2电阻式传感器
传感器原理及其应用(第二版)部分习题答案
24.875
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第1章 传感器的一般特性
4、何为传感器的静态特性？静态特性的主要技术指标有 哪些？ 答：传感器的静态特性是在稳态信号作用下的输入输出 特性。 衡量静态特性的重要指标有灵敏度、线性度、迟滞、重 复性、稳定性等。
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第1章 传感器的一般特性
5、何为传感器的动态特性？动态特性的主要技术指标有 哪些？ 答：传感器的动态特性是传感器在被测量随时间变化的 条件下输入输出关系。动态特性有分为瞬态响应和频率 响应。
第3章 电感式传感器及其应用
(2) 接成单臂电桥后的电桥输出电压值为： U 0 U 2 Z Z 1 2 Z Z 2 1 U 2 Z Z 0 0 Z Z 0 Z Z 0 U 2 2 Z Z 0 2 4 2 1 8 0 5 . 3 5 - 0 . 1 1 7 V
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第1章 传感器的一般特性
3、对某传感器进行特性测定所得到的一组输入—输出数 据如下：
输入x：0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 输出y；2.2 4.8 7.6 9.9 12.6 15.2 17.8 20.1 22.1 试计算该传感器的非线性度和灵敏度。
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第1章 传感器的一般特性
当衔铁移动Δδ时，单端式传感器的灵敏度△L/△δ为：
k L L 0 0 5 0 4 .5 1 1 0 0 2 3 m H 1 0 .8H /m 3 3 .9 1 2 H /m
若做成差动结构形式，根据差动的变隙式的灵敏度公式 有：
k 差 动 L 2 L 0 0 2 0 5 .5 4 1 0 1 0 2 m 3 H 2 1 .6H /m 6 7 .8 2 4 H /m
故将其做成差动结构后，灵敏精品度将提高一倍。
2r0电阻
2R0电阻1. 什么是2R0电阻？2R0电阻是一种具有固定阻值的电子元件，其阻值为2欧姆（Ω）。
电阻是一个用来限制电流流动的元件，它能够将电能转化为热能。
在电路中，电阻常被用来控制电流的大小，稳定电压和分配功率。
2. 2R0电阻的特性2.1 阻值2R0电阻的特点之一就是其固定的阻值为2欧姆。
这意味着当通过该电阻的电流为1安培时，产生的压降将为2伏特（根据欧姆定律：V = I * R）。
2.2 精度通常情况下，电阻元件都会有一定的精度。
对于2R0电阻而言，其精度通常为±5%。
这意味着实际测量到的阻值可能会略微偏离理论值。
2.3 功率耗散能力除了固定的阻值外，不同型号的电阻还具有不同的功率耗散能力。
对于2R0电阻而言，其功率耗散能力通常为0.25瓦特，这意味着它可以承受的最大功率为0.25瓦特。
2.4 封装类型2R0电阻可以有不同的封装类型，如贴片式（SMD）和穿孔式（Through-hole）。
贴片式电阻适用于表面贴装技术（SMT），而穿孔式电阻适用于传统的插件连接。
3. 2R0电阻的应用领域3.1 电子设备2R0电阻广泛应用于各种电子设备中。
例如，在手机、计算机、平板电脑等消费类电子产品中，2R0电阻被用来稳定电流和控制功率。
此外，它还可以用于音频放大器、无线通信设备和传感器等各种应用中。
3.2 工业自动化在工业自动化系统中，2R0电阻也扮演着重要角色。
它可用于测量和控制系统中的传感器和执行器。
例如，在温度控制系统中，2R0电阻可以作为热敏传感器的一部分，帮助测量和控制温度。
3.3 照明行业照明行业也是2R0电阻的一个重要应用领域。
在LED灯具中，2R0电阻被用来限制电流，确保LED的正常工作和寿命。
此外，它还可以用于调节灯光亮度和色温。
4. 如何选择2R0电阻？在选择2R0电阻时，以下几个因素需要考虑：4.1 精度要求根据实际需求确定所需的精度。
如果应用对电阻值的精确性要求较高，可以选择更高精度的型号。
传感器原理及应用第2章
第2章 传 感 器 概 述 2.2.2 传感器的动态特性 传感器的动态特性是指输入量随时间变化时传感器的响应 特性。 由于传感器的惯性和滞后，当被测量随时间变化时，传 感器的输出往往来不及达到平衡状态，处于动态过渡过程之中， 所以传感器的输出量也是时间的函数，其间的关系要用动态特 性来表示。一个动态特性好的传感器，其输出将再现输入量的 变化规律，即具有相同的时间函数。实际的传感器，输出信号
2） 一阶系统
若在方程式（2-8）中的系数除了a0、a1与b0之外，其它的 系数均为零，则微分方程为
dy(t ) a1 a0 y (t ) b0 x(t ) dt
上式通常改写成为
dy(t ) y (t ) kx(t ) dt
(2-10)
第2章 传 感 器 概 述 式中：τ——传感器的时间常数，τ=a1/a0； k——传感器的静态灵敏度或放大系数，k=b0/a0。 时间常数τ具有时间的量纲，它反映传感器的惯性的大小， 静态灵敏度则说明其静态特性。用方程式（2-10）描述其动态特 性的传感器就称为一阶系统，一阶系统又称为惯性系统。 如前面提到的不带套管热电偶测温系统、电路中常用的阻
入量变化范围较小时，可用一条直线（切线或割线）近似地代
表实际曲线的一段，使传感器输入输出特性线性化，所采用的 直线称为拟合直线。
第2章 传 感 器 概 述 传感器的线性度是指在全量程范围内实际特性曲线与拟合 直线之间的最大偏差值ΔLmax 与满量程输出值YFS 之比。线性度
也称为非线性误差，用γL表示，即
第2章 传 感 器 概 述
第2章 传 感 器 概 述
2.1 传感器的组成和分类 2.2 传感器的基本特性
第2章 传 感 器 概 述
2.1 传感器的组成和分类
实验二扩散硅压阻式传感器模块d1
实验二扩散硅压阻式压力传感器实验模块2.1实验目的：实验 2.1.1：了解扩散硅压阻式压力传感器测量压力的原理和方法。
工作原理：是指利用单晶硅材料的压阻效应和集成电路技术制成的传感器。
单晶硅材料在受到力的作用后，电阻率发生变化，通过测量电路就可得到正比于力变化的电信号输出。
压阻式传感器用于压力、拉力、压力差和可以转变为力的变化的其他物理量（如液位、加速度、重量、应变、流量、真空度）的测量和控制。
转换原理：在具有压阻效应的半导体材料上用扩散或离子注入法，，形成4个阻值相等的电阻条。
并将它们连接成惠斯通电桥，电桥电源端和输出端引出，用制造集成电路的方法封装起来，制成扩散硅压阻式压力传感器。
平时敏感芯片没有外加压力作用，内部电桥处于平衡状态，当传感器受压后芯片电阻发生变化，电桥将失去平衡，给电桥加一个恒定电压源，电桥将输出与压力对应的电压信号，这样传感器的电阻变化通过电桥转换成压力信号输出。
压阻效应:当力作用于硅晶体时，晶体的晶格产生变形,使载流子从一个能谷向另一个能谷散射,引起载流子的迁移率发生变化，扰动了载流子纵向和横向的平均量，从而使硅的电阻率发生变化。
这种变化随晶体的取向不同而异，因此硅的压阻效应与晶体的取向有关。
硅的压阻效应不同于金属应变计（见电阻应变计），前者电阻随压力的变化主要取决于电阻率的变化，后者电阻的变化则主要取决于几何尺寸的变化（应变），而且前者的灵敏度比后者大50～100倍。
实验 2.1.2：了解利用压阻式压力传感器进行差压测量的方法。
2.2实验设备和元件：2.2.1 实验设备：实验台所属各分离单元和导线若干。
2.2.2 其他设备：2号扩散压阻式压力传感器实验模块，14号交直流，全桥，测量，差动放大实验模块，数显单元20V，直流稳压源+5V，+_12V电源。
2.3实验内容：2.3.1扩散压阻式压力传感器一般介绍：单晶硅材料在受到外力作用产生极微小应变时（一般步于400微应变），其内部原子结构的电子能级状态会发生变化，从而导致其电阻率剧烈变化（G因子突变）。
认识传感器 常见传感器的工作原理及应用-高中物理选择性必修二
科学漫步 机器人
1920 年，捷克斯洛伐克作家卡佩克在一部科幻小说中构思了一个机器人，名 字叫Robot。它可以不吃饭，却能不知疲倦地工作，展现了人类持续多年的一种 愿望。
1947 年，世界上第一个机器人在美国诞生。这是一台为反应堆搬运核燃料的简单机器，代 替人来从事危险的工作。此后，由于现代制造业的需求，有关机器人的研究迅速发展起来。图 是几个机器人的实例。
我们知道，传感器可以感受光强、温度、力、磁等非电学量，并把它们 转换为常见的传感器是怎样感知非电学量，并将其转换为电学量的呢？利用 不同的敏感元件制成的各种传感器又有哪些应用呢？
பைடு நூலகம்
1、光敏电阻能够将什么量转化为什么量？ 2、热敏电阻和金属热电阻有何异同？ 3、电饭锅——感温铁氧体的应用？
四、光敏电阻 硫化镉的电阻率与所受光照的强度有关。 把硫化镉涂敷在绝缘板上，在其表面再用银浆涂敷两个互不相
典例精析 下列关于传感器说法中不正确的是（ B ） A．电子秤所使用的测力装置是力传感器，它将压力大小转化为可变电阻，进 而转化为电压信号 B．话筒是一种常用的声传感器，其作用是将电信号转换为声信号 C．电熨斗能自动控制温度的原因是它装有双金属片，这种双金属片的作用是 控制电路的通断 D．光敏电阻能够把光照强度这个光学量转换为电阻这个电学量
连的梳状电极。硫化镉表面受到的光照强度不同时两个电极间的 电阻不一样。
实验：观察光敏电阻的特性 用多用电表测量 1.光敏电阻在自然光照射下的电阻. 2.光敏电阻在手掌遮住时的电阻大小
光敏电阻的应用 产品在流水线上，常需要对产品计数。如图所示，是利用光敏电阻自 动计数的示意图。其中A是发光仪器，B是接收光信号的仪器，B中的主要 元件是由光敏电阻组成的光电传感器。
_新教材高中物理第五章传感器12认识传感器常见传感器的工作原理及应用课件新人教版选择性必修第二册
1、2 认识传感器 常见 传感器的工作原理及应用
核心素养目标
1．知道什么是传感器，并了解传感器 的种类。
2．知道传感器的组成及应用模式，理 解将非电学量转化为电学量的物 理意义。
3．理解常见传感器敏感元件的特性及 应用。
知识点一 认识传感器 [情境导学] 干簧管的结构很简单，如图甲所示，它只是玻璃管内封入两个软磁性材料制
成的簧片，接入图乙电路，当磁体靠近干簧管时：
(1)会发生什么现象，为什么？ (2)干簧管的作用是什么？
提示：(1)小灯泡会发光，因为两个簧片被磁化而接通。 (2)干簧管起到了开关的作用。
[知识梳理] 1．神奇的传感器 (1)干簧管是一种能够感知磁场的传感器。 (2)楼道灯白天不亮，晚上有声音时亮，是因为楼道的灯安装了“声控—光探” 开关。 (3)一些宾馆安装了自动门，当有人走近时，门会自动打开，是因为自动门安 装了红外线传感器。 (4)交通警察在检查司机是否酒后开车时，用的是“便携式酒精检测仪”，上 面安装了乙醇传感器。
(5)传感器的定义：能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等被测量，并 能够把它们按照一定的规律转换为便于传送和处理的如电压、电流等电学量，或 转换为电路的通断的装置。
(6)非电学量转换为电学量的意义：把非电学量转换为电学量，可以很方便地 进行测量、传输、处理和控制。
2．传感器的种类 (1)物理传感器：利用物质的物理特性或物理效应制作而成的传感器，如力传 感器、磁传感器、声传感器等。 (2)化学传感器：利用电化学反应原理，把无机或有机化学物质的成分、浓度 等转换为电信号的传感器，如离子传感器、气体传感器等。 (3)生物传感器：利用生物活性物质的选择性来识别和测定生物化学物质的传 感器。如酶传感器、微生物传感器、细胞传感器等。
传感器第二章试卷
一、单项选择题1、电阻式传感器是将被测量的变化转换成（D）变化的传感器。
A.电子B.电压C.电感D.电阻2、电桥测量电路的作用是把传感器的参数变化为（ C ）的输出。
A．电阻 B．电容 C．电压 D．电荷3、半导体应变片具有（ A ）等优点。
A．灵敏度高 B．温度稳定性好 C．参数一致性高 D．接口电路简单4、当半导体材料某一轴向受外力作用时，其电阻率发生变化的现象，称（ B ）A.光电效应B.压阻效应C.压电效应D.霍尔效5、导体或半导体材料在外界力的作用下产生机械变形时，其电阻值发生相应变化的现象，称（ A ） A. 应变效应 B.光电效应 C.压电效应 D.霍尔效应6、温度误差的线路补偿法是利用电桥( B )实现的。
A.相邻桥臂同变输入电压相加B.相邻桥臂差变输入电压相减C.相对桥臂同变输入电压相加D.相对桥臂差变输入电压相加7、利用相邻双臂桥检测的应变式传感器，为使其灵敏度高、非线性误差小(C )A.两个桥臂都应当用大电阻值工作应变片B.两个桥臂都应当用两个工作应变片串联C.两个桥臂应当分别用应变量变化相反的工作应变片D.两个桥臂应当分别用应变量变化相同的工作应变片8、按输出信号的性质分类，应变式位移传感器是一种（A）A．模拟量传感器 B 计数型传感器C 代码型传感器D 开关型传感器9、下列传感器，不适合于静态位移测量的事（D）A 压电式位移传感器B电感式位移传感器C电涡流式位移传感器D压电式位移传感器A和D不是一样？10、半导体热敏电阻率随着温度上升，电阻率( B )A.上升B.迅速C.保持不变D.归零二、判断题1、采用几个热电偶串联的方法测量多点的平均温度，当有一只热电偶烧断时，不能够很快地觉察出来。
（×）2、在固态压阻传感器测量电路中恒压源和恒流源供电均与电流大小、精度及温度有关。
（×）3、热回路的热电动势的大小不仅与热端温度有关，而且与冷端温度有关。
（√）4、在典型噪声干扰抑制方法中，差分放大器的作用是抑制共模噪声。
铂电阻两线制、三线制、四线制接法作用区别[整理版]
铂电阻两线制、三线制、四线制接法作用区别[整理版] 传感器的结构:两线制:传感器电阻变化值与连接导线电阻值共同构成传感器的输出值，由于导线电阻带来的附加误差使实际测量值偏高，用于测量精度要求不高的场合，并且导线的长度不宜过长。
三线制:要求引出的三根导线截面积和长度均相同，测量铂电阻的电路一般是不平衡电桥，铂电阻作为电桥的一个桥臂电阻，将导线一根接到电桥的电源端，其余两根分别接到铂电阻所在的桥臂及与其相邻的桥臂上，当桥路平衡时，导线电阻的变化对测量结果没有任何影响，这样就消除了导线线路电阻带来的测量误差，但是必须为全等臂电桥，否则不可能完全消除导线电阻的影响。
采用三线制会大大减小导线电阻带来的附加误差，工业上一般都采用三线制接法。
四线制:当测量电阻数值很小时，测试线的电阻可能引入明显误差，四线测量用两条附加测试线提供恒定电流，另两条测试线测量未知电阻的电压降，在电压表输入阻抗足够高的条件下，电流几乎不流过电压表，这样就可以精确测量未知电阻上的压降，计算得出电阻值几线制是指的信号采用几根线来定义的.电流输出型变送器将物理量转换成4~20mA电流输出，必然要有外电源为其供电。
最典型的是变送器需要两根电源线，加上两根电流输出线，总共要接4根线，称之为四线制变送器。
当然，电流输出可以与电源公用一根线(公用VCC或者GND)，可节省一根线，称之为三线制变送器。
其实大家可能注意到， 4-20mA电流本身就可以为变送器供电，如图1所示。
变送器在电路中相当于一个特殊的负载，特殊之处在于变送器的耗电电流在4~20mA之间根据传感器输出而变化。
显示仪表只需要串在电路中即可。
这种变送器只需外接2根线，因而被称为两线制变送器。
工业电流环标准下限为4mA，因此只要在量程范围内，变送器至少有4mA供电。
这使得两线制传感器的设计成为可能。
在工业应用中，测量点一般在现场，而显示设备或者控制设备一般都在控制室或控制柜上。
两者之间距离可能数十至数百米。
传感器应用技术(答案)
四、传感器技术的发展趋势教学目标课，你们想怎样上？方法：评分标准分组：评分标准：（100分制）第一章传感器基础什么是传感器？思考：人身上有传感器吗？是什么类型传感器？传感器传感器的应用第二章光电式传感器光电式传感器的分类：一、预习问题储料仓二、问题解答概念题1、什么是外光电效应、光电管？光电效应光子能量光子能量吸收光子能量外光电效应使电子逸出物体表面光电管：光电阴极光电阳极光电子光电流光照强度光阴极的灵敏度电阻上的电压一定函数关系2、什么是光电倍增管？若干个倍增极逐级轰击次级发射倍增极106～108倍于紫外/可见/近红外光光度计，旋光仪、糖度计，发光分光光度计等3、什么是内光电效应、光敏电阻？电阻率阻值电流内光电效应开关式光电信号电阻率低阻态阻值亮电流原值呈高阻态4、光电二极管、光电三极管的结构？光电特性？反向反向偏置反向电阻光电流与阳极电压U AUminI∮U AU AUzI∮UAI∮UQ。
5、请举光源本身是被测物的光电传感器应用实例。
直接照射某些物理参数6、请举被测物吸收光通量的光电传感器应用实例。
光通量光电元件吸收量1—恒流源 2—半导体激光器 3—半反半透镜 4—反射镜5—被测水样6、9—光电池7、10—电流/电压转换器8—标准水样恒定红外光部分红外光减弱阀值判断电路7、请列举被测物体反射光通量的光电传感器应用实例。
反射反射光通量性质、状态和与光源之间的距离8、请举被测物遮挡光通量的光电传感器应用实例。
光通量减弱尺寸或位置正确位置零遮光面积方向及大小9、什么是光电开关？分别用图片介绍对射式、镜反射式、漫反射式、槽式、光纤式光电开关的用法。
靠近和通过强弱变化电流的变化电隔离的(即电缘绝)“通”与“断”10、什么是计量光栅？莫尔条纹的工作原理？应用举例？等节距刻线结构原理简单、计量精度高和分辨力强11、什么是光纤传感器？其在检测温度、加速度方面怎么应用？光纤自身直接接收长度、折射率、直径振幅（强度）、相位、波长和偏振方向被动式无需光源光强信号电信号考光束与测量光束光程差干涉效应电信号12、什么是红外线传感器？有什么应用？绝对零度热效应温度升高其他物理量自身的温度电信号光—热—电1、如图设计一套检测机构，检测输送带上往前输送的电路板的摆放位置是否正确。
二线制、三线制和四线制传感器（变送器）简介
二线制、三线制和四线制传感器（变送器）简介二线制、三线制和四线制传感器（变送器）简介一、定义两线制传感器（变送器）：传感器（变送器）仅用两根导线，这两根线既是电源线，又是信号线。
三线制传感器（变送器）：传感器（变送器）仅用三根导线，一根正电源线，一根信号线，另一根信号线与负电源线（GND）共用。
四线制传感器（变送器）：传感器（变送器）用四根导线，两根电源线，两根独立信号线。
二、三者的区别三者的工作原理不同。
两线制传感器（变送器）一般是电流型（4-20mA），信号是以电流的形式传输，抗干扰能力相比电压型输出型较高。
三线制传感器（变送器）和四线制传感器（变送器）既可以是电流型，也可以是电压型，但多为电压型。
四线制传感器（变送器），其供电大多为AC 220V，少数供电为DC 24V。
由于三者的工作原理不同，因此三者的接线方式各不一样。
图1 两线制传感器（变送器）的接线示意图图2 三线制传感器（变送器）的接线示意图图3 四线制传感器（变送器）的接线示意图三、总结1．电压型传感器（变送器）输出信号是电压信号，电压信号容易受电磁干扰。
特别是传输的距离较远时，信号失真度较大。
2．电流型传感器（变送器）输出信号是电流信号，而电流信号抗干扰能力较电压信号强。
3．两线制电流变送器具有低失调电压（<30μV）、低电压漂移（<μV/C°）、超低非线性度（<%）的特点。
测量信号和电源在双绞线上同时传送，既省去了昂贵的传输电缆，而且信号是以电流的形式传输。
4．两线制4-20mA电流输出型传感器（变送器）的信号线断线时，用万用表的电压档测量电压为DC 24V。
其负载为250Ω时：被测量为最小值时，电压为DC 23V；被测量为最大值时，电压为DC 19V。
5．三线制4-20mA电流输出型传感器（变送器）的信号线断线时，用万用表的电压档测量电压为DC 24V。
其负载为250Ω时：被测量为最小值时，电压为DC 1V；被测量为最大值时，电压为DC 5V。