传感器与检测技术+(陈杰)+课后习题答案
传感器课后答案(陈杰)
1.1某位移传感器，在输入量变化5 mm时，输出电压变化为300 mV,求其灵敏度。
1.2某测量系统由传感器、放大器和记录仪组成，各环节的灵敏度为：S1=0.2mV/℃、S2=2.0V/mV、S3=5.0mm/V，求系统的总的灵敏度。
1.3 测得某检测装置的一组输入输出数据如下：试用最小二乘法拟合直线，求其线性度和灵敏度；1 / 52带入数据得：拟合直线灵敏度0.68,线性度±7%2 / 52拟合直线灵敏度0.68,线性度±7%1.4 某温度传感器为时间常数T=3s 的一阶系统，当传感器受突变温度作用后，试求传感器指示出温差的1/3和1/2所需的时间。
解：设温差为R,测此温度传感器受幅度为R的阶跃响应为(动态方程不考虑初态)3 / 524 / 521.5 某传感器为一阶系统，当受阶跃函数作用时，在t=0时，输出为10mV;t →∞时，输出为100mV;在t=5s 时，输出为50mV,试求该传感器的时间常数。
此题与炉温实验的测飞升曲线类似:1.6 某一阶压力传感器的时间常数为0.5s,若阶跃压力从25MPa,试求二倍时间常数的压力和2s 后的压力。
5 / 521.7 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。
所求幅值误差为1.109,相位滞后3342′1.8 什么是传感器的静特性？有哪些主要指标？答：静特性是当输入量为常数或变化极慢时，传感器的输入输出特性，其主要指标有线性度、迟滞、重复性、分辨力、稳定性、温度稳定性、各种抗干扰稳定性。
1.9 如何获得传感器的静特性？答：传感器的静特性由静特性曲线反映出来，静特性曲线由实际测绘中获得。
1.10 传感器的静特性的用途是什么？答：人们根据传感器的静特性来选择合适的传感器。
1.11 试求下列一组数据的各种线性度：1)理论（绝对）线性度，给定方程为y=2.0x;2)端点线性度；3)最小二乘线性度。
传感器与检测技术+(陈杰)+课后习题答共98页
71、既然我已经踏上这条道路，那么，任何东西都不应妨碍我沿着这条路走下去。——康德 72、家庭成为快乐的种子在外也不致成为障碍物但在旅行之际却是夜间的伴侣。——西塞罗 73、坚持意志伟大的事业需要始终不渝的精神。——伏尔泰 74、路漫漫其修道远，吾将上下而求索。——屈原 75、内外相应，言行相称。——韩非
1、不要轻言放弃，否则对不起自己。
2、要冒一次险!整个生命就是一场冒险。走得最远的人，常是愿意 去做，并愿意去冒险的人。“稳妥”之船，从未能从岸边走远。-戴尔．卡耐基。
梦 境
3、人生就像一杯没有加糖的咖啡，喝起来是苦涩的，回味起来却有 久久不会退去的余香。
传感器与检测技术+(陈杰)+课后习题答 4、守业的最好办法就是不断的发展。 5、当爱不能完美，我宁愿选择无悔，不管来生多么美丽，我不愿失 去今生对你的记忆，我不求天长地久的美景，我只要生生世世的轮 回里有你。
传感器与检测技术+陈杰+课后习题答 ppt课件
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术+
陈
1.1杰1 + 课后 i yi (kxi b)
习 1 0.07 题
2 0.05 3 0.05
答 4 0.11 5 0.11 6 0.08
L
Lmax yFS
100%
0.11 12.05
0.09%
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术+
陈
带入数据得： k0.68 b0.25
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术+
陈
1.3杰+ 课∴ y 0.68x 0.25 后 习1 0.238 2 0.35
3 0.16
题答4 0.11 5 0.126 6 0.194
L
Lmax yFS
100%
0.35 5
7%
拟合直线灵敏度 0.68,线性度 ±7%
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RRR RRR
2RR 4R2 R2
E
略去 R 的第二项，即可得
Ucd
E 2
R R
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术+
陈
2.3杰+
答：①课金属电阻应变片由四部分组成：敏感栅、基底、 盖层后、粘结剂、引线。分为金属丝式和箔式。 滞②后习其、主零要漂特及性蠕参变数、：温灵度敏效系应数、、应横变向极效限应、、疲机劳械寿 命、题绝缘电阻、最大工作电流、动态响应特性。
后 yt习1090(1et/T)
由y550T 5 8.51
5
ln
题
9
解：1.6答
yt2520(1et/T)
T 0.5
传感器与检测技术课后习题和答案(陈杰)
4.3 有一个直径为2m、高5m的铁桶，往桶内连续注 水，当注水数量达到桶容量的80%时就应当停止， 试分析用应变片式或电容式传感器系统来解决该 问题的途径和方法。
4.4 总结电容式传感器的优缺点，主要应用场合以 及使用中应注意的问题。
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第4章
4.5 试推导图F1-8所示变电介质电容式位移传感器 的特性方程C=f(x)。设真空的介电系数为ε 0, ε 2＞ε 1 ，以及极板宽度为W。其他参数如图F18所示。 4.6 在上题中，设δ =d=1mm，极板为正方形（边长 50mm)。 ε 1 =1,ε 2=4试在x=0到50mm范围内，输 出磁位移传感器的特性曲线，并给以适当说明。 4.7 简述电容式传感器用差分脉冲调宽电路的工作 原理及特点。
的固定方法有哪些？
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第11章
11.1 什么是智能传感器？ 11.2 智能传感器有哪些主要功能？有哪些特点？ 11.3 如何获取指纹图像？ 11.4 指纹识别的过程分为哪几步？
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第12章
12.1 传感器静态校准的条件是什么？
12.2 如何确定标定仪器设备的精度等级？
第0章
0.1 传感器在检测系统中有什么作用和地位？ 0.2 解释下列名词术语：
1)敏感元件;2)传感器; 3)信号调理器;4)变送器。
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第1章
1.1 某位移传感器，在输入量变化5 mm时，输出电 压变化为300 mV,求其灵敏度。 1.2 某测量系统由传感器、放大器和记录仪组成， 各环节的灵敏度为：S1=0.2mV/℃、S2=2.0V/mV、 S3=5.0mm/V，求系统的总的灵敏度。 1.3 测得某检测装置的一组输入输出数据如下：
传感器与检测技术(第二版)陈杰-黄鸿--习题
6.5 画出(111)晶面和<110>晶向。并计算(111)晶
面内和 <110>晶向的纵向压阻系数和横向压阻系
数。
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第7章
7.1 什么是光电效应？
7.2 光纤损耗是如何产生的？它对光纤传感器有 哪些影响？
7.3 光导纤维为什么能够导光？光导纤维有哪些 优点？光纤式传感器中光纤的主要优点有哪些？
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第1章
1.12 试计算某压力传感器的迟滞误差和重复性误差 （工作特性选端基直线，一组标定数据如下表示）
行程 正行程 反行程
输入压力×105 Pa
2.0 4.0 6.0 8.0 10.0 10.0 8.0 6.0 4.0 2.0
输出电压（Mv）
(1)
(2)
(3)
190.9
191.1
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第9章
9.1 什么是核辐射传感器？
9.2 简述核辐射传感器的功能及优缺点。
9.3 核辐射传感器能用于哪些非电量的测量？试 举例说明之。
9.4 如何防护放射性辐射？
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第10章
10.1 什么是生物传感器 ？ 10.2 简述生物传感器的类型及优点? 10.3 DNA传感器的工作原理是什么？DNA在固体电极
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第2章
2.2 如图F1-1所示电路是电阻应变仪中所用的不 平衡电桥的简化电路，图中R2=R3=R是固定电阻， R1与R4是电阻应变片，工作时R1受拉，R4受压， ΔR表示应变片发生应变后，电阻值的变化量。 当应变片不受力，无应变时ΔR=0，桥路处于平 衡状态，当应变片受力发生应变时，桥路失去了 平衡，这时，就用桥路输出电压Ucd表示应变片 应变后的电阻值的变化量。试证明:
陈杰 传感器与检测技术课后答案
第一章习题答案1．什么是传感器？它由哪几个部分组成？分别起到什么作用？解：传感器是一种以一定的精确度把被测量转换为和之有确定对应关系的、便于使用的某种物理量的测量装置，能完成检测任务；传感器由敏感元件，转换元件，转换电路组成。
敏感元件是直接感受被测量，并输出和被测量成确定关系的物理量；转换元件把敏感元件的输出作为它的输入，转换成电路参量；上述电路参数接入基本转换电路，便可转换成电量输出。
2．传感器技术的发展动向表现在哪几个方面？解：（1）开发新的敏感、传感材料：在发现力、热、光、磁、气体等物理量都会使半导体硅材料的性能改变，从而制成力敏、热敏、光敏、磁敏和气敏等敏感元件后，寻找发现具有新原理、新效应的敏感元件和传感元件。
（2）开发研制新型传感器及组成新型测试系统①MEMS技术要求研制微型传感器。
如用于微型侦察机的CCD传感器、用于管道爬壁机器人的力敏、视觉传感器。
②研制仿生传感器③研制海洋探测用传感器④研制成分分析用传感器⑤研制微弱信号检测传感器（3）研究新一代的智能化传感器及测试系统：如电子血压计，智能水、电、煤气、热量表。
它们的特点是传感器和微型计算机有机结合，构成智能传感器。
系统功能最大程度地用软件实现。
（4）传感器发展集成化：固体功能材料的进一步开发和集成技术的不断发展，为传感器集成化开辟了广阔的前景。
（5）多功能和多参数传感器的研究：如同时检测压力、温度和液位的传感器已逐步走向市场。
3．传感器的性能参数反映了传感器的什么关系？静态参数有哪些？各种参数代表什么意义？动态参数有那些？应如何选择？解：在生产过程和科学实验中，要对各种各样的参数进行检测和控制，就要求传感器能感受被测非电量的变化并将其不失真地变换成相应的电量，这取决于传感器的基本特性，即输出—输入特性。
衡量静态特性的重要指标是线性度、灵敏度，迟滞和重复性等。
1）传感器的线性度是指传感器的输出和输入之间数量关系的线性程度；2）传感器的灵敏度S是指传感器的输出量增量Δy和引起输出量增量Δy的输入量增量Δx的比值；3）传感器的迟滞是指传感器在正（输入量增大）反（输入量减小）行程期间其输出-输入特性曲线不重合的现象；4）传感器的重复性是指传感器在输入量按同一方向作全量程连续多次变化时，所得特性曲线不一致的程度。
传感器课后答案(陈杰)
1.1某位移传感器，在输入量变化5 mm时，输出电压变化为300 mV,求其灵敏度。
1.2某测量系统由传感器、放大器和记录仪组成，各环节的灵敏度为：S1=0.2mV/℃、S2=2.0V/mV、S3=5.0mm/V，求系统的总的灵敏度。
1.3 测得某检测装置的一组输入输出数据如下：试用最小二乘法拟合直线，求其线性度和灵敏度；1 / 52带入数据得：拟合直线灵敏度0.68,线性度±7%2 / 52拟合直线灵敏度0.68,线性度±7%1.4 某温度传感器为时间常数T=3s 的一阶系统，当传感器受突变温度作用后，试求传感器指示出温差的1/3和1/2所需的时间。
解：设温差为R,测此温度传感器受幅度为R的阶跃响应为(动态方程不考虑初态)3 / 524 / 521.5 某传感器为一阶系统，当受阶跃函数作用时，在t=0时，输出为10mV;t →∞时，输出为100mV;在t=5s 时，输出为50mV,试求该传感器的时间常数。
此题与炉温实验的测飞升曲线类似:1.6 某一阶压力传感器的时间常数为0.5s,若阶跃压力从25MPa,试求二倍时间常数的压力和2s 后的压力。
5 / 521.7 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。
所求幅值误差为1.109,相位滞后3342′1.8 什么是传感器的静特性？有哪些主要指标？答：静特性是当输入量为常数或变化极慢时，传感器的输入输出特性，其主要指标有线性度、迟滞、重复性、分辨力、稳定性、温度稳定性、各种抗干扰稳定性。
1.9 如何获得传感器的静特性？答：传感器的静特性由静特性曲线反映出来，静特性曲线由实际测绘中获得。
1.10 传感器的静特性的用途是什么？答：人们根据传感器的静特性来选择合适的传感器。
1.11 试求下列一组数据的各种线性度：1)理论（绝对）线性度，给定方程为y=2.0x;2)端点线性度；3)最小二乘线性度。
传感器与检测技术(第二版)陈杰-黄鸿--习题
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第2章
2.1 在用直流电桥测量电阻的时候，若标准电阻 Rn=10.0004Ω 的 电 桥 已 经 平 衡 （ 则 被 测 电 阻 Rx=10.0004Ω ） ， 但 是 由 于 检 流 计 指 针 偏 转 在 ±0.3mm以内时，人眼就很难观测出来，因此Rn的 值 也 可 能 不 是 10.0004 Ω, 而 是 Rn=10.0004Ω±ΔRn 。若已知电桥的相对灵敏度 Sr=1mm/0.01% ，求对应检流计指针偏转±0.3mm 时，ΔRn 的值。
1) 绘出弹性元件贴片位置及全桥电路；
2) 计算传感器在满量程时，各应变片电阻变化；
3) 当桥路的供电电压为10V时，计算传感器的输 出电压。
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第2章
2.6 试设计一电位器的电阻RP特性。它能在带负 载情况下给出y=x的线性关系。给定电位器的总 电阻RP=100Ω。负载电阻RF分别为50Ω和500Ω。 计算时取x的间距为0.1,x,y分别为相对输入和相 对输出，如图F1-2所示。
3.3 试分析差分变压器相敏检测电路的工作原理。
3.4 分析电感传感器出现非线性的原因，并说明 如何改善。
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第3章
3.5 图F1-7所示一简单电感式传感器。尺寸已示 于图中。磁路取为中心磁路，不记漏磁，设铁心 及衔铁的相对磁导率为104，空气的相对磁导率 为1，真空的磁导率为4π×10-7H﹒m-1,试计算气 隙长度为零及为2mm时的电感量。图中所注尺寸 单位均为mm.
2
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)
5 8.51 由 y 5 50 T 5 ln 9
1.6
解：
y t 25 20(1 e T 0.5
t / T
)
y 7.68 1
y 2 5.36
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第1章
1.7
解：
n G（j） 2 2 s 2 n s n
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第2章
2.9 答：①在外界温度变化的条件下，由于敏感栅温
度系数 t 及栅丝与试件膨胀系数（ g 与 s ） 之差异性而产生虚假应变输出有时会产生与 真实应变同数量级的误差。 ②方法：自补偿法 线路补偿法
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第2章
2.10
0.25 解： 6 (0.25 ) 0.5 6l x F 2 0.10 x 2 5 2 WEt 0.06 70 10 (0.003) R kR0 x 2.1120 0.10 25.2 R1 R3 R0 R 120 25.2 145.2 R2 R4 R0 R 120 25.2 94.8
Rxn rn RP
rn Yn 1 rn m(1 rn )
n [1,10], n N
Rx1 10, Rx 2 20, Rx 3 30, Rx 4 40, Rx 5 50, Rx 6 60, Rx 7 70, Rx8 80, Rx 9 90, Rx10 100
2 RR R R E E E 2 2 R R R R R R 4 R R
E R 2 R
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略去 R 的第二项，即可得 U cd
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第2章
2.3
答：①金属电阻应变片由四部分组成：敏感栅、基底、 盖层、粘结剂、引线。分为金属丝式和箔式。 ②其主要特性参数：灵敏系数、横向效应、机械 滞后、零漂及蠕变、温度效应、应变极限、疲劳寿 命、绝缘电阻、最大工作电流、动态响应特性。
RP 100 0.2 ②当 RF 500 m RF 500 5 25 150 50 10 Y1 , Y2 , Y3 , Y4 , Y5 , 509 129 521 131 21 75 350 100 450 Y6 , Y7 , Y8 , Y9 , Y10 1 131 521 129 509 2.7 略
y t R(1 e t / 3 )
R 2 当 y t 时 t 3 ln 1.22 3 3
1 R 当 y t 时 t 3 ln 2.08 2 2
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第1章
1.5
解：此题与炉温实验的测飞升曲线类似:
y t 10 90(1 e
nxi yi xi yi k 2 nxi (xi ) 2
b (xi y i xi xi y i )
2
n x i ( x i ) 2
2
带入数据得：
k 0.68 b 0.25
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第1章
1.3
∴ y 0.68 x 0.25
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第1章
1.1
解：
U 300 10 3 k 60 3 X 5 10
1.2
解：
S S1 S 2 S 3 0.2 2.0 5.0 2mm / C
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第1章
1.3
解：
y kx b
i y i ( kxi b)
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第2章
2.1
解： y 0.3mm , Rn 10.0004
Sr
y y 100% 1mm / 0.01% Rn x 100% Rn
2.2
证： R R R R R R 1 4
U cd U cb U db
1 0.238 2 0.35
3 0.16
4 0.11 5 0.126 6 0.194
Lmax 0.35 100% 7% L yFS 5
拟合直线灵敏度 0.68,线性度 ±7%
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第1章
1.4
解：设温差为R,测此温度传感器受幅度为R的阶跃响应 为(动态方程不考虑初态)
A 2 r 2 59.7 10 6 R ②圆桶截面积
应变片 1,2,3,4 感受的是纵向应变,有
1 2 3 4 x
应变片 5,6,7,8 感受的是纵向应变,有
5 6 7 8 y
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第2章
2.5
2 s j
1 1 2 j n n
1 1.109
2
2
G j
1 1 n
2 2
2 n
2
500 500 2 0.5 1 1000 1000
第1章
1.11
Lmax 12.05 2 6 解： ①理论线性度： 100% 0.4% L y FS 12.05
②端点线性度： 由两端点做拟和直线
y 1.97 x 0.23
中间四点与拟合直线误差：0.17 0.16 0.11 0.08 所以， Lmax 100% 0.17 1.41% L 12.05 y FS
r1 0.1, r2 0.2, r3 0.3, r4 0.4r5 0.5 r6 0.6r7 0.7r8 0.8r9 0.9r10 1.0
返回 上 Y1 , Y2 , Y3 , Y4 , Y5 , 59 33 71 37 3 15 35 20 45 Y6 , Y7 , Y8 , Y9 , Y10 1 37 71 33 59
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第2章
2.5
满量程时：R1 R2 R3 R4 K x R K
F R AE 10 10 3 2 .0 120 0.191 6 11 59.7 10 2.110 R5 R6 R7 R8 R1 0.3 0.191 0.057
第0章
0.1
答：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。
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第0章
0.2
答：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。
(xi yi xi xi yi ) nxi (xi ) 2
2
所以，
y kx b 1.98x 0.09
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第1章
1.11
i yi (kxi b)
1 0.07
2 0.05
3 0.05
4 0.11 5 0.11 6 0.08
U R1 R5 R2 R6 U U K 1 5 2 6 4 R 4
U U U F 1 1 K x y K x K 2 2 2 AE
其中 A 为圆桶的截面积, 为泊桑比,E 为弹性模量, F 为外加负载力,K 为灵敏系数.
U F ③ U K 1 2 AE 10 F 2.0 0.3 1.037 10 6 F 1 2 59.7 10 6 2.110 4
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第2章
2.6
RP 100 解： 2 ①当 RF 50 m RF 50
2 2
500 2 2 0.5 1000 3342' tg 1 n 2 tg 1 2 500 1 1 1000 n
所求幅值误差为1.109,相位滞后 3342'
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第2章
2.8
解： RP 1000 1 m
RF 3000 3
rn Rxn RP
Yn
rn 1 rn m(1 rn )
n [1,10], n N
Rx1 100, Rx 2 200, Rx 3 300, Rx 4 400, Rx 5 500, Rx 6 600, Rx 7 700, Rx8 800, Rx 9 900, Rx10 1000
第1章
1.8
答：静特性是当输入量为常数或变化极慢时，传感器 的输入输出特性，其主要指标有线性度、迟滞、重 复性、分辨力、稳定性、温度稳定性、各种抗干扰 稳定性。
1.9
答：传感器的静特性由静特性曲线反映出来，静特性 曲线由实际测绘中获得。
1.10
答：人们根据传感器的静特性来选择合适的传感器。
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0.11 Lmax 100% 0.09% L y FS 12.05
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第1章
1.12
解：
H max ① H 0.5 100% yFS
H max 1 1.5 H max 2 1.3 H max 3 1.8
H 1 0.08%