传感器第五章思考题与习题.doc
传感器唐文彦习题答案
已知：R=120Ω，k=，ε=800μm/m；
求：①△R=，△R/R=②U=3V时，U0=
解①：ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
∵
∴
解②：初始时电桥平衡（等臂电桥）
∵
∴
6、在材料为钢的实心圆柱形试件上，沿轴线和圆周方向各贴一片电阻为120Ω的金属应变片R1和R2，把这两应变片接入差动电桥（参看图2-9a）。若钢的泊松系数μ=，应变片的灵敏系数k=2，电桥电源电压U=2V，当试件受轴向拉伸时，测得应变片R1的电阻变化值△R=Ω,试求电桥的输出电压U0。
4、试比较涡流传感器的几种应用电路的优缺点
答：交流电桥电路：线性好、温度稳定性高，但存在零点残余电压问题及测量范围较小；谐振电路：电路简单，灵敏度高，但线性度差及范围更小；正反馈电路：测量范围较大，是电桥的2至3倍，但电路复杂。
5、有一4极感应感应同步器，设h=5mm、θ=150、δ=0.15mm、r=6.5mm、N1=N2=900匝，励磁电流I1=35mA、f=400Hz,试求：
答：线圈磁场效应是指磁电式速度传感器的线圈中感应电流产生的磁场对恒定磁场作用，而使其变化。如公式 知，由于B的变化而产生测量误差。补偿方法通常是采用补偿线圈与工作线圈串接，来抵消线圈中感应电流磁场对恒定磁场的影响。
4、为什么磁电感应式传感器在工作频率较高时的灵敏度，会随频率增加而下降
答：由理论推到可得传感器灵敏度与频率关系是：
∵ ； ；
3、画出并说明电容传感器的等效电路及其高频和低频时的等效电路。
答：电容传感器的等效电路为：
其中：
高中物理选修二第五章《传感器》测试(答案解析)(2)
一、选择题1．(0分)[ID：129462]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．(0分)[ID：129454]如图所示，额温枪因其具有快速、无接触测温的特点，广泛应用在各类新型冠状病毒防控场所．额温枪核心部件的传感器是（）A．位移传感器B．声音传感器C．力传感器D．红外温度传感器3．(0分)[ID：129452]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。
酒精气体传感器的电阻随酒精气体浓度的变化而变化，在如图所示的电路中，不同的酒精气体浓度对应着传感器的不同电阻，这样，显示仪表的指针就与酒精气体浓度有了对应关系。
如果二氧化锡半导体型酒精气体传感器电阻r′的倒数与酒精气体的浓度成正比，那么，电压表示数U与酒精气体浓度c之间的对应关系正确的是（）A．U越大，表示c越大，c与U成正比B．U越大，表示c越大，但是c与U不成正比C．U越大，表示c越小，c与U成反比D．U越大，表示c越小，但是c与U不成反比4．(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，mgd t nq∆Φ=∆ D ．正在减弱，2mgdt nq∆Φ=∆ 5．(0分)[ID ：129430]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。
人教版高中物理选择性必修第二册课后习题 第5章传感器 1 认识传感器-2 常见传感器的工作原理及应用
第五章传感器1 认识传感器2 常见传感器的工作原理及应用必备知识基础练1.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2.如图所示的电路可将声音信号转换为电信号,该电路中右侧固定不动的金属板b与能在声波驱动下沿水平方向振动的镀有金属层的振动膜a构成一个电容器,a、b通过导线与恒定电源两极相接。
若振动膜a周期性振动,则( )A.a振动过程中,a、b板间的电场强度不变B.a振动过程中,a、b板所带电荷量不变C.a振动过程中,灵敏电流计中始终有方向不变的电流D.a向右的位移最大时,a、b板所构成的电容器的电容最大3.如图所示为测定压力的电容式传感器,将平行板电容器、灵敏电流表(零刻度在中间)和电源串联成闭合回路,当压力F作用于可动膜片电极上时,膜片发生形变,引起电容的变化,导致灵敏电流表指针偏转,在开始对膜片施加压力使膜片电极从图中的虚线推到图中实线位置并保持固定的过程中,灵敏电流表指针偏转情况为(电流从灵敏电流表右接线柱流入时指针向右偏)( )A.向右偏到某一刻度后回到零刻度B.向左偏到某一刻度后回到零刻度C.向右偏到某一刻度后不动D.向左偏到某一刻度后不动4.如图所示是一个测定液面高度的传感器,在导线芯的外面涂上一层绝缘物质,放在导电液体中,导线芯和导电液构成电容器的两极,把这两极接入外电路,当外电路的电流变化说明电容值增大时,则导电液体的深度h变化为( )A.h增大B.h减小C.h不变D.无法确定5.如图所示,电源两端的电压恒定,L为小灯泡,R为光敏电阻,LED为发光二极管(电流越大,发出的光越强),且R与LED间距不变,闭合开关S后,下列说法中正确的是( )A.当滑片P向左移动时,L消耗的功率增大B.当滑片P向左移动时,L消耗的功率减小C.当滑片P向右移动时,L消耗的功率可能不变D.无论怎样移动滑片P,L消耗的功率都不变6.(多选)电阻R随温度T变化的图线如图所示。
传感器技术及应用(第二版)思考题与习题参考答案精选全文完整版
可编辑修改精选全文完整版思考题与习题参考答案第1章1-1 什么叫传感器？它由哪几部分组成？它们的相互作用及相互关系如何？ 答：传感器是把被测量转换成电化学量的装置，由敏感元件和转换元件组成。
其中，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能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。
由于传感器输出信号一般都很微弱，需要信号调理与转换电路进行放大、运算调制等，此外信号调理转换电路以及传感器的工作必须有辅助电源，因此信号调理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 什么是传感器的静态特性？它有哪些性能指标？分别说明这些指标的含义？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入与输出的关系。
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。
灵敏度是输入量∆y 与引起输入量增量∆y 的相应输入量增量∆x 之比。
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。
迟滞是指传感器在输入量由小到大（正行程）及输入量由大到小（反行程）变化期间其输入输出特性曲线不重合的现象。
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。
漂移是指在输入量不变的情况下，传感器输出量随时间变化的现象。
精度是用来评价系统的优良程度。
1-3 某线性位移测量仪，当被测位移X 由3.0mm 变到4.0mm 时，位移测量仪的输出电压V 由3.0V 减至2.0V ，求该仪器的灵敏度。
解：该仪器的灵敏度为10.30.40.30.2X V -=--=∆∆=S （V/mm ）1-4 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 ，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：绝对误差：X L ∆=-=142-140=2相对误差100%L δ∆=⨯=2100% 1.4285%140⨯= 标称相对误差即%100⨯∆=x ξ=2100% 1.4084%142⨯= 引用误差100%-γ∆=⨯测量范围上限测量范围下限 =22100%1%150(50)200=⨯=--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)。
【单元练】人教版高中物理选修2第五章【传感器】习题(含答案解析)
一、选择题1．在制作光控电路实验中，某同学按图所示电路将元件安装完毕后，发现将装置置入黑暗环境中接通电源时，灯泡不发光，原因不可能是（）A．二极管两极接反B．R1与R G位置颠倒C．R1阻值太小D．灯泡被断路C解析：CA．由题可知若二极管接反，光线暗时，二极管上为负向电压，无法导通，灯泡不亮，选项A可能；B．若R1与R G位置颠倒，则光线较暗时，Y端为高电平，二极管不导通，灯泡不发光，选项B可能；C．若R1阻值太小，Y端一直为低电平，灯泡一直发光，选项C不可能；D．灯泡断路时无法发光，选项D可能。
本题选不可能的，故选C。
2．关于传感器，下列说法中不正确．．．的是（）A．热敏电阻是由金属制成的，对温度感知灵敏B．电子秤所使用的测力装置是力传感器，它是把力信号转化为电压信号C．霍尔元件能够把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量D．光敏电阻能够把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量A解析：AA．热敏电阻能够把温度这个热学量转换为电阻这个电学量，由半导体制成，且随着温度升高，其电阻在减小，对温度感知灵敏，故A错误；B．电子秤所使用的测力装置是力传感器，利用通过应力片的电流一定，压力越大，电阻越大，应力片两端的电压差越大，将力信号变成电信号，故B正确。
C．霍尔元件能够把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量，故C正确；D．光敏电阻能够把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量，故D正确。
本题选择错误的，故选A。
3．利用电容传感器可检测矿井渗水，及时发出安全警报，从而避免事故的发生。
如图所示是一种通过测量电容器电容的变化来检测矿井中液面高低的仪器原理图，A为位置固定的导体芯，B为导体芯外面的一层绝缘物质，C为导电液体（矿井中含有杂质的水），A、B、C构成电容器。
若矿井渗水（导电液体深度增大），则电流（）A ．从b 向a ，A 、B 、C 构成的电容器放电B ．从a 向b ，A 、B 、C 构成的电容器放电C ．从b 向a ，A 、B 、C 构成的电容器充电D ．从a 向b ，A 、B 、C 构成的电容器充电D解析：D 由题图可知，导电液体和导体芯构成了电容器，可近似为平行板电容器，由4r S C kd επ=可知，当液面升高时，电容器极板正对面积S 增大，故电容增大，A 、C 间电势差不变，再由Q C U = 知，电容器电荷量增大，因此电容器处于充电状态，电流从a 向b ，故选D 。
人教版选择性必修第二册课后作业第五章传感器 5.3利用传感器制作简单的自动控制装置 word版含解析答案
新人教版选择性必修第二册第五章传感器利用传感器制作简单的自动控制装置一、选择题1.如图所示是某保密室的防盗报警电路,当有人闯入保密室时会使开关S闭合。
下列说法正确的是( )A.电磁继电器与发电机工作原理相同B.电磁铁的磁性强弱只与电流大小有关C.电磁铁工作时,上端为S极D.当有人闯入保密室时,b灯亮2.图甲为一种家用门磁防盗报警器,由磁条和主机组成,门窗均可使用。
乙图为其简化示意图,安装时,将磁条固定在门框上,主机安装在与其等高的门板边缘,门关上时,两者刚好靠在一起。
当主机开关闭合时,若门被打开,磁条与主机分离,主机内的触发器就会工作,带动报警器发出报警声。
下列有关说法正确的是( )甲乙A.触发器内是一个开关,当主机与磁条靠近时,开关是断开的B.触发器可以由铜制成C.磁条的两极对调后,该报警器不能正常工作D.本装置是利用电流的磁效应工作的3.如图所示是一位同学设计的防盗门报警器的简化电路示意图。
门打开时,红外光敏电阻R3受到红外线照射,电阻减小;门关闭时会遮蔽红外线源(红外线源没有画出)。
经实际试验,可知灯的亮灭情况能反映门的开关状态。
门打开时两灯的发光情况及R2两端电压U R2与门关闭时相比( )A.红灯亮,U R2变大B.绿灯亮,U R2变大C.绿灯亮,U R2变小D.红灯亮,U R2变小二、非选择题4.设计一个自动防盗报警电路,要求:晚间房门被打开,细导线EF被扯断,电铃发声自动报警。
把如图所示的电路元件连成电路。
5.如图是某研究学习小组设计的模拟街道路灯自动控制系统的电路图,光控开关可采用光敏电阻来控制,光敏电阻的阻值随着光照强度增强而减小,利用直流电源为电磁铁供电,利用照明电源为电灯供电。
为达到天亮灯熄、天黑灯亮的效果,电灯应接在(选填“A、B”或“B、C”)之间,请用笔画线代替导线,将电路补充完整。
6.目前有些居民区内楼道灯的控制使用的是一种延时开关,该延时开关的简化原理如图所示。
图中D是红色发光二极管(只要有很小的电流通过,就能使其发出红色亮光),R为限流电阻,K为按钮式开关,虚线框内S表示延时开关电路,当按下K接通电路瞬间,延时开关触发,相当于S闭合,这时释放K后,延时开关S 约在1 min 后断开,灯泡熄灭。
人教版(2019)高中物理选择性必修第二册课后作业第五章传感器 5.1认识传感器 word版含解析答案
新人教版选择性必修第二册课后作业第五章传感器认识传感器一、选择题1.(多选)如图所示是电子电路中常用到的一种称为“干簧管”的元件。
关于干簧管,下列说法正确的是( )A.干簧管接入电路中相当于电阻B.干簧管是根据热胀冷缩的原理制成的C.干簧管接入电路中相当于开关D.干簧管是一种能感知磁场的传感器2.(多选)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.传感器可以用来采集信息C.传感器可以将感受到的一些信号转换为电学量D.传感器可以将所有感受到的信号都转换为电学量3.传感器的输出量通常为( )A.非电学量信号B.电学量信号C.位移信号D.光信号4.当你靠近某些宾馆、酒店的大门时,门就会自动为你打开;当你远离门之后,门又会自动关上。
你觉得自动门可能是将下列哪种外界信息转换成了有用的信息( )A.温度B.紫外线C.可见光D.红外线5.每当地震发生后,各路救援人员及时深入灾区,与死神抢时间,争分夺秒抢救被埋人员。
有些救援队借助“生命探测仪”可以发现被深埋在废墟中的人员,根据所学知识,你认为“生命探测仪”可能用到了( )A.红外线传感器B.压力传感器C.振动传感器D.电容传感器6.电子秤使用的是( )A.超声波传感器B.压力传感器C.温度传感器D.红外线传感器7.在会议室、宾馆房间的天花板上均装有火灾报警器,当有烟雾进入这种报警器的罩内时它就会发出警报,则火灾报警器中装有的传感器是( )A.光传感器B.压力传感器C.声音传感器D.温度传感器8.关于传感器工作的一般流程,以下选项中正确的是( )A.非电学量→敏感元件→转换电路→电学量→转换元件B.电学量→敏感元件→转换电路→转换元件→非电学量C.非电学量→敏感元件→转换元件→转换电路→电学量D.非电学量→转换电路→转换元件→敏感元件→电学量9.如图所示电路中,R为某种半导体气敏元件,其阻值随周围环境中一氧化碳气体浓度的增大而减小。
传感器第五章考答案
第5章电容式传感器（P99）U与5-3 图5—7为电容式液位计测量原理图。
请为该测量装置设计匹配的测量电路，要求输出电压液位h之间呈线性关系。
12电容式液位变换器结构原理图解：电容式液位计的电容值为：dDn)(h C C 1210εεπ-+=，其中d D n HC 120πε=。
可见C 与液面高度h 呈线性关系。
可以看出，该结构不宜做成差动形式，所以不宜采用二极管双T 形交流电桥，也不宜采用脉冲宽度调制电路。
另外要求输出电压0U 与液位h 之间呈线性关系，所以不宜采用调频电路和运算放大器式电路,可以采用环形二极管充放电法，具体电路如图所示。
CE可将直流电流表改为直流电压表与负载电阻R 的并联，R 上的电压为0U ，则有：)C C (E Rf RI U d x -==∆0，其中，C x 为电容式液位计的电容值，f 为方波的频率，ΔE =E 2-E 1为方波的幅值，C d 为平衡电容传感器初始电容的调零电容。
当h=0时调节dD n HC C d 120πε==，则输出电压0U 与液位h 之间呈线性关系。
课后习题参考答案35-5 题5-5图为电容式传感器的双T 电桥测量电路，已知Ωk R R R 4021===，Ωk R L 20=，V e 10=，MHz f 1=，pF C 100=，pF C 101=，pF C 11=∆。
求L U 的表达式及对于上述已知参数的L U 值。
V R LR解：()()V .)()C C (Uf R )R R ()R R (R U L L L L 18010110110202040202404021262012=⨯⨯⨯⨯⨯⨯+⨯+⨯=-⋅++=-5-6 差动电容式传感器接入变压器交流电桥，当变压器副边两绕组电压有效值均为U 时，试推到电桥空载输出电压o U 与2x 1x C ,C 的关系式。
若采用变截距型电容传感器，初始截距均为0δ，改变δ∆后，求空载输出电压o U 与δ∆之间的关系式。
《传感器原理及应用》课后答案
《传感器原理及应用》课后答案第1章传感器基础理论思考题与习题答案1.1什么是传感器？（传感器定义）解：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、转换元件和调节转换电路组成。
1.2传感器特性在检测系统中起到什么作用？解：传感器的特性是指传感器的输入量和输出量之间的对应关系，所以它在检测系统中的作用非常重要。
通常把传感器的特性分为两种：静态特性和动态特性。
静态特性是指输入不随时间而变化的特性，它表示传感器在被测量各个值处于稳定状态下输入输出的关系。
动态特性是指输入随时间而变化的特性，它表示传感器对随时间变化的输入量的响应特性。
1.3传感器由哪几部分组成？说明各部分的作用。
解：传感器通常由敏感元件、转换元件和调节转换电路三部分组成。
其中，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能将敏感元件感受或响应的被测量转换成电信号的部分，调节转换电路是指将非适合电量进一步转换成适合电量的部分，如书中图1.1所示。
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。
意义略（见书中）。
动态参数有最大超调量、延迟时间、上升时间、响应时间等，应根据被测非电量的测量要求进行选择。
1.5某位移传感器，在输入量变化5mm时，输出电压变化为300mV，求其灵敏度。
解：其灵敏度333001060510UkX--===1.6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/℃、S 2=2.0V/mV 、S 3=5.0mm/V ，求系统的总的灵敏度。
1.7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。
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（）。
人教版物理高中选择性必修1第五章5-2 常见传感器的工作原理及应用测试题及答案解析
第五章传感器2 常见传感器的工作原理及应用基础过关练题组一光敏电阻1.(2020河南濮阳期末)街旁路灯,江海里的航标都要求在夜晚亮,白天熄,其利用了半导体的( )A.压敏性B.光敏性C.热敏性D.三种特性都利用2.(多选)关于光敏电阻,下列说法正确的是( )A.光敏电阻能够把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量B.硫化镉是一种半导体材料,无光照射时,载流子极少,导电性能差C.硫化镉是一种半导体材料,无光照射时,载流子较少,导电性能良好D.硫化镉是一种半导体材料,随着光照增强,载流子增多,导电性能变好3.(2020海南海口四中高二上期中)如图所示,电源的电动势为E,内阻为r,R1为光敏电阻,光照强度增加时,其阻值减小。
现增加光照强度,则下列判断正确的是( )A.B灯变暗,A灯变亮B.R2两端的电压变大C.B灯变亮,A灯变暗D.电源的总功率变小4.如图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部分电路示意图,R1为光敏电阻(光照增强时电阻变小),R2为定值电阻,A、B接监控装置。
则( )①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题组二金属热电阻和热敏电阻5.热敏电阻能将热信号转换为电信号,是因为( )A.热敏电阻阻值的大小随热量的变化而变化B.热敏电阻阻值的大小随温度的变化而变化C.热敏电阻体积的大小随热量的变化而变化D.热敏电阻体积的大小随温度的变化而变化6.能把温度这个物理量转化为电阻这个物理量的元件是( )A.热敏电阻B.光敏电阻C.电容器D.电源7.(多选)在温控电路中,通过热敏电阻的阻值随温度的变化可实现对电路相关物理量的控制。
如图所示的电路,R1为定值电阻,R2为半导体热敏电阻(温度越高,电阻越小),C为电容器。
传感器 第5章习题及参考答案
象称为霍尔效应。
霍尔电势的计算式为：
，
U H K H IB cos
显然，霍尔电势的大小正比于控制电流I和磁感应强
度B，还与霍尔元件的灵敏度KH（取决于霍尔元件的材 料和元件的厚度）有关。此外还与霍尔元件与磁场方向 的相对位置θ有关。
11、影响霍尔元件输出零点的因素有哪些？怎么补偿？ 答：影响霍尔元件输出零点的因素包括：不等位电势、 寄生直流电势寄生感应电势等，其中不等位电势是最主要
14、某霍尔元件a、b、d尺寸分别为 1.0cm×0.35cm×0.1cm，沿a方向通以电流I=0.1mA，在垂 直ab面方向加有均匀磁场B=0.3T，传感器的灵敏度系数为 22V/A.T，试求其输出霍尔电动势及载流子浓度。 解：根据霍尔电势的计算式：
U H K H IB
可方便的计算出霍尔电势的大小：
Rit Ri 0 [1 (t t0 )]
要实现温度变化时霍尔元件的输出电势不变，即要求：
U H K H 0 I 0 B K Ht It B 常数
因为
KH 0 I 0 KHt It
U I0 Ri 0 Rp
U It Rit Rp
K H 0U K H 0 [1 (t t0 )]U 1 (t t0 ) 1 Ri 0 R p Ri 0 [1 (t t0 )] R p Ri 0 R p Ri 0 [1 (t t0 )] R p 1 (t t0 ) 1 Ri 0 R p [1 (t t0 )] Ri 0 [1 (t t0 )] Rp Ri 0 R p Ri 0 [1 (t t0 )] Rp
略，此时传感器的灵敏度基本不随振动频率而变化， 而近似为常数；但当振动频率更高时，线圈阻抗增
《传感器》习题答案
For personal use only in study and research; not for commercial use第一章 思考题与习题1、什么是传感器的静态特性？它有哪些性能指标？答：输入量为常量或变化很慢情况下，输出与输入两者之间的关系称为传感器的静态特性。
它的性能指标有：线性度、迟滞、重复性、灵敏度与灵敏度误差、分辨率与阈值、稳定性、温度稳定性、抗干扰稳定性和静态误差（静态测量不确定性或精度）。
2、传感器动特性取决于什么因素？答：传感器动特性取决于传感器的组成环节和输入量，对于不同的组成环节（接触环节、模拟环节、数字环节等）和不同形式的输入量（正弦、阶跃、脉冲等）其动特性和性能指标不同。
3、某传感器给定相对误差为2%FS ，满度值输出为50mV ，求可能出现的最大误差δ（以mV 计）。
当传感器使用在满刻度的1/2和1/8时计算可能产生的百分误差。
并由此说明使用传感器选择适当量程的重要性。
已知：FS %2=γ, mV y FS 50=；求：δm =？解：∵ %100⨯=FS my δγ； ∴ mV y FS m 1%100=⨯∙=γδ若: FS FS y y 211= 则: %4%100251%1001=⨯=⨯=FS m y δγ 若: FS FS y y 812=则: %16%10025.61%1002=⨯=⨯=FS m y δγ 由此说明,在测量时一般被测量接近量程(一般为量程的2/3以上),测得的值误差小一些。
4、有一个传感器，其微分方程为x y dt dy 15.03/30=+，其中y 为输出电压（mV ），x 为输入温度（0C ），试求该传感器的时间常数τ和静态灵敏度k 。
已知：x y dt dy 15.03/30=+；求：τ=？，k =?解：将x y dt dy 15.03/30=+化为标准方程式为：x y dt dy 05.0/10=+与一阶传感器的标准方程：kx y dt dy =+τ 比较有： ⎩⎨⎧==)/(05.0)(100C mV k s τ 5、已知某二阶系统传感器的自振频率f 0=20k Hz,阻尼比ξ=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。
(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”。
精品文档-测试技术与传感器(罗志增)-第5章
第5章 电感式传感器 图 5-10 电压输出型全波整流电路(全波电压输出)
第5章 电感式传感器
从图5-10的电路结构可知，不论两个次级线圈的输出瞬时
电压极性如何，流经电容C1的电流方向总是从2到4，流经电容
C2的电流方向总是从6到8，故整流电路的输出电压为
U 2
以
UU2240；U当68衔。铁当在衔零铁位在以零上位时时，，因因为为
线，虚线为实际特性曲线。
以上分析表明，差动变压器输出电压的大小反映了铁芯位
移的大小，输出电压的极性反映了铁芯运动的方向。
第5章 电感式传感器 图 5-9 差动变压器输出电压的特性曲线
第5章 电感式传感器 由图5-9可以看出，当衔铁位于中心位置时，差动变压器输
出电压并不等于零，我们把差动变压器在零位移时的输出电压称 为零点残余电压。它的存在使传感器的输出特性不经过零点，造 成实际特性与理论特性不完全一致。零点残余电压主要是由传感 器的两次级绕组的电气参数和几何尺寸不对称，以及磁性材料的 非线性等引起的。零点残余电压的波形十分复杂，主要由基波和 高次谐波组成。基波产生的主要原因是传感器的两次级绕组的电 气参数、几何尺寸不对称，导致它们产生的感应电势幅值不等， 相位不同，因此不论怎样调整衔铁位置，两线圈中的感应电势都 不能完全抵消。高次谐波中起主要作用的是三次谐波，其产生的 原因是磁性材料磁化曲线的非线性(磁饱和、磁滞)。零点残余电 压一般在几十毫伏以下，实际使用时，应设法减小它，否则将会 影响传感器的测量结果。
Δ 0
2
Δ 0
3
(5-8)
第5章 电感式传感器
由上式可求得电感增量ΔL和相对增量ΔL/L0的表达式，即
ΔL
L0
Δ 0
人教版选择性必修第二册 第五章 传感器 单元检测 word版含解析答案
新人教版选择性必修第二册第五章传感器单元检测满分:100分;时间:90分钟一、选择题(本题共8小题,每小题4分,共32分。
在每小题给出的四个选项中,第1~4小题只有一项符合题目要求,第5~8小题有多项符合题目要求。
全部选对的得4分,选不全的得2分,选错或不答的得0分)1.燃气灶的点火开关有两种:一种是电脉冲点火开关,它依靠干电池产生的电流脉冲经变压器输出非常高的电压,击穿空气后点火;另一种是电子压电点火开关,它的工作原理是压电陶瓷片受一定方向的外力作用而发生机械形变,相应地输出很高的电压,击穿空气后点火。
下面对于这两种点火开关的理解正确的是( )A.电脉冲点火开关是一种传感器B.电子压电点火开关是一种传感器C.压电陶瓷片完成的能量转化是将电能转化为光能D.压电陶瓷片完成的能量转化是将机械能转化为光能2.常见的传感器可以把非电学量(如速度、温度、压力等)的变化转换成电学量的变化,在自动控制中有着相当广泛的应用。
如图所示是一种测量液面高度的电容式传感器的示意图,金属芯线与导电液体构成一个电容器,由电容大小的变化就可知液面的升降情况。
当测得电容值减小,可以确定h( )A.增大B.减小C.不变D.无法判断3.如图所示的电路中,R为光敏电阻(照射光的强度增大,电阻会减小),C为电容器(交变电流能通过电容器),灯泡L的额定电压为50 V,理想变压器原、副线圈的匝数比为2∶1。
闭合开关S,在a、b两端输入正弦交变电流,其电压u=100√2 sin 10 πt(V),则下列说法正确的是( )A.灯泡会正常发光B.光敏电阻中的电流和灯泡中的电流相等C.增大照射光敏电阻的光的强度,灯泡会变亮D.断开开关S,灯泡会熄灭4.压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小。
某实验小组在升降机内的水平地板上利用压敏电阻设计了判断升降机运动状态的装置。
其工作原理如图甲所示,将压敏电阻、定值电阻R、电流显示器、电源E连成电路,在压敏电阻上放置一个绝缘重物。
《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。
传感器与检测技术机工版第2版第5章 习题解答
第5章习题解答1.填空题（1）有源传感器，压电效应，静电电荷或电压变化。
（2）极性，电能，正压电效应，几何变形，逆压电效应。
（3）机械振动，伸缩现象，电致效应。
（4）灵敏度。
（5）固有频率，动态特性。
（6）居里点。
（7）压电晶体、经过极化处理的压电陶瓷、高分子压电材料。
（8）外电场方向，越多的电畴。
（9）大，大，大，缓慢变化，电荷。
（10）大，小，电压，很高。
2. 什么叫正压电效应？什么是逆压电效应？当作用力方向改变时，电荷极性随之改变，把这种机械能转化为电能的现象，称为“正压电效应”，反之，当在电介质极化方向施加电场，这些电介质会产生几何变形，这种现象称为“逆压电效应”。
3.什么是横向效应和纵向效应？通常把沿电轴X 方向的力作用下产生电荷的压电效应称为纵向压电效应；把沿机械轴Y方向的力作用下产生电荷的压电效应称为横向压电效应，4. 画出压电元件的两种等效电路。
5.压电元件在使用时常采用多片串接或并接的结构形式。
试述在不同接法下输出电压、电荷、电容的关系，它们分别适用于何种应用场合？串联接法上、下极板的电荷量与单片时相同，总电容量为单片的一半，输出电压增大了1倍。
串联接法输出电压大，本身电容小，适宜用于以电压作输出信号，并且测量电路输入阻抗很高的场合。
并联接法在外力作用下正负电极上的电荷量增加了1倍，电容量也增加了1倍，输出电压与单片时相同。
适宜测量慢变信号且以电荷作为输出量的场合。
由上可见，并联接法输出电荷大，本身电容大，时间常数大，适宜用在测量缓慢变化的信号并且以电荷作为输出量的场合；6. 应用于压电式传感器中的压电材料常见的有哪些？一般有三类：压电晶体、经过极化处理的压电陶瓷、高分子压电材料。
7.为什么压电传感器通常都用来测量动态或瞬态参量？如作用在压电组件上的力是静态力，则电荷会泄露，无法进行测量。
所以压电传感器通常都用来测量动态或瞬态参量。
新教材 人教版高中物理选择性必修第二册第五章传感器 课时练习题及章末测验 含解析
第五章传感器5.1认识传感器 ............................................................................................................... - 1 -5.2常见传感器的工作原理及应用................................................................................ - 1 -章末综合测验.................................................................................................................. - 9 -5.1认识传感器5.2常见传感器的工作原理及应用1.如图所示,在电路中接一段铜丝,闭合开关,灯泡正常发光,当用酒精灯给铜丝加热时灯泡亮度明显变暗,根据铜丝的上述特性,可用铜丝来制作一个温度传感器,下面的说法中不正确的是( )A.该传感器利用了铜丝的物理性质B.该传感器利用了铜丝电阻随温度变化而变化的特性C.该传感器能够把热学量(温度)转换为电学量(电阻)D.该传感器能够把电学量(电阻)转换为热学量(温度)【解析】选D。
由题目中的实验现象可知,铜丝的电阻随温度的升高而增大,随温度的降低而减小,利用该特性可以制成温度传感器,传感器能够把温度这个热学量转换为电阻这个电学量,故A、B、C正确,D错误。
2.下列关于传感器说法正确的是( )A.干簧管接入电路中相当于电阻的作用B.霍尔元件能够把磁学量(如磁感应强度)转化为电学量(如电压)C.光敏电阻随光照强度增加电阻增大D.热敏电阻的阻值随温度的升高而升高【解析】选B。
干簧管接入电路中相当于开关的作用,所以A错误;霍尔元件将磁学量转化为电学量,所以B正确;光敏电阻随光照强度增加电阻减小,所以C错误;热敏电阻的阻值随温度的升高而减小,所以D错误。
(必考题)初中高中物理选修二第五章《传感器》经典习题(含答案解析)
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．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．如图所示，额温枪因其具有快速、无接触测温的特点，广泛应用在各类新型冠状病毒防控场所．额温枪核心部件的传感器是（）A．位移传感器B．声音传感器C．力传感器D．红外温度传感器4．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。
酒精气体传感器的电阻随酒精气体浓度的变化而变化，在如图所示的电路中，不同的酒精气体浓度对应着传感器的不同电阻，这样，显示仪表的指针就与酒精气体浓度有了对应关系。
如果二氧化锡半导体型酒精气体传感器电阻r′的倒数与酒精气体的浓度成正比，那么，电压表示数U与酒精气体浓度c之间的对应关系正确的是（）A．U越大，表示c越大，c与U成正比B．U越大，表示c越大，但是c与U不成正比C．U越大，表示c越小，c与U成反比D．U越大，表示c越小，但是c与U不成反比5．人体含水量约为70%，水中有钠离子、钾离子等离子存在，因此容易导电，脂肪则不容易导电。
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由理论推到可得传感器灵敏度与频率关系是: k v =- V
当振动频率低于传感器固有频率时，这种传感器的灵敏度是随振动频率变 当振动频率远大于固有频率时，传感器的灵敏度基本上不随振动频率而变 而近似为常数；当振动频率更高时，线圈阻抗增大，传感器灵敏度随振动 第五章思考题与习题
1、 简述磁电感应式传感器的工作原理。
磁电感应式传感器有哪几种类型？
答：磁电感应式传感器是以电磁感应原理为基础的，根据法拉第电磁感应定律 可知，N 匝线圈在磁场中运动切割磁力线或线圈所在磁场的磁通量变化时，线 中所产生的感应电动势e 的大小取决于穿过线圈的磁通。
的变化率，即：
*如
e = -N — dt
根据这个原理，可将磁电感应式传感器分为恒定磁通式和变磁通式两类。
2、 某些磁电式速度传感器中线圈骨架为什么采用铝骨架？
答：某些磁电式速度传感器中线圈采用铝骨架是因为线圈在磁路系统气隙中运 动时，铝骨架中感应产生涡流，形成系统的电磁阻尼力，此阻尼起到衰减固有 振动和扩展频率响应范围的作用。
3、 何谓磁电式速度传感器的线圈磁场效应，如何补偿？
答：线圈磁场效应是指磁电式速度传感器的线圈中感应电流产生的磁场对恒定 磁场作用，而使其变化。
如公式e = -BlN°v 知，由于B 的变化而产生测量误差。
补偿方法通常是采用补偿线圈与工作线圈串接，来抵消线圈中感应电流磁场对 恒定磁场的影响。
4、为什么磁电感应式传感器在工作频率较高时的灵敏度，会随频率增加而下 降？
答： NBI" )2
------- U 2
(1_%)2+齿2)2 口0
口0 取& = 1
化；
化，
频率增加而下降。
5、 变磁通式传感器有哪些优缺点？
答：变磁通式传感器的优点是对环境条件要求不高，能在一150—+90虹的温度 条件下工作，而不影响测量精度，也能在油、水雾、灰尘等条件下工作。
缺点
主要是它的工作频率下限较高，约为50Hz,上限可达100kHz,所以它只适用 于动态量测量，不能测静态量。
6、 什么是霍尔效应？霍尔式传感器有哪些特点？
答：金属或半导体薄片置于磁场中，当有电流流过时。
在垂直于电流和磁场的 方向上将产生电动势，这种物理现象称为霍尔效应。
霍尔传感器的特点是结构 简单、体积小、坚固、频率响应宽（从直流到微波）、动态范围（输出电动势的 变化范围）大、无触点、使用寿命长、可靠性高、易于微型化和集成化。
但它 的转换率较低，温度影响大，在要求转换精度较高时必须进行温度补偿。
冲%。
）
2 1"
7、某霍尔元件/、b、d尺寸分别为1.0cmX0.35cmX0.1cm,沿/方向通以电流/=1.0mA,在垂直于lb面方向加有均匀磁场B=0.3T,传感器的灵敏度系数为22V/A • T,试求其输出霍尔电动势及载流子浓度。
已知：ZX ft Xrf=l.0cmX 0.35cmX 0.1cm；，=1.0mA； B=0.3T； k H=22V/A • T；求：U H=?; n=?
解：如图
•,・孔=22X1.0X10—3 X0.3=6.6X10-3V
而：k H =—-—
ned
• • n= n = —!— = ------------ ---------- r= 2.84 x 10 I41 /m3
kq 22xl.6xlO"19xO.lxlO-3
8、试分析霍尔元件输出接有负载R L时，利用恒压源和输入回路串联电阻R进
行温度补偿的条件。
R
如图，设：
to时，灵敏系数kH0；输入电阻Rio;输出电阻Roo。
t时，灵敏系数km;输入电阻Rio;输出电阻Roto 两者关系为：
% =匕0（1 +必。
叫*1+的）
匕=&0（1 +伽）
因为：U H =k H IB；而：I = V/(R ) Rj)
rr VB%m.i U H R f VBk H R f
所以：U H =——;则：V,=—= -------- —-----
R + 虬R°+R L（Ro+Rg + Rj）
V L不随温度t变化的条件是：K°=V“
而：
v = VBRLkF）
1，［七 + R°o（i + ”&）］［R + &o（i + 0&）］
\ VBR L k H｛）
"（R/RMR + Rj。
）
即有：
________ VB/?&o（l + a&）_______ _ 饭?M 如
瓦 + &。
（1 + ”&）］［/? + Rj°（l + 阻）T （险 + R°°）（R
+ 氏。
）
--- S ------ "■ =（& + 馅0 双o + （R L + Roo ）&,（）+ &o（）
R."△/
若忽略R。
的影响，即Roo=0,则有：
R = dR；。
a
9、试说明霍尔式位移传感器的输出U H与位移x成正比关系。
答：因为霍尔电压为：U H=%IB,若I 一定，而使霍尔元件在一个沿空间均匀梯度的磁场中运动即：B = 0。
则有：U H =k H Ik}x = kx9所以霍尔式位移传感
器的输出U H与位移*成正比关系。
10、霍尔式速度传感器和磁电感应式速度传感器相比，各有哪些特点。
答：霍尔式速度传感器能测量慢速运动物体的速度。
另外它的信号处理电路通常也集成在一起封装的，无需外加信号处理电路，提高了抗干扰能力，并且，大多数霍尔式速度传感器输出的是数字信号，所以它与数字逻辑、微机及PLC 兼容。
而磁电感应式速度传感器不适合于测量低速运动的物体。
其输出为模拟信号，若要输出数字信号需要附加处理电路，另外，磁电感应式速度传感器可以应用于较高温度的环境，工作温度超过300度，而前者工作温度范围较小。