传感器与测试技术作业参考答案

第一次作业答案

1√2√3×4×5×6×7×8√9√10√

1、敏感元件、转换元件

2、电容式

3、被测构件

4、线性度

5、高

6、输出、输入

7、传感器的分辨率、分辨率

8、高精度

9、电压、电流

10、直流电桥和交流电桥

三、

1.模拟信号和数字信号，模拟信号的如电阻式传感器、电容式传感器等，数字信号的如光电式编码器

2.p41页，常用的分类方法有按选频作用进行分类（低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器、带阻滤波器）、根据构成滤波器的元器件类型进行分类（CR、LC或晶体谐振滤波器）、根据构成滤波器的电路性质进行分类（有源滤波器、无源滤波器）、根据滤波器所处理信号的性质进行分类（模拟滤波器和数字滤波器）

3.电阻应变片的工作原理是基于应变—电阻效应制作的，即导体或半导体材料在外力的作用下产生机械变形时，其电阻值相应的发生变化，这种现象称为应变电阻效应。

电阻应变片的工作原理是基于应变效应。电阻应变片的测量原理为：金属丝的电阻值除了与材料的性质有关之外，还与金属丝的长度，横截面积有关。将金属丝粘贴在构件上，当构件受力变形时，金属丝的长度和横截面积也随着构件一起变化，进而发生电阻变化。dR/R=Ks*ε 其中，Ks为材料的灵敏系数，其物理意义是单位应变的电阻变化率，标志着该类丝材电阻应变片效应显着与否。ε为测点处应变，为无量纲的量，但习惯上仍给以单位微应变，常用符号με表示。由此可知，金属丝在产生应变效应时，应变ε与电阻变化率dR/R成线性关系，这就是利用金属应变片来测量构件应变的理论基础。

4.课本74页

5.课本71页

6.当金属线材受到单位拉力时，由于整根金属线的每段都受到同样大小的拉力，其应变也是相同的，故线材总电阻的增加值为各微段电阻增加之和。但整根金属线材弯折成栅状，制成应变片后，在应变片的灵敏轴向施以拉力，则直线段部分的电阻丝仍产生沿轴向的拉伸应变，其电阻式增加的，而各圆弧段，除了有沿轴向产生的应变外，还有在与轴向垂直的方向上产生的压缩应变，使得圆弧段截面积增大，电阻值减小。虽然金属丝敏感栅的电阻总的变现为增加，但是，由于各圆弧段电阻减小的影响，使得应变片的灵敏系数要比同样长度单纯受轴向力的金属丝的灵敏系数小，这种由弯折处应变的变化使灵敏系数减小的现象称为应变片的

横向效应。

7.和8.课本23页

.

两相对桥壁的阻抗的乘积相等

9.金属丝的灵敏系数K s是发生金属丝单位应变所引起的电阻值得相应变化。课本72页

10.课本第80页

第二次作业答案

×√√4课本116页输出阻抗×5√6电动势式传感器×7×8×9√√

1热电效应

2热电效应

3汤姆逊电动势

4弱、高

5电源U、电容器C a

6电荷发生器

7逆压电效应

8压电效应

9超声波换能器

10.开磁路、角速度

三、

1.并联和串连，并联的特点为：输出电容为单片电容的两倍，输出电压等于单片电压。极板上的电荷为单片电压的两倍。串连接法的特点：输出电荷等于单片电荷，输出电压为单片电压的两倍，总电容为单片电容的一半。

2.根据压电式传感器的等效电路，其输出可以是电压，也可以是电荷。其前置放大器也有两种形式：电压放大器和电荷放大器

3输出电荷与输入压强成正比关系（课本120）

4

在由A、B两种导体组成的热电偶回路中，将冷端断开，接入第三体或更多种导体，只要保证接入端的温度相同，则回路的总电动势不变，又被称为第三导体定律。

5有标准电极定律可知，镍铬合金与考铜热电偶的热电动势应等于镍铬合金与纯铂热电偶及其纯铂与考铜热电偶的热电动势之和，即镍铬合金与考铜组合而成的热电偶所产生的热电动势为1.8+3.1=4.9mV

6和7

8、135页查K型热电偶分度表得

e AB（30,0）=1.203mV

可得

e AB（T,0）= e AB（T,T0）+ e AB（T0,0）=24.124+1.203=25.327 Mv

由K型热电偶分度表反查得T=610o C

9热电偶电动势的大小是热端温度和冷端温度的函数差，为保证输出热电动势是被测温度的单值函数，必须使冷端温度保持恒定；热电偶分度表给出的热电势是以冷端温度0摄氏度为依据的，否则会产生误差。

10课本138页

第三作业答案

1√2√3√4×5√6×说的不全面，共有三种，电离室，闪烁探测器和G-M计数管7、×温度8、√9、√10、√11、×是伽马γ射线12、√13、×光电效应14、×精度高15、×球心做阳极

二、1、金属探伤、密度2、红外辐射量、电量3、光电效应4、外光电效应5、CCD图像传感器6、半导体的光电效应7、中红外区和近红外区8、光栅栅距、移动方向和位移量课本159页9、P193页三种，分别为电离室、闪烁探测器和G-M计数管10、P181页，交变，交变11、P159页，移动方向和位移量12、P186页弱、强13、P186页高、短、不明显、好14、P147页光敏电阻、15、P148页光电池16、P151页光纤传感器17、P155页光电编码器18、P155页数字信号、计算机和显示装置、19、P158页标尺光栅、光路系统20、P158页莫尔条纹现象

三、

1、P151页光纤传感器是近几年来迅速发展起来的一种新型传感器，他具有抗电磁干扰、电绝缘性好。灵敏度高等一系列优点，而且还有广泛的应用前景。

2、P168电荷耦合元件也可以成为CCD图像传感器。CCD是一种半导体器件，能够将光学影像转化成数字信号，CCD上植入的微小光敏物质成为像素，一块CCD上包含的像素数越多，其提供的画面分辨率越高。CCD的作用好比胶片，但它将图像像素转换为数字信号。

3、P148