测试与传感技术沈艳第1、2章课后习题
《传感与检测技术》习题及解答
第1章 传感与检测技术基础第2章 电阻式传感器 第3章 电感式传感器1、电感式传感器有哪些种类？它们的工作原理分别是什么？2、说明3、变气隙长度自感式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？答：根据变气隙自感式传感器的计算式：00022l S W L μ=，线圈自感的大小，即线圈自感的输出与线圈的匝数、等效截面积S 0和空气中的磁导率有关，还与磁路上空气隙的长度l 0有关；传感器的非线性误差：%100])([200⨯+∆+∆= l ll l r 。
由此可见，要改善非线性，必须使l l∆要小，一般控制在0.1~0.2。
（因要求传感器的灵敏度不能太小，即初始间隙l 0应尽量小，故l ∆不能过大。
）传感器的灵敏度：20022l S W dl dL l L K l ⨯-=≈∆∆≈μ，由此式可以看出，为提高灵敏度可增加线圈匝数W ，增大等效截面积S 0，但这样都会增加传感器的尺寸；同时也可以减小初始间隙l 0，效果最明显。
4、试推导 5、气隙型 6、简述 7、试分析 8、试推导 9、试分析 10、如何通过11、互感式12、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？答：在差动式自感传感器和差动变压器中，衔铁位于零点位置时，理论上电桥输出或差动变压器的两个次级线圈反向串接后电压输出为零。
但实际输出并不为零，这个电压就是零点残余电压。
残差产生原因：①由于差动式自感传感器的两个线圈结构上不对称，如几何尺寸不对称、电气参数不对称。
②存在寄生参数；③供电电源中有高次谐波，而电桥只能对基波较好地预平衡。
④供电电源很好，但磁路本身存在非线性。
⑤工频干扰。
差动变压器的零点残余电压可用以下几种方法减少或消除：①设计时，尽量使上、下磁路对称；并提高线圈的品质因素Q=ωL/R；②制造时，上、下磁性材料性能一致，线圈松紧、每层匝数一致等③采用试探法。
在桥臂上串/并电位器，或并联电容等进行调整，调试使零残最小后，再接入阻止相同的固定电阻和电容。
《传感器与检测技术》习题答案[1]
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第1章传感器和检测技术基础思考题答案l.检测系统由哪几部分组成? 说明各部分的作用。
答：一个完整的检测系统或检测装置通常是由传感器、测量电路和显示记录装置等几部分组成，分别完成信息获取、转换、显示和处理等功能。
当然其中还包括电源和传输通道等不可缺少的部分。
下图给出了检测系统的组成框图。
被测量传感器测量电路电源指示仪记录仪数据处理仪器检测系统的组成框图传感器是把被测量转换成电学量的装置，显然，传感器是检测系统和被测对象直接发生联系的部件，是检测系统最重要的环节，检测系统获取信息的质量往往是由传感器的性能确定的，因为检测系统的其它环节无法添加新的检测信息并且不易消除传感器所引入的误差。
测量电路的作用是将传感器的输出信号转换成易于测量的电压或电流信号。
通常传感器输出信号是微弱的，就需要由测量电路加以放大，以满足显示记录装置的要求。
根据需要测量电路还能进行阻抗匹配、微分、积分、线性化补偿等信号处理工作。
显示记录装置是检测人员和检测系统联系的主要环节，主要作用是使人们了解被测量的大小或变化的过程。
2.传感器的型号有几部分组成，各部分有何意义?依次为主称（传感器）被测量—转换原理—序号主称——传感器，代号C；被测量——用一个或两个汉语拼音的第一个大写字母标记。
见附录表2；转换原理——用一个或两个汉语拼音的第一个大写字母标记。
见附录表3；序号——用一个阿拉伯数字标记，厂家自定，用来表征产品设计特性、性能参数、产品系列等。
若产品性能参数不变，仅在局部有改动或变动时，其序号可在原序号后面顺序地加注大写字母A、B、C等，（其中I、Q不用）。
例：应变式位移传感器：C WY-YB-20；光纤压力传感器：C Y-GQ-2。
3.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?答：测定稳压电源输出电压随负载电阻变化的情况时，最好采用微差式测量。
此时输出电压认可表示为U0，U0=U+△U，其中△U是负载电阻变化所引起的输出电压变化量，相对U 来讲为一小量。
传感器与检测技术(第二版)参考答案参考答
传感器与检测技术（第二版）参考答案第1章 检测技术基本知识1.1单项选择:1.B2.D3. A4.B1.2见P1；1.3见P1-P3；1.4见P3-P4；1.5 见P5；1.6 （1）1℃（2）5﹪，1﹪ ；1.7 0.5级、0.2级、0.2级；1.8 选1.0级的表好。
0.5级表相对误差为25/70=3.57﹪, 1.0级表相对误差为1/70=1.43﹪；1.9见P10-P11；1.10见P11- P12；1.11 见P13-P14第2章 电阻式传感器及应用2.1 填空1.气体接触，电阻值变化；2.烧结型、厚膜型；3.加热器，加速气体氧化还原反应；4.吸湿性盐类潮解，发生变化2.2 单项选择1.B 2. C 3 B 4.B 5.B 6. A2.3 P17；2.4 P17；2.5P24；2.6 P24；2.7 P24-P25；2.8 P25；2.9 P26；2.10 P30-312.11 应变片阻值较小；2.12P28，注意应变片应变极性，保证其工作在差动方式；2.16 Uo=4m V ；2.17 P34；2.18 P34；2.19 (1) 桥式测温电路，结构简单。
（2）指示仪表 内阻大些好。
（3）RB:电桥平衡调零电阻。
2.20 2.21 线性范围内，希望传感器的灵敏度越高越好；传感器的延迟时间越短越好；传感器的线性范围越宽，则其量程越大，并且能保证一定的测量精度。
2.23 P44；2.33 P45第3章 电容式传感器及应用3.1 P53-P56；3.2 变面积传感器输出特性是线性的。
3.3 P58-P59；3.4 P59-P613.5 当环境相对湿度变化时，亲水性高分子介质介电常数发生改变，引起电容器电容值的变化。
属于变介电常数式。
3.6 参考变面积差动电容传感器工作原理。
参考电容式接近开关原理。
3.8 （1）变介电常数式；（2）参P62 电容油料表原理第4章 电感式传感器及应用4.1 单项选择1.B；2.A4.2 P65；4.3 P68；4.4 螺线管式电感传感器比变隙式电感传感器的自由行程大。
测试技术与传感器第一二章习题答案
习题参考答案
2-5 对某轴径进行了15次测量，测量数据如下：
26.20 26.20 26.21 26.23 26.19 26.22 26.21 26.19 26.09 26.22 26.20 26.21 26.23 26.21 26.18 试用格拉布斯准则判断上述数据是否含有粗大误差，并写出其测量结果。
An 可得：
n 1
an2 bn2
n
arctg
bn an
n 1,2,
a2 0 b2 2
A2 | b2 | 2
2
arc tan b2 a2
00
a5 5 b5 0
A5 | a5 | 5
5
arc tan b5 a5
900
An
5
θn
4 π
3
2
0
nω
1
1
2
3
4
5
nω
1
2
3
4
5
-π
3
幅频图
相频图
第一章 信号分析基础
习题参考答案
1-5 求题1-5图所示的周期三角波的傅立叶级数，并绘制频谱图。
f(t)
解：（1）波形全在横轴上方，所
E
以在一个周期内的平均值 a0 0
nω
-T
-T/2
T/2
T
a | 1 0T
2
T 2
T
f
(t)dt
2 T
2 T 0
2Etdt T
4E T2
1 t2 2
T 2 0
1-6
求单边指数脉冲
Eeat (a 0),t 0 x(t)
0,t 0
解：其时域波形图如图a所示 该非周期信号的频谱函数为
《检测与传感技术》思考题答案21页word文档
第一章思考题和习题参考答案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，传感器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？它有那些性能指标？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。
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，此现象称为漂移。
精度是评价系统的优良程度。
1—3 什么是测量值的绝对误差、相对误差、引用误差？答：绝对误差可定义为测量值与真值之差，实际相对误差的定义式为绝对误差与真值的百分比。
引用误差是仪表中通用的一种误差表示方法。
它是相对于仪表满量程的一种误差，又称满量程相对误差。
1—4 什么是测量误差？测量误差有几种表示方法？它们通常适用于什么场合？答：测量误差是测得值减去被测量的真值。
有五种表示方法：绝对误差、相对误差、基本误差、引用误差、附加误差。
对工程技术及科学研究中，对被测量进行测量时，测量的可靠性至关重要，不同的场合对测量结果的可靠性要求也不同。
例如：在量值传递、经济核算、产品检验场合应保证测量结果有足够的准确度。
传感器与测试技术第二章习题答案
2-3 求周期信号x (t )=0.5cos10t +0.2cos(100t −45°)通过传递函数为H (s )=1/(0.005s +1)的装置后得到的稳态响应。
置后得到的稳态响应。
解：1()10.005H j w w=+，21()1(0.005)A w w =+，()arctan(0.005)j w w =-该装置是一线性定常系统，设稳态响应为y (t )，根据线性定常系统的频率保持性、比例性和叠加性得到性和叠加性得到y (t )=y 01cos(10t +j 1)+y 02cos(100t −45°+j 2) 其中010121(10)0.50.4991(0.00510)y A x ==´»+´，1(10)arctan(0.00510) 2.86j j ==-´»-°020221(100)0.20.1791(0.005100)y A x ==´»+´，2(100)arctan(0.005100)26.57j j ==-´»-°所以稳态响应为()0.499cos(10 2.86)0.179cos(10071.57)y t t t =-°+-°2-5 想用一个一阶系统做100Hz 正弦信号的测量，如要求限制振幅误差在5%以内，那么时间常数应取多少？若用该系统测量50Hz 正弦信号，问此时的振幅误差和相角差是多少？少？解：设该一阶系统的频响函数为解：设该一阶系统的频响函数为1()1H j w tw=+，t 是时间常数是时间常数则 21()1()A w tw =+稳态响应相对幅值误差21()1100%1100%1(2)A f d w pt æöç÷=-´=-´ç÷+èø令d ≤5%，f =100Hz ，解得t ≤523m s 。
测试技术与传感器_第一、二章习题答案PPT课件
0,t 0
解：其时域波形图如图a所示 该非周期信号的频谱函数为
X () x(t)e jtdt Ee jteatdt
0
a
E j
a2
E 2
(a
j)
的频谱。
X(t)
E
0
题1-5图a
|X(ω)| E/a
其幅值频谱函数为
| X () | E a2 2
如图(b)所示. 其相位频谱函数为
() arctan( )
a 如图(c)所示.
0
题1-5图b
φ(ω)
π/2
0 π/2
题1-5图c
t
nω
ω 6
第二章 检测技术理论基础
习题参考答案
第二章 检测技术理论基础 P42
2-1 什么是实际相对误差、标称相对误差和引用误差？
解： 参见教材P22
2-2 什么是随机误差？服从正态分布的随机误差具有什么特征？如何
减小和消除系统误差？ 解： 参见教材P23~30
第二章 检测技术理论基础
习题参考答案
查表2-4，可得系数G=2.41，则有：
G s 2.37 0.025：
算术平均值的标准差：
s2 ＝ 0.02507 0.0067mV
X
n
14
所以测量结果为：
x x 3 x (26.207 0.0067)mV
An 可得：
n 1
an2 bn2
n
arctg
bn an
n 1,2,
a2 0 b2 2
A2 | b2 | 2
2
arctan
b2 a2
00
a5 5 b5 0
A5 | a5 | 5
5
测试与传感技术习题答案
要求装置指示值的幅值误差小于 2%，问被测参数变化的最高频率是多少？如果 被测参数的周期是 2s 和 5s，问幅值误差是多少？（部分同学计算错误，或者公 式运用错误，计算错误较多） 解：(1)一阶系统有
A( f )
现有
=0.5，幅度误差小于 2%，则 A(f)>0.98,可以得到 <0.406rad/s,
，结果约等于
位变到 240 单位，求当 t=0.35s，0.7s，2s 时的仪表视值分别为多少?（部分同学 计算时没有加初值 25，还有些同学计算 2s 时，认为时间大于 5 240，有待商榷） 解：对于一阶测试系统的阶跃响应函数为：
yu (t ) 1 e
t
输入由 25 单位变到 240 单位，则
1 1 ( ) 2
即 f<0.0646HZ. (2)对被测信号： 周期为 2S，f1=0.5HZ, A(f1)=0.537，幅度误差为 46.3%。 周期为 5S，f2=0.2HZ, A(f2)=0.847, 幅度误差为 15.3%。 【1.35S）测量阶跃信号，输出由 25 单
Y 25 ( 240 25)(1 e )
则当，t=0.35s，计算可得 t=0.7s， 计算可得 t=2s， 计算可得 Y=160.88 Y=210.98 Y=239.28 （一倍 ） （两倍 ） （大于 5 倍
t
）
第一次作业答案（第一章【1】题，第二章【1】 、 【3】 、 【12】 ） 第一章 【1】 、举例说明什么是测试。 （部分同学没有举例） 答：测试的含义是具有实验性质的测量，是测量与实验的综合。例如对汽车舒适 性进行测试，需要进行汽车乘坐舒适性台架实验，并测量其座椅处的加速度，作 为衡量舒适性的指标，这样一整套过程称为测试。 第二章 【1】为什么希望测试系统是线性系统？ 答：因为线性系统才能保证测试结果不失真，才能真实的反映测试情况。
检测与转换技术课后习题和例题解答
检测与转换技术课后习题和例题解答检测与转换技术课后习题和例题解答第1章 传感器技术基础传感器技术基础 练习题（共练习题（共2页）页）一、填空题（每空3分，共60分，11至12不计分，课后完成）不计分，课后完成）1、传感器是一种以一定的、传感器是一种以一定的 精确度精确度 把被测量转换为与之有确定对应关系的、便于应用的另一种量的便于应用的另一种量的 测量装置测量装置2、传感器由两部分组成：、传感器由两部分组成： 敏感软件敏感软件 以及以及 转换软件转换软件3、传感器的作用是： 信息的收集信息的收集 、 信息数据的转换信息数据的转换 以及以及 控制信息的采集制信息的采集 。
4、传感器按输出信号可分为、传感器按输出信号可分为 开关开关 式、模拟式以及式、模拟式以及 数字数字 式5、输出变化量与输入变化量的、输出变化量与输入变化量的 比值比值 称为灵敏度。
如图：称为灵敏度。
如图： 虚 线的灵敏度高。
敏度高。
6、传感器的输入输出特性曲线接近于、传感器的输入输出特性曲线接近于 直线的长度直线的长度 称为线性度。
如图：称为线性度。
如图： 虚 线的灵敏度线的灵敏度低。
低。
7、传感器正反行程、传感器正反行程 的不一致程度的不一致程度 称为迟滞。
如图，称为迟滞。
如图， 虚 线的迟滞大。
大。
8、多次重复测试的曲线的、多次重复测试的曲线的 重合的程度重合的程度 称为重复性。
如图，称为重复性。
如图， 虚 线的重复性较差。
重复性较差。
9、指被测量为稳定值时传感器输入与输出的关系称为传感器的、指被测量为稳定值时传感器输入与输出的关系称为传感器的 静态静态静态 特性。
特性。
指被测量为动态值时传感器输入与输出的关系称为传感器的指被测量为动态值时传感器输入与输出的关系称为传感器的 动态动态动态 特性。
特性。
特性。
10、分析动态特性的两种方法是、分析动态特性的两种方法是 阶跃响应阶跃响应 法和法和 频率响应频率响应 法V I V O 迟滞曲线迟滞曲线 V IV O 重复性曲线重复性曲线V I V O 线性度曲线线性度曲线 V I V O 灵敏度曲线灵敏度曲线的正弦信号输与频率之为阶跃函数时随时间二、简答题（每题20分，共20分）分）什么是传感器，其定义具体应包含哪些方面？什么是传感器，其定义具体应包含哪些方面？分）三、计算题（每题20分，共20分）如图，设曲线Y2和Y3的交点为A，在0≤X≤Ax区间内，（1）作两曲线Y2及Y3的端点连线拟合直线Y。
测试技术第二章答案
测试技术第二章答案(总8页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--8第二章 习题2-1：典型的测量系统有几个基本环节组成其中哪个环节的繁简程度相差最大典型的测试系统，一般由输入装置、中间变换装置、输出装置三部分组成。
其中输入装置的繁简程度相差最大，这是因为组成输入装置的关键部件是传感器，简单的传感器可能只由一个敏感元件组成，如测量温度的温度计。
而复杂的传感器可能包括敏感元件，变换电路，采集电路。
有些智能传感器还包括微处理器。
2-2：对某线性装置输入简谐信号x(t)=asin(φω+t )，若输出为y(t)=Asin(Φ+Ωt )，请对幅值等各对应量作定性比较，并用不等式等数学语言描述它们之间的关系。
x(t)=asin(φω+t )→y(t)=Asin(Φ+Ωt ), 根据线性装置的输入与输出具有的频率保持特性可知，简谐正弦输入频率与输出频率应相等，既有：Ω=ω，静态灵敏度：K=aA = 常数，相位差：△ϕϕ-Φ== 常数。
2-3：传递函数和频响函数在描述装置特性时，其物理意义有何不同？传递函数定义式：H （s ）=)()(s x s y =01110111a s a s a s a b s b s b s b n n n n m m m m ++++++++---- ，其中s=+αj ω称拉氏算子。
H(s)是描述测量装置传输，转换特性的数学模型，是以测量装置本身的参数表示输入与输出之间的关系，与装置或结构的物理特性无关。
频率响应函数定义式：H （ωj ）=)()(ωωj x j y =01110111)())()()()(a j a j a j a b j b j b j b n n n n n n n n ++++++++----ωωωωωω 反映了信号频率为ω时输出信号的傅氏变换与输入信号的傅氏变换之比。
频率响应函数H （ωj ）是在正弦信号激励下，测量装置达到稳态输出后，输出与输入之间关系的描述。
传感器与检测技术课后题答案
传感器与检测技术课后题答案(共20页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--第1章概述什么是传感器？传感器定义为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，通常由敏感元件和转换元件组成。
传感器的共性是什么？传感器的共性就是利用物理规律或物质的物理、化学、生物特性，将非电量（如位移、速度、加速度、力等）输入转换成电量（电压、电流、电容、电阻等）输出。
传感器由哪几部分组成的？由敏感元件和转换元件组成基本组成部分，另外还有信号调理电路和辅助电源电路。
传感器如何进行分类？（1）按传感器的输入量分类，分为位移传感器、速度传感器、温度传感器、湿度传感器、压力传感器等。
（2）按传感器的输出量进行分类，分为模拟式和数字式传感器两类。
（3）按传感器工作原理分类，可以分为电阻式传感器、电容式传感器、电感式传感器、压电式传感器、磁敏式传感器、热电式传感器、光电式传感器等。
（4）按传感器的基本效应分类，可分为物理传感器、化学传感器、生物传感器。
（5）按传感器的能量关系进行分类，分为能量变换型和能量控制型传感器。
（6）按传感器所蕴含的技术特征进行分类，可分为普通型和新型传感器。
传感器技术的发展趋势有哪些？（1）开展基础理论研究（2）传感器的集成化（3）传感器的智能化（4）传感器的网络化（5）传感器的微型化改善传感器性能的技术途径有哪些？（1）差动技术（2）平均技术（3）补偿与修正技术(4)屏蔽、隔离与干扰抑制(5) 稳定性处理第2章传感器的基本特性什么是传感器的静态特性描述传感器静态特性的主要指标有哪些答：传感器的静态特性是指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。
主要的性能指标主要有线性度、灵敏度、迟滞、重复性、精度、分辨率、零点漂移、温度漂移。
传感器输入-输出特性的线性化有什么意义如何实现其线性化答：传感器的线性化有助于简化传感器的理论分析、数据处理、制作标定和测试。
传感器及其应用习题(沈艳)
t
)
所以，t=0.35s时，仪表示值为 y1 (t ) 160.9 ；t=0.7s时，仪 表示值为 y2 (t ) 211；t=2s时，仪表示值为 y3 (t ) 239.3 。
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(F/m3)
4
2) 改为差动结构后，极距变化也是0.1mm，因此 电容变化量：
C C 9.83A 109 ( F m 2 ) 8.85A 1012 9 2 C C 8 . 04 A 10 ( F m ) 3 1.110 C ' [(9.83A 8.85A) (8.85A *.04A)]109 1.966A 109 ( F m 2 )
A D / 4
2
,
F AE
由 S
dR / R
得，
3 50 10 9.8 × 4 0.12 205109
∆R = R·S·ε = 120×2
=Байду номын сангаас0.073Ω
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3
第3章 传感器及其应用
3.已知两极板电容传感器，其极板面积为A，两极板间介质 为空气，极板间距1mm，当极距减少0.1mm时，求其电容 变化量和传感器的灵敏度。若参数不变，将其改为差动结 构，当极距变化0.1mm时，求其电容变化量和传感器灵敏 度？并说明为什么差动传感器能提高灵敏度和减少线性误 差？ 解：
y (t ) 1 e
t
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当输入由 T1 25 单位跳变至 T2 240 单位时，输出响应表达 式为
y(t ) T1 (T2 T1 )(1 ) e
《传感器与检测技术》课后习题：第一章(含答案)
第一章习题答案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①MEMS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．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。
1）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；2）传感器的灵敏度S是指传感器的输出量增量Δy与引起输出量增量Δy的输入量增量Δx 的比值；3）传感器的迟滞是指传感器在正（输入量增大）反（输入量减小）行程期间其输出-输入特性曲线不重合的现象；4）传感器的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。
测试技术与传感器课后答案
测试技术与传感器课后答案【篇一：《传感器与检测技术》习题答案--周杏鹏】t>第一章1.1答：随着我国工业化、信息化步伐加快，现代化建设中的各行各业高效生产对传感器也检测技术的依赖逐步加深。
比如：先进的传感器技术助力现代化石油钻井平台建设。
为了能够可靠地采集钻井平台钴机塔架上运动部件的终点位置，使用了感应式传感器。
在整个新型钻井中共使用了60个这样的感应式传感器，方形的接近开关对钢质目标的感应距离增大到20mm, 满足了近海海上勘探工作环境极为恶劣的所有要求。
1.2答：自动检测系统组成框图如下：对于传感器，一般要求是：①准确性：输出信号必须反映其输入量，即被测量的变化。
因此，传感器的输出与输入关系必须是严格的单值函数关系，最好是线性关系。
②稳定性：传感器的输入、输出的单值函数关系最好不随时间和温度二变化，受外界其他因素的干扰影响亦很小，重复性要好。
③灵敏度：即被测参量较小的变化就可使传感器获得较大的输出信号。
④其他：如耐腐蚀性、功耗、输出信号形式、体积、售价等。
1.3答：功能：信号调理：在检测系统中的作用是对传感器输出的微弱信号进行检波、转换、滤波、放大等，以方便检测系统后续处理或显示。
信号处理：信号处理时自动检测仪表，检测系统进行数据处理和各种控制的中枢环节，其作用和人类的大脑相类似。
区别：信号调理作用是把信号规格化，滤除干扰，信号处理则是提取信号中的信息，并对这些信息按照功能要求进行处理。
可以说，信号调理是进行信号处理的基础。
组成：信号调理：信号放大、信号滤波、a/d转换信号处理：主要是各种信号的嵌入式微控制器、专用高速数据处理器（dsp）等1.4答：分类见表1-1(p8)1.5答：按照被测参量分类，可以分成测量：电工量、热工量、机械量、物性和成分量、光学量、状态量等。
1.6答：1.不断拓展测量范围，提高管检测精度和可靠性2重视非接触式检测技术研究 3检测系统智能化第二章2.1答：随机误差：检测仪器或者测量过程中某些未知或无法控制的随机因素（如仪器某些原件器件性能不稳定、外界温度、湿度变化，空中电磁波扰动等）综合作用的结果。
测试技术与传感器 课后题全(附答案)
1-3 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：真值L=140kPa, 测量值x=142 kPa 绝对误差Δ=x-L=142-140=2 kPa实际相对误差 标称相对误差 引用误差1-12 用电位差计测量电势信号x E （如图所示）,已知: ,10,10,5,2,42121Ω=Ω=Ω===p r R R mA I mA I 电路中电阻p r R R ,,21的定值系统误差分别为,005.0,01.0,01.021Ω+=∆Ω+=∆Ω+=∆p r R R 设检流计A 、上支路电流1I 和下支路电流2I 的误差忽略不2100% 1.43%140L δ∆=⨯==2100% 1.41%142x δ∆'=⨯==100%100%21%150(50)m x γ∆∆=⨯=⨯==--测量上限－测量下限计。
求修正后的x E 的大小。
解：1122()x p E r R I R I =+-当不考虑系统误差时，有0(105)410240x E mV =+⨯-⨯= 已知12,,p r R R 存在系统误差，按照误差合成理论，可得1112240.00540.0120.010.04x p E I r I R I R mV∆=∆+∆-∆=⨯+⨯-⨯=修正后的E x 为0400.0439.96x x x E E E mV =-∆=-=2-4 某压力传感器测试数据如下表所示，计算非线性误差、迟滞和重复性误差 压力/MPa输出值/mV第一循环 第二循环 第三循环 正行程反行程 正行程 反行程 正行程 反行程 0 -2.73 -2.71 -2.71 -2.68 -2.68 -2.69 0.02 0.56 0.66 0.61 0.68 0.64 0.69 0.04 3.96 4.06 3.99 4.09 4.03 4.11 0.06 7.40 7.43 7.43 7.53 7.45 7.52 0.08 10.88 10.95 10.89 10.93 10.94 10.99 0.1014.4214.4214.4714.4714.4614.46解：书上例题P462-5当被测介质温度为1t ，测温传感器示值温度为2t 时，有下列方程式成立：ττd dt t t 221+=当被测介质温度从25C o 突然变化到300C o 时，测温传感器的时间常数s 1200=τ，试确定经过350s 后的动态误差。
测试技术与传感器第一、二章习题答案
填空题2答案
传感器的性能指标主要包括灵敏 度、线性范围、响应时间和稳定
性。
填空题3答案
根据工作原理，传感器可分为电 阻式、电容式、电感式和光电式
等类型。
选择题答案
• 选择题1答案：下列哪个参数是衡量传感器性能的重要指 标？
选择题答案
A. 分辨率 B. 精度
C. 稳定性
选择题答案
正确答案：B. 精度
选择题2答案：传感器的主要功能是什么？
选择题答案
A. 转换能量 B. 处理信号
C. 传输能量
ห้องสมุดไป่ตู้ 选择题答案
D. 控制能量
正确答案：A. 转换能量
简答题答案
简答题1答案
请简述传感器的定义及其在测试技术中的作用。
答案
传感器是一种能够将物理量转换为电信号的装置，用于测 量各种参数，如压力、温度、流量等。在测试技术中，传 感器是实现自动化测量的关键元件，能够快速、准确地获 取各种物理量数据，为后续的数据处理和分析提供基础。
03 第三章习题答案
填空题答案
填空题1答案
在测试技术中，传感器是 一种将物理量转换为电信 号的装置，用于测量和检 测各种参数。
填空题2答案
传感器的性能指标包括灵 敏度、线性度、迟滞、重 复性和分辨率等。
填空题3答案
常见的传感器类型包括电 阻式、电容式、电感式、 光电式和热电式等。
选择题答案
选择题1答案
3. 光电式传感器
利用光电效应，将光信号转换为电信号。例如，光电编码 器就是利用光敏元件将旋转编码器的转动转化为电信号， 用于测量角度等参数。
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下列传感器中，属于光电传感器的是 （A）选项。
测试与传感技术沈艳第1、2章课后习题
解得f<0.0455
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（2）T1=2s时f1 =0.5， 幅值误差 δ1=1-A(ω)=1-=0.3763 （3）T2=5s时f2 =0.2， 幅值误差 δ2=1-A(ω)=1-=0.283
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4.用一阶测量仪器测量100Hz的正弦信号，如果要求振幅的 测量误差小于5%，求仪器的时间常数τ的取值范围。若用 该仪器测50Hz的正弦信号，相应的振幅误差和相位滞后是 多少？
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6.说明线性系统的频率保持性在测量中的作用。
（1）线性系统的频率保持性，在测试工作中具有非常重要 的作用。因为在实际测试中，测试得到的信号常常会受到 其他信号或噪声的干扰，这时依据频率保持特性可以认定 测得信号中只有与输入信号相同的频率成分才是真正由输 入引起的输出。
（2）同样，在故障诊断中，根据测试信号的主要频率成分， 在排除干扰的基础上，依据频率保持特性推出输入信号也 应包含该频率成分，通过寻找产生该频率成分的原因，就 可以诊断出故障的原因。
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计算题
3.用时间常数为0.5的一阶装置进行测试，若被测参数按正 弦规律变化，要求装置指示值的幅值误差小于2%，问被测 参数变化的最高频率是多少？如果被测参数的周期是2s和 5s，问幅值误差是多少？
解：（1）τ=0.5，|δ|<0.02
|δ|=|1-A(ω)|，A(ω)=，ω=2πf
同一个输入量所得到的两个数值不同的输出量之间差值的 最大值与全程输出范围的比值。
H
H max 100 % yFS
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6.重复性： 重复性表示输入量按同一方向变化时，在全量程范围内重
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解：（1）求解串联系统的灵敏度。 （2）求压力值。
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8．把灵敏度为 的压电式力传感器与一台灵敏度调 到 的电荷放大器相接，求其总灵敏度。若要将总灵 敏度调到 ，电荷放大器的灵敏度应作如何调整？
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解：由
s
y x
s y x y x 常数
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例：示值范围为0～150V的电压表，当其示值为100.0V时， 用更高一级电压表测量结果为100.4V，则该电压表：
绝对误差＝ 100.4－ 100 0.4V
相对误差＝ 0.4V 100％ 0.4% 100V
引用误差＝
0.4V 100％ 0.27% 150V
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6.说明线性系统的频率保持性在测量中的作用。 （1）线性系统的频率保持性，在测试工作中具有非常重要 的作用。因为在实际测试中，测试得到的信号常常会受到 其他信号或噪声的干扰，这时依据频率保持特性可以认定 测得信号中只有与输入信号相同的频率成分才是真正由输 入引起的输出。 （2）同样，在故障诊断中，根据测试信号的主要频率成分， 在排除干扰的基础上，依据频率保持特性推出输入信号也 应包含该频率成分，通过寻找产生该频率成分的原因，就 可以诊断出故障的原因。
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3.非线性度： 是指测量系统的实际输入输出特性曲线对于参考线性输入 输出特性的接近或偏离程度，用实际输入－输出特性曲线 对参考线性输入－输出特性曲线的最大偏差量与满量程的 百分比来表示。
L ΔLmax YFS 100%
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5.回程误差： 表征测量系统在全量程范围内，输入量由小到大(正行程)和 由大到小(反行程)两者静态特性不一致的程度。显然, δH 越小,迟滞性能越好。 同一个输入量所得到的两个数值不同的输出量之间差值的 最大值与全程输出范围的比值。
复习与习题讲解
第一章 绪论
1.举例说明什么是测试。 例如：全自动洗衣机中对洗衣参数的检测及处理，使洗衣 机达到最佳洗衣状态；对发动机的性能测试，汽轮机、发 电机、压缩机等的动态监测等等。 2.测试技术的发展动态是什么？ 测试技术的发展动态：在不断提高灵敏度、精度和可靠性 的基础上，向小型化、非接触化、多功能化、智能化和网 络化方向发展。
8.死区：
表示当测试系统的输入发生变化时，其输出尚未建立的现 象。
9.分辨率
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9.分辨率： 分辨力：指能引起输出量发生变化时输入量的最小变化量， 表明测试装置分辨输入量微小变化的能力。
分辨率：是分辨力与整个测量范围的百分比。表明测试装 置的相对分辨能力
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5.试说明理想不失真测试系统的要求是：（常数）， 答案：当（常数）=k， f 2ft0 时， y(t ) kx(t t0 ) 此 式表明这个装置输出的的波形和输入精确地一致，只是幅 值放大了k倍，在时间上延迟了t0而已，即满足不失真测量。
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=12
1
1 (2 50 5.2310-4 ) 2
=0.0132
相位滞后 φ=arctan(-ωτ)=arctan(-2πfτ)= -9º19'50″
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7．在使用灵敏度为80nC/MPa的压电式力传感器进行压力 测量时，首先将他与增益为 5mV/nC的电荷放大器相连， 电荷放大器接到灵敏度为25mm/V的笔试记录仪上，试求该 压力测试系统的灵敏度。当记录仪的输出变化30mm时，压 力变化为多少？
H max H 100% yFS
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6.重复性： 重复性表示输入量按同一方向变化时，在全量程范围内重 复进行测量时所得到各特性曲线的重复程度。一般采用输 出最大不重复误差Δ与满量程输出值A的百分比来表示重复 性， 即
100 % A
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8ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
7.漂移： 是指测试系统在输入不变的条件下，输出随时间而变化的 趋势。 通常用零点漂移、灵敏度漂移
1) f=100Hz，|δ|=|1-A(ω)|< 5%=0.05
所以 11 1 ( ) 2
<0.05，ω=2πf=200π
解得 τ<5.23×10-4
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2）当f=50Hz，τ=5.23×10-4时 振幅误差 δ=1-A(ω)=11 1 (2f )
得
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请在此添加公司的署名信息
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（2）T1=2s时f1 =0.5， 幅值误差 δ1=1-A(ω)=1-=0.3763 （3）T2=5s时f2 =0.2， 幅值误差 δ2=1-A(ω)=1-=0.283
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4.用一阶测量仪器测量100Hz的正弦信号，如果要求振幅的 测量误差小于5%，求仪器的时间常数τ的取值范围。若用 该仪器测50Hz的正弦信号，相应的振幅误差和相位滞后是 多少？ 解：
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简答题： 1.希望测试系统为线性系统的原因： 一、目前对线性系统的数学处理和分析方法比较完善；二、 动态测量中的非线性校正较困难，对许多实际的测试系统 而言不可能在很大的工作范围内全部保持线性，只能在一 定的工作范围和允许误差范围内当作线性系统来处理。
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2.频率响应的物理意义是什么？它是如何获得的，为什么 说它反映了测试系统的性能？ 物理意义：在不同参数下系统（或元件）传递信号的能力。 确定频率响应的方法通常有两种：①分析法 基于物理机 理的理论计算方法，只适用于系统结构组成易于确定的情 况。②实验法 采用仪表直接量测的方法，可用于系统结 构难以确定的情况。当系统的结构参数给定，频率特性随ω 变换的规律也随之确定，所以说它反映了测试系统的性能。
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计算题 3.用时间常数为0.5的一阶装置进行测试，若被测参数按正 弦规律变化，要求装置指示值的幅值误差小于2%，问被测 参数变化的最高频率是多少？如果被测参数的周期是2s和 5s，问幅值误差是多少？
解：（1）τ=0.5，|δ|<0.02
|δ|=|1-A(ω)|，A(ω)=，ω=2πf 所以，1-<0.02 解得f<0.0455
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第一章 绪论
3.分析计算机技术的发展对测试技术发展的作用。 计算机技术的发展对测试技术发展的作用：随着计算机技 术的不断发展和技术进步，在对信号的采集、处理的软硬 件方面的提高会极大促进测试技术的发展；另外，计算机 技术的网络通信技术的发展也会使测试技术向着网络化、 分布性和互操作性方向取得新的进展。 4.分析说明信号检测与信号处理的相互关系。 信号检测是对原始信号的传感、测量与数据采集或者对所 接收到的含干扰噪声的信号进行提取的过程；信号处理就 是要把记录在某种媒体上的信号也就是应用信号检测技术 得到的信号进行处理，以便抽取出有用信息的过程。信号 检测为信号处理提供原始数据，信号处理的结果也会检验 信号检测的准确性。两者相辅相成，在测试技术中缺一不 可
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第二章 测试系统的基本特性
一、名词解释 1.误差的分类: 根据其表示方法可分为:绝对误差、相对误差和引用误差； 根据其特点、性质和产生原因可分为:系统误差、 随机误 差和过失误差。 2.灵敏度S： 是仪器在静态条件下响应量的变化△y和与之相对应的输入 量变化△x的比值。