《传感器》习题答案
(必考题)初中高中物理选修二第五章《传感器》复习题(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．压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小，有位同学利用压敏电阻设计了判断小车运动状态的装置，其工作原理如图所示，将压敏电阻和一块挡板固定在绝缘小车上，中间放置一个绝缘重球。
小车向右做直线运动过程中，电流表示数如图所示，下列判断正确的是（）A．从t1到t2时间内，小车做匀速直线运动B．从t1到t2时间内，小车做匀加速直线运动C．从t2到t3时间内，小车做匀速直线运动D．从t2到t3时间内，小车做匀加速直线运动3．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．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。
当人两手握住脂肪测量仪的两把手时，就可知道人体脂肪所占的比例，下列说法中不正确的是（）A ．脂肪测量仪的工作原理是通过人体电阻不同来判断人体脂肪所占的比例B ．脂肪测量仪的工作原理是通过人体体重不同来判断人体脂肪所占的比例C ．激烈运动之后，脂肪测量仪显示人体脂肪所占比例的测量数据会不准确D ．人在沐浴之后，脂肪测量仪显示人体脂肪所占比例的测量数据会不准确5．用图甲所示电路测量电流表的内阻。
闭合开关S ，当变阻器的滑片滑至c 处时，电流表和电压表的读数分别为40mA 、9V ，已知图甲中热敏电阻的I --U 关系图线如图乙所示，则电流表的内阻为多少（ ）A ．0．14ΩB ．85ΩC ．140ΩD ．225Ω6．如图所示，甲为在温度为10C 左右的环境中工作的某自动恒温箱原理简图，箱内的电阻120k ΩR =、210k ΩR =、340k ΩR =，t R 为热敏电阻，它的电阻随温度变化的图线如图乙所示，a 、b 端电压0ab U ≤时，电压鉴别器会令开关S 接通，恒温箱内的电热丝发热，使箱内温度升高；当a 、b 端电压0ab U >时，电压鉴别器会令开关S 断开，停止加热，则恒温箱内的温度可保持在（ ）A ．10CB ．20C C ．35CD ．45C 7．如图电路中，电阻R 随温度升高均匀增大，用这个电阻做探头测温，把电流表的刻度改为相应的温度刻度。
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）。
传感器练习题答案汇总
第一章1、何为传感器及传感技术？人们通常将能把被测物理量或化学量转换为与之有对应关系的电量输出的装置称为传感器，这种技术被称为传感技术。
2、传感器通常由哪几部分组成？通常传感器可以分为哪几类？若按转换原理分类，可以分成几类？传感器通常由敏感元件、传感元件和其他辅助元件组成，有时也把信号调节和转换电路、辅助电源作为传感器的组成部分。
传感器一般按测定量和转换原理两种方法进行分类。
按转换原理分类可以分为能量转换型传感器和能量控制型传感器。
3、传感器的特性参数主要有哪些？选用传感器应注意什么问题？传感器的特性参数：1静态参数：精密度，表示测量结果中随机误差大小的程度。
正确度,表示测量结果中系统误差大小程度。
准确度，表示测量结果与被测量的真值之间的一致程度。
稳定度、鉴别度、分辨力、死区、回程误差、线性误差、零位误差等。
动态参数：时间常数t:在恒定激励理，传感器响应从零到达稳态值63%的时间。
上升时间Tr在恒定激励下，传感器响应上下波动稳定在稳态值的10%-90%所经历的时间。
稳定时间Ts：在恒定激励下，传感器响应上下波动稳定在稳态规定百分比以内所经历的最小时间。
过冲量：在恒定激励下，传感器响应超过稳态值的最大值。
频率响应：在不同频率的响应下，传感器响应幅值的变化情况。
注意事项：1、与测量条件有关的事项。
2、与性能有关的事项。
3、与使用条件有关的事项。
4、与购买和维修有关的事项。
传感器的发展趋势：高精度、小型化、集成化、数字化、智能化。
第二章1、光电效应有哪几种？与之对应的光电器件和有哪些？光电传感器的工作原理基于光电效应。
光电效应总共有三类：外光电效应（光电原件有：光电管、光电倍增管等、内光电效应（光敏电阻）、光生伏特效应（光电池、光敏二极管和光敏三极管）2、什么是光生伏特效应？光生伏特效应：在光线的作用下能使物体产生一定方向电动势的现象。
3、试比较光敏电阻、光电池、光敏二极管和光敏三极管的性能差异，并简述在不同的场和下应选用哪种器件最为合适。
传感器_习题与思考题_参考答案
解：（1） 线圈感抗 XL=L=2fL=240030103=75.4（） 线圈的阻抗
Z R 2 X L 40 2 4 =Z=85.4（） （2）当ΔZ=10时，电桥的输出电压分别为 单臂工作：
U sc U sr Z 4 10 0.117V 4 Z 4 85.4
1、已知变气隙电感传感器的铁心截面积S=1.5cm2,磁路长度 L=20cm，相对磁导率μr=5000，气隙δ0=0.5cm， △δ=±0.1mm，真空磁导率μ0=4πX10-7H/m，线圈匝数 N=3000，求单端式传感器的灵敏度△L/△δ，若做成差动结 构形式，其灵敏度将如何变化？
有一只差动电感位移传感器，已知电源电压 =4V，f=400Hz，传感器线圈电阻与电感分别为 R=40Ω，L=30mH，用两只匹配电阻设计四臂等阻抗电桥，如图所示，试求： (1)匹配电阻R3和R4值为多少时才能使电压灵敏度达到最大。 (2)当ΔZ=10Ω时，分别接成单臂和差动电桥后的输出电压值。
（1）y=5.00x-1.05 （2）y=7.00x+0.09 （3）y=50.00x-10.50 （4）y=-5.00x-1.05 （5）y=5.00x+0.07
6．测得某检测装置的一组输 入输出数据如题表，试 用最小二乘法拟合直线， 求其线性度和灵敏度。
7．设5次测量某物体的长度，其测量的结果分 别为：9.8，10.0，10.1，9.9，10.2厘米，若 忽略粗大误差和系统误差，试求在99.73％的 置信概率下，对被测物体的最小估计区间。
4 为什么常用等强度悬臂梁作为应变式传感器的力敏元件？ 现用一等强度梁：有效长l=150mm，固支处b=18mm，厚 h=5mm，弹性模量 ，贴上4片等阻值、K=2的电阻应变计， 并接入四等臂差动电桥构成称得传感器。试问：（1）悬 臂梁上如何布片？又如何接桥？为什么？（2）当输入电 压为3V，有输出电压为2mV时的称重量为多少？
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
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
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
、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
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第4章
| 4.4
•
拟合直线灵敏度 0.68,线性度 ±7%
•返
•上
•下
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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
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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》练习题及答案解析精选全文
可编辑修改精选全文完整版《传感器原理》练习题及答案解析1.测得某检测装置的一组输入输出数据如下表，试用最小二乘法拟合直线，求其线性度和灵敏度。
带入数据得：68.0=k 25.0=bbkx y +=)(b kx y i i i +-=∆22)(i i i i i i x x n y x y x n k ∑-∑∑∑-∑=222)()(i i i i i i i x x n y x x y x b ∑-∑∑∑-∑∑=∴25.068.0+=x y %7535.0%100max ±=±=⨯∆±=FS L y L γ238.01=∆35.02-=∆16.03-=∆11.04-=∆126.05-=∆194.06-=∆拟合直线灵敏度 0.68,线性度 ±7%2.被测电压的实际值为10V ，现有150V,0.5级和15V, 2.5级两只电压表，选择哪一只表误差较小？ 150V 表的最大误差为：15V 表的最大误差为：故选择15V表误差较小3.用MF-30型普通万用表的DC.5V挡及25V挡分别测量高内阻等效电路（25kΩ与5V电压源串联）的输出电压。
已知DC.V.挡的电压灵敏度20kΩ /V,精度为2.5级，试计算：a)由于仪表本身精度造成的相对误差；b)由于仪表内阻对被测电路的影响引起的相对误差；c)综合最大相对误差；d)分析误差因素的影响。
①仪表本身精度造成的相对误差：5V档：25V档：②由于仪表内阻对被测电路的影响引起的相对误差：5V档：25V档：③综合最大相对误差：5V档：25V档：④仪表的精度和仪器的内阻都会在测量时产生系统误差。
4.设5次测量某物体的长度，其测量的结果分别为：9.8 10.0 10.1 9.9 10.2厘米，若忽略粗大误差和系统误差，试求在99.73％的置信概率下（±3δ），对被测物体的最小估计区间。
105)2.109.91.100.108.9(11=++++==∑=n i i x n xx x v i -=1 分别为-0.2 0 0.1 -0.1 0.2 051=∑=i i υ 16.011ˆ12=-=∑=n i iv n σ48.0ˆ3=σ没有坏值072.05ˆˆˆ===σσσn x x =10±3x σˆ=10±0.216 ( cm )5.今有一种电涡流式位移传感器。
传感器课后题答案
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。
传感器题库及答案
第一章检测技术的基本概念一、填空题：1、传感器有、、组成2、传感器的灵敏度是指稳态标准条件下，输出与输入的比值。
3、从输出曲线看，曲线越陡，灵敏度。
4、下面公式是计算传感器的。
5、某位移传感器的输入变化量为5mm，输出变化量为800mv，其灵敏度为。
二、选择题：12A3、?PA0.54A3倍5A微差式678A9A三、123、同一台仪表，不同的输入输出段灵敏度不同（）4、灵敏度其实就是放大倍数（）5、测量值小数点后位数越多，说明数据越准确（）6、测量数据中所有的非零数字都是有效数字（）7、测量结果中小数点后最末位的零数字为无效数字（）四、问答题1、什么是传感器的静态特性，有哪些指标。
答：指传感器的静态输入、输出特性。
有灵敏度、分辨力、线性度、迟滞、稳定性、电磁兼容性、可靠性。
2、产生随机误差的原因是什么，如何减小随机误差对测量结果的影响。
答：是测量中独立的、微小的、偶然的因素引起的结果。
既不能用实验的方法消除，也不能修正。
可以通过增加测量次数，利用概率论的一些理论和统计学的方法进行数据结果处理，服从正态分布。
3、系统误差分几类，怎样减小系统误差。
答：分为恒值误差，例如刻度盘分度差错。
变值误差，环境温度的影响、零点漂移等。
系统误差有规律。
可以通过实验的方法引入修正值的方法计算修正，也可以重新调整测量仪表的有关部件予以剔除。
4、如何判断系统中存在粗大误差。
答：粗大误差是测量人员的粗心大意及电子测量仪器收到突然强大的干扰所引起的，粗大误差明显超过正常条件下的误差。
五、分析与计算题1、有一温度计，它的测量范围为0—2000C，精度为0.5级，求1）该表可能出现的最大绝对误差。
2）当示值分别为200C、1000C的示值相对误差。
2、预测123、围为04电桥5、12.03mV、6012.15mV、31234123、4、电阻应变片配有桥式测量转换电路的作用是。
5、应变测量电桥的三种接法是、、。
输出电压分别为、、。
传感器课后习题答案最全版
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。
传感器期末考试试题及答案
传感器期末考试试题及答案传感器期末考试试题及答案一、填空题1.传感器的定义为：能够感知和______的器件称为传感器。
2.传感器的特性有：线性度、灵敏度、迟滞、重复性、漂移和稳定性。
3.传感器的材料和制造工艺对其特性有着重要影响，其中最重要的是______和______。
二、单项选择题1.下列哪个不是传感器的分类方法？（） A. 按测量对象性质分类 B. 按测量原理分类 C. 按用途分类 D. 按感头结构分类2.下列哪类传感器可测量压力？（） A. 磁性传感器 B. 温度传感器 C. 触点传感器 D. 光电传感器三、判断题1、传感器的迟滞误差是由测量过程中电源的变化引起的。
（）2、传感器的漂移是指输出信号随时间变化的不可重复的误差。
（）四、简答题1、请简述传感器的定义及其主要作用。
2、请说明传感器的特性和分类，并解释其含义。
3、请阐述传感器的材料和制造工艺对其特性的影响。
五、综合题1、请设计一个用于测量液体温度的传感器，要求该传感器能够在常压下工作，精度为±0.1℃，并能够抵抗化学腐蚀。
请说明选材和制造工艺的方案。
2、请分析在测量压力时，机械式传感器与电子式传感器相比有何优缺点？六、论述题1、论述题：请从应用角度出发，谈谈你对传感器的认识。
传感器题库及答案传感器题库及答案：掌握传感器考试的核心知识随着科技的不断进步，传感器在各个领域的应用越来越广泛。
为了帮助大家更好地掌握传感器相关的知识，本文将介绍一个重要的学习资源——传感器题库及答案。
通过了解和掌握这个题库，大家将能够巩固传感器的理论知识，提升实际应用能力。
一、传感器题库的概念和作用传感器题库是一种收集了大量与传感器相关的试题和答案的资源库。
它包含了各种类型的传感器题目，从基础理论到实际应用，旨在帮助学习者系统地掌握传感器的知识。
此外，通过解答题库中的问题，学习者可以检验自己的理解程度，找出并弥补知识盲点。
二、传感器题库的构成传感器题库通常由以下三个部分构成：1、基础理论题：这类题目主要涉及传感器的原理、特点、分类以及性能指标等基础知识，如“简述传感器的定义及基本组成”等。
传感器习题集及答案
传感器习题集及答案第01章检测与传感器基础1.1 什么是传感器？按照国标定义，“传感器”应该如何说明含义？1.1答：从广义的角度来说，感知信号检出器件和信号处理部分总称为传感器。
我们对传感器定义是：一种能把特定的信息（物理、化学、生物）按一定规律转换成某种可用信号输出的器件和装置。
从狭义角度对传感器定义是：能把外界非电信息转换成电信号输出的器件。
我国国家标准（GB7665—87）对传感器（Sensor/transducer）的定义是：“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”。
定义表明传感器有这样三层含义：它是由敏感元件和转换元件构成的一种检测装置；能按一定规律将被测量转换成电信号输出；传感器的输出与输入之间存在确定的关系。
按使用的场合不同传感器又称为变换器、换能器、探测器。
1.2 传感器由哪几部分组成？试述它们的作用及相互关系。
1.2答：组成——由敏感元件、转换元件、基本电路组成；关系，作用——传感器处于研究对象与测试系统的接口位置，即检测与控制之首。
传感器是感知、获取与检测信息的窗口，一切科学研究与自动化生产过程要获取的信息都要通过传感器获取并通过它转换成容易传输与处理的电信号，其作用与地位特别重要。
1.3 简述传感器主要发展趋势1.3答：数字化、集成化、智能化、网络化等。
1.4传感器的静态特性是什么？由哪些性能指标描述？它们一般可用哪些公式表示？1.4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。
传感器的静特性由静特性曲线反映出来，静特性曲线由实际测绘中获得。
人们根据传感器的静特性来选择合适的传感器。
1.5传感器的线性度是如何确定的？确定拟合直线有哪些方法？传感器的线性γ表征了什么含义？为什么不能笼统的说传感器的线性度是多少。
1.5答：度L1）实际传感器有非线性存在，线性度是将近似后的拟合直线与实际曲线进行比较，其中存在偏差，这个最大偏差称为传感器的非线性误差，即线性度，2）选取拟合的方法很多，主要有：理论线性度(理论拟合)；端基线性度(端点连线拟合)；独立线性度(端点平移拟合)；最小二乘法线性度。
北京市师大实验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．电磁学的成就极大地推动了人类社会的进步。
下列说法正确的是（）A．甲图是某品牌的无线充电手机利用电磁感应方式充电的原理图，无线充电时手机接收线圈部分的工作原理是“电流的磁效应”B．在乙图中，开关由闭合变为断开，则断开瞬间触头C马上离开触点C．在丙图中，钳形电流表是利用电磁感应原理制成的，它的优点是不需要切断导线，就可以方便地测出通过导线中交变电流的大小D．丁是电容式话筒的电路原理图，声波的振动会在电路中产生恒定的电流2．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3．下列有关传感器的说法中正确的是（）A．火灾报警器利用了温度传感器B．日光灯启动器是利用了光传感器C．电子秤称量物体重力利用了力传感器D．霍尔元件是能够把电压转换为磁感应强度的一种磁传感器4．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5．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6．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7．下列关于传感器说法中不正确的是（）A．电子秤所使用的测力装置是力传感器，它将压力大小转化为可变电阻，进而转化为电压信号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．电熨斗能自动控制温度的原因是它装有双金属片，这种双金属片的作用是控制电路的通断D．光敏电阻能够把光照强度这个光学量转换为电阻这个电学量8．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。
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。
传感器习题及答案
选择题1．码盘式传感器是建立在编码器的基础上的,它能够将角度转换为数字编码,是一种数字式的传感器;码盘按结构可以分为接触式、__a__和__c__三种;a.光电式b.磁电式c.电磁式d.感应同步器2. 改变电感传感器的引线电缆后,___c___;a.不必对整个仪器重新标定b. 必须对整个仪器重新调零c. 必须对整个仪器重新标定d. 不必对整个仪器重新调零3．应变片的选择包括类型的选择、材料的选用、__c__、__d__等;a.测量范围的选择b.电源的选择c. 阻值的选择d. 尺寸的选择e.精度的选择f.结构的选择4．应变片绝缘电阻是指已粘贴的__b__应变片的之间的电阻值;a.覆盖片与被测试件b.引线与被测试件c.基片与被测试件d.敏感栅与被测试件5．在光的作用下,电子吸收光子能量从键合状态过渡到自由状态,引起物体电阻率的变化,这种现象称为_d_;a.磁电效应b.声光效应c.光生伏特效应d.光电导效应6.结构由线圈、铁芯、衔铁三部分组成的;线圈套在铁芯上的,在铁芯与衔铁之间有一个空气隙,空气隙厚度为;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,衔铁将会运动而产生位移,使空气隙发生变化;这种结构可作为传感器用于__c___;a. 静态测量b. 动态测量c. 静态测量和动态测量d. 既不能用于静态测量,也不能用于动态测量7.4不属于测试系统的静特性;1灵敏度2线性度3回程误差4阻尼系数8. 电阻应变片的输入为1 ;1力 2 应变 3速度 4加速度9.结构型传感器是依靠3 的变化实现信号变换的;1本身物理性质 2体积大小 3结构参数 4电阻值10.不能用涡流式传感器进行测量的是4 ;1位移 2材质鉴别 3探伤 4非金属材料11.变极距电容传感器的输出与输入,成1关系;1非线性 2线性 3反比 4平方12.半导体式应变片在外力作用下引起其电阻变化的因素主要是3 ;1长度 2截面积 3电阻率 4高通13.压电式传感器输出电缆长度的变化,将会引起传感器的3产生变化;1固有频率 2阻尼比 3灵敏度 4压电常数14.在测量位移的传感器中,符合非接触测量,而且不受油污等介质影响的是4传感器;1电容式 2压电式 3电阻式 4电涡流式15.光电倍增管是利用3效应制成的器件;1内光电 2外光电 3光生伏特 4阻挡层16.光敏元件中3是直接输出电压的;1光敏电阻 2光电阻 3光敏晶体管 4光导纤维17．属于传感器动态特性指标的是 DA．重复性 B．线性度 C．灵敏度 D．固有频率18．按照工作原理分类,固体图象式传感器属于 AA．光电式传感器 B．电容式传感器C．压电式传感器 D．磁电式传感器19．测量范围大的电容式位移传感器的类型为 aA．变极板面积型 B．变极距型C．变介质型 D．容栅型20．利用相邻双臂桥检测的应变式传感器,为使其灵敏度高、非线性误差小 CA．两个桥臂都应当用大电阻值工作应变片 B．两个桥臂都应当用两个工作应变片串联C．两个桥臂应当分别用应变量变化相反的工作应变片D．两个桥臂应当分别用应变量变化相同的工作应变片21.下图所示器件为霍尔传感器何种类型传感器填空题：1、属于能量控制型的传感器有电阻,电容,电感涡流等,属于能量转换型的传感器有压电,磁电等每个至少举例两个;2、金属电阻应变片与半导体应变片的物理基础的区别在于：前者利用金属的机械变形引起的电阻变化,后者利用半导体材料的电阻率变化引起的电阻变化;3、为了提高变极距电容式传感器的灵敏度、线性度及减小外部条件变化对测量精度的影响,实际应用时常常采用差动工作方式;4、电式传感器的测量电路即前置放大器有两种形式：电压放大器和电荷放大器,后接放大器时,可不受连接电缆长度的限制;5、涡流式传感器的变换原理是利用了金属导体在交流磁场中的涡电流效应;6、磁电式速度计的灵敏度单位是mv/m/s ;7、压电式传感器是利用某些物质的压电效应而工作的;1传感器静态特性指标主要有等.而其动态特性指标主要有时域分析和频域分析两部分.2 传感器的精度A含义是在规定范围内,其允许的最大误差值相对测量范围的百分数根据精度等级概念,若测得某传感器A=%,则该传感器应定为级精度.3 传感器线度δA含义是在规定条件下,传感器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拟合刻度直线方法有切线法、端基法、最小二乘法三种;μ,相应输出电容变化量△C=25PF,其平均灵敏度为um用切线法4 某电容式位移传感器,当被测位移变化量△X=50m求得线性度为1%.若现采用差动式电容结构,其灵敏度应为1PF/um用切线法求得线性度应为2%5 传感器的最小检测量是指传感器能确切反应被测量的最低限量而言,最小检测量愈小则表示传感器检测微量能力愈高.10-2 1 金属应变片工作原理是应变效应半导体应变片工作原理是压阻效应二者应变灵敏度系数主要区别是-------------------------- --------------------------------------- ---------------------------------------..2 为提高应变片动态测量精度,当被测应变片波长一定时同岁有基长一定时,现有基长分别为10mm和20mm两种应变片,则应选用基长为15mm的应变片,方可减小动态误差,3 应变式传感器产生温度误差的原因为电阻丝有一定的温度系数和电阻丝材料与测试材料膨胀系数不同通常采用的温度补偿方法有单丝自补偿,双丝自补偿,电路补偿等.4应变片灵敏度系数K的测试条件是受一维应力作用、应变片轴向与主应力方向一致、试件材料的泊松比为的钢材;测得的K值大小比应变丝的应变灵敏度系数ks小其原因是横向效应和胶层效应传递变形失真5 为减小温度误差,压阻器件一般采用恒流源供电.而器件本身受温度影响要产生零点温度漂移漂移和灵敏度温度漂移漂移.因此要采用温度补偿措施,方法有零点温度补偿法,灵敏度温度补偿法等.10-3 1 电容式传感器分布电容的存在对测量的危害性是:降低测量灵敏度、引起非线性输出.通常采用消除和减小颁布电容的方法有增加原始电容、接地和屏蔽、驱动电缆等.2 平等板式电容传感器,变面积型可用于检测增加原始电容、接地和屏蔽、驱动电缆,变间距型可用于检测微小位移而变介质型可用于检测厚度等参数.3 当差动式电容测量电路输出电压为U=C1-C2C1+C2E的形式时E为电源电压,C1和C2为差动电容,则其具有的特点是具有温度补偿功能、灵敏度高、非线性误差小;4 运算法测量电容传感器电路具有的特点是:减小环境温度对测量的影响;5 电容式差压变送器的敏感电容结构是张紧式,其主要特点是精度高、稳定性高; ;10-4 1 差动电感及差动变压器的位移—电压特性均为关于原点对称线性输出-特性,因而测位移存在移动方向判断问题,解决此问题的方法是采用相敏检波电路.2 提高差动变压器输出信号电压的措施有:增大匝数比、增加初级线圈电压、增加激磁电压的频率等;3 差动变压器零点残余电压产生的原因是:基波分量、高次谐波、电磁干扰等,消除和减小的方法有:保证结构对称性、、选选用合适的测量电容、采用补偿电路等.4 电涡流检测线圈结构特点是采用------------------线圈,当被测------------------材料靠近它时,利用线圈变化------------------进行测量.5 电涡流传感器应用方式可分为两大类:即按测量电路不同可分为变频反射式和低频透射式,它主要用于检测位移、振幅、厚度等参数.10-5 1 压电元件的原理是压电效应,它的主要特点是-灵敏度高、工作可靠、质量轻.目前常使用的压电材料有石英晶体、压电陶瓷、锆钛酸铅等.2 压电式传感器对测量------------------信号无响应,其被测信号频带上限取决于------------------,频带下限取决于------------------.3 压电元件测量电路采用前置放大器的目的是:把电压是传感器的高输出阻抗变换成低阻抗输出、放大压电式传感器输出的弱信号.目前经常应用的前置放大器有电压放大器、电荷放大器两种.4 若单片压电片等效电容为C,输出电荷为q,输出电压为U.则将相同两片串接后其总参数C′为c/2,q′为q,U′为2U;若改为两片并接后,其总参数C′为2C,q′为2q,U′为U.5 石英压电元件的纵向压电效应是X方向的作用力,在垂直于x轴的电极面上产生电荷;而横向压电效应是y方向的作用力在垂直于x轴的电极面上产生电荷.10-61 编码器按组成原理可分为-电触式、电容式、感应式、光电式等;编码器按用途不同可分码盘码尺,分别用于检测角度长度参数;2 光栅传感器是根据莫尔条纹原理制成的;是由-照明系统、光栅副、光电接收元件组成的,主要用于-速度、震动、质量-检测等参数;3 莫尔条纹的宽度BH由-光栅常数和光栅夹角决定;一般调节莫尔条纹宽度主要采用的方法是调节光栅夹角;4 振弦式传感器采用------------------系统,其输出为-频率-信号;主要用于检测-力、温度、距离-等参数;5 振弦传感器的固有频率f0与弦线的张力、有效长度-等参数有关;为改善其输出f-T特性的非线性,可采用------------------ ------------------等方法;10-7 1 热电偶的工作原理是-热电-效应,热电势包括-两种导体的接触电势-和-单一导体的温差电势两种,能产生热电势的必要条件是-组成热电极的必须是不同材料、两个接触点必须处于不同的温度场中;2 热电偶补偿导线的作用是是热电偶的冷端温度保持恒定,对选择补偿导线的要求是0~100`C范围内和所连接的热电偶有相同的热点性、价格便宜;3热电阻测温的原理是热点效应,一般目前常用的热电阻有铂、铜、半导体等;4热敏电阻按温度系数分为正温度系数、负温度系数、中间温度系数三种,热敏电阻本身温度取决于环境通电发热、通电发热两个因素;5热敏电阻用于测温元件时,其工作电流要求为很小,应该工作在伏——安曲线的＿＿区域,原因是＿＿＿＿;10-81霍尔元件由于采用了半导体材料,元件才有实用价值,它是一个四端元件,一般可用于检测磁场；电流或电压；功率等参数;2霍尔元件的不等位误差是指不等位电势而言;其产生的原因为＿＿、＿＿等,减小不等位电势的方法有机械修磨、化学腐蚀等;3光电效应分为三类即：外光电效应,相应的器件有光电管；光电导效应,相应的器件有光敏电阻；光生伏特效应,相应的器件有光电池、光敏晶体管;4光电池的原理是利用光生伏特效应;从光照特性可以看出其开路电压与照度为非线性关系,而短路电流与照度成线性效应,所以光电池作为检测元件时应取短路电流的输出形式;三判断对错题用√或×表示1、滑线变阻器式传感器不适于微小位移量测量;√2、涡流式传感器属于能量控制型传感器×3、压电加速度计的灵敏度越高,其工作频率越宽;×4、磁电式速度拾振器的上限工作频率取决于其固有频率;×5．压电式传感器可以用来测量静态力及动态力;×6．出现正压电效应,则一定存在逆压电效应;√7. 改变压电传感器的引线电缆后,必须对等效电容C C重新计算;8. 压电片的连接方式有两种,分别是串联形式和并联形式;√9．金属丝电阻应变片的基本特性中对测量结果影响最大的是机械滞后;√简答和计算题1．什么是传感器它由哪几个部分组成分别起到什么作用答：传感器：是将各种非电量按一定规律转换成便于处理和传输另一种物理量的装置,由敏感元件,转换元件,和测量电路;敏感元件是将检测被测量的变化,转换元件是将非电量直接转换为电量的器件,测量电路是将输出的电量变成便于显示,记录,控制和处理的有用电信号的电路;其中核心元件是转换元件;2．什么是静特性包括哪些参数答：传感器的输入信号不随时间变化或者变化非常缓慢时,输出量和输入量之间的函数关系称为静态特性;包括线性度,灵敏度,精确度,最小检测量和分辨力,迟滞,重复性,零漂,温漂;3．超声波的波型有几种是根据什么来分类的答：超声波的波型有纵波、横波、表面波亦称瑞利波、兰姆波;依据超声场中质点的振动与声能量传播方向之间的关系来分;4.简述电容式传感器的工作原理;答：两平行极板组成的电容器,其电容量为c=s/d;当被测量的变化使式中的任一参数发生变化时,电容量C也就随之变化;电容式传感器检测被测量的变化,并将其转化为电容量的变化,通过测量电路又转化为电压量或是电流量的变化,从而测量出被测量的大小;5.什么是应变效应什么是压阻效应什么是横向效应答：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;压阻效应：对半导体施加一定的时,其产生变化的现象；横向效应：应变片由于纵向应变和横向应变的影响,电阻值减小;6.试说明金属应变片与半导体应变片的相同和不同之处;答：相同点：在一定条件下能改变自身的物理性质,并且将其转变成电阻的变化;不同点：材料不同,灵敏度不同;半导体基于压阻效应,也就是受到压力时其电阻值会发生变化,但半导体应变片的灵敏系数比金属应变片要大很多,用于大信号输出的场合,但是机械强度低,受温度影响大;金属应变片机械轻度高,灵敏度低,成本也低;7.应变片产生温度误差的原因及减小或补偿温度误差的方法是什么答：温度误差：1,对电阻温度系数的影响; 2,试件材料和电阻丝材料的线膨胀系数的影响;补偿方法：1,电桥补偿法; 2,单丝自补偿法;3.双丝组合式补偿法;8.单臂电桥存在非线性误差,试说明解决方法;答：为了减小和克服非线性误差,常采用差动电桥在试件上安装两个工作应变片,一个受拉应变,一个受压应变,接入电桥相邻桥臂,称为半桥差动电路;比单臂工作时灵敏度提高一倍,同时具有温度补偿的作用;9.涡流式传感器的主要优点是什么电涡流传感器除了能测量位移外,还能测量哪些非电量答：优点：能对位移,厚度,表面温度,速度,应力,材料损伤等进行非接触式连续测量,具有体积小,灵敏度高,频率响应宽等特点,应用广泛;10.寄生电容与电容传感器相关联影响传感器的灵敏度,它的变化为虚假信号影响传感器的精度;试阐述消除和减小寄生电容影响的几种方法和原理;金属壳体,专用屏蔽线11.简述电容式传感器的优缺点;电容式传感器测量电路的作用是什么答：优点：温度稳定性好,结构简单,动态响应好,可以实现非接触测量具有平均效应;缺点：输出阻抗大,负载能力差,寄生电容较大;12.简述正、逆压电效应;能否用压电传感器测量静态压力为什么串联连接和并联连接的特点各是什么答：某些电介质在沿一定的方向受到外力作用变形时,由于内部电极化现象同时在两个表面上产生符号相反的电荷,当外力去掉时,恢复到不带电的状态；而当作用力方向改变时,电荷的极性随着改变;晶体受力产生的电荷量与外力的大小成正比,这种现象称为正压电效应;反之,如对晶体施加一定变电场,晶体本身将产生机械变形,外电场撤离,变形随之消失,称为逆压电效应;并联形式,其输出电容C为单片电容C的两倍,但输出电压U’等于单片电压U,极板上电荷量q’为单片电荷量q的两倍,串联形式,输出的总电荷q’等于单片电荷q,而输出电压U为单片电压U的二倍,总电容C 为单片电容C的一半;13.说明霍尔效应的原理霍尔灵敏度与霍尔元件厚度之间有什么关系写出你认为可以用霍尔传感器来检测的物理量;设计一个采用霍尔传感器的液位控制系统;答：一个金属导体薄片或半导体薄片,当在它的两端通过控制电流I并且同时在薄片的垂直方向上加上磁感应强度为B 的磁场时,在垂直于电流和磁场的方向上就会产生电动势U H,这种现象叫做霍尔效应;灵敏度和厚度有关,厚度越小,灵敏度越高,但是考虑到厚度对其他因素的影响,厚度不是越小越好;能来测量位移、转速等;液位控制系统原理,霍尔元件固定不动,磁铁与探测杆固定在一起,连接到装液体的容器旁边,通过管道与内部连接;当液位达到控制位置时霍尔元件输出控制信号,通过处理电路和电磁阀来控制液压阀门的开启和关闭,如液位低于控制位置时开启阀门,超过控制位置时则关闭阀门;14.磁敏式传感器与电感式传感器有何不同答：磁敏式传感器是利用半导体材料中的自由电子或空穴随磁场改变其运动方向这一特性而制成;而电感式传感器是一种机电转换装置,利用电磁感应定律将被测非电量转换为电感或互感的变化;15.什么是热电势、接触电势和温差电势答：两种不同的导体或半导体A和B组合成闭合回路,若导体A和B的连接处温度不同,则在此闭合回路中就有电流产生,也就是说回路中有电动势存在,这种电动势叫做热电动势,是由接触电势和温差电势组成;接触电势：在不同金属的接触面形成的电位差,温差电势在单一导体因为两端的温度不同而产生的电动势;16. 说明热电偶测温的原理及热电偶的基本定律;试述热电偶冷端温度补偿的几种主要方法和补偿原理;现用一支镍铬-康铜E热电偶测温;其冷端温度为30℃,动圈显示仪表机械零位在0℃指示值为400℃,则认为热端实际温度为430℃,对不对答：一是匀质导体定律：如果热电偶回路中的两个热电极材料相同,无论两接点的温度如何,热电动势为零;根据这个定律,可以检验两个热电极材料成分是否相同,也可以检查热电极材料的均匀性;二是中间导体定律：在热电偶回路中接入第三种导体,只要第三种导体的两接点温度相同,则回路中总的热电动势不变;它使我们可以方便地在回路中直接接入各种类型的显示仪表或调节器,也可以将热电偶的两端不焊接而直接插入液态金属中或直接焊在金属表面进行温度测量;三是标准电极定律：如果两种导体分别与第三种导体组成的热电偶所产生的热电动势已知,则由这两种导体组成的热电偶所产生的热电动势也就已知;只要测得各种金属与纯铂组成的热电偶的热电动势,则各种金属之间相互组合而成的热电偶的热电动势可直接计算出来;四是中间温度定律：热电偶在两接点温度t 、t 0时的热电动势等于该热电偶在接点温度为t 、t n 和t n 、t 0时的相应热电动势的代数和;中间温度定律为补偿导线的使用提供了理论依据;热电偶冷端温度补偿的方法主要有：一是冷端恒温法;这种方法将热电偶的冷端放在恒温场合；二是补偿导线法;将热电偶的冷端延伸到温度恒定的场所如仪表室;根据中间温度定律,只要热电偶和补偿导线的二个接点温度一致,是不会影响热电动势输出的；三是计算修正法;修正公式为：)t ,(t E )t (t,E )t (t,E 01AB 1AB 0AB +=；四是电桥补偿法;不对;17. Pt100和Cu50分别代表什么传感器分析热电阻传感器测量电桥之三线、四线连接法的主要作用;答：Pt100表示0℃时电阻为100欧姆,Cu50表示0℃时电阻为50欧姆;18. 试比较热电阻与热敏电阻的异同;答：均能制成温度传感器,热电阻材料是金属,热敏电阻材料是半导体,热电阻是中低温区最常用的一种温度检测器,其热电特性是线性的；半导体热敏电阻有很高的电阻温度系数,其灵敏度比热电阻高得多,适于在-100℃～300℃之间测温,其热电特性是非线性的;19. 什么是光电效应,依其表现形式如何分类,并予以解释;在光线的作用下,物体内的电子逸出物体表面向外发射的现象称为外光电效应;当光照射在物体上,使物体的电阻率ρ发生变化,或产生光生电动势的现象叫做内光电效应,它多发生于半导体内;根据工作原理的不同,内光电效应分为光电导效应和光生伏特效应两类;20. 分别列举属于内光电效应和外光电效应的光电器件;光电管、 光电倍增管 外光电器件光敏二极管、光敏三极管、光电池 光生伏特效应光敏电阻 光电导效应 21、哪些传感器可选作小位移传感器22、涡流传感器测量位移与其它位移传感器比较,其主要优点是什么涡流式传感器能否测量大位移量为什么答：优点：能对位移,厚度,表面温度,速度,应力,材料损伤等进行非接触式连续测量,体积小,结构简单,不怕油等介质污染;涡流传感器不能测量大位移量,只有当测量范围较小时,才能保证一定的线性度;23、电涡流传感器除了能测量位移外,还能测量哪些非电量答：厚度,表面温度,速度,应力;24.电涡流传感器能否测量塑料物体移动的位移若能测量理由是什么不能测量理由是什么应采取什么措施改进,就可以用电涡流传感器测量了;答：电涡流传感器不能测量塑料物体移动的位移,因为检测对象错误;塑料不能产生涡流,要在塑料上加装金属材质的物体;25.压电式加速度传感器与压电式力传感器在结构上有何不同,为什么答：加速度传感器要通过质量块把加速度转换为力作用在压电片上26、某电容传感器平行极板电容器的圆形极板半径 ,工作初始极板间距离 ,介质为空气;问：1如果极板间距离变化量 ,电容的变化量 是多少答：c=εs/d（2 如果测量电路的灵敏度 ,读数仪表的灵敏度 格／mV 在 时,读数仪表的变化量为多少27.画出传感器系统的组成框图,并说明各组成部分的作用;答：传感器由敏感元件,转换元件,和测量电路组成;敏感元件是将被测非电量预先变换为另一种易于变换成电量的非电量,转换元件是将非电量直接转换为电量的器件,测量电路是将输出的电量变成便于显示,记录,控制和处理的有用电信号的电路; 非电量电量28．粘贴到试件上的电阻应变片,环境温度变化会引起电阻的相对变化,产生虚假应变,这种现象称为温度效应,简述产生这种现象的原因;答：①环境温度变化时,由于敏感栅材料的电阻温度系数的存在,引起应变片电阻相对变化；②环境温度变化时,敏感栅材料和试件材料的膨胀系数不同,应变片产生附加的拉长或压缩,引起电阻的相对变化;29.如图所示是电容式差压传感器结构示意图及其转换电路,图中1为玻璃盘,2为镀金层,3为金属膜片,介绍其工作原理;答：电容式差压传感器由两个玻璃圆盘和一个金属膜片组成;两玻璃圆盘上的凹面上各镀以金作为电容传感器的两个固定电极,夹在两凹圆盘中的膜片则为传感器的可动电极;当两边压力相等时,膜片处在中间位置与左、右固定电极间距相等,转换电路输出U0＝0；当P1＞P2或P2＞P1时,膜片弯向右侧或左侧,Cdb ＜Cab 或Cab ＞Cdb,U0输出与｜P1-P2｜成比例的信号;30. 有一平面直线位移差动传感器特性其测量电路采用变压器交流电桥,结构组成如图所示;电容传感器起始时b1=b2=b=200mm,a1=a2=20mm 极距d=2mm,极间介质为空气,测量电路u1=3sin ωtV,且u=u0;试求当动极板上输入一位移量△x =5mm 时,电桥输出电压u0;解：根据测量电路可得31. 现有等强度梁有效长=150mm,固定处宽b=18mm,厚h=5mm,弹性模量E=2N/,贴上4片等阻值,K=2的电阻应变片,并接入等臂差动电桥,构成称重传感器;求：1悬臂梁上如何布片又如何接桥 2若输入电压是3v,有输出电压是2mv 时称重量是多少32.图示为某一传感器的工作原理图,这是什么传感器利用了什么原理33. 电容式传感器测量误差产生的主要原因及相应的解决办法;11．检定一台级刻度0-100Pa 压力传感器,现发现50Pa 处误差最大为,问这台压力传感器是否合格;12．采用四片相同的金属丝应变片K=2,将其粘在实心圆柱测力弹性元件上;如图所示,力F=1000kg;圆柱端面半径r=1cm,杨氏模量E=2×107N/cm 2,泊松比μ=.求：1画出应变片在圆柱上的粘贴位置及相应测量电桥原理图2各应变片的应变ε=电阻相对变化量ΔR/R=3若供电桥压U=6V,求桥路输出电压U O =4此种测量方法能否补偿环境温度对测量的影响说明原因; 解：1R 1、R 3沿轴向在力F 作用下产生正应变ε1>0ε3>0；R 2、R 4沿圆周方向贴则产生负应变ε2<0ε4<0;2 4可以补偿环境温度变化的影响因素;因为四个相同电阻应变在同样环境条件下,感受温度变化产生电阻相对变化量相同,在全桥电路中不影响输出电压值,即0414433221144332211=⎥⎦⎤⎢⎣⎡∆-∆+∆-∆=∆∆=∆=∆=∆=∆U R t R R t R R t R R t R U RRt R t R R t R R t R R t R ot34.根据你所学的传感器相关知识,下列物理量可以使用什么类型的传感器测量1加速度2位移3压力;敏感元件 转换元件 测量电路 辅助电源。
传感器(第四版) 课后习题答案(部分)
第四章 电容式传感器
1、改善单组式变极距型电容传感器非线性的方法： （1）可采用差动式结构，取两电容之差作为输出； （2）选择合适的测量电路，如运算放大器式电路。
（2）若两极板相对移动2mm，则电容变化量为
C kg b 0.0708pF / mm 2mm 0.1416pF
C
S
S
S
C0
Kg
C
C0
1
1
/
5、“驱动电缆”技术
芯线 传 感 器
单组式
差动式
单组式：
S S S
C
C0
Kg
C
C0
1
1
/
Kg
C0
1
2
3
4
2、解：
（1）传感器的电容C 0S 0ab
C 0ab b 0ab 0ab
则传感器的灵敏度为
kg
C b
0a
8.851012 F / m 4 103 m 0.5103 m
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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，满度值输出为50，求可能出现的最大误差δ（以计）。
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：, ；求：δ？解：∵；∴若: 则:若: 则: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，其中y为输出电压（），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：；求：τ=？，?解：将化为标准方程式为：与一阶传感器的标准方程：比较有：5、已知某二阶系统传感器的自振频率f0=20,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。
已知：f0=20, ξ=0.1。
求：时的工作频率范围。
解：二阶传感器频率特性(p14-1—30式)∵∴式中：则有：由（1）式：由（2）式：即：取：则有：第二章思考题与习题1、何为金属的电阻应变效应？怎样利用这种效应制成应变片？答：（1）当金属丝在外力作用下发生机械变形时，其电阻值将发生变化，这种现象称为金属的电阻应变效应。
（2）应变片是利用金属的电阻应变效应，将金属丝绕成栅形，称为敏感栅。
并将其粘贴在绝缘基片上制成。
把金属丝绕成栅形相当于多段金属丝的串联是为增大应变片电阻，提高灵敏度，2、什么是应变片的灵敏系数？它与电阻丝的灵敏系数有何不同？为什么？答：（1）应变片的灵敏系数是指应变片安装于试件表面，在其轴线方向的单向应力作用下，应变片的阻值相对变化与试件表面上安装应变片区域的轴向应变之比。
（2）实验表明，电阻应变片的灵敏系数恒小于电阻丝的灵敏系数其原因除了粘贴层传递变形失真外，还存在有恒向效应。
3、对于箔式应变片，为什么增加两端各电阻条的截面积便能减小横向灵敏度？答：对于箔式应变片，增加两端圆弧部分尺寸较栅丝尺寸大得多（圆弧部分截面积大），其电阻值较小，因而电阻变化量也较小。
所以其横向灵敏度便减小。
4、用应变片测量时，为什么必须采用温度补偿措施？答：用应变片测量时，由于环境温度变化所引起的电阻变化与试件应变所造成的电阻变化几乎有相同的数量级，从而产生很大的测量误差，所以必须采用温度补偿措施。
5、一应变片的电阻 120Ω， 2.05。
用作应变为800μ的传感元件。
①求△R和△；②若电源电压3V，求初始平衡时惠斯登电桥的输出电压U0。
已知：120Ω， 2.05，ε=800μ；求：①△？，△？②3V时，U0=？解①：∵∴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=0.285，应变片的灵敏系数2，电桥电源电压2V，当试件受轴向拉伸时，测得应变片R1的电阻变化值△R =0.48Ω,试求电桥的输出电压U0。
图2-9a 差动电桥已知：R1= R2=120Ω，μ=0.285，2，2V，△R1 =0.48Ω，△R1 / R1=0.48/120=0.004 求：U0=？解：∵∴又∵∴设：R1234，对电桥若四臂电阻都变其输出为：∵则有：本题：7、金属应变片与半导体应变片在工作原理上有何不同？答：金属应变片的工作原理是：金属应变片在外力的作用下，应变片的几何尺寸（长度和截面积）发生变化（机械形变）而引起应变片的电阻改变，运用它们的对应关系实现测量目的。
其灵敏系数（k≈1+2μ）主要是材料几何尺寸变化引起的。
半导体应变片的工作原理是：半导体应变片受到作用力后，应变片的电阻率ρ发生变化，而引起应变片的电阻值改变。
其灵敏系数（△ρ/ρε）主要是半导体材料的电阻率随应变变化引起的。
第三章思考题与习题1、何谓电感式传感器？它是基于什么原理进行检测的？答：电感式传感器是利用电磁感应原理将被测量转换成线圈自感量或互感量的变换，再由测量电路转换为电压或电流的变化量输出的一种装置。
它是基于电磁感应原理进行检测的。
2、减小零残电压的有效措施有哪些？答：（1）尽量使两个线圈对称设计时应使上下磁路对称，制造时应使上下磁性材料特性一致，磁筒、磁盖、磁芯要配套挑选，线圈排列要均匀，松紧要一致，最好每层的匝数都相等。
（2）减小磁化曲线的非线性由于磁化曲线的非线性产生零残电压的高次谐波成分，所以选用磁化曲线为线性的磁芯材料或调整工作点，使磁化过程在磁化曲线的线性区。
（3）使振荡变压器二次侧对称，两个二次电压的相位相同。
在一次侧线圈上并联一个电容，并调整电容大小使两个二次电压的相位相同。
3、涡流式传感器有何特点?它有哪些应用：答：涡流式传感器的特点是结构简单，易于进行非接触的连续测量，灵敏度较高，适应性强。
它的应用有四个方面：（1）利用位移为变换量，可做成测量位移、厚度、振幅、振摆、转速等传感器，也可做成接近开关、计数器等；（2）利用材料的电阻率作为变换量，可做成测量温度、材质判别等传感器；（3）利用磁导率作为变换量，可做成测量应力、硬度等传感器；（4）利用三个变换量的综合影响，可做成探伤装置。
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5、θ=150、δ=0.15、6.5、N12=900匝，励磁电流I1=35、400,试求：①输出信号的灵敏度k（）=? ②励磁电压?解：第四章思考题与习题1、如何改善单组式变极距型电容传感器的非线性？答：对于变极距单组式电容器由于存在着原理上的非线性，所以在实际应用中必须要改善其非线性。
改善其非线性可以采用两种方法。
（1）使变极距电容传感器工作在一个较小的范围内（0.01μm至零点几毫米），而且最大△δ应小于极板间距δ的1/5—1/10。
（2）采用差动式，理论分析表明，差动式电容传感器的非线性得到很大改善，灵敏度也提高一倍。
2、单组式变面积型平板形线位移电容传感器，两极板相对覆盖部分的宽度为4，两极板的间隙为0.5，极板间介质为空气，试求其静态灵敏度？若两极板相对移动2，求其电容变化量。
（答案为0.07,0.142）已知：4，δ=0.5，ε0=8.85×10－12求：（1）?；(2)若△2时△?。
解：如图所示∵；；答：电容传感器的等效电路为：其中：r：串联电阻（引线、焊接点、板极等的等效电阻）；L：分布电感（引线、焊接点、板极结构产生的）；：引线电容（引线、焊接点、测量电路等形成的总寄生电容）C0：传感器本身电容；：漏电阻（极板间介质漏电损耗极板与外界的漏电损耗电阻）低频时等效电路和高频时等效电路分别为图（a）和图(b)：4、设计电容传感器时主要应考虑哪几方面因素答：电容传感器时主要应考虑四个几方面因素：(1)减小环境温度湿度等变化所产生的影响，保证绝缘材料的绝缘性能；（2）消除和减小边缘效应；（3）减小和消除寄生电容的影响；（4）防止和减小外界干扰。
5、何谓“电缆驱动技术”？采用它的目的是什么？答：电缆驱动技术，即：传感器与测量电路前置级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放大器而为等电位，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等大变化的电压，因此称为“驱动电缆”。
采用“电缆驱动技术”的目的是减小或消除寄生电容的影响。
6、画出电容式加速度传感器的结构示意图，并说明其工作原理。
答：电容式加速度传感器的结构示意图为：其中：1、5为两个固定极板；2为壳体；3为支撑弹簧片；4质量块；A面和B面为固定在质量块上的电容器的极板。
当测量垂直方向上直线加速度时，传感器的壳体2固定在被测振动体上，振动体的振动使壳体相对质量块运动，因而与壳体固定在一起的两固定极板1、5相对质量块4运动，致使上固定极板5与质量块4的A面组成的电容器1以及下固定极板与质量块4的B面组成的电容器2随之改变，一个增大，一个减小，它们的差值正比于被测加速度，而实现测量加速度的目的。
7、什么是电容式集成传感器？它有何特点？答：运用集成电路工艺把电容敏感元件与测量电路制作在一起构成电容式集成传感器。
她的核心部件是一个对被测量敏感的集成电容器。
集成电容传感器的特点是：体积小、输出阻抗小、可批量生产、重复性好、灵敏度高、工作温度范围宽、功耗低、寄生电容小等特点。
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的变化率，即：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：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化；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化，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－150—+900C 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50，上限可达100，所以它只适用于动态量测量，不能测静态量。