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传感器原理与工程应用__练习题

传感器原理与工程应用练习题

一、单项选择题

1、在整个测量过程中，如果影响和决定误差大小的全部因素（条件）始终保持不变，对同一被测量进行多

次重复测量，这样的测量称为（C ）

A．组合测量 B．静态测量

C．等精度测量 D．零位式测量

1.1在直流电路中使用电流表和电压表测量负载功率的测量方法属于（）。

A. 直接测量

B. 间接测量

C. 组合测量

D. 等精度测量

2、属于传感器动态特性指标的是（B ）

A．重复性 B．固有频率 C．灵敏度 D．漂移

2．1不属于传感器静态特性指标的是（ B ）

A．重复性 B．固有频率 C．灵敏度 D．漂移

2.2 以下那一项不属于电路参量式传感器的基本形式的是( D )。

A.电阻式

B.电感式

C.电容式

D.电压式

2.2传感器的主要功能是（ A ）。

A. 检测和转换

B. 滤波和放大

C. 调制和解调

D. 传输和显示

3.电阻式传感器是将被测量的变化转换成( B )变化的传感器。

A.电子

B.电压

C.电感

D.电阻

3.1电阻应变片配用的测量电路中，为了克服分布电容的影响，多采用（ D ）。

A．直流平衡电桥 B．直流不平衡电桥

C．交流平衡电桥 D．交流不平衡电桥

3.2电阻应变片的初始电阻数值有多种,其中用的最多的是（ B ）。

A、 60Ω

B、 120Ω

C、 200Ω

D、 350Ω

3.3电阻应变片式传感器一般不能用来测量下列那些量（ D ）

Ａ、位移Ｂ、压力Ｃ、加速度Ｄ、电流

3.4直流电桥的平衡条件为（ B ）

A．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

3.5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

3.6、影响金属导电材料应变灵敏系数K的主要因素是（ B ）。

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

3.7、产生应变片温度误差的主要原因有（ AB ）。

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

3.8、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

4、变气隙式自感传感器，当衔铁移动使磁路中空气缝隙的面积增大时，铁心上线圈的电感量将（A）。A．增大 B．减小 C．不变 D．无法确定

4.1、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．运算放大电路差

4.2、差动变压器属于( D )。

A.电容式传感器

B.压电式传感器

C.电阻式传感器

D.电感式传感器

4.3、涡流式压力传感器利用涡流效应将压力的变化变换成线圈的( D )。

A.电阻变化

B.电容变化

C.涡流变化

D.阻抗变化

4.4下列不是电感式传感器的是 D 。

A 变磁阻式自感传感器

B 电涡流式传感器

C 变压器式互感传感器

D 霍尔式传感器

4.5下列传感器中不能做成差动结构的是 A 。

A 电阻应变式

B 自感式

C 电容式

D 电涡流式

4.6关于电涡流传感器说法不正确的是（ D ）

A、电涡流传感器是基于电磁感应原理工作的

B、电涡流传感器是由涡流线圈和支架构成的

C、电涡流传感器可以实现无接触测量

D、电涡流传感器只测量静态量，不能测量动态量。

5、电容式传感器是将被测量的变化转换成(A )变化一种传感器

A.电容量

B.电感量

C.介电常数

D.距离

5.1变间隙式电容传感器的非线性误差与极板间初始距离d0之间是（B ）。

A 正比关系

B 反比关系

C 无关系

5.2、下列不属于电容式传感器测量电路的是（ D ）

A．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

5.3、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

5.4、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（ C ）

A．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

5.5、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

5.6、关于差动脉冲宽度调制电路的说法正确的是（ BD ）。

A. 适用于变极板距离和变介质型差动电容传感器

B. 适用于变极板距离差动电容传感器且为线性特性

C. 适用于变极板距离差动电容传感器且为非线性特性

D. 适用于变面积型差动电容传感器且为线性特性

5.7、下列不属于电容式传感器测量电路的是（ D ）

A．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

5.8电容式传感器采用“驱动电缆”技术是为了减少或消除（）的影响。

A．温度变化 B．寄生电容 C．边缘效应 D．非线性

6、霍尔元件不等位电势产生的主要原因不包括（ C ）

A．霍尔电极安装位置不对称或不在同一等电位上

B．半导体材料不均匀造成电阻率不均匀或几何尺寸不均匀

C．周围环境温度变化

D．激励电极接触不良造成激励电流不均匀分配

6．1、下面不属于不等位电势U0产生原因的是（ C ）。

A、霍尔电极安装位置不对称或不在同一等电位面上；

B、半导体材料不均匀造成了电阻率不均匀或几何尺寸不均匀；

C、元件由金属或绝缘体构成；

D、激励电极接触不良造成激励电流不均匀分布等。

6.2、关于霍尔传感器说法不正确的是（ A ）

A、霍尔片越厚，霍尔传感器输出灵敏度越大

B、霍尔片越薄，霍尔传感器输出灵敏度越大

C、霍尔传感器可以作测量元件

D、霍尔传感器可以作开关元件

7、压电晶片的连接方式中串联接法（ A ）

A、输出电压大，本身电容小，适宜用于以电压作输出信号

B、输出电荷大，本身电容大，时间常数大

C、输出电压小，本身电容大，适宜用于以电压作输出信号

D、输出电荷小，本身电容小，时间常数大

7.1两个型号相同的压电片串联使用时，下列说法正确的是（ C ）

A、等效输出电荷增大一倍

B、等效输出电容增加一倍

C、等效输出电压增加一倍

D、都不正确

7.2关于压电式传感器中压电元件的连接，以下说法正确的是（ A ）

A．与单片相比，并联时电荷量增加1倍、电容量增加1倍、输出电压不变

B. 与单片相比，串联时电荷量增加1倍、电容量增加1倍、输出电压增大1倍

C．与单片相比，并联时电荷量不变、电容量减半、输出电压增大1倍

D. 与单片相比，串联时电荷量不变、电容量减半、输出电压不变

7.3 用于厚度测量的压电陶瓷器件利用了 B 原理。

A.磁阻效应

B. 正压电效应

C.逆压电效应

7.4 下面材料中不是压电材料有（D ）。

A．石英晶体 B．氧化锌

C．铌酸钾晶体 D．有机玻璃

7.5、石英晶体在沿机械轴y方向的力作用下会（ B ）

A．产生纵向压电效应 B. 产生横向压电效应

C．不产生压电效应 D. 产生逆向压电效应

7.6、在运算放大器放大倍数很大时，压电传感器输入电路中的电荷放大器的输出电压与（ A ）成正比。

A．输入电荷 B.反馈电容

C．电缆电容 D.放大倍数

7.7对石英晶体，下列说法正确的是（ D ）。

A. 沿光轴方向施加作用力，不会产生压电效应，也没有电荷产生。

B. 沿光轴方向施加作用力，不会产生压电效应，但会有电荷产生。

C. 沿光轴方向施加作用力，会产生压电效应，但没有电荷产生。

D. 沿光轴方向施加作用力，会产生压电效应，也会有电荷产生。

7.8、石英晶体和压电陶瓷的压电效应对比正确的是（ B ）

A. 压电陶瓷比石英晶体的压电效应明显，稳定性也比石英晶体好

B. 压电陶瓷比石英晶体的压电效应明显，稳定性不如石英晶体好

C. 石英晶体比压电陶瓷的压电效应明显，稳定性也比压电陶瓷好

D. 石英晶体比压电陶瓷的压电效应明显，稳定性不如压电陶瓷好

7.9、两个压电元件相并联与单片时相比说法正确的是（ D ）

A. 并联时输出电压不变，输出电容是单片时的一半

B. 并联时输出电压不变，电荷量增加了2倍

C. 并联时电荷量增加了2倍，输出电容为单片时2倍

D. 并联时电荷量增加了一倍，输出电容为单片时的2倍

7.10、两个压电元件相串联与单片时相比说法正确的是（ B ）

A. 串联时输出电压不变，电荷量与单片时相同

B. 串联时输出电压增大一倍，电荷量与单片时相同

C. 串联时电荷量增大一倍，电容量不变

D. 串联时电荷量增大一倍，电容量为单片时的一半

7.11、用于厚度测量的压电陶瓷器件利用了（ C ）原理。

A. 磁阻效应

B. 压阻效应

C. 正压电效应

D. 逆压电效应

7.12、压电陶瓷传感器与压电石英晶体传感器的比较是（ A ）。

A．前者比后者灵敏度高 B．后者比前者灵敏度高

C．前者比后者性能稳定性好 D．前者机械强度比后者的好

7.13、压电式传感器目前多用于测量（ B ）。

A．静态的力或压力 B．动态的力或压力

C．位移 D．温度

7.14、石英晶体在沿机械轴y方向的力作用下会（ B ）。

A．产生纵向压电效应 B. 产生横向压电效应

C．不产生压电效应 D. 产生逆向压电效应

7.15、在运算放大器放大倍数很大时，压电传感器输入电路中的电荷放大器的输出电压与（ A ）成正

比。

A．输入电荷 B.反馈电容

C．电缆电容 D.放大倍数

7.16、石英晶体在沿电轴X方向的力作用下会（ D ）

A．不产生压电效应 B. 产生逆向压电效应

C. 产生横向压电效应 D．产生纵向压电效应

7.17、关于压电式传感器中压电元件的连接，以下说法正确的是（ A ）

A．与单片相比，并联时电荷量增加1倍、电容量增加1倍、输出电压不变

B. 与单片相比，串联时电荷量增加1倍、电容量增加1倍、输出电压增大1倍

C．与单片相比，并联时电荷量不变、电容量减半、输出电压增大1倍

D. 与单片相比，串联时电荷量不变、电容量减半、输出电压不变

9．下列光电器件中，基于光电导效应工作的是（ B ）

A ．光电管

B ．光敏电阻

C ．光电倍增管

D ．光电池

9.1、封装在光电隔离耦合器内部的是（D ）

A ．一个发光二极管和一个发光三极管

B ．一个光敏二极管和一个光敏三极管

C ．两个发光二极管或两个光敏三极管

D ．一个发光二极管和一个光敏三极管

9.2、光电二极管工作是需（ A ）

A 、加正向工作电压

B 、加反向工作电压

C 、不需加电压

D 、正、反电压都可以

9.3、有关光敏电阻的描述，正确的是（ A ）

A 、暗电阻大

B 、亮电阻大

C 、一样大

D 、无法比较

9.4、基于外光电效应的光电器件有（ A ）

A 、光电倍增管

B 、光电池

C 、光敏电阻

D 、发光二极管

9.5、利用内光电效应原理制成的光电元件是（D ）。

A ．光电管

B ．光电倍增管

C ．光电池

D ．光敏电阻

9.6、下列器件中是基于外光电效应制成的是 C 。

A 光敏电阻

B 光电池

C 光电倍增管

D 光敏晶体管

9.7光敏电阻的特性是（ D ）

A ．有光照时亮电阻很大

B ．无光照时暗电阻很小

C ．无光照时暗电流很大

D ．受一定波长范围的光照时亮电流很大

9.8、基于光生伏特效应工作的光电器件是（ C ）

A ．光电管 B.光敏电阻

C ．光电池 D.光电倍增管

10．不能实现非接触式测量的传感器是 A 。

A 压电式

B 电涡流式

C 光电式

D 光纤式

二、填空题

1、运算%100min max max

?-?=y y L L 是计算传感器线性度的公式。

2、要使直流电桥平衡，必须使电桥相对臂电阻值的乘积相等。

3、量程是指传感器在__________内的上限值与下限值之差。

4、相对误差是指测量的__________与被测量量真值的比值，通常用百分数表示。

5、传感器静态特性指标主要有灵敏度、线性度、迟滞性、重复性等。

6、半导体应变片在应力作用下电阻率发生变化，这种现象称为__压阻效应___效应。

7、电阻应变片一般由__敏感栅__、基片、覆盖层、引线四个部分组成，其中__敏感栅____ 是核心部件。

8、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；半导体受到作用力后电阻率要发生变化，这种现象称_______压阻_____效应。

9、电阻应变式传感器的核心元件是电阻应变片，其工作原理是基于电阻应变效应。

10、半导体应变片工作原理是基于压阻效应效应，它的灵敏系数比金属应变片的灵敏系数大

。

11、应变式传感器产生温度误差的原因为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。通常采用的温度补偿方法有线路补偿法、应变片自补偿法、等。

12、电感式传感器是利用_电磁感应__原理，将被测量的变化转化成__电感_____变化的一种机电转换装置。

13、自感式传感器主要有变间隙式、变截面式和螺管式三种类型。

14、差动变压器式传感器理论上讲，衔铁位于中心位置时输出电压为零，而实际上由于两线圈的结构及参数不相等，差动变压器输出电压不为零，此电压称为_零点残余电压______。

15、在电感式传感器中，线圈之间的没有耦合的是自感式传感器，被测对象也是磁路一部分的是电涡流传感器。

16、电感式传感器是建立在基础上的，电感式传感器可以把输入的物理量转换为

或的变化，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。

17、电感式传感器根据工作原理的不同可分为、和

等种类。

18、差动变压器结构形式有、和等，但它们的工作原

理基本一样，都是基于的变化来进行测量，实际应用最多的是

差动变压器。

19、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 zenjia （①增加，②减少）。

20、电容式传感器按结构特点可分为变极距型、变介电常数型和变面积型等三种。

21、电容式传感器利用了将非电量的变化转换为电容的变化来实现对物理量的测量。

22、电容式传感器根据其工作原理的不同可分为电容式传感器、电容式传感器和

电容式传感器。

23、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。

24、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）。

25、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

关系而得以大大降低。

26、将电能转变为机械能的压电效应称为逆压电效应。

27、压电式传感器是一种典型的有源型传感器（或发电型传感器），其以某些电介质的

压线效应为基础，来实现非电量电测的目的。

28、某些电介质当沿一定方向对其施力而变形时内部产生极化现象，同时在它的表面产生符号相反的电荷，当外力去掉后又恢复不带电的状态，这种现象称为效应；在介质极化方向施加电场时电介质会产生形变，这种效应又称效应。

29、为了分析方便，在晶体学中把石英晶体用三根互相垂直的轴x、y、z来描述，分别称为轴、轴和轴。

30、石英晶体沿方向施加作用力不会产生压电效应，没有点电荷产生。

31、石英晶体的X轴称为 _，垂直于X轴的平面上最强；Y轴称为

，沿Y轴的最明显；Z轴称为光轴或中性轴，Z轴方向上无压电效应。

32、压电效应将转变为，逆压电效应将转化为。

33．压电式传感器可等效为一个和一个并联，也可等效为一个与

相串联的电压源。

34、压电式传感器使用放大器时，输出电压几乎不受联接电缆长度变化的影响。

35、压电元件测量电路采用前置放大器的目的是：、。目前经常应用的前置放大器有

和两种。

36、目前压电式传感器的常用的材料有压电晶体、压电陶瓷和高分子电致伸缩材料等三类，其中压电晶体具有良好的温度稳定性，常用于高精度的测量。压电材料的逆压电效应还可以用来产生超声波。

37、霍尔元件有两对电极，一对用来施加______________，称为_______________电极，另一对用来输出______________，称为________________电极。

38、霍尔效应指：金属或半导体置于磁场中，当有电流流过时，在_______________方向上会产生电动势。

39．光电效应分为外光电效应、光生伏特效应和三大类。光电效应分为内光电效应和外光电效应两大类，其中，光敏电阻的原理是基于效应的。

三、名词解释：

1、传感器

2、重复性

3、线性度

2、正压电效应

答：压电效应：某些电介质物体在沿一定方向受到压力或拉力作用时发生变形，并且在其表面上会产生电荷，若将外力去掉，它们又重新回到不带电的状态。具有压电效应材料有石英晶体、人工制造的压电陶瓷、锆钛酸铅等。

逆压电效应

四、简答题

1、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？

2、什么是传感器的静态特性，描述静态特性的技术指标有哪些？

3．金属电阻应变片与半导体材料的电阻应变效应有什么不同?

答：金属电阻的应变效应主要是由于其几何形状的变化而产生的，半导体材料的应变效应则主要取决于材料的电阻率随应变所引起的变化产生的。

4、简要说明电容式传感器的工作原理。答：电容式传感能将被测量转换为传感器电容变化。传感器有动静两个板板，板板间的电容为：00r C A εεδ= ，式中：ε0 真空介电常数 εr 介质的相对介电常数

δ 两极板间的距离有关 A 极板的有效面积

当动板板运动或极板间的介质变化就会引起传感器电容值的变化，从而构成变极距式、变面积式和变介

质型的电容式传感器。

5、什么是电涡流效应？

6、石英晶体x、y、z轴的名称及其特点是什么？

7、画出压电元件的两种等效电路。

8、画出压电式传感器中采用电荷放大器的电路图，并分析证明输出电压几乎不受联接电缆长度变化的影响。

9．试说明压电式传感器中，压电片并联和串联后对测量的影响。

答：压电元件能够方便地组合应用，起到提高电压输出灵敏度的作用，这是压电式传感器的一个特点（2分）。组合的基本方式有串联和并联。并联的特点是：输出电压相等，电容相加，总电荷量相加，因此输出的电荷量增加，适用于电荷输出场合（3分，图1分）。串联的特点是总电荷量不变，电压相加，电容减小，因此，电灵敏度提高，适用于电压输出场合（3分，图1分）。

10. 什么是霍尔效应？

答：在置于磁场的导体或半导体中通入电流，若电流与磁场垂直，则在与磁场和电流都垂直的方向上会出现一个电势差，这种现象就是霍尔效应，是由科学家爱德文·霍尔在1879年发现的。产生的电势差称为霍尔电压。

11．光电效应有哪几种?与之对应的光电元件各有哪些?

答：光电效应有外光电效应、内光电效应和光生伏特效应三种。基于外光电效应的光电元件有光电管、光电倍增管等；基于内光电效应的光电元件有光敏电阻、光敏晶体管等；基于光生伏特效应的光电元件有光电池等。

12、什么是内光电效应？列举几种基于内光电效应工作的光电器件（不少于三个）。

13、什么是外光电效应？什么是内光电效应？

在光线的作用下，物体内的电子逸出物体表面向外发射的现象称为外光电效应。

当光照射在物体上，使物体的电阻率ρ发生变化，或产生光生电动势的现象叫做内光电效应。根据工作原理的不同，内光电效应分为光电导效应和光生伏特效应两类。

五、分析计算题

1，有一个温度传感器，其微分方程为：x y d d 15.03x

y 30=+，其中y ----输出电压(mV)，x ----输入温度(℃)，求该传感器的时间常数和静态灵敏度K 。（10%）解：x y d d x y d d 05.0x

y 1015.03x y 30

=+?=+ 即时间常数s 10=τ，静态灵敏度05.0=k

2、一个量程为10kN 的应变式测力传感器，其弹性元件为薄壁圆筒轴向受力，外径20mm ，内径18mm ，在其表面粘贴8个应变片，4个沿轴向粘贴，4个沿周向粘贴，应变片的电阻值均为120Ω，灵敏度为2.0，泊

松比为0.3，材料弹性模量为2.1×1011Pa ，要求：

（1）绘出弹性元件贴片位置及全桥电路；

（2）计算传感器在满量程时，各应变片电阻变化；

（3）当桥路的供电电压为10V 时，计算传感器的输出电压。（20%）

解：

（1）如图所示

（2）圆筒截面积：()

2622107.59m r R A -?=-=π 应变片1、2、3、4感受轴向应变：x εεεεε====4321

应变片5、6、7、8感受周向应变：y εεεεε====8765

满量程时：

R1 R5 R2 R6 R3

R7 R4 R8 + R1 R3 R5

R7 R2 R4 R6 R8 U 0 U i

+ -

Ω≈==?=?=?=?191.04321R AE

F k R k R R R R x ε Ω=?-=?=?=?=?0573.018765R R R R R μ

（3）全受拉力时：

m V R R R R R R R R R R R R U R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R U U i i 1)()()()()()()()()()()()()()()()(2266665511

114422886688667755331133110≈???????++?+?+-?++?+?+=???????????

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

3、图中，设负载电阻为无穷大（开路），图中E=4V ， R 1=R 2=R 3=R 4=100Ω。

（1）R 1为金属应变片，其余为外接电阻，当R 1的增量为△R 1=1.0Ω时，试求电桥的输出电压U o 。

（2）R 1，R 2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U o 。

（3）R 1，R 2都是应变片，且批号相同，感应应变的大小为△R 1=△R 2=1.0Ω，但极性相反，其余为外接电阻，试求电桥的输出电压U o 。（20%）

解：

（1）V R R R R R R R R E U 01.0)(433211

110≈??????+-+?+?+= （2）0)()(4332211110=??

????+-?±+?±?±=R R R R R R R R R E U （3）当R1受拉应变，R2受压应变时： V R R R R R R R R R E U 02.0)()(4332211110=??

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

当R1受压应变，R2受拉应变时：

V R R R R R R R R R E U 02.0)()(4332211

110-=??????+-?++?-?-=

R 1R 2R 4R 3A C B E D I o R L U o +-

4、分析如图所示自感传感器当动铁心左右移动时自感L 变化情况（已知空气隙的长度为x1和x2，空气隙的面积为S ，磁导率为μ，线圈匝数W 不变）。（10%） l

X1X2W

解：动铁心不移动时，10212x b W L δμ=，20

222x b W L δμ=，b 为铁心厚度。则总的自感)(222210

220210221x x b W x b W x b W L L L +=+=+=δμδμδμ （1）动铁心左移x ?时，x x x ?-=1'1，x x x ?+=2'

2 则)(22102'102'

1x x b W x b W L ?-==δμδμ，)(22202'202'2x x b W x b W L ?+==δμδμ 所以L x x b W x b W x b W L L L =+=+=+=)(2222102'202'102'

2'1'δμδμδμ （2）同理，当动铁心右移x ?时，x x x ?+=1'1，x x x ?-=2'

2 L x x b W x b W x b W L L L =+=+=+=)(2222102'202'102'

2'1'δμδμδμ 由上可知，无论动铁心怎么左右移动，自感L 是不变的。

5、用光电器件设计路灯自动开关电路。

传感器原理及应用

温度传感器的应用及原理温度测量应用非常广泛，不仅生产工艺需要温度控制，有些电子产品还需对它们自身的温度进行测量，如计算机要监控CPU的温度，马达控制器要知道功率驱动IC的温度等等，下面介绍几种常用的温度传感器。温度是实际应用中经常需要测试的参数，从钢铁制造到半导体生产，很多工艺都要依靠温度来实现，温度传感器是应用系统与现实世界之间的桥梁。本文对不同的温度传感器进行简要概述，并介绍与电路系统之间的接口。热敏电阻器用来测量温度的传感器种类很多，热敏电阻器就是其中之一。许多热敏电阻具有负温度系数(NTC)，也就是说温度下降时它的电阻值会升高。在所有被动式温度传感器中，热敏电阻的灵敏度(即温度每变化一度时电阻的变化)最高，但热敏电阻的电阻/温度曲线是非线性的。表1是一个典型的NTC热敏电阻器性能参数。这些数据是对Vishay-Dale热敏电阻进行量测得到的，但它也代表了NTC热敏电阻的总体情况。其中电阻值以一个比率形式给出(R/R25)，该比率表示当前温度下的阻值与25℃时的阻值之比，通常同一系列的热敏电阻器具有类似的特性和相同电阻/温度曲线。以表1中的热敏电阻系列为例，25℃时阻值为10KΩ的电阻，在0℃时电阻为28.1KΩ，60℃时电阻为4.086KΩ；与此类似，25℃时电阻为5KΩ的热敏电阻在0℃时电阻则为 14.050KΩ。图1是热敏电阻的温度曲线，可以看到电阻/温度曲线是非线性的。

虽然这里的热敏电阻数据以10℃为增量，但有些热敏电阻可以以5℃甚至1℃为增量。如果想要知道两点之间某一温度下的阻值，可以用这个曲线来估计，也可以直接计算出电阻值，计算公式如下：这里T指开氏绝对温度，A、B、C、D是常数，根据热敏电阻的特性而各有不同，这些参数由热敏电阻的制造商提供。热敏电阻一般有一个误差范围，用来规定样品之间的一致性。根据使用的材料不同，误差值通常在1%至10%之间。有些热敏电阻设计成应用时可以互换，用于不能进行现场调节的场合，例如一台仪器，用户或现场工程师只能更换热敏电阻而无法进行校准，这种热敏电阻比普通的精度要高很多，也要贵得多。图2是利用热敏电阻测量温度的典型电路。电阻R1将热敏电阻的电压拉升到参考电压，一般它与ADC的参考电压一致，因此如果ADC的参考电压是5V，Vref 也将是5V。热敏电阻和电阻串联产生分压，其阻值变化使得节点处的电压也产生变化，该电路的精度取决于热敏电阻和电阻的误差以及参考电压的精度。

《传感器原理与应用习题解答》

第1章传感器的技术基础 1.传感器的定义是什么？答：传感器最早来自于“sensor”一词，就是感觉的意思。随着传感器技术的发展，在工程技术领域中，传感器被认为是生物体的工程模拟物。而且要求传感器不但要对被测量敏感，还要就有把它对被测量的响应传送出去的功能，也就是说真正实现能“感”到，会“传”到的功能。传感器是获取信息的一种装置，其定义可分为广义和狭义两种。广义定义的传感器是指那些能感受外界信息并按一定规律转换成某种可用信号输出的器件和装置，以满足信息的传输、处理、记录、显示和控制等要求。这里的“可用信号”是指便于处理、传输的信号，一般为电信号，如电压、电流、电阻、电容、频率等。狭义定义的传感器是指将外界信息按一定规律转换成电量的装置才叫传感器。按照国家标准GB7665—87对传感器下的定义是：“能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”。国际电工委员会(IEC)将传感器定义为：传感器是测量系统中的一种前置部件，它将输入变量转换成可供测量的信号。美国测量协会又将传感器定义为“对应于特定被测量提供有效电信号输出的器件”。传感器也称为变换器、换能器或探测器。如前所述．感受被测量、并将被测量转换为易于测量、传输和处理的信号的装置或器件称为传感器。 2.简述传感器的主要分类方法。答：(1)据传感器与外界信息和变换效应的工作原理，可分为物理传感器、化学传感器和生物传感器三大类。 (2)按输入信息分类。传感器按输入量分类有力敏传感器、位置传感器、液面传感器、能耗传感器、速度传感器、热敏传感器、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

传感器原理与工程应用完整版习题参考答案

《传感器原理及工程应用》完整版习题答案第1章传感与检测技术的理论基础（P26） 1—1：测量的定义？答：测量是以确定被测量的值或获取测量结果为目的的一系列操作。所以, 测量也就是将被测量与同种性质的标准量进行比较，确定被测量对标准量的倍数。 1—2：什么是测量值的绝对误差、相对误差、引用误差？ 1－ 3 用测量范围为－50～150kPa 的压力传感器测量140kPa 的压力时，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：已知：真值L ＝140kPa 测量值x ＝142kPa 测量上限＝150kPa 测量下限＝－50kPa ∴ 绝对误差 Δ＝x-L=142-140=2(kPa) 实际相对误差％＝＝43.11402 ≈?L δ 标称相对误差％＝＝41.1142 2≈?x δ 引用误差％－－＝测量上限－测量下限＝ 1) 50(1502 ≈?γ 1－10 对某节流元件（孔板）开孔直径d 20的尺寸进行了15次测量，测量数据如下（单位：mm ）： 120.42 120.43 120.40 120.42 120.43 120.39 120.30 120.40 120.43 120.41 120.43 120.42 120.39 120.39 120.40 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。答：绝对误差是测量结果与真值之差, 即: 绝对误差=测量值—真值相对误差是绝对误差与被测量真值之比,常用绝对误差与测量值之比,以百分数表示 , 即: 相对误差=绝对误差/测量值 ×100% 引用误差是绝对误差与量程之比,以百分数表示, 即: 引用误差=绝对误差/量程 ×100%

传感器原理与应用作业参考答案

《传感器原理与应用》作业参考答案作业一 1.传感器有哪些组成部分在检测过程中各起什么作用答：传感器通常由敏感元件、传感元件及测量转换电路三部分组成。各部分在检测过程中所起作用是：敏感元件是在传感器中直接感受被测量，并输出与被测量成一定联系的另一物理量的元件，如电阻式传感器中的弹性敏感元件可将力转换为位移。传感元件是能将敏感元件的输出量转换为适于传输和测量的电参量的元件，如应变片可将应变转换为电阻量。测量转换电路可将传感元件输出的电参量转换成易于处理的电量信号。 2.传感器有哪些分类方法各有哪些传感器答：按工作原理分有参量传感器、发电传感器、数字传感器和特殊传感器；按被测量性质分有机械量传感器、热工量传感器、成分量传感器、状态量传感器、探伤传感器等；按输出量形类分有模拟式、数字式和开关式；按传感器的结构分有直接式传感器、差分式传感器和补偿式传感器。 3.测量误差是如何分类的答：按表示方法分有绝对误差和相对误差；按误差出现的规律分有系统误差、随机误差和粗大误差按误差来源分有工具误差和方法误差按被测量随时间变化的速度分有静态误差和动态误差按使用条件分有基本误差和附加误差按误差与被测量的关系分有定值误差和积累误差。 4.弹性敏感元件在传感器中起什么作用答：弹性敏感元件在传感器技术中占有很重要的地位，是检测系统的基本元件，它能直接感受被测物理量（如力、位移、速度、压力等）的变化，进而将其转化为本身的应变或位移，然后再由各种不同形式的传感元件将这些量变换成电量。 5.弹性敏感元件有哪几种基本形式各有什么用途和特点答：弹性敏感元件形式上基本分成两大类，即将力变换成应变或位移的变换力的弹性敏感元件和将压力变换成应变或位移的变换压力的弹性敏感元件。变换力的弹性敏感元件通常有等截面轴、环状弹性敏感元件、悬臂梁和扭转轴等。实心等截面轴在力的作用下其位移很小，因此常用它的应变作为输出量。它的主要优点是结构简单、加工方便、测量范围宽、可承受极大的载荷、缺点是灵敏度低。空心圆柱体的灵敏度相对实心轴要高许多，在同样的截面积下，轴的直径可加大数倍，这样可提高轴的抗弯能力，但其过载能力相对弱，载荷较大时会产生较明显的桶形形变，使输出应变复杂而影响精度。环状敏感元件一般为等截面圆环结构，圆环受力后容易变形，所以它的灵敏度较高，多用于测量较小的力，缺点是圆环加工困难，环的各个部位的应变及应力都不相等。悬臂梁的特点是结构简单，易于加工，输出位移(或应变)大，灵敏度高，所以常用于较小力的测量。扭转轴式弹性敏感元件用于测量力矩和转矩。变换压力的弹性敏感元件通常有弹簧管、波纹管、等截面薄板、波纹膜片和膜盒、薄壁圆筒和薄壁半球等。弹簧管可以把压力变换成位移，且弹簧管的自由端的位移量、中心角的变化量与压力p成正比，其刚度较大，灵敏度较小，但过载能力强，常用于测量较大压力。波纹管的线性特性易被破坏，因此它主要用于测量较小压力或压差测量中。作业二 1.何谓电阻式传感器它主要分成哪几种答：电阻式传感器是将被测量转换成电阻值，再经相应测量电路处理后，在显示器记录仪上显示或记

传感器原理与应用复习题及答案【精选】

《传感器原理与应用》试题及答案一、名词解释 1．传感器2．传感器的线性度3．传感器的灵敏度4．传感器的迟滞5．绝对误差6．系统误差7．弹性滞后8．弹性后效9．应变效应10．压电效应11．霍尔效应12．热电效应13．光电效应14．莫尔条纹15．细分二、填空题 1．传感器通常由、、三部分组成。 2．按工作原理可以分为、、、。 3．按输出量形类可分为、、。 4．误差按出现的规律分、、。 5．对传感器进行动态的主要目的是检测传感器的动态性能指标。 6．传感器的过载能力是指传感器在不致引起规定性能指标永久改变的条件下，允许超过的能力。 7．传感检测系统目前正迅速地由模拟式、数字式，向方向发展。 8．已知某传感器的灵敏度为K0，且灵敏度变化量为△K0，则该传感器的灵敏度误差计算公式为rs= 。 9．为了测得比栅距W更小的位移量，光栅传感器要采用技术。 10．在用带孔圆盘所做的光电扭矩测量仪中，利用孔的透光面积表示扭矩大小，透光面积减小，则表明扭矩。 11．电容式压力传感器是变型的。 12．一个半导体应变片的灵敏系数为180，半导体材料的弹性模量为1.8×105Mpa,其中压阻系数πL为Pa-1。 13．图像处理过程中直接检测图像灰度变化点的处理方法称为。 14．热敏电阻常数B大于零的是温度系数的热敏电阻。 15．若测量系统无接地点时，屏蔽导体应连接到信号源的。 16．目前应用于压电式传感器中的压电材料通常有、、。 17．根据电容式传感器的工作原理，电容式传感器有、、三种基本类型 18．热敏电阻按其对温度的不同反应可分为三类、、。 19．光电效应根据产生结果的不同，通常可分为、、三种类型。 20．传感器的灵敏度是指稳态标准条件下，输出与输入的比值。对线性传感器来说，其灵敏度是。 21．用弹性元件和电阻应变片及一些附件可以组成应变片传感器，按用途划分用应变式传感器、应变式传感器等（任填两个）。 22．采用热电阻作为测量温度的元件是将的测量转换为的测量。23．单线圈螺线管式电感传感器主要由线圈、和可沿线圈轴向

传感器原理与工程应用考试题库

传感器原理与工程应用习题一、单项选择题 1、在整个测量过程中，如果影响和决定误差大小的全部因素（条件）始终保持不变，对同一被测量进行多次重复测量，这样的测量称为（ C ） A．组合测量 B．静态测量 C．等精度测量 D．零位式测量 1.1在直流电路中使用电流表和电压表测量负载功率的测量方法属于（ B ）。 A. 直接测量 B. 间接测量 C. 组合测量 D. 等精度测量 2、1属于传感器动态特性指标的是（ B ） A．重复性 B．固有频率 C．灵敏度 D．漂移 2．1不属于传感器静态特性指标的是（ B ） A．重复性 B．固有频率 C．灵敏度 D．漂移 2.2 以下那一项不属于电路参量式传感器的基本形式的是( D )。 A.电阻式 B.电感式 C.电容式 D.电压式 2.2传感器的主要功能是（ A ）。 A. 检测和转换 B. 滤波和放大 C. 调制和解调 D. 传输和显示 3.电阻式传感器是将被测量的变化转换成( B )变化的传感器。 A.电子 B.电压 C.电感 D.电阻 3.1电阻应变片配用的测量电路中，为了克服分布电容的影响，多采用（ D ）。 A．直流平衡电桥 B．直流不平衡电桥 C．交流平衡电桥D．交流不平衡电桥 3.2电阻应变片的初始电阻数值有多种,其中用的最多的是（ B ）。 A、60Ω B、120Ω C、200Ω D、350Ω 3.3电阻应变片式传感器一般不能用来测量下列那些量（ D ）Ａ、位移Ｂ、压力Ｃ、加速度Ｄ、电流 3.4直流电桥的平衡条件为（ B ） A．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 3.5全桥差动电路的电压灵敏度是单臂工作时的（ C ）。

传感器原理及工程应用概述

第二章传感器概述 1、传感器是能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。 2、传感器是由敏感原件和转换原件组成 3、两种分类方法：一种是按被测参数分类，一种是按传感器工作原理分类 4、传感器的基本特性可分为静态特性和动态特性 5、静态特性是指被测量的值处于稳定状态时输入与输出的关系。主要指标有灵敏度、线性度、迟滞、重复性和漂移等。 6、灵敏度是输出量增量ΔY与引起输出量增量ΔY的相应输入量增量ΔX之比。用S表示即S=ΔY\ΔX。 7、线性度是指传感器的输入与输出之间数量关系的线性程度。也叫非线性误差用γL 表示即γL= 8、传感器在相同工作条件下输入量由小到大（正量程）及由大到小（反量程）变化期间输入输出特性曲线不重合的现象称为迟滞。迟滞误差用 9、重复性是指传感器在相同的工作条件下输入量按同一方向做全量程连续多次变化时，所得特性曲线不一致的程度。最大重复差值 10、漂移是指输入量不变的情况下传感器输出量随着时间变化。产生漂移的原因有两个一是传感器自身结构参数一是周围环境。温度漂移的计算第三章应变式传感器 1、电阻应变式传感器是以电阻应变片为转换原件的传感器。 2、工作原理是基于电阻应变效应，即导体在外界作用下产生机械变形（拉伸或压缩）是，其电阻值相应发生变化（应变效应）。 3、电阻应变片分为丝式电阻应变片和箔式电阻应变片。 4、电阻在外力作用下而改变原来尺寸或形状的现象称为变形，而去掉外力后物体又能完全恢复其原来的尺寸和形状，这种变形称为弹性变形。具有弹性变形特性的物体称为弹性原件。 5、应变片的电阻值是指应变片没有粘贴且未受应变时，在室温下测定的电阻值即初始电阻值。 6、将直的电阻丝绕成敏感栅后，虽然长度不变，但应变状态不同，应变片敏感栅的电阻变化减小，因而其灵敏系数K较整长电阻丝的灵敏系数K0小，这种现象称为应变片的横向效应。为了减少横向效应产生的测量误差，现在一半多采用箔式应变片。 7、应变片温度误差：由于测量现场环境温度的改变而给测量带来的附加误差。产生的主要因素有以下两个方面：一是电阻温度系数的影响，一是试件材料和电阻丝材料的线膨胀系数的影响。 8、电阻应变片的温度补偿方法：1）线路补偿法2）应变片的自补法9***电阻应变片的测量电路10、压阻效应是指在一块半导体的某一轴向施加一定的压力时，其电阻值产生变化现象，第四章电感式传感器 1、利用电磁感应原理将被测非电量如、位移、压力、流量、振动等转换成线圈自感系数L或互感系数M的变化，再由测量电路转换为电压或电流的变化量输出，这种装置称为电感式传感器。 2、零点残余电压：传感器在零点位移时的输出电压。产生原因主要有以下两点一是由于两电感线圈的电气参数及导磁体几何尺寸不完全对称，因此在两电感线圈上的电压幅值和相位不同，从而形成了零点残余电压的基波分量。一是由于传感器导磁材料磁化曲线的非线性（如铁磁饱和，磁滞损耗）使得激励电流与磁通波形不一致，从而形成了零点残余电压的高次谐波分量。为减小电感式传感器的零点残余电压，可以采取以下措施1）在设计和工艺上，力求做到磁路对称，铁芯材料均匀；要经过热处理以除去机械应力和改善磁性；两线圈毕恭毕敬绕制要均匀，力求几何尺寸与电气特性保持一致。2）在电路上进行补偿。 3、把被测的非电量变化转化为线圈互感变化的传感器称为互感式传感器。这种传感器

传感器原理与应用习题及答案

《第一章传感器的一般特性》 1 试绘制转速和输出电压的关系曲线，并确定： 1）该测速发电机的灵敏度。 2）该测速发电机的线性度。 2．已知一热电偶的时间常数τ=10s，若用它来测量一台炉子的温度，炉内温度在540οC和500οC 之间按近似正弦曲线波动，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，以及输入与输出信号之间的相位差和滞后时间。 3．用一只时间常数为0.355s 的一阶传感器去测量周期分别为1s、2s和3s的正弦信号，问幅值误差为多少？ 4．若用一阶传感器作100Hz正弦信号的测试，如幅值误差要求限制在5%以内，则时间常数应取多少？若在该时间常数下，同一传感器作50Hz正弦信号的测试，这时的幅值误差和相角有多大？ 5．已知某二阶系统传感器的固有频率f0=10kHz，阻尼比ξ=0.1，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。 6．某压力传感器属于二阶系统，其固有频率为1000Hz,阻尼比为临界值的50%,当500Hz的简谐压力输入后，试求其幅值误差和相位滞后。《第二章应变式传感器》 1．假设某电阻应变计在输入应变为5000με时电阻变化为1%，试确定该应变计的灵敏系数。又若在使用该应变计的过程中，采用的灵敏系数为 1.9，试确定由此而产生的测量误差的正负和大小。 2．如下图所示的系统中：①当F＝0和热源移开时，R l＝R2＝R3＝R4，及U0＝0；②各应变片的灵敏系数皆为+2.0，且其电阻温度系数为正值；③梁的弹性模量随温度增加而减小；④应变片的热膨胀系数比梁的大；⑤假定应变片的温度和紧接在它下面的梁的温度一样。在时间t＝0时，在梁的自由端加上一向上的力，然后维持不变，在振荡消失之后，在一稍后的时间t1打开辐射源，然后就一直开着，试简要绘出U0和t的关系曲线的一般形状，并通过仔细推理说明你给出这种曲线形状的理由。

常用传感器的工作原理及应用

3.1.1电阻式传感器的工作原理应变：物体在外部压力或拉力作用下发生形变的现象弹性应变：当外力去除后，物体能够完全恢复其尺寸和形状的应变弹性元件：具有弹性应变特性的物体 3.1.3电阻应变式传感器电阻应变式传感器利用电阻应变片将应变转换为电阻值变化的传感器。工作原理：当被测物理量作用于弹性元件上，弹性元件在力、力矩或压力等的作用下发生变形，产生相应的应变或位移，然后传递给与之相连的应变片，引起应变片的电阻值变化，通过测量电路变成电量输出。输出的电量大小反映被测量的大小。结构：应变式传感器由弹性元件上粘贴电阻应变片构成。应用：广泛用于力、力矩、压力、加速度、重量等参数的测量。 1．电阻应变效应 ○

电阻应变片的工作原理是基于应变效应，即导体或半导体材料在外界力的作用下产生机械变形时，其电阻值相应发生变化，这种现象称为“应变效应”。 2．电阻应变片的结构基片 b l 电阻丝式敏感栅金属电阻应变片的结构 4．电阻应变式传感器的应用（1）应变式力传感器被测物理量：荷重或力一

二主要用途：作为各种电子称与材料试验机的测力元件、发动机的推力测试、水坝坝体承载状况监测等。力传感器的弹性元件：柱式、筒式、环式、悬臂式等（2）应变式压力传感器主要用来测量流动介质的动态或静态压力应变片压力传感器大多采用膜片式或筒式弹性元件。（3）应变式容器内液体重量传感器感压膜感受上面液体的压力。（4）应变式加速度传感器用于物体加速度的测量。依据：a =F/m 。 3.2电容式传感器 3.2.1电容式传感器的工作原理由绝缘介质分开的两个平行金属板组成的平板电容器，如果不考虑边缘效应，其电容量为当被测参数变化使得S 、d 或ε发生变化时，电容量C 也随之变化。 d S C ε=

《传感器原理及工程应用》第四版郁有文课后答案

第一章传感与检测技术的理论基础 1．什么是测量值的绝对误差、相对误差、引用误差？答：某量值的测得值和真值之差称为绝对误差。相对误差有实际相对误差和标称相对误差两种表示方法。实际相对误差是绝对误差与被测量的真值之比；标称相对误差是绝对误差与测得值之比。引用误差是仪表中通用的一种误差表示方法，也用相对误差表示，它是相对于仪表满量程的一种误差。引用误差是绝对误差（在仪表中指的是某一刻度点的示值误差）与仪表的量程之比。 2．什么是测量误差？测量误差有几种表示方法？它们通常应用在什么场合？答：测量误差是测得值与被测量的真值之差。测量误差可用绝对误差和相对误差表示,引用误差也是相对误差的一种表示方法。在实际测量中，有时要用到修正值，而修正值是与绝对误差大小相等符号相反的值。在计算相对误差时也必须知道绝对误差的大小才能计算。采用绝对误差难以评定测量精度的高低，而采用相对误差比较客观地反映测量精度

引用误差是仪表中应用的一种相对误差，仪表的精度是用引用误差表示的。 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：绝对误差142 140 2 kPa 142 140 实际相对误差100% 1.43% 140 142 140 标称相对误差100% 1.41% 142 142 140 引用误差100% 1% 150 ( 50) 4. 什么是随机误差？随机误差产生的原因是什么？如何减小随机误差对测量结果的影响？答：在同一测量条件下，多次测量同一被测量时，其绝对值和符号以不可预定方式变化着的误差称为随机误差。随机误差是由很多不便掌握或暂时未能掌握的微小因素（测量装置方面的因素、环境方面的因素、人员方面的因素），如电磁场的微变，零件的摩擦、间隙，热起伏，空气扰动，气压及湿度的变化，测量人员感觉器官的生理变化等，对测量值的综合影响所造成的。对于测量列中的某一个测得值来说，随机误差的出现具有随机性，

传感器原理及应用试题库

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，光电效应，热释电效应三种。 4.亮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。 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部接线方式： U CE 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+4π2f2τ2) 20.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；

《传感器原理及应用》课后答案

第1章传感器基础理论思考题与习题答案什么是传感器（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。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。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，如书中图所示。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。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 3 3 30010 60 510 U k X - - ?? === ?? 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=℃、S2=mV、S3=V，求系统的总的灵敏度。某线性位移测量仪，当被测位移由变到时，位移测量仪的输出电压由减至，求该仪器的灵敏度。

传感器原理与工程应用复习题参考答案1

《传感器原理及工程应用》习题答案第1章传感与检测技术的理论基础（P26） 1－3 用测量围为－50～150kPa 的压力传感器测量140kPa 的压力时，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：已知：真值L ＝ 140kPa 测量值 x ＝142kPa 测量上限＝150kPa 测量下限＝－50kPa ∴ 绝对误差 Δ＝x-L=142-140=2(kPa) 实际相对误差％＝＝43.1140 2 ≈?L δ 标称相对误差％＝＝41.1142 2 ≈?x δ引用误差％－－＝测量上限－测量下限＝ 1)50(1502≈?γ

1－10 对某节流元件（孔板）开孔直径d 20的尺寸进行了15次测量，测量数据如下（单位：mm ）： 120.42 120.43 120.40 120.42 120.43 120.39 120.30 120.40 120.43 120.41 120.43 120.42 120.39 120.39 120.40 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：对测量数据列表如下：当n ＝15时，若取置信概率P ＝0.95，查表可得格拉布斯系数G ＝2.41。则 2072.410.03270.0788()0.104d G mm v σ=?=<=-，所以7d 为粗大误差数据，应当剔除。然后重新计算平均值和标准偏差。当n ＝14时，若取置信概率P ＝0.95，查表可得格拉布斯系数G ＝2.37。则 20 2.370.01610.0382()d i G mm v σ=?=>，所以其他14个测量值中没有坏值。计算算术平均值的标准偏差 20 0.0043()d mm σσ= = = 20 330.00430.013()d mm σ=?= 所以，测量结果为：20(120.4110.013)()(99.73%)d mm P =±= 1－14 交流电路的电抗数值方程为

(完整版)传感器原理及应用试题库(已做)

: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.金属丝应变传感器设计过程中为了减少横向效应，可米用直线栅式应变计和箔式应变计结构。 3. 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 4. 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）=△ y△ x。 5. 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。 6. 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。 7. 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。 8. 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。 9. 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。 10. 国家标准GB7665--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。11. 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12. 传感器静态特性的灵敏度用公式表示为：心）=输出量的变化值/输入量的变化值=△ y/ △ x 13. 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。 14. 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。

传感器原理及工程应用设计

传感器原理及工程应用设计（论文）压电传感器在动平衡测量系统中的设计与应用学生姓名：李梦娇学号：20094073231 所在学院：信息技术学院专业：电气工程及其自动化（2）班中国·大庆 2011年12月

摘要传感器是动平衡测量系统中的重要元件之一, 是一种将不平衡量产生的振动信号不失真地转变成电信号的装置。利用压电式力传感器作为动平衡测量系统中的敏感元件来测量不平衡质量引起的振动。重点阐述了该压电式力传感器的结构设计、安装位置设计及振动信号检测中的关键问题。同时, 详细分析了该传感器的信号调理电路特点。现场实验结果表明, 设计的压电式力传感器在动平衡测量中的性能良好。动平衡处理是旋转部件必须采取的工艺措施之一, 以单片机为核心的动平衡测量系统将逐步取代常规动平衡仪。关键词：动平衡振动信号压电式力传感器调理电路测量系统单片机

ABSTRACT As one of the important elements in the dynamic balancing measurement system, transducer is the device that converts the vibration signal caused by the mi balance into electrical signal without distortion. The piezoelectric pressure transducer is app lied to dynamic balancing measurement system formeasuring the vibration caused by mi balanced mass. The structure design and the installation location of the piezoelectric force transducer and the critical issues in vibration signal detection are expounded. The characteristics of the signal conditioning circuit of this transducer are analyzed in detail. The experimental results show that the performance of the piezoelectric pressure transducer offers excellent performance in dynamic balancing measurement. The dynamic equilibration measurement is one of the main technological steps to betaken for all the swiveling part s. T he conventional dynamic equilibration measurement system is being replaced by a new o ne based on a monolithic computer. Keyword:dynamic balance vibration signal Piezoelectric force transducer Conditioning circuit Measurement system Monolithic computer

传感器原理设计与应用重点总结

本文档根据老师最后一次课上课时所说的相关内容并根据我自己的个人情况简要整理，相对简洁，和大家分享一下。考虑到老师说的内容和考试内容相比，可能不够完整；而且个人水平有限，不可能把握的很准确，所以只是参考而已。。。建议大家根据自己的理解补充完善~ 第一章：传感器概论 1、传感器的定义：传感器（或敏感元件）基于一定的变换原理/规律将被测量（主要是非电量的测量，可采用非电量电测技术）转换成电量信号。变换原理/规律涉及到物理、化学、生物学、材料学等学科。 2、传感器的组成：传感器一般由敏感元件（将非电量变成某一中间量）、转换元件（将中间量转换成电量）、测量电路（将转换元件输出的电量变换成可直接利用的电信号）三部分组成，有的传感器还需加上辅助电源。 3、传感器的分类按变换原理分类——>利用不同的效应构成物理型、化学型、生物型等传感器。按构成原理分类：结构型：依靠机械结构参数变化来实现变换。物性型：利用材料本身的物理性质来实现变换。按输入量的不同分类——>温度、压力、位移、流量、速度等传感器按变换工作原理分类: 电路参数型:电阻型、电容型、电感型传感器按参电量如：Q（电量）、I、U、E 等分类:磁电型、热电型、压电型、霍尔型、光电式传感器 4、传感器技术的发展动向：教材表述：发现新现象、开发新材料、采用微细加工技术、研制多功能集成传感器、智能化传感器、新一代航天传感器、仿生传感器老师表述：微型化、集成化、廉价。第二章：传感器的一般特性 1、静态特性检测系统的四种典型静态特性线性度：传感器的输出与输入之间的线性程度。传感器的理想输出-输入特性是线性的。灵敏度：系统在静态工作的条件下，其单位输入所产生的输出，实为拟合曲线上某点的斜率。即S N=输入量的变化/输出量的变化=dy/dx 迟滞性：特性表明传感器在正（输入量增大）反（输入量减小）行程期间输出-输入特性曲线不重合的程度。（产生的原因：传感器机械部分存在的不可避免的缺陷。）重复性：重复性表示传感器在输入量按同一方向作全量程多次测量时所得特性曲线不一致程度。曲线的重复性好，误差也小。产生的原因与迟滞性类似。精确度. 测量范围和量程. 零漂和温漂. 2、动态特性：（传感器对激励（输入）的响应（输出）特性）动态误差：输出信号不与输入信号具有完全相同的时间函数，它们之间的差异。包括：稳态动态误差、暂态动态误差

传感器原理与应用习题课后答案_第2章到第8章

《传感器原理与应用》及《传感器与测量技术》习题集与部分参考答案教材：传感器技术（第3版）贾伯年主编，及其他参考书第2章电阻式传感器 2-1 金属应变计与半导体应变计在工作机理上有何异同？试比较应变计各种灵敏系数概念的不同物理意义。答：（1）相同点：它们都是在外界力作用下产生机械变形，从而导致材料的电阻发生变化所；不同点：金属材料的应变效应以机械形变为主，材料的电阻率相对变化为辅；而半导体材料则正好相反，其应变效应以机械形变导致的电阻率的相对变化为主，而机械形变为辅。（2）对于金属材料，灵敏系数K0=Km=(1+2μ)+C(1-2μ)。前部分为受力后金属几何尺寸变化，一般μ≈，因此（1+2μ）=；后部分为电阻率随应变而变的部分。金属丝材的应变电阻效应以结构尺寸变化为主。对于半导体材料，灵敏系数K0=Ks=(1+2μ)+πE 。前部分同样为尺寸变化，后部分为半导体材料的压阻效应所致，而πE>>(1+2μ)，因此K0=Ks=πE 。半导体材料的应变电阻效应主要基于压阻效应。 2-2 从丝绕式应变计的横向效应考虑，应该如何正确选择和使用应变计？在测量应力梯度较大或应力集中的静态应力和动态应力时，还需考虑什么因素？ 2-3 简述电阻应变计产生热输出（温度误差）的原因及其补偿办法。答：电阻应变计的温度效应及其热输出由两部分组成：前部分为热阻效应所造成；后部分为敏感栅与试件热膨胀失配所引起。在工作温度变化较大时，会产生温度误差。补偿办法：1、温度自补偿法（1）单丝自补偿应变计；(2) 双丝自补偿应变计 2、桥路补偿法（1）双丝半桥式；（2）补偿块法 2-4 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。答：原因：)(211)(44 433221144332211R R R R R R R R R R R R R R R R U U ?+?+?+?+?-?+?-?=? 上式分母中含ΔRi/Ri ，是造成输出量的非线性因素。无论是输出电压还是电流，实际上都与ΔRi/Ri 呈非线性关系。措施：(1) 差动电桥补偿法：差动电桥呈现相对臂“和”，相邻臂“差”的特征，通过应变计合理布片达到补偿目的。常用的有半桥差动电路和全桥差动电路。 (2) 恒流源补偿法：误差主要由于应变电阻ΔRi 的变化引起工作臂电流的变化所致。采用恒流源，可减小误差。 2-5 如何用电阻应变计构成应变式传感器？对其各组成部分有何要求？答：一是作为敏感元件，直接用于被测试件的应变测量；另一是作为转换元件，通过弹性敏感元件构成传感器，用以对任何能转变成弹性元件应变的其他物理量作间接测量。要求：非线性误差要小（<%~%），力学性能参数受环境温度影响小，并与弹性元件匹配。 2-6 现有栅长3mm 和5mm 两种丝式应变计，其横向效应系数分别为5%和3%。欲用来测量泊松比μ=的铝合