变磁阻式传感器习题
磁电式传感器习题及解答
一、单项选择题1、下列不属于霍尔元件基本特性参数的是（）。
A. 控制极内阻B. 不等位电阻C. 寄生直流电动势D. 零点残余电压2、制造霍尔元件的半导体材料中，目前用的较多的是锗、锑化铟、砷化铟，其原因是这些（）。
A．半导体材料的霍尔常数比金属的大B．半导体中电子迁移率比空穴高C．半导体材料的电子迁移率比较大D．N型半导体材料较适宜制造灵敏度较高的霍尔元件3、磁电式传感器测量电路中引入积分电路是为了测量（）。
A．位移B．速度C．加速度 D．光强4、为了提高磁电式加速度传感器的频响范围，一般通过下面哪个措施来实现（）。
A．减小弹簧片的刚度 B. 增加磁铁的质量C. 减小系统的阻尼力D. 提高磁感应强度5、磁电式传感器测量电路中引入微分电路是为了测量（）A．位移B．速度C．加速度 D．光强6、霍尔电势与（）成反比A．激励电流 B．磁感应强度C．霍尔器件宽度 D．霍尔器件长度7、霍尔元件不等位电势产生的主要原因不包括（）A．霍尔电极安装位置不对称或不在同一等电位上B．半导体材料不均匀造成电阻率不均匀或几何尺寸不均匀C．周围环境温度变化D．激励电极接触不良造成激励电流不均匀分配二、多项选择题三、填空题1、通过将被测量转换为电信号的传感器称为磁电式传感器。
2、磁电作用主要分为和两种情况。
3、磁电感应式传感器是利用导体和磁场发生相对运动而在导体两端输出的原理进行工作的。
4、磁电感应式传感器是以原理为基础的。
5、当载流导体或半导体处于与电流相垂直的磁场中时，在其两端将产生电位差，这一现象被称为。
6、霍尔效应的产生是由于运动电荷受作用的结果。
7、霍尔元件的灵敏度与和有关。
8、霍尔元件的零位误差主要包括和。
9、磁电式传感器是半导体传感器，是基于的一类传感器。
10、磁电式传感器是利用原理将运动速度转换成信号输出。
11、磁电式传感器有温度误差，通常用分路进行补偿。
12、霍尔效应是导体中的载流子在磁场中受作用发生的结果。
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）。
传感器技术及应用习题及答案
综合练习 一. 填空题1．根据传感器的功能要求，它一般应由三部分组成，即.敏感元件、转换元件、转换电路。
2．传感器按能量的传递方式分为有源的和无源的传感器。
3. 根据二阶系统相对阻尼系数ζ的大小，将其二阶响应分成三种情况. 1ζ>时过阻尼；1ζ=时临界阻尼；1ζ<时欠阻尼。
4. 应变计的灵敏系数k 并不等 于其敏感栅整长应变丝的灵敏度系数0k ，一般情况下，0k k <。
5. 减小应变计横向效应的方法.采用直角线栅式应变计或箔式应变计。
6. 应变式测力与称重传感器根据结构形式不同可分为:柱式﹑桥式﹑轮辐式﹑梁式和环式等。
7. 半导体材料受到应力作用时，其电阻率会发生变化，这种现象就称为压阻效应。
8. 光电传感器一般由光源、光学通路和光电元件三部分组成。
9. 光电效应是光照射到某些物质上，使该物质的电特性发生变化的一种物理现象，可分为外光电效应和内光电效应两类。
10. 基于外光电效应的光电敏感器件有光电管和光电倍增管。
基于光电导效应的有光敏电阻。
基于势垒效应的有光电二极管和光电三极管。
基于侧向光电效应的有反转光敏二极管。
11. 光电倍增管是一种真空器件。
它由光电发射阴极（光阴极）和聚焦电极、电子倍增极及电子收集极（阳极）等组成。
12. 光敏电阻器是利用半导体光电导效应制成的一种特殊电阻器，对光线十分敏感，它的电阻值能随着外界光照强弱（明暗）变化而变化。
它在无光照射时，呈高阻状态；当有光照射时，其电阻值迅速减小。
13. 光电二极管与光电三极管外壳形状基本相同，其判定方法如下.遮住窗口，选用万用表R*1K 挡，测两管脚引线间正、反向电阻，均为无穷大的为光电三极管。
14. 光电耦合器是发光元件和光电传感器同时封装在一个外壳内组合而成的转换元件。
以光为媒介进行耦合来传递电信号，可实现电隔离，在电气上实现绝缘耦合，因而提高了系统的抗干扰能力。
15. 电荷藕合器件图像传感器CCD （Charge Coupled Device ），它使用一种高感光度的半导体材料制成，能把光线转变成电荷。
08自动化传感器章节习题与答案
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① MEMS 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. 时间常数为0.001秒的一阶装置对正弦信号进行测量，要求振幅误差在5%以内，求该装置能够测量的正弦信号的最高频率。
解:τ=0.001100/5])2(1[11)(1212=+-=-f f H πτ (7)f=52.3 (3)4.设时间常数为5s 的温度计，从C 20 的室温条件下突然输入C 80 的水中，经过15s 之后，温度计的指示值为多少度? (77℃) 5．传感器的静态指标有哪些？1、试说明金属应变片与半导体应变片的相同和不同之处。
电感式传感器习题及答案
3-1 分析比较变磁阻式自感传感器、差动变压器式互感传感器和涡流传感器的工作原理和灵敏度。
答：1）、变磁阻式传感器由线圈、铁芯和衔铁三部分组成。
铁芯和衔铁由导磁材料如硅钢片或坡莫合金制成，在铁芯和衔铁之间有气隙，气隙厚度为δ，传感器的运动部分与衔铁相连。
当衔铁移动时，气隙厚度δ发生改变，引起磁路中磁阻变化，从而导致电感线圈的电感值变化，因此只要能测出这种电感量的变化，就能确定衔铁位移量的大小和方向。
变间隙式电感传感器的测量范围与灵敏度及线性度相矛盾，所以变隙式电感式传感器用于测量微小位移时是比较精确的。
为了减小非线性误差，实际测量中广泛采用差动变隙式电感传感器。
2）、差动变压器式互感传感器：把被测的非电量变化转换为线圈互感量变化的传感器称为互感式传感器。
这种传感器是根据变压器的基本原理制成的，并且次级绕组都用差动形式连接。
应用最多的是螺线管式差动变压器可测量1-100mm的机械位移量，灵敏度高。
3）、涡流传感器的工作原理是根据法拉第电磁感应原理，块状金属导体臵于变化的磁场中或在磁场中作切割磁力线运动时，导体内将产生呈旋涡状的感应电流，此电流叫电涡流，以上现象称为电涡流效应。
根据电涡流效应制成的传感器称为电涡流式传感器。
灵敏度高。
习题参考答案3-变磁阻式传感器
浙江大学城市学院信息分院10192091 现代传感器技术赵梦恋，吴晓波 2008-2009学年冬学期2008年12月三、变磁阻式传感器（二）习 题3-1. 分别画出正负半周下二极管环形相敏检波电路的等效电路并据此说明其工作原理（如何反映衔铁运动的大小和方向）。
答:Z 1和Z 2为传感器两线圈的阻抗，Z 3＝Z 4构成另两个桥臂，U 为供电电压，U O 为输出。
如图(b)示。
当衔铁处于中间位置时，Z 1＝Z 2＝Z ，电桥平衡，U O ＝0。
若衔铁上移，Z 1增大，Z 2减小。
(1)如供电电压为正半周，即A 点电位高于B 点，二极管D 1、D 4导通，D 2、D 3截至，如图(a)示。
在A -E -C -B 中，C 点电位由于Z 1增大而降低；在A -F -D -B 支路中，D 点电位由于Z 2减少而增高。
因此D 点电位高于C 点，输出信号为正。
(2)如供电电压为负半周，即B 点电位高于A 点，二极管D 2、D 3导通，D 1、D 4截至，如图(b)示。
在B -C -F -A 中，C 点电位由于Z 2减少而降低；在B -D -E -A 支路中，D 点电位由于Z 1增大而增高。
因此D 点电位仍高于C 点，输出信号为正。
(c)O同理证明，衔铁下移时，输出信号总为负。
故输出信号的正负代表了衔铁位移的方向。
O (b)3-2. 试推导差动变压器的输出电压与△M 之间的关系。
答：根据变压器原理，传感器输出电压为两次级线圈感应电势之差：()212212O U E E j M M I ω∙∙∙∙=-=--当衔铁在中间位置时，若两次级线圈参数与磁路尺寸相等，则12M M M ==，0O U ∙=。
当衔铁偏离中间位置时，12M M ≠，在差动工作时，有11M M M =+∆，22M M M =-∆。
在一定范围内，12M M M ∆=∆=，差值()12M M -与衔铁位移成比例，即 21222O U E E j M I ω∙∙∙∙=-=-∆。
传感器复习题
1.电感式传感器的常用测量电路不包括（ C ）。
A. 交流电桥B. 变压器式交流电桥C. 脉冲宽度调制电路D. 谐振式测量电路2.差动螺线管式电感传感器配用的测量电路有（ C ）。
A．直流电桥B．变压器式交流电桥C．差动相敏检波电路D．运算放大电路3.电感式传感器是建立在电磁感应基础上的，电感式传感器可以把输入的物理量转换为线圈的自感系数L 或互感系数M 的变化，并通过测量电路进一步转换为电量的变化，进而实现对非电量的测量。
4.变磁阻式传感器的敏感元件由线圈、铁心和衔铁等三部分组成。
5.当差动变压器式传感器的衔铁位于中心位置时，实际输出仍然存在一个微小的非零电压，该电压称为零点残余电压。
6.电感式传感器根据工作原理的不同可分为变磁阻式、变压器式和涡流式等种类。
7.变磁阻式传感器由线圈、铁心和衔铁3部分组成，其测量电路包括交流电桥、变压器式交流电桥和谐振式测量电路。
8.差动变压器结构形式有变隙式、变面积式和螺线管式等，但它们的工作原理基本一样，都是基于线圈互感量的变化来进行测量，实际应用最多的是螺线管式差动变压器。
五章:电容式传感器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（B ）。
A. 保持不变B.增大一倍C. 减小一倍D.增大两倍2.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（ D ）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3.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（ B ）。
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4.下列不属于电容式传感器测量电路的是（ D ）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5.电容式传感器做成差动结构后，灵敏度提高了（A ）倍A．1 B．2 C．3 D．0电容式传感器利用了将非电量的变化转换为电容量的变化来实现对物理量的测量。
传感器原理与应用习题_第5章磁电式传感器
5-6 解：已知D1=18mm221+p2/，解：已知ξ=0.6，振幅误差小于2%。
若振动体作简谐振动，即当输入信号x 0为正弦波时，可得到频率传递函数为正弦波时，可得到频率传递函数÷÷øöççèæ+÷÷øöççèæ-÷÷øöççèæ=02020021)(w w x w w w w w j j x x t 得 振幅比2022020021úûùêëé÷÷øöççèæ+úúûùêêëé÷÷øöççèæ-÷÷øöççèæ=w w x w w w w j x x t0x x t =1.02时，0w w =3.51；0x x t =0.98时，0w w=1.45因要求0w w>>1，一般取0w w ≥3，所以取0w w ≥3.515-11 已知磁电式振动速度已知磁电式振动速度传感器传感器的固有频率n f =15Hz ，阻尼系数ξ=0.7。
若输入频率为f=45Hz 的简谐振动，求传感器输出的振幅误差为多少？谐振动，求传感器输出的振幅误差为多少？5-12 何谓何谓霍尔效应霍尔效应？利用霍尔效应可进行哪些参数测量？ 答：当答：当电流电流垂直于外磁场通过导体时，在导体的垂直于磁场和电流方向的两个端面之间会出现电势差，这一现象便是霍尔效应。
《传感器原理与检测技术》期末复习题及答案
《传感器原理与检测技术》期末复习题及答案一、单项选择题（每题3分，共21分）1、电感式传感器的常用测量电路不包括（ C ）。
A. 交流电桥B. 变压器式交流电桥C. 脉冲宽度调制电路D. 谐振式测量电路2、电感式传感器采用变压器式交流电桥测量电路时，下列说法不正确的是（ C ）。
A. 衔铁上、下移动时，输出电压相位相反B. 衔铁上、下移动时，输出电压随衔铁的位移而变化C. 根据输出的指示可以判断位移的方向D. 当衔铁位于中间位置时，电桥处于平衡状态3、对于差动变压器，采用交流电压表测量输出电压时，下列说法正确的是（ D ）。
A. 既能反映衔铁位移的大小，也能反映位移的方向B. 既能反映衔铁位移的大小，也能消除零点残余电压C. 既不能反映位移的大小，也不能反映位移的方向D. 既不能反映位移的方向，也不能消除零点残余电压4、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（ D ）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5、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（ B ）。
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6、用电容式传感器测量固体或液体物位时，应该选用（ C ）。
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7、下列不属于电容式传感器测量电路的是（ D ）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．相敏检波电路二、填空题（34分）1、电感式传感器是建立在电磁感应基础上的，电感式传感器可以把输入的物理量转换为线圈的自感系数或互感系数的变化，并通过测量电路进一步转换为电量的变化，进而实现对非电量的测量。
2、螺线管式差动变压器传感器在活动衔铁位于中间位置时，输出电压应该为零。
实际不为零，称它为零点残余误差。
3、与差动变压器传感器配用的测量电路中，常用的有两种：差动整流电路电路和相敏检波电路。
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
2019-2020年最新电大《传感器》练习题及答案
第一章传感器技术基础1、传感器是将（）量转化为与之有确定对应关系的，便于应用的另一种量的（）装置。
2、传感器一般由（）元件和（）元件组成。
3、在采用直线拟合线性化时，传感器输出输入的校正曲线与其拟合曲线之间的最大偏差，通常用相对误差γL来表示，称为( ),其计算公式为（）。
4、传感器的灵敏度是指稳态标准条件下，( )的变化量与 ( )的变化量的比值。
对线性传感器来说，其灵敏度是( )。
5. 用遥控器调换电视机频道的过程，实际上就是传感器把光信号转化为电信号的过程。
下列属于这类传感器的是（）A、红外报警装置B、走廊照明灯的声控开关C、自动洗衣机中的压力传感装置D、电饭煲中控制加热和保温的温控器6、属于传感器动态特性指标的是（）A. 重复性B．线性度C．灵敏度D．固有频率7、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.分辨率越高8、非线性度是表示校准曲线( )的程度。
A.接近真值B.偏离拟合直线C.正反行程不重合D.重复性9、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。
10、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。
11、有一个电位器式位移传感器（线性），其线圈总电阻是10Ω，电刷最大行程4mm。
若最大消耗功率不允许超过40W，传感器所用激励电压为允许的最大激励电压，试确定输入位移量为1.2mm时的输出电压值。
12、名词解释：（1）传感器的静态特性（2）传感器的动态特性第二章电阻式传感器1.要使直流电桥平衡，必须使电桥相对臂电阻值的________相等。
2.电阻式传感器的主要类型有___、____、_____ 等三种。
第3章变磁阻式传感器原理及应用习题_传感器与检测技术
第三章电感式传感器及应用§3-1 自感式1. 利用原理，将非电量的变化转换成线圈（或）变化的装置，叫电感式传该器。
该传该器可分为和两大类。
2. 自感式有式和式。
以上每种形式又可再分为式与式两种结构。
3. 闭磁路变隙式电感传该器主要有、和等部分组成。
4. 由单线圈变隙式电感传该器的基本特性可知，其与、相矛盾。
为解决这一矛盾，通常采用或电感传该器。
5．写下面的比较表：9．当电动测微仪采用变压器式交流电桥时，不论衔铁向哪个方向移动，电桥输出电压总是。
因此，不论采用，还是都无法判别该输出电压的，即无法判别衔铁。
而的交流电桥，则能较好地解决上述问题。
§3-2 差动变压器式1．闭磁路变隙式差动变压器的绕组包括初级绕组和次极绕组。
前者的同名端串联，而后者的同名端则串联。
2．变隙式差动变压器灵敏度K的大小与电源电压U1成，与匝数比W2/W1成，与初始间隙δ0成。
因此，δ0愈小，灵敏度，测量范围也。
3．由于变隙式差动变压器的测量范围、结构，因而在工程实际中很少应用，而应用最多的是差动变压器。
4．螺线管式差动变压器主要由、和三部分组成。
9．差动变压器在输出电压称为零点残余电压，其频谱主要包括和。
该电压会造成传感器再零点附近的灵敏度、分辨率和测量误差。
10．当采用补偿电路来减少零点残余电压时，传感器输出端串联电阻可减少其分量，并联电阻、电容可减少分量，加反馈支路可使和分量都减少。
11．差动变压器不仅可以直接用于测量，而且还可以测量与有关的任何机械量，如、、、、和等等。
（位移；位移；振动加速度；应变；比重；张力；厚度）12．既能检查调幅波包络，又能检查出包络的检波器称为差动相敏检波电路。
此电路不仅具有特性，而且能较好第消除。
（大小；极性；线性；零点残余电压的影响）§3-3 电涡流式1．基于法拉第电磁感应现象，块状金属导体置于磁场中或在磁场中的作运动时，导体将产生呈的感应电流，此电流叫电涡流。
传感器原理及应用习题答案(完整版)
传感器原理及应用习题答案习题1 (2)习题2 (4)习题3 (8)习题4 (10)习题5 (12)习题6 (14)习题7 (17)习题8 (20)习题9 (23)习题10 (25)习题11 (26)习题12 (28)习题13 (32)习题11-1 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。
传感器补充习题2
图5-12 二极管双T型交流电桥 a)双T型电桥连接 b)方波电源 c)正半周 d)负半周
5.2.4 二极管双T型交流电桥
1 T U 0 = I L RL = ∫ [ I1 (t ) − I 2 (t ) ] dtRL T 0 R( R + 2 RL ) ≈ ⋅ RL ⋅ E ⋅ f ⋅ (C1 − C2 ) 2 ( R + RL ) 式中 f − 电源频率。
击穿问题
C＝
ε 0ε r A
d
dg
εg ε0
图5-6 电容量与极板间距的 非线性关系
Cg = C=
d0
ε 0ε g A
dg Cg C0
C0 = =
ε0 A
dg A + d0
图5-7 放置云母片的电容式传感器结构
Cg + C0
dg
ε 0ε g
ε0
一般极板间距在25～200um范围内，而最大位移应小于间距的 十分之一，因此这种电容式传感器主要用于微位移测量。
由于 C1 < C 2 ，电压UE的负半周占优势，故 U R 的方向下正上负。
L
第5章
例题：
已知：圆盘形电容极板直径 D = 50mm ，间距 δ 0 = 0.2mm ，在电极 间置一块厚 0.1mm 的云母片（ ε r = 7 ），空气（ ε 0 = 1 ）。求： 无云母片及有云母片两种情况下电容值 C1 及 C2 是多少？ 当间距变化 ∆δ = 0.025mm 时，电容相对变化量 ∆C1 / C1 及∆C2 / C2 是多少？ 差动式变极距型电容传感器，若初始容量 C1 = C2 = 80 pF ，初始距离 δ 0 = 4mm ，当动极板相对于定极板位移了 ∆δ = 0.75mm 时，试计算其 非线性误差。若改为单极平板电容，初始值不变，其非线性误差有多 大？
传感器作业及习题
“传感技术及应用”作业与习题一、绪论作业习题1.什么是传感器（传感器定义）传感器由哪几个部分组成分别起到什么作用2.解释下列名词术语：敏感元件;2)传感器; 3)信号调理器;4)变送器。
讨论习题1.什么是传感器常用的分类方法有哪两种思考题1. 传感器特性在检测系统中起到什么作用二、传感器的一般特性作业习题判断以下各题正确与否：1.传感器是一种测量器件或装置，它将被测量按一定规律转换成可用输出，一般系统有输入和输出，所以均可看作传感器。
2.传感器的静态特性曲线表示法一般有方程表示法，曲线表示法，列表表示法三种，但是它们严格意义上是等效的。
3.迟滞误差、非线性误差和重复性误差都会给测量结果带来误差，但它们都可用统计平均的办法减少。
4.传感器的阈值，实际上就是传感器在零点附近的分辨力。
5.某位移传感器的测量量程为1mm，分辨力为0.001 mm，这说明传感器的灵敏度很高，其灵敏度为 %。
6.传感器A采用最小二乘法拟合算得线性度为土%，传感器B采用端点直线法算得线性度为±%，则可以肯定传感器A的线性度优于传感器B。
7.无论何种传感器，若要提高灵敏度必然会增加非线性误差。
8.幅频特性优良的传感器，其动态范围大，故可以用于高精度测量。
讨论习题1.传感器的性能参数反映了传感器的什么关系2.静态参数有哪些各种参数代表什么意义3.动态参数有那些应如何选择思考题1.对于一阶传感器而言，传感器的时间常数越小，工作频域越宽，动态响应越好。
2.对于二阶传感器而言，可以通过减小传感器运动部分质量和增加弹性敏感元件的刚度来提高传感器的固有频率。
三、电阻式传感器作业习题1．什么是应变效应什么是压阻效应什么是横向效应2. 说明电阻应变片的组成和种类。
电阻应变片有哪些主要特性参数3．一个量程为10kN的应变式测力传感器，其弹性元件为薄壁圆筒轴向受力，外径20mm,内径18mm,在其表面粘贴八各应变片，四个沿周向粘贴，应变片的电阻值均为120Ω,灵敏度为,波松比为,材料弹性模量E=×1011Pa。
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）。
传感器试题
2010-2011填空题(每空 1.5 分，共30分) 2011-20121.按传感机理分，传感器可以分为和两类。
2.自源型传感器又称传感器，其敏感元件具有能直接从被测对象吸取能量并转换成电量的效应。
3.传感器的动态特性是反映传感器对于随的的响应特性。
4.光纤传感器可以分成2大类型，分别为光纤传感器和光纤传感器。
5.变磁阻式传感器是利用磁路磁阻变化引起传感器线圈的变化来检测非电量的机电转换装置。
6.电容式传感器可以分为变极距型、和三种。
7．压电效应可分为和，压电式传感器是一种典型的双向无源传感器,在使用中一般是两片以上，在以电荷作为输出的地方一般是把压电元件起来，而当以电压作为输出的时候则一般是把压电元件起来。
8. 热电阻传感器可以分为金属热电阻式和两大类，前者简称热电阻，后者简称。
9.光电器件的灵敏度可用光照特性来表征，它反映了光电器件与之间的关系。
光敏二极管在电路中工作可处于两种状态，即状态和状态。
单项选择题(每题2分，共20 分)1、一阶传感器的动态特征参数是它的（）。
B、灵敏度SC、时间常数D、温漂A、固有频率n2、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3、压电传感器使用（）测量电路时,输出电压几乎不受联接电缆长度变化的影响。
A、调制放大器B、电荷放大器C、电压放大器4、半导体NTC热敏电阻随着温度的升高，其电阻率（）。
A、上升B、迅速下降C、保持不变5、（）的基本工作原理是基于压阻效应。
A、金属应变片B、压敏电阻C、光敏电阻D、半导体应变片6、光电管是利用（）效应制成的器件。
A、内光电B、光伏C、外光电D、压阻7、对于磁电式惯性振动传感器，为了使弹簧的变形量近似等于被测体的振幅，应该满足以下条件A、弹性系数较小的弹簧和质量较大的质量块B、弹性系数较大的弹簧和质量较小的质量块C、弹性系数较大的弹簧和质量较大的质量块D、弹簧的弹性系数和质量块的质量可以任意选取8、光纤的集光性能可用（）表示。
变磁阻式传感器习题
第3章 变磁阻式传感器3.1何谓变磁阻式传感器？常用来测量哪些参数？答：变磁阻式传感器是一种利用磁路磁阻变化引起传感器线圈的电感（自感或互感）变化来检测非电量的机电转换装置。
常用量检测位移、振动、力、应变、流量、密度等物理量。
3.2说明差动自感式传感器产生零位电压的原因。
答：差动自感式传感器的铁芯处于中间位置时，电桥输出理论上应为零，但实际上总存在零位不平衡输出（零位电压），造成零位误差。
零位电压包含有基波和高次谐波。
产生基波分量的主要原因是传感器两线圈的电气参数和几何尺寸的不对称，以及构成电桥另外两臂的电气参数不一致。
造成高次谐波分量的主要原因是磁性材料磁化曲线的非线性。
3.3在电感式传感器测量电路中常使用相敏检波电路，其作用是什么？说明相敏检波电路的原理。
答：相敏检波电路是常用的判别电路，用来判别衔铁位移的方向。
如上图所示，1Z 、2Z 为传感器两线圈的阻抗，34Z Z =构成另两个桥臂，U为供桥电压，0U 为输出。
当衔铁处于中间位置时，12Z Z Z ==，电桥平衡，00U =。
若衔铁上移，1Z 增大，2Z 减小。
如供桥电压为正半周，即A 点电位高于B 点，二极管1D 、4D 导通，2D 、3D 截止。
在A E C B ---支路中C 点电位由于1Z 增大而降低；在A F D B ---支路中，D 点电位由于2Z 减小而增高。
因此D 点电位高于C 点，输出信号为正。
如供桥电压为负半周，B 点电位高于A 点，二极管2D 、3D 导通，1D 、4D 截止。
在B C F A ---支路中，C 点电位由于Z 2减小而比平衡时降低；在B D E A ---支路中，D 点电位则因Z 1增大而比平衡时增高。
因此D 点电位仍高于C 点，输出信号仍为正。
同理可以证明，衔铁下移时输出信号总为负。
于是，输出信号的正负代表了衔铁位移的方向。
3.4说明电涡流式传感器的基本结构、工作原理和主要特点。
电涡流式传感器的基本特性有哪些？答：在传感器线圈中通以交变电流1I ，线圈周围就产生一个交变磁场1H 。
磁阻传感器与地磁场测量习题与数据处理
磁阻传感器与地磁场测量填空题1.地磁场是一个向量场。
地磁场磁感应强度矢量B 与水平面之间的夹角称为 地磁倾角 。
地磁场强度矢量B 在水平面上的投影为地磁场的 水平分量 。
地磁场磁感应强度矢量B 总和地磁场的水平分量B // 构成的平面称为地磁的 子午面 。
2.磁阻效应是指某些金属或半导体的电阻值 随外加磁场变化而变化 的现象。
3.用亥姆霍兹线圈轴心中点附近产生的磁场作为已知量，测量磁阻传感器的灵敏度K 。
测励磁电流为正向和反向时两次传感器输出电压的目的是 消除地磁沿亥姆霍兹线圈轴线方向分量的影响 。
4.已知地磁倾角β，地磁场磁感应强度B 总的值。
计算地磁场的垂直分量的公式为βsin 总B B =⊥。
5．磁阻传感器遇强磁场时，会产生 磁畴饱和 现象而使灵敏度降低。
这时可按 “复位”按钮 使恢复到原灵敏度。
6．HMC1021Z 磁阻传感器的工作电路是以 非平衡电桥 形式输出，它直接将磁阻变化转换成电压输出，7．对于一定的工作电压，HMC1021Z 磁阻传感器输出电压out U 与外界磁场的磁感应强度B 成 正比 关系，即：KB U U out +=0问答题1.什么是磁阻效应？简述磁阻效应的物理机制？磁阻效应是指某些金属或半导体的电阻值随外加磁场变化而变化的现象。
磁阻效应是由于载流子在磁场中受到洛伦兹力而产生的。
在达到稳态时，某—速度的载流子所受到的电场力与洛伦兹力相等，载流子在两端聚集产生霍尔电场，比该速度慢的载流子将向电场力方向偏转，比该速度快的载流子则向洛伦兹力方向偏转。
这种偏转导致载流子的漂移路径增加。
或者说，沿外加电场方向运动的载流子数减少，从而使电阻增加。
2.说明HMC1021Z 型磁阻传感器的结构特点和输出特性？HMC1021Z 磁阻传感器由四条铁镍合金磁电阻组成一个非平衡直流电桥，非平衡电桥输出部分接集成运算放大器，将信号放大输出。
由于适当配置的四个磁电阻电流方向不相同，当存在外界磁场时，引起电阻值变化有增有减。
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第3章 变磁阻式传感器
3.1何谓变磁阻式传感器？常用来测量哪些参数？
答：变磁阻式传感器是一种利用磁路磁阻变化引起传感器线圈的电感（自感或互感）变化来检测非电量的机电转换装置。
常用量检测位移、振动、力、应变、流量、密度等物理量。
3.2说明差动自感式传感器产生零位电压的原因。
答：差动自感式传感器的铁芯处于中间位置时，电桥输出理论上应为零，但实际上总存在零位不平衡输出（零位电压），造成零位误差。
零位电压包含有基波和高次谐波。
产生基波分量的主要原因是传感器两线圈的电气参数和几何尺寸的不对称，以及构成电桥另外两臂的电气参数不一致。
造成高次谐波分量的主要原因是磁性材料磁化曲线的非线性。
3.3在电感式传感器测量电路中常使用相敏检波电路，其作用是什么？说明相敏检波电路的原理。
答：相敏检波电路是常用的判别电路，用来判别衔铁位移的方向。
如上图所示，1Z 、2Z 为传感器两线圈的阻抗，34Z Z =构成另两个桥臂，U
为供桥电压，0U 为输出。
当衔铁处于中间位置时，12Z Z Z ==，电桥平衡，00U =。
若衔铁上移，1Z 增大，2Z 减小。
如供桥电压为正半周，即A 点电位高于B 点，二极管1D 、4D 导通，2D 、3D 截止。
在A E C B ---支路中C 点电位由于1Z 增大而降低；在A F D B ---支路中，D 点电位由于2Z 减小而增高。
因此
D 点电位高于C 点，输出信号为正。
如供桥电压为负半周，B 点电位高于A 点，二极管2D 、3D 导通，1D 、4D 截止。
在B C F A ---支路中，C 点电位由于Z 2
减小而比平衡时降低；在B D E A ---支路中，D 点电位则因Z 1增大而比平衡时增高。
因此D 点电位仍高于C 点，输出信号仍为正。
同理可以证明，衔铁下移时输出信号总为负。
于是，输出信号的正负代表了衔铁位移的方向。
3.4说明电涡流式传感器的基本结构、工作原理和主要特点。
电涡流式传感器的基本特性有哪些？
答：在传感器线圈中通以交变电流1I ，线圈周围就产生一个交变磁场1H 。
若被测导体置于该磁场范围内，导体内便产生电涡流2I 。
2I 也将产生一个新磁场2H ，2H 与1H 方向相反，削弱原磁场1H ，从而导致线圈的电感量、阻抗和品质因数发生变化。
这些参数的变化与导体的几何形状、电导率、磁导率、线圈的几何参数、电流的频率以及线圈到被测导体间的距离有关。
如果控制上述参数中一个参数改变，余者皆不变，就能构成测量该参数的传感器。
电涡流传感器的主要优点是结构简单，灵敏度高，频响范围大，不受灰尘油污等介质的影响进行非接触测量；主要缺点是测量范围有限，仅适用于近距离测试，非线性，精度不高，体积大、功耗高。
因为金属存在趋肤效应，电涡流只存在于金属导体的表面薄层内，实际上涡流的分布是不均匀的。
涡流区内各处的涡流密度不同，存在径向分布和轴向分布。
所以电涡流传感器的检测范围与传感器的尺寸（线圈直径）有关。
3.5试证明下图(a )所示之U 型差动变压器的输出特性为图(b )所示的V 形特性。
设一次线圈匝数N 11=N 12=N 1，二次线圈匝数N 21=N 22=N 2，忽略铁损、漏磁及电感线圈的铜损，并设负载电阻为无穷大。
忽略铁损、漏磁及电感线圈的铜损时，由图(a )可得等效电路如下图所示。
设衔铁位移的正方向为向上。
当衔铁移动x 之后，根据变气隙式电感的计算公式，得一次线圈的两个电感分别为
2200111112()2()S S L x x N N μμδδ==--，22
00121122()2()
S S L x x N N μμδδ==++ 式中，S 为铁心横截面积；μ0为真空磁导率，由于空气μr ≈1，所以空气磁导率约等于μ0。
通过一次线圈中的激励电流为 1112111210()()()e x x I e j L L j N S δδωωμδ-+==+ 而两个铁心中的磁通分别为 1101101111121212,2()2()M M I N S I N S I N I N R x R x μμφφδδ====-+ 式中，1M R 、 2M R 为两个铁心的磁阻。
两个二次线圈与一次线圈之间的互感分别为 2102102112221211,2()2()N N S N N S N N M M I x I x μμφφδδ=
===-+
两个二次线圈中产生的感应电势则分别为 22211112221111()(),22N x N x e j M I e e j M I e N N δδωωδδ
+-=-=-=-=- 所以输出电势为
22212211N x e e e e N δ
=-=- 由此可知，当衔铁在中间位置时，输出为零；而衔铁上移或下移相同量时，输出电势大小相等，只是存在180°的相移。
故用交流电压表测量其输出特性时，仅能测出位移的大小，不能测出位移的方向，特性曲线为V 型特性，只有采用相敏检波等电路才能测出衔铁位移方向。