传感器与检测技术+陈杰+课后习题答 ppt课件
传感器与检测技术(陈杰)课后习题答案
第0章
•o. 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I I, 一切科学研究与H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。
0・2 答：①敏感定件：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。
♦1.2
解：
S二S| xS? x S? = 0.2x2.0x5.0 = 2^tn/°C
第］章
• 1.3
解:y = kx + b△, = ” 一{kx i + /?)
也/ 一£丹,
“LX；- (MJ，
C•込i yj
H E A;2- (Lx; )2
• 1.1
_ 300x10’
5xW3
=60
带入数据得: ^=0.68 方=()・25。
传感器与检测技术ppt课件
控制系统的自动化水平高低。
传感器的选用主要取决于建模参数和被测 量、测量精度和灵敏度要求以及测量系统的 成本等因素。
(4) 传感器的品质参数 灵敏度 分辨率 准确度 精密度
重复性
线性度
灵敏度
灵敏度反映传感器对被测量变化的 响应能力。
O S I
输出变化量
输入变化量
分辨率
如果已知总体精度上限，要计算各部件的 误差，则假定各部件误差对总精度的影响 是均等的。
f N xi xi n
N xi f n xi
[实例]已知角速度与作用力的关系式 试求转速的不确定性。 [解]
F 5 0 0 3 1 6 . 2 3 m r 0 . 20 . 0 2 5
霍尔传感器的应用—— 测量焊接电流
在标准的园环铁芯开一 小缺口，将霍尔元件放在 缺口处，被测电流的导线 穿过铁心时就产生磁场B， 则霍尔传感器有输出。当 测出的小于 规定的焊接电流时，可 控硅的导通角增大，焊接 电流变大，测出的电压大 于规定的焊接电流时，可 控硅的导通角减，焊接电 流变小，控制焊接回路的 电流。
性；
没有机械电位器特有的滑片，彻底解决了滑 片接触不良的问题；体积小，节省空间，易于装 配；寿命长，可靠性高。
数字电位器与机械式电位器的区别
类 特 型 性 机 无 械 源 式 数 有 字 源 式 电阻变 调节 位置 自动 化规律 方法 记忆 复位 连续 变化 阶梯 变化 手动 有 没有 使用 体 寿命 积 短 大
为减小零点残余电压的影响，一般要用电路进行补偿, 电路补偿的方法较多,可采用以下方法。
• 串联电阻：消除两次级绕组基波分量幅值上的差异；
• 并联电阻电容：消除基波分量相差，减小谐波分量；
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。
传感器与检测技术课后习题和答案(陈杰)
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第3章
3.1 电感式传感器有哪些种类？它们的工作原理是 什么？ 3.2 推导差动自感式传感器的灵敏度，并与单极式 相比较。 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.
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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， Δ R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Δ R=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: Ucd=-(E/2)(Δ R/R)
正行程
6.0
8.0 10.0 10.0 8.0
反行程
6.0 4.0 2.0
577.3
384.1 191.6
577.4
384.2 191.6
578.4
384.7 192.0
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第1章
1.13 建立以质量、弹簧、阻尼器组成的二阶系统 的动力学方程，并以此说明谐振现象和基本特点。
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传感器与检测技术陈杰课后习题答案
• 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 。
•返
•上
•下
•图
第1章
| 1.11
• 解： ①理论线性度：
•
②端点线性度：
•
由两端点做拟和直线
•
中间四点与拟合直线误差：0.17 0.16 0.11
0.08
传感器与检测技术陈杰课后 习题答案
第1章
| 1.1
• 解：
| 1.2
• 解：
•返
•上
•下
•图
第1章
| 1.3
• 解：
•
带入数据得：
•返
•上
•下
•图
第1章
| 1.3
•
拟合直线灵敏度 0.68,线性度 ±7%
•返
•上
•下
•图
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)
•
重写表格如下:
•
最小二乘法做直线拟和：
•返
•上
•下
•图
第3章
| 3.6
•
工作特性方程：
•返
•上
•下
•图
第3章
| 3.7
• 答：应用场合有低频透射涡流测厚仪，探伤，描述 转轴运动轨迹轨迹仪。
| 3.8
• 答：①压磁效应：某些铁磁物质在外界机械力的作 用下，其内部产生机械应力，从而引起磁导率的改 变的现象。只有在一定条件下压磁效应才有单位特 性，但不是线性关系。
材料的涂层、油膜厚度、测量电介质的湿度、密度
传感器与检测技术+(陈杰)+课后习题答案共60页文档
56、死去何所道，托体同山阿。 57、春秋多佳日，登高赋新诗。 58、种豆南山下，草盛豆苗稀。晨兴 理荒秽 ，带月 荷锄归 。道狭 草木长 ，夕露 沾我衣 。衣沾 不足惜 ，但使 愿无违 。 59、相见无杂言，但道桑麻长。 60、迢迢新秋夕，亭亭月将圆。
ห้องสมุดไป่ตู้
66、节制使快乐增加并使享受加强。 ——德 谟克利 特 67、今天应做的事没有做，明天再早也 是耽误 了。——裴斯 泰洛齐 68、决定一个人的一生，以及整个命运 的，只 是一瞬 之间。 ——歌 德 69、懒人无法享受休息之乐。——拉布 克 70、浪费时间是一桩大罪过。——卢梭
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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
y1 7.68 y2 5.36
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术+
陈
1.7杰+
课后 解：
G（j）
s2
n2 2ns
n2
sj
1n
1 2
2j
n
习Gj
1
1
1.109
题 答
1n
2
2
2
n
2
应变片 5,6,7,8 感受的是纵向应变,有
5 6 7 8 y
术+ 陈 0.1杰+ 答：检传测课后习感与器控处制于之研首究。对传象感与器测是试感系知统、的获接取口与位检置测，信即息 的窗题口，一切科学研究与自动化生产过程要获取的 信息答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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术+
陈
0.2杰+ 答：①课敏感元件：指传感器中直接感受被测量的部分。
1
500
22
1000
20.515000002
tg112nn2
tg1
20.5500
1
501000203342'
1000
所求幅值误差为1.109,相位滞后 3342'
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术+ 陈 1.8杰+ 答：静课特性是当输入量为常数或变化极慢时，传感器 的 复 稳输 性 定后习入 、 性输分。出辨特力性、， 稳其 定主 性要 、指 温标 度有 稳线 定性 性度、、各迟种滞抗、干重扰 1.9题 答：传答感器的静特性由静特性曲线反映出来，静特性
②后传感器：能感受规定的被测量并按照一定规 律 件转 和习换 转成换可元用件输组出 成信 。号的器件或装置,通常由敏感元
③题信号调理器：对于输入和输出信号进行转换的 装置答。
④变送器：能输出标准信号的传感器。
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术+ 陈 1.1杰+ 解： 课后习k U X350 0101033 60 1.2题 解： 答
根后据达朗贝尔原理：
习
题 Fm Fc Fb F 0
答
m
dv dt
cvdt
bv
F
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术+
陈
2.1杰+
课 解： y0.3mm,Rn 10.0004
后
习Sr
y100% x
Rn
y 1mm/0.01% 100%
2.2题
Rn
证： 答R 1R RR 4R R
U c d Ucb Udb
R E R E
所以， LyLF m Sax100%102..10751.41%
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术+ 陈 1.1杰1 + ③最小课二乘线性度： b k 后习题答(n n x n x ix 2 i iy 2 xiy i 2 i ( (x x x ii x i) iy 2 )x i2 iy i)6 1 9 6 8 1 2 .9 5 6 4 1 4 2 . 2 9 2 3 1 2 1 1 2 2 2 1 1 4 1 2 1 .2 2 8 1 3 2. 54 2 0 1 8 0 9 1 .5 4 .0 5 1 5 9 1 0 .9 .0 8 9
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术+
陈
1.4杰+
解：设课温差为R,测此温度传感器受幅度为R的阶跃响应 为(后动态方程不考虑初态)
习
yt R(1 e t / 3 )
题
答当 yt R 时 t 3ln 2 1.22
3
3
当 yt R 时 t 3ln 1 2.08
2
2
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术+
陈
1.5杰+ 解：此课题与炉温实验的测飞升曲线类似:
2.4答
答：
① mR R m L ax m0.1 RL10Rm ax
② 1 2 11m 1 1100% 0.1
m 0.4 R m ax0 .4R L
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术+ 陈 2.5杰+ 解：①课图 2-32(c)
②后圆桶截面积 A R 2 r 2 59.7 106
习 应题变片 1,2,3,4 感受的是纵向应变,有 答 1 2 3 4 x
1.1杰2 +
解：
课 后① H
0.5 Hmax 100% yFS
习
题Hmax1 1.5 Hmax 2 1.3 Hmax3 1.8
答 H1 0.08% H 2 0.07% H3 0.09%
②
R
Rmax yFS
100%
1.1 965.7
100%
0.11%
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术+
陈
1.1杰3 + 解：质课量块(质量m),弹簧(刚度c),阻尼器(阻尼系数b)
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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术+ 陈 1.1杰1 + 解： 课后①理论线性度：LyLF m Sax100%12.0152. 05 260.4% 习②端点线性度： 题由两端点做拟和直线 y1.97x0.23 中答间四点与拟合直线误差：0.17 0.16 0.11 0.08
S S 1 S 2 S 3 0 .2 2 .0 5 .0 2 m m / C
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术+
陈
1.3杰+
解： 课y kx b i y i (kxi b) 后
习k 题
nxi yi xiyi nxi2 (xi )2
答
b
(xi 2 y i
xixi
yi )
nxi2 (xi )2