传感器第1~2章作业
传感器习题与思考题解答(第一章作业)
第1章作业解答１．检测系统由哪几部分组成？说明各部分的作用。
一个完整的检测系统或检测装置通常是由传感器、测量电路和显示记录装置等部分组成，分别完成信息获取、转换、显示和处理等功能。
传感器是把被测量（如物理量、化学量、生物量等）变换为另一种与之有确定对应关系，并且便于测量的量（通常是电学量）的装置。
测量电路的作用是将传感器的输出信号转换成易于测量的电压或电流信号。
通常传感器输出信号是微弱的，这就需要经由测量电路加以放大，以满足显示记录装置的要求。
根据需要测量电路还能进行阻抗匹配、微分、积分、线性化补偿等信号处理工作。
显示记录装置是检测人员和检测系统联系的主要环节，主要作用是使人们了解检测数值的大小或变化的过程。
目前常用的有模拟式显示、数字式显示和图像式显示三种。
２．非电量的电测法有哪些优点？非电学量电测法的主要优点如下：１）能够连续、自动地对被测量进行测量和记录。
２）电子装置精度高、频率响应好，不仅能适用于静态测量，选用适当的传感器和记录装置还可以进行动态测量甚至瞬态测量。
３）电信号可以远距离传输，便于实现远距离测量和集中控制。
４）电子测量装置能方便地改变量程，因此测量的范围广。
５）可以方便地与计算机相连，进行数据的自动运算、分析和处理。
３．测量稳压电源输出电压随负载变化的情况时，应当采用何种测量方法？如何进行？测定稳压电源输出电压随负载电阻变化的情况时，输出电压U o可表示为：U o＝U+ΔＵ其中ΔＵ是负载电阻变化所引起的输出电压变化量，相对U来讲为一小量。
如果采用偏差法测量，仪表必须有较大量程以满足U o的要求，因此对ΔＵ这个小量造成的U o的变化就很难测准。
当然，可以改用零位式测量，但最好的方法是采用如下图所示的微差式测量。
图中使用了毫伏表和电位差计，R r 和 E 分别表示稳压电源的内阻和电动势，R L 表示稳压电源的负载，Ｅ１、Ｒ１ 和ＲＰ表示电位差计的参数。
在测量前调整Ｒ１，使电位差计工作电流为标准值。
传感器原理与应用习题及答案
《第一章传感器的一般特性》1试绘制转速和输出电压的关系曲线，并确定：1）该测速发电机的灵敏度。
2）该测速发电机的线性度。
2．已知一热电偶的时间常数τ=10s，若用它来测量一台炉子的温度，炉内温度在540οC和500οC 之间按近似正弦曲线波动，周期为80s，静态灵敏度k=1，试求该热电偶输出的最大值和最小值，以及输入与输出信号之间的相位差和滞后时间。
3．用一只时间常数为0.355s 的一阶传感器去测量周期分别为1s、2s和3s的正弦信号，问幅值误差为多少？4．若用一阶传感器作100Hz正弦信号的测试，如幅值误差要求限制在5%以内，则时间常数应取多少？若在该时间常数下，同一传感器作50Hz正弦信号的测试，这时的幅值误差和相角有多大？5．已知某二阶系统传感器的固有频率f0=10kHz，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。
6．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。
《第二章应变式传感器》1．假设某电阻应变计在输入应变为5000με时电阻变化为1%，试确定该应变计的灵敏系数。
又若在使用该应变计的过程中，采用的灵敏系数为 1.9，试确定由此而产生的测量误差的正负和大小。
2．如下图所示的系统中：①当F＝0和热源移开时，R l＝R2＝R3＝R4，及U0＝0；②各应变片的灵敏系数皆为+2.0，且其电阻温度系数为正值；③梁的弹性模量随温度增加而减小；④应变片的热膨胀系数比梁的大；⑤假定应变片的温度和紧接在它下面的梁的温度一样。
在时间t＝0时，在梁的自由端加上一向上的力，然后维持不变，在振荡消失之后，在一稍后的时间t1打开辐射源，然后就一直开着，试简要绘出U0和t的关系曲线的一般形状，并通过仔细推理说明你给出这种曲线形状的理由。
3．一材料为钢的实心圆柱形试件，直径d＝10 mm，材料的弹性模量E＝2 ×1011N／m2，泊松比μ＝0.285，试件上贴有一片金属电阻应变片，其主轴线与试件加工方向垂直，如图1所示，若已知应变片的轴向灵敏度k x ＝2，横向灵敏度C=4%，当试件受到压缩力F＝3×104N作用时。
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【最新整理，下载后即可编辑】第1章概述1.什么是传感器？传感器定义为能够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和装置，通常由敏感元件和转换元件组成。
1.2传感器的共性是什么？传感器的共性就是利用物理规律或物质的物理、化学、生物特性，将非电量（如位移、速度、加速度、力等）输入转换成电量（电压、电流、电容、电阻等）输出。
1.3传感器由哪几部分组成的？由敏感元件和转换元件组成基本组成部分，另外还有信号调理电路和辅助电源电路。
1.4传感器如何进行分类？（1）按传感器的输入量分类，分为位移传感器、速度传感器、温度传感器、湿度传感器、压力传感器等。
（2）按传感器的输出量进行分类，分为模拟式和数字式传感器两类。
（3）按传感器工作原理分类，可以分为电阻式传感器、电容式传感器、电感式传感器、压电式传感器、磁敏式传感器、热电式传感器、光电式传感器等。
（4）按传感器的基本效应分类，可分为物理传感器、化学传感器、生物传感器。
（5）按传感器的能量关系进行分类，分为能量变换型和能量控制型传感器。
（6）按传感器所蕴含的技术特征进行分类，可分为普通型和新型传感器。
1.5传感器技术的发展趋势有哪些？（1）开展基础理论研究（2）传感器的集成化（3）传感器的智能化（4）传感器的网络化（5）传感器的微型化1.6改善传感器性能的技术途径有哪些？（1）差动技术（2）平均技术（3）补偿与修正技术(4)屏蔽、隔离与干扰抑制(5)稳定性处理第2章传感器的基本特性2.1什么是传感器的静态特性？描述传感器静态特性的主要指标有哪些？答：传感器的静态特性是指在被测量的各个值处于稳定状态时，输出量和输入量之间的关系。
主要的性能指标主要有线性度、灵敏度、迟滞、重复性、精度、分辨率、零点漂移、温度漂移。
2.2传感器输入-输出特性的线性化有什么意义？如何实现其线性化？答：传感器的线性化有助于简化传感器的理论分析、数据处理、制作标定和测试。
常用的线性化方法是：切线或割线拟合，过零旋转拟合，端点平移来近似，多数情况下用最小二乘法来求出拟合直线。
传感器考试试题及答案完整版
传感器考试试题及答案 Document serial number【NL89WT-NY98YT-NC8CB-NNUUT-NUT108】传感器原理及其应用习题第1章传感器的一般特性一、选择、填空题1、衡量传感器静态特性的重要指标是_灵敏度______、__线性度_____、____迟滞___、___重复性_____ 等。
2、通常传感器由＿＿敏感元件＿＿、＿＿转换元件＿＿＿＿、＿转换电路＿＿＿＿三部分组成，是能把外界＿非电量＿转换成＿＿＿电量＿＿＿的器件和装置。
3、传感器的＿＿标定＿＿＿是通过实验建立传感器起输入量与输出量之间的关系，并确定不同使用条件下的误差关系。
4、测量过程中存在着测量误差，按性质可被分为粗大、系统和随机误差三类，其中随机误差可以通过对多次测量结果求平均的方法来减小它对测量结果的影响。
越5、一阶传感器的时间常数τ越__________, 其响应速度越慢;二阶传感器的固有频率ω_________, 其工作频带越宽。
6、按所依据的基准直线的不同，传感器的线性度可分为、、、。
7、非线性电位器包括和两种。
8、通常意义上的传感器包含了敏感元件和（ C ）两个组成部分。
A. 放大电路B. 数据采集电路C. 转换元件D. 滤波元件9、若将计算机比喻成人的大脑，那么传感器则可以比喻为(B )。
A．眼睛 B. 感觉器官 C. 手 D. 皮肤10、属于传感器静态特性指标的是（D ）A.固有频率B.临界频率C.阻尼比D.重复性11、衡量传感器静态特性的指标不包括（ C ）。
A. 线性度B. 灵敏度C. 频域响应D. 重复性12、下列对传感器动态特性的描述正确的是（）A 一阶传感器的时间常数τ越大, 其响应速度越快越小, 其工作频带越宽B 二阶传感器的固有频率ωC 一阶传感器的时间常数τ越小, 其响应速度越快。
越小, 其响应速度越快。
D 二阶传感器的固有频率ω二、计算分析题1、什么是传感器由几部分组成试画出传感器组成方块图。
第一章习题答案：
第1章 传感器基础知识1．什么是传感器？传感器由哪些部分组成？ 传感器：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，通常由敏感元件和转换元件组成。
其中敏感元件是指传感器中能直接感受或响应被测量的部分；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的部分。
传感器一般由敏感元件、传感元件、测量转换电路等部分组成。
2．传感器是如何分类的？最常用的分类方法有两种：一种是按被测物理量来分；另一种是按传感器的工作原理来分。
按被测物理量划分的传感器常见的有以下几种：温度传感器、湿度传感器、压力传感器、位移传感器、流量传感器、液位传感器、力传感器、加速度传感器、转矩传感器等。
按工作原理划分的传感器主要有以下几种：电阻式传感器、电容式传感器、电感式传感器、光电式传感器、压电式传感器、光栅传感器、磁栅传感器、电化学式传感器。
3．传感器的主要静态特性有哪些？传感器静态特性的主要技术指标有：灵敏度、线性度、迟滞、重复性等。
4．从哪些方面可以理解传感器在数控机床中的用途？1、监视重要点的温度，如轴温度、压力油温度、润滑油温度、冷却空气的温度、电动机绕组温度等。
2、测量位置，如刀具、工件的位置等。
3、测量力和加速度，如工件的夹紧力等。
4、测量机械位移、角位移，如转轴转角、工件和刀具的位移等。
5．什么是电阻式传感器？有哪几种类型？电阻式传感器：能将被测的非电量（如位移、应变、温度、湿度等）的变化转换成导电材料电阻的变化的装置。
常用的几种类型：电阻应变式传感器、电位器传感器、热敏电阻传感器、气敏电阻传感器、光敏电阻传感器、磁敏电阻传感器等。
6．什么是电容式传感器？分哪几类？简述其工作原理。
电容式传感器：以各种类型的电容器作为敏感元件，将被测物理量的变化转换为电容量的变化，再由转换电路（测量电路）转换为电压、电流或频率，以达到检测目的的传感器。
电容式传感器有三种类型：变面积式、变极距式、变介电常数式。
传感器 课后题及答案
传感器课后题及答案第1章传感器特性1．什么是传感器？2．传感器哪几个部分组成？分别起到什么作用？ 3. 传感器特性在检测系统中起到什么作用？ 4．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。
5．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？6．某传感器精度为2%FS ，满度值50mv ，求出现的最大误差。
当传感器使用在满刻度值1/2和1/8 时计算可能产生的百分误差，并说出结论。
7．一只传感器作二阶振荡系统处理，固有频率f0=800Hz，阻尼比ε=，用它测量频率为400的正弦外力，幅植比ε=时。
又为多少？相角各为多少？8．某二阶传感器固有频率f0=10KHz，阻尼比ε=若幅度误差小于3%，试求：决定此传感器的工作频率。
9. 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。
10. 某测量系统传感器、放大器和记录仪组成，各环节的灵敏度为： S1=/℃、S2=/mV、S3=/V，求系统的总的灵敏度。
11．测得某检测装置的一组输入输出数据如下： a)试用最小二乘法拟合直线，求其线性度和灵敏度； b)用C语言编制程序在微机上实现。
12．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。
13．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。
14．某一阶压力传感器的时间常数为,若阶跃压力从25MPa,试求二倍时间常数的压力和2s后的压力。
15．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。
16.已知某压力传感器的测定范围为0～10000Pa，输入特性表示为： y=10(+20XX)请问这种传感器能使用吗？17.某CO2气体传感器在20。
传感器原理和应用习题
《第一章传感器的一般特性》1．从某直流测速发电机试验中，获得如下结果：转速（r/min）0 500 1000 1500 2000 2500 3000输出电压（V）0 9.1 15.0 23.3 29.9 39.0 47.5试绘制转速和输出电压的关系曲线，并确定：1）该测速发电机的灵敏度。
2）该测速发电机的线性度。
2．已知一热电偶的时间常数τ=10s，若用它来测量一台炉子的温度，炉内温度在540οC和500οC 之间按近似正弦曲线波动，周期为80s，静态灵敏度k=1，试求该热电偶输出的最大值和最小值，以及输入与输出信号之间的相位差和滞后时间。
3．用一只时间常数为0.355s 的一阶传感器去测量周期分别为1s、2s和3s的正弦信号，问幅值误差为多少？4．若用一阶传感器作100Hz正弦信号的测试，如幅值误差要求限制在5%以内，则时间常数应取多少？若在该时间常数下，同一传感器作50Hz正弦信号的测试，这时的幅值误差和相角有多大？5．已知某二阶系统传感器的固有频率f0=10kHz，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。
6．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。
《第二章应变式传感器》1．假设某电阻应变计在输入应变为5000με时电阻变化为1%，试确定该应变计的灵敏系数。
又若在使用该应变计的过程中，采用的灵敏系数为1.9，试确定由此而产生的测量误差的正负和大小。
2．如下图所示的系统中：①当F＝0和热源移开时，R l＝R2＝R3＝R4，及U0＝0；②各应变片的灵敏系数皆为+2.0，且其电阻温度系数为正值；③梁的弹性模量随温度增加而减小；④应变片的热膨胀系数比梁的大；⑤假定应变片的温度和紧接在它下面的梁的温度一样。
在时间t＝0时，在梁的自由端加上一向上的力，然后维持不变，在振荡消失之后，在一稍后的时间t1打开辐射源，然后就一直开着，试简要绘出U0和t的关系曲线的一般形状，并通过仔细推理说明你给出这种曲线形状的理由。
传感器习题集及答案
传感器习题集及答案第01章检测与传感器基础1.1 什么是传感器？按照国标定义，“传感器”应该如何说明含义？1.1答：从广义的角度来说，感知信号检出器件和信号处理部分总称为传感器。
我们对传感器定义是：一种能把特定的信息（物理、化学、生物）按一定规律转换成某种可用信号输出的器件和装置。
从狭义角度对传感器定义是：能把外界非电信息转换成电信号输出的器件。
我国国家标准（GB7665—87）对传感器（Sensor/transducer）的定义是：“能够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和装置”。
定义表明传感器有这样三层含义：它是由敏感元件和转换元件构成的一种检测装置；能按一定规律将被测量转换成电信号输出；传感器的输出与输入之间存在确定的关系。
按使用的场合不同传感器又称为变换器、换能器、探测器。
1.2 传感器由哪几部分组成？试述它们的作用及相互关系。
1.2答：组成——由敏感元件、转换元件、基本电路组成；关系，作用——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。
1.3 简述传感器主要发展趋势1.3答：数字化、集成化、智能化、网络化等。
1.4传感器的静态特性是什么？由哪些性能指标描述？它们一般可用哪些公式表示？1.4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。
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。
人们根据传感器的静特性来选择合适的传感器。
1.5传感器的线性度是如何确定的？确定拟合直线有哪些方法？传感器的线性γ表征了什么含义？为什么不能笼统的说传感器的线性度是多少。
1.5答：度L1）实际传感器有非线性存在，线性度是将近似后的拟合直线与实际曲线进行比较，其中存在偏差，这个最大偏差称为传感器的非线性误差，即线性度，2）选取拟合的方法很多，主要有：理论线性度(理论拟合)；端基线性度(端点连线拟合)；独立线性度(端点平移拟合)；最小二乘法线性度。
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1．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。
2．已知某压力传感器的测定范围为0～10000Pa，输入特性表示为：y= (x—0.00007x2+2000)请问这种传感器能使用吗？
3．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。
4．一台精度等级为0。
5级、量程范围为600-1200℃的温度传感器，它最大允许的绝对误差为多少?检验时某点最大绝对误差是4℃，问此表是否合格？
5．
图为一直流应变电桥，E = 4V，R1=R2=R3=R4=350Ω，求：①R1为应变片其余为外接电阻，R1增量为△R1=3.5Ω时，输出U0=?。
②R1、R2是应变片，感受应变极性大小相同，其余为固定电阻，电压输出U0=？。
③R1、R2感受应变极性相反，输出U0=?。
④R1、R2、R3、R4都是应变片，对臂同性，邻臂异性，电压输出U0=？。
6． 如果将100Ω电阻应变片贴在弹性试件上，若试件受力横截面积
40.510S -=⨯m 2,弹性模量11210E =⨯N/m 2
， 若有4510F =⨯N 的拉力引起应变电阻变化为1Ω。
求该应变片的灵敏度系数为多少？
7． 一台用等强度梁作为弹性元件的电子秤，在梁的上下两面各贴两片
相同的电阻应变片(K=2），如图a ）所示.已知l=100mm ，b=11 mm ，h=3mm ，4210E =⨯N/ mm 2。
现将四个应变片接入 图b ）所示直流桥路中,电桥电源电压U=6V 。
当F=0.5Kg 时，求电桥输出电压U 0=？。
8． 采用四片相同的金属丝应变片（K=2），将其贴在实心圆柱形测力弹
性圆柱上。
如图所示a ）所示,力F=1000Kg 。
圆柱断面半径r=1cm ，弹性模量7210E =⨯N/ cm 2,泊松比μ=0.3。
求:（1）画出应变片在圆柱上粘贴位置及相应测量桥路原理图；
（2) 各应变片的应变?ε=,电阻相对变化量?R R
∆= （3) 若供桥电压U=6V,求桥路输出电压U 0=？
（4） 此种测量方式能否补偿环境温度对测量的影响？说明原因。
8．有一吊车的拉力传感器如图所示,电阻应变片R1、R2、R3、R4等截
面轴上，已知R1—R4标称阻值为120Ω，桥路电压2V，物重m引起R1、R2变化增量为1.2Ω。
请画出应变片电桥电路,计算出测得的输出电压和电桥输出灵敏度，R3、R4起什么作用？
9．一个量程为10kN的应变式测力传感器，其弹性元件为薄壁圆筒轴向受力，外径20mm,内径18mm,在其表面粘贴八个应变片，四个沿周向粘贴，应变片的电阻值均为120Ω，灵敏度为2.0, 泊松比为0.3,材料弹性模量E=2.1×1011Pa。
要求:
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。
今有一悬臂梁，如图所示，在其中上部上、下两面各贴两片应变片，组成全桥，该梁在其悬臂梁一端受一向下力F=0。
5N,试求此时这四个应变片的电阻值。
已知：应变片灵敏系数K=2。
1;应变片空载电阻R0=120Ω。