。
工业测量中通常采用三线制接法。
9、对于高频反射式电涡流传感器来说，为了使其具有较高的灵敏度，不产生电涡流的透射损耗，要求被测特必须达到一定的厚度。
10. 气敏电阻的材料不是通常的硅或锗材料，而是金属氧化物材料。
二、单选择（20题）1、下列（ D ）不能用做加速度检测传感器。
A、电容式B、压电式C、电感式D、热电偶2、将超声波（机械振动波）转换成电信号要用（ C ）元件。
A、应变电阻B、电涡流传感器C、压电陶瓷D、电磁线圈3、在以下几种传感器当中（ C ）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4、下列关于传感器技术发展的说法，不正确的是（A）A、单一化B、集成化C、微型化D、网络化5、科里奥里质量流量计的工作原理是（ A ）A、离心力与质量的关系B、流速与质量的关系C、离心力与流速的关系D、向心力与流速的关系6、国内统一设计的最常用的铂电阻器为（ C ）A、Pt100B、Pt1000C、Pt100和Pt1000D、Pt50和Pt1007、国内统一设计的最常用的铜电阻器为（ A ）A、Cu50和Cu100B、Cu100和Cu1000C、Cu500和Cu1000D、以上都不对8、标准转换电路的工业标准信号是（ A ）A、4-20mA DC或1-5V DCB、4-20mA AC或1-5V ACC、1-5mA DC或1-5V DCD、1-5mA AC或1-5V AC9、转子流量计使用时，流体流入方向为( C )。
传感器与检测技术胡向东第版习题解答
传感器与检测技术（胡向东，第2版）习题解答王涛第1章概述什么是传感器答：传感器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，通常由敏感元件和转换元件组成。
传感器的共性是什么答：传感器的共性就是利用物理定律或物质的物理、化学或生物特性，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、频率、电荷、电容、电阻等）输出。
传感器一般由哪几部分组成答：传感器的基本组成分为敏感元件和转换元件两部分，分别完成检测和转换两个基本功能。
②按传感器的工作原理进行分类根据传感器的工作原理（物理定律、物理效应、半导体理论、化学原理等），可以分为电阻式传感器、电感式传感器、电容式传感器、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。
③按传感器的基本效应进行分类根据传感器敏感元件所蕴含的基本效应，可以将传感器分为物理传感器、化学传感器和生物传感器。
改善传感器性能的技术途径有哪些答：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它在稳态信号作用下的输入、输出关系。
静态特性所描述的传感器的输入-输出关系中不含时间变量。
衡量传感器静态特性的主要指标是线性度、灵敏度、分辨率、迟滞、重复性和漂移。
利用压力传感器所得测试数据如下表所示，计算非线性误差、迟滞和重复性误差。
设压力解：①求非线性误差，首先要求实际特性曲线与拟合直线之间的最大误差，拟合直线在输入量变化不大的条件下，可以用切线或割线拟合、过零旋转拟合、端点平移拟合等来近似地代表实际曲线的一段（多数情况下是用最小二乘法来求出拟合直线）。
（1）端点线性度： 设拟合直线为：y=kx+b, 根据两个端点（0，0）和（，），则拟合直线斜率： ∴*+b= ∴b=0（2）最小二乘线性度： 设拟合直线方程为01y a a x =+， 误差方程01()i i i i i y y y a a x v ∧∧-=-+= 令10x a =，21x a =由已知输入输出数据，根据最小二乘法，有：直接测量值矩阵0.644.047.4710.9314.45L ⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦，系数矩阵10.0210.0410.0610.0810.10A ⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦，被测量估计值矩阵01a X a ∧⎡⎤=⎢⎥⎣⎦由最小二乘法：''A A X A L ∧=，有答：非线性误差公式：max 0.106100%100%0.64%16.50L FS L Y γ∆=±⨯=⨯= ② 迟滞误差公式：max100%H FSH Y γ∆=⨯， 又∵最大行程最大偏差max H ∆=，∴max 0.1100%100%0.6%16.50H FS H Y γ∆=⨯=⨯= ③ 重复性误差公式：max100%L FSR Y γ∆=±⨯， 又∵重复性最大偏差为max R ∆=，∴max 0.08100%100%0.48%16.50L FS R Y γ∆=±⨯=±⨯=± 用一阶传感器测量100Hz 的正弦信号，如果要求幅值误差限制在±5％以内，时间常数应取多少如果用该传感器测量50Hz 的正弦信号，其幅值误差和相位误差各为多少 解：一阶传感器频率响应特性：1()()1H j j ωτω=+幅频特性：()A ω=由题意有()15%A ω-≤15%-≤又22200f Tπωππ=== 所以：0＜τ＜取τ=，ω=2πf=2π×50=100π幅值误差：()100% 1.32%A ω∆==-所以有%≤△A(ω)＜0相位误差：△φ(ω)=-arctan(ωτ)= 所以有≤△φ(ω)＜0某温度传感器为时间常数τ=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三分之一和二分之一所需的时间。
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传感器与测试技术作业题第五章
第五章电感式传感器
思考题：
1、说明变气隙型电感传感器、差动变压器式传感器和涡流传感器的主要组成、
工作原理和基本特性。
答：
a）变气隙型电感传感器主要由线圈、铁心、衔铁三部分组成的。
线圈是套在铁
心上的，在铁心与衔铁之间有一个空气隙，空气隙厚度为3。
传感器的运动部分与衔铁相连。
当外部作用力作用在传感器的运动部分时，衔铁将产生位移，使空气隙S发生变化，磁路磁阻Rn发生变化，从而引起线圈电感的变化。
线圈电感L 的变化与空气隙S的变化相对应，这样只要测出线圈的电感就能判定空气隙的大小，也就是衔铁的位移。
b）差动变压器式传感器主要由铁心、衔铁和线圈组成。
线圈又分为初级线圈（也
称激励线圈）和次级线圈（也称输出线圈）。
上下两个铁心及初级、次级线圈是对称的。
衔铁位于两个铁心中间。
上下两个初级线圈串联后接交流激磁电压U i, 两个次级线圈按电势反相串联。
它的优点是灵敏度高，一般用于测量几微米至几百微米的机械位移。
缺点是示值范围小，非线性严重。
c）涡流传感器的结构很简单，有一个扁平线圈固定在框架上构成。
线圈用高强度漆包线或银线绕制而成，用粘合剂站在框架端部，也可以在框架上开一条槽，将导线绕在槽内形成一个线圈。
涡流传感器的工作原理是涡流效应，当一块金属导体放置在一变化的磁场中，导体内就会产生感应电流，这种电流像水中漩涡那样在导体内转圈，所以称之为电涡流或涡流。
这种现象就称为涡流效应。
涡流传感器最大的特点是可以实现非接触式测量，可以测量振动、位移、厚度、转速、温度和硬度等参数，还可以进行无损探伤，并且具有结构简单、频率
响应宽、灵敏度高、测量线性范围大、体积小等优点。
2、为什么螺管型电感传感器比变气隙型电感传感器有更大的测位移范围？
答：变气隙型灵敏度高，因为原始气隙S 0 一般取得很小（~）,当气隙变化为△
3 =1卩m时，电感的相对变化量△ L/L。
可达~，因而它对处理电路的放大倍数要求低。
它的主要缺点是非线性严重，为了减小非线性，量程就必须限制在较小范围内，通常为气隙3 0的1/5以下，同时，这种传感器制造装配困难。
变面积型的灵敏
度比便器习性的低，它的优点是具有良好对吧线性，量程较大，制造装配比较方便，应用较广。
螺管型的灵敏度比变面积型的还低，但量程大，线性较好, 制造装配方便，与变面积型相比，批量生产的互换性强，应用越来越多。
3、电感式传感器的测量电路主要形式是什么？
答：交流电桥是电感传感器的主要变换电路。
桥臂可以是电阻、容抗或感抗元件。
当不接负载（或负载阻抗为无穷大）时，其输出称为开路输出电压，表达式为：
U°二乙车舟~ Zj * =② 5 @卡/
当电桥平衡时，即Z l Z3=Z2Z4,电桥的输出比丸,当桥臂阻抗发生变化时，引起
电桥不平衡，”将不再为0,通过"的变化，可以确定桥臂阻抗的变化。
实际应用中，交流电桥常与差动式电感传感器配用，传感器的两个电感线圈作为电桥的两个工作臂，电桥的平衡臂可以是纯电阻，也可以是变压器的两个次级线圈。
4、与非差动型性比，差动型变磁阻式自感传感器有什么优点？
答：具有下列优点：
a）线性好；
b）灵敏度提高一倍，即衔铁位移相同时，输出信号大一倍；
c）温度变化、电源波动、外界干扰等对传感器精度的影响，由于能互相抵消而减小；
d）电磁吸力对测力变化的影响也由于能相互抵消而减小。
5、什么是差动变压器的零点残余电压？如何消除？
答：差动变压器随衔铁的位移输出一个调幅波，因而可以用反串电路作为转换电路，即直接将两个次级线圈反向串接，传感器的空载输出电压等于两个次级线圈感应电动势之差。
最常用的差动变压器的转换电路为差动整流电路。
把两个次级电压分别整流后，以它们的差为输出端，这样，次级电压的相位和残余电压都不必考虑。
6什么叫涡流效应？
答：涡流传感器的工作原理是涡流效应，当一块金属导体放置在一变化的磁场中，
导体内就会产生感应电流，这种电流像水中漩涡那样在导体内转圈，所以称之为电涡流或涡流。
这种现象就称为涡流效应。
7、压磁式传感器的工作原理是什么？
答：压磁式传感器的工作原理是基于铁磁材料的压磁效应，它具有输出功率大，抗干扰能力强，过载能力强、结构简单等优点；但测量精度一般，频率响应较低，常用于冶金、矿山、运输等工业，用于测力和称重。
近年来，应用逐渐广泛。
8、为什么说感应同步器是数字传感器？
答：感应同步器是利用两个平面绕组的互感系数随两者的相对位置变化而变化，来测量线位移和角位移的传感器，可以分为直线感应同步器和圆感应同步器。
9、试比较差动电感传感器几种常用测量电路的特点。
答：差动传感器几种常用的测量电路有：变气隙型、变面积型和螺管型三种。
变气隙型传感器的优点是灵敏度高，一般用于测量几微米至几百微米的机械位移。
缺点是示值范围小，非线性严重。
变面积型传感器通常可以测量到几秒的微小角位移，输出的线性范围一般在土10°左右。
螺管型与前面两种相比，虽然灵敏度低，但是示值范围大，自由行程可以自由安排，制造装配也比较方便。
10、比较低频透射式和高频反射式涡流传感器测厚度的原理有什么不同？
答：低频透射式涡流传感器：为了较好的测量厚度，激励频率要选的较低，一般在500Hz, 一般地说，测薄导体时，频率略高些，测厚导体时频率应低些。
测p 较小的材料（如铜材）时，应选较低的频率（500Hz），而测p较大的材料（如黄铜、铝）时，则选用较高的频率（2kHz），从而保证在测不同材料时，得到较好的线性和灵敏度。
高频反射式涡流传感器：传感器和基准面的距离x是固定的，将被测物体放在基准面上以后，可测出涡流传感器与被测物体之间的距离d，于是可以求出被测物体的厚度h=x-d。
作业题：
1、当自感式传感器结构和材料确定后，电感L为气隙截面积S及空气隙长度S 的函数。
S固定，可构成变气隙型传感器。
S固定，可构成变面积型传感器。
2、变气隙型电感传感器灵敏度高，非线性严重，量程较小。
变面积型电感传感器的灵敏度比空气隙型的低，线性性妊，量程较大。
螺管型电感传感器的灵敏度比变面积型的还低，量程大，线性性较好。
3、差动电感传感器的结构要求是：两个磁导体的几何尺寸完全相同，材料性能完全相同，两个线圈的电气参数和几何尺寸也完全相同。
4、差动式的与单线圈的电感传感器相比，具有线性好、灵敏度提高一倍和测量精度高的优点。
5、交流电桥的平衡条件是Z1Z3=Z2Z4
6 零位误差是指输入为零时，输出不为零。
减小零位误差的方法是减小电源中的谐波成分，还可以采用补偿电路进行补偿。
7、根据电磁场的理论，涡流的大小与导体的电阻率p、导磁率口、导体厚度t 及线圈与导体之间的距离X、线圈的激磁频率3 等参数有关。
改变线圈和导体之间的距离，可以做成测量位移、厚度、振动的传感器；改变导体的电阻率，可以做成测量表面温度、检测材质的传感器；改变导体的导磁率，可以做成测量应力、硬度的传感器，同时改变X, p和卩，可以对导体进行探伤。
8、低频透射式涡流传感器的测量原理是：当发射线圈和接收线圈之间放入金属板后，引起接收线圈感应电势E2的变化，金属板的厚度
S越大,E2就越小。
通常，测薄导体时，激励频率较高，测厚导体时激励频率应较低。
测较小的材料时，应选较低的频率，而测较大的材料（黄铜、铝）时，则选用较高的频率。
9、涡流传感器最大的特点是可以实现非接触式测量，应用非常广泛，可以检测位移和尺寸、厚度、转速、温度和涡流探伤。
10、感应同步器的激磁方式有两种：一种是以滑尺（或定子）激磁,由定尺（或转子）取出感应信号：另一类是以定尺激磁，由滑尺取出感应电势信号。
感应同步器的检测系统分成鉴相型和鉴幅型。
11、零位误差是指零电势距离起始零位的实际位移量与理论位移量的误差，点
的细分误差是指每个细分点的实际细分值与理论细分值之差,细分误差为各点细分误差中的正最大值和负最大值的绝对值之和的一半，并冠以“土”号来表示。