医用传感器重点 习题解答 例题解答仅供参考

医用传感器重点 习题解答 例题解答仅供参考
医用传感器重点 习题解答 例题解答仅供参考

医用传感器

第一章

***PPT重点:

1.传感器的定义和组成

⑴定义:

传感器:能感受(或响应)规定的被测量并按照一定规律转换成可用信号输出的器件或装置——《传感器通用术语》

生物医学传感器:能将各种被观测的生物医学中的非电量转换为易观测的电学量的一类特殊的电子器件

⑵组成:

2.传感器的作用

①提供信息

②监护

③生化检验

④自动控制

⑤参与治疗

3.医用传感器的特性和要求

⑴特性:

①足够高的灵敏度

②尽可能高的信噪比

③良好的精确性

④良好的稳定性

⑤足够快的响应速度

⑥较好的互换性

⑵要求: ①生物相容性 ②物理适形性 ③电的安全性 ④使用方便性

***课后习题:

1. 生物医学信号有那些特点?由此对医用传感器有那些要求?

答:生物医学信号的特点:非电量、信号微弱、信噪比低、频率低; 对医用传感器的要求:高灵敏度、高信噪比、良好的精确性、足够快的响应速度、良好的稳定性和较好的互换性。

2. 为什么说检测类仪器的整体结构中,传感器起着关键性的作用? 答:由于生物医学信号所具有的特点,使得仅仅依靠放大电路的模拟滤波和计算机的数字滤波很难达到检测的要求,而传感器是将非电量转换为电学量的器件,决定着检测的可能性和检测仪器的精确性、可靠性和应用范围。

3. 医用传感器有那些用途和分类方法? 答:

⑴用途:①提供信息②监护③生化检验④自动控制⑤参与治疗;

⑵分类方法:

㈠按工作原理分类:①物理传感器②化学传感器③生物传感器 ㈡按被测量的种类分类:①位移传感器②流量传感器③温度传感器④速度传感器⑤压力传感器

㈢按与人体感官相对应的传感器的功能分类:①视觉传感器②听觉传感器③嗅觉传感器

4. 医用传感器主要是用于人体的,与一般传感器相比,还必须满足那些条件 答:生物相容性;物理适形性;电的安全性;使用方便性。(此处应简要说明这4种特性)

第二章

PPT 重点

1.传感器的静态特性

当输入量处于稳定状态或发生较为缓慢的变化时的输入量与输出量之间的关系。 通常由传感器的物理、化学和生物的性质来决定。

2.掌握静态特性方程

⑴在不考虑迟滞、蠕变和不稳定性等因素:

y 是输出信号

2012n n y a a x a x a x =++++

x是输入信号

a0是无输入时的输出,零位输出(即传感器的零偏)

a1:传感器的线性灵敏度

a2、a3、…an:传感器的非线性项系数

⑵不考虑零位输出:

㈠理想线性特性,如图2-1(a)

㈡非线性项次数为偶数,如图2-1(b)

㈢非线性项次数为奇数,如图2-1(c)

㈣一般情况,如图2-1(d)

3.掌握静态特性指标

⑴测量范围

①传感元件测量范围有限制

②变换电路工作范围有限制

⑵灵敏度

传感器达到稳定后输出变化量△y对输入变化量△x的比值,通常用k表示:

灵敏度与测量范围有关!

⑶线性度

传感器特性曲线与你和直线间最大偏差(△Y_max)与传感器满量程(FS)输出值(Y_fs)的百分比,用L代表线性度

⑷迟滞

对应于统一大小的输入信号,传感器正反行程的输出信号大小不等,这种现象称为迟滞。大小用正向和反向行程的输出信号间的最大偏差(△H_max)与满量程输出值(Y_fs)的百分比来表示

各种传感元件材料的物理性质是产生迟滞现象的原因

⑸稳定性

传感器输入端加进同样大小的输入时,最理想的情况是不管什么时候输出值的大小保持不变。

漂移:传感器在连续使用过程中,即使输入保持一定,有时也会出现输出朝一个方向偏移的现象。输入值是零也会发生漂移。

漂移包括零点漂移和灵敏度漂移。零点漂移和灵敏度漂移又可分为时间漂移和温度漂移时间漂移是指在规定的条件下,零点或灵敏度随时间的缓慢变化

温度漂移为环境温度变化而引起的零点或灵敏度漂移

习题:

1、传感器的静态特性是什么?有哪些性能指标?如何计算和处理?

参考上面总结归纳的第二章重点1.2.3.

2、用传感器静态方程说明差动测量方法的优点。

例题:

第三章

***PPT重点

电阻式传感器

1.应力和应变

参考课本p20

2.应变片式传感器:

⑴金属应变效应

金属导体的电阻值随其机械变形而发生变化的现象。

⑵性能指标:

㈠灵敏系数

应变片的灵敏系数K恒小于线材的灵敏系数K0。原因主要是胶层传递变形失真及横向效应。金属应变片的电阻相对变化与应变ε在很宽的范围内均为线性关系。

㈡横向效应

因弯折处应变的变化使灵敏系数减小的现象称之为应变片的横向效应

㈢温度特性

应变片电阻随温度变化,产生原因有二

①应变感栅的金属电阻本身随温度发生变化

②试件材料与应变材料的线膨胀系数不同引起应变片附加形变

△R t /R 0 =α·△t +κ·(βs - βg)·△t

令αt=α+κ·(βs - βg) 则△R t =R0·αt·△t

Rt:温度为t时的电阻值;

R0:温度为t0时的电阻值;

α:电阻温度系数

βg :应变片线膨胀系数

βs :试件线膨胀系数

㈣最高工作频率

①机械应变以相同于声波速度的应变波形式在材料中传播。

*垂直方向传播:可忽略。

*在敏感栅长度方向传播:应变片反映应变片长度内应变量的平均值。

②应变片的最高工作频率与应变片线栅的长度(或称基长)有关。

金属应变效应与半导体压阻效应的异同

3.固态压阻式传感器

半导体的压阻效应:半导体材料在机械应力的作用下,材料本身的电阻率会发生较大的变化

4.电阻式传感器测量电路

直流电桥

差动电桥

⑴单臂U0=0.25U*△R/R

⑵双臂U0=0.5U*△R/R

⑶四臂(全桥电路)U0=U*△R/R

注意:全臂电桥的通用表达式 习题: P41 5、

8. 解:根据灵敏系数的概念可知:

R

k R

ε?= 所以,43

200 2.06100.240.24 1.210200

R Rk R R ε--?==???=Ω

?==? 根据单臂变化的等臂电桥的输出电压公式:

340.250.253 1.210910o R

U U

R --??=±=±???=?

9、

10、

这个做的不对! 第四章

**重点

一、电容式传感器基本工作原理、结构和特点 二、电容式传感器测量电路 交流电桥

变压器电容电桥 差动脉宽调制电路 运算放大器测试电路 三、电容式传感器的应用

**例题

置于某储存罐的电容式液位传感器由半径为20mm 和4mm 的两个同心圆柱体组成,并于存储罐等高。存储罐也是圆柱体,半径为25cm ,高为1.2m ,被储存液体的介电常数为2.1.试计算传感器的最大电容和最小电容以及传感器用在该存储器内时的灵敏度。

**习题

1.已知:平板电容传感器极板间介质为空气,极板面积2)22(cm a a S ?=?=,间隙mm d 1.00=。试求传感器初始电容值;若由于装配关系,两极板间不平行,一侧间隙为0d ,而另一侧间隙为)01.0(0mm b b d =+。求此时传感器电容值。

x dx

b d 0

a

图3-1

解: 初始电容值

pF d S

d

S

C r 37.3501

.06.32

20

00=??=

=

=

πεεε

式中.1;/6.31

0==

r cm pF επ

ε 如图3-1所示两极板不平行时求电容值

pF d b b a d x a b d x a b d b a

x a b d adx C r a r a r 7.33)11

.001.0ln(001.06.322)1ln()(020*******=+??=+=++?

=+=??πεεεεεε

6. 二极管环形检波测量

电路。C 1和C 2为差动式电容传感器,C 3为滤波电容,R L 为负载电阻。R 0为限流电阻。U P 是正弦波信号源。设R L 很大,并且C 3>>C 1,C 3>>C 2。

⑴试分析此电路工作原理;

⑵画出输出端电压U AB 在C 1=C 2、C 1>C 2、C 1

解:⑴工作原理:U P 是交流波信号源,在正、负半周内电流的流程如下。

B

C 3

D 3

D 2 ~

D 1

D 4

C 1

C 2

R 0

R L

A

U P F E C 1 = C 2

U AB t

0>AB U

C 1 > C 2

U AB t

0=AB U C 1 < C 2

U AB t

0

(a) (b)

正半周F 点???→→→→→?→?→→点

点点点

B R E D

C I B R C

D C L A 0321311)

(//

负半周B 点???→→→→→→→→→点点点点F C D E R I F C D A R C L 140

2223)

(//

由以上分析可知:在一个周期内,流经负载电流R L 的电流I 1与C 1有关,I 2与C 2有关。因此每个周期内流过负载对流I 1+I 2的平均值,并随C 1和C 2而变化。输出电压U AB 可以反映C 1和C 2的大小。

⑵ U AB 波形图如图3-5(b )所示。由波形图可知

,0,0,212121<<>>==AB AB AB U C C U C C U C C ⑶),(,21332211C C C C U C j I U C j I P P >>-==阻抗可忽略,ωω,则

AB AB Z I I U )(21+=

=3

32111

)(C j R c j R U C C j L L P ωωω+

?

?-(R L 很大故可化简,3

1

C j ω可忽略)

=P P U C C C U C j C C j 3

2

1321)-=?-ωω

输出电压平均值P AB U C C C K U 3

2

1-?

=,式中K 为滤波系数。

第五章

**重点

一、电涡流式电感传感器原理 二、相敏检波电路工作原理

第六章

**例题

一、已知某压电式传感器测量低信号频率f =1Hz,现要求在1Hz信号频率时其灵敏度下降不超过5%,若采用电压前置放大器输入回路总电容C1 = 500pF。求该前置放大器输入总电阻Ri是多少?

这样写就太简单了!应写出理想与实际情况下输入电压的表达式!

二、如图所示电荷前置放大器电路,已知Ca = 100pF ,Ra =∞,CF =10pF。若考虑引线Cc 的影响,当A0 =104时,要求输出信号衰减小于1%。求使用90pF/m的电缆其最大允许长度为多少?

同上一题!

第七章

**例题

已知某霍尔元件尺寸为长l= 10mm,宽b = 3.5mm,厚d = 1mm。沿l方向通以电流I= 1.0mA,在垂直于b×l面方向上加均匀磁场B = 0.3T,输出霍尔电势UH = 6.55mV。求该霍尔元件的灵敏度系数KH和载流子浓度n是多少?

第八章

**例题

例1.热端为100℃、冷端为0℃时,镍铬合金与纯铂组成的热电偶的热电动势为2.95mV,而考铜与纯铂组成的热电偶的热电动势为-4.0mV,求镍铬和考铜组合而成的热电偶所产生的热电动势?

例2. 用镍铬-镍硅热电偶测某一水池内水的温度,测出的热电动势为2.436mV。再用温度计测出环境温度为30℃(且恒定),求池水的真实温度。

**习题

用补偿热电偶可以使热电偶不受接线盒所处温度t1变化的影响如图所示接法。试用回路电势的公式证明

解:如图1.118(a)所示,AB为测温热电偶,CD为补偿热电偶,要

求补偿热电偶CD热电性质与测温热电偶AB在0-100℃范围内热电性

质相近,即有EAB(t)=ECD(t)。1.118电路图

根据热电特性,可以画出如图1.120(b)等效图。因此回路总电势

EABCD(t,tl,t0)主要是由四部分接触电势组成。则有:

EABCD(t,t1,t0)=EAB(t)+ECD(t0)+EBD(t1)+EAC(t1) (1)

根据热电势特性,当回路内各点温度相等时,回路电势为零。即

当t=t0=t1时,EABCD=0

得:EBD(t1)=EAC(t1)+ECD(t1)+EAB(t1) (2)

因为EAB(t1)=ECD(t1),故(2)式等于零。此时将(2)式代人(1)式有:

EABCD(t,t1,t0)=EAB(t)+ECD(t0)+EAB(t)+EAB(t0)+EAB(t,t0)

由以上结果可知与接线盒处的温度t1无关,只要保持补偿热电偶处t0恒定即可正常测温。

学习必备欢迎下载

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。

(完整版)传感器原理及应用课后习题答案(吴建平机械工业出版)

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)

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

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,

传感器原理及应用习题答案

2-4、现有栅长为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=0.33的铝合金构件在单向应力状态下的应力分布(其应力分布梯度较大)。试问:应选用哪一种应变计?为什么? 答:应选用栅长为5mm 的应变计。由公式ρρεμd R dR x ++=)21(和[]x m x K C R dR εεμμ=-++=)21()21(知应力大小是通过测量应变片电阻的变化率来实现的。电阻的变化率主要由受力后金属丝几何尺寸变化所致部分(相对较大)加上电阻率随应变而变的部分(相对较小)。一般金属μ≈0.3,因此(1+2μ)≈1.6;后部分为电阻率随应变而变的部分。以康铜为例,C ≈1,C(1-2μ)≈0.4,所以此时K0=Km ≈2.0。显然,金属丝材的应变电阻效应以结构尺寸变化为主。从结构尺寸看,栅长为5mm 的丝式应变计比栅长为3mm 的应变计在相同力的作用下,引起的电阻变化大。 2-5、现选用丝栅长10mm 的应变计检测弹性模量E=2×1011N/m 2、密度ρ=7.8g/cm 3的钢构件承受谐振力作用下的应变,要求测量精度不低于0.5%。试确定构件的最大应变频率限。 答:机械应变波是以相同于声波的形式和速度在材料中传播的。当它依次通过一定厚度的基底、胶层(两者都很薄,可忽略不计)和栅长l 而为应变计所响应时,就会有时间的迟后。应变计的这种响应 迟后对动态(高频)应变测量,尤会产生误差。由][]e l v f e l l 66max max ππλ<= <或式中v 为声波在钢构件中传播的速度; 又知道声波在该钢构件中的传播速度为: kg m m N E 33 6211108.710/102--????==ρν; s m kg s m Kg /10585.18.7/8.910242 28?=???=; 可算得kHz m s m e l v f 112%5.061010/10585.1||634max =???==-π。 2-6、为什么常用等强度悬臂梁作为应变式传感器的力敏元件? 现用一等强度梁:有效长l =150mm ,固 支处宽b=18mm ,厚h=5mm ,弹性模量E=2×105N/mm 2,贴上4片等阻值、K=2的电阻应变计,并接入四 等臂差动电桥构成称重传感器。试问: 1)悬臂梁上如何布片?又如何接桥?为什么? 2)当输入电压为3V ,有输出电压为2mV 时的称重量为多少? 答:当力F 作用在弹性臂梁自由端时,悬臂梁产生变形,在梁的上、下表面对称位置上应变大小相当,极性相反,若分别粘贴应变片R 1 、R 4 和R 2 、R 3 ,并接成差动电桥,则电桥输出电压U o 与力F 成正比。等强度悬臂梁的应变 E h b Fl x 206=ε不随应变片粘贴位置变化。 1)、悬臂梁上布片如图2-20a 所示。接桥方式如图2-20b 所示。这样当梁上受力时,R1、R4受拉伸力作用,阻值增大,R2、R3受压,阻值减小,使差动输出电压成倍变化。可提高灵敏度。 2)、当输入电压为3V ,有输出电压为2mV 时的称重量为: 计算如下: 由公式:o i i x i o U KlU E bh F E h b Fl K U K U U 66220=?==ε代入各参数算F =33.3N ; 1牛顿=0.102千克力;所以,F=3.4Kg 。此处注意:F=m*g ;即力=质量*重力加速度;1N=1Kg*9.8m/s 2. 力的单位是牛顿(N )和质量的单位是Kg ;所以称得的重量应该是3.4Kg 。

传感器试题(答案)

《传感器及应用技术》期末考试试题(C套)答案 1、填空题(每空1分,共30分): 1、现代信息技术的三大支柱是指:传感器技术、通信技术、计算机技术 2、国家标准(GB7665-87)对传感器(Transducer/Sensor)的定义: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。 3、传感器由敏感元件、传感元件、测量转换电路和辅助电源三部分组成。 4、现代科学技术使人类社会进入了信息时代,来自自然界的物质信息都需要通过传感器进行采集才能获取。 5、测量结果与被测量的约定真值之间的差别就称为误差。 6、对测量结果评价的三个概念(1)精密度、(2)准确度、(3)精确度 7、对传感器的输出量与输入量之间对应关系的描述--称为传感器的特性。 8、电阻应变式传感器的工作原理是将电阻应变片粘贴到各种弹性敏感元件上,使物理量的变化变成应变片的应力、应变变化,从而变成电阻值变化。 9、热电阻温度计是利用金属导体或半导体材料的电阻率随温度而变化的特性进行温度测量。 10、电感式传感器是利用电磁感应原理,将被测非电量的变化转换成线圈的电感变化的一种传感器。 11、压电传感器是一种典型的自发电式传感器。它以某些电介质的压电效应为基础,在外力作用下,在电介质的表面产生电荷,从而实现非电量的电测转换。 12、热电偶产生的热电势一般由⑴接触电势和⑵温差电势组成。 13光电式传感器是利用光敏元件将光信号转换为电流信号的装置。 14、霍尔传感器是利用霍尔效应原理制成的传感器,主要用来测量磁场的大小。 15、电容式传感器有变面积式、变间隙式和变介质式三种。 16、当输入端加电流I,并在元件平面法线方向加磁感强度为B的磁场,那么在垂直于电流和磁场方向上将产生电动势,这种现象就是霍尔效应。

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

《传感器原理与应用》综合练习答案(期末考试)

《传感器原理与应用》综合练习 一、填空题 1.热电偶中热电势的大小仅与金属的性质、接触点温度有关,而与热电极尺寸、形状及温度分布无关。 2.按热电偶本身结构划分,有普通热电偶、铠装热电偶、微型热电偶。3.热电偶冷端电桥补偿电路中,当冷端温度变化时,由不平衡电桥提供一个电位差随冷端温度变化的附加电势,使热电偶回路的输出不随冷端温度的变化而改变,达到自动补偿的目的。 4.硒光电池的光谱峰值与人类相近,它的入射光波长与人类正常视觉的也相近,因而应用较广。 5.硅光电池的光电特性中,光照度与其短路电流呈线性关系。 6.压电式传感器的工作原理是基于某些介质材料的压电效应。 7.压电陶瓷是人工制造的多晶体,是由无数细微的电畴组成。电畴具有自己极化方向。经过极化过的压电陶瓷才具有压电效应。 8.压电陶瓷的压电常数比石英晶体大得多。但石英晶体具有很多优点,尤其是其它压电材料无法比的。 9.压电式传感器具有体积小、结构简单等优点,但不能测量频率小的被测量。特别不能测量静态量。 10.霍尔效应是导体中的载流子在磁场中受洛伦茨力作用发生位移的结果。 11.霍尔元件是N型半导体制成扁平长方体,扁平边缘的两对侧面各引出一对电极。一对叫激励电极用于引入激励电流;另一对叫霍尔电极,用于引出霍尔电势。 12.减小霍尔元件温度误差的措施有:(1)利用输入回路的串联电阻减小由输入电阻随温度变化;引起的误差。(2)激励电极采用恒流源,减小由于灵敏度随温度变化引起的误差。 13.霍尔式传感器基本上包括两部分:一部分是弹性元件,将感受的非电量转换成磁物理量的变化;另一部分是霍尔元件和测量电路。 14.磁电式传感器是利用霍尔效应原理将磁参量转换成感应电动势信号输出。 15.变磁通磁电式传感器,通常将齿轮的齿(槽)作为磁路的一部分。当齿轮转动时,引起磁路中,线圈感应电动势输出。 16.热敏电阻正是利用半导体的数目随着温度变化而变化的特性制成的热敏感元件。 17.热敏电阻与金属热电阻的差别在于,它是利用半导体的电阻随温度变化阻值变化的特点制成的一种热敏元件。 18.热敏电阻的阻值与温度之间的关系称为热敏电阻的。它是热敏电阻测温的基础。 19.热敏电阻的基本类型有:负温度系数缓变型、正温度系数剧变型、临界温度型。 20.正温度系数剧变型和临界温度型热敏电阻不能用于温度范围的温度控制,而在某一温度范围内的温度控制中却是十分优良的。 21.正温度系数剧变型和临界温度型热敏电阻属于型,适用于温度监测和温度控制。

最新传感器原理与应用习题解答》

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、真空度传感器等。这种分类对传感器的应用很方便。 (3)按应用范围分类。根据传感器的应用范围的不同,通常分为工业用、民用、科研用、医用、军用传感器等。按具体使用场合,还可分为汽车用、舰船用、航空航天用传感器等。如果根据使用目的的不同,还可分为计测用、监测用、检查用、控制用、分析用传感器等。 3.传感器主要由哪些部分组成?并简单介绍各个组成部分。 答:传感器的核心部件是敏感元件,它是传感器中用来感知外界信息和转换成有用信息的元件。传感器一般由敏感元件、传感元件和基本转换电路三部分组成。 图1-1传感器的组成 (1)敏感元件直接感受被测量,并以确定的关系输出某一物理量。 (2)传感元件将敏感元件输出的非电物理量转换成电路参数量或电量。 (3)基本转换电路将电路参数转换成便于测量的电量。基本转换电路的类型又与不同的工作原理的传感器有关。因此常把基本转换电路作为传感器的组成环节之一。 4.传感器的静态特性的参数主要有哪些? 答:表征传感器的静态特性的主要参数有:线性度、灵敏度、分辨力和迟滞、重复性、稳定性、漂移、阈值等。 5.传感器未来发展的方向主要有哪些? 答:(1)开发新材料

(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

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。

传感器技术第3版课后部分习题解答

光勇 0909111621 物联网1102班《传感器技术》作业 第一章习题一 1-1衡量传感器静态特性的主要指标。说明含义。 1、线性度——表征传感器输出-输入校准曲线与所选定的拟合直线之间的吻合(或偏 离)程度的指标。 2、回差(滞后)—反应传感器在正(输入量增大)反(输入量减小)行程过程中输出- 输入曲线的不重合程度。 3、重复性——衡量传感器在同一工作条件下,输入量按同一方向作全量程连续多次变 动时,所得特性曲线间一致程度。各条特性曲线越靠近,重复性越好。 4、灵敏度——传感器输出量增量与被测输入量增量之比。 5、分辨力——传感器在规定测量围所能检测出的被测输入量的最小变化量。 6、阀值——使传感器输出端产生可测变化量的最小被测输入量值,即零位附近的分辨 力。 7、稳定性——即传感器在相当长时间仍保持其性能的能力。 8、漂移——在一定时间间隔,传感器输出量存在着与被测输入量无关的、不需要的变 化。 9、静态误差(精度)——传感器在满量程任一点输出值相对理论值的可能偏离(逼近) 程度。 1-2计算传感器线性度的方法,差别。 1、理论直线法:以传感器的理论特性线作为拟合直线,与实际测试值无关。 2、端点直线法:以传感器校准曲线两端点间的连线作为拟合直线。 3、“最佳直线”法:以“最佳直线”作为拟合直线,该直线能保证传感器正反行程校 准曲线对它的正负偏差相等并且最小。这种方法的拟合精度最高。 4、最小二乘法:按最小二乘原理求取拟合直线,该直线能保证传感器校准数据的残差 平方和最小。 1—4 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。 1-5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。 1-6 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。

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)

相关文档
最新文档