传感器1(答案)
第一章
1-3 有一金属电阻应变片，其灵敏度S=2.5，R =120Ω，设工作时其应变为1200με，问ΔR 是多少？若将此应变片与2V 直流电源组成回路，试求无应变时和有应变时回路的电流各是多少？
解: 由P18,公式(1-6)可知，
Ω
=???===36.05.21012001206
S R dR S R dR ξξ
无应变 mA
A R
U t i 3.8103.8100
222)(3
=?=?==-
有应变 mA
A R
R U t i 8.5108.536
.024022)(3
=?=+=
?+=
-
1-4 应变片称重传感器，其弹性体为圆柱体，直径D=10cm ，材料弹性模量E=205×109N/m 2，用它称50吨重物体，若用电阻丝式应变片，应变片的灵敏度系数S=2，R=120Ω，问电阻变化多少？
解： 因为：A
F E
=
=σσ
ξ
所以：E
D N AE
F ????=
=
2
)2
(
)
(10100050πξ
4
2
92210
1.3)
(10205)()2
1.0(
)
(10100050-?=?????=
m N m N π
)(754.010*******.312044Ω=?=???==--S R dR ξ
1-5 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，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的灵敏度？并说明差动传感器为什么能提高灵敏度和减少线性误差。
解： )(10
85.810
110
85.82
19
3
120m F A m
A A C ---?=??=
=
δ
ξξ
)(10
83.910
9.010
85.82
19
3
12
0'
m F A m
A A C ---?=??=
?+=
δ
δξξ
)(10983.010)85.883.9(21919'm F C C C --?=?-=-=? %1110
85.81098.019
19=??=
?=--A A C
C S
差动结构：
%
2210
85.81094.1)
(10
94.110)]04*.85.8()85.883.9[()
(10
04.810
1.11085.8)(1083.99
92
9
9
2
9
3
12
2
9
=??=
?=
?=?-+-=??=??=
?-?=?+--------A A C
C S m F A A A A A C m F A A C C m F A C C
灵敏度提高一倍。 非线性改善讨论： 非差动时 ：1
0)1(-?-
=?-=
?+δ
δ
δ
δξξC A C C
)
(1δδδ
δ?-?=
?C
C
当1<
])(
)(1[3
2
?????+?+?+
?=?δ
δ
δδ
δδ
δδ
C
C (1)
差动结构时：
1
11)1(-?-=?+=δδ
C C C C 1
12)
1(-?+=?-=δ
δ
C C C C
当1<
2
1?????+?+?+=δ
δ
δ
δ
δ
δ
C C ])()(1[3
22?????-?+?-
=δ
δ
δδ
δδ
C C ])(
)(1[25
321????+?+?+?+=-=?δ
δ
δ
δδ
δ
C C C C
所以：
])()(
1[2
4
2
????+?+?+?=?δ
δ
δδ
δδ
C
C
比较式(1),式(2)可知，其线性度和灵敏度都会改善。
1-6 有一电容测微仪，其传感器的圆形板极半径r=5mm ，开始初始间隙δ=0.3mm ，问
（1）工作时，如果传感器与工件的间隙缩小1μm ，电容变化量是多少？
（2）若测量电路灵敏度S 1=100mv/PF ，读数仪表的灵敏度S 2=5格/mv ，上述情况下，仪表的指示值变化多少格？
解：δδ
πξξd r
C 2
20-=
? 对空气 1=ξ
所以： )
()10
3.0()
(10
1)()005.0()(10
85.812
23
6
2212
m m m m F C ---???????=
?π
F 151072.7-?=
PF F 12101= 所以 PF C 31072.7-?=?
(2) 格格）（86.3)(5)(1001072.73
=???-mv PF mv PF
1-11 变磁阻式传感器，如图1-10所示，铁芯导磁截面积A=1.5cm 2，长度 =20cm ，铁芯相对磁导率μ=5000，线圈匝数W=3000，若原始气隙δ0=0.5cm ，若Δδ=±0.1mm ：
（1）求其灵敏度ΔL /Δδ=？
（2）采用差动方式如图1-11，其灵敏度ΔL/Δδ=？
解： (1))(9.33)
10
5.0(2105.110
4)103(22
2
4
7
2320
02
m H A N S =???????=
=
---πδ
μ
(2)差动：
δδ?+ 时，)(166.010)01.05.0(210
5.110
4)103()(22
4
7
2302
H A N L =?+??????=
?+=
---πδδμ
δδ?- 时，)
(176.010
)01.05.0(210
5.110
4)103()(22
4
7
2
3
02H A N L =?-??????=
?-=
---πδδμ
)(7010
01.0166
.0173.02
m H L S =?-=
??=
-δ
传感器的基本概念
传感器的基本概念 传感器的定义及组成传感器的概念来自“感觉（sensor）”一词，人们为了研究自然现象，仅仅依靠人的五官获取外界信息是远远不够的，于是发明了能代替或补充人五官功能的传感器，工程上也将传感器称为“变换器”。 根据国标（GB7665－87），传感器的定义为：“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。”这一定义所表述的传感器的主要内涵包括： 1）从传感器的输入端来看：一个指定的传感器只能感受规定的被测量，即传感器对规定的物理量具有最大的灵敏度和最好的选择性。例如温度传感器只能用于测温，而不希望它同时还受其它物理量的影响。 2）从传感器的输出端来看：传感器的输出信号为“可用信号”，这里所谓的“可用信号”是指便于处理、传输的信号，最常见的是电信号、光信号。可以预料，未来的“可用信号”或许是更先进更实用的其它信号形式。 3）从输入与输出的关系来看：它们之间的关系具有“一定规律”，即传感器的输入与输出不仅是相关的，而且可以用确定的数学模型来描述，也就是具有确定规律的静态特性和动态特性。 传感器的基本功能是检测信号和信号转换。传感器总是处于测试系统的最前端，用来获取检测信息，其性能将直接影响整个测试系统，对测量精确度起着决定性作用。传感器的组成按其定义一般由敏感元件、变换元件、信号调理电路三部分组成，有时还需外加辅助电源提供转换能量，如图4.1.1所示。 图中的敏感元件直接感受被测量（一般为非电量）并将其转换为易于转换成电量的其他物理量；再经变换元件转换成电参量（电压、电流、电阻、电感、电容等）；最后信号调理电路将这一电参量转换成易于进一步传输和处理的形式。 当然，不是所有的传感器都有敏感、变换元件之分，有些传感器是将两者合二为一，还有些新型的传感器将敏感元件、变换元件及信号调理电路集成为一个器件。在机械量（如力、压力、位移、速度等）测量中，常采用弹性元件作为敏感元件。这种弹性元件也叫弹性敏感元件或测量敏感元件，它可以把被测量由一种物理状态变换为所需要的另一种物理状态。 传感器的分类传感器的种类繁多，往往同一种被测量可以用不同类型的传感器来测量，而同一原理的传感器又可测量多种物理量，因此传感器有许多种分类方法。常用的分类方法有： 1．按被测量分类1）机械量：位移、力、速度、加速度、……2）热工量：温度、热量、流量（速）、压力（差）、液位、……3）物性参量：浓度、粘度、比
《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 1.1什么是传感器？（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。 1.2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。 1.3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1.1所示。 1.4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。 1.5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 - - ?? === ?? 1.6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=0.2mV/℃、
传感器分类及常见传感器的应用
机电一体化技术常用传感器及其原理 班级：机械设计制造及其自动化： 学号：
一、传感器的分类 传感器有许多分类方法，但常用的分类方法有两种，一种是按被测物理量来分；另一种是按传感器的工作原理来分。按被测物理量划分的传感器，常见的有：温度传感器、湿度传感器、压力传感器、位移传感器、流量传感器、液位传感器、力传感器、加速度传感器、转矩传感器等。 按工作原理可划分为： 1．电学式传感器 电学式传感器是非电量电测技术中应用围较广的一种传感器，常用的有电阻式传感器、电容式传感器、电感式传感器、磁电式传感器及电涡流式传感器等。 电阻式传感器是利用变阻器将被测非电量转换为电阻信号的原理制成。电阻式传感器一般有电位器式、触点变阻式、电阻应变片式及压阻式传感器等。电阻式传感器主要用于位移、压力、力、应变、力矩、气流流速、液位和液体流量等参数的测量。 电容式传感器是利用改变电容的几何尺寸或改变介质的性质和含量，从而使电容量发生变化的原理制成。主要用于压力、位移、液位、厚度、水分含量等参数的测量。 电感式传感器是利用改变磁路几何尺寸、磁体位置来改变电感或互感的电感量或压磁效应原理制成的。主要用于位移、压力、力、振动、加速度等参数的测量。 磁电式传感器是利用电磁感应原理，把被测非电量转换成电量制成。主要用于流量、转速和位移等参数的测量。 电涡流式传感器是利用金屑在磁场中运动切割磁力线，在金属形成涡流的原理制成。主要用于位移及厚度等参数的测量。
2．磁学式传感器 磁学式传感器是利用铁磁物质的一些物理效应而制成的，主要用于位移、转矩等参数的测量。 3．光电式传感器 光电式传感器在非电量电测及自动控制技术中占有重要的地位。它是利用光电器件的光电效应和光学原理制成的，主要用于光强、光通量、位移、浓度等参数的测量。 4．电势型传感器 电势型传感器是利用热电效应、光电效应、霍尔效应等原理制成，主要用于温度、磁通、电流、速度、光强、热辐射等参数的测量。 5．电荷传感器 电荷传感器是利用压电效应原理制成的，主要用于力及加速度的测量。 6．半导体传感器 半导体传感器是利用半导体的压阻效应、光电效应、磁电效应、半导体与气体接触产生物质变化等原理制成，主要用于温度、湿度、压力、加速度、磁场和有害气体的测量。7．谐振式传感器 谐振式传感器是利用改变电或机械的固有参数来改变谐振频率的原理制成，主要用来测量压力。 8．电化学式传感器 电化学式传感器是以离子导电为基础制成，根据其电特性的形成不同，电化学传感器可分为电位式传感器、电导式传感器、电量式传感器、极谱式传感器和电解式传感器等。电化学式传感器主要用于分析气体、液体或溶于液体的固体成分、液体的酸碱度、电导率及氧化还原电位等参数的测量。
初步认识传感器
一、什么是传感器 传感器是一种能把物理量或化学量转变成便于利用的电信号的器件。国际电工委员会（IEC:InternationalElectrotechnical Committee）的定义为：“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”。按照Gopel等的说法是：“传感器是包括承载体和电路连接的敏感元件”，而“传感器系统则是组合有某种信息处理（模拟或数字）能力的系统”。 传感器的发展历程的可大致分为三代：第一代是结构型传感器，它利用结构参量变化来感受和转化信号。第二代是上 70 年代发展起来的固体型传感器，这种传感器由半导体、电介质、磁性材料等固体元件构成，是利用材料某些特性制成。第三代传感器是 2000 年开始逐渐发展的智能型传感器。智能传感器至今科学界尚无规范化的统一定义，简单概括，智能传感器带有微处理机，具有采集、处理、交换信息的能力，是传感器集成化与微处理机相结合的产物。 在当今这个信息化的时代，传感器诸多的应用场景需要更加快速地获得更精准更全面的信息。 以物联网为例，传感器位于最关键的感知层，不仅像传统传感器一样作为接收和传递信息的入口，更需要分析、处理、记忆、存储海量数据的这些功能。而智能传感器则可以充分满足这些要求，其具体优势功能包括：（1）自补偿与自诊断功能；（2）信息存储与记忆功能；（3）自学习与自适应功能；（4）数字输出功能 二、传感器市场和分类 目前主流的传感器以气体传感器、流量传感器、压力传感器、热释电传感器和湿度传感器为主，并覆盖加速度传感器、柔性传感器、MEMS 传感器等。
目前，部分传感器市场比如压力传感器、温度传感器、流量传感器、水平传感器已表现出成熟市场的特征。流量传感器、压力传感器、温度传感器的市场规模最大，分别占到整个传感器市场的21%、19%和14%。 传感器市场的主要增长来自于可穿戴设备传感器、MEMS传感器、生物传感器等新兴智能传感器。 全球市场的众多产品中，CMOS图像传感器市占率最高，占据全球近 45%的市场份额，其次是指纹传感器、压力传感器、射频识别传感器，三者市占率均为 9%。 根据中国信通院最新的数据统计，2016 年全球智能传感器市场规模达 258 亿美元（1710 亿人民币），预计 2019 年将达到 378.5 亿美元，年均符合增长率 13.6%。 根据 Global Market Insights 最新的数据统计， 2015 年，美洲地区占据了全球市场的最大份额，亚太地区（中国、日本、韩国、印度、澳大利亚）位居第二，占领了 23%的市场份额。美洲地区预计在 2022 年前将一直主导智能传感器市场。而亚太地区由于汽车和消费电子领域等下游产业的带动，则成为市场规模增长最快的地区。
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：
最新传感器试题及答案
一、填空题(20分) 1.传感器由（敏感元件，转换元件，基本转换电路）三部分组成。 2.在选购线性仪表时，必须考虑应尽量使选购的仪表量程为欲测量的（1.5 ） 倍左右为宜。 3.灵敏度的物理意义是（达到稳定工作状态时输出变化量与引起此变化的输入变化量之比。） 4. 精确度是指（测量结果中各种误差的综合，表示测量结果与被测量的真值之间的一致程度。） 5．为了测得比栅距W更小的位移量，光栅传感器要采用（细分）技术。 6.热电阻主要是利用电阻随温度升高而（增大）这一特性来测量温度的。 7.传感器静态特性主要有（线性度，迟滞，重复性，灵敏度）性能指标来描述。 8.电容传感器有三种基本类型，即(变极距型电容传感器、变面积型电容传感器, 变介电常数型电容传感器) 型。 9.压电材料在使用中一般是两片以上在,以电荷作为输出的地方一般是把压电元件（并联）起来，而当以电压作为输出的时候则一般是把压电元件（串联)起来 10.压电式传感器的工作原理是：某些物质在外界机械力作用下，其内部产生机械压力，从而引起极化现象，这种现象称为（顺压电效应）。相反，某些物质在外界磁场的作用下会产生机械变形，这种现象称为（逆压电效应）。 11. 压力传感器有三种基本类型，即（电容式，电感式，霍尔式）型. 12.抑制干扰的基本原则有（消除干扰源，远离干扰源，防止干扰窜入）. 二、选择题（30分,每题3分）1、下列( )不能用做加速度检测传感器。D.热电偶 2、将超声波（机械振动波）转换成电信号是利用压电材料的( ).C．压电效应 3、下列被测物理量适合于使用红外传感器进行测量的是（）. C．温度 4、属于传感器动态特性指标的是（）.D．固有频率 5、对压电式加速度传感器，希望其固有频率( ).C.尽量高些 6、信号传输过程中，产生干扰的原因是( )C.干扰的耦合通道 7、在以下几种传感器当中( )属于自发电型传感器.C、热电偶 8、莫尔条纹光栅传感器的输出是( ).A.数字脉冲式 9、半导体应变片具有( )等优点.A.灵敏度高 10、将电阻应变片贴在( )上，就可以分别做成测力、位移、加速度等参数的传感器. C.弹性元件 11、半导体热敏电阻率随着温度上升，电阻率( ).B.迅速下降 12、在热电偶测温回路中经常使用补偿导线的最主要的目的是( ). C、将热电偶冷端延长到远离高温区的地方 13、在以下几种传感器当中( ABD 随便选一个)不属于自发电型传感器. A、电容式 B、电阻式 C、热电偶 D、电感式 14、( )的数值越大,热电偶的输出热电势就越大.D、热端和冷端的温差 15、热电阻测量转换电路采用三线制是为了( B、减小引线电阻的影响). 16、下列( )不能用做加速度检测传感器.B.压电式 三、简答题（30分） 1.传感器的定义和组成框图？画出自动控制系统原理框图并指明传感器在系统中的位置和
通用技术认识传感器课件及其教案
通用技术《认识传感器》课件及其教案 选修 选修1：电子控制技术 电子控制技术是一门运用电子电路实现信息或能量改变的技术。本模块提供了学习设计和制作电子控制系统的机会，以使学生接触和尝试解决更具有趣味、更富有价值的技术问题。 本模块由“传感器”“数字电路”“电磁继电器”和“电子控制系统及其应用”四个主题组成。前面三个主题分别阐述电子控制系统的三个组成部分，突出各个组成部分的作用。第四个主题是将前三个主题组合成一个控制系统，并通过应用性设计，对“技术与设计1”和“技术与设计2”内容进行应用、综合和拓展。 通过本模块的学习，学生应该了解电子控制电路的构成，知道数字电路的基础知识及其在电子控制技术中的应用；学会设计和安装电子控制电路，能运用系统的方法分析电子控制的过程和可能发生的故障，并用试验的方法进行优化，以提高解决实际技术问题的能力。 教学中应密切结合学生的生活经验和典型实例，把重点放在电子控制电路的实际运用和改进上，强调综合运用系统和控制的方法，分析和解决设计中遇到的问题。 (一) 传感器 【课程目标】 1．认识常见的传感器，能用多用电表检测传感器。 2．知道传感器的作用及其应用。 【学习要求】 1．能认识常见传感器的实物外形和电路符号。 2．能使用多用电表检测光敏传感器、热敏传感器等常见传感器。 3．知道传感器的作用和应用。 【教学建议】 1．在教学中，应尽量收集多种传感器实物，让学生从外形上认识常见的传感器。 2．在教学中，可通过人体的感觉器官与传感器的对应类比，引入并认识传感器的特性。 3．在传感器的应用案例教学中，可通过实地观察、调查、咨询、查阅产品说明书或有关的技术资料等多种方式，了解各种传感器在生活、生产、军事等方面的应用，分析它在电子控制系统中的作用。如：热敏传感器可以在自动电饭锅、冰箱等电器中用来控制温度。 (二) 数字电路 【课程目标】 1．通过比较数字信号和模拟信号，了解数字信号的特性，知道数字信号的优点。 2．知道数字信号中“1”和“0”的意义，了解数字电路是一种能够方便地处理“1”和“0”两种状态的电路。 3．了解晶体三极管的开关特性及其在数字电路中的应用。 4．熟悉与门、或门和非门等三种基本逻辑门的电路符号及各自的逻辑关系，会填写它们的真值表，能画出波形图。 5．知道与非门、或非门的电路符号及各自的逻辑关系，会填写它们的真值表，能画出波形图。 6．知道常见的数字集成电路的类型，并能用数字集成电路安装简单的实用电路装置。 7．能够对数字电路进行简单的组合设计和制作，并进行试验。 【学习要求】 1．通过比较数字信号和模拟信号，了解数字信号的特性，知道数字信号中“1”和“0”
传感器课后答案解析
第1章概述 1.什么是传感器 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。常用的线性化方法是：切线或割线拟合，过零旋转拟合，端点平移来近似，多数情况下用最小二乘法来求出拟合直线。 利用压力传感器所得测试数据如下表所示，计算其非线性误差、迟滞和重复性误差。设压力为0MPa 时输出为0mV,压力为时输出最大且为. 非线性误差略 正反行程最大偏差Hmax=，所以γH=±%=±%=±% 重复性最大偏差为Rmax=，所以γR=±=±%=±% 什么是传感器的动态特性如何分析传感器的动态特性 传感器的动态特性是指传感器对动态激励（输入）的响应（输出）特性，即输出对随时间变化的输入量的响应特性。
传感器课后答案
第一章 1、何为传感器及传感技术？ 人们通常将能把被测物理量或化学量转换为与之有对应关系的电量输出的装置称为传感器，这种技术被称 为传感技术。 2、传感器通常由哪几部分组成？通常传感器可以分为哪几类？若按转换原理分类，可以分成几类？ 传感器通常由敏感元件、传感元件和其他辅助元件组成，有时也把信号调节和转换电路、辅助电源作为传 感器的组成部分。 传感器一般按测定量和转换原理两种方法进行分类。 按转换原理分类可以分为能量转换型传感器和能量控制型传感器。 3、传感器的特性参数主要有哪些？选用传感器应注意什么问题？ 传感器的特性参数：1 静态参数：精密度，表示测量结果中随机误差大小的程度。 正确度,表示测量结果中系统误差大小程度。 准确度，表示测量结果与被测量的真值之间的一致程度。 稳定度、鉴别度、分辨力、死区、回程误差、线性误差、零位误差等。 动态参数：时间常数t:在恒定激励理 第二章 1、光电效应有哪几种？与之对应的光电器件和有哪些？ 光电传感器的工作原理基于光电效应。 光电效应总共有三类：外光电效应（光电原件有：光电管、光电倍增管等、内光电效应（光敏电阻）、光生 伏特效应（光电池、光敏二极管和光敏三极管） 2、什么是光生伏特效应？ 光生伏特效应：在光线的作用下能使物体产生一定方向电动势的现象。 3、试比较光敏电阻、光电池、光敏二极管和光敏三极管的性能差异，并简述在不同的场和下应选用哪种器 件最为合适。 光敏二极管：非线性器件，具有单向导电性。（PN 结装在管壳的顶部，可以直接爱到光的照射）通常处于 反向偏置状态，当没有交照射时，其反向电阻很大反向，反向电流很小，这种电流称为暗电流。当有光照 射时，PN 结及附近产生电子-空穴对，它们的反向电压作用下参与导电，形成比无光照时大得多的反向电 流，该反向电流称为光电流。 不管硅管还是锗管，当入射光波长增加时，相对灵敏度都下降。，因为光子能量太小不足以激发电子-空穴 对，而不能达到PN 结，因此灵敏度下降。 探测可见光和赤热物时，硅管。对红外光进行探测用锗管。光敏三极管：有两个PN 结，比光敏二极管拥有更高的灵敏度。 光敏电阻：主要生产的光敏电阻为硫化镉。 7、简述光纤的结构和传光原理。光纤传感器有哪些类型？他们之间有什么区别？
传感器答案
1．简述电容式传感器的基本原理． 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 d A C ε= (4-1) 当被测参数变化使得式（4-1）中的S 、d 或ε发生变化时，电容量C 也随之变化。如果保持其中两个参数不变，而仅改变其中一个参数，并且使该参数与被测量之间存在某种一一对应的函数关系，就可把该参数的变化转换为电容量的变化，通过测量电路就可转换为电压、电流、频率等电信号输出，这就是电容式传感器的基本原理。 2．电容式传感器可分为那些类型？ 变极距型 —— 改变d 变面积型 —— 改变S 变介电常数型 —— 改变ε 3. 为什么说变间隙型电容传感器特性是非线性的?采取什么措施可改善其非线性特征? 4. 什么是边缘效应？边缘效应产生的后果？减小边缘效应的方法？
5. 电感式传感器的种类。简述自感式电感传感器的工作原理。 自感、互感、电涡流 自感式传感器是利用位移的变化使线圈的自感量发生变化的一种机电转换装置。利用位移变化而造成自感量变化的方法取决于自感传感器的结构，具体地说就是取决于其磁路结构。 6．什么是电涡流效应？利用电涡流式传感器测量物体位移。试问：如果被测物体是塑料材料制成，此时位移测量是否可行？为什么？ 金属导体置于变化的磁场中，或者让金属导体在磁场中运动，即作切割磁力线运动时，金属块内将产生感应电流，这种电流在金属块内自成闭合回路，很像水的旋涡，因此，称这种现象为电涡流效应。 不行。因为电涡流只能在铁磁性材料上产生。 7. 试说明相敏检波电路的工作原理。 书66页 8.减小零点残余电动势的方法？ 书67页 9.如图所示为一差动整流电路，试分析电路的工作原理。
市场上常见的压力传感器的种类及原理分析
市场上常见的压力传感器的种类及原理分析 什么是压力传感器呢?压力传感器是指将接收的气体、液体等压力信号转变成标准的电流信号(4~20mADC)，以供给指示报警仪、记录仪、调节器等二次仪表进行测量、指示和过程调节的元器件。它主要是由测压元件传感器、测量电路和过程连接件等组成的（进气压力传感器）。 那么压力传感器的种类有哪些呢?就目前市场而言，压力传感器一般有差压传感器、绝压传感器、表压传感器，静态压力传感器和动态压力传感器。对于这几者之间的关系，我们可以这样定义定义：差压是两个实际压力的差，当差压中一个实际压力为大气压时，差压就是表压力。绝压是实际压力，而有意义的是表压力，表压力=绝压-大气压力。静态压力是管道内流体不流动时的压力。动态压力可以简单理解为管道内流体流动后发生的压力。 根据不同的方式压力传感器的种类也不尽相同。小编通过搜集整理资料，将与压力传感器的种类相关的知识做如下介绍，下面我们来看具体分析。 1.扩散硅压力传感器 扩散硅压力传感器工作原理是被测介质的压力直接作用于传感器的膜片上(不锈钢或陶瓷)，使膜片产生与介质压力成正比的微位移，使传感器的电阻值发生变化，和用电子线路检测这一变化，并转换输出一个对应于这一压力的标准测量信号。 扩散硅压力传感器原理图 2.压电式压力传感器 (1)压电式压力传感器原理 压电式压力传感器原理基于压电效应。压电效应是某些电介质在沿一定方向上受到外力的作用而变形时，其内部会产生极化现象，同时在它的两个相对表面上出现正负相反的电荷。当外力去掉后，它又会恢复到不带电的状态，这种现象称为正压电效应。当作用力的方向改变时，电荷的极性也随之改变。相反，当在电介质的极化方向上施加电场，这些电介质也会发生变形，电场去掉后，电介质的变形随之消失，这种现象称为逆压电效应。 (2)压电式压力传感器的种类与应用 压电式压力传感器的种类和型号繁多，按弹性敏感元件和受力机构的形式可分为膜片式和活塞式两类。膜片式主要由本体、膜片和压电元件组成。压电元件支撑于本体上，由膜片将被测压力传递给压电元件，再由压电元件输出与被测压力成一定关系的电信号。这种传感器的特点是体积小、动态特性好、耐高温等。 现代测量技术对传感器的性能出越来越高的要求。例如用压力传感器测量绘制内燃机示功图，在测量中不允许用水冷却，并要求传感器能耐高温和体积小。压电材料最适合于研制这种压力传感器。石英是一种非常好的压电材料，压电效
认识常见传感器
认识常见传感器 教学目标： 1.让学生认识常见传感器，并知道其作用。 2.让学生会用万用表检测传感器的好坏。 教学重点： 1.传感器及其作用的认识。 2.万用表检测传感器的好坏。 教学难点： 1.理解传感器的作用。 2.万用表检测传感器的好坏。 教学过程： （一）新课导入：让学生观看真人版忍者切水果视频。 教师问：怎么能将真人切西瓜的动作导入到游戏中？ 老师回答今天将要学习的传感器就能实现这种功能。 （二）人与传感器 案例一：天气预报图， 教师问：你们事前和当时是怎么获得气温信息的？ 学生答：事前通过看天气预报，当天则是通过皮肤感觉。 师生共同总结：在事前是通过眼睛观察天气预报知道将要降温，并将这个信息传给大脑进行处理。在降温那天，是通过自己的皮肤感觉到降温，并将这个信息传给大脑进行处理。 教师总结：从天气预报这个案例可以知道人体上有很多传感器。这些传感器和电子控制系统中的传感器具有功能相似性。例如——人体中耳朵的作用就是获得外界的声音信号，并将它转换成大脑能够处理的脑电波信号，给大脑处理，作出相应的反映。与此相似的声敏传感器将外界的声音信号转换为电子电路能够处理的电信号。 学生通过看书、连线等方式说出人体与传感器的一一对应的关系。 （三）传感器 （1）传感器的定义：传感器是将非电量转换为与之有确定对应关系的电量
输出的一种装置。 （2）传感器组成：传感器一般由敏感元件和输出部分组成，通过敏感元件获取外界信息并转换为电信号，通过输出部分输出。以磁敏传感器干簧管为例，说明传感器的组成。 （3）传感器作用：在电子控制系统中，传感器是必不可少的元件，是电子控制系统获取外部信息的唯一途径。 传感器是电子控制系统中的输入部分。传感器的作用就是获得外界信息，并将这些物理信号转换成电子电路能够处理的电信号。这些物理量包括角度、位移、速度、压力、温度、湿度、声强、光强等。电信号包括电压、电流、电阻、电容等。传感器是两者转换的媒介。 （4）传感器分类：按照传感器所获取信息的物理量进行分类可以分为1光敏传感器（光敏电阻、红外线传感器、光敏二极管、光敏三极管、光电池、半导体图像传感器等）；2热敏传感器（热敏电阻、双金属片、热电偶、非接触式温度传感器等）；3磁敏传感器(干簧管、霍尔元件、磁敏电阻、磁敏二极管、磁敏三极管)；4声敏传感器；5气敏传感器；6味敏传感器；7压敏传感器；8湿敏传感器；9位移传感器。并根据获得物理量的特点说明传感器的外形特点。 介绍完传感器的分类后，让同学们根据各种传感器的外形识别七种传感器，更加巩固学生对传感器的认识。掌握常见传感器的结构图和电路符号。 通过酒精检测、自动门、倒车雷达、空调、台灯和防盗红外线一些具体的例子，来分析传感器的运用和作用，能说出各种信号之间的转换。经过这些具体例子的分析后，学生更加认识了传感器，进行知识的运用。提问饮料生产线上统计产量和排除不达标准质量的饮料运用了哪些传感器，并指出从什么信号转换成什么信号。 （四）传感器的检测 通过测量光敏传感器的电阻和电压实验学习传感器检测方面的知识。为了确定传感器的好坏，我们必须对它进行检测。在精度要求不高的检测时，通常可以用多用电表。在做实验之前，向学生讲解万用表的使用知识和注意事项。 实验： 1.画出电路图；
《传感器的应用》教案1
传感器的应用 教学目标 1．了解力传感器在电子秤上的应用。 2．了解声传感器在话筒上的应用。 3．了解温度传感器在电熨斗上的应用。 教学重点 各种传感器的应用原理及结构。 教学难点 各种传感器的应用原理及结构。 教学方法 实验法、观察法、讨论法。 教学工具 驻极体话筒的工作电路示教板，示波器，学生电源，电熨斗，日光灯起动器（若干） 教学过程 （一）引入新课 师：上节课我们学习了传感器及其工作原理。传感器是能够感知诸如力、温度、光、声、化学成分等非电学量，并把它们按照一定的规律转化成电压、电流等电学量，或转化为电路通断的一类元件。请大家回忆一下光敏电阻、热敏电阻、霍尔元件各是把什么物理量转化为电学量的元件？ 生：光敏电阻将光学量转化为电阻这个电学量。热敏电阻将温度这个热学量转化为电阻这个电学量。霍尔元件把磁感应强度这个磁学量转化为电压这个电学量。师：这节课我们来学习传感器的应用。 ［板书课题］传感器的应用（一） （二）进行新课 1、传感器应用的一般模式 师：阅读教材开头几段，然后合上书，在练习本上画出传感器应用的一般模式示意图。 生：阅读教材并在练习本上画出传感器应用的一般模式示意图。
师：下面学习几个传感器应用的实例。 2．力传感器的应用——电子秤 师：阅读教材61页最后一段，思考并回答问题。 （1）电子秤使用的测力装置是什么？它是由什么元件组成的？ （2）简述力传感器的工作原理。 （3）应变片能够把什么力学量转化为什么电学量？ 生：阅读教材，思考并回答问题。 师：总结点评，结合板画强调讲解应变片测力原理（如图所示）。 应变片能够把物体形变这个力学量转化为电压这个电学量。 3．声传感器的应用——话筒 师：阅读教材62页有关内容，思考并回答问题。 （1）话筒的作用是什么？ （2）说明动圈式话筒的工作原理和工作过程。 （3）说明电容式话筒的工作原理和工作过程。这种话筒的优点是什么？ （4）驻极体话筒的工作原理是什么？有何优点？ 生：阅读教材，思考并回答问题。 生1：话筒的作用是把声音信号转化为电信号。 生2：动圈式话筒的工作原理是电磁感应现象。膜片接收到声波后引起振动，连接在膜片上的线圈随着一起振动，线圈在永磁体的磁场里振动从而产生感应电流（电信号），感应电流的大小和方向都变化，振幅和频率的变化都由声波决定，
传感器课后答案解析
第1章概述 1.什么是传感器？ 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。 1.2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。 1.3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。 1.4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。 1.5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 1.6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 2.1什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。 2.2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。常用的线性化方法是：切线或割线拟合，过零旋转拟合，端点平移来近似，多数情况下用最小二乘法来求出拟合直线。 2.3利用压力传感器所得测试数据如下表所示，计算其非线性误差、迟滞和重复性误差。设压力为0MPa 时输出为0mV,压力为0.12MPa时输出最大且为16.50mV. 非线性误差略 正反行程最大偏差?Hmax=0.1mV，所以γH=±?Hmax0.1100%=±%=±0.6%YFS16.50 重复性最大偏差为?Rmax=0.08，所以γR=±?Rmax0.08=±%=±0.48%YFS16.5 2.4什么是传感器的动态特性？如何分析传感器的动态特性？ 传感器的动态特性是指传感器对动态激励（输入）的响应（输出）特性，即输出对随时间变化的输入量的响应特性。 传感器的动态特性可以从时域和频域两个方面分别采用瞬态响应法和频率响应法来分析。瞬态响应常采用阶跃信号作为输入，频率响应常采用正弦函数作为输入。
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 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 +=
传感器的应用实例(一)
§X6.2传感器的应用实例(一) 班级姓名学号 学习目标： １、知道传感器应用的一般模式. ２、理解电子秤的原理----力传感器的应用. ３、理解话筒的原理----声传感器的应用. ４、理解电熨斗的原理----温度传感器的应用. 5、会设计简单的有关传感器应用的控制电路. 自主学习： 一、力传感器的应用-----电子秤 1.电子秤理有＿＿＿＿＿＿片、电压放大器、模数转换器微处理器和数字显示器等器件.电阻应变片受到力的作用时 ,它的＿＿＿＿会发生变化,把应变片放在合适的电路中,他能够把物体＿＿＿＿这个力学量转换为＿＿＿＿这个电学量,因而电子秤是＿＿＿＿的应用. 2.工作原理:如图6-2-1所示,弹簧钢制成的梁形元件右端固定,在梁的上下表面各贴一个应变片,在梁的自由端施力F,则梁发生弯曲,上表面拉伸,下表面压缩, 上表面应变片的电阻＿＿＿,下表面应变片的电阻变小.F越大, 弯曲形变＿＿＿, 应变片的阻值变化就越大.如果让应变片中通过的电流保持恒定,那 末上面应变片两端的电压变大, 下面应变片两端的电压变小. 传感器 把这两个电压的差值输出.外力越大, 输出的电压差值也就, ＿＿＿ 二、声传感器的应用----话筒 1、话筒是一种常用的＿＿＿＿,其作用是把＿＿＿＿转换成＿＿＿＿. 话筒分为＿＿＿＿,＿＿＿＿,＿＿＿＿等几种. 2、电容式话筒:原理:是绝缘支架,薄金属膜和固定电极形成一个电容器,被直流电源充电.当声波使膜片振动时,电容发生变化,电路中形成变化的电流 ,于是电阻R两端就输出了与声音变化规律相同的电压. 3.驻极体话筒:它的特点是＿＿＿＿,＿＿＿＿,＿＿＿＿,＿＿＿＿.其工作原理同电容式话筒,只是其内部感受声波的是＿＿＿＿. 三、温度传感器的应用-----电熨斗 1.在电熨斗中,装有双金属片温度传感器,其作用是＿＿＿＿,当温度发生变化时, 双金属片的＿＿＿＿不同,从而能控制电路的通断 2.电熨斗的自动控温原理: 常温下,上、下触点是接触的,但温度过高时,由于双金属片受热膨胀系数不同,上部金属膨胀＿＿＿＿,下部金属膨胀＿＿＿,则双金属片向下弯曲,使触点分离,从而切断电源,停止加热.温度降低后, 双金属片恢复原状,重新接通电源,从而保持温度不变.
(完整版)传感器课后题答案
第一章 1.何为准确度、精密度、精确度？并阐述其与系统误差和随机误差的关系。 答：准确度：反映测量结果中系统误差的影响程度。 精密度：反映测量结果中随机误差的影响程度。 精确度：反映测量结果中系统误差和随机误差综合的的影响程度，其定量特征可用测量的不确定度表示。 4.为什么在使用各种指针式仪表时，总希望指针偏转在全量程的2/3以上范围内使用？答：选用仪表时要考虑被测量的大小越接近仪表上限越好，为了充分利用仪表的准确度，选用仪表前要对被测量有所了解，其被测量的值应大于其测量上限的2/3。 14.何为传感器的静态标定和动态标定？试述传感器的静态标定过程。 答：静态标定：确定传感器的静态特性指标，如线性度、灵敏度、滞后和重复性等。 动态标定：确定传感器的动态特性参数，如频率响应、时间常数、固有频率和阻尼比等。 静态标定过程： ①将传感器全量程分成如干等间距点。 ②根据传感器量程分点情况，由小到大一点一点地输入标准量值，并记录与各输入值相应的输出值。 ③将输入值由大到小一点一点减小，同时记录与各输入值相对应的输出值。 ④按②、③所述过程，对传感器进行正反行程往复循环多次测试，将得到的输出-输入测试数据用表格列出或作出曲线。 ⑤对测试数据进行必要的处理，根据处理结果就可以确定传感器的线性度、灵敏度、迟滞和重复性等静态特性指标。 第二章 1.什么叫应变效应？利用应变效应解释金属电阻应变片的工作原理。 答：应变效应：金属丝的电阻随着它所受的机械形变的大小而发生相应的变化的现象称为金属应变效应。 工作原理：在电阻丝拉伸极限内，电阻的相对变化与应变成正比， 即：?R =K0ε(K0：电阻丝的灵敏系数、ε：导体的纵向应变) R
《传感器》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 11= 则: %4%100251%1001=?=?=FS m y δγ 若: FS FS y y 812= 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： ???==) /(05.0)(100C mV k s τ 5、已知某二阶系统传感器的自振频率f 0=20k Hz,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。已知：f 0=20k Hz, ξ=0.1。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) ∵ 2222)2()1()(ξωττωω-=k k ∴ %3) 2()1(11)(2222<--=-=ξωττωωγk k k 式中：???????=====1 .0816.1252000ξμωτπωs kHz f 则有：