-传感器作业

第一章 传感器概论

思考题与习题

1-1 简述检测系统与自动控制系统得组成及其各部分得功能。

答：（1)一个完整得检测系统由激励装置、测量装置、数据处理装置与显示、记录装置四大部分。

图1-１ 检测系统组成框图

激励装置就是激励被测量对象产生表征其特征信号得一种装置。激励装置得核心部分就是信号发生器,由它产生各种信号激励被测对象。测量装置就是把被测对象产生得信号转换成易于处理与记录得信号得一种装置。数据处理装置对从测量装置输出得信号进行处理、运算、分析，以提取有用得信息,使人们对客观事物得动态过程有更深入得认识。显示、记录装置就是把测量得信号变为人们感觉所能理解得形式,以提供人们观察与分析得装置。

(2）典型得自动控制系统组成框图如图1-2所示。

图1-２ 自动控制系统组成框图

系统通过检测装置获取变化得被控参数信息，并经过反馈环节把它引回到系统得输入端,与给定值比较后成为误差信号,控制器按误差信号得大小产生一相应得控制信号,自动调整系统得输出,使其误差趋向于零。

1-２ 简述传感器得组成及其各部分得功能。

答：传感器一般由敏感元件与转换元件两部分组成,有时也将转换电路及辅助电源作为传感器得组成部分,其组成框图如图１-3所示。

图１-3 传感器组成框图

敏感元件直接感受被测量(一般为非电量),并输出与被测量成确定关系得其她量（其中也包括电量)得元件。转换元件也称传感元件,通常它不直接感受被测量,而就是将敏感元件得输出量转换为电参量再输出。转换电路将转换元件输出得电参量转换成电压、电流或频率量。若转

换元件输出得已经就是上述电量，则就不需要基本转换电路了。

１－3 对某传感器进行特性测定所得到得一组输入—输出数据如下:

输入xｉ: ０、1 ０、2 0、３0、40、5 0、６０、７０、80、9

输出yi: 2、２4、８7、6 ９、9 １2、6 １5、２１7、8 20、１２２、1

试计算该传感器得非线性度与灵敏度。

答：

1.端点法方程y=24、5５5x

非线性误差(线性度)

灵敏度K=２４、56

ｘｙｙfｉt Δ=y-２5、２x+0、12２2 Δ＝y-２4、５5x

0、1 ２、2 2、397８-０、1９7８－0、2５5

０、2ﻩ４、8 4、9178 －０、１１78ﻩ－０、11

0、3 7、６7、4378 ０、1622 ﻩ0、２35

0、4ﻩ9、９9、９57８ﻩ-0、０57８ﻩﻩ0、0８

0、5ﻩ12、６１2、477８ﻩ0、１2２2 ﻩ0、32５

0、6 １5、2 １4、９９7８ﻩ0、202２ﻩ0、４7

0、7 17、８ﻩ17、５17８０、28２2 ﻩ0、6１5

0、8ﻩ20、１20、037８ﻩ0、06２２ﻩ0、46

０、9 22、1ﻩ2２、5５78ﻩ-0、４5780、005

Y

X

2．最小二乘法

Ｄａtａ: Data4_Ｂ

Chi^２／ＤoFﻩ= ０、06１６5 R^2ﻩ=0、998８7

25、2ﻩ０、3205５ b －０、1２２2２0、1803８

ａﻩ

y＝2５、2ｘ－0、１2２22

非线性误差(线性度)

灵敏度Ｋ=2５、2

ｘy y=ax＋ｂy-ax-ｂy-２2、1x/0、9

０、１2、2ﻩ2、3978ﻩﻩ－0、1978 ﻩ－0、２５5

０、2 4、8ﻩ4、9178ﻩ－０、1178ﻩﻩ-0、11

0、３ﻩ７、6ﻩﻩ7、4378 ﻩ0、1622ﻩﻩ0、23５

0、４ﻩ9、9ﻩﻩ9、9５7８ﻩﻩ－0、057８ﻩﻩ0、０8

12、６ﻩﻩ1２、47７8 0、1222 ﻩ0、32５

0、5ﻩ

０、6 １5、2ﻩﻩ１4、９97８０、2０22ﻩ0、47

0、７１７、8 ﻩ１7、５178 0、282２０、615

０、8 2０、1ﻩﻩ2０、0３78 ０、0622ﻩ0、46

22、１ﻩ22、5５78 -0、４578ﻩﻩ0、00５

0、9ﻩ

灵敏度

于就是,此传感器得特性方程为

线性度计算如下:

当ｘ=０、8时,y=19、８4,所以；

当x=0、7时,y=1７、36,所以∆ｙ＝0、44;

当x＝0、6时,y=１4、88，所以∆y=0、３2;

当x=0、５时，ｙ＝12、4,所以∆y=０、2;⋯⋯

所以∆y mａx=0、44

则线性度

1-4 传感器得动态特性常用什么方法进行描述?您认为这种描述方法能否充分反映传感器得动态特性，为什么?

答:（1)在实际工作中,传感器得动态特性常用它对某些标准输入信号得相应来表示。最常用得标准输入信号有阶跃信号与正弦信号两种,所以传感器得动态特性也常用阶跃响应与频率响应来表示。

(2)整个相应过程分为动态与稳态两个过程。动态过程又称为过度过程，就是指传感器从初始状态到接近最终状态得响应过程。稳态过程就是指时间ｔ→∞时传感器得输出状态。阶跃响应主要通过分析动态过程来研究传感器得动态特性,而频率响应则就是通过研究稳态过程来分析传感器得动态特性。

1－5 传感器实现不失真测量得条件就是什么？在实际工作中如何具体运用？

答:传感器实现不失真测量,测量装置得频率响应特性应同时满足两个条件:(1)装置对输入得被测信号中所包含得各种频率成分得幅值放大倍数都一样,即幅频特性应满足（B/Ａ）=Ｋ=常数;(2)输入得测量信号中得各种频率成分通过装置后,它得输出滞后与输入得时间τd都要一样,即装置得相频特性应满足φ(ω)= -τdω。

在具体测量时，首先要选好测量装置,并掌握所用测量装置得动态特性,使其在要求得工作频率范围内得幅频与相频特性比较接近不失真测量得条件。其次，应对输入得被测信号进行必要得前置处理,及时滤掉非信号频带内得噪声,以免某些噪声因其频带进入测量装置得谐振区而使信噪比变坏。此外,在选择测量装置时,还应根据不同得测量目得与要求,有针对性得满足测量要求。

１－6 为什么要对传感器要进行校检，其实质就是什么？

答：当传感器得工作环境、使用条件不同于说明书中得规定，或使用时间较长且已经过修理时,为判断它就是否可用或者性能参数就是否发生变化,往往需对传感器重新进行标定或校检。实际上都就是对传感器得特性进行测试,所以校检也分静态与动态两个方面。

第二章传感器测量电路

思考题与习题

2-1 传感器输出信号有哪些特点?