传感器第四版课后习题答案部分

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【最新试题库含答案】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：《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。

《感测技术基础》[第四版]习题解答

《感测技术基础》（第四版）习题解答长江大学孙传友编绪论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、电量测量这三部分内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范围(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范围(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。

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。

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。

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.

根据这个原理，可将磁电感应式传感器分为恒定磁通式和变磁通式两类。
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。

最新《传感器》第四版唐文彦习题答案资料

第一章思考题与习题1、什么是传感器的静态特性？它有哪些性能指标？答：输入量为常量或变化很慢情况下，输出与输入两者之间的关系称为传感器的静态特性。

它的性能指标有：线性度、迟滞、重复性、灵敏度与灵敏度误差、分辨率与阈值、稳定性、温度稳定性、抗干扰稳定性和静态误差（静态测量不确定性或精度）。

2、传感器动特性取决于什么因素？答：传感器动特性取决于传感器的组成环节和输入量，对于不同的组成环节（接触环节、模拟环节、数字环节等）和不同形式的输入量（正弦、阶跃、脉冲等）其动特性和性能指标不同。

3、某传感器给定相对误差为2%FS ，满度值输出为50mV ，求可能出现的最大误差δ（以mV 计）。

当传感器使用在满刻度的1/2和1/8时计算可能产生的百分误差。

并由此说明使用传感器选择适当量程的重要性。

已知：FS %2=γ, mV y FS 50=；求：δm =？解：∵ %100⨯=FS my δγ；∴ mV y FS m 1%100=⨯∙=γδ若: FS FS y y 211= 则: %4%100251%1001=⨯=⨯=FS m y δγ 若: FS FS y y 812= 则: %16%10025.61%1002=⨯=⨯=FS my δγ 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x y dt dy 15.03/30=+，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：x y dt dy 15.03/30=+；求：τ=？，k =?解：将x y dt dy 15.03/30=+化为标准方程式为：x y dt dy 05.0/10=+ 与一阶传感器的标准方程：kx y dtdy =+τ 比较有： ⎩⎨⎧==)/(05.0)(100C mV k s τ 5、已知某二阶系统传感器的自振频率f 0=20k Hz,阻尼比ξ=0.1，若要求传感器的输出幅值误差小于3%，试确定该传感器的工作频率范围。

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7.081011 F / m 0.0708pF / mm
（2）若两极板相对移动2mm，则电容变化量为
C kg b 0.0708pF / mm 2mm 0.1416pF
C
S
S
S
C0
Kg
C
C0
1
1
/
5、“驱动电缆”技术
芯线传感器
＋ 1：1
－内屏蔽层
外屏蔽层
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。
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
单组式：
S S S
C
C0
Kg
C
C0
1
1
/
Kg
C0
1
2
3
4
差动式：
C s s
2C0
1
2
4
kg
C
2 C0
1Leabharlann 2 4 u0
uC
S
2、解：
（1）传感器的电容C 0S 0ab
C 0ab b 0ab 0ab
则传感器的灵敏度为
kg
C b
0a
8.851012 F / m 4 103 m 0.5103 m
测量电路前置级
“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。
9、霍尔式位移传感器：
霍尔电动势：U H kH IB 磁感应强度：B kx 则有U H (kH kI )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。
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
Ca
－A
－A
U
Cc
Ra
Ri Ci
Ua
Uo
R C Ui
Uo
(a)
(b)
Ui
d33
F 1
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
Uim
d33FmR
1 2R2 Ca Cc Ci 2
6、电容式加速度传感器
4 5 A面 6
3
Cx1
2 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:
UH
IB ned
RH
IB d
kH IB
U H kH IB 22V / AT 1103 A 0.3T 6.6mV 载流子浓度
n 1 2.841020 / m3 kH de
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
(1
A)GF
jAQ
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。