传感器(第四版) 课后习题答案(部分)
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传感器原理及工程应用习题参考答案：篇一：《传感器原理及工程应用》第四版(郁有文)课后答案第一章传感与检测技术的理论基础1．什么是测量值的绝对误差、相对误差、引用误差？答：某量值的测得值和真值之差称为绝对误差。
相对误差有实际相对误差和标称相对误差两种表示方法。
实际相对误差是绝对误差与被测量的真值之比；标称相对误差是绝对误差与测得值之比。
引用误差是仪表中通用的一种误差表示方法，也用相对误差表示，它是相对于仪表满量程的一种误差。
引用误差是绝对误差（在仪表中指的是某一刻度点的示值误差）与仪表的量程之比。
2．什么是测量误差？测量误差有几种表示方法？它们通常应用在什么场合？答：测量误差是测得值与被测量的真值之差。
测量误差可用绝对误差和相对误差表示,引用误差也是相对误差的一种表示方法。
在实际测量中，有时要用到修正值，而修正值是与绝对误差大小相等符号相反的值。
在计算相对误差时也必须知道绝对误差的大小才能计算。
采用绝对误差难以评定测量精度的高低，而采用相对误差比较客观地反映测量精度。
引用误差是仪表中应用的一种相对误差，仪表的精度是用引用误差表示的。
3．用测量范围为-50～+150kPa的压力传感器测量140kPa压力时，传感器测得示值为142kPa，求该示值的绝对误差、实际相对误差、标称相对误差和引用误差。
解：绝对误差??142?140?2kPa实际相对误差标称相对误差引用误差??142?140?100%?1.43%140 ??142?140?100%?1.41%142 142?140?100%?1%150?（?50） ??4．什么是随机误差？随机误差产生的原因是什么？如何减小随机误差对测量结果的影响？答：在同一测量条件下，多次测量同一被测量时，其绝对值和符号以不可预定方式变化着的误差称为随机误差。
随机误差是由很多不便掌握或暂时未能掌握的微小因素（测量装置方面的因素、环境方面的因素、人员方面的因素），如电磁场的微变，零件的摩擦、间隙，热起伏，空气扰动，气压及湿度的变化，测量人员感觉器官的生理变化等，对测量值的综合影响所造成的。
最新《传感器原理及工程应用》第四版(郁有文)课后答案之欧阳法创编
第一章传感与检测技术的理论基础1．2．什么是测量值的绝对误差、相对误差、引用误差？答：某量值的测得值和真值之差称为绝对误差。
相对误差有实际相对误差和标称相对误差两种表示方法。
实际相对误差是绝对误差与被测量的真值之比；标称相对误差是绝对误差与测得值之比。
引用误差是仪表中通用的一种误差表示方法，也用相对误差表示，它是相对于仪表满量程的一种误差。
引用误差是绝对误差（在仪表中指的是某一刻度点的示值误差）与仪表的量程之比。
3．什么是测量误差？测量误差有几种表示方法？它们通常应用在什么场合？答：测量误差是测得值与被测量的真值之差。
测量误差可用绝对误差和相对误差表示,引用误差也是相对误差的一种表示方法。
在实际测量中，有时要用到修正值，而修正值是与绝对误差大小相等符号相反的值。
在计算相对误差时也必须知道绝对误差的大小才能计算。
采用绝对误差难以评定测量精度的高低，而采用相对误差比较客观地反映测量精度。
引用误差是仪表中应用的一种相对误差，仪表的精度是用引用误差表示的。
4． 用测量范围为-50～+150kPa 的压力传感器测量140kPa 压力时，传感器测得示值为142kPa ，求该示值的绝对误差、实际相对误差、标称相对误差和引用误差。
解：绝对误差2140142=-=∆kPa 实际相对误差%43.1%100140140142=⨯-=δ 标称相对误差%41.1%100142140142=⨯-=δ 引用误差%1%10050150140142=⨯---=）（γ5． 什么是随机误差？随机误差产生的原因是什么？如何减小随机误差对测量结果的影响？答：在同一测量条件下，多次测量同一被测量时，其绝对值和符号以不可预定方式变化着的误差称为随机误差。
随机误差是由很多不便掌握或暂时未能掌握的微小因素（测量装置方面的因素、环境方面的因素、人员方面的因素），如电磁场的微变，零件的摩擦、间隙，热起伏，空气扰动，气压及湿度的变化，测量人员感觉器官的生理变化等，对测量值的综合影响所造成的。
传感器原理及工程应用习题参考答案
篇一：《传感器原理及工程应用》第四版(郁有文)课后答案第一章传感与检测技术的理论基础1．什么是测量值的绝对误差、相对误差、引用误差？答：某量值的测得值和真值之差称为绝对误差。
相对误差有实际相对误差和标称相对误差两种表示方法。
实际相对误差是绝对误差与被测量的真值之比；标称相对误差是绝对误差与测得值之比。
引用误差是仪表中通用的一种误差表示方法，也用相对误差表示，它是相对于仪表满量程的一种误差。
引用误差是绝对误差（在仪表中指的是某一刻度点的示值误差）与仪表的量程之比。
2．什么是测量误差？测量误差有几种表示方法？它们通常应用在什么场合？答：测量误差是测得值与被测量的真值之差。
测量误差可用绝对误差和相对误差表示,引用误差也是相对误差的一种表示方法。
在实际测量中，有时要用到修正值，而修正值是与绝对误差大小相等符号相反的值。
在计算相对误差时也必须知道绝对误差的大小才能计算。
采用绝对误差难以评定测量精度的高低，而采用相对误差比较客观地反映测量精度。
引用误差是仪表中应用的一种相对误差，仪表的精度是用引用误差表示的。
3．用测量范围为-50～+150kPa的压力传感器测量140kPa压力时，传感器测得示值为142kPa，求该示值的绝对误差、实际相对误差、标称相对误差和引用误差。
解：绝对误差142?140?2kPa实际相对误差标称相对误差引用误差142?140?100%?1.43%140 142?140?100%?1.41%142142?140?100%?1%150?（?50）4．什么是随机误差？随机误差产生的原因是什么？如何减小随机误差对测量结果的影响？答：在同一测量条件下，多次测量同一被测量时，其绝对值和符号以不可预定方式变化着的误差称为随机误差。
随机误差是由很多不便掌握或暂时未能掌握的微小因素（测量装置方面的因素、环境方面的因素、人员方面的因素），如电磁场的微变，零件的摩擦、间隙，热起伏，空气扰动，气压及湿度的变化，测量人员感觉器官的生理变化等，对测量值的综合影响所造成的。
传感器原理及工程应用习题参考答案_0
传感器原理及工程应用习题参考答案篇一：第四版(郁有文)课后答案第一章传感与检测技术的理论基础1．什么是测量值的绝对误差、相对误差、引用误差？答：某量值的测得值和真值之差称为绝对误差。
相对误差有实际相对误差和标称相对误差两种表示方法。
实际相对误差是绝对误差与被测量的真值之比；标称相对误差是绝对误差与测得值之比。
引用误差是仪表中通用的一种误差表示方法，也用相对误差表示，它是相对于仪表满量程的一种误差。
引用误差是绝对误差（在仪表中指的是某一刻度点的示值误差）与仪表的量程之比。
2．什么是测量误差？测量误差有几种表示方法？它们通常应用在什么场合？答：测量误差是测得值与被测量的真值之差。
测量误差可用绝对误差和相对误差表示,引用误差也是相对误差的一种表示方法。
在实际测量中，有时要用到修正值，而修正值是与绝对误差大小相等符号相反的值。
在计算相对误差时也必须知道绝对误差的大小才能计算。
采用绝对误差难以评定测量精度的高低，而采用相对误差比较客观地反映测量精度。
引用误差是仪表中应用的一种相对误差，仪表的精度是用引用误差表示的。
3．用测量范围为-50～+150kPa的压力传感器测量140kPa压力时，传感器测得示值为142kPa，求该示值的绝对误差、实际相对误差、标称相对误差和引用误差。
解：绝对误差??142?140?2kPa实际相对误差标称相对误差引用误差??142?140?100%?%140 ??142?140?100%?%142 142?140?100%?1%150?（?50） ??4．什么是随机误差？随机误差产生的原因是什么？如何减小随机误差对测量结果的影响？答：在同一测量条件下，多次测量同一被测量时，其绝对值和符号以不可预定方式变化着的误差称为随机误差。
随机误差是由很多不便掌握或暂时未能掌握的微小因素（测量装置方面的因素、环境方面的因素、人员方面的因素），如电磁场的微变，零件的摩擦、间隙，热起伏，空气扰动，气压及湿度的变化，测量人员感觉器官的生理变化等，对测量值的综合影响所造成的。
传感器原理及工程应用第四版答案
传感器原理及工程应用第四版答案【篇一：传感器原理及工程应用第三版答案--郁有文、西安电子科技大学出版】系如何？【答】1、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。
2、传感器由：敏感元件、转换元件、信号调理与转换电路和辅助的电源组成。
3、它们的作用是：（1）敏感元件：是指传感器中能直接感受或响应被测量的部分；（2）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；（3）信号调理与转换电路：由于传感器输出信号一般都很微弱，需要有信号调理与转换电路，进行放大、运算调制等；（4）辅助的电源：此外信号调理转换电路以及传感器的工作必须有辅助的电源。
4、最简单的传感器由一个敏感元件(兼转换元件)组成，它感受被测量时直接输出电量，如热电偶。
有些传感器由敏感元件和转换元件组成，没有转换电路，如压电式加速度传感器，其中质量块m是敏感元件，压电片（块）是转换元件。
有些传感器，转换元件不只一个，要经过若干次转换。
2-2 什么是传感器的静态特性？它有哪些性能指标？分别说明这些性能指标的含义。
【答】1、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与输入的关系。
也即当输入量为常量，或变化极慢时，这一关系就称为静态特性。
2、静态特性性能指标包括：线性度、灵敏度、迟滞、重复性和漂移等。
3、性能指标：ys?（3）迟滞：传感器在输入量由小到大（正行程）及输入量由大到小（反行程）变化期间其输入输出特性lmaxlhhmax100%yfsr(2~3)?100%y或rrmax100%yfsyt?y20t2-3 什么是传感器的动态特性？它有哪几种分析方法？它们各有哪些性能指标？【答】1、动态特性指传感器对随时间变化的输入量的响应特性。
2、研究动态特性的方法有两种：时域法和频域法。
在时域内研究动态特性采用瞬态响应法。
输入的时间函数为阶跃函数、脉冲函数、斜坡函数，工程上常输入标准信号为阶跃函数；在频域内研究动态特性采用频率响应法，输入的标准函数为正弦函数。
(完整word版)《感测技术基础》(第四版)习题解答
第二，电流线圈的“*”端和电压线圈的“*”端应同是接高电位端或同是接低电位端。否则，电压线圈与电流线圈之间会有较大的电位差，这样不仅会由于电场力的影响带来测量误差，而且会使两组线圈之间的绝缘受到破坏。
第三，电流线圈和电压线圈的“*”端应同为电流的引入端或引出端，否则，功率表指针将反向偏转。如果负载是吸收有功功率(即负载中电压与电流相位差φ<90°)，则按图1-3-2(a)、(b)接线，功率表指针都是正向偏转。如果按此接线时发现功率表指针反向偏转，那就表明被测负载实际上是发出有功功率的等效电源。这时，须改变电流支路的两个端钮的接线，变为图1-3-2中(c)和(d)的接线方式。
4、采用图2-3-2测量两个频率为1KHz相位差72°的正弦信号，若时标脉冲频率为500KHz，试计算相位量化误差和计数器计数结果。
解：
相位量化误差： ，
计数结果： 。
5、为什么图2-3-1测量相位差无须先测量信号周期?而图2-3-2测量相位差须先测量信号周期?
解：
由公式（2-3-3）可得，图2-3-1测量相位差的输出数字为
第3章
1．有一交流电桥如题1图所示，试问：
(１)该电桥能否平衡，为什么?如果能平衡，写出其平衡方程式。
(2)若只调节R2和R4，电桥能否平衡?为什么?
题1图
1、解：
电桥平衡的条件是相对两臂阻抗的乘积相等，即
，为此，要求等式两边的实部相等，而且虚部也相等，即 且 。
只调节R2和R4，电桥不能平衡，因为只调节R2和R4，不能使虚部相等的条件也得到满足。
均值电压表测量三种波的读数相同，表明三者的平均值相同即均为9V。因此三角波的有效值为 ，方波的有效值为 。
传感器(第四版) 课后习题答案(部分)
Uim
d33FmR
1 2R2 Ca Cc Ci 2
Uim
d33Fm Ca Cc Ci
（3）电荷放大器：
Q
CF
RF
i
－A
Ca
Ra Ui
Uo
a）基本电路图
－A
Q
Ca Ga Cc Gi Ci C’F G’F Ui
Uo
b）等效电路图
Uo
Ga
Gi
3、电荷放大器的优点？电压放大器输出与电缆长度有关? 而电荷放大器输出与电缆长度无关？
（1）优点：压电元件自身电容和电缆寄生电容不影响电荷 放大器输出。
（2）电压放大器：
Ui
d
33
F 1
jR
jRC Ca
d 33 Fm
1
jR
jRCa Cc
Ci sin t
jR
jRC Ca
d 33 Fm
1
jR
jRCa Cc
Ci sin t
Uim
d33FmR
1 2R2 Ca Cc Ci 2
分析：由电压的幅值计算公式可知，若作用在压电元件 上的为静态力（ω=0），则前置放大器的输入电压为零。 此时电荷会通过放大器的输入电阻和传感器本身的泄露电 阻漏掉。即压电式传感器不能用于静态物理量测量。
1测量测量电路前置级内屏蔽层芯线外屏蔽层传感器驱动电缆技术原理图?传感器与测量电路间的引线为双屏蔽层电缆其内屏蔽层与信号传输线即电缆芯线通过1
第四章 电容式传感器
1、改善单组式变极距型电容传感器非线性的方法： （1）可采用差动式结构，取两电容之差作为输出； （2）选择合适的测量电路，如运算放大器式电路。
《传感器》第4版—唐文彦—机械工业出版社—课后习题答案.
2、某些磁电式速度传感器中线圈骨架为什么采用铝骨架？
答：某些磁电式速度传感器中线圈采用铝骨架是因为线圈在磁路系统气隙中运动时，铝骨架中感应产生涡流，形成系统的电磁阻尼力，此阻尼起到衰减固有振动和扩展频率响应范围的作用。
3、何谓磁电式速度传感器的线圈磁场效应，如何补偿？
2、减小零残电压的有效措施有哪些？
答：（1）尽量使两个线圈对称
设计时应使上下磁路对称，制造时应使上下磁性材料特性一致，磁筒、磁盖、磁芯要配套挑选，线圈排列要均匀，松紧要一致，最好每层的匝数都相等。
（2）减小磁化曲线的非线性
由于磁化曲线的非线性产生零残电压的高次谐波成分，所以选用磁化曲线为线性的磁芯材料或调整工作点，使磁化过程在磁化曲线的线性区。
解：
∵ ；
∴
若: 则:
若: 则:
由此说明,在测量时一般被测量接近量程(一般为量程的2/3以上),测得的值误差小一些。
4、有一个传感器，其微分方程为 ，其中y为输出电压（mV），x为输入温度（0C），试求该传感器的时间常数τ和静态灵敏度k。
已知： ；求：τ=？，k=?
解：将 化为标准方程式为：
与一阶传感器的标准方程： 比较有：
1、何为金属的电阻应变效应？怎样利用这种效应制成应变片？
答：（1）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。（2）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。把金属丝绕成栅形相当于多段金属丝的串联是为增大应变片电阻，提高灵敏度，
解：如图所示
∵ ； ；
3、画出并说明电容传感器的等效电路及其高频和低频时的等效电路。
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d F U i 33
jR jR d33 Fm sin t 1 jRC Ca 1 jRCa Cc Ci
d33 FmR
U im
1 2 R Ca Cc Ci
9、霍尔式位移传感器：
霍尔电动势：U H k H IB 磁感应强度：B k x 则有U H (k H k I ) x
12、速度响应式和磁通响应式磁栅传感器的不同：
动态磁头结构
静态磁头结构
（1）结构不同：速度响应式磁头只有一组线圈，用于输出感 应电动势；磁通响应式磁头有两组线圈，一组用于产生变化 的励磁磁通，一组用于输出感应电动势。 （2）工作方式不同：速度响应式磁头与磁栅间相对移动时会 产生感应电动势，静止时没有信号输出；磁通响应式磁头与 磁栅没有相对运动时也有信号输出。
S
2 3 4 C0 Kg 1
C
s
s
差动式：
2 4 2C0 1 2 4 C0 C kg 2 1
uC u0 S
2、解：
0S 0 ab （1）传感器的电容 C 0 a b b 0 ab 0 ab C
则传感器的灵敏度为 C 0 a 8.85 1012 F / m 4 103 m kg b 0.5 103 m 7.08 1011 F / m 0.0708pF / m m （2）若两极板相对移动 2m m，则电容变化量为 C k g b 0.0708pF / m m 2m m 0.1416pF
CF
（3）电荷放大器：
i Q Ca Ra RF －A Ui
Uo
a）基本电路图
－A
Q
Ca Ga Cc
Gi
Ci
C’F G’F
Ui
Uo
b）等效电路图
j A Q U o Ga Gi (1 A)GF jCa Cc Ci (1 A)CF
分析：当A足够大时,传感器本身的电容和电缆长短将不影 响电荷放大器的输出。输出电压只决定于输入电荷Q及 反馈回路的参数CF和RF。
第六章 压电式传感器
2、压电传感器不能测量静态物理量的原因分析：
Ca
－A
U
Ca Ua Uo R C (b) Ui
－A
Uo
Cc Ra
Ri (a)
Ci
d F U i 33
jR jR d33 Fm sin t 1 jRC Ca 1 jRCa Cc Ci
第四章 电容式传感器
1、改善单组式变极距型电容传感器非线性的方法： （1）可采用差动式结构，取两电容之差作为输出； （2）选择合适的测量电路，如运算放大器式电路。
单组式
差动式
C
单组式：
S S C0 C C0 1 Kg 1 /
4 5 A面 3
2
6
Cx1 Cx2
1
B面
第五章 磁电式传感器
7、霍尔电动势计算公式如下:
IB IB UH RH k H IB ned d
U H k H IB 22V / A T 1103 A 0.3T 6.6m V 载流子浓度 1 n 2.841020 / m3 k H de
S S C C0
C C0 1 Kg 1 /
S
5、“驱动电缆”技术
芯线
＋ 1：1 － 内屏蔽层 测量 电路 前置级
传 感 器
外屏蔽层
“ 驱动电缆”技术原理 图
传感器与测量电路间的引线为双屏蔽层电缆，其内屏蔽层与 信号传输线 ( 即电缆芯线 )通过 1:1放大器成为等电位，从而 消除了芯线与内屏蔽层之间的电容。由于屏蔽线上有随传感 器输出信号变化而变化的电压，因此称为“驱动电缆”。 屏蔽层接大地或接仪器地，用来防止外界电场的干扰。
6、电容式加速度传感器
d33 FmR
U im
1 2 R 2 Ca Cc Ci
2
分析：由电压的幅值计算公式可知，若作用在压电元件 上的为静态力（ω=0），则前置放大器的输入电压为零。 此时电荷会通过放大器的输入电阻和传感器本身的泄露电 阻漏掉。即压电式传感器不能用于静态物理量测量。
3、电荷放大器的优点？电压放大器输出与电缆长度有关? 而电荷放大器输出与电缆长度无关？ （1）优点：压电元件自身电容和电缆寄生电容不影响电荷 放大器输出。 （2）电压放大器：