传感器习题库

课题一 传感器与检测技术的基础理论

1-1 有一数字温度计，它的测量范围为-50～+150C ︒，精度为0.5级。求当示值

分别为-20C ︒、+100C ︒时的绝对误差及示值相对误差。

1-2 欲测240V 电压，要求测量示值相对误差不大于0.6%±，问选用量程为250V

电压表，其精度为哪级？若选用量程为300V 和500V 电压表，其精度又为哪级？

1-3 已知待测电压约为80V 左右。现有两只电压表，一只为0.5级，测量范围为

0～300V ，另一只为1.0级，测量范围为0～100V 。问选用哪一只电压表测量较好？为什么？

1-4 用一台三位数字电子温度计测量温度，数字面板上显示如图1－1所示的数

值，求该仪表的分辨力、被测温度值、示值相对误差、满意相对误差。（提

示：该三位数字表的量程上限为199.9C ︒）

1-5 有一台测量压力的仪表，测量范围为60~10a P ，压力p 与仪表输出电压之

间的关系为

2

012o p p U a a a =++

式中，2

550122,10(10),0.5(10)a a mV mV mV a a a P P ===-，求：

1）该仪表的输出特性方程。

2）画出输出特性曲线示意图（x 轴、y 轴均要标出单位）。 3）该仪表的灵敏度表达式。 4）画出灵敏度曲线图。 5）该仪表的线性度。

1-6 检测系统由哪几部分组成？说明各部分的作用。 1-7 非电量的电测法有哪些优点？

1-8 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？

1-9 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

图1－1 数字式电子温度计面板示意图

出电压由3.5V 减至2.5V ，求该仪器的灵敏度。 1-10 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： C Ω35.0 电桥： V 01.0

放大器： 100（放大倍数） 笔式记录仪： V cm 1.0 求：（1）测温系统的总灵敏度；

（2）纪录仪笔尖位移4cm 时。所对应的温度变化值。

1-11 有三台测温仪表，量程均为0~600C ，精度等级分别为2.5级、2.0级和1.5级，现要测量500C 的温度，要求相对误差不超过2.5%，选哪台仪表合理？ 1-12什么是系统误差和随机误差？正确度和精密度的含义是什么？它们各反映

何种误差？

1-13 服从正态分布规律的随机误差有哪些特征？ 1-14 等精度测量某电阻10次，得到的测量值如下：

Ω

=Ω

=Ω=Ω=Ω=Ω=Ω=Ω=Ω=Ω=60.16782.16785.16700.16888.16787.16760.16760.16745.16795.16710987654321R R R R R R R R R R （1） 求10次测量的算术平均值R ，测量的标准误差σ和算术平均值的标准误

差s ；

（2） 若置信概率取99.7%，写出被测电阻的真值和极限值。

课题二 电阻式传感器

2-1 弹性元件在传感器中起什么作用？

2-2 试列举金属丝电阻应变片与半导体应变片的相同点和不同点。 2-3 绘图说明如何利用电阻应变片测量未知的力。 2-4 热电阻传感器有哪几种？各有何特点及用途？

2-5 简要说明气敏、湿敏电阻传感器的工作原理并举例说明它们的用途。 2-6 电阻应变片阻值为120Ω，灵敏系数K ＝2，沿纵向粘贴于直径为0.05m 的圆

形钢柱表面，钢材的112210E N m =⨯，0.3μ=。求钢柱受10t 拉力作用时，应变片的相对变化量。又若应变片沿钢柱圆周方向粘贴、受同样拉力作用时，应变片电阻的相对变化量为多少？

2-7 有一额定负荷为2t 的圆筒荷重传感器，在不承载时，四片应变片阻值均为

120Ω，传感器灵敏度为0.82mV V ，应变片的K ＝2，圆筒材料的0.3μ=，

电桥电源电压2i V U =，当承载为0.5t 时（1R 、3R 沿轴向粘贴，2R 、4R 沿圆周方向粘贴），求：1）1R 、3R 的阻值；2）2R 、4R 的阻值；3）电桥输出电压o U ；4）每片应变片功耗w P 。

2-8 有一测量吊车起吊重物的拉力传感器如图3－1所示。1R 、3R 、2R 、4R 贴

在等截面轴上。已知等截面轴的截面积为20.00196

m ，弹性模量E 为1122.010N m ⨯，泊松比为0.30。1R 、3R 、2R 、4R 标称阻值均为120Ω，

灵敏度为2.0，他们组合桥如图b 所示，桥路电压为2V ，测得输出电压为2.6mV 。求：

1）等截面轴的纵向及横向应变。

2）重物m 有多少吨？

2-9 有一应变式等强度悬臂梁式力传感器，如图3－2所示。假设悬臂梁的热膨胀系数与应变片中的电阻热膨胀系数相等，12R R =，构成半桥双臂电路。1）求证：该传感器具有温度补偿功能；2）设悬臂梁的厚度0.5mn δ=，长度015mn l =，

图3－1 测量吊车起吊重物重量的拉力传感器示意图

234

o

)

a )

b

固定端的宽度18b mn =，材料的弹性模量522.010E N m =⨯，桥路的输入电压

2i V U =，输出电压为1.0mV ，K ＝2.0。求作用力F 。

2-10 铜电阻的阻值t R 与温度t 的关系可用下式表示

0(1)t t R R α=+

已知铜电阻的0R 为50Ω，温度系数α为34.2810C -⨯︒，求当温度为100C ︒时的铜电阻阻值。

2-11直流测量电桥和交流测量电桥有什么区别？

2-12热电阻测温时采用何种测量电路？为什么要采用这种测量电路？说明这种

电路的工作原理。

2-13 采用阻值为120Ω、灵敏度系数K =2.0的金属电阻应变片和阻值为120Ω的

固定电阻组成电桥，供桥电压为4V ，并假定负载电阻无穷大。当应变片上的应变分别为1με和1000με时，试求单臂工作电桥、双臂工作电桥以及全桥工作时的输出电压，并比较三种情况下的灵敏度。

2-14采用阻值Ω=120R ，灵敏度系数K =2.0的金属电阻应变片与阻值Ω=120R

的固定电阻组成电桥，供桥电压为10V ，当应变片应变为1000με时，若要使输出电压大于10mV ，则可采用何种接桥方式（设输出阻抗为无穷大）？ 2-15下图所示为一直流电桥，供电电源电动势3=E V ，Ω==10043R R ，1R 和2R

为相同型号的电阻应变片，其电阻均为Ω100，灵敏度系数K =2.0。两只应变片分别粘贴于等强度梁同一截面的正反两面。设等强度梁在受力后产生的

应变为5000με，试求此时电桥输出端电压O U 。

图3－2 应变式等强度悬臂梁力传感器