《感测技术基础》(第四版)习题解答

《感测技术基础》（第四版）习题解答

长江大学传友编

绪论

1、什么是感测技术？为什么说它是信息的源头技术？

答：传感器原理、非电量测量、电量测量这三部分容合称为传感器与检测技术，简称感测技术。

现代信息技术主要有三大支柱：一是信息的采集技术(感测技术)，二是信息的传输技术(通信技术)，三是信息的处理技术(计算机技术)。所谓信息的采集是指从自然界中、生产过程中或科学实验中获取人们需要的信息。信息的采集是通过感测技术实现的，因此感测技术实质上也就是信号采集技术。显而易见，在现代信息技术的三大环节中，“采集”是首要的基础的一环，没有“采集”到的信息，通信“传输”就是“无源之水”，计算机“处理”更是“无米之炊”。因此，可以说，感测技术是信息的源头技术。

2、非电量电测法有哪些优越性。

答：电测法就是把非电量转换为电量来测量，同非电的方法相比，电测法具有无可比拟的优越性：

1、便于采用电子技术，用放大和衰减的办法灵活地改变测量仪器的灵敏度，从而大大扩展仪器的测量幅值围(量程)。

2、电子测量仪器具有极小的惯性，既能测量缓慢变化的量，也可测量快速变化的量，因此采用电测技术将具有很宽的测量频率围(频带)。

3、把非电量变成电信号后，便于远距离传送和控制，这样就可实现远距离的自动测量。

4、把非电量转换为数字电信号，不仅能实现测量结果的数字显示，而且更重要的是能与计算机技术相结合，便于用计算机对测量数据进行处理，实现测量的微机化和智能化。

3、什么叫传感器？什么叫敏感器？二者有何异同？

答：将非电量转换成与之有确定对应关系的电量的器件或装置叫做传感器。能把被测非电量转换为传感器能够接受和转换的非电量(即可用非电量)的装置或器件，叫做敏感器。如果把传感器称为变换器，那么敏感器则可称作预变换器。敏感器与传感器虽然都是对被测非电量进行转换，但敏感器是把被测非电量转换为可用非电量，而不是象传感器那样把非电量转换成电量。

4、常见的检测仪表有哪几种类型？画出其框图。

答：目前，国常见的检测仪表与系统按照终端部分的不同，可分为模拟式、数字式和微机化三种基本类型。其原理框图分别如图0-3-1、图0-3-2、图0-3-3所示。（略见教材）

第1章

1、、在图1-1-3（b）中，表头的满偏电流为0.1mA，阻等于4900 ，为构成5mA、50 mA、500 mA三挡量程的直流电流表，所需量程扩展电阻R1 、R

2、R3分别为多少？

解：

据公式(1-1-8)计算得Ω=-Ω

=

-=

++10011.0549001

321mA

mA

n R R R R g ，

据公式（1-1-10），图1-1-3（b ）有：

Ω=Ω+Ω⨯=

+++=

+10)1004900(501.0)(3212

21mA

mA

R R R R I I R R g g ， Ω=Ω+Ω⨯=

+++=1)1004900(5001.0)(3211

1mA

mA

R R R R I I R g g

故Ω=Ω=90,932R R

2、、在图1-2-2中电压表V 的“Ω/V ”数为20k Ω/V,分别用5V 量程和25量程测量端电压U 0的读数值分别为多少?怎样从两次测量读数计算求出E 0的精确值? 解：

5V 档量程阻 ()Ω=⨯Ω=k V k R V 1005201， 25V 档量程阻 ()Ω=⨯Ω=k V

k R V 50025202

。

图1-2-2中 伏50=E ，Ω=k R 1000， 5V 档读数V E R R R V V V 5.25100100100

001101=⋅+=⋅+=

，

25V 档读数V E R R R V V V 17.45100

500500

002202=⋅+=⋅+=

。

55

25

12===

V V K ，代入公式（1-2-8）式得： ()()V U U K U K E 006.55

.217.4517.415101

02

02

'

0≈-⨯-=

-

-=

。

3、证明近似计算公式(1-2-8)式。 证明：

量程U 1档的阻为R U1，11U m R I U ⋅=， 量程U 2档的阻为R U2，22U m R I U ⋅=， ∴

K U U R R U U ==1

2

12。

0110

01R R R E U U U +=， ∴1010

1

0U U R U E R R -⋅=。 0220

02R R R E U U U +=， ∴202

2

0U U R U E R R -⋅=， ∴

202

0210101U U U U R U E

R R U E R -⋅=-⋅

解得：⎪⎪⎭

⎫ ⎝⎛-=⋅-⋅=

-0110220010

1020212U R U R E U E R U E R R R U U U U U U ， ∴()()()010202

01021021010212021201102212011U U K U K U U K R U R K U U R R U R R U R U R R R E U U U U U U U U U U --=⎪⎪⎭

⎫ ⎝⎛-⋅-=--=--=

4、模拟直流电流表与模拟直流电压表有何异同？为什么电流表的阻很小，而电压表的

阻却很大？

答：模拟直流电流表与模拟直流电压表的表头都是动圈式磁电系测量机构。模拟直流电流表是由“表头”并联很小的分流电阻构成，指针的偏转角与被测直流电流成正比；模拟直流电压表是由“表头”串联很大的分压电阻构成，指针的偏转角与被测直流电压成正比。

由公式（1-1-9）和图1-1-2可见，电流表的阻为

,M

m

g

g g

s g s I I R n

R R R R R r ==

+=

因m M I I >>，故g R r <<。即电流表的阻很小。 由公式（1-2-3）和图1-2-1可见，电压表的阻为

m

M

n e v I U R R R =

+=，e m m R I U =因m M U U >>，故e v R R >>即电压表的阻很大。 5、用全波整流均值电压表分别测量正弦波、三角波和方波，若电压表示值均为10V ，

问三种波形被测电压的有效值各为多少?

解：均值电压表的读数是按正弦波的有效值定度的，因此对正弦波来说，其有效值就是均值电压表的读数值，即V

U U a 10==，其平均值为

V K U K U U F a F 911.1/10//====。

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V K U U F 36.1015.19=⨯=⋅=，方波的有效值为V K U U F 919=⨯=⋅=。

6、用峰值电压表分别测量正弦波、三角波和方波，电压表均指在10V 位置，问三种波形被测信号的峰值和有效值各为多少?

解：峰值电压表的读数是按正弦波的有效值定度的，因此对正弦波来说，其有效值就是峰值电压表的读数值，即V U U a 10==，其峰值为V U K U P P 1.14102=⨯=

=。