传感器课后题答案

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传感器课后习题

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静态特性测试1(C)是评价传感器静态特性的综合指标。

A.稳定性B.抗干扰性C.精度D.线性度2传感器的线性范围愈宽,表明传感器工作在线性区域内且传感器的(A)A.工作量程愈大B.工作量程愈小C.精确度愈高D.精确度愈低3.传感器能感知的输入变化量越小,表示传感器的()A.线性度越好B.迟滞越小C.重复性越好D.分辨力越高4.传感器的温漂包括_零点__漂移和灵敏度漂移。

5.传感器一般特性指标可分为_静态___特性指标和动态特性指标两个部分。

6.对于非线性传感器,其灵敏度会随着输入量的变化而变化。

对7.分辨力指的是传感器能够检测到的最低极限量。

错8.传感器的灵敏度是指到达稳定工作状态时,输出量与输入量之比。

错9.标定曲线偏离其拟合直线的程度即为非线性度。

对10.在测量条件不变的情况下,对于迟滞特性的测量,我们只需要对正行程和反行程二者之一进行多次测量,而不需要对正、反行程都进行测量。

错11.某传感器在测量条件不变的情况下,给定一个固定的输入,进行多次测量,发现测量结果很接近真实值,但分散性比较大,因此,此传感器的准确度比较低。

错12.传感器的非线性误差是以一条理想直线作基准的,取基准直线常用端基拟合法。

错13.两个电子秤可感受的最小感量分别为:0.1g、0.05g, 问哪个分辨率高?0.05g的分辨率高。

14.[名词解释] 线性度在规定的条件下,传感器静态校准曲线与拟合直线间最大偏差与满量程输出值的百分比称为线性度。

传感器动态特性测试1.属于传感器动态特性指标的是( C )A.量程B.灵敏度C.阻尼比D.重复性2.选择二阶装置的阻尼比ζ=0.707,其目的是( D )A.阻抗匹配B.增大输出量C.减小输出量D.接近不失真条件3.属于传感器动态特性指标的是(C)A.量程B.灵敏度C.阻尼比D.重复性4.对于二阶传感器的测试系统,为使系统响应最快,其阻尼比ξ取值通常为(A)。

A. 0~0.1B. 0.1~0.6C.0.6~0.8D.0.8~15.在时域内研究、分析传感检测系统的瞬态响应时,通常采用的激励信号是(D)。

传感器原理及应用第三版课后答案

传感器原理及应用第三版课后答案

传感器原理及应用第三版课后答案1. 答案:传感器是一种能够感知环境变化并将其转化为可识别的信号的装置。

它通过使用特定的物理效应或工作原理来感知和测量环境中的物理量或特定的参数。

2. 答案:传感器的应用非常广泛,涵盖了许多不同的领域。

以下是几个常见的传感器应用示例:- 温度传感器:用于监控和控制温度,例如室内温度控制、工业加热系统等。

- 压力传感器:用于测量液体或气体的压力,例如汽车轮胎压力监测、压力容器监控等。

- 光学传感器:用于检测光照强度和颜色,例如光电开关、自动亮度调节系统等。

- 气体传感器:用于检测和测量空气中的气体成分,例如二氧化碳传感器、氧气传感器等。

- 加速度传感器:用于测量物体的加速度和震动,例如运动传感器、汽车碰撞传感器等。

- 湿度传感器:用于测量空气中的湿度水份,例如室内湿度控制、大气湿度监测等。

3. 答案:传感器的工作原理有很多种,常见的包括:- 电阻效应传感器:基于电阻值的变化来感知和测量物理量,例如温度传感器和应变传感器。

- 电容效应传感器:基于电容值的变化来感知和测量物理量,例如湿度传感器和接近传感器。

- 电感效应传感器:基于电感值的变化来感知和测量物理量,例如金属检测传感器和霍尔效应传感器。

- 光学效应传感器:基于光学特性的变化来感知和测量物理量,例如光电传感器和光纤传感器。

- 声波效应传感器:基于声波信号的变化来感知和测量物理量,例如声波距离传感器和声速传感器。

4. 答案:传感器的选择取决于具体的应用需求和要测量的物理量。

需要考虑以下几个方面:- 测量范围:传感器是否能够覆盖所需的测量范围,以及是否有足够的灵敏度和精度。

- 工作环境:传感器是否适用于所需的工作环境,例如温度、湿度、压力等。

- 响应时间:传感器的反应速度是否满足实际要求,是否能够快速响应变化的物理量。

- 成本和可靠性:传感器的价格是否适宜,并且能够稳定可靠地工作。

- 安装和维护:传感器的安装和维护是否方便,是否需要额外的设备或配件。

传感器 课后题及答案

传感器 课后题及答案

传感器课后题及答案第1章传感器特性1.什么是传感器?(传感器定义)2.传感器由哪几个部分组成?分别起到什么作用?3. 传感器特性在检测系统中起到什么作用?4.解释下列名词术语:1)敏感元件;2)传感器; 3)信号调理器;4)变送器。

5.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?6.某传感器精度为2%FS ,满度值50mv ,求出现的最大误差。

当传感器使用在满刻度值1/2和1/8 时计算可能产生的百分误差,并说出结论。

7.一只传感器作二阶振荡系统处理,固有频率f0=800Hz,阻尼比ε=0.14,用它测量频率为400的正弦外力,幅植比ε=0.7时,,又为多少?,相角各为多少?8.某二阶传感器固有频率f0=10KHz,阻尼比ε=0.1若幅度误差小于3%,试求:决定此传感器的工作频率。

9. 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。

10. 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。

11.测得某检测装置的一组输入输出数据如下:a)试用最小二乘法拟合直线,求其线性度和灵敏度;b)用C语言编制程序在微机上实现。

12.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。

13.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。

14.某一阶压力传感器的时间常数为0.5s,若阶跃压力从25MPa,试求二倍时间常数的压力和2s 后的压力。

15.某压力传感器属于二阶系统,其固有频率为1000Hz,阻尼比为临界值的50%,当500Hz的简谐压力输入后,试求其幅值误差和相位滞后。

(完整版)传感器课后题答案

(完整版)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:∆R=K0ε(K0:电阻丝的灵敏系数、ε:导体的纵向应变)R2.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。

传感器课后习题答案

传感器课后习题答案

习题1 传感器及其特性1-1 什么叫传感器?它由哪几部分组成?并说出各部分的作用及其相互间的关系。

答:传感器是能感受规定的被测量并按照一定的规律将其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。

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。

由于传感器的输出信号一般都很微弱, 因此需要有信号调节与转换电路对其进行放大、运算调制等。

随着半导体器件与集成技术在传感器中的应用,传感器的信号调节与转换电路可能安装在传感器的壳体里或与敏感元件一起集成在同一芯片上。

此外,信号调节转换电路以及传感器工作必须有辅助的电源,因此信号调节转换电路以及所需的电源都应作为传感器组成的一部分。

1-2 简述传感器的作用和地位及其传感器技术的发展方向。

答:传感器位于信息采集系统之首,属于感知、获取及检测信息的窗口,并提供给系统赖以进行处理和决策所必须的原始信息。

没有传感技术,整个信息技术的发展就成了一句空话。

科学技术越发达,自动化程度越高,信息控制技术对传感器的依赖性就越大。

发展方向:开发新材料,采用微细加工技术,多功能集成传感器的研究,智能传感器研究,航天传感器的研究,仿生传感器的研究等。

1-3 传感器的静态特性指什么?衡量它的性能指标主要有哪些?答:传感器的静态特性是指被测量的值处于稳定状态时的输出—输入关系。

与时间无关。

主要性能指标有:线性度、灵敏度、迟滞和重复性等。

1-4 传感器的动态特性指什么?常用的分析方法有哪几种?答:传感器的动态特性是指其输出与随时间变化的输入量之间的响应特性。

常用的分析方法有时域分析和频域分析。

时域分析采用阶跃信号做输入,频域分析采用正弦信号做输入。

1-5 解释传感器的无失真测试条件。

答:对于任何一个传感器(或测试装置),总是希望它们具有良好的响应特性,精度高、灵敏度高,输出波形无失真的复现输入波形等。

传感器课后习题答案

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、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

传感器原理及工程应用(第三版)课后题答案

传感器原理及工程应用(第三版)课后题答案
(a)如果采用半桥差动电路,需要在等强度梁的上下两个位置安装两个工作应变片,一个受拉应变,一个受压应变,接入电桥的相邻桥臂,构成半桥差动电路。此时电桥的输出电压为
,是单臂工作时的两倍。
(b)如果采用全桥差动电路,需要在等强度梁的上下四个位置安装四个工作应变片,两个受拉应变,两个受压应变,将两个应变符号相同的接入相对桥臂上,构成全桥差动电路。此时电桥的输出电压为
解:
一阶传感器的幅频特性为:
因为幅值误差限制在±5%以内,即
当 时,有 。
若用此传感器测量 的信号,其幅值误差为:
相位误差为:
第三章
3-5题3-5图为一直流电桥,图中E=4V,R1= R2= R3= R4=120Ω,试求:
(1)R1为金属应变片,其余为外接电阻,当R1的增量为ΔR1=1.2Ω时,电桥输出的电压U0=?
当R1受压应变,R2受拉应变时,电桥输出电压为:
3-6题3-6图为等强度梁测力系统,R1 为电阻应变片,应变片灵敏度系数K=2.05,未受应变时,R1=120Ω。当试件受力F 时,应变片承受平均应变ε=800μm/m,试求:
(1)应变片电阻变化量ΔR1 和电阻相对变化量ΔR1/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,求电桥输出电压及电桥非线性误差。
第二章
2-1什么叫传感器?它由哪几部分组成?它们的作用及相互关系如何?
【答】
1、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。
2、传感器由:敏感元件、转换元件、信号调理与转换电路和辅助的电源组成。
3、它们的作用是:
(1)敏感元件:是指传感器中能直接受或响应被测量的部分;(2)计算传感器在满量程时,各应变片的电阻值;

传感器第四版课后习题答案部分

传感器第四版课后习题答案部分

C k g b 0.0708 pF / mm 2 mm 0.1416 pF
C S S S C 0
Kg C C 011/
5、“驱动电缆”技术
芯线 传 感 器
+ 1:1
- 内屏蔽层
外屏蔽层
测量 电路 前置级
“驱动电缆”技术原理 图
➢ 传感器与测量电路间的引线为双屏蔽层电缆,其内屏蔽层与 信号传输线(即电缆芯线)通过1:1放大器成为等电位,从而 消除了芯线与内屏蔽层之间的电容。由于屏蔽线上有随传感 器输出信号变化而变化的电压,因此称为“驱动电缆”。
传感器第四版课后习题答案部分
单组式:
S SS C C 0
Kg C C 011/
K gC 0 1 2 3 4
差动式:
C s s
2C0
1
2
4
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
kg
C
2 C0
1
2
4
u0
uC S
(1)优点:压电元件自身电容和电缆寄生电容不影响电荷 放大器输出。
(2)电压放大器:
U i d 3 F 3 1 jR jC R C a d 3 F m 3 1 jR C ja R C c C isitn
Uim
d3F 3m R 12R2CaCcCi2
UimCa
d33Fm Cc Ci
2、解:
(1)传感器的电容 C 0S 0 ab
C 0ab b 0ab 0ab
则传感器的灵敏度为
kg
C b
0a
8 .85 10 12 F / m 4 10 3 m 0 .5 10 3 m
7 .08 10 11 F / m 0 .0708 pF / mm

传感器课后题答案

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第五章3.试述霍尔效应的定义及霍尔传感器的工作原理。

霍尔效应:将半导体薄片置于磁场中,当它的电流方向与磁场方向不一致时,半导体薄片上平行于电流和磁场方向的两个面之间产生电动势,这种现象称为霍尔效应。

霍尔传感器工作原理:霍尔传感器是利用霍尔效应原理将被测物理量转换为电动势的传感器。

在垂直于外磁场B的方向上放置半导体薄片,当半导体薄片流有电流I时,在半导体薄片前后两个端面之间产生霍尔电势Uh。

霍尔电势的大小与激励电流I和磁场的磁感应强度成正比,与半导体薄片厚度d成反比。

4.简述霍尔传感器的组成,画出霍尔传感器的输出电路图。

组成:从矩形薄片半导体基片上的两个相互垂直方向侧面上,引出一对电极,其中1-1’电极用于加控制电流,称控制电流,另一对2-2’电极用于引出霍尔电势。

在基片外面用金属或陶瓷、环氧树脂等封装作为外壳。

电路图:5.简述霍尔传感器灵敏系数的定义。

答:它表示一个霍尔元件在单位激励电流和单位磁感应强度时产生霍尔电势的大小。

7.说明单晶体和多晶体压电效应原理,比较石英晶体和压电陶瓷各自的特点。

原理:石英晶体是天然的六角形晶体,在直角坐标系中,x轴平行于它的棱线,称为电轴,通常把沿电轴方向的作用下产生电荷的压电效应称为纵向压电效应;y轴垂直于它的棱面,称为机械轴,把沿机械轴方向的力作用下产生电荷的压电效应称为横向压电效应;z轴表示其纵轴,称为光轴,在光轴方向时,不产生压电效应。

压电陶瓷是人工制造的多晶体,在极化处理以前,各晶粒的电畴按任意方向排列,当陶瓷施加外电场时,电畴由自发极化方向转到与外加电场方向一致,此时,压电陶瓷具有一定极化强度,这种极化强度称为剩余极化强度。

由于束缚电荷的作用,在陶瓷片的电极表面上很快就吸附了一层来自外界的自由电荷,正负电荷距离大小因压力变化而变化,这种由机械能转变成电能的现象就是压电陶瓷的正压电效应,放电电荷的多少与外力的大小成比例关系,Q=dF33特点:石英晶体:(1) 压电常数小,时间和温度稳定性极好;(2) 机械强度和品质因素高,且刚度大,固有频率高,动态特性好;(3) 居里点573℃,无热释电性,且绝缘性、重复性均好。

传感器课后习题答案最全版

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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。

传感器课后习题答案

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《传感器与测试技术》计算题 解题指导(仅供参考)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 dt dy5105.1330-⨯=+ 式中, y ——输出电压,V ;T ——输入温度,℃。

(2)x y dt dy6.92.44.1=+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 已知一热电偶的时间常数τ=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。

试求该热电偶输出的最大值和最小值。

以及输入与输出之间的相位差和滞后时间。

解:依题意,炉内温度变化规律可表示为x (t) =520+20sin(ωt)℃由周期T=80s ,则温度变化频率f =1/T ,其相应的圆频率 ω=2πf =2π/80=π/40; 温度传感器(热电偶)对炉内温度的响应y(t)为y(t)=520+Bsin(ωt+ϕ)℃热电偶为一阶传感器,其响应的幅频特性为()()786010********22.B A =⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯π+=ωτ+==ω因此,热电偶输出信号波动幅值为B=20⨯A(ω)=20⨯0.786=15.7℃由此可得输出温度的最大值和最小值分别为y(t)|m ax =520+B=520+15.7=535.7℃ y(t)|m in =520﹣B=520-15.7=504.3℃输出信号的相位差ϕ为ϕ(ω)= -arctan(ωτ)= -arctan(2π/80⨯10)= -38.2︒相应的时间滞后为∆t =()s 4.82.3836080=⨯1—8 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。

传感器技术课后习题答案

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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。

1-3 什么是传感器的静态特性和动态特性为什么要分静和动(1)静态特性:表示传感器在被测输入量各个值处于稳定状态时的输出-输入关系。

动态特性:反映传感器对于随时间变化的输入量的响应特性。

(2)由于传感器可能用来检测静态量(即输入量是不随时间变化的常量)、准静态量或动态量(即输入量是随时间变化的变量),于是对应于输入信号的性质,所以传感器的特性分为静态特性和动态特性。

Z-1 分析改善传感器性能的技术途径和措施。

清华大学出版社传感器课后习题参考答案

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传感器与检测技术思考题参考答案第一章1. 传感器由那几部分组成?并说明各组成部分的功能。

答:传感器一般由敏感元件、转换元件、转换电路等几部分组成。

敏感元件:它是直接感受被测量,并输出与被测量成确定关系的某一物理量的元件。

转换元件:敏感元件的输出就是它的输入,它把输入转换成电路参数。

转换电路:将转换元转换成的电路参数接入转换电路,便可转换成电量输出。

2. 什么是传感器动态特性和静态特性,简述在什么条件下只研究静态特性就能够满足通常的需要,而在什么条件下一般要研究传感器的动态特性?在时域条件下研究静态,在频域条件下研究动态 3. 请使用性能指标描述检测系统的静态特性。

(P9-P11)4. 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。

解:该仪器的灵敏度为25.40.55.35.2−=−−=S mV/mm5. 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: 0.45Ω/℃ 电桥: 0.02V/Ω放大器: 100(放大倍数) 笔式记录仪: 0.2cm/V 求:(1)测温系统的总灵敏度;(2)记录仪笔尖位移4cm 时,所对应的温度变化值。

解:(1)测温系统的总灵敏度为18.02.010002.045.0=×××=S cm/℃(2)记录仪笔尖位移4cm 时,所对应的温度变化值为22.2218.04==t ℃ 第二章 检测系统的误差合成1.什么是系统误差?产生系统误差的原因是什么?如何发现系统误差?减少系统误差有哪几种方法?答:系统误差是指在相同的条件下,多次重复测量同一量时,误差的大小和符号保持不变,或按照一定的规律变化的误差。

…2.服从正态分布规律的随机误差有哪些特性?答:服从正态分布规律的随机误差的特性有:对称性 随机误差可正可负,但绝对值相等的正、负误差出现的机会相等。

传感器课后习题答案

传感器课后习题答案

习题1 传感器及其特性1-1 什么叫传感器?它由哪几部分组成?并说出各部分的作用及其相互间的关系。

答:传感器是能感受规定的被测量并按照一定的规律将其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。

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。

由于传感器的输出信号一般都很微弱, 因此需要有信号调节与转换电路对其进行放大、运算调制等。

随着半导体器件与集成技术在传感器中的应用,传感器的信号调节与转换电路可能安装在传感器的壳体里或与敏感元件一起集成在同一芯片上。

此外,信号调节转换电路以及传感器工作必须有辅助的电源,因此信号调节转换电路以及所需的电源都应作为传感器组成的一部分。

1-2 简述传感器的作用和地位及其传感器技术的发展方向。

答:传感器位于信息采集系统之首,属于感知、获取及检测信息的窗口,并提供给系统赖以进行处理和决策所必须的原始信息。

没有传感技术,整个信息技术的发展就成了一句空话。

科学技术越发达,自动化程度越高,信息控制技术对传感器的依赖性就越大。

发展方向:开发新材料,采用微细加工技术,多功能集成传感器的研究,智能传感器研究,航天传感器的研究,仿生传感器的研究等。

1-3 传感器的静态特性指什么?衡量它的性能指标主要有哪些?答:传感器的静态特性是指被测量的值处于稳定状态时的输出—输入关系。

与时间无关。

主要性能指标有:线性度、灵敏度、迟滞和重复性等。

1-4 传感器的动态特性指什么?常用的分析方法有哪几种?答:传感器的动态特性是指其输出与随时间变化的输入量之间的响应特性。

常用的分析方法有时域分析和频域分析。

时域分析采用阶跃信号做输入,频域分析采用正弦信号做输入。

1-5 解释传感器的无失真测试条件。

答:对于任何一个传感器(或测试装置),总是希望它们具有良好的响应特性,精度高、灵敏度高,输出波形无失真的复现输入波形等。

传感器与检测技术课后习题答案全文

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

8传感器习题与答案(11月16日)

8传感器习题与答案(11月16日)

第一章习题答案1-1.什么是传感器?解:传感器是一种利用各种物理效应、化学效应(或反应)以及生物效应实现非电量到电量转换的装置或器件,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。

1-2.传感器特性在检测系统中起到什么作用?解:传感器是检测系统与被测对象直接发生联系的器件或装置,它的作用是感受指定被测参量的变化并按照一定的规律将其转化成一个相应的便于传递的输出信号。

传感器作为检测系统的信号源,其性能的好坏将直接影响到检测系统的精度和其他指标。

1-3. 它由哪几个部分组成?说明各部分的作用?解: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。

1-4.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Δy与引起输出量增量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。

5)传感器的漂移是指在外界的干扰下,输出量发生与输入量无关的、不需要的变化。

漂移包括零点漂移和灵敏度漂移等。

传感器的动态特性是指其输出对随时间变化的输入量的响应特性:频率响应、时间常数、固有频率和阻尼比等。

电感式传感器的应用课后习题及答案

电感式传感器的应用课后习题及答案

电感式传感器的应用课后习题及答案一、选择题1. 螺线管式自感传感器采用差动结构是为了( A)。

A. 增加线性范围B. 提高灵敏度,减小温漂C. 减小误差D. 减小线圈对衔铁的吸引力2. 单螺线管电感传感器广泛用于测量(C)。

A. 大量程角位移B. 小量程角位移C. 大量程直线位移D. 小量程直线位移3. 螺线管式差动变压器传感器的两个匝数相等的二次绕组,工作时是(B)。

A. 同名端并联B. 同名端接在一起串联C. 异名端并联D. 异名端接在一起串联4. 差动变压器传感器的结构形式很多,其中应用最多的是( C)。

A. 变间隙式B. 变截面式C. 螺线管式5. 差动变压器式传感器的配用测量电路主要有(D)。

A .相敏检波电路 B. 差分整流电路C. 直流电桥D. 差动电桥二、填空题1. 电感式传感器常用差动式结构,其作用是提高(灵敏度),减少(测量误差)。

2. 电感式传感器是利用被测量的变化引起线圈、或的变化来进行检测的(信号测量的装置)。

3. 电感式传感器可以分成(变气隙式)、(变截面式)和(螺线管式)三种。

4. 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的基本原理制成的,其二次绕组都用(同名端反向)形式连接,所以又叫差动变压器式传感器。

5. 变隙式差动变压器传感器的主要问题是灵敏度与(位移)的矛盾。

这点限制了它的使用,仅适用于的测量(微小位移)。

6. 电涡流探头的直径越(大),检测的线性范围就越(大),但是灵敏度越(低)。

7. 电涡流传感器中,被测导体中电涡流强度和被测导体与激磁线圈之间的距离呈(线性关系),且随距离的(增加),电涡流将迅速减小。

8. 电涡流传感器中激磁线圈的等效阻抗是很多参数的函数,如果(电感量)不变,只改变其中的一个参数,通过测量等效阻抗的(距离),即可实现这个参数的测量。

三、问答题1. 比较差动式自感传感器和差动变压器在结构上及工作原理上的异同之处。

答:自感式传感器与差动变压器式传感器相同点:工作原理都是建立在电磁感应的基础上,都可以分为变气隙式、变面积式和螺旋式等。

传感器课后习题

传感器课后习题

传感器课后习题静态特性测试1(C)是评价传感器静态特性的综合指标。

A.稳定性B.抗干扰性C.精度D.线性度2传感器的线性范围愈宽,表明传感器工作在线性区域内且传感器的(A)A.工作量程愈大B.工作量程愈小C.精确度愈高D.精确度愈低3.传感器能感知的输入变化量越小,表示传感器的()A.线性度越好B.迟滞越小C.重复性越好D.分辨力越高4.传感器的温漂包括_零点__漂移和灵敏度漂移。

5.传感器一般特性指标可分为_静态___特性指标和动态特性指标两个部分。

6.对于非线性传感器,其灵敏度会随着输入量的变化而变化。

对7.分辨力指的是传感器能够检测到的最低极限量。

错8.传感器的灵敏度是指到达稳定工作状态时,输出量与输入量之比。

错9.标定曲线偏离其拟合直线的程度即为非线性度。

对10.在测量条件不变的情况下,对于迟滞特性的测量,我们只需要对正行程和反行程二者之一进行多次测量,而不需要对正、反行程都进行测量。

错11.某传感器在测量条件不变的情况下,给定一个固定的输入,进行多次测量,发现测量结果很接近真实值,但分散性比较大,因此,此传感器的准确度比较低。

错12.传感器的非线性误差是以一条理想直线作基准的,取基准直线常用端基拟合法。

错13.两个电子秤可感受的最小感量分别为:0.1g、0.05g, 问哪个分辨率高?0.05g的分辨率高。

14.[名词解释] 线性度在规定的条件下,传感器静态校准曲线与拟合直线间最大偏差与满量程输出值的百分比称为线性度。

传感器动态特性测试1.属于传感器动态特性指标的是( C )A.量程B.灵敏度C.阻尼比D.重复性2.选择二阶装置的阻尼比ζ=0.707,其目的是( D )A.阻抗匹配B.增大输出量C.减小输出量D.接近不失真条件3.属于传感器动态特性指标的是(C)A.量程B.灵敏度C.阻尼比D.重复性4.对于二阶传感器的测试系统,为使系统响应最快,其阻尼比ξ取值通常为(A)。

A. 0~0.1B. 0.1~0.6C.0.6~0.8D.0.8~15.在时域内研究、分析传感检测系统的瞬态响应时,通常采用的激励信号是(D)。

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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.
准确度:反应测量结果中系统误差的影响程度;
精密度:反应测量结果中随机误差的影响程度;
精确度:反应测量结果中系统误差和随机误差综合的影响程度,其定量特性可用测量的不确定度(或极限误差)表示。

关系:具体的测量,精密度高的准确度不一定高,准确度高的精密度不一定高,但精确度高的精密度和准确度都高。

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2/3一上范围内使用?答:为了使仪表测出来的数据误差更小、更精确。

14、何谓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。

传感器静态特性标定:
传感器静态标定目的是确定传感器的静态特性指标,如线性度、灵敏度、精度、迟滞性和重复性等。

传感器动态特性标定:
传感器动态特性标定的目的确定传感器的动态特性参数,如时间常数、上升时间或工作频率、通频带等。

标定步骤:
(1)将传感器全量程分成若干等间距点;
(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,并记录与个输入值相对应的输出值;
(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、反行程王府循环多次测试,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、什么是应变效应?利用应变效应解释金属电阻应变片的工作原理。

应变效应:
导体或半导体电阻随其机械变形而变化的物理现象。

金属导体的电阻值随着它受力所产生机械变形(拉伸或压缩)的大小而发生变化的现象称之为金属的电阻应变效应。

2、金属电阻应变片与半导体应变片的工作原理有何区别?各有何优缺点?
金属应变片是通过电阻的形变导致电阻的变化从而被检测的。

半导体是通过PN的应力而改变的。

机理不同。

半导体应变片的特点:在较小功耗下具有较高的灵敏度和较大的电阻变化。

金属应变片的特点:温度稳定性较好,线性度高,应变范围大(可达到4%,而半导体应变片只能达到0.3%),使用方便(可贴敷在弯曲表面上)。

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?直流电桥:测量直流电阻或其变化量的电桥。

也用于测量转换为直流电阻的非电量。

分类:
单臂电桥:R 1为电阻应变片,R 2 、R 3、R 4为电桥固定电阻。

其输出电压为。

差动半桥电路:R 1、R 2为两个所受应变方向相反的应变片,R 3 、R 4 为电桥固定电阻。

其输出电压为:。

差动全桥电路:R1、R2、R3、R4 均为电阻应变片,且相邻两桥臂应变片所受应变方向相反。

其输出电压为:。

第三章:
1、自感式传感器测量电路的主要任务是什么?变压器式电桥和带相敏检波的交流电桥,哪个能更好地完成这一任务?为什么?
主要任务:
把被测量变化转换成自感L的变化,通过一定的转换电路转换成电压或者电流输出。

带相敏检波的交流电桥能更好的完成这一任务。

使用相敏整流电路,输出电压不仅能反映衔铁位移的大小和方向,而且还消除了零点残余电压的影响。

4、何谓零点残余电压?说明该电压产生的原因及消除方法。

零点残余电压:
当差动电压器处于中心位置时,理想条件下,输出电压为0,实际上,当使用电桥电路时,在零点总有一个最小的输出电压。

一般把这个最小的输出电压称为零点残余压。

产生原因:
1.由于两个二次测量线圈的等效参数不对称,时期输出地基波感应电动势的幅值和相位不同,调整磁芯位置时,也不能打到幅值和相位同时相同。

2.由于铁芯的B-H特性非线性,产生高次谐波不同,不能互相抵消。

消除方法:
1.在设计工艺上,力求做到磁路对称、线路对称。

2.采用拆圈的试验方法减小零点残余电压。

3.在电路上进行补偿。

线路补偿主要有:加串联电阻,加并联电容,加反馈电阻或反馈电容。

10、利用电涡流传感器测量板材厚度的原理是什么?
答:当板材的厚度变化时,将使传感器探头与金属板间的距离改变,从而引起输出电压的变化。

第四章:
5、什么叫CCD势阱?论述CCD的电荷转移过程。

CCD势阱:在一系列MOS电容器金属电极上,加以适当的脉冲电压,排斥掉半导体衬底内的多数载流子,形成势阱的运动,进而达到信号电荷的转移。

过程:为了实现信号电荷的转换:必须使MOS 电容阵列的排列足够紧密,以致相邻MOS 电容的势阱相互沟通,即相互耦合;控制相邻MOC 电容
栅极电压高低来调节势阱深浅,使信号电荷由势阱浅的地方流向势阱深处;在CCD 中电荷的转移必须按照确定的方向。

7、说明光导纤维的组成并分析其导光原理,指出光导纤维导光的必要条件是什么?
组成:石英玻璃、多成分玻璃、塑料、复合材料(如塑料包层、液体纤芯等)、红外材料等。

按被覆材料还可分为无机材料(碳等)、金属材料(铜、镍等)和塑料等。

导光原理::光在空间是直线传播的。

在光纤中,光的传输限制在光纤中,并随光纤能传送到很远的距离,光纤的传输是基于光的全内反射。

当光纤的直径比光的波长大很多时,可以用几何光学的方法来说明光在光纤内的传播。

设有一段圆柱形光纤,它的两个端面均为光滑的平面。

当光线射入一个端面并与圆柱的轴线成θi角时,根据斯涅耳(Snell)光的折射定律,在光纤内折射成θj,然后以θk角入射至纤芯与包层的界面。

若要在界面上发生全反射,则纤芯与界面的光线入射角θk应大于临界角φc(处于临界状态时,
θr=90º),即:且在光纤内部以同样的角度反复逐次反射,直至传播到另一端面。

必要条件:光线在纤芯与包层的节目上发生全反射。

10、光栅传感器的基本原理是什么?莫尔条纹是如何形成的?有何特点?
基本原理:莫尔条纹原理
形成:把光栅常数相等的主光栅和指示光栅相对叠合在一起(片间留有很小的间隙),并使两者栅线之间保持很小的夹角θ,于是在近于垂直栅线的方向上出现明暗相间的条纹,两光栅的栅线彼此重合,光线从缝隙中通过,形成亮带;l两光栅的栅线彼此错开,形成暗带。

特点:
1.起放大作用
由于θ角度非常小,因此莫尔条纹纹距W要比栅距ω大的多。

如ω=0.01mm,即光栅的线纹为每毫米100条,此栅距人们无法用肉眼分辨,但如果调整θ角,使得W=10mm,即放大倍数为W/ω=1000倍,10mm宽的莫尔条纹是清晰可见的。

2.莫尔条纹的移动与栅距成比例
当标尺光栅移动时,莫尔条纹就沿着垂直于光栅移动的方向移动,并且光栅每移动一个栅距ω,莫尔条纹就准确地移动一个纹距W,只要通过光电元件感测移过莫尔条纹的数目,就可以知道光栅移动了多少个栅距,而栅距是制造光栅时确定的,因此工作台移动的距离就可以计算出来。

而且当工作台移动方向改变时,莫尔条纹的移动方向也有规律地变化:设标尺光栅不动,将指示光栅按逆时针方向转过θ角,那么当指示光栅左移时,莫尔条纹向下移动;反之,当
指示光栅右移时,条纹则向上移动。

如果将指示光栅按顺时针方向转过θ角,那么情况与上述相反。

由上可见,如果沿着莫尔条纹方向安装二组距离相差W/4的光电元件,就可以测量光栅的移动距离和方向。

3.起平均误差作用
因为莫尔条纹是由许多光栅线纹所组成,若光电元件接受的长度(即纹距)为10mm,在栅距ω=0.01mm时,光电元件所接受的信号由1000条线纹组成,因此制造上的缺陷,例如间断地少几条线纹只会影响千分之几的光电感应信号强弱。

因此用莫尔条纹时,其精度是由一组线的平均效应决定,精度尤其是重复精度会更高。

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