传感器的基本特性有以下两种

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传感器的基本特性

传感器的基本特性

传感器的基本特性传感器的基本特件是指传感器的输出与输入之间的关系。

由1—传感器洲量的参数一般有两种形式:一种是不随时间的变化而变化(或变化极其缓慢)的稳态信号,另“种是随N 间的变化而变化的动态信号。

因此传感器的基本特性分为静态特性和动态特性。

件感器的静态特性与指标如下:传感器的静态特件是指化感器输入信号处T低定状态时,其输出与输入之间呈现的关系。

表不力式中,y—一传感器输出量if一传感器输人员AL)——传感器的零位输出;A J——传感器的灵敏座,A:,A√”,A n为非线件项系数。

衡量静态待件的主要指标有精确度、稳定件、灵敏度、线性度、迟滞和可靠性等。

(1)精确皮精确度足反映测旦系统小系统误差和随机误差的综合评走指标。

与精确度有关的指挪有精密度、准确皮利精确度。

①精密度。

说刚测量系统指示值的分散租皮。

精密度反映j’随机误差的大小,精密度高则随机误差小。

②准确度。

说叫测量系统的输山值偏离真值的程度。

避确度炬系统误差大小的标志.脏确度高则系统误差小。

②精确度。

是准确度与ATMEL代理商精密度两者的总和,常用仪表的基本误差表不。

精确度而表示精密度和难确度都而。

Iql—4个的肘市例子有助十对牌确皮、精密度和精确度3个概念的理解。

图(a)表不准确度;苟而精密度低;图(b)大示精密度尚而淮确度低;阎(c)表不准确度和精密度部高。

即它的桔确陵尚。

(2)稳定性传感器的稳定性常用稳定度和影响系数表尔。

①稳定度。

是指在规定I:作条件范围和规定时间内,传感器性能保持不变的能力。

传感器在工作时,内部随机变动的因素很多,例如发生周期性变动、漂移或机械部分的摩擦等都会引起输出值的变化。

稳定度般用甫复件的数值羽I观测时间的长短表示。

例如,某传感器输出电压值每小时变化1.5rnv。

可4成稳定度为1.5n、v儿。

(9影响系数。

是指出于外界环境变化引起传感器输小值变化的足。

一般传感器都有给定的标准工作条件,如环境温度20℃、相对湿度60%、大气压力10].咒kPa、电源电压22()V等。

传感器基本特性

传感器基本特性

8.漂移 漂移是指在外界干扰时,在一定的时间间隔内, 传感器输出量与输入量无关的变化程度。
二、传感器的动态特性
动态特性指传感器对随时间变化的输入量的响应特性, 当输入量随时间较快地变化时,这一关系称为动态特性。
被测量随时间变化的形式可能是各种各样的,只要 输入量是时间的函数,则其输出量也将是时间的函数。 通常研究动态特性是根据标准输入特性来考虑传感器 的响应特性。
传感器的基本特性
传感器特性主要是指输出与输入之间的关 系特性。是与传感器的内部结构参数有关的外 部特性。
一、传感器的静态特性 当输入量为常量,或变化极慢时,这一关系 称为静态特性。
一、静态特性技术指标
1.传感器的静态数学模型
传感器的输出输入关系或多或少地存在非线性。在不 考虑迟滞、不稳定性等因素的情况下,其静态特性可 用下列多项式代数方程表示: y=a0+a1x+a2x2+a3x3+…+anxn 式中:y—输出量; x—输入量; a0—零点输出; a1—理论灵敏度; a2、a3、 … 、 an—非线性项系数。 各项系数不同,决定了特性曲线的不同形式。 静态特性曲线可实际测试获得。在获得特性曲线之 后,可以说问题已经得到解决。但是为了标定和数据 处理的方便,希望得到线性关系。这时可采用各种方 法,其中也包括硬件或软件补偿,进行线性化处理。
•最小二乘法确定拟合直线,选定合适的直线方 程系数,使静态标定曲线与拟合直线偏差的平方 和为最小。拟合精度高,计算繁琐。
拟合直线方法
• 过零旋转拟合、端点连线拟合、端点连线平移拟合。拟 合精度低。 • 平均法,将测量得到的n个检测点分成数目相等的两组, 求出两个点系中心,通过两个点系中心的直线,就是要 求的拟合直线。斜率、截距可求得。拟合精度较高,计 算较简便。 n/2 n/2

传感器技术习题及答案

传感器技术习题及答案

传感器技术绪论习题一、单项选择题1、下列属于按传感器的工作原理进行分类的传感器是 B ;A. 应变式传感器B. 化学型传感器C. 压电式传感器D. 热电式传感器2、通常意义上的传感器包含了敏感元件和 C 两个组成部分;A. 放大电路B. 数据采集电路C. 转换元件D. 滤波元件3、自动控制技术、通信技术、连同计算机技术和C ,构成信息技术的完整信息链;A. 汽车制造技术B. 建筑技术C. 传感技术D.监测技术4、传感器按其敏感的工作原理,可以分为物理型、化学型和 A 三大类;A. 生物型B. 电子型C. 材料型D. 薄膜型5、随着人们对各项产品技术含量的要求的不断提高,传感器也朝向智能化方面发展,其中,典型的传感器智能化结构模式是B ;A. 传感器+通信技术B. 传感器+微处理器C. 传感器+多媒体技术D. 传感器+计算机6、近年来,仿生传感器的研究越来越热,其主要就是模仿人的D 的传感器;A. 视觉器官B. 听觉器官C. 嗅觉器官D. 感觉器官7、若将计算机比喻成人的大脑,那么传感器则可以比喻为B ;A.眼睛 B. 感觉器官 C. 手 D. 皮肤8、传感器主要完成两个方面的功能:检测和D ;A. 测量B. 感知C. 信号调节D. 转换9、传感技术与信息学科紧密相连,是C 和自动转换技术的总称;A. 自动调节B. 自动测量C. 自动检测D. 信息获取10、以下传感器中属于按传感器的工作原理命名的是 AA.应变式传感器B.速度传感器C.化学型传感器D.能量控制型传感器二、多项选择题1、传感器在工作过程中,必须满足一些基本的物理定律,其中包含ABCD;A. 能量守恒定律B. 电磁场感应定律C. 欧姆定律D. 胡克定律2、传感技术是一个集物理、化学、材料、器件、电子、生物工程等学科于一体的交叉学科,涉及ABC 等多方面的综合技术;A. 传感检测原理B. 传感器件设计C. 传感器的开发和应用D. 传感器的销售和售后服务3、目前,传感器以及传感技术、自动检测技术都得到了广泛的应用,以下领域采用了传感技术的有:ABCD ;A. 工业领域B. 海洋开发领域C. 航天技术领域D. 医疗诊断技术领域4、传感器有多种基本构成类型,包含以下哪几个ABCA. 自源型B. 带激励型C. 外源型D. 自组装型5、下列属于传感器的分类方法的是:ABCDA. 按输入量分B. 按工作原理分C. 按输出量分D. 按能量变换关系分6、下列属于传感器的分类方法的是:ABCDA. 按输入量分B. 按工作原理分C. 按构成分D. 按输出量分7、下列属于传感器的分类方法的是:ABCDA. 按基本效应分B. 按工作原理分C. 按构成分D. 按输出量分8、传感技术的作用主要体现在:ABCDA.传感技术是产品检验和质量控制的重要手段B. 传感技术在系统安全经济运行监测中得到广泛应用C.传感技术及装置是自动化系统不可缺少的组成部分D. 传感技术的完善和发展推动着现代科学技术的进步9、传感技术的研究内容主要包括:ABCA.信息获取B.信息转换C.信息处理D.信息传输10、传感技术的发展趋势主要表现在以下哪几个方面:ABCDA.提高与改善传感器的技术性能B.开展基础理论研究C.传感器的集成化D.传感器的智能化三、填空题1、传感技术与信息学科紧密相关,是自动检测和自动转换技术的总称;2、传感技术是以研究自动检测系统中的信息获取、信息转换和信息处理的理论和技术为主要内容的一门技术性学科;3、传感器要完成的两个方面的功能是检测和转换;4、传感器按构成原理,可分为物性型和结构型两大类;5、传感器一般由敏感元件、转换元件和基本转换电路等三部分组成;6、传感器能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;7、按输入量分类,传感器包括位移传感器、速度传感器、温度传感器压力传感器、等;8、传感器的输出量有模拟量和数字量两种;9、根据传感技术涵盖的基本效应,传感器可分为物理型、化学型和生物型;10、传感器是能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传感器,通常由直接响应于被测量的敏感元件、产生可用信号输出的转换元件以及相应的信号调节转换电路组成;11、传感器是能感受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;是实现传感功能的基本器件;12、传感器技术的共性,就是利用物理定律和物质的物理、化学或生物,将非电量输入转换成电量输出;13、由传感器的定义可知,传感器要完成两个方面的功能:检测和转换;因此传感器通常由敏感元件和转换元件组成;14、传感技术是人们为了对被测对象所包含的信息进行定性了解和定量掌握所采取的一系列技术措施;15、根据传感器的构成,可以将传感器分为物性型和结构型;四、简答题1、什么是传感器传感器的共性是什么2、解释什么是传感器传感器的基本组成包括哪两大部分这两大部分各自起什么作用3、请简述传感器技术的分类方法;4、请谈谈你对传感技术的发展趋势的一些看法;5、试述传感器的定义、共性及组成;传感器的特性习题一、单项选择题1、衡量传感器静态特性的指标不包括 C ;A. 线性度B. 灵敏度C. 频域响应D. 重复性2、下列指标属于衡量传感器动态特性的评价指标的是A ;A. 时域响应B. 线性度C. 零点漂移D. 灵敏度3、一阶传感器输出达到稳态值的50%所需的时间是 A ;A. 延迟时间B. 上升时间C. 峰值时间D. 响应时间4、一阶传感器输出达到稳态值的90%所需的时间是 B ;A. 延迟时间B. 上升时间C. 峰值时间D. 响应时间5、传感器的下列指标全部属于静态特性的是 CA.线性度、灵敏度、阻尼系数B.幅频特性、相频特性、稳态误差C.迟滞、重复性、漂移D.精度、时间常数、重复性6、传感器的下列指标全部属于动态特性的是 BA.迟滞、灵敏度、阻尼系数B.幅频特性、相频特性C.重复性、漂移D.精度、时间常数、重复性7、不属于传感器静态特性指标的是 BA.重复性B.固有频率C.灵敏度D.漂移8、传感器的静态特性,是指当传感器输入、输出不随 A 变化时,其输出-输入的特性;AA.时间B.被测量C.环境D.地理位置9、非线性度是测量装置的输出和输入是否保持 C 关系的一种度量;A.相等B.相似C.理想比例D.近似比例10、回程误差表明的是在 C 期间输出-输入特性曲线不重合的程度;A.多次测量B.同次测量C.正反行程D.不同测量二、多项选择题1.阶跃输入时表征传感器动态特性的指标有哪些ABCA.上升时间B.响应时间C.超调量D.重复性2.动态响应可以采取多种方法来描述,以下属于用来描述动态响应的方法是:BCDA.精度测试法B.频率响应函数C.传递函数D.脉冲响应函数3. 传感器静态特性包括许多因素,以下属于静态特性因素的有ABCD ;A.迟滞 B.重复性 C.线性度 D.灵敏度4. 传感器静态特性指标表征的重要指标有:ABCDA.灵敏度B.非线性度C.回程误差D.重复性5.一般而言,传感器的线性度并不是很理想,这就要求使用一定的线性化方法,以下属于线性化方法的有: ABDA.端点线性B.独立线性C.自然样条插值D.最小二乘线性三、填空题1、灵敏度是传感器在稳态下输出量变化对输入量变化的比值;2、系统灵敏度越高,就越容易受到外界干扰的影响,系统的稳定性就越差;3、漂移是指传感器在输入量不变的情况下,输出量随时间变化的现象;4、传感器的灵敏度是指在稳态信号下输出量变化对输入量变化的比值;6、衡量传感器的静态特性的指标包含线性度、灵敏度、迟滞、重复性和漂移;7、一个高精度的传感器必须有良好的静态特性和__ 动态特性__,才能完成信号无失真的转换;9、阶跃响应特性是指在输入为阶越函数时,传感器的输出随时间的变化特性;常用响应曲线的上升时间、响应时间、超调量作为评定指标;11、某位移传感器,当输入量变化5mm时,输出电压变化300mv ,其灵敏度为60mv/mm ;四、简答题1、什么是传感器的静态特性它有哪些性能指标如何用公式表征这些性能指标2、什么是传感器的动态特性其分析方法有哪几种3、什么是传感器的静特性主要指标有哪些有何实际意义4、什么是传感器的基本特性传感器的基本特性主要包括哪两大类解释其定义并分别列出描述这两大特性的主要指标;要求每种特性至少列出2种常用指标五、计算题1、试求下列一组数据的端点线性度:2、试计算某压力传感器的迟滞误差和重复性误差一组测试数据如下表示;电阻式传感器习题一、单项选择题1、为减小或消除非线性误差的方法可采用B ;A. 提高供电电压B. 提高桥臂比C. 提高桥臂电阻值D. 提高电压灵敏度2、全桥差动电路的电压灵敏度是单臂工作时的 C ;A.不变B. 2倍C. 4倍D. 6倍3、通常用应变式传感器测量 C ;A. 温度B.密度C.加速度D.电阻4、影响金属导电材料应变灵敏系数K的主要因素是A ;A.导电材料电阻率的变化B.导电材料几何尺寸的变化C.导电材料物理性质的变化D.导电材料化学性质的变化5、产生应变片温度误差的主要原因有A ;A.电阻丝有温度系数B.试件与电阻丝的线膨胀系数相同C.电阻丝承受应力方向不同D.电阻丝与试件材料不同6、电阻应变片的线路温度补偿方法有 B ;A.差动电桥补偿法B.补偿块粘贴补偿应变片电桥补偿法C.补偿线圈补偿法D.恒流源温度补偿电路法7、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 C ;A.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8、关于电阻应变片,下列说法中正确的是 DA.应变片的轴向应变小于径向应变B.金属电阻应变片以压阻效应为主C.半导体应变片以应变效应为主D.金属应变片的灵敏度主要取决于受力后材料几何尺寸的变化9、金属丝的电阻随着它所受的机械变形拉伸或压缩的大小而发生相应的变化的现象称为金属的B ;A.电阻形变效应B.电阻应变效应C.压电效应D.压阻效应10、 D 是采用真空蒸发或真空沉积等方法,将电阻材料在基底上制成一层各种形式敏感栅而形成应变片;这种应变片灵敏系数高,易实现工业化生产,是一种很有前途的新型应变片;A.箔式应变片B.半导体应变片C.沉积膜应变片D.薄膜应变片11、由 A 和应变片.以及一些附件补偿元件、保护罩等组成的装置称为应变式传感器;A.弹性元件B.调理电路C.信号采集电路D.敏感元件12、直流电桥平衡的条件是 A ;A 相临两臂电阻的比值相等B 相对两臂电阻的比值相等C相临两臂电阻的比值不相等D 所有电阻都相等13、直流电桥的平衡条件为 BA.相邻桥臂阻值乘积相等B.相对桥臂阻值乘积相等C.相对桥臂阻值比值相等D.相邻桥臂阻值之和相等二、填空题1、单位应变引起的电阻值变化量称为电阻丝的灵敏度系数;2、产生电阻应变片温度误差的主要因素有电阻温度系数的影响和试件材料和电阻丝材料的线膨胀系数的影响;3、直流电桥平衡条件是相邻两臂电阻的比值相等;4、直流电桥的电压灵敏度与电桥的供电电压的关系是正比关系;5、电阻应变片的温度补偿中,若采用电桥补偿法测量应变时, 工作应变片粘贴在被测试件表面上,补偿应变片粘贴在与被测试件完全相同的补偿块上,且补偿应变片不承受应变;6、半导体应变片工作原理是基于压阻效应,它的灵敏系数比金属应变片的灵敏系数大;7、电阻应变片的配用测量电路采用差动电桥时,不仅可以消除非线性误差同时还能起到提高灵敏度的作用;8、电阻应变式传感器的核心元件是电阻应变片,其工作原理是基于应变效应;9、应变式传感器中的测量电路是式将应变片的电阻变化量转换成电量的变化,以便方便地显示被测非电量的大小;10、电阻应变片的配用测量电路采用差动电桥时,不仅可以消除非线性误差, 同时还能起到温度补偿的作用;11、应变式传感器是由弹性元件和电阻应变片及一些附件组成的;12、金属丝在外力作用下发生机械形变时它的电阻值将发生变化,这种现象称应变效应;固体受到作用力后电阻率要发生变化,这种现象称压阻效应;13、应变片可以把应变的变化转换为电阻的变化,为显示与记录应变的大小,还要把电阻的变化再转换为电压或电流的变化,完成上述作用的电路称为电阻应变式传感器的_ __ 信号调节电路_,一般采用测量电桥;14、电阻应变片的温度误差是由环境温度的改变给测量带来的附加误差,其产生的原因有电阻温度系数的影响和试件材料和电阻丝材料的线膨胀系数的影响;15、要把微小应变引起的微小电阻变化精确的测量出来,需采用特别设计的测量电路,通常采用直流电桥或交流电桥;16、减小或消除非线性误差的方法有提高桥臂比和采用差动电桥;其中差动电桥可分为半桥差动和全桥差动两种方式;三、简答题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;2、试简要说明电阻应变式传感器的温度误差产生的原因;3、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4、简述电阻应变计产生热输出温度误差的原因及其补偿方法;5、试述应变电桥产生非线性的原因及消减非线性误差的措施;6、金属应变片与半导体应变片在工作原理上有何不同7、简要说明电阻应变式传感器的工作原理;8、请简要一下解释压阻效应;四、计算题1、在半导体应变片电桥电路中,其一桥臂为半导体应变片,其余均为固定电阻,该桥路受到ε=4300μ应变作用;若该电桥测量应变时的非线性误差为1%,n=R2/R1=1,则该应变片的灵敏系数为多少2、图中,设负载电阻为无穷大开路,图中E=4V, R1=R2=R3=R4=100Ω;1R1为金属应变片,其余为外接电阻,当R1的增量为△R1=Ω时,试求电桥的输出电压Uo;2R1,R2都是应变片,且批号相同,感应应变的极性和大小都相同,其余为外接电阻,试求电桥的输出电压Uo;3R1,R2都是应变片,且批号相同,感应应变的大小为△R1=△R2=Ω,但极性相反,其余为外接电阻,试求电桥的输出电压Uo;3、图中,设电阻应变片R1的灵敏度系数K=,未受到应变时,R1=120Ω;当试件受力F时,应变片承受平均应变ε=800μm/m;试求:1应变片的电阻变化量△R1和电阻相对变化量△R1/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,求电桥输出的电压及其非线性误差; 3如果要减小非新性误差,应采取何种措施并分析其电桥输出电压及非线性误差大小;4、一应变片的电阻R=120 Ω,k=,用作应变片为800μm/m的传感元件;①.求ΔR/R和ΔR;②.若电源电压U=3V,惠斯登电桥初始平衡,求输出电压U0;11、一个直流应变电桥如图5-38;已知:R1=R2=R3=R4=R=120Ω,E=4V,电阻应变片灵敏度S=2;求:1当R1为工作应变片,其余为外接电阻,R1受力后变化R1/R=1/100时,输出电压为多少2当R2也改为工作应变片,若R2的电阻变化为1/100时,问R1和R2是否能感受同样极性的应变,为什么5、一个直流应变电桥如图a所示,已知R1=R2=R3=R4=R=100Ω, E=4V,电阻应变片灵敏度S=2;求:1当R1为工作应变片,其余为外接电阻,R1受力后变化ΔR1/R=1/100时,输出电压为多少2当R2也改为工作应变片,若R2的电阻变化为1/100时,问R1和R2能否感受同样极性的应变,为什么3若要测量图b所示悬臂梁的受力F, 四个臂全部为应变片,请在梁上标出R1、R2、R3、R4应变片粘贴的位置;6、已知一等强度梁测力系统,Rx为电阻应变片,应变片灵敏系数K=2,未受应变时,Rx = 100;当试件受力F时,应变片承受平均应变ε= 1000μm/m,求:1应变片电阻变化量Rx和电阻相对变化量Rx/Rx ;2将电阻应变片Rx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; 3若要使电桥电压灵敏度分别为单臂工作时的两倍和四倍,应采取哪些措施分析在不同措施下的电桥输出电压及电桥非线性误差大小;电感式传感器习题一、单项选择题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、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5、差动螺线管式电感传感器配用的测量电路有 B ;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6、通常用差动变压器传感器测量 C ;A.位移B.振动C.加速度D.厚度7、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.运算放大电路二、多项选择题BCDE2、电感式传感器可以对 A BCDE 等物理量进行测量;A位移B振动C压力D流量E比重3、零点残余电压产生的原因是ABCA传感器的两次级绕组的电气参数不同B传感器的两次级绕组的几何尺寸不对称C磁性材料磁化曲线的非线性D环境温度的升高三、填空题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线圈的自感系数的变化,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、对变隙式差动变压器,当衔铁上移时,变压器的输出电压与输入电压的关系是反相;3、对螺线管式差动变压器,当活动衔铁位于中间位置以上时,输出电压与输入电压的关系是同频同相;4、产生电涡流效应后,由于电涡流的影响,线圈的等效机械品质因数下降;5、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变压器的基本原理制成的,其次级绕组都用顺向串接形式连接,所以又叫差动变压器式传感器;6、变隙式差动变压器传感器的主要问题是灵敏度与衔铁位移量的矛盾;这点限制了它的使用,仅适用于微小位移的测量;三、填空题7、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,称它为零点残余电压;8、与差动变压器传感器配用的测量电路中,常用的有两种:差动整流电路和相敏检波电路电路;9、变磁阻式传感器的敏感元件由线圈、铁芯和衔铁等三部分组成;10、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;11、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,并通过测量电路将自感系数或互感系数的变化转换为或电流的变化,从而将非电量转换成电信号的输出,实现对非电量的测量;12、电涡流传感器的测量电路主要有调频式和调幅式;电涡流传感器可用于位移测量、振幅测量、转速测量和无损探伤;13、变气隙式自感传感器,当街铁移动靠近铁芯时,铁芯上的线圈电感量增加①增加,②减少;四、简答题1、说明差动变隙式电感传感器的主要组成和工作原理;2、变隙式电感传感器的输出特性与哪些因素有关怎样改善其非线性怎样提高其灵敏度3、差动变压器式传感器有几种结构形式各有什么特点4、差动变压器式传感器的零点残余电压产生的原因是什么怎样减小和消除它的影响5、何谓电涡流效应怎样利电用涡流效应进行位移测量6、说明变磁阻式电感传感器的主要组成和工作原理;7、为什么螺线管式电感传感器比变隙式电感传感器有更大的测位移范围8、试比较自感式传感器与差动变压器式传感器的异同;9、简述电感式传感器的基本工作原理和主要类型;电容式传感器习题一、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 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DA.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、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5、电容式传感器通常用来测量D ;A.交流电流B.电场强度C.重量D.位移6、下列不属于电容式传感器测量电路的是DA.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7、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.0二、多项选择题1、电容式传感器中输入量与输出量关系为线性的有ABA.变面积型电容传感器B.变介质型电容传感器C.变电荷型电容传感器D.变极距型电容传感器2、电容式传感器信号转换电路中, AB 用于单个电容量变化的测量A.调频电路B.运算放大电路C.二极管双T型交流电桥D.脉冲宽度调制电路三、填空题1、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;2、电容式传感器根据其工作原理的不同可分为变极距型电容式传感器、变面积型电容式传感器和变介质型电容式传感器;3、变极距型电容式传感器的灵敏度是指单位距离改变引起的电容相对变化量;4、变极距型电容式传感器单位输入位移所引起的灵敏度与两极板初始间距成反比关系;5、电容式传感器中,变介电常数式多用于液位的测量;电容式传感器中,变面积式常用于较大的位移量的测量;6、变间距电容传感器的灵敏度与电容极板初始距离成反比,所以适合于微小位移的测量;变面积式电容传感器的灵敏度与位移量成正比,所以不适合微小位移的测量;7、电容式传感器的灵敏度是指单位距离改变引起的电容相对变化量;三、填空题8、电容式传感器利用了将非电量的变化转化为电容量的变化来实现对物理量的测量;9、电容传感器的输入被测量与输出被测量间的关系,除②①变面积型,②变极距型, ③变介电常数型外是线性的;10、电容式传感器将非电量变化转换为电容量的变化来实现对物理量的测量,广泛应用与位移、振动、角度、加速度等机械量的精密测量;11、移动电容式传感器动极板,导致两极板有效覆盖面积A发生变化时,将导致电容量变化,传感器电容改变量与动极板水平位移成线性关系、与动极板角位移成线性关系;12、忽略边缘效应,变面积型电容式传感器输入量与输出量的关系为线性线性、非线性,变介质型电容式传感器输入量与输出量的关系为线性线性、非线性,变极距型电容式传感器输入量与输出量的关系为非线性线性、非线性;13、变极距型电容传感器做成差动结构后,灵敏度提高了1 倍,而非线性误差转化为平方关系而得以大大降低;四、简答题1、根据电容式传感器工作原理,可将其分为几种类型每种类型各有什么特点各适用于什么场合2、如何改善单极式变极距电容传感器的非线性3、电容式传感器有哪几种类型差动结构的电容传感器有什么优点4、简述电容式传感器的工作原理与分类;5、影响电容式极距变化型传感器灵敏度的因素有哪些提高其灵敏度可以采取哪些措施,带来什么后果6、根据电容传感器的工作原理说明它的分类,电容传感器能够测量哪些物理参量。

传感器及基本特性

传感器及基本特性
H
H max H max 100%或者 H 100% YF .S 2YF .S
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24


重复性 是指在同一工作条件下,输入量按同一方向连续变动多 次所得特性曲线的不一致性。
Rmax R 100% YF .S

△Rmax—同一激励量对应多次循环的同向行程响应量的 极差。
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一阶传递函数的频率特性
35
n n1 m m1
(an D an1D a1D a0 )Y (t) (bm D bm1D b1D b0 ) X (t)

利用拉氏变换得到
(an S n an1S n1 a1S a0 )Y (S ) (bm S m bm1S m1 b1S b0 ) X (S )
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二阶传感器的数学模型
d 2Y (t ) dY (t ) a2 a a 0Y (t ) b0 X (t ) 1 2 dt dt 用算子D来表示为: ( D2
0
2

2
0
D 1)Y(t) KX(t )
b0 K--静态灵敏系数, K ; a0
0--无阻尼系统固有频 率, 0 --阻尼比,
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分压比电路的计算公式如下:
直滑电位器式传感器的 输出电压 Uo与滑动触点 C的位 移量x成正比:
x Uo Ui L

对圆盘式电位器来说,Uo 与滑动臂的旋转角度成正比:
Uo
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Ui
11
2、传感器分类
传感器的种类名目繁多,分类不尽相同。常 用的分类方法有: 1)按被测量分类:可分为位移、力、力矩、转 速、振动、加速度、温度、压力、流量、流速等 传感器。 2 )按测量原理分类:主要基于电磁原理和固体 物理学原理,如基于变电阻原理,相应的有电位 器式、应变式传感器;基于变磁阻的原理,相应 的有电感式、差动变压器式、电涡流式传感器; 根据半导体的有关理论,相应的有半导体力敏、 热敏、光敏等固态传感器。 本教材采用第二种分 类法。

传感器的基本特性

传感器的基本特性

传感器的特性
使用传感器的目的是希望它的输出信号能够准确地反映被测量 (输入信号)的数值或变化情况。
传感器的特性:
传感器的输出量和输入量之间对应关系的描述就称为传感器的
特性。
传感器技术与应用
1.10
传感器的一般特性
静态输入量 传感器的输入量 动态输入量 静态输入量:不随时间变化或变化很慢的输入信号。
传感器技术与应用
1.13
传感器的动态特性体现着传感器的输出值能够真实 再现变化着的输入量的能力。
传感器技术与应用
1.14
传感器的静态特性
2 n
不考虑迟滞及蠕变效应,其输出量和输入量之间的关系为:
Y a 0 a1X a 2 X ... a n X
(1-1)
Y为输出量;
X为输入量;
由此可见,在选用测量仪表的时候,不能单纯追求精度等级,还 要考虑到量程是否合适等因素。
传感器技术与应用
1.7
教学内容
1.2 传感器的基本特性
传感器技术与应用
1.8
教学要求
掌握传感器的静态特性和动态特性的概念 熟练掌握传感器的静态特性
线性度、灵敏度、分辨率、精度
迟滞、重复性、漂移
传感器技术与应用
1.9
在100.2kg时输出的电压值仍为35mV,但在100.3kg时输出的 电压值为36mV,则其分辨率为 0.3kg
分辨率也与测量仪表有关 如果采用精度更高的电压表来测量。同样在100.0kg时输
出电压35.0mV,但在100.1kg时输出电压值为35.1mV,那么其 分辨率变为 0.1kg
传感器技术与应用
1.17
传感器的静态特性
传感器静态特性的主要指标:

传感器的基本特性概述

传感器的基本特性概述

传感器的基本特性概述一、静态特性是指被测输入量不随时间变化时传感器的输入——输出关系。

衡量传感器静态特性的主要指标有线性度、灵敏度、迟滞性、漂移等。

1.线性度理想传感器的输入y 与输入x 呈线性关系,则y =a1x 式中,1a为传感器的线性灵敏度。

实际传感器的输出y 与输入x 呈非线性关系,如不考虑迟滞和蠕变因素,则线性度有时也称非线性误差,用以衡量传感器输出量与输入量之间线性关系的程度,以及直线拟合的好坏。

常用的直线拟合除端点拟合法外,还有切线拟合、最小二乘法等方法。

2.灵敏度传感器在稳态下输出变化量与输入变化量之比称为灵敏度Sn ,即对于理想线性传感器,灵敏度n S 为常数,对于一般传感器则采用线性区或拟合直线的斜率表示。

见图A-2 所示。

通常测量点取在零点附近时线性度好,灵敏度也高。

3.迟滞性它是指传感器在正(输入量增大)反(输入量减小)行程期间的输出输入曲线不重合的程度,见图A-3 所示。

迟滞大小用迟滞误差表示,通常由实验确定。

即迟滞差是由与传感器的响应受到输入过程影响而产生的,它的存在,破坏了输入和输出的一一对应关系,因此,必须尽量减少迟滞差。

4.漂移漂移是指在一定时间间隔内,传感器输出量存在着有与被测输入量无关的,不需要的变化。

漂移包括零点漂移和灵敏度漂移。

零点漂移或灵敏度漂移又分为时间漂移和温度漂移。

时间漂移是指在规定条件下,零点或灵敏度随时间缓慢变化。

温度漂移为环境变化而引起的零点或灵敏度的漂移。

二、动态特性它是指传感器输出对随时间变化的输入量的响应特性。

传感器的输出不仅要精确地显示被测量的大小,还要显示被测量随时间变化的规律(即被测量的波形),因此,传感器的输出量也是时间的函数。

在实际中,输出信号将不会与输入信号具有相同的时间函数,它们之间的这种差异,就是要分析的动态误差。

动态误差包括两个部分:一是实际输出量达到稳定状态后与理论输出量间差别;二是当输入量发生跃变时,输出量由一个稳态到另一个稳态之间过渡状态中的误差。

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。

第二章 传感器的基本特性

第二章  传感器的基本特性

47
二阶系统的动态响应(振动系统)
二阶系统传递函数
b0 kw Y ( s) H ( s) 2 2 X ( s) a2 s a1s a0 s 2 wm s wn
零漂=
Y0 100% YFS
式中 ΔY0 ——最大零点偏差;
YFS ——满量程输出。
22
温度漂移
传感器在外界温度变化时输出量的变化
温漂=
max 100% YFS T
式中 Δmax —— 输出最大偏差; ΔT —— 温度变化范围; YFS —— 满量程输出。
23
其它特性指标
分辨率—— 传感器能够检测到的最小输入增量;
14
迟滞
重合的现象称迟滞。
输入量增大
传感器在正、反行程期间输入、输出曲线不
输入量减小
15
迟滞误差一般由满量程输出的百分数表示:
H H max / Y
FS
100%
H max Y2 Y1
例:一电子秤
增加砝码 电桥输出 减砝码输出
为正、反 行程输出值间的最大差值
10g —— 50g —— 100g —— 200g 0.5 mv --- 2mv --- 4mv --- 10mv 1 mv --- 5mv --- 8mv --- 10mv
16
重复性
传感器输入量按同一方向作多次测量时,输 出特性不一致的程度。
17
重复性误差用最大重复偏差表示:
Rmax rR 100% YFS
43
反变换后得出输出的振幅和频率变化特性
e 1 ( / ) y (t ) sin(t ) 2 2 2 2 (1/ ) (1/ )

带你认识基本的传感器特性参数

带你认识基本的传感器特性参数

带你认识基本的传感器特性参数传感器是一种将物理量转化为电信号的装置,被广泛应用于工业自动化、环境监测、医疗设备等领域。

了解传感器的基本特性参数对于正确选择和使用传感器至关重要。

下面将带你认识传感器的一些基本特性参数。

1. 灵敏度(Sensitivity):传感器的灵敏度是指输入物理量变化引起输出信号变化的比例关系。

一般来说,灵敏度越高,传感器对输入信号的变化越敏感。

2. 线性度(Linearity):传感器的线性度是指其输出信号与输入物理量之间的近似直线关系。

一个理想的传感器应具有良好的线性特性,但实际传感器往往会有一定的非线性误差。

3. 分辨率(Resolution):传感器的分辨率是指它能够区分的最小输入量的变化大小。

分辨率越高,传感器能够检测到更小的变化。

4. 动态响应(Dynamic response):传感器的动态响应指的是它对输入信号变化的快速度。

高响应速度的传感器可以快速地对输入信号进行反应。

6. 稳定性(Stability):传感器的稳定性是指其输出信号相对于稳定输入的变化程度。

一个稳定性好的传感器应该具有输出信号变化小的特点。

7. 重复性(Repeatability):传感器的重复性是指在相同的输入条件下,反复测量得到的输出结果的一致性。

重复性好的传感器可以给出相对准确和一致的结果。

8. 可靠性(Reliability):传感器的可靠性是指其在一定的工作条件下能够稳定地工作并保持一定的精度和稳定性的能力。

一个可靠性高的传感器能够长时间稳定地运行。

9. 压力范围(Pressure range):压力传感器的压力范围指的是它可以正常工作的最小和最大压力值。

在选择压力传感器时,需要根据应用需求选择相应的压力范围。

10. 温度范围(Temperature range):传感器的温度范围指的是其可以正常工作的最低和最高温度值。

温度范围是非常重要的一个参数,因为温度变化会对传感器的性能和精度产生影响。

传感器简答

传感器简答

1、什么是传感器的静态特性?它有哪些性能指标? 如何用公式表征这些性能指标?2、什么是传感器的动态特性? 其分析方法有哪几种?3、什么是传感器的静特性?主要指标有哪些?有何实际意义?4、什么是传感器的基本特性?传感器的基本特性主要包括哪两大类?解释其定义并分别列出描述这两大特性的主要指标。

(要求每种特性至少列出2种常用指标)1、 答:传感器的静态特性是它在稳态信号作用下的输入-输出关系。

静态特性所描述的传感器的输入、输出关系式中不含有时间变量。

传感器的静态特性的性能指标主要有: ① 线性度:非线性误差maxL FSL 100%Y γ∆=±⨯ ② 灵敏度:yn xd S=d③ 迟滞:max HFSH 100%Y γ∆=⨯ ④ 重复性:maxRFSR 100%Y γ∆=±⨯⑤ 漂移:传感器在输入量不变的情况下,输出量随时间变化的现象。

2、答:传感器的动态特性是指传感器对动态激励(输入)的响应(输出)特性,即其输出对随时间变化的输入量的响应特性。

传感器的动态特性可以从时域和频域两个方面分别采用瞬态响应法和频率响应法来分析。

知识点:传感器的动态特性 3、答:传感器的静态特性是当其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、各种抗干扰稳定性等。

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。

通常人们根据传感器的静特性来选择合适的传感器。

知识点:传感器的静态特性 4、答:传感器的基本特性是指传感器的输入-输出关系特性。

传感器的基本特性主要包括静态特性和动态特性。

其中,静态特性是指传感器在稳态信号作用下的输入-输出关系,描述指标有:线性度(非线性误差)、灵敏度、迟滞、重复性和漂移;动态特性是指传感器对动态激励(输入)的响应(输出)特性,即其输出对随时间变化的输入量的响应特性,主要描述指标有:时间常数、延迟时间、上升时间、峰值时间、响应时间、超调量、幅频特性和相频特性。

带你认识基本的传感器特性参数

带你认识基本的传感器特性参数

带你认识基本的传感器特性参数传感器是一种用于测量、检测和监测物理量或特定环境条件的装置。

不同类型的传感器有不同的特性参数,以下是一些传感器常见的基本特性参数:1.精度:精度是一个传感器测量结果与实际值之间的偏差程度。

通常用百分比或以其他适当的单位表示。

越高的精度表示测量结果与实际值之间的偏差越小,也就意味着测量结果越准确。

2.灵敏度:传感器的灵敏度是指传感器输出信号的改变程度与输入信号变化之间的关系。

灵敏度越高,传感器对输入信号的改变越敏感。

3.分辨率:分辨率是指传感器能够检测到的最小变化量。

较高的分辨率意味着传感器能够检测到较小的变化。

4.响应时间:传感器响应时间是指传感器从接收到输入信号到输出信号变化所需的时间。

较短的响应时间意味着传感器更快地对输入信号做出反应。

5.饱和度:饱和度是指传感器所能测量的最大输入量。

当输入量超过饱和范围时,传感器的输出信号将无法准确反映实际输入。

6.线性度:线性度是指传感器输出信号与输入信号之间的线性关系。

较高的线性度意味着传感器的输出信号与输入信号之间呈现更接近直线的关系。

7.温度特性:温度特性是指传感器性能随着环境温度的变化而发生的变化。

这是因为温度能够影响到传感器的灵敏度、精度和稳定性。

8.噪声:噪声是指传感器在测量过程中产生的不希望的额外信号。

噪声可以是随机的或系统性的,它会降低传感器的测量精度。

9.可重复性:可重复性是指传感器在相同条件下进行多次测量时得到的结果的一致性。

较高的可重复性意味着在相同条件下,传感器的测量结果较为稳定。

10.电压供应:传感器通常需要外部电源供电。

电压供应是指传感器所需的电压范围,通常以直流电压表示。

这些是传感器常见的基本特性参数,不同类型的传感器还可能有其他特殊的参数,例如通信接口、工作范围、安装方式等。

了解传感器的特性参数对于正确选择和应用传感器至关重要。

不同的应用场景和要求可能需要不同的传感器特性。

传感器的概述

传感器的概述

第一章 传感器的概述1.传感器的定义能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叫做传感器。

2.传感器的共性:利用物理定律或物质的物理、化学、生物等特性,将非电量(位移、速度、加速度、力等)转换成 电量(电压、电流、电容、电阻等)输出。

3.传感器的组成:传感器由有敏感元件、转换元件、信号调理电路、辅助电源组成。

传感器基本组成有敏感元件和 转换元件两部分,分别完成检测和转换两个基本功能。

第二章 传感器的基本特性1.传感器的基本特性:静态特性、动态特性。

2.衡量传感器静态特性的主要指标有:线性度 、灵敏度 、分辨率迟滞 、重复性 、漂移。

3.迟滞产生原因:传感器机械部分存在摩擦、间隙、松动、积尘等。

4.产生漂移的原因:①传感器自身结构参数老化;②测试过程中环境发生变化。

5.例题:1.用某一阶环节传感器测量100Hz 的正弦信号,如要求幅值误差限制在±5%以内,时间常数应取多少?如果用该传感器测量50Hz 的正弦信号,其幅值误差和相位误差各为多少? 解:一阶传感器的频率响应特性: 幅频特性:2.在某二阶传感器的频率特性测试中发现,谐振发生在频率为216Hz 处,并得到最大福祉比为1.4比1,试估算该传感器的阻尼比和固有频率的大小。

3.玻璃水银温度计通过玻璃温包将热量传给水银,可用一阶微分方程来表示。

现已知某玻璃水银温度计特性的微分方1)(1)(+=ωτωj j H )(11)(ωτω+=A s rad f n n /135********.014.121)(A )(4)(1)(A n max n 21222=⨯=======⎭⎬⎫⎩⎨⎧+⎥⎦⎤⎢⎣⎡-=-ππωωξξωωωωωξωωω所以,时共振,则当解:二阶系统程是x y dtdy310224-⨯=+ ,y 代表水银柱的高度,x 代表输入温度(℃)。

求该温度计的时间常数及灵敏度。

解:原微分方程等价于:x y dt dy3102-=+所以:时间常数T=2S, 灵敏度Sn=10-3第三章 电阻式传感1.应变式电阻传感器的特点: 1)优点:①结构简单,尺寸小,质量小,使用方便,性能稳定可靠;②分辨力高,能测出极微小的应变;③灵敏度 高,测量范围广,测量速度快,适合静、动态测量;④易于实现测试过程自动化和多点同步测量、远距离 测量和遥测;⑤价格便宜,品种多样,工艺较成熟,便于选择和使用,可以测量多种物理量。

传感器的基本特性

传感器的基本特性

分类法。
35
绪 论
按大类分
传 感 器 的基本特性
物理传感器: 利用物理性质和物理效应 制成的传感器。
传感器
化学传感器: 把人体内某些化学成分、 浓度等转换成与之有确切 关系的电学量的器件。 生物传感器:利用生物活性物质具有的 选择识别待测生物化学物 质的能力而制成传感器。
36
绪 论
分类方法 按输入量分类 按工作原理分类
绪 论
传 感 器 的基本特性
生物医学传感器
阮 萍
生物医学工程系 E-mail: 326737727@
1
绪 论
传 感 器 的基本特性
传感器的应用
1、自动门,利用人体的红外微波来开关门。 2、烟雾报警器,利用烟敏电阻来测量烟雾浓度,从而达到报警目的。 3、手机,数码相机的照相机,利用光学传感器来捕获图象。 4、电子称,利用力学传感器。 5、水位报警,温度报警,湿度报警,光学报警等是智能传感器。 在工业生产中,利用传统的传感器无法对某些产品质量指标(例如,黏度、 硬度、表面光洁度、成分、颜色及味道等)进行快速直接测量并在线控制。 而利用智能传感器可直接测量与产品质量指标有函数关系的生产过程中的某 些量(如温度、压力、流量等)。 6、医疗器械应用中的传感器,呼吸器械:麻醉机、睡眠呼吸机、制氧机和 呼吸机。输液泵:触力传感器、霍尔效应磁位置传感器、红外传感器。 诊断用器械:血液分析仪、血细胞分析仪、免疫测定分析仪、临床化学分析 仪、质谱仪、色谱仪(气相、液相、高效液相)和实验室的自动系统等。 2
医学研究和进行疾病诊断都要求获得人体各方面的 信息。如心脏疾病的诊断,它要求来自从系统到器官、 组织、细胞、分子等各层次的信息,即心音、血压、心
电、心肌组织信息等。实现这些生物信息的检测手段就

《传感器原理及应用》课后习题答案

《传感器原理及应用》课后习题答案

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。

传感器及其基本特性

传感器及其基本特性
t
一阶系统的时间响应
一阶系统时间响应指标
(1) 时间常数 τ 一阶传感器输出上升到稳态值的 63.2% 所 需的时间; (2) 延迟时间 td 传感器输出达到稳态值的 50% 时所需的 时间; (3) 上升时间 tτ 传感器输出达到稳态值的 90% 所需要的 时间。
二阶系统时间响应
二阶传感器的时间响应特性如图所示,其数学描述可以用 下式来表达: y (t) = y0 e−at sin(2πfn t) 式中: y (t)——二阶传感器对应单位阶跃输入的输出; y0 ——由初始输出条件决定的响应幅值; a——输出阻尼常数; fn ——自然震荡频率。
一阶系统的时间响应
一阶传感器的时间响应特性如图所示,其数学描述可用下 式来表达: y (t) = yi + (yf − yi )(1 − e− τ ) 式中: y (t) ——一阶传感器对单位阶跃输入的输出; yi ——t = 0 时传感器的初始输出值; yi ——t = ∞ 时传感器的极限输出值; τ ——传感器的时间常数。
传感器的基本特性
传感器的特性一般是指其输入输出之间的关系,分为静态 特性和动态特性。 静态特性是指系统的输入为不随时间变化的恒定信号 时,系统的输出与输入之间的关系(灵敏度、线性度、 分辨率、重复性、漂移、可靠性)。 动态特性是指系统的输入为随时间变化的信号时,系 统的输入与输出之间的关系(幅值响应、频率响应、时 间响应)。
二阶系统时间响应
二阶系统时间响应指标
(1) 峰值时间 tp : 振荡峰值所对应的时间; (2) 最大超调量 Mp : 响应曲线偏离单位阶跃曲线的最大 值; (3) 上升时间 tτ : 响应曲线从稳态值的 10% 上升到稳态值 的 90% 所需的时间; (4) 延迟时间 td : 响应曲线上升到稳态值的 50% 所需的时 间。 (5) 调节时间 ts : 响应曲线进入并且不再超过误差带所需 要的最短时间,误差带通常规定为稳态值的 ±5% 或 ±2%; (6) 稳态误差 eSS : 系统响应曲线的稳态值与希望之间的 差。

第2章 传感器的基本特性

第2章 传感器的基本特性

dn y(t)
dn-1 y(t)
dy(t)
an dt n + an -1 dt n-1 + + a1 dt + a0 y(t)
=
bm
dm x(t) dt m
bm-1
d m-1 x(t ) dt m-1
b1
dx(t) dt
b0 x(t )
(2.3.1)
式中,an、an-1、…、a1、a0和bm、bm-1、…、b1、 b0均为与系统结构参数有关但与时间无关的常数。
➢ 除理想状态,多数传感器的输入信号是随时间变 化的,输出信号一定不会与输入信号有相同的时间函 数,这种输入输出之间的差异就是动态误差。
第2章第7传章 感器磁电的式基传本感器特性
1155
2.3.1数学模型
一般用线性时不变系统理论描述传感器的动态 特性,数学上可以用常系数线性微分方程表示系统 的输出量y与输入量x的关系。
第2章第7传章 感器磁电的式基传本感器特性
1122
2.2.2 静态特性参数
6、漂移 作用在传感器上的激励不变时,响应量随时间
的变化趋势。表征传感器的不稳定性。 产生漂移的原因:1、传感器自生结构参数的变化;
2、外界工作环境参数的变化。
7、量程及测量范围 – 测量上限值与下限值的代数差称为量程。 – 测量系统能测量的最小输入量(下限)至最大 输入量(上限)之间的范围称为测量范围。
Y ( jω) = y(t)e -jωtdt
0
0
Y ( jω)
H ( jω) = X ( jω)
H
(
jω)
=
bm an
( (
jω)m jω)n
bm-1( jω)m-1 b1( jω) b0 an-1( jω)n-1 a1( jω) a0

传感器的特点有哪些特征

传感器的特点有哪些特征

传感器的特点有哪些特征传感器的特点有哪些特征传感器是能感受规定的被测量件并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置,通常由敏感元件和转换元件组成。

下面是店铺给大家整理的传感器特点,希望能帮到大家!传感器的特点传感器的特点包括:微型化、数字化、智能化、多功能化、系统化、网络化,它不仅促进了传统产业的改造和更新换代,而且还可能建立新型工业,从而成为21世纪新的经济增长点。

微型化是建立在微电子机械系统(MEMS)技术基础上的,已成功应用在硅器件上做成硅压力传感器。

传感器的主要分类按用途压力敏和力敏传感器、位置传感器、液位传感器、能耗传感器、速度传感器、加速度传感器、射线辐射传感器、热敏传感器。

按原理振动传感器、湿敏传感器、磁敏传感器、气敏传感器、真空度传感器、生物传感器等。

按输出信号模拟传感器:将被测量的非电学量转换成模拟电信号。

数字传感器:将被测量的非电学量转换成数字输出信号(包括直接和间接转换)。

膺数字传感器:将被测量的信号量转换成频率信号或短周期信号的输出(包括直接或间接转换)。

开关传感器:当一个被测量的信号达到某个特定的阈值时,传感器相应地输出一个设定的低电平或高电平信号。

按其制造工艺集成传感器是用标准的生产硅基半导体集成电路的工艺技术制造的。

通常还将用于初步处理被测信号的部分电路也集成在同一芯片上。

薄膜传感器则是通过沉积在介质衬底(基板)上的,相应敏感材料的薄膜形成的。

使用混合工艺时,同样可将部分电路制造在此基板上。

厚膜传感器是利用相应材料的浆料,涂覆在陶瓷基片上制成的,基片通常是Al2O3制成的,然后进行热处理,使厚膜成形。

陶瓷传感器采用标准的陶瓷工艺或其某种变种工艺(溶胶、凝胶等)生产。

完成适当的预备性操作之后,已成形的元件在高温中进行烧结。

厚膜和陶瓷传感器这二种工艺之间有许多共同特性,在某些方面,可以认为厚膜工艺是陶瓷工艺的一种变型。

每种工艺技术都有自己的优点和不足。

由于研究、开发和生产所需的资本投入较低,以及传感器参数的高稳定性等原因,采用陶瓷和厚膜传感器比较合理。

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传感器的基本特性有以下两种:1.静态特性:线性度、灵敏度、重复性、迟滞性、稳定性、漂移、静态误差等。

2.动态特性:阶跃响应:最大超调量、延滞时间、上升时间、峰值时间、响应时间等。

频率响应:频率特性、幅频特性、相频特性等。

电阻式传感器把位移、力、压力、加速度、扭矩等非电物理量转换为电阻值变化的传感器。

它主要包括电阻应变式传感器、电位器式传感器(见位移传感器)和锰铜压阻传感器等。

电阻式传感器与相应的测量电路组成的测力、测压、称重、测位移、加速度、扭矩等测量仪表是冶金、电力、交通、石化、商业、生物医学和国防等部门进行自动称重、过程检测和实现生产过程自动化不可缺少的工具之一。

结构:由电阻元件及电刷(活动触点)两个基本部分组成。

电刷相对于电阻元件的运动可以是直线运动、转动和螺旋运动,因而可以将直线位移或角位移转换为与其成一定函数关系的电阻或电压输出。

电位器的结构与材料(1)电阻丝: 康铜丝、铂铱合金及卡玛丝等(2)电刷: 常用银、铂铱、铂铑等金属(3)骨架:常用材料为陶瓷、酚醛树脂、夹布胶木等绝缘材料,骨架的结构形式很多,常用矩形。

应用:电阻式传感器与相应的测量电路组成的测力、测压、称重、测位移、加速度、扭矩等测量仪表是冶金、电力、交通、石化、商业、生物医学和国防等部门进行自动称重、过程检测和实现生产过程自动化不可缺少的工具之一。

优缺点:电阻式传感器具有结构简单、输出精度较高、线性和稳定性好等特点。

但是它受环境条件如温度等影响较大,有分辨率不高等不足之处。

分类:电位器式传感器是一种把机械的线位移或角位移输入量转换为和它成一定函数关系的电阻或电压输出的传感元件。

成一定函数关系的电阻或电压输出的传感元件。

应变片式传感器的工作原理是基于电阻应变效应,即在导体产生机械变形时,它的电阻值相应发生变化。

气敏和湿敏电阻传感器是一种把气体中的特定成分或水蒸气检测出来造成半导体阻值变化的电阻传感器。

电容式传感器:把被测的机械量,如位移、压力等转换为电容量变化的传感器。

它的敏感部分就是具有可变参数的电容器。

其最常用的形式是由两个平行电极组成、极间以空气为介质的电容器(见图)。

若忽略边缘效应,平板电容器的电容为εS/d,式中ε为极间介质的介电常数,S为两极板互相覆盖的有效面积,d为两电极之间的距离。

d、s、ε 三个参数中任一个的变化都将引起电容量变化,并可用于测量。

因此电容式传感器可分为极距变化型、面积变化型、介质变化型三类。

极距变化型一般用来测量微小的线位移或由于力、压力、振动等引起的极距变化(见电容式压力传感器)。

面积变化型一般用于测量角位移或较大的线位移。

介质变化型常用于物位测量和各种介质的温度、密度、湿度的测定。

简介:70年代末以来,随着集成电路技术的发展,出现了与微型测量仪表封装在一起的电容式传感器。

这种新型的传感器能使分布电容的影响大为减小,使其固有的缺点得到克服。

电容式传感器是一种用途极广,很有发展潜力的传感器。

典型的电容式传感器由上下电极、绝缘体和衬底构成。

当薄膜受压力作用时,薄膜会发生一定的变形,因此,上下电极之间的距离发生一定的变化,从而使电容发生变化。

但电容式压力传感器的电容与上下电极之间的距离的关系是非线性关系,因此,要用具有补偿功能的测量电路对输出电容进行非线性补偿。

定义:电容式传感器——将被测非电量的变化转换为电容量变化的传感器。

分类:根据被测参数的变化分:(1)变极距型电容传感器(d)(2)变面积型电容传感器(A)(3)变介质型电容传感器(ε)目的:;提高灵敏度减小非线性误差应用:1、ZCS1100型精密电容位移传感器。

本传感器可以在线检测压电微位移、振动台,电子显微镜微调,天文望远镜镜片微调,精密微位移测量等。

该传感器是一个单一的通道,高性能线性位移测量系统,创新的电容位移测量技术,提供了纳米测量能力,成本低,适合测量任何导电目标。

2、FWS-CⅡ型在线电容式水分检测传感器。

在线检测各种工作机械的液压、润滑系统介质的含水率,特别是外部水容易渗入机械内部的轧钢机、造纸机、汽轮机、船舶机械。

监视循环油系统是否存在泄漏,如水冷却器等。

监视工作机械的密封元件是否损坏,引起外部水渗入。

监视环境空气湿度对润滑液压系统油品品质和含水率的影响。

,从而精确测定润滑油质量,预测设备故障,是设备润滑油管理中的关键部件。

本传感器采用螺纹连接,体积小,重量轻,结构可靠,测量精度高,工作稳定,具有较强的抗电磁干扰性能。

封闭型不锈钢制外壳具有很好的防水防尘性能。

可直接安装于工厂现场液压润滑管道上。

是理想的在线水分检测传感器。

该传感器还可与控制室中的二次仪表或控制器相连,在线、连续、实时的检测各种低水分油品的含水率。

直接显示,远程控制和报警。

实现数据存储,积算、传输和控制功能。

普遍应用于大中型机械联动机组的液压、润滑循环系统例如:高线轧机和板带轧机润滑油系统、板带轧机和棒线轧机液压传动系统、汽轮发电机组润滑系统、造纸机组润滑系统、船舶机械润滑系统、燃料油库。

粘度计,污染度,湿度计电容式传感器3、FW-C1型电容式润滑油实时在线监测传感器。

本传感器可以在线准确测定润滑油的污染程度,包括氧化程度、含水量和其它机械化学杂质污染度,从而精确测定润滑油质量,判定是否需要更换润滑油,即可节约油料,又能预测设备故障,是设备润滑油管理中改变传统的按期换油,实现按质换油的关键部件。

本传感器采用螺纹连接,体积小,重量轻,结构可靠,是理想的在线润滑油检测传感器,可普遍应用于各类大型动力机械,轴承,齿轮箱,泵机和汽轮机的润滑油检测质量实时检测中。

该传感器还可与控制室中的二次仪表或控制器相连,实现数据存储,积算、传输和控制功能。

特点优势:电容式传感器与电阻式、电感式等传感器相比有如下一些优点:(1)高阻抗、小功率,因而所需的输入力很小,输人能量也很低。

电容式传感器因带电极板间静电引力极小(约几个10-5 N),因此所需输入能量极小,所以特别适宜用来解决输入能量低的测量问题,例如测量极低的压力、力和很小的加速度、位移等,可以做得很灵敏,分辨力非常髙,能感受0.001μm甚至更小的位移。

(2)温度稳定性好。

传感器的电容值一般与电极材料无关,有利于选择温度系数低的材料,又因本身发热极小,对稳定性影响甚微。

(3)结构简单,适应性强,待测体是导体或半导体均可,可在恶劣环境中工作。

电容式传感器结构简单,易于制造,可做得非常小巧,以实现某些特殊的测量;能工作在高低温、强辐射及强磁场等恶劣的环境中,也能对带有磁性的工件进行测量。

(4)动态响应好。

由于极板间的静电引力很小,可动部分做得很小很薄,因此其固有频率很高,动态响应时间短,能在几兆赫的频率下工作,特别适合动态测量,如测量振动、瞬时压力等。

(5)可以实现非接触测量,具有平均效应。

例如非接触测量回转轴的振动或偏心、小型滚珠轴承的径向间隙等。

当采用非接触测量时,电容式传感器具有平均效应,可以减小工作表面粗糙等对测量的影响。

不足之处如下:(1)输出阻抗高,负载能力差。

(2)寄生电容影响大。

两点注意:(1)工作频率等于或接近谐振频率时,谐振频率破坏了电容的正常作用。

因此,工作频率应该先择低于谐振频率。

(2)电容式传感器的有效电容除与位移有关外,还与角频率有关。

因此,在实际应用时必须与标定的条件(ω)相同。

测量电路特点:(1)转换电路生成频率信号,可远距离传输不受干扰。

(2)具有较高的灵敏度,可以测量高至0.01μm级位移变化量。

(3)但非线性较差,可通过鉴频器(频压转换)转化为电压信号后,进行补偿。

运算放大器式电路运算放大器要求:特点:(1)解决了单个变极板间距离式电容传感器的非线性问题(2)要求Zi及放大倍数足够大(3)为保证仪器精度,还要求电源电压的幅值和固定电容稳定(4)由于Cx变化小,所以该电路实现起来困难(5)输入阻抗高(避免泄漏)、放大倍数大(接近理想放大器)电感式传感器:电感式传感器inductance type transducer 电感式传感器是利用电磁感应把被测的物理量如位移,压力,流量,振动等转换成线圈的自感系数和互感系数的变化,再由电路转换为电压或电流的变化量输出,实现非电量到电量的转换。

特点:(1)结构简单,传感器无活动电触点,因此工作可靠寿命长。

(2)灵敏度和分辨力高,能测出0.01微米的位移变化。

传感器的输出信号强,电压灵敏度一般每毫米的位移可达数百毫伏的输出。

(3)线性度和重复性都比较好,在一定位移范围(几十微米至数毫米)内,传感器非线性误差可达0.05%~0.1%。

同时,这种传感器能实现信息的远距离传输、记录、显示和控制,它在工业自动控制系统中广泛被采用。

但不足的是,它有频率响应较低,不宜快速动态测控等缺点。

电感式传感器种类很多,常见的有自感式,互感式和涡流式三种。

应用:电感式传感器具有结构简单、动态响应快、易实现非接触测量等突出的优点,特别适合用于酸类,碱类,氯化物,有机溶剂,液态CO2,氨水,PVC粉料,灰料,油水界面等液位测量,目前在冶金、石油、化工、煤炭、水泥、粮食等行业中应用广泛。

要求:1、检测距离的衰减性。

滑翘为铁质,适合电感式传感器检测;而滑翘被测部分的尺寸略小于标准检测物尺寸(标准被测物尺寸为3倍额定检测距离,此应用中,标准尺寸应为120*120mm),这样的话就会有一定的衰减。

2、现场抗干扰能力。

这个是不容忽视的问题,普通电感式传感器容易被电机或变频器干扰,很多技术人员只对在此附近的应用选择相应强抗电磁干扰的传感器。

但在汽车制造车间,厂房大,现场技术人员习惯使用对讲机沟通,尤其是边走边用对讲机对话时,会不经意的靠近传感器,导致短暂失效。

3、安装方面。

随着电感式传感器的普及,传感器不仅仅在电气性能方面有所提升,其机械方面的设计也越来越人性化。

要在最大程度的实现人性化安装。

减少了多种近似产品的备货和减少了安装、维护的时间。

4、稳定运行的保障。

在车厂的使用中,要杜绝任何油污、尘污的侵蚀。

另外,滑翘经过轨道时,震动是长期存在的,优异的抗震动性同样是有着非常重要的作用。

压电式传感器:基于压电效应的传感器。

是一种自发电式和机电转换式传感器。

它的敏感元件由压电材料制成。

压电材料受力后表面产生电荷。

此电荷经电荷放大器和测量电路放大和变换阻抗后就成为正比于所受外力的电量输出。

压电式传感器用于测量力和能变换为力的非电物理量。

它的优点是频带宽、灵敏度高、信噪比高、结构简单、工作可靠和重量轻等。

缺点是某些压电材料需要防潮措施,而且输出的直流响应差,需要采用高输入阻抗电路或电荷放大器来克服这一缺陷。

压电效应:可分为正压电效应和逆压电效应。

正压电效应是指:当晶体受到某固定方向外力的作用时,内部就产生电极化现象,同时在某两个表面上产生符号相反的电荷;当外力撤去后,晶体又恢复到不带电的状态;当外力作用方向改变时,电荷的极性也随之改变;晶体受力所产生的电荷量与外力的大小成正比。

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