传感器技术及应用-教案及习题
传感器技术及应用习题及答案
综合练习 一. 填空题1．根据传感器的功能要求，它一般应由三部分组成，即.敏感元件、转换元件、转换电路。
2．传感器按能量的传递方式分为有源的和无源的传感器。
3. 根据二阶系统相对阻尼系数ζ的大小，将其二阶响应分成三种情况. 1ζ>时过阻尼；1ζ=时临界阻尼；1ζ<时欠阻尼。
4. 应变计的灵敏系数k 并不等 于其敏感栅整长应变丝的灵敏度系数0k ，一般情况下，0k k <。
5. 减小应变计横向效应的方法.采用直角线栅式应变计或箔式应变计。
6. 应变式测力与称重传感器根据结构形式不同可分为:柱式﹑桥式﹑轮辐式﹑梁式和环式等。
7. 半导体材料受到应力作用时，其电阻率会发生变化，这种现象就称为压阻效应。
8. 光电传感器一般由光源、光学通路和光电元件三部分组成。
9. 光电效应是光照射到某些物质上，使该物质的电特性发生变化的一种物理现象，可分为外光电效应和内光电效应两类。
10. 基于外光电效应的光电敏感器件有光电管和光电倍增管。
基于光电导效应的有光敏电阻。
基于势垒效应的有光电二极管和光电三极管。
基于侧向光电效应的有反转光敏二极管。
11. 光电倍增管是一种真空器件。
它由光电发射阴极（光阴极）和聚焦电极、电子倍增极及电子收集极（阳极）等组成。
12. 光敏电阻器是利用半导体光电导效应制成的一种特殊电阻器，对光线十分敏感，它的电阻值能随着外界光照强弱（明暗）变化而变化。
它在无光照射时，呈高阻状态；当有光照射时，其电阻值迅速减小。
13. 光电二极管与光电三极管外壳形状基本相同，其判定方法如下.遮住窗口，选用万用表R*1K 挡，测两管脚引线间正、反向电阻，均为无穷大的为光电三极管。
14. 光电耦合器是发光元件和光电传感器同时封装在一个外壳内组合而成的转换元件。
以光为媒介进行耦合来传递电信号，可实现电隔离，在电气上实现绝缘耦合，因而提高了系统的抗干扰能力。
15. 电荷藕合器件图像传感器CCD （Charge Coupled Device ），它使用一种高感光度的半导体材料制成，能把光线转变成电荷。
传感器技术与应用教案
传感器技术与应用教案传感器技术是现代科学技术中的重要组成部分，广泛应用于各个领域。
本教案旨在介绍传感器技术的基本概念和原理，以及其在实际应用中的具体应用案例。
第一部分：传感器技术概述1. 什么是传感器？传感器是一种能够感知和测量外部物理量的装置。
它能够将物理量转换为电信号，并将其传输给后续的电子设备进行处理和分析。
2. 传感器的分类- 按测量物理量分类：光学传感器、温度传感器、压力传感器等。
- 按工作原理分类：电阻、电容、电感、半导体等。
- 按应用领域分类：环境监测、工业自动化、医疗健康等。
3. 传感器的工作原理传感器通过利用物理量与电信号之间的相互转换来实现测量。
常见的工作原理包括压阻效应、热敏效应、电感耦合效应等。
第二部分：传感器技术应用案例1. 温度传感器的应用温度传感器广泛应用于工业控制、气象监测、家电等领域。
例如，它可以用于测量室内温度、食品加热温度，或者监测工业设备的温度变化。
2. 光学传感器的应用光学传感器可用于测量光照强度、反射率、颜色等物理量。
在自动化控制中，它可以用于检测产品质量、物体定位、防护设备等。
3. 压力传感器的应用压力传感器被广泛应用于流体控制、汽车工业、医疗器械等领域。
它可以用于测量气体或液体压力，监测水位变化，或者监测车辆轮胎的气压。
第三部分：传感器技术教学实践1. 实验项目：温度传感器实验学生可以利用温度传感器和微控制器进行温度测量实验。
他们可以搭建一个基于Arduino的温度监测系统，并通过编程实现温度数据的实时显示和记录。
2. 实践课题：传感器在环境监测中的应用学生可以选择一个特定的环境监测问题，如空气质量监测或土壤湿度监测，并设计一个传感器网络系统来收集和分析环境数据。
他们可以通过这个实践课题来深入了解传感器技术在实际问题解决中的应用。
通过本教案的学习，学生可以深入了解传感器技术的基本原理和分类，了解传感器在不同领域的应用案例，并通过实践掌握传感器技术的应用方法。
传感器技术及应用_教案及习题
第一章引言教学要求1．掌握传感器的基本概念。
2．掌握传感器的组成框图（p2，图1.1）。
3．掌握传感器的静态性能和动态性能。
4．了解传感器的课程性质和课程任务。
5．了解传感器的分类和发展趋势。
教学内容1.1传感器的发展和作用了解。
1.2什么是传感器传感器定义：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和装置，通常由敏感元件和转换元件组成。
顾名思义，传感器的功能是一感二传，即感受被测信息，并传送出去。
根据传感器的功能要求，它一般应由三部分组成，即：敏感元件、转换元件、转换电路。
1.3 传感器的分类1．根据被测物理量分类速度传感器、位移传感器、加速度传感器、温度传感器、压力传感器等。
2．按工作原理分类应变式、电压式、电容式、涡流式、差动变压器式等。
3．按能量的传递方式分类有源的和无源的传感器。
1.4 传感器的性能和评价1.4.1传感器的静态特性传感器的静态特性是指传感器的输入信号不随时间变化或变化非常缓慢时，所表现出来的输出响应特性，称静态响应特性。
通常用来描述静态特性的指标有：测量范围、精度、灵敏度、稳定性、非线性度、重复性、灵敏阈和分辨力、迟滞。
•稳定性传感器的稳定性，一是指传感器测量输出值在一段时间内的变化，即用所谓的稳定度表示；二是指在传感器外部环境和工作条件变化时而引起输出值的变化，即用影响量来表示。
•灵敏度传感器灵敏度是表示传感器的输入增量与由它引起的输出增量之间的函数关系。
更确切地说，灵敏度k等于传感器输出增量与被测量增量之比，是传感器在稳态输出输入特性曲线上各点的斜率。
用公式表示为：•灵敏阈与分辨力灵敏阈是指传感器能够区分出的最小读数变化量。
对模拟式仪表，当输入量连续变化时，输出量只做阶梯变化，则分辨力就是输出量的每个阶梯所代表的输入量的大小。
对于数字式仪表，灵敏度阈就是分辨力，即仪表指示数字值的最后一位数字所代表的值。
从物理含义看，灵敏度是广义的增益，而灵敏度阈则是死区或不灵敏度。
(完整版)传感器教案
传感技术及应用课程教案第一章传感器概述§1-1 传感器与非电量测量一、非电量与非电量测量一切物质都处在永恒不停的运动之中。
物质的运动形式很多，它们通过化学现象或物理现象表现出来。
表征物质特性或其运动形式的参数很多，根据物质的电特性，可分为电量和非电量两类。
电量一般是指物理学中的电学量，如电压、电流、电阻、电容、电感等；非电量则是指除电量之外的一些参数，如压力、流量、尺寸、位移量、重量、力、速度、加速度、转速、温度、浓度、酸碱度等。
在众多的实际测量中，大多数是对非电量的测量。
在早期，非电量的测量多采用非电的测量方法，例如用尺测量长度；用秤称重量；用水银温度计测温度等等。
但随着科学技术的发展，对测量的准确度、测量速度、尤其对被测量动态变化过程的测量和远距离的检测都提出了更高的要求，原有的非电量测量方法已无法适应这一需要。
因此需要研究新的测量方法和技术。
这就是非电量的电测技术，这种技术就是用电测技术的方法去测量非电的物理量。
（或称把被测非电量转换成与非电量有一定关系的电量，再进行测量的方法）。
非电量电测技术的主要特点：1.应用了已经较为成熟和完善的电磁参数测量技术、理论和方法。
因而，非电量电测技术中的关键技术是研究如何将非电量变换成电磁量的技术——传感技术。
2.便于实现连续测量。
连续测量对于某些参数的自动测量（例如地震监测等）是十分重要的，但用非电的方法连续测量大电量却难以实现。
3.电信号容易传输（有线、无线）、转换（放大、衰减、调幅、调频、调相等）、记录、存贮和处理，便于实现遥测、巡回检测、自动测量，并能以模拟或数字方式进行显示和记录测量结果。
4.可在极宽的范围内以较快的速度对被测非电量进行准确的测量。
5. 与计算机相配合可进行传感器输出非线性的校正，误差的计算与补偿，进而使仪器智能化。
同时，也可实现某些参数的自动控制。
6.可完成用非电量方法无法完成的检测任务（如温度场测量等）。
二、非电量电测系统随着计算机技术的普及和应用，人们对传感技术的重要性有了进一步的认识，把传感器视为计算机的“五官”，推动了传感技术的发展。
传感器技术与应用第3版的习题答案.doc
《传感器技术与应用第3版》习题参考答案习题11.什么叫传感器？它由哪几部分组成？答：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。
传感器通常由敏感元件和转换元件组成。
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适于传输或测量的电信号部分。
2. 传感器在自动测控系统中起什么作用？答：自动检测和自动控制技术是人们对事物的规律定性了解、定量分析预期效果所从事的一系列技术措施。
自动测控系统是完成这一系列技术措施之一的装置。
一个完整的自动测控系统，一般由传感器、测量电路、显示记录装置或调节执行装置、电源四部分组成。
传感器的作用是对通常是非电量的原始信息进行精确可靠的捕获和转换为电量，提供给测量电路处理。
3. 传感器分类有哪几种？各有什么优、缺点？答：传感器有许多分类方法，但常用的分类方法有两种，一种是按被测输入量来分，如温度传感器、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；另一种是按传感器的工作原理来分，如电学式传感器、磁学式传感器、光电式传感器、电势型传感器、电荷传感器、半导体传感器、谐振式传感器、电化学式传感器等。
还有按能量的关系分类，即将传感器分为有源传感器和无源传感器；按输出信号的性质分类，即将传感器分为模拟式传感器和数字式传感器。
按被测输入量分类的优点是比较明确地表达了传感器的用途，便于使用者根据其用途选用；缺点是没有区分每种传感器在转换机理上有何共性和差异，不便使用者掌握其基本原理及分析方法。
按工作原理分类的优点是对传感器的工作原理比较清楚，有利于专业人员对传感器的深入研究分析；缺点是不便于使用者根据用途选用。
4. 什么是传感器的静态特性？它由哪些技术指标描述？答：传感器测量静态量时表现的输入、输出量的对应关系为静态特性。
它有线性度、灵敏度、重复性、迟滞现象、分辨力、稳定性、漂移等技术指标。
传感器技术和应用第3版习题答案解析
《传感器技术与应用第3版》习题参考答案习题11.什么叫传感器？它由哪几部分组成？答：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。
传感器通常由敏感元件和转换元件组成。
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适于传输或测量的电信号部分。
2. 传感器在自动测控系统中起什么作用？答：自动检测和自动控制技术是人们对事物的规律定性了解、定量分析预期效果所从事的一系列技术措施。
自动测控系统是完成这一系列技术措施之一的装置。
一个完整的自动测控系统，一般由传感器、测量电路、显示记录装置或调节执行装置、电源四部分组成。
传感器的作用是对通常是非电量的原始信息进行精确可靠的捕获和转换为电量，提供给测量电路处理。
3. 传感器分类有哪几种？各有什么优、缺点？答：传感器有许多分类方法，但常用的分类方法有两种，一种是按被测输入量来分，如温度传感器、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；另一种是按传感器的工作原理来分，如电学式传感器、磁学式传感器、光电式传感器、电势型传感器、电荷传感器、半导体传感器、谐振式传感器、电化学式传感器等。
还有按能量的关系分类，即将传感器分为有源传感器和无源传感器；按输出信号的性质分类，即将传感器分为模拟式传感器和数字式传感器。
按被测输入量分类的优点是比较明确地表达了传感器的用途，便于使用者根据其用途选用；缺点是没有区分每种传感器在转换机理上有何共性和差异，不便使用者掌握其基本原理及分析方法。
按工作原理分类的优点是对传感器的工作原理比较清楚，有利于专业人员对传感器的深入研究分析；缺点是不便于使用者根据用途选用。
4. 什么是传感器的静态特性？它由哪些技术指标描述？答：传感器测量静态量时表现的输入、输出量的对应关系为静态特性。
它有线性度、灵敏度、重复性、迟滞现象、分辨力、稳定性、漂移等技术指标。
传感器技术及应用教案及习题
传感器技术及应用教案及习题一、教案1.1 教学目标了解传感器的概念、作用和分类掌握常见传感器的原理和应用学会传感器的基本电路连接和调试方法1.2 教学内容传感器的基本概念传感器的分类和作用常见传感器的原理和应用传感器电路连接和调试方法1.3 教学方法讲授法：讲解传感器的基本概念、分类和作用演示法：展示常见传感器的原理和应用实例实践法：引导学生进行传感器电路连接和调试1.4 教学准备教室内设置多媒体设备准备常见传感器的实物或模型准备传感器电路连接和调试所需的工具和设备1.5 教学过程1. 导入：介绍传感器在现代科技领域的应用和重要性2. 讲解：讲解传感器的基本概念、分类和作用3. 演示：展示常见传感器的原理和应用实例4. 实践：引导学生进行传感器电路连接和调试5. 总结：回顾本节课的重点内容，解答学生的疑问二、习题2.1 选择题1. 传感器的作用是（）A. 接收信号B. 发送信号C. 处理信号D. 转换信号A. 光敏传感器B. 声音传感器C. 温度传感器D. 压力传感器A. 将传感器的输出端接到电源的正极B. 将传感器的输出端接到电源的负极C. 将传感器的输入端接到电源的正极D. 将传感器的输入端接到电源的负极2.2 简答题1. 请简要说明传感器的概念和作用。
2. 请列举两种常见的温度传感器及其应用。
3. 请简要介绍如何进行传感器电路连接和调试。
2.3 应用题1. 假设我们想要监测一个仓库的温度，我们应该如何选择和使用传感器？2. 在一个自动化生产线上，我们需要检测产品的长度，我们应该如何选择和使用传感器？六、教案6.1 教学目标了解传感器在自动化控制系统中的应用掌握PLC（可编程逻辑控制器）的基本原理和结构学会使用PLC进行传感器信号的采集和控制6.2 教学内容传感器在自动化控制系统中的应用PLC的基本原理和结构PLC编程软件的使用PLC与传感器的连接和编程6.3 教学方法讲授法：讲解传感器在自动化控制系统中的应用和PLC的基本原理演示法：展示PLC的实物和编程软件的使用实践法：引导学生进行PLC与传感器的连接和编程6.4 教学准备教室内设置多媒体设备准备PLC的实物或模型准备PLC编程软件准备传感器与PLC连接所需的工具和设备6.5 教学过程1. 导入：回顾传感器在自动化控制系统中的应用2. 讲解：讲解PLC的基本原理和结构3. 演示：展示PLC的实物和编程软件的使用4. 实践：引导学生进行PLC与传感器的连接和编程5. 总结：回顾本节课的重点内容，解答学生的疑问七、习题7.1 选择题1. PLC在自动化控制系统中的应用是（）A. 数据处理B. 信号放大C. 信号转换D. 控制执行2. PLC的基本组成包括（）A. 输入模块、输出模块、中央处理单元B. 传感器、执行器、中央处理单元C. 输入模块、输出模块、通信模块D. 电源模块、输入模块、输出模块A. 数据存储指令B. 逻辑运算指令C. 传感器指令D. 定时器指令7.2 简答题1. 请简要说明PLC在自动化控制系统中的应用。
传感器及应用技术教案
教案学期：课程名称：传感器及应用授课班级：教研室：自动化教研室任课教师：授课章节绪论授课形式讲授授课时间第 1 周周 5 （ 9 月 4 日）第 3 至 4 节教学目标知识目标：1、了解工业检测的定义和内容；2、掌握检测系统的框图的绘制；能力目标：素质目标：教学重点检测系统的框图教学难点检测系统的组成补充内容无教学场地及教具使用多媒体教室教学过程方法手段时间分配导入检测的含义是多少？提问2分钟新课检测的定义：检测（Detection）是利用各种物理、化学效应，选择合适的方法与装置，将生产、科研、生活等各方面的有关信息通过检查与测量的方法赋予定性或定量结果的过程。
自动检测技术：能够自动地完成整个检测处理过程的技术称为自动检测技术。
二、工业检测技术的内容本课介绍非电量的检测。
三、自动检测系统的组成（1）系统框图：将系统中的主要功能或电路的名称画在方框内，按信号的流程，将几个方框用箭头联系起来，有时还可以在箭头上方标出信号的名称。
在产品说明书、科技论文中，利用框图可以较简明、清晰地说明系统的构成及工作原理。
对具体的检测系统或传感器而言，必须将框图中的各项内容赋以具体的内容。
PPT与实例相结合85分钟测量方法分类可分为静态测量和动态测量、直接测量和间接测量、模拟式测量和数字式测量、接触式测量和非接触式测量、在线测量和离线测量。
根据测量的具体手段来分，又可分为偏位式测量、零位式测量和微差式测量测量误差及数据处理介绍：真值Ａ0、绝对误差：Δ=A x –Ａ0 （1-1）（1）示值（标称）相对误差x%100⨯∆=xx A γ （1-3） （2）引用误差m%100m⨯∆=A m γ （1-4） 式（1-4）中，当取仪表的最大绝对误差值m 时，引用误差常被用来确定仪表的准确度（Degree of Accuracy ）等级S ，即一、工作原理 应变效应：导体或半导体材料在外界力的作用下，会产生机械变形，其电阻值也将随着发生变化。
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第一章引言
➢教学要求
1．掌握传感器的基本概念。
2．掌握传感器的组成框图（p2，图1.1）。
3．掌握传感器的静态性能和动态性能。
4．了解传感器的课程性质和课程任务。
5．了解传感器的分类和发展趋势。
➢教学内容
1.1 传感器的发展和作用
了解。
1.2 什么是传感器
传感器定义：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和装置，通常由敏感元件和转换元件组成。
顾名思义，传感器的功能是一感二传，即感受被测信息，并传送出去。
根据传感器的功能要求，它一般应由三部分组成，即：敏感元件、转换元件、转换电路。
1.3 传感器的分类
1．根据被测物理量分类
速度传感器、位移传感器、加速度传感器、温度传感器、压力传感器等。
2．按工作原理分类
应变式、电压式、电容式、涡流式、差动变压器式等。
3．按能量的传递方式分类
有源的和无源的传感器。
1.4 传感器的性能和评价
1.4.1 传感器的静态特性
传感器的静态特性是指传感器的输入信号不随时间变化或变化非常缓慢时，所表现出来的输出响应特性，称静态响应特性。
通常用来描述静态特性的指标有：
测量范围、精度、灵敏度、稳定性、非线性度、重复性、灵敏阈和分辨力、迟滞。
• 稳定性
传感器的稳定性，一是指传感器测量输出值在一段时间内的变化，即用所谓的稳定度表示；二是指在传感器外部环境和工作条件变化时而引起输出值的变化，即用影响量来表示。
• 灵敏度
传感器灵敏度是表示传感器的输入增量与由它引起的输出增量之间的函数关系。
更确切地说，灵敏度k等于传感器输出增量与被测量增量之比，是传感器在稳态输出输入特性曲线上各点的斜率。
用公式表示为：
• 灵敏阈与分辨力
灵敏阈是指传感器能够区分出的最小读数变化量。
对模拟式仪表，当输入量连续变化时，输出量只做阶梯变化，则分辨力就是输出量的每个阶梯所代表的输入量的大小。
对于数字式仪表，灵敏度阈就是分辨力，即仪表指示数字值的最后一位数字所代表的值。
从物理含义看，灵敏度是广义的增益，而灵敏度阈则是死区或不灵敏度。
• 迟滞
传感器在正（输入量增大）反（输入量减小）行程中——输入特性曲线不重合的程度称为迟滞。
• 线性度
传感器的输出——输入校准曲线与理论拟合直线之间的最大偏差与传感器满量程输出之比，称为该传感器的“非线性误差”或称“线性度”，也称“非线性度”。
1.4.2传感器的动态特性
动态特性是指传感器对于随时间变化的输入量的响应特性。
只要输入量是时间的函数，则其输出量必将是时间的函数。
研究动态特性的标准输入形式有三种，即正弦、阶跃和线性，而经常使用的是前两种。
• 零阶传感器动态特性指标。