传感器作业(含答案)电子教案
《传感器》作业4-7章答案
1、如何改善单组式变极距型电容传感器的非线性？答：对于变极距单组式电容器由于存在着原理上的非线性，所以在实际应用中必须要改善其非线性。
改善其非线性可以采用两种方法。
（1）使变极距电容传感器工作在一个较小的范围内（0.01μm至零点几毫米），而且最大△δ应小于极板间距δ的1/5—1/10。
（2）采用差动式，理论分析表明，差动式电容传感器的非线性得到很大改善，灵敏度也提高一倍。
2、单组式变面积型平板形线位移电容传感器，两极板相对覆盖部分的宽度为4mm，两极板的间隙为0.5mm，极板间介质为空气，试求其静态灵敏度？若两极板相对移动2mm，求其电容变化量。
已知：b=4mm，δ=0.5mm，ε0=8.85×10－12F/m 求：（1）k=?；(2)若△a=2mm时△C=?。
6、画出电容式加速度传感器的结构示意图，并说明其工作原理。
答：电容式加速度传感器的结构示意图为：其中：1、5为两个固定极板；2为壳体；3为支撑弹簧片；4质量块；A面和B面为固定在质量块上的电容器的极板。
当测量垂直方向上直线加速度时，传感器的壳体2固定在被测振动体上，振动体的振动使壳体相对质量块运动，因而与壳体固定在一起的两固定极板1、5相对质量块4运动，致使上固定极板5与质量块4的A面组成的电容器Cx1以及下固定极板与质量块4的B面组成的电容器Cx2随之改变，一个增大，一个减小，它们的差值正比于被测加速度，而实现测量加速度的目的。
1、某霍尔元件l 、b 、d 尺寸分别为1.0cm ×0.35cm ×0.1cm ，沿l 方向通以电流I =1.0mA ，在垂直于lb 面方向加有均匀磁场B=0.3T ，传感器的灵敏度系数为22V/A ·T ，试求其输出霍尔电动势及载流子浓度。
已知：l ×b ×d=1.0cm ×0.35cm ×0.1cm ；I =1.0mA ；B=0.3T ；k H =22V/A ·T ；求：U H =?；n=？解：如图IB IB V IB k U H H 33106.63.0100.122--⨯=⨯⨯⨯==2、试说明霍尔式位移传感器的输出U H 与位移x 成正比关系。
传感器作业(含答案)
一、选择题1、回程误差表明的是在（）期间输出——输入特性曲线不重合的程度。
( D )A、多次测量B、同次测量C、不同测量D、正反行程2、传感器的下列指标全部属于静态特性的是（）( C )A、线性度、灵敏度、阻尼系数B、幅频特性、相频特性、稳态误差C、迟滞、重复性、漂移D、精度、时间常数、重复性3、（）是采用真空蒸发或真空沉积等方法，将电阻材料在基底上制成一层各种形式敏感栅而形成应变片。
这种应变片灵敏系数高，易实现工业化生产，是一种很有前途的新型应变片。
( D )A、箔式应变片B、半导体应变片C、沉积膜应变片D、薄膜应变片4、利用相邻双臂桥检测的应变式传感器，为使其灵敏度高、非线性误差小（）。
( C )A、两个桥臂都应当用大电阻值工作应变片B、两个桥臂都应当用两个工作应变片串联C、两个桥臂应当分别用应变量变化相反的工作应变片D、两个桥臂应当分别用应变量变化相同的工作应变片5、金属丝的电阻随着它所受的机械变形（拉伸或压缩）的大小而发生相应的变化的现象称为金属的（）。
( B )A、电阻形变效应B、电阻应变效应C、压电效应D、压阻效应6、下列说法正确的是（）。
( D )A、差动整流电路可以消除零点残余电压，但不能判断衔铁的位置。
B、差动整流电路可以判断衔铁的位置，但不能判断运动的方向。
C、相敏检波电路可以判断位移的大小，但不能判断位移的方向。
D、相敏检波电路可以判断位移的大小，也可以判断位移的方向。
7、随着人们对各项产品技术含量的要求的不断提高，传感器也朝向智能化方面发展，其中，典型的传感器智能化结构模式是（）。
( B )A、传感器+通信技术B、传感器+微处理器C、传感器+多媒体技术D、传感器+计算机二、判断题线性测量系统的灵敏度是时间的线性函数。
( F )涡流传感器一般不能用来测量钢板厚度。
( F )电感式传感器根据结构形式可分为自感式和互感式两种。
( F )光生伏特效应属于内光电效应的一种。
( T )引用误差反映了一个检测装置的综合性能指标，用来作为检测仪表的分类标准。
《传感器的应用》 作业设计方案
《传感器的应用》作业设计方案一、作业目标1、让学生了解传感器的基本原理和常见类型。
2、培养学生观察和分析传感器在实际生活中应用的能力。
3、提高学生运用传感器知识解决实际问题的思维能力。
二、作业内容1、知识回顾（1）让学生回顾传感器的定义、组成部分以及工作原理。
（2）列举常见的传感器类型，如温度传感器、压力传感器、光传感器、湿度传感器等，并简要介绍其工作原理和应用场景。
2、观察与记录（1）要求学生在一周内观察身边至少三种使用传感器的设备或场景，如家中的空调（温度传感器）、电子秤（压力传感器）、智能手机（光线传感器）等。
（2）学生需要详细记录所观察到的设备或场景中传感器的作用、工作方式以及对人们生活带来的便利。
3、案例分析（1）提供一些传感器在工业生产、医疗、交通等领域的应用案例，如汽车中的氧传感器、工厂中的液位传感器等。
（2）让学生分析这些案例中传感器的工作原理、优点以及可能存在的问题。
4、创新设计（1）给出一个具体的问题或需求，如设计一个能够自动调节室内光照强度的系统。
（2）学生需要选择合适的传感器，并绘制系统的原理图，描述其工作流程。
5、调研与报告（1）学生分组选择一个特定领域，如智能家居、智能农业或智能环保，对该领域中传感器的应用现状进行调研。
（2）形成一份简要的调研报告，包括该领域常见的传感器类型、应用效果以及未来发展趋势。
三、作业形式1、书面作业（1）完成知识回顾部分的填空、简答等练习题。
（2）撰写观察记录和案例分析报告。
2、实践作业（1）完成创新设计的方案，并制作简单的模型或演示视频。
（2）进行小组调研，并在课堂上进行汇报展示。
四、作业评估1、知识掌握（30%）通过对知识回顾部分的作业批改，评估学生对传感器基本概念和原理的掌握程度。
2、观察分析能力（30%）根据学生的观察记录和案例分析报告，评价其观察的细致程度、分析问题的深度和逻辑思维能力。
3、创新与实践能力（30%）对创新设计方案和实践作业的评估，注重方案的合理性、创新性以及实践操作的可行性。
《传感器的应用》 作业设计方案
《传感器的应用》作业设计方案一、作业目标1、让学生了解传感器的基本原理和类型。
2、帮助学生认识传感器在日常生活、工业生产、科学研究等领域的广泛应用。
3、培养学生观察和分析实际问题中传感器应用的能力。
4、激发学生对传感器技术的兴趣，鼓励学生探索创新应用。
二、作业内容（一）知识回顾1、要求学生回顾传感器的定义、工作原理和常见类型，如温度传感器、压力传感器、光电传感器等。
2、让学生简述传感器将物理量转换为电信号的过程。
（二）实际应用案例分析1、家庭生活中的传感器分析智能电饭煲中温度传感器的作用，如何实现精确控温，保证米饭的口感。
探讨烟雾报警器中烟雾传感器的工作原理，以及如何及时发出警报保障家庭安全。
2、工业生产中的传感器研究汽车生产线上压力传感器在零部件检测中的应用，如何确保产品质量。
了解自动化工厂中光电传感器在物料传输和设备控制中的作用。
3、医疗领域的传感器探究血糖仪中生物传感器的工作机制，如何快速准确测量血糖水平。
分析心电图机中电极传感器如何捕捉心脏电活动，辅助诊断心脏疾病。
4、环境监测中的传感器研究空气质量监测站中气体传感器对有害气体的检测，如何为环境保护提供数据支持。
了解水质监测设备中传感器如何测量水质参数，如 pH 值、溶解氧等。
（三）创新应用设想1、鼓励学生思考传感器在未来智能家居中的创新应用，如智能窗户根据光照自动调节透明度。
2、让学生设想传感器在智能交通领域的新应用，如道路状况实时监测系统。
（四）数据收集与分析1、学生选择一个感兴趣的传感器应用场景，收集相关数据，如传感器的性能参数、应用效果等。
2、对收集的数据进行分析，总结传感器在该场景中的优势和不足。
三、作业形式1、书面报告学生以书面形式完成案例分析和创新应用设想，要求逻辑清晰、表述准确。
2、小组讨论组织学生进行小组讨论，分享各自收集的数据和分析结果，互相交流和学习。
3、实物展示（可选）有条件的情况下，鼓励学生制作简单的传感器应用模型或实物，进行展示和讲解。
传感器作业(含答案)
一、选择题1、回程误差表明的是在（）期间输出——输入特性曲线不重合的程度。
( D )A、多次测量B、同次测量C、不同测量D、正反行程2、传感器的下列指标全部属于静态特性的是（） ( C )A、线性度、灵敏度、阻尼系数B、幅频特性、相频特性、稳态误差C、迟滞、重复性、漂移D、精度、时间常数、重复性3、（）是采用真空蒸发或真空沉积等方法，将电阻材料在基底上制成一层各种形式敏感栅而形成应变片。
这种应变片灵敏系数高，易实现工业化生产，是一种很有前途的新型应变片。
( D )A、箔式应变片B、半导体应变片C、沉积膜应变片D、薄膜应变片4、利用相邻双臂桥检测的应变式传感器，为使其灵敏度高、非线性误差小（）。
( C )A、两个桥臂都应当用大电阻值工作应变片B、两个桥臂都应当用两个工作应变片串联C、两个桥臂应当分别用应变量变化相反的工作应变片D、两个桥臂应当分别用应变量变化相同的工作应变片5、金属丝的电阻随着它所受的机械变形（拉伸或压缩）的大小而发生相应的变化的现象称为金属的（）。
( B )A、电阻形变效应B、电阻应变效应C、压电效应D、压阻效应6、下列说法正确的是（）。
( D )A、差动整流电路可以消除零点残余电压，但不能判断衔铁的位置。
B、差动整流电路可以判断衔铁的位置，但不能判断运动的方向。
C、相敏检波电路可以判断位移的大小，但不能判断位移的方向。
D、相敏检波电路可以判断位移的大小，也可以判断位移的方向。
7、随着人们对各项产品技术含量的要求的不断提高，传感器也朝向智能化方面发展，其中，典型的传感器智能化结构模式是（）。
( B )A、传感器+通信技术B、传感器+微处理器C、传感器+多媒体技术D、传感器+计算机二、判断题线性测量系统的灵敏度是时间的线性函数。
( F )涡流传感器一般不能用来测量钢板厚度。
( F )电感式传感器根据结构形式可分为自感式和互感式两种。
( F )光生伏特效应属于内光电效应的一种。
传感器教学设计教案
传感器教学设计教案一、教学内容1. 传感器的基本概念与分类2. 常用传感器的工作原理及其特点3. 传感器在实际应用中的案例分析二、教学目标1. 让学生掌握传感器的基本概念、分类及工作原理，提高学生的理论知识水平。
2. 培养学生运用传感器解决实际问题的能力，提高学生的实践操作技能。
3. 激发学生对传感器技术及其应用的兴趣，培养学生的创新意识和团队协作精神。
三、教学难点与重点1. 教学难点：传感器的工作原理及其在实际应用中的案例分析。
2. 教学重点：传感器的分类、原理及其在工程实践中的应用。
四、教具与学具准备1. 教具：PPT、传感器实物、实验装置等。
2. 学具：学习手册、笔、计算器等。
五、教学过程1. 导入新课通过展示传感器在生活中的应用实例，引发学生对传感器技术的好奇心和兴趣。
2. 知识讲解（1）传感器的定义与分类（2）常用传感器的工作原理及其特点（3）传感器在实际应用中的案例分析3. 实践操作（1）分组讨论：让学生针对某一实际应用场景，选择合适的传感器进行设计。
（2）实验演示：展示传感器的工作原理及其实际应用。
（3）随堂练习：让学生根据所学知识，完成传感器相关的设计题目。
4. 知识巩固5. 课堂小结通过提问、讨论等方式，检验学生对本节课知识的掌握情况。
六、板书设计1. 传感器及其应用2. 内容：（1）传感器的定义与分类（2）常用传感器的工作原理及其特点（3）传感器在实际应用中的案例分析七、作业设计1. 作业题目：（1）简述传感器的定义、分类及其应用。
（2）列举三种常用传感器的工作原理及其特点。
（3）针对某一实际应用场景，设计一个简单的传感器应用方案。
2. 答案：（1）传感器的定义：传感器是一种能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置。
（2）传感器的分类：按工作原理可分为物理传感器、化学传感器、生物传感器等。
（3）传感器应用案例：温度传感器在空调系统中的应用、压力传感器在汽车刹车系统中的应用等。
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。
传感器作业及答案
作业3：3．问答题（1）什么是电阻的应变效应？利用应变效应解释金属应变式电阻传感器的工作原理。
答：金属导体在外力的作用下发生机械变形，其电阻值随着机械变形（伸长或缩短）的变化而发生变化，这种现象称为金属的应变效应。
现有一根长度为l ，截面积为A ，电阻率为ρ的金属丝，如图2-5所示。
图2-5 金属应变效应 未受力时，电阻值为S l R ρ= 当金属丝受到拉力F 作用时，将引起电阻值发生变化，电阻的相对变化量为SS l l R R ΔΔΔΔ-+=ρρ，当材料一定时，ρ不发生变化，电阻值的变化仅与金属丝长度和金属丝截面积的变化有关。
（2）弹性元件在应变式电阻传感器中起什么作用？答：弹性敏感元件是电阻式传感器的敏感元件，能直接感受到被测的量的变化。
（3）简述应变式电阻传感器测量电路的功能。
答：由于弹性敏感元件和应变片的应变量一般都很小，电阻值的变化量也很小，不易被观察、记录和传输，需要通过电桥电路将该电阻值的变化量放大，并转换成电压或电流信号。
（4）应变式电阻称重传感器的工作原理是什么？（5）电阻应变传感器测量加速度的原理是什么?答：当被测物体以加速度a 运动时，质量块受到一个与加速度方向相反的惯性力作用，悬臂梁在惯性力作用下产生弯曲变形，该变形被粘贴在悬臂梁上的应变片感受到并随之产生应变，从而使应变片的电阻值发生变化。
悬臂梁的应变在一定的频率范围内与质量块的加速度成正比，通过测量质量块悬臂梁的应变，便可知加速度的大小。
（6）试比较金属应变式传感器和半导体压电式传感器的异同点。
答：相同点：两者都是将应变力转换为电阻的变化。
不同点：金属应变式传感器是由于导体的长度和半径发生改变而引起电阻值的变化，而半导体应变式传感器是由于其载流子的迁移率发生变化而引起电阻值的变化。
作业4：3．问答题（1）简述电容式传感器的工作原理。
答：两平行极板组成的电容器，如果不考虑边缘效应，其电容量为 式中，ε为极板间介质的介电常数，A 为两电极互相覆盖的有效面积，d 为两电极之间的距离。
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传感器作业(含答案)
一、选择题
1、回程误差表明的是在（）期间输出——输入特性曲线不重合的程度。
( D )
A、多次测量
B、同次测量
C、不同测量
D、正反行程
2、传感器的下列指标全部属于静态特性的是（） ( C )
A、线性度、灵敏度、阻尼系数
B、幅频特性、相频特性、稳态误差
C、迟滞、重复性、漂移
D、精度、时间常数、重复性
3、（）是采用真空蒸发或真空沉积等方法，将电阻材料在基底上制成一层各种形式敏感栅而形成应变片。
这种应变片灵敏系数高，易实现工业化生产，是一种很有前途的新型应变片。
( D )
A、箔式应变片
B、半导体应变片
C、沉积膜应变片
D、薄膜应变片
4、利用相邻双臂桥检测的应变式传感器，为使其灵敏度高、非线性误差小（）。
( C )
A、两个桥臂都应当用大电阻值工作应变片
B、两个桥臂都应当用两个工作应变片串联
C、两个桥臂应当分别用应变量变化相反的工作应变片
D、两个桥臂应当分别用应变量变化相同的工作应变片
5、金属丝的电阻随着它所受的机械变形（拉伸或压缩）的大小而发生相应的变化的现象称为金属的（）。
( B )
A、电阻形变效应
B、电阻应变效应
C、压电效应
D、压阻效应
6、下列说法正确的是（）。
( D )
A、差动整流电路可以消除零点残余电压，但不能判断衔铁的位置。
B、差动整流电路可以判断衔铁的位置，但不能判断运动的方向。
C、相敏检波电路可以判断位移的大小，但不能判断位移的方向。
D、相敏检波电路可以判断位移的大小，也可以判断位移的方向。
7、随着人们对各项产品技术含量的要求的不断提高，传感器也朝向智能化方面发展，其中，典型的传感器智能化结构模式是（）。
( B )
A、传感器+通信技术
B、传感器+微处理器
C、传感器+多媒体技术
D、传感器+计算机
二、判断题
线性测量系统的灵敏度是时间的线性函数。
( F )
涡流传感器一般不能用来测量钢板厚度。
( F )
电感式传感器根据结构形式可分为自感式和互感式两种。
( F )
光生伏特效应属于内光电效应的一种。
( T )
引用误差反映了一个检测装置的综合性能指标，用来作为检测仪表的分类标准。
( T )
电涡流传感器可分为高频反射式和低频透射式。
( T )
相比于接触式的温度检测方式，红外测温往往相应较快。
（ T ）
三、如果你是一名工程师，需要为你设计的控制系统选择一款湿度传感器，该如何选择？或者说，需要考虑哪些因素？
相应湿度传感器的工作原理、应用场合、灵敏度等静态特性、动态特性、价格、体积、安装方式等。
四、利用铂铑－铂(S型)热电偶测量某一锅炉内部温度，冷端暴露在18℃的室内环境中。
测得此时的热电势为10.048mv，试问通过热电偶分度表可以计算出锅炉内部温度是多少？
S型热电偶分度表（单位：mv）
解：根据测温原理可知
E(T, T0)= E(T，0)-E(T0，0) （1）
由已知可得T0=18℃ E(T, 18)=10.048mV （2）
查表可得
E(18，0)= E(10，0)+ [E(20，0) - E(10，0)]*0.8=0.101mV (要有单位) （3）因此由（1）可得
E(T，0) = E(T, T0) + E(T0，0) = 10.048+0.101=10.149mV
查表可得温度为 1049℃
五、说明差动变压器式电感传感器的主要组成和工作原理。
互感传感器则是把被测位移量转换为线圈间的互感变化。
传感器本身相当一个变压器，当一次线圈接入电源后，二次线圈就产生感应电动势。
当互感变化时，感应电动势也相应变化。
由于传感器常做成差动的形式，故称为差动变压器式传感器。
六、何谓电涡流效应?怎样利用电涡流效应进行位移测量?（要求说明测量涡流变化的原理）
七、电阻应变式传感器敏感栅的材料有哪些技术性能要求？（试举出4条以上）
1 初级线圈;2.3次级线圈;4衔铁
2
(b )螺管型。