传感器原理及其应用(第二版)部分习题答案
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答：传感器的静态特性是指被测量的值处于稳定状态时的输出一输入关系。
与时间无关。
主要性能指标有：线性度、灵敏度、迟滞和重复性等。
1.2答：传感器的动态特性是指其输岀与随时间变化的输入量之间的响应特性。
常用的分析方法有时域分析和频域分析。
时域分析采用阶跃信号做输入，频 域分析采用正弦信号做输入。
1.3at a {) at q 传递函数卩F频率响应：—-— X 丿砂+ 1相频响应特性：e=tg-'n2.1当金属丝和半导体应变片受轴向力作用时，其电阻相对变化为:AR ~R△打 Amax 100% s = lim(詈) dy dx^ax-^n 100%R 二(2二 3)S _]00% ^ax-^in幅频响应特性: 工(j® X J (砂)? + 1(2-10),minYa/?, max对于金属丝而言，电阻的相对变化量则主要由形变和电阻率的相对变化量共同作用引起。
而对于半导体，式中应变片的电阻率的相对变化，其值与半导体敏感条在轴向所受的应力 上式中1+2〃项随几何形状而变化，JijE 项为压阻效应，随电阻率而变化。
实验证明对于半导体，UE 比1+2〃大近百倍，所以1+2〃可以忽略，因而半导体应变片 的灵敏系数为：AR/=/K=£E (2 14)J 因此半导体应变片电阻的相对变化主要由电阻率的相对变化引起。
2.2金属丝式应变片由于敏感栅的两端为半圆弧形的横栅，测量应变时，构件的轴向应变£使 敏感栅电阻发生变化，而其横向应变£/•也使敏感栅半圆弧部分的电阻发生变化。
应变片的 这种既受轴向应变影响，又受横向应变影响而引起电阻变化的现象称为横向效应。
横向灵敏系数与轴向灵敏系数之比值，称为横向效应系数H 。
即：可见，「愈小、2愈大，则H 愈小。
即敏感栅越窄、基长越长的应变片，其横向效应引起的 误差越小。
2.4分为单臂电桥，半桥差动电桥和全桥差动电桥，各自的输出电压和电桥灵敏度的计算公式 为： 单臂电桥：/ 1 A DU.=丄 E 沁(2-30)4 & S v =-E(2-31) v 41 AD半桥差动电桥：U.=-E —(2-34)0 2 &S v = E/2AD全桥差动电桥：u {) = E —Sv=ER \2.5之比为-常数。
传感器原理及其应用(第二版)部分习题解答76页文档
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40、学而不思则罔，思而不学则殆。——孔子
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37、我们唯一不会改正的缺点是软弱。——拉罗什福科
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传感器原理及其应用(第二版)部分习 题解答
16、自己选择的路、跪着也要把它走 完。 17、一般情况下)不想三年以后的事， 只想现 在的事 。现在 有成就 ，以后 才能更 辉煌。
18、敢于向黑暗宣战的人，心里必须 充满光 明。 19、学习的关键--重复。
20、懦弱的人只会裹足不前，莽撞的 人只能 引为烧 身，只 有真正 勇敢的 人才能 所向披 靡。
传感器原理及应用习题答案(完整版)
传感器原理及应用习题答案习题 1 (2)习题 2 (4)习题 3 (8)习题 4 (10)习题 5 (12)习题 6 (14)习题 7 (17)习题 8 (20)习题 9 (23)习题 10 (25)习题 11 (26)习题 12 (28)习题 13 (32)习题 11-1什么叫传感器？它由哪几部分组成？并说出各部分的作用及其相互间的关系。
答：传感器是能感受规定的被测量并按照一定的规律将其转换成可用输出信号的器件或装置。
通常传感器由敏感元件和转换元件组成。
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。
由于传感器的输出信号一般都很微弱, 因此需要有信号调节与转换电路对其进行放大、运算调制等。
随着半导体器件与集成技术在传感器中的应用，传感器的信号调节与转换电路可能安装在传感器的壳体里或与敏感元件一起集成在同一芯片上。
此外，信号调节转换电路以及传感器工作必须有辅助的电源，因此信号调节转换电路以及所需的电源都应作为传感器组成的一部分。
1-2简述传感器的作用和地位及其传感器技术的发展方向。
答：传感器位于信息采集系统之首，属于感知、获取及检测信息的窗口，并提供给系统赖以进行处理和决策所必须的原始信息。
没有传感技术，整个信息技术的发展就成了一句空话。
科学技术越发达，自动化程度越高，信息控制技术对传感器的依赖性就越大。
发展方向：开发新材料，采用微细加工技术，多功能集成传感器的研究，智能传感器研究，航天传感器的研究，仿生传感器的研究等。
1-3传感器的静态特性指什么？衡量它的性能指标主要有哪些？答：传感器的静态特性是指被测量的值处于稳定状态时的输出—输入关系。
与时间无关。
主要性能指标有：线性度、灵敏度、迟滞和重复性等。
1-4传感器的动态特性指什么？常用的分析方法有哪几种？答：传感器的动态特性是指其输出与随时间变化的输入量之间的响应特性。
传感器及应用第二版课后答案
传感器及应用第二版课后答案1. 下列关于磁敏二极管阐述正确的是（） [单选题] *A. 在 PRN 型二极管基础上增加一个高复合区而形成B. 可以称为结型二端器件(正确答案)C. 工艺上用扩散杂质或喷砂的办法制成高复合区光滑表面D. 高复合区使得电子和空穴不易于复合2. 一般制作光敏三极管的材料为（） [单选题] *A. 半导体硅(正确答案)B. 金属氧化物C. 半导体硒D. 半导体锗3. 下列关于结构型智能传感器阐述正确的是（） [单选题] *A. Smart结构需要用户自行设计所需功能B. 特殊结构是将传感器做成某种特殊的几何结构或机械结构(正确答案)C. Smart结构智能传感器功能单一D. 特殊结构智能传感器具有对环境条件的改变能够自适应地作出响应的能力4. 在理想情况下，一个传感器在连续工作条件下每年零点漂移应小于（） [单选题] *A. 5%B. 8%C. 10%(正确答案)D. 12%5. 下列关于雪崩光电二极管的阐述正确的是（） [单选题] *A. PN结加高的正向偏压时发生雪崩效应B. 获得载流子的雪崩效应使光电流减少C. 雪崩光电二极管是高灵敏度的光敏二极管(正确答案)D. 无光入射时雪崩光电二极管也会发生雪崩效应6. 通过检测性质的变化来检测外界信息的传感器属于（） [单选题] *A. 物性传感器(正确答案)B. 化学传感器C. 结构型传感器D. 应变式传感器7. 磁敏电阻可以测量的磁感应强度围是（） [单选题] *A. 10-2～1TB. 10-3～1T(正确答案)C. 10-4～1TD. 10-5～1T8. 温敏闸晶管实现温—电转换利用的是（） [单选题] *A. 珀尔帖效应B. 伏安特性C. 热导通特性(正确答案)D. 汤姆逊效应9. 下列关于传感器的分类阐述错误的是（） [单选题] *A. 按照信息的传递方式可以分为直接型传感器和间接型传感器。
B. 按照工作机理可以分为物性传感器和结构型传感器两大类C.光敏二极管属于间接型传感器(正确答案)D. 应变计属于物性传感器10. 下列不属于目前常用的冷端恒温法的是（） [单选题] *A. 加热恒温法B. 埋地法C. 铁匣法D. 水浸法(正确答案)11. 下列属于光纤传感器特点的是（） [单选题] *A. 检测分辨率不高B. 测温范围窄C. 灵敏度高(正确答案)D. 保密性差12. 光电池的开路电压趋近饱和时的光照强度为（） [单选题] *A. 1000lxB. 2000lx(正确答案)C. 3000lxD. 4000lx13. 霍尔器件可以检测的磁场范围是（） [单选题] *A. 10-1～10TB. 10-3～10TC. 10-5～10TD. 10-7～10T(正确答案)14. 描述传感器可以检测到被测量最小变化能力的性能指标是（） [单选题] *A. 迟滞B. 分辨力(正确答案)C. 灵敏度D. 线性度15. 下列不属于热电偶优点的是（） [单选题] *A. 结构简单B. 热惯性大(正确答案)C. 精度高D. 测量范围大16.下列属于PN结型温度传感器的是（） [单选题] *A. 铜电阻传感器B. 铂电阻传感器C. 热释电传感器D. 晶闸管传感器(正确答案)17. 关于晶闸管的温度特性阐述正确的是（） [单选题] *A. 晶闸管的电流电压特性不随温度的变化而改变B. 晶闸管利用伏安特性实现温-电转换C. 当温度升高时，晶闸管的正向翻转电压升高，而反向电压下降D. 晶闸管可以用温度触发，使其由断态变为通态(正确答案)18. 为准确描述混合气体中的湿度，不受温度影响应采用（） [单选题] *A. 绝对湿度(正确答案)B.相对湿度C. 露点D.水蒸气的质量19. 硅温度传感器的工作电流应小于（） [单选题] *A. 5mAB. 3mAC. 2mAD. 1mA(正确答案)20.下列关于辐射温度传感器阐述正确的是（） [单选题] *A. 对被测对象的温度场有轻微干扰B. 利用物体的热辐射随物体的温度变化制备(正确答案)C. 属于接触式测量D. 易受高温气体的氧化和腐蚀21. 下列属于光敏传感器特点的是（） [单选题] *A. 可靠性不高B. 抗干扰能力不强C. 不受电磁辐射影响(正确答案)D. 自身辐射电磁波22. 下列对Smart结构型智能传感器阐述错误的是（） [单选题] *A. 采用的结构是预先设计好的确实有用且有效的方式B. 仿生 Smart结构是 Smart 结构的初级阶段(正确答案)C. Smart 结构自适应功能的引入使结构变得更为灵巧和智能D. 具有一种对环境条件的改变能够自适应地作出响应的能力23. 超声波的频率高于（） [单选题] *A. 20KHz(正确答案)B. 30KHzC. 40KHzD. 50KHz24. 表示实际曲线与拟合直线接近程度的性能指标是（） [单选题] *A. 线性度(正确答案)B. 重复性C. 迟滞D.量程25. 下列适宜做超低温测量热电阻的是（） [单选题] *A. 铟电阻(正确答案)C. 铜电阻D. 电铂阻26. 下列关于声表面波(SAW)与电磁波的传播速度阐述正确的是（） [单选题] *A. SAW 的传播速度快B. 电磁波的传播速度快(正确答案)C. 相同D. 不确定27. 为方便描述混合气体的湿度，在湿敏传感器中常使用（） [单选题] *A. 绝对湿度B. 相对湿度(正确答案)C. 水蒸气压D. 水蒸气的质量28. 下列不属于工业过程自动化中常用的力学传感器的是（） [单选题] *A. 电阻式B. 压电式C. 电容式D. 磁电式(正确答案)29. 构成热电偶温度传感器的金属材料是（） [单选题] *A. 一种B. 二种(正确答案)D. 四种30. 下列关于传感器静态特性阐述正确的是（） [单选题] *A. 对于静态的输入信号，传感器的输出量与时间有关B. 输入量与输出量可以用一个含时间的方程表示C. 输入量和输出量完全符合线性关系D. 当被测量不随时间变化或随时间变化缓慢时，传感器的输出信号反应其静态特性(正确答案)31. 传感器稳定工作时输出量的变化和输入量变化的比值表示（） [单选题] *A. 灵敏度(正确答案)B. 重复性C. 迟滞D. 线性度32. 利用PN结温度特性的二极管和晶体管温度传感器的测温区是（） [单选题] *A. -100～200℃B. -150～250℃C. -200～300℃(正确答案)D. -250～350℃33. 下列关于计算机型智能传感器阐述正确的是（） [单选题] *A. 由基本传感器、信号处理电路和微控制器构成B. 通过模拟电路和传感器网络实现并行操作C. 可以重新编制程序改变算法来改变其性能(正确答案)D. 通常多个基本传感器与期望的模拟信号处理硬件结合形成传感功能组件34. 下列关于单电感式压力传感器阐述错误的是（） [单选题] *A. 由膜盒、铁芯、衔铁及线圈等组成B. 其衔铁与膜盒上端连在一起C. 当压力P进入膜盒时，膜盒的顶端产生与P成反比的位移(正确答案)D. 用电流表可以测出压力的大小35. 下列不属于电涡流磁传感器可以测量的物理量是（） [单选题] *A. 位移B. 厚度C. 气体浓度(正确答案)D.材料损伤36. 下列关于集成智能传感器阐述正确的是（） [单选题] *A. 不属于计算机型智能传感器B. 按传感器的计算精度不同可分成初级形式、中级形式和高级形式C. 具有部分数字化的特点D. 可实现高自适应性、高精度、高可靠性与高稳定性(正确答案)37. 有些种类的热敏电阻在温度变化1℃时，阻值变化可达到（） [单选题] *A. 1％～3％B. 2％～5％C. 3％～6％(正确答案)D. 4％～8％38. 热电偶的实用测量电路不包括（） [单选题] *A. 单点温度测量电路B. 两点间温差的测量电路C. 温差电桥测量电路(正确答案)D. 平均温度测量电路39. 下列不属于光纤传感器主要组成部分的是（） [单选题] *A. 光源B. 电源(正确答案)C. 光纤D. 光探测器40. 下列关于烧结型 SnO2气敏元件的阐述正确的是（） [单选题] *A. 主要用于检测可燃的氧化性气体B. 其工作温度约为500℃C. 按照其加热方式可以分为直接式与间接式两种类型D. 由芯片、基座和金属防爆网罩三部分组成(正确答案)41. 下列关于光敏三极管的阐述正确的是（） [单选题] *A. 不具有电流放大作用B. 光电特性比光敏二极管好C. 在较强的光照下光电流与照度不成线性关系(正确答案)D. 灵敏度比光敏二极管低42. 霍尔元件多用N型半导体材料薄膜，厚度常常只有（） [单选题] *A. 1μm左右(正确答案)B. 2μm左右C. 3μm左右D. 4μm左右43. 反映传感器材料参数的恢复快慢、机械结构和制造工艺缺陷的指标是（） [单选题] *A. 量程B. 重复性C. 迟滞(正确答案)D. 温度稳定性44. 下列不属于非电学量的被测量类型的是（） [单选题] *A. 物理量B. 化学量C. 生物量D. 位移量(正确答案)45. 铜丝性能稳定的温度范围是（） [单选题] *A. -100～150℃B. -100～250℃C. -50～150℃(正确答案)D. 50～150℃46. 热电偶的热电极材料必须具有的特性不包括（） [单选题] *A. 在测量范围内热电性质稳定B. 热电势要足够大C. 电阻温度系数大(正确答案)D. 材料的复制性好47. 下列不满足选作感温电阻材料要求的是（） [单选题] *A. 电阻温度系数要低(正确答案)B. 在测温范围内，化学、物理性能稳定。
《传感器及应用》习题答案
《传感器及应用》第2版部分习题解答1-9.有一台测温仪表，测量范围为-200～+800℃，准确度为0.5级。
现用它测量500℃的温度，求仪表引起的绝对误差和相对误差。
解： 由100SFmax ⨯=A ΔS可得仪表引起的绝对误差为：△max =±100F.S S A ⨯=±1005.0)]200(800[⨯--=±5℃由γx ＝%xF.S A SA ±=%100xmax ⨯±A Δ可得仪表引起的绝对误差为：%1005005x ⨯±=γ=±1%1-10.有两台测温仪表，测量范围为-200～+300℃和0～800℃,已知两台表的绝对误差最大值△t max =5℃,试问哪台表精度高？解： 根据100SFmax ⨯=A ΔS∵A F.S1=300-（-200）=500＜A F.S2=800 ∴S 1＞S 2答：测量范围为0～800℃的仪表精度高。
1-11.有三台测温仪表量程均为600℃，精度等级分别为2.5级、2级和1.5级，现要测量温度为500℃的物体，允许相对误差不超过2.5％，问选用哪一台最合适（从精度和经济性综合考虑）？解：根据题意，允许仪表绝对误差不超过500×2.5%=12.5℃ 允许仪表相对误差不超过γn ＝%100SF⨯A Δ=%1006005.12⨯=2.08%答：2级和1.5级仪表均能满足测量误差要求，但从精度和经济性综合考虑，应选2级仪表。
1-12.用45号钢制作的螺栓长度为500mm ，旋紧后，长度变为500.10mm ，试求螺栓产生的应变和应力？解： 根据ε=ll ∆则ε=50050010.500-=2×10-4又根据σ=Eε，查表1-2得45号钢的E=2.0×1011（N/m 2） 则σ=2.0×1011×2×10-4=4×107（N/m 2）1-13.有一圆杆件，直径D =1.6cm ，长度l =2m ，外施拉力F =20000N ，杆件绝对伸长∆l =0.1cm 。
传感器与传感器技术_第二版_答案
《传感器与传感器技术》计算题 解题指导（仅供参考）第1章 传感器的一般特性1—5 某传感器给定精度为2%F·S ，满度值为50mV ，零位值为10mV ，求可能出现的最大误差δ(以mV 计)。
当传感器使用在满量程的1/2和1/8时，计算可能产生的测量百分误差。
由你的计算结果能得出什么结论? 解：满量程（F▪S ）为50﹣10=40(mV)可能出现的最大误差为：∆m ＝40⨯2%=0.8(mV) 当使用在1/2和1/8满量程时，其测量相对误差分别为：%4%10021408.01=⨯⨯=γ %16%10081408.02=⨯⨯=γ1—6 有两个传感器测量系统，其动态特性可以分别用下面两个微分方程描述，试求这两个系统的时间常数τ和静态灵敏度K 。
（1）T y dt dy5105.1330-⨯=+ 式中, y ——输出电压，V ；T ——输入温度，℃。
（2）x y dt dy6.92.44.1=+式中，y ——输出电压，μV ；x ——输入压力，Pa 。
解：根据题给传感器微分方程，得 (1) τ=30/3=10(s)，K=1.5⨯10-5/3=0.5⨯10-5(V/℃)；(2) τ=1.4/4.2=1/3(s)，K=9.6/4.2=2.29(μV/Pa)。
1—7 已知一热电偶的时间常数τ=10s ，如果用它来测量一台炉子的温度，炉内温度在540℃至500℃之间接近正弦曲线波动，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。
以及输入与输出之间的相位差和滞后时间。
解：依题意，炉内温度变化规律可表示为x (t) =520+20sin(ωt)℃由周期T=80s ，则温度变化频率f =1/T ，其相应的圆频率 ω=2πf =2π/80=π/40； 温度传感器（热电偶）对炉内温度的响应y(t)为y(t)=520+Bsin(ωt+ϕ)℃热电偶为一阶传感器，其响应的幅频特性为()()786010********22.B A =⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯π+=ωτ+==ω因此，热电偶输出信号波动幅值为B=20⨯A(ω)=20⨯0.786=15.7℃由此可得输出温度的最大值和最小值分别为y(t)|max =520+B=520+15.7=535.7℃ y(t)|min =520﹣B=520-15.7=504.3℃输出信号的相位差ϕ为ϕ(ω)= -arctan(ωτ)= -arctan(2π/80⨯10)= -38.2︒相应的时间滞后为∆t =()s 4.82.3836080=⨯1—8 一压电式加速度传感器的动态特性可以用如下的微分方程来描述，即x y dt dy dt y d 1010322100.111025.2100.3⨯=⨯+⨯+式中，y ——输出电荷量，pC ；x ——输入加速度，m/s 2。
传感器技术及其应用第2版教学课件ppt作者陈黎敏传感器技术答案（2）
《传感器技术及其应用》第2版答案第1章1. 答：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。
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的部分。
2. 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；另一种是按传感器的工作原理来分。
前者的优点是便于使用者根据用途选用，后者的优点是对传感器的工作原理比较清楚，类别少，有利于传感器专业工作者对传感器的深入研究分析。
3. 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，常用的静态特性技术指标有线性度、灵敏度、迟滞、重复性、分辨力、稳定性、漂移等。
4.答：传感器的灵敏度k=dyyx=6x+35. 答：产生误差的原因有：测量方法的近似、仪表本身的精度限制、测量人员的习惯、外界环境因素影响等多种原因，有的是有规律可循，有的是随机产生的，因此测量误差也可分为系统误差、随机误差和粗大误差。
6. 答：绝对误差Δt=±800−−200×0.5%=±5℃相对误差γ=±5500×100%=±1%7. 相对误差γ1=±5300−−200=±1%γ2=±5800−0=±0.625%答：因为γ1>γ2所以测量范围为0~800℃的仪表精度高8. 相对误差γ1=±600×2.5%500=±3%>2.5%γ2=± 600×2.0% 500=±2.4%<2.5% γ3=± 600×1.5% 500=±1.8%<2.5% 答：可见2.0级与1.5级都能满足测量误差要求，考虑性价比建议选择2.0级，若只需考虑测量精度则选择1.5级。
《传感器原理及应用(第2版)》教辅2：综合练习答案
! # $ % $ & "选择填空
"#选择以下传感器填入空内 每空填两项 可重复填写 电阻应变片 磁敏电阻 霍尔传感器 气敏传感器 压电传感器 电容传感器 热释电 器件 热敏电阻 光纤传感器 磁敏晶体管 电动式磁电传感器 光电二极管 差动变压 器 红外传感器 色敏传感器 电涡流传感器 超声波传感器 光电开关 核辐射探测器 压阻式传感器 光电池 热电偶 0 0 1电荷耦合器件 集成温度传感器 " 选择合适小位移测量的传感器 % 可用于磁场检测的传感器 感器! 热敏电阻! 光纤传感器! 电涡流传感器! 压电传感器! $ 便于检测机械振动或加速度的传感器 & 适用于家用电器的温度检测传感器 电动式磁电传感器! 霍尔传感器! 集成温度传
" 负温度系数热敏电阻也称为 6 ! 热敏电阻 在常温下其阻值随温度上升而 1 ! 7 # 8 0 !!!!!!6 # / 8 0 !!!! !!!0 #增大!!!!!!1 #减小 $ 硅光电池的结构类似一只半导体 7 ! 属于 0 ! 器件 7 #二极管!!!! 6 #三极管!!!!!!0 #有源!!!!!!1 #无源 % 热释电元件属于 7 ! 红外线传感器 它可检测红外线的 0 ! 波长 7 #热电型 6 #光量子型 0 #全波段 1 #有限段 & 通常我们用绝对湿度 相对湿度和露点温度表示环境中的水蒸气含量 其中相对湿 度表示为 7 ! 量纲为 0 ! 7 # 9 : ; 6 # 7 : 0 #无
"'#超声波传感器的发射与接收换能器是利用压电效应 其中超声波发射换能器是将 能转换为 机械! 能 它是利用压电材料的 逆! 压电效应 电! "(#半导体材料在光线作用下 入射光强改变物质导电率的现象称 光电导 ! 效应 基于 这种效应的器件有 光敏电阻! 半导体材料吸收光能后在 . /结上产生电动势的效应称 光 生伏特效应! 效应 基于这种效应的器件有 光敏晶体管 光电池!
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UR
U
Usc
2
R
k 2
全桥输出电压及电桥灵敏度分别为：
R Usc U R kU
பைடு நூலகம்
第2章 电阻应变式传感器及其应用
6. 一台采用等强度梁的电子秤，如图2.40所示，在梁的上下两面 各贴有两片灵敏系数均为k = 2 的金属箔式应变片做成秤重传感 器。已知梁的L = 100mm，b=11mm，h= 3mm，梁的弹性模量 E=2.1×104 N/mm2。将应变片接入直流四臂电路，供桥电压Usr =6V。 试求：（1）秤重传感器的灵敏度(V/kg)? （2）当传感器的输出为68mV时，问物体的荷重为多少？
作业讲解
第1章 传感器的一般特性
• 作业：习题2、3、4、5(P11)
第1章 传感器的一般特性
2、简述传感器的组成及其各部分的功能。 答：传感器通常由敏感元件、转换元件以及基本转换电 路所组成。 敏感元件：指传感器中能直接感受或响应被测量（输入 量）的部分，并以确定关系输出某一物理量。 转换元件：指传感器中能将敏感元件感受的或响应的被 探测量(如位移、应变、光强等) 转换成适于传输和测量 的电信号（如电阻、电感等）的部分。 基本转换电路：将电路参数转换成便于测量的电量，如 电压、电流、频率等。
解：非线性度的拟合直线采用端基直线。 设拟合直线为：y=kx+b，根据两个端点(0.1，2.2)和(0.9， 22.1)，则拟合直线斜率为
ky2y122.12.224.875 x2x1 0.9-0.1
∴ 2 4 .8 7 5 0 .1 b 2 .2 ∴ b-0.2875 ∴端点拟合直线为 y24.875x-0.2875
R1R3R2 R4 Rk
R1 R3
R2
R4 R
现将四个电阻应变片按照图b所示接入等臂全桥电路，其输出电
桥电路电压为:
U0
R R
U
sr
第2章 电阻应变式传感器及其应用
称重传感器的灵敏度
KU0 U m 0 kb6hg2L EUsr
69.8Nkg100mm
2
Δ=y实际-y理论 0 0.1125 0.425 0.2375 0.45 0.5625 0.675 0.4875 0
∴ Lmax=0.675
∴ L y L F m S a x 1 0 0 % 0 2 .2 6 .1 7 0 5 1 0 0 % 3 .0 5 %
灵敏度为：Sn
6V0.0339Vkg
11mm3mm22.1104 Nmm2
(2) 当传感器输出电压为68mV时，物体的荷重m为
mU0 68103V 2.006kg KU0 0.0339Vkg
第2章 电阻应变式传感器及其应用
7. 图2.43为应变式力传感器的钢质圆柱体弹性元件，其直径d = 40 mm，钢的弹性模量 E = 2.1×105 N/mm2 ，泊松比μ=0.29 ，在 圆柱体表面粘贴四片阻值均为120Ω、灵敏系数κ=2.1的金属箔式 应变片(不考虑应变片的横向灵敏度)， 并接入惠斯顿电桥。若 供桥电压Usr = 6V（DC），试求：该力传感器的灵敏度（V/N） ？
答：金属应变片在外力的作用下，应变片的几何尺寸（长度和截面积 ）发生变化（机械形变）而引起应变片的电阻改变，运用它们的对应 关系实现测量目的；其灵敏系数（k≈1+2μ）主要是材料几何尺寸变化 引起的。半导体应变片受到作用力后，应变片的电阻率ρ发生变化，而 引起应变片的电阻值改变。其灵敏系数（k=△ρ/ρε）主要是半导体材 料的电阻率随应变变化引起的。 当金属丝在外力作用下发生机械变形时，其电阻值将发生变化，这种 现象称为金属的电阻应变效应。 应变片是利用金属的电阻应变效应，将金属丝绕成栅形，称为敏感栅 。并将其粘贴在绝缘基片上制成。
第1章 传感器的一般特性
解：
x
0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9
y实际
2.2 4.8 7.6 9.9 12.6 15.2 17.8 20.1 22.1
y理论
2.2 4.6875 7.175 9.6625 12.15 14.6375 17.125 19.6125 22.1
第2章 电阻应变式传感器及其应用
解：(1)如图a，当重力F作用梁短部后，梁上表面R1和R3产生正 应变电阻变化而下表面R2和R4则产生负应变电阻变化，其应变的 绝对值应相等，即：
1 ＝ 3 ＝ 2 4 b 6 h F 2 L E 6 b m h 2 g E L
电阻相对变化量为：
第2章 电阻应变式传感器及其应用
5. 何为直流电桥?若按桥臂工作方式不同，可分为哪几种?各自的 输出电压及电桥灵敏度如何计算？
答：桥臂的供电电源是直流电的称为直流电桥。
按桥臂工作方式不同，可分为单臂电桥、双臂电桥、全桥。
单臂电桥输出电压及电桥灵敏度分别为：
Usc
UR 4R
kU 4
双臂电桥输出电压及电桥灵敏度分别为：
dy dx
24.875
第1章 传感器的一般特性
4、何为传感器的静态特性？静态特性的主要技术指标有 哪些？ 答：传感器的静态特性是在稳态信号作用下的输入输出 特性。 衡量静态特性的重要指标有灵敏度、线性度、迟滞、重 复性、稳定性等。
第1章 传感器的一般特性
5、何为传感器的动态特性？动态特性的主要技术指标有 哪些？ 答：传感器的动态特性是传感器在被测量随时间变化的 条件下输入输出关系。动态特性有分为瞬态响应和频率 响应。
衡量瞬态响应特性的指标有时间常数、上升时间tr、响 应时间ts、超调量、衰减率、稳态误差ess等。 衡量频率响应特性的指标有频带、时间常数 、固有频率 n 。
第2章 电阻应变式传感器及其应用
• 作业：习题3、5、6、7 (P34)
第2章 电阻应变式传感器及其应用
3. 金属应变片与半导体应变片在工作原理上有何不同？何为金属 的电阻应变效应？怎样利用这种效应制成应变片？
第1章 传感器的一般特性
3、对某传感器进行特性测定所得到的一组输入—输出数 据如下：
输入x：0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 输出y；2.2 4.8 7.6 9.9 12.6 15.2 17.8 20.1 22.1 试计算该传感器的非线性度和灵敏度。
第1章 传感器的一般特性