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传感器习题及答案

1.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

2 .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

2100% 1.43%140L δ?=

?==2

100% 1.41%142

x δ?'=?=

=100%100%2

150(50)

m x γ??

=?=

=--测量上限－测量下限

11122

40.00540.0120.010.04x 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 =-?=-=

3. 某压力传感器测试数据如表所示，计算非线性误差、迟滞和重复性误差。

解：

1)．先分别求出三次测量正行程、反行程及正反行程的平均值：

2)．再用最小二乘法拟合直线：设拟合直线为：b kx y += 则误差方程为：

????????

?=+-=+-=+-=+-=+-=+--6

543

21)10.0(45.14)08.0(93.10)06.0(47.7)04.0(04.4)02.0(64.0)0(7.2v b k v b k v b k v b k v

b k v b k 其正规方程为：

?=+=+83.3463.0942

.23.0022.0b k b k 解得?

??-==77.25.171b k

所以，用最小二乘法拟合后的直线为：77.25.171-=x y 3)．

满量程值为：mV k x x Y FS 15.175.1711.0)(1max =?=-= 由表知，09667.0max =?L ，所以：非线性误差为：%56.0%10015

.1709667

.0%100max ≈?=??=

FS L Y L γ；又0.09333=?max H ，所以：迟滞误差为：%54.0%10015

.1709333.0%100max ≈?=??=

FS H Y H γ；求重复性误差的标准差σ：

正反行程的子样方差的平方根：2

131??

??--=-y y i σ 其标准差0.0274370.009033

==??

? ??+?=

∑∑==12

621616

122i i i i 反正σσσ；所以重复性误差为：

%48.0%10015

.17027437

.03%100)3~2(≈??=?=

FS R Y σγ

4. 当被测介质温度为t 1，测温传感器示值温度为t 2时，有下列方程式成立：

τd dt t t 2

21+=。当被测介质温度从25℃突然变化到300℃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。

已知：2

120

dt t t d ττ=+，125(0)300(0)

t t t ≤?=?>?，0120s τ= 求：t=350s 时，12?t t -= 解：

灵敏度k=1时，一阶传感器的单位阶跃响应为()1t y t e τ-=-。类似地，该测温传感器的瞬态响应函数可表示为：

02()25(30025)(1)t e τττ-=+-?-。

当350s τ=时，350120225(30025)(1)285.15()t e C -=+-?-= 。所以，动态误差12300285.1514.85()t t C -=-= 。

5. 交流电路的电抗数值方程为 wC

wL X 1

= 当角频率Ω=8.0,511为测得电抗X Hz w ； Ω=2.0,222为测得电抗X Hz w ； Ω-=3.0,133为测得电抗X Hz w ；试用最小二乘法求电感L 、电容C 的值。

6. 对某轴直径进行了15次测量，测量数据如下：26.2，26.2，26.21，26.23，26.19，26.22，26.21，26.19，26.09，26.22，26.21，26.23，26.21，26.18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。

解: (1)求算数平均值及标准差估计值 15次算数平均值: 标准差的估计值:

(2)判断有无粗大误差：采用格拉布斯准则取置信概率

查表2-4，可得系数G=2.41，则有：故剔除U9

(3)剔除粗大误差后的算术平均值及标准差估计值如下：

算数平均值为：标准差的估计值为：

199

.2615

115

==∑=i i

U U ()

()

mV x x v

s 0335.014

015695

.01151152

1==

--=

∑∑σ9

0807.00335.041.2νσ<=?=?s G 207.26141

141

∑

=i i U U ()

()

mV x x v

s 02507.013

00817

.01141142

22==

--=

∑∑σ95

.0=αP

重新判断粗大误差：取置信概率

查表2-4，可得系数G=2.41，则有：故无粗大误差。 (4) 测量结果表示：

算术平均值的标准差：

所以测量结果为：

7. 有一个以空气为介质的变面积型平板电容传感器,其中a=8mm ，b=12mm ，两极板间距离为1mm 。一块极板在原始位置上平移了5mm 后，求该传感器的位移灵敏度K （已知空气相对介电常数m F /1=ε，真空时的介电常数m F /10854.8120-?=ε）解：000()

r r A

a b C d

εεεε?=

0()r a b C d

εε???=

0038512

C a C a

K A A ??===??? 改为5

8.用一个时间常数为0.355秒的一阶传感器去测量周期分别为1秒、2秒和3秒的正弦信号，问幅值误差为多少？解：

.0=αP 2

0594.002507.037.2i s G νσ>=?=?mV s 0067.014

02507

.0n

≈=＝

σσ3(26.2070.02)x x x mV

σ=±=±()

%73.99=a P

9. 如下图（a ）所示为传感器上的圆形实芯弹性体，四个应变片粘贴方向为R 1、R 4轴向，R 2、R 3圆周向。应变片的初始值R 1= R 2=R 3=R 4＝200Ω，灵敏度系数K ＝3，弹性体的泊松系数μ＝0.35，当弹性体受拉时，测得R 1、R 4的变化为140.5R R ?=?=Ω，如将四个应变片如图（b ）所示接入电桥，当供电电压U=5V 时，试求输出电压U 0。

10. 一应变片的电阻R=120Ω，K=2.05，用做最大应变为

m m /800με=的传感元件。当弹性体受力形变至最大应变时，

（1）

%7.19%803.0)(3%

2.33%668.0)(2%

1.59%1001

)(1%409

.0)(1)(11)(71.0233322211112

=≈==≈==?-=≈=+=

A A s T A A s T A A A s T A T

ωωωωτωωπτωπω时，当时，当时，当幅值

由

求R R /R ??和；（2）若将应变片接入电桥单臂，其余桥臂电阻均为120Ω固定电阻，供桥电压U=3V ，求传感元件最大应变时单臂电桥的输出电压o U 和非线性误差。解：(1)

(2)

11. 用等强度梁作为弹性元件的电子秤，在梁的上方贴一个应变片，如题4-4图所示，应变片的灵敏度系数K=2,每受1kg 力在应变片处产生的平均应变ε’=8×10-311/kg 。已知电子秤末放置重物时，应变片的初始电阻R1=100 Ω,当电子秤上放置500g 重物时，求（1）应变片的电阻变化量ΔR1和相对变化ΔR1/R1 ;

（2）用单臂电桥做转换电路（R2=R3=R4=100Ω）,电桥电压U=5V 时的输出电压U 。，以及考虑非线性因素时单臂电桥的实际输出；（3）用单臂电桥做转换电路导致的非线性误差。解：（1）

=??=?∴?=??==?---1968.01201064.11064.11080005.2336R k R

ε%

082.0%100229.1)(23.11064.14

340

0L 43321111'

300

0=?-=

∴=+-+?+?+==??=??=-u u u mv

R R R R R R R R E u mv

R R E u γ非线性误差Ω

==?∴?=??==?∴?=??==----8.010810421041085.0113

311

3'R k R k R R m εεεε

12. 一应电阻应变片的电阻R=120Ω，灵敏度系数K=2，粘贴在某钢质弹性元件上，已知电阻应变丝的材料为钢镍合金，其电阻温度系数

为C 06/1020-?，线膨胀温度系数为C 0

6/1016-?；钢质弹性元件的线膨胀系数为C 0

6/1012-?，试求：

（1）温度变化C 020时，引起的附加电阻变化；（2）

单位温度变化引起的虚应变。

解：(1)若假设电阻应变与钢质弹性元件不粘贴，温度变化20℃之后长度变化为：

(2)应变片粘贴后的电阻温度系数为：

4.0%100)3(96.92

)2()1)(1(10108454)2(0

0L 0111111110'

030=?-==??+?=+?++?==??=??=-u u u mv

u R R R R n R R n R R n u u mv R R E u γ非线性误差为：

0000

000)104.21(104.220)102.31(102.3204444g g g g g g g s s s s s s s L L L L L L L L L L L L ----?+=∴?=??=-?+=∴?=??=-ββ弹性元件：应变片：Ω

==?∴?=-=?===-0192.010805

0000

βββεεKR R L L L L L L L L g

s g s

附加电阻变化为：则附加应变为：

粘贴在一起后，

与书本的公式中的减数与被减数位置颠倒

13.对光速进行测量，的到如下四组测量结果：

求光速的加权平均值及其标准差。

解：权重计算：用各组测量列的标准差平方的倒数的比值表示。

加权算术平均值为：

加权算术平均值的标准差为：

14. 某中变压器油的粘度随温度的升高而降低，经测量得到不同温

11001915.0?=v 8

21001415.0?=v 831000075.0?-=v 8

41000015.0?-=v ()s

m P v

P i i

i i

i x p

/1000124.01484

?=-=

∑∑==σs

m c s m c s m c s m c /10)00100.099930.2(/10)00200.099990.2(/10)01000.098500.2(/10)01000.098000.2(84838281?±=?±=?±=?±=100

:25:1:11

:::24

4321==

P P P P s

m P P x x i i i i i p /1099915.2/84

?==∑∑==5

0104.1108.2)(--?=?=

∴?=-+=t K

K t g s α

εββαα应变为：

单位温度变化引起的虚

度下的粘度值数据，如下表所示，求粘度与温度之间的经验公式。

解：用矩阵求解

由最小二乘法估计的矩阵解得：

由于则：

L A A A X ')'(1-= ??????=?????????????

??????????

???????

?????????????????

?????

??=3737567567515

801

751

701651

601551501

451

401351301251201151101807570656055504540353025201510111111111111111'A A )(0105000'有解≠=A A ?

????=????????????????????????????????

????????????????=??

???--=??????=-85.112766.3032.137.143.15.16.17.181.100.220.252.292.251.324.4807570656055504540353025201510111111111111111'15675675373751050001'1

)'(222112111

L A A A A A A

A A A

所以：

15.已知变化气隙电感传感器的铁心截面积2

5.1cm s =，磁路长度

cm l 20=，相对磁导率,5000

1=μ 气隙宽度,1.0,5.00mm cm ±=?=δδ真空磁导率

,/1047

0m H -?=πμ线圈匝数,3000=W 求单端式传感器的灵敏度δ??/)/(0L L 。若将其做成差动结构形式，灵敏度将如何变化？

解：初始电感量为：

气隙变化后的电感量为：

单端式传感器的灵敏度：

差动结构传感器的灵敏度：

因此差动结构比单端结构传感器灵敏度提高一倍

?????-=????????????--==??

????=-72.3036.085.112766.3015675675373751050001')'(10L A A A b b X x

y b b 036.072.372.3036.00-==-=拟合方程为：()mH S W L 6.16910

5.02105.11014.343000 22

720

020=???????==

---δμ()()mH S W L L L 4.36.169 1001.05.02105.11014.343000 22

720

020±=?±??????=

?+=---δ

μ)(200147.200101.0104.3/1

013

00忽略高此项或----===??=??=

m K m L L K δδ)(400294.400101.0108.6/1

013

300忽略高此项或----===??=??=m K m L L K δδ

16.用石英晶体加速度计及电荷放大器测量机器的振动，已知加速度计的灵敏度为5pC/g,电荷放大器的灵敏度为50mV/pC ，当机器达到最大加速度值时相应的输出电压为2V ，试求该机器的振动加速度（用重力加速度的相对值表示）。

17. 石英晶体压电式传感器的面积为1cm2 厚度为1mm,固定在两金属板之间，

用来测量通过晶体两面力的变化。材料弹性模量为9×1010Pa ，电荷灵敏度为2pC/N ，相对介电常数为5.1，材料相对两面间的电阻为1014Ω。压电传感器后接放大电路，放大电路的输入电容为20pF,输入电阻为100M Ω(与极板并联)。若所加力F=0.01sin(103t)N ，求：（1）两极板间的电压峰峰值；（2）晶体厚度的最大变化（应力=应变弹性模量，σ=εE ）。

g g

mv mv S V a a V g mV pC mV g pC S n n 8250102S 250505300n =?====?=得

加速度关系式由输出电压幅值与被测大器灵敏度乘积速度计灵敏度和电荷放解：系统灵敏度等于加mv

V w A V w RC pF

C R R s w w H w mv

V mv

C pC

F S q N

pC S N

q mm

d cm a p p p p i a i m p p a m m m q m q m a r 20.886.8926.0)(926

.0)(A 1045135.22010100/rad 101)()(A 86.82V 43.4q V 02.0/201.0F 105135.4C m

F 1085.81.511S )(57'3432120r 1202≈?=?=∴

≈∴?==∴=Ω

=Ω

=?=======?=∴==?==

∴?====-------峰峰值为：有负载时，两板间电压由题意相对幅频特性为之比的出电压与理想输出电压当接入负载时，实际输输出电压峰峰值输出电压幅值无负载时电荷量幅值所加外力幅值又传感器电容量由题意知τττωεεε

S E d

F d Pa

E cm s mm b m 12102

1022.2210911d )(57-?=??=?∴?===-由题意时厚度量增加量最大。

当所受外力为最大拉力时，厚度减小量最大；当所受外力为最大压力3

203

3193193

3/1086.21055.610106.13

.0100.1106.1)2(/83.213

.0100.11055.6)1(55.6,3.0,0.11,5.3,1048m C edU IB n ned

U C e AT V IB U K IB K U n K mV U T B d b A I L mm d mm b mm L H H H H H H H H ?≈????-??-

=-=-=?-==???=====?====--------载流子浓度可得

由已知电子电荷量为灵敏度系数可得

由解：。和载流子浓度系数度。求该霍尔元件的灵敏输出霍尔电势磁场两个方向上加均匀在垂直与方向通以电流沿长度。

厚宽为长已知某霍尔元件的尺寸

传感器试题库2016.

一：填空题（每空1分） 1.依据传感器的工作原理，传感器分敏感元件，转换元件，测量电路三个部分组成。 2.半导体应变计应用较普遍的有体型、薄膜型、扩散型、外延型等。 3.光电式传感器是将光信号转换为电信号的光敏元件，根据光电效应可以分为外光电效应，内光电效应，热释电效应三种。 4.光电流与暗电流之差称为光电流。 5.光电管的工作点应选在光电流与阳极电压无关的饱和区域内。 6.金属丝应变传感器设计过程中为了减少横向效应，可采用直线栅式应变计和箔式应变计结构。 7.反射式光纤位移传感器在位移-输出曲线的前坡区呈线性关系，在后坡区与距离的平方成反比关系。 8.根据热敏电阻的三种类型，其中临界温度系数型最适合开关型温度传感器。 9.画出达林顿光电三极管内部接线方式：＋U C E R L 10.灵敏度是描述传感器的输出量对输入量敏感程度的特性参数。其定义为：传感器输出量的变化值与相应的被测量的变化值之比，用公式表示k（x）=Δy/Δx 。 11.线性度是指传感器的输出量与输入量之间是否保持理想线性特性的一种度量。按照所依据的基准之线的不同，线性度分为理论线性度、端基线性度、独立线性度、最小二乘法线性度等。最常用的是最小二乘法线性度。 12.根据敏感元件材料的不同，将应变计分为金属式和半导体式两大类。 13.利用热效应的光电传感器包含光---热、热---电两个阶段的信息变换过程。 14.应变传感器设计过程中，通常需要考虑温度补偿，温度补偿的方法电桥补偿

法、计算机补偿法、应变计补偿法、热敏电阻补偿法。 15. 应变式传感器一般是由电阻应变片和测量电路两部分组成。 16. 传感器的静态特性有灵敏度、线性度、灵敏度界限、迟滞差和稳定性。 17. 在光照射下，电子逸出物体表面向外发射的现象称为外光电效应，入射光强改变物质导电率的物理现象称为内光电效应。 18. 光电管是一个装有光电阴极和阳极的真空玻璃管。 19. 光电管的频率响应是指一定频率的调制光照射时光电输出的电流随频率变化的关系，与其物理结构、工作状态、负载以及入射光波长等因素有关。多数光电器件灵敏度与调制频率的关系为Sr （f ）=Sr 。/(1+4π2f 2τ2) 20. 内光电效应可分为光电导效应和光生伏特效应。 21. 国家标准GB 7665--87对传感器下的定义是：能够感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成。 22. 传感器按输出量是模拟量还是数字量，可分为模拟量传感器和数字量传感器 23. 传感器静态特性的灵敏度用公式表示为：k (x)=输出量的变化值/输入量的变化值=△y/△x 24. 应变计的粘贴对粘贴剂的要求主要有：有一定的粘贴强度；能准确传递应变；蠕变小；机械滞后小；耐疲劳性好；具有足够的稳定性能；对弹性元件和应变计不产生化学腐蚀作用；有适当的储存期；应有较大的温度适用范围。 25. 根据传感器感知外界信息所依据的基本校园，可以将传感器分成三大类：物理传感器，化学传感器，生物传感器。 P3 26. 应变式测力与称重传感器根据弹性体的的结构形式的不同可分为柱式传感器、轮辐式传感器、悬梁式传感器和环式传感器 27. 大多数接收器对所感受的波长是有选择性的，接受器对不同波长光的反应程度称为光谱灵敏度，其表达式为：) ()()(λφλλU S = 28.应变式传感器一般是由电阻应变片和测量电阻两部分组成。 29. 应变式传感器的基本构成通常可分为两部分：弹性敏感元件、应变计 30. 传感器种类繁多，根据传感器感知外界信息的基本效应，可将传感器分为

传感器题库及答案

压电式传感器一、选择填空题： 1、压电式加速度传感器是（D ）传感器。 A、结构型 B、适于测量直流信号 C、适于测量缓变信号 D、适于测量动态信号 2、沿石英晶体的光轴z的方向施加作用力时，（A ）。 A、晶体不产生压电效应 B、在晶体的电轴x方向产生电荷 C、在晶体的机械轴y方向产生电荷 D、在晶体的光轴z方向产生电荷 3、在电介质极化方向施加电场，电介质产生变形的现象称为（B ）。 A、正压电效应 B、逆压电效应 C、横向压电效应 D、纵向压电效应 4、天然石英晶体与压电陶瓷比，石英晶体压电常数（C），压电陶瓷的稳定性（C ）。 A、高，差 B、高，好 C、低，差 D、低，好 5、沿石英晶体的电轴x的方向施加作用力产生电荷的压电效应称为（D）。 A、正压电效应 B、逆压电效应 C、横向压电效应 D、纵向压电效应 6、压电式传感器可等效为一个电荷源和一个电容并联，也可等效为一个与电容相串联的电压源。 7、压电式传感器的输出须先经过前置放大器处理，此放大电路有电压放大器和电荷放大器两种形式。二、简答题 1、什么是压电效应？纵向压电效应与横向压电效应有什么区别？答：某些电介质，当沿着一定方向对其施加外力而使它变形时，内部就产生极化现象，相应地会在它的两个表面上产生符号相反的电荷，当外力去掉后，又重新恢复到不带电状态，这种现象称压电效应。通常把沿电轴X－X方向的力作用下产生电荷的压电效应称为“纵向压电效应”；而把沿机械轴Y－Y方向的力作用下产生电荷的压电效应称为“横向压电效应”；所以纵向压电效应与横向压电效应的主要区别在于施力方向不同，电荷产生方向也不同。 2、压电式传感器为何不能测量静态信号？答：因为压电传感元件是力敏感元件，压电式传感器是利用所测的物体的运动产生的相应的电信号，而静态的不能产生相应的电信号。所以压电式传感器不能测量静态信号。

传感器习题与答案

1.用测量围为-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 2 .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 2100% 1.43%140L δ?= ?==2 100% 1.41%142 x δ?'=?= =100%100%2 1% 150(50) m x γ?? =?= ?= =--测量上限－测量下限

11122 40.00540.0120.010.04x 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 =-?=-= 3. 某压力传感器测试数据如表所示，计算非线性误差、迟滞和重复性误差。解： 1)．先分别求出三次测量正行程、反行程及正反行程的平均值：

传感器习题答案

1-7 已知某温度计测量范围0～200℃，检测测试其最大误差 4max =?Y ℃，求其满度相对误差，并根据精度等级标准判断精度等级。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。 1-11:解：（1）切线法： 1 2 1 1 ,02 1 2/1)0()1(21 21 +===+===+?=-x y y x b x y x dx dy x dx dy 则当设线性度： %1.10%10025 .0,02525.0,5.00 21 )1(21)0() 12 1 (1.max .max 21=??= =-=?=<-+=?>+-+=?-S F L S F Y y Y y x x dx y d x x x y δ则时，端基法：

1 )26(2 62 3,5.0+-=-===x y k y x 则则线性度： % 526.2,1067596.50, 2373.022474.05.0)26(]1)26[(13max .=?=?=?==?-=+--+=?-L S F y dx y d x Y x x y δ求导得：同理：最小二乘法：设y=kx+b 61237 .047328.034205.021909.010488.0025.016.009.004.001.002247 .11832.11401.10954.10488.115.04.03.02.01.002xy x y x 9945 .04835.0:9945.0) (64835 .0) (6625 .2)(55.0,75167.16922.6,5.12 2 2 2 2 2 2 +==-?-?= =--?======∑∑∑∑∑∑∑∑∑∑∑∑∑∑∑∑x y x x xy x y x a x x y x xy k x x xy y x 求得则线性度：% 50.210063.60694.0) 9945.04835.0(13 =?=?=+-+=?-L y x x x y δ时，同理求得： 1-12:解：

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： 1、标准表的指示值100KPa，甲乙两表的读书各为 KPa和 KPa。它们的绝对误差为。 A 和 B 和 C 和 2、下列哪种误差不属于按误差数值表示。 A绝对误差 B相对误差 C随机误差 D引用误差 3、有一台测量仪表，其标尺范围0—500 KPa，已知绝对误差最大值 P max=4 KPa，则该仪表的精度等级。 A 级 B 级 C 1级 D 级 4、选购线性仪表时，必须在同一系列的仪表中选择适当的量程。应选购的仪表量程为测量值的倍。 A3倍 B10倍 C 倍 D 倍 5、电工实验中，常用平衡电桥测量电阻的阻值，是属于测量，而用水银温度计测量水温的微小变化，是属于测量。 A偏位式 B零位式 C 微差式 6、因精神不集中写错数据属于。系统误差 B随机误差 C粗大误差 7、有一台精度级，测量范围0—100 KPa，则仪表的最小分格。 A45 B40 C30 D 20 8、重要场合使用的元件或仪表，购入后进行高、低温循环老化试验，目的是为了。 A提高精度 B加速其衰老 C测试其各项性能指标 D 提高可靠性 9、传感器能感知的输入量越小，说明越高。 A线性度好 B迟滞小 C重复性好 D 分辨率高三、判断题 1、回差在数值上等于不灵敏度 ( ) 2、灵敏度越大，仪表越灵敏（） 3、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。

《传感器》唐文彦习题答案

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%FS ，满度值输出为50mV ，求可能出现的最大误差δ（以mV 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：FS %2=γ, mV y FS 50=；求：δm = 解： ∵ %100?= FS m y δγ； ∴ mV y FS m 1%100=??=γδ 若: FS FS y y 2 1 1= 则: %4%100251%1001=?= ?=FS m y δγ 若: FS FS y y 8 1 2= 则: %16%10025 .61 %1002 =?= ?= FS m y δγ 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x y dt dy 15.03/30=+，其中y 为输出电压（mV ），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：x y dt dy 15.03/30=+；求：τ=，k = 解：将x y dt dy 15.03/30=+化为标准方程式为：x y dt dy 05.0/10=+ 与一阶传感器的标准方程：kx y dt dy =+τ 比较有： 5、已知某二阶系统传感器的自振频率f 0=20k Hz,阻尼比ξ=，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：f 0=20k Hz, ξ=。求：%3<γ时的工作频率范围。解：二阶传感器频率特性(p14-1—30式) ∵ 2 2 22 ) 2()1()(ξωττωω-= k k ∴ %3) 2()1(1 1)(2222<--=-= ξωττωωγk k k 式中：???? ? ??=====1 .0816.1252000ξμωτπωs kHz f 则有：由（1）式：由（2）式：即：取：则有：第二章思考题与习题

传感器试题库

309题图：电容式差压传感器的结构与测量电路 309、左图是电容式差压传感器，金属膜片与两盘构成差动电容C 1、C 2，两边压力分别为F 1、F 2。图2－5右为二极管双T 型电路，电路中电容是左图中差动电容，电源、E 是占空比为50%的方波。试分析：(1)当两边压力相等F 1＝F 2时负载电阻R L 上的电压U o 值； 2)当F 1＞F 2时负载电阻R L 上的电压U o 的大小和方向(正负)。 309、解： 310、试分析圆筒型电容式传感器测量液面高度的基本原理。 310答：当初始状态时，液面高度h=0,则 1 2ln l R r C π ε= ，当液面高度为h 时，则由此可见，电容变化量ΔC 与液面高度h 成正比，只要将电容的变化量测出发出来，就可间接获得被测液面高度。 311、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? 311、答：根据电容式传感器的工作原理，可将其分为3种：变极板间距的变极距型、变极板覆盖面积的变面积型和变介质介电常数的变介质型。变极板间距型电容式传感器的特点是电容量与极板间距成反比，适合测量位移量。变极板覆盖面积型电容传感器的特点是电容量与面积改变量成正比，适合测量线位移和角位移。变介质型电容传感器的特点是利用不同介质的介电常数各不相同，通过改变介质的介电常数实现对被测量的检测，并通过电容式传感器的电容量的变化反映出来。适合于介质的介电常数发生改变的场合。

336题图差动脉冲宽度调制线路 314题图差动变压器式加速度传感器 (a) 结构示意图（b ）测量电路方框图l 一弹性支承2一差动变压器 2 D t 1 2 x 1 312、试说明由比较器A 1、A 2、双稳态触发器及电容充、放电回路组成差动脉冲宽度调制电路工作原理。 312答：设电源接通时，双稳态触发器的A 端为高电位，B 端为低电位，因此A 点通过R 1 对C 1充电，直至M 点的电位等于参考电压U F 时，比较器A l 产生一脉冲，触发双稳态触发器翻转，则A 点呈低电位，B 点呈高电位。此时M 点电位经二级管D 1迅速放电至零。而同时B 点的高电位经R 2向C 2充电，当N 点电位等于U F 时，比较器A 2产生一脉冲。使触发器发器又翻转一次，则A 点呈高电位，B 点呈低电位，重复上述过程。如此周而复始，在双稳态触发器的两输出端各自产生一宽度受C 1 、C 2调制的方波脉冲。 313、试说明什么电容电场的边缘效应？如何消除？313答：理想条件下，平行板电容器的电场均匀分布于两极板所围成的空间，这仅是简化电容量计算的一种假定。当考虑电场的边缘效应时，情况要复杂得多，边缘效应的影响相当于传感器并联一个附加电容，引起了传感器的灵敏度下降和非线性增加。为了克服边缘效应，首先应增大初始电容量C o 。即增大极板面积，减小极板间距。此外，加装等位环是消除边缘效应的有效方法。 14、试说明图示的差动变压器式加速度传感器的工作原理。答：在被测加速度为零时，衔铁在初始位置状态，此时衔铁位于差动变压器线圈的中间位置，因而输出电压为零。当被测体有加速度时，由于弹性支承1受惯性力作用相对差动变压器2有位移，即带动衔铁相对被测体有相反方向的位移，从而使差动变压器输出电压。经检波、滤波后，其输出电压可反映被测加速度的数值。 315、电涡流式传感器有何特点？答：特点：涡流式传感器测量范围大，灵敏度高，结构简单，抗干扰能力强以及可以非接触测量等特点；示意图：被测板1的上，下各装一个传感器探头2，其间距为D 。而他们与板的上，下表面分别相距X 1和X 2，这样板厚t=D －(X 1+X 2),当两个传感器在工作时分别测得X 1和X 2，转换成电压值后相加。相加后的电压值与两传感器距离D 对应的设定电压再相减，

传感器习题10及答案

习题一 1、传感器就是把非电量转换成电量的装置。 2、传感器是由敏感元件、转换元件和测量电路组成。 3、按照其被测量，传感器可分为力、位移、速度、加速度传感器等。 4、传感器的静态特性主要由测量范围、量程、精度、灵敏度、线性度、分辨率、重复性、迟滞、漂移、稳定性等量来描述。 5、检测技术主要研究被测量的测量原理、测量方法、检测系统和数据处理等方面的内容。 6、检测系统是由被测对象、传感器、数据传输环节、数据处理环节和数据显示环节构成。 7、线性电位器式传感器又可分为直线位移式的和角位移式的，分别用来测直线位移和角位移。 8、常用的线绕式电位器通常由电阻丝、电刷及骨架构成。 9、应变效应是指导体或半导体材料在受到外界力(拉力或压力)作用时，将产生机械变形，进而导致其电阻值的变化。 10、电容式传感器有变面积式电容传感器、变极距式电容传感器、变介质式电容传感器、电容栅式传感器四种。二、判断题： 1、电位器是一种把线位移或角位移转换成电阻或电压输出的传感元件。（√） 2、电阻应变片的温度误差补偿方法有自补偿法、线路补偿法、计算补偿。（╳） 3、自感式传感器由线圈和衔铁两部分组成。（╳） 4、电涡流式传感器是一种建立在涡流效应原理上的传感器，它主要实现接触测量。（╳） 5、变面积式电容传感器的是非线性的。（╳） 6、压电效应产生的电荷大小和极性与施加力大小和方向无关。（╳） 7、热电偶两端的热电动势是由两种导体的接触电荷和单一导体的温差电动势所组成。（╳） 8、热电动势是热电效应产生的电动势，它包括接触电动势和温差电动势。（√） 9、光电传感器能够将光量的变化转换为电量的变化，其基本原理就是光电效应。（√） 10、微波以波的形式向四周辐射，当波长远小于物体尺寸时，微波具有似光性；当波长和物体尺寸有相同数量级时，微波又有近于声学的特性。（√）三、简答题： 1、简述传感器的发展趋势？答：（1）发现利用新现象、新效应；（2）开发新材料；（3）采用高新技术；（4）拓展应用领域；（5）提高传感器的性能；（6）传感器的微型化与低功耗；

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 ____________ 。 y max y min 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 _________________ 。、选择题: 1、标准表的指示值 100KPa ，甲乙两表的读书各为 101.0 KPa 和99.5 KPa 。它们的绝对误差为 ______________ 。 A 1.0KPa 禾口 -0.5KPa B 1.0KPa 禾口 0.5KPa C 1.00KPa 禾口 0.5KPa 2、下列哪种误差不属于按误差数值表示 _____________________ 。 A 绝对误差 B 相对误差 C 随机误差 D 引用误差 3、有一台测量仪表，其标尺范围 0— 500 KPa ，已知绝对误差最大值 Pmax=4 KPa ，则该仪表的精度等级 __________________ 。 A 0.5 级 B 0.8 级 C 1 级 D 1.5 级 4、选购线性仪表时，必须在同一系列的仪表中选择适当的量程。应选购的仪表量程为测量值的 _______________ 倍。 A3 倍 B10 倍 C 1.5 倍 D 0.75 倍 5、电工实验中，常用平衡电桥测量电阻的阻值，是属于 ___________________ 测量，而用水银温度计测量水温的微小变化，是属于 ___________________ 测量。 A 偏位式 B 零位式 C 微差式 6、因精神不集中写错数据属于。系统误差 B 随机误差 C 粗大误差 7、有一台精度2.5级，测量范围0—100 KPa ,则仪表的最小分 _______________ 格。 A45 B40 C30 D 20 8、重要场合使用的元件或仪表，购入后进行高、低温循环老化试验，目的是为了。 9、传感器能感知的输入量越小，说明 _________________ 越高。三、判断题 1、回差在数值上等于不灵敏度（） 2、灵敏度越大，仪表越灵敏（ 3、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（） A max 100% (1-9) A 提高精度 B 加速其衰老 C 测试其各项性能指标 D 提高可靠性 A 线性度好 B 迟滞小 C 重复性好 D 分辨率高

传感器试题与答案

《传感器与检测技术》试题1 班级_______ 姓名学号成绩一、填空:(20分) 1、测量系统的静态特性指标主要有。(2分) 2、霍尔元件灵敏度的物理意义就是。(2分) 3、光电传感器的理论基础就是光电效应。通常把光线照射到物体表面后产生的光电效应分为三类。第一类就是利用在光线作用下效应,这类元件有;第二类就是利用在光线作用下效应,这类元件有;第三类就是利用在光线作用下效应,这类元件有。 4、热电偶所产生的热电动势就是电动势与电动势组成的,其表达式为E ab(T,T0)= 。在热电偶温度补偿中补偿导线法(即冷端延长线法)就是在与之间,接入,它的作用。 5、压磁式传感器的工作原理就是:某些铁磁物质在外界机械力作用下,其内部产生机械压力,从而引起,这种现象称为。相反,某些铁磁物质在外界磁场的作用下会产生,这种现象称为。(2分)

6、变气隙式自感法感器,当街铁移动靠近铁心时,铁心上的线圈电感量(①增加②减小③不变)(2分) 7、仪表的精度等级就是用仪表的(①相对误差②绝对误差③引用误差)来表示的。(2分) 8、电容传感器的输入被测量与输出被测量间的关系,除(①变面积型 ②变极距型③变介电常数型)外就是线性的。(2分) 9、电位器传器的(线性),假定电位器全长为X max, 其总电阻为R max,它的滑臂间的阻值可以用R x = (①X max/x R max,②x/X max R max,③X max/XR max ④X/X max R max)来计算,其中阻灵敏度R r=(① 2p(b+h)/A t, ② 2pAt/b+h, ③ 2A(b+b)/pt, ④ 2Atp(b+h))。(4分) 二、用镍铬━镍硅热电偶测量某低温箱温度,把热电偶直接与电位差计相连接。在某时刻,从电位差计测得热电动势为－1、19mV,此时电位差计所处的环境温度为15℃,试求该时刻温箱的温度就是多少摄氏度？(20分) 镍铬-镍硅热电偶分度表

传感器原理及应用习题及答案

第1章传感器的一般特性 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。 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。 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？ 1.4 传感器的动态特性指什么？常用的分析方法有哪几种？ 1.5 传感器的标定有哪几种？为什么要对传感器进行标定？ 1.6 某传感器给定精度为2%F·S ，满度值为50mV ，零位值为10mV ，求可能出现的最大误差δ(以mV 计)。当传感器使用在满量程的1/2和1/8时，计算可能产生的测量百分误差。由你的计算结果能得出什么结论? 解：满量程（F?S ）为50﹣10=40(mV) 可能出现的最大误差为： δ＝40?2%=0.8(mV) 当使用在1/2和1/8满量程时，其测量相对误差分别为： % 4%10021408.01=??=γ % 16%10081408 .02=??=γ 结论：测量值越接近传感器（仪表）的满量程，测量误差越小。 1.7 有两个传感器测量系统，其动态特性可以分别用下面两个微分方程描述，试求这两个系统的时间常数τ和静态灵敏度K 。 1) T y dt dy 5105.1330 -?=+ 式中, y ——输出电压，V ；T ——输入温度，℃。 2) x y dt dy 6.92.44 .1=+ 式中，y ——输出电压，μV ；x ——输入压力，Pa 。解：根据题给传感器微分方程，得 (1) τ=30/3=10(s)， K=1.5 10 5/3=0.5 10 5(V/℃)； (2) τ=1.4/4.2=1/3(s)， K=9.6/4.2=2.29(μV/Pa)。 1.8 已知一热电偶的时间常数τ=10s ，如果用它来测量一台炉子的温度，炉内温度在540℃至500℃之间接近正弦曲线波动，周期为80s ，静态灵敏度K=1。试求该热电偶输出的最大值和最小值。以及输入与输出之间的相位差和滞后时间。解：依题意，炉内温度变化规律可表示为 x(t) =520+20sin(ωt)℃ 由周期T=80s ，则温度变化频率f =1/T ，其相应的圆频率 ω=2πf =2π/80=π/40；温度传感器（热电偶）对炉内温度的响应y(t)为 y(t)=520+Bsin(ωt+?)℃ 热电偶为一阶传感器，其动态响应的幅频特性为 ()()786 010******** 2 2 .B A =??? ? ???π+= ωτ+== ω 因此，热电偶输出信号波动幅值为 B=20?A(ω)=20?0.786=15.7℃ 由此可得输出温度的最大值和最小值分别为 y(t)|m ax =520+B=520+15.7=535.7℃ y(t)|m in =520﹣B=520-15.7=504.3℃ 输出信号的相位差?为 ?(ω)= -arctan(ωτ)= -arctan(2π/80?10)= -38.2? 相应的时间滞后为

(完整版)传感器考试试题及答案

传感器原理及其应用习题第1章传感器的一般特性一、选择、填空题 1、衡量传感器静态特性的重要指标是_灵敏度______、__线性度_____、____迟滞___、___重复性_____ 等。 2、通常传感器由＿＿敏感元件＿＿、＿＿转换元件＿＿＿＿、＿转换电路＿＿＿＿三部分组成，是能把外界＿非电量＿转换成＿＿＿电量＿＿＿的器件和装置。 3、传感器的＿＿标定＿＿＿是通过实验建立传感器起输入量与输出量之间的关系，并确定不同使用条件下的误差关系。 4、测量过程中存在着测量误差，按性质可被分为粗大、系统和随机误差三类，其中随机误差可以通过对多次测量结果求平均的方法来减小它对测量结果的影响。 5、一阶传感器的时间常数τ越__________, 其响应速度越慢;二阶传感器的固有频率ω0越_________, 其工作频带越宽。 6、按所依据的基准直线的不同，传感器的线性度可分为、、、。 7、非线性电位器包括和两种。 8、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 9、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 10、属于传感器静态特性指标的是（D ） A.固有频率 B.临界频率 C.阻尼比 D.重复性 11、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 12、下列对传感器动态特性的描述正确的是（） A 一阶传感器的时间常数τ越大, 其响应速度越快 B 二阶传感器的固有频率ω0越小, 其工作频带越宽 C 一阶传感器的时间常数τ越小, 其响应速度越快。 D 二阶传感器的固有频率ω0越小, 其响应速度越快。二、计算分析题 1、什么是传感器？由几部分组成？试画出传感器组成方块图。 2、传感器的静态性能指标有哪一些，试解释各性能指标的含义。作业3、传感器的动态性能指标有哪一些，试解释各性能指标的含义第2章电阻应变式传感器一、填空题 1、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；半导体或固体受到作用力后_电阻率______要发生变化，这种现象称__压阻_____效应。直线的电阻丝绕成敏感栅后长度相同但应变不同，圆弧部分使灵敏度下降了，这种现象称为____横向___效应。 2、产生应变片温度误差的主要因素有＿电阻温度系数的影响、＿试验材料和电阻丝材料的线性膨胀系数的影响＿。 3、应变片温度补偿的措施有＿＿＿电桥补偿法＿、＿应变片的自补偿法、＿、。 4. 在电桥测量中，由于电桥接法不同，输出电压的灵敏度也不同，_全桥__接法可以得到最大灵敏度输出。 5. 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十倍

(完整版)传感器新习题集及答案

习题集及答案第1章概述 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？ 1.2 传感器由哪几部分组成？试述它们的作用及相互关系。 1.3 简述传感器主要发展趋势，并说明现代检测系统的特征。 1.4 传感器如何分类？按传感器检测的范畴可分为哪几种？ 1.5 传感器的图形符号如何表示？它们各部分代表什么含义？应注意哪些问题？ 1.6 用图形符号表示一电阻式温度传感器。 1.7 请例举出两个你用到或看到的传感器，并说明其作用。如果没有传感器，应该出现哪种状况。 1.8 空调和电冰箱中采用了哪些传感器？它们分别起到什么作用？答案 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答：（略）答：按照我国制定的传感器分类体系表，传感器分为物理量传感器、化学量传感器以及生物量传感器三大类，含12个小类。按传感器的检测对象可分为：力学量、热学量、流体量、光学量、电量、磁学量、声学量、化学量、生物量、机器人等等。 1.5 答：图形符号（略），各部分含义如下： ①敏感元件：指传感器中直接感受被测量的部分。 ②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,通常由敏感元件和转换元件组成。 ③信号调理器：对于输入和输出信号进行转换的装置。 ④变送器：能输出标准信号的传感器答：（略）答：（略）答：（略）第2章传感器的基本特性 2.1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？表征了2.2传感器的线性度是如何确定的？确定拟合直线有哪些方法？传感器的线性度 L

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Uho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=d33F 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°C,无热释电性，且绝缘性、重复性均好。压电陶瓷的特点是：压电常数大，灵敏度高；制造工艺成熟，可通过合理配方和掺杂等人工控制来达到所要求的性能；成形工艺性也好，成本低廉，利于广泛应用。压电陶瓷除有压电性外，还具有热释电性。因此它可制作热电传感器件而用于红外探测器中。但作

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1.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 2 .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 2100% 1.43%140L δ?= ?==2 100% 1.41%142 x δ?'=?= =100%100%2 1% 150(50) m x γ?? =?= ?= =--测量上限－测量下限

11122 40.00540.0120.010.04x 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 =-?=-= 3. 某压力传感器测试数据如表所示，计算非线性误差、迟滞和重复性误差。 2)．再用最小二乘法拟合直线：设拟合直线为：b kx y +=

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一、填空题（每题3分） 1、传感器静态性是指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。 2、静态特性指标其中的线性度的定义是指。 3、静态特性指标其中的灵敏度的定义是指。 4、静态特性指标其中的精度等级的定义式是传感器的精度等级是允许的最大绝对误差相对于其测量范围的百分数，即A ＝ΔA/Y FS ＊100％。 5、最小检测量和分辨力的表达式是。 6、我们把叫传感器的迟滞。 7、传感器是重复性的物理含意是。 8、传感器是零点漂移是指。 9、传感器是温度漂移是指。 10、传感器对随时间变化的输入量的响应特性叫传感器动态性。 11、动态特性中对一阶传感器主要技术指标有时间常数。 12、动态特性中对二阶传感器主要技术指标有固有频率、阻尼比。 13、动态特性中对二阶传感器主要技术指标有固有频率、阻尼比。 14、传感器确定拟合直线有切线法、端基法和最小二乘法 3种方法。 15、传感器确定拟合直线切线法是将过实验曲线上的初始点的切线作为按惯例直线的方法。 16、传感器确定拟合直线端基法是将把传感器校准数据的零点输出的平均值a 0和滿量程输出的平均值b 0连成直线a 0b 0作为传感器特性的拟合直线。 17、传感器确定拟合直线最小二乘法是用最小二乘法确定拟合直线的截距和斜率从而确定拟全直线方程的方法。 25、传感器的传递函数的定义是 H(S)=Y(S)/X(S) 。 29、幅频特性是指传递函数的幅值随被测频率的变化规律。 30、相频特性是指传递函数的相角随被测频率的变化规律。 Y K X ?=?CN M K = max max 100%100%H H F S F S H H Y Y δδ????=±?=±?2或23100%K F S Y δδδ?-=±????0F S 100%Y Y 零漂＝max 100%F S T Y ????　max *100%L F S Y Y σ??=±

传感器习题及答案

一．简述传感器的分类方法。(15分)重点☆（出现3次）二、证明热电偶标准电极定律井说明在实际应用中的意义。(15分) 三、仪表的精度等级是如何确定的?我国电工仪表有哪些等级?被测电压的实际值为10V.现有150V.0.5级和15V.2.5级两种电压表，间选择哪-电压表误差较小?(15分)重点☆（出现3次）四、改变介质介电常数e的电容传感器原理如图所示，试推出电容量C与位移量a的关系表达式。(15 分)

五、将一只灵敏度为0. 08mv/C的热电偶与电压表相连，电压表接线端处温度为s5C.电压表读数为60mw，求热电偶热端温度。( 10分) 六、列举出可测量温度的传感器种类并简要说明它们的特点。(15分)

七、箔式应变片实验需要哪些部件?画出双臂桥接线图并简要说明实验的主要步骤及产生误差的主要原因。(15 分八、常用的压电材料有哪些?若石英品片的受力方向如下图所示，请标出晶片产生电荷的极性。(10分)次重点☆（出现2次）

九、试推出改变极板间距d的电容传感器和改变极板面积S的电容传感器的电容量与位移或角度之间的关系式。(15分) 十、一热敏电阻在温度TI和T2对应的电组值为RTI和RT2，试证明该热敏电阻在温度T0时的电阻值为

十一、在应变片测最电路中为什么通常采用差动电桥?试以两臂电桥为例加以说明。(15 分)次重点☆（出现2次）十二、热电式传感器(热电偶)实验需要哪些设备?简要说明如何测得加热端温度(简要说明实验的原理及并分析产生误差的主要原因)。(20 分)

十三、设计一种用电容式传感器测量液位高度的检测方案( 要求画出原理图，并推出输出电容与液面高度的关系式)。(15分)

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