传感器技术习题解答
传感器技术及实训习题答案
1．什么是传感器？（传感器定义）传感器是接收信号或刺激并反应的器件，以测量为目的，以一定精度把被测量转换为与之有确定关系的、易于处理的电量信号输出的装置。
2．传感器由哪几个部分组成？分别起到什么作用？传感器一般由敏感元件、转换元件、转换电路三部分组成：1）敏感元件：直接感受被测量，并输出与被测量成确定关系的某一物理量的元件。
2）转换元件：以敏感元件的输出为输入，把输入转换成电路参数。
3）转换电路：上述电路参数接入转换电路，便可转换成电量输出。
3. 传感器特性在检测系统中起到什么作用？作为信息采集系统的前端单元，传感器的作用越来越重要。
目前传感器已成为自动化系统和机器人技术中的关键部件，作为系统中的一个结构组成，其重要性变得越来越明显。
而传感器性能质量直接影响到检测系统的结果。
4．传感器的性能参数反映了传感器的什么关系？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5．静态参数有哪些？各种参数代表什么意义？1)灵敏度灵敏度是指仪表、传感器等装置或系统的输出量增量与输入量增量之比。
2)分辨力分辨力是指传感器能检出被测信号的最小变化量，是有量纲的数。
3)线性度人们总是希望传感器的输入与输出的关系成正比，即线性关系。
4)迟滞迟滞是指传感器正向特性和反向特性的不一致程度。
5)稳定性稳定性包含稳定度和环境影响量两个方面。
稳定度指的是仪表在所有条件都恒定不变的情况下，在规定的时间内能维持其示值不变的能力. 环境影响量是指由于外界环境变化而引起的示值变化量。
6．动态参数有那些？应如何选择？动态特性是指传感器输出对随时间变化的输入量的响应特性，传感器的动态特性是传感器的输出值能够真实地再现变化着的输入量能力的反映。
传感器的频率响应特性决定了被测量的频率范围，必须在允许频率范围内保持不失真的测量条件，实际上传感器的响应总有—定延迟，希望延迟时间越短越好。
一般来讲，利用光电效应，光电型传感器响应较快，工作频率范围宽。
《传感与检测技术》习题及解答
第1章传感与检测技术基础1、电感式传感器有哪些种类？它们的工作原理分别是什么？2、说明3、变气隙长度自感式传感器的输出特性与哪些因素有关？怎样改善其非线性？怎样提高其灵敏度？答：根据变气隙自感式传感器的计算式：00022l S W L μ=，线圈自感的大小，即线圈自感的输出与线圈的匝数、等效截面积S 0和空气中的磁导率有关，还与磁路上空气隙的长度l 0有关；传感器的非线性误差：%100])([200⨯+∆+∆= l ll l r 。
由此可见，要改善非线性，必须使l l∆要小，一般控制在0.1~0.2。
（因要求传感器的灵敏度不能太小，即初始间隙l 0应尽量小，故l ∆不能过大。
）传感器的灵敏度：20022l S W dl dL l L K l ⨯-=≈∆∆≈μ，由此式可以看出，为提高灵敏度可增加线圈匝数W ，增大等效截面积S 0，但这样都会增加传感器的尺寸；同时也可以减小初始间隙l 0，效果最明显。
4、试推导 5、气隙型 6、简述 7、试分析 8、试推导 9、试分析 10、如何通过 11、互感式12、零点残余电压产生的原因是什么？怎样减小和消除它的影响？答：在差动式自感传感器和差动变压器中，衔铁位于零点位置时，理论上电桥输出或差动变压器的两个次级线圈反向串接后电压输出为零。
但实际输出并不为零，这个电压就是零点残余电压。
残差产生原因：①由于差动式自感传感器的两个线圈结构上不对称，如几何尺寸不对称、电气参数不对称。
②存在寄生参数；③供电电源中有高次谐波，而电桥只能对基波较好地预平衡。
④供电电源很好，但磁路本身存在非线性。
⑤工频干扰。
差动变压器的零点残余电压可用以下几种方法减少或消除：①设计时，尽量使上、下磁路对称；并提高线圈的品质因素Q=ωL/R；②制造时，上、下磁性材料性能一致，线圈松紧、每层匝数一致等③采用试探法。
在桥臂上串/并电位器，或并联电容等进行调整，调试使零残最小后，再接入阻止相同的固定电阻和电容。
传感器与检测技术习题及答案
传感器与检测技术习题及答案传感器与检测技术自测练习题1一、填空1．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。
2．铂热电阻的纯度通常用比表示。
3．减少螺线管式差动变压器传感器零点残余电压最有效的办法是尽可能保证传感器、的相互对称（任填两个）。
4．利用涡流式传感器测量位移时，为了得到较好的线性度和较高的灵敏度，应该让的距离大大小于。
5．空气介质变间隙式电容传感器中，提高其灵敏度和减少非线性误差是矛盾的，为此实际中大都采用式电容传感器。
6．传感器的动态特性是指传感器测量时，其对的响应特性。
7．用热电阻测温时，它在桥路中有不同的接法。
工业测量中通常采用制接法。
8．金属电阻应变片敏感栅的形式和材料很多，其形式以式用的多，材料以用的最广泛。
9．单线圈螺线管式电感传感器对比闭磁路变隙式电感传感器的优点是大、好、结构简单和便于操作。
10．螺线管式差动变压器传感器中，零点残余电压是评定差动变压器性能的主要指标之一。
它的存在造成传感器在附近灵敏度降低、测量大等。
11．机械弹性敏感元件的灵敏度是指作用下产生的。
灵敏度大，表明弹性元件刚度。
12．电阻应变片中，电阻丝敏感栅的灵敏系数小于其电阻丝的灵敏系数的现象，称为应变片的。
13．闭磁路变隙式电感传感器主要由线圈、及铁芯组成。
14．把被测非电量的变化转换成线圈互感变化的互感式传感器是根据的基本原理制成的，其次级绕组都用形式连接，所以又叫差动变压器式传感器。
15．对于高频反射式电涡流传感器来说，为了使其具有较高的度，不产生电涡流的透射损耗，要求被测特必须达到一定的度。
16．电容式传感器中，变间隙式一般用来测量的位移。
17．传感器的基本特性通常用其和来描述。
当传感器变换的被测量处于动态时，测得的输出—输入关系，称为。
18．闭磁路变间隙式电感传感器工作时，衔铁与被测物体连接，当被测物体移动时，引起磁路中气隙磁阻发生相应变化，从而导致线圈的变化。
《传感器与检测技术》课后习题：第四章(含答案)
第四章习题答案1．某电容传感器（平行极板电容器）的圆形极板半径)(4mm r =，工作初始极板间距离)(3.00mm =δ，介质为空气。
问：（1）如果极板间距离变化量)(1m μδ±=∆，电容的变化量C ∆是多少？（2）如果测量电路的灵敏度)(1001pF mV k =，读数仪表的灵敏度52=k （格／mV ）在)(1m μδ±=∆时，读数仪表的变化量为多少？解：（1）根据公式SSSd C d d d d d dεεε∆∆=-=⋅-∆-∆ ，其中S=2r π （2）根据公式112k k δδ∆=∆ ，可得到112k k δδ⋅∆∆==31001100.025-⨯⨯= 2．寄生电容与电容传感器相关联影响传感器的灵敏度，它的变化为虚假信号影响传感器的精度。
试阐述消除和减小寄生电容影响的几种方法和原理。
解：电容式传感器内极板与其周围导体构成的“寄生电容”却较大，不仅降低了传感器的灵敏度，而且这些电容（如电缆电容）常常是随机变化的，将使仪器工作很不稳定，影响测量精度。
因此对电缆的选择、安装、接法都有要求。
若考虑电容传感器在高温、高湿及高频激励的条件下工作而不可忽视其附加损耗和电效应影响时，其等效电路如图4-8所示。
图中L 包括引线电缆电感和电容式传感器本身的电感；C 0为传感器本身的电容；C p 为引线电缆、所接测量电路及极板与外界所形成的总寄生电容，克服其影响，是提高电容传感器实用性能的关键之一；R g 为低频损耗并联电阻，它包含极板间漏电和介质损耗；R s 为高湿、高温、高频激励工作时的串联损耗电组，它包含导线、极板间和金属支座等损耗电阻。
此时电容传感器的等效灵敏度为2200220/(1)(1)g e e k C C LC k d d LC ωω∆∆-===∆∆- （4-28）当电容式传感器的供电电源频率较高时，传感器的灵敏度由k g 变为k e ，k e 与传感器的固有电感（包括电缆电感）有关，且随ω变化而变化。
传感器与检测技术胡向东第》习题解答
传感器与检测技术（胡向东，第2版）习题解答王涛第1章概述1.1什么是传感器？答：传感器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，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？答：传感器的共性就是利用物理定律或物质的物理、化学或生物特性，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、频率、电荷、电容、电阻等）输出。
1.3传感器一般由哪几部分组成？答：传感器的基本组成分为敏感元件和转换元件两部分，分别完成检测和转换两个基本功能另外还需要信号调理与转换电路，辅助电源。
1. ~4传感元」信号调节转换电答：传感器可按输入量、输出量、工作原理、基本效应、能量变换关系以及所蕴含辅助电、.、、、的技术特征等分类，其中按输入量和工作原理的分类方式应用较为普遍。
①按传感器的输入量（即被测参数）进行分类按输入量分类的传感器以被测物理量命名，如位移传感器、速度传感器、温度传感器、湿度传感器、压力传感器等。
②按传感器的工作原理进行分类根据传感器的工作原理（物理定律、物理效应、半导体理论、化学原理等），可以分为电阻式传感器、电感式传感器、电容式传感器、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。
③按传感器的基本效应进行分类根据传感器敏感元件所蕴含的基本效应，可以将传感器分为物理传感器、化学传感器和生物传感器。
1.6改善传感器性能的技术途径有哪些？答：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它在稳态信号作用下的输入、输出关系。
静态特性所描述的传感器的输入-输出关系中不含时间变量。
衡量传感器静态特性的主要指标是线性度、灵敏度、分辨率、迟滞、重复性和漂移。
2.3利用压力传感器所得测试数据如下表所示，计算非线性误差、迟滞和重复性误差。
《传感器检测技术》复习题库-选择填空新
《传感器检测技术》复习题库一、不定项抉择题（每题5分，共15分）1、随着生活质量的提高，自动干手机已进入家庭，洗手后，将湿手靠近自动干手机，机内的传感器便驱动电热器加热，有热空气从机内喷出，将湿手烘干。
手靠近干手机能使传感器工作，是因为（ D ）A ．改变了湿度B ．改变了温度C ．改变了磁场D ．改变了电容2、传感器能感知的输入变化量越小， 表示传感器的（ D ）A ．线性度越好B ．迟滞越小C ．重复性越好D ．分辨力越高4、金属丝应变片在测量构件的应变时，电阻的相对变化要紧由 ( B ) 来决定的。
A 、贴片位置的温度变化B 、 电阻丝几何尺寸的变化C 、电阻丝材料的电阻率变化D 、外接导线的变化5、为消除压电传感器电缆分布电容变化对输出灵敏度的阻碍，可采纳 ( B )。
A 电压放大器；B 电荷放大器；C 前置放大器 ；D 电流放大器6、不能采纳非接触方式测量的传感器是：（ C ）。
A 、霍尔传感器；B 、光电传感器；C 、热电偶；D 、涡流传感器7、通常所说的传感器核心组成部分是指：（ B ）A 、 敏感元件和传感元件B 、敏感元件和转换元件C 、转换元件和调理电路D 、敏感元件、调理电路和电源8、压电加速度计固定在试件上承受振动时，质量块将产生一可变力作用在晶体片上，由于 ( A )效应在晶体片两表面上就有( D )产生。
A 、正压电；B 、逆压电；C 、电压；D 、电荷9、下列四种光电元件中，基于外光电效应的元件是：（C ）A 、光敏二极管B 、硅光电池C 、光电管D 、光导管10、以下关于热电阻与热敏电阻的说法，错误的是：（ D ）A 、热电阻一般采纳纯金属材料，而热敏电阻采纳半导体材料；B 、热电阻的温度−−电阻系数一般是线性的，而热敏电阻的温度−−电阻系数一般是非线性的；C 、热电阻结构简单、体积小，因此能够测量“点温”；而在测温范围内，热电阻的电阻温度系数相对较为稳定；D 、一般说来，热电阻的温度系数比热敏电阻的的温度系数大。
CH5电容式传感器(含答案)《传感器与检测技术(第2版)》习题及解答.docx
第5章电容式传感器一. 单项选择题如将变而积型电容式传感器接成差动形式，则其灵敏度将（A. 保持不变B. 增大一倍C. 减小一倍D. 增大两倍差动电容传感器采用脉冲调宽电路作测量电路时，其输出电压正比于（B. C-C2/C1+C2当变隙式电容传感器的两极板极间的初始距离dO 增加时，将引起传感器的（当变间隙式电容传感器两极板间的初始距离d 增加时，将引起传感器的（用电容式传感器测量固体或液体物位时，应该选用（A. 变间隙式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. 适用于变面积世差动电容传感器且为线性特性 10、下列不属于电容式传感器测量电路的是（）11＞在二极管双T 型交流电桥中输出的电压U 的大小与（A.仅电源电压的幅值和频率)o)oA. C-C 2C. C1+C2/C1-C2D. AC1/C1+AC2/C23、 A. 灵敏度K 。
增加B. 灵敏度K 。
不变C. 非线性误差增加D. 非线性误差减小4、 A. 灵敏度会增加 B. 灵敏度会减小 C. 非线性误差增加D. 非线性误差不变B.变面积式 6、 7、 8、 9、C.变介电常数式D.空气介质变间隙式电容式传感器通常用来测量（A.交流电流B.电场强度电容式传感器可以测量（A.压力B.加速度电容式传感器等效电路不包括（A.串联电阻 C.并联损耗电阻)o)oC.重量D.位移B. D. 0.电场强度 D.交流电压谐振冋路 不等位电阻关于差动脉冲宽度调制电路的说法正确的是（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）相关B.电源电压幅值、频率及T型网络电容Cl和C2大小C.仅T型网络电容C1和C2大小D.电源电压幅值和频率及T型网络电容C1大小12、电容式传感器做成差动结构后，灵敏度提髙了（）倍A. 1B. 2C. 3D. 0二、多项选择题1、极距变化型电容式传感器，其灵敏度与极距（）0A.成正比B.平方成正比C.成反比D.平方成反比2、变间隙式电容传感器测量位移量时，传感器的灵敏度随（）而增大。
《传感器与智能检测技术》 第4章习题答案
第4章压电式传感器一、填空题1.压电元件一般有三类：第一类是石英晶体；第二类是压电陶瓷；第三类是高分子压电材料。
2.压电效应可分为正压电效应和逆压电效应。
3.将超声波（机械振动波）转换成电信号是利用压电材料的压电效应；蜂鸣器中发出“嘀…嘀…”声的压电片发声原理是利用压电材料的逆压电效应。
4.在实验室作检验标准用的压电仪表应采用sio2压电材料；能制成薄膜，粘贴在一个微小探头上、用于测量人的脉搏的压电材料应采用PVDF。
5.使用压电陶瓷制作的力或压力传感器可测量动态的力或压力。
6.动态力传感器中，两片压电片多采用并联接法，可增大输出电荷量；在电子打火机和煤气灶点火装置中，多片压电片采用串联接法，可使输出电压达上万伏，从而产生电火花。
7.用于厚度测量的压电陶瓷器件利用了逆压电效应原理。
二、综合题1.简述压电式加速度传感器的结构及原理。
压电式加速度传感器一般由壳体及装在壳体内的弹簧、质量块、压电元件和固定安装的基座组成。
压电元件一般由两片压电片组成，并在压电片的两个表面镀银，输出端由银层或两片银层之间所夹的金属块上引出，输出端的另一根引线就直接和传感器的基座相连。
在压电片上放置一个质量块，然后用硬弹簧对质量块预加载荷，然后将整个组件装在一个基座的金属壳体内。
为了隔离基座的应变传递到压电元件上去，避免产生假信号输出，增加传感器的抗干扰能力，基座一般要加厚或者采用刚度较大的材料制造。
使用时，将传感器基座与试件刚性固定在一起，当其感受振动时，由于弹簧的刚度相当大，质量块的质量相对较小，可以认为质量块的惯性很小。
因此可以认为质量块感受到与传感器基座相同的振动，并受到与加速度方向相反的惯性力作用，这样，质量块就有一个正比于加速度的作用力作用在压电片上。
通过压电片的压电效应，在压电片的表面上就会产生随振动加速度变化的电压，当振动频率远低于传感器的固有频率时，传感器输出的电压与作用力成正比，即与传感器感受到的加速度成正比。
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传感器技术习题解答
第一章 传感器的一般特性
1.1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。其主要指标有线性度、灵敏度、
精确度、最小检测量和分辨力、迟滞、重复性、零点漂移、温漂。
1.2：1动态特性是指传感器对随时间变化的输入量的响应特
性
2 描述动态特性的指标对一阶传感器：时间常数
对二阶传感器：固有频率、阻尼比。
1.3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=∆A/YFS*100%
1.4：1）传感器标定曲线与拟合直线的最大偏差与满量程输出值
的百分比叫传感器的线性度。
2）拟合直线的常用求法有：切线法、端基法和最小二乘法。
1.5w(jw)=K/(1+jωt),确定输出信
号失真、测量结果在所要求精度的工作段,即由B/A=K/(1+(ωη)2)1/2,
从而确定ω,进而求出f=ω/(2π).
1-6答：若某传感器的位移特性曲线方程为
y1=a0+a1x+a2x2+a3x3+……. 让另一传感器感受相反方向的位移，其
特性曲线方程为y2=a0+a1x+a2x2+a3x3
则Δy=y1-y2=2(a1x+a3x3+ a5x5……),这种方法称为差动测量法。其特
点：输出信号中没有偶次项、 从而使线性范围增大、 减小了非线性
误差、、
1-7解：YFS=200-0=200 由A=ΔA/YFS*100%有 A=4/200*100%=2%；
精度特级为2.5级。
1-8A=ΔA/AyFS*100%,
A=1.5%YFS=100 所以 ΔA=1.5 因为 1.4<1.5 所以合格。