1. 在信息科学领域，生物体“五官”的工程模拟物是（B ）
A．计算机Ｂ．传感器
Ｃ．遥感技术Ｄ．敏感元件
2. 广义上讲，传感器为测量装置和控制系统输入部分中起（A ）
A．信号检测作用Ｂ．信号传输作用
Ｃ．数据处理作用Ｄ．数据传输作用
3. 在传感器的分类中，按输入量的分类，免疫传感器属于（）
A．物理传感器Ｂ．化学传感器Ｃ．生物传感器Ｄ．数字传感器
4. 传感器是一种能把特定的被测信号按一定规律转换成可用信号输出的器件或装置，以满足信息的传输、处理、记录、显示和控制等要求。这里“可用信号”指的是（）A．电压Ｂ．电流
Ｃ．频率Ｄ．便于处理、传输的信号
5. 从广义上讲，传感器能在测量装置和控制系统输入部分中所起的作用是（A）
A．信号检测Ｂ．信号传输Ｃ．数据处理Ｄ．数据传输
6. 传感器中能够完成预变换的器件称为（）
A．敏感元件Ｂ．转换元件Ｃ．光电元件Ｄ．热电元件
7. 传感器按输出量可分为模拟式传感器和（）
A．电容式传感器Ｂ．数字式传感器Ｃ．物理量传感器Ｄ．化学量传感器
8. 在传感器的中，能够完成预变换的器件称为（）
A．敏感元件Ｂ．转换元件Ｃ．热敏电阻Ｄ．光电器件
9. 以下传感器具有能量放大作用的是（）
A．发电型Ｂ．有源型Ｃ．无源型Ｄ．光电池10. 对传感器输出-输入特性线性化的以下方法中，拟合精度最高的是（）
A．过零旋转法Ｂ．最小二乘法Ｃ．端点连线法Ｄ．端点平移法11. 在传感器的特性中，输出信号从0升高到稳定值的90%所需要的时间称为（）
A．上升时间Ｂ．延时时间Ｃ．超调量Ｄ．时间常数
12. 按传感器技术所蕴含的基本效应，气敏传感器属于（B ）
A．物理型Ｂ．化学型Ｃ．生物型Ｄ．数字型13. 能量变换型传感器又称为（C ）
A．无源型Ｂ．参量型Ｃ．发电型Ｄ．放大型14. 温度变化时传感器输出值的偏离程度称为（A ）
A．温漂Ｂ．分辨力
Ｃ．线性度Ｄ．重复性
15. 传感器一般包括敏感元件和（）
A．弹性元件Ｂ．霍尔元件Ｃ．光电元件Ｄ．转换元件
16. 如果按被测对象分类，温度传感器和压力传感器属于（）
A．物理型传感器Ｂ．生物量传感器Ｃ．物理量传感器Ｄ．化学量传感器
17. 以下传感器中具有能量放大作用的是（）
A．热电偶Ｂ．电感式传感器Ｃ．光电池Ｄ．压电传感器
18. 以下特性属于传感器动态特性的是（）
A．瞬态响应Ｂ．线性度Ｃ．灵敏度Ｄ．稳定性19. 传感器在零点附近的分辨力称为（）
A．阈值Ｂ．分辨力Ｃ．迟滞Ｄ．重复性20. 以下不属于传感器主要发展方向的是（）
A．开发新材料Ｂ．简单化Ｃ．集成化Ｄ．智能化
21. 人体的“五官”能感受外界的各种刺激，常称其为（）
A．计算机Ｂ．天然传感器Ｃ．敏感元件Ｄ．转换元件22. 传感器所测量的物理量通常为静态和（）
A．动态Ｂ．稳态
Ｃ．准静态Ｄ．常态
23. 按能量变换关系分类，光电池属于（B ）
A．参量型Ｂ．有源型Ｃ．能量控制型Ｄ．无源型
24. 传感器在正反行程中输出与输入曲线不重合的现象称为（C ）
A．线性度Ｂ．灵敏度Ｃ．迟滞Ｄ．重复性25. 传感器的时间常数越小，响应速度越快，频带（D ）
A．越窄Ｂ．不变Ｃ．不能确定Ｄ．越宽
26. 传感器主要包括敏感元件和（）
A．触发元件Ｂ．转换元件Ｃ．接收元件Ｄ．发射元件
27. 分析传感器的线性度时，拟合精度最高的方法是（）
A．端点连线法Ｂ．最小二乘法Ｃ．过零旋转法Ｄ．端点平移法
28. 对于线性传感器，其灵敏度为其静态特性的（）
A．斜率Ｂ．截距
Ｃ．零点输出Ｄ．零点输入
29. 一个动态性能好的传感器，其输出与输入应该具有相同的（）
A．相同线性度Ｂ．数值
Ｃ．能量Ｄ．时间函数
30. 传感器按输出量可分为模拟式传感器和（）
A．数字传感器Ｂ．温度传感器
Ｃ．生物量传感器Ｄ．化学量传感器
31. 能将感觉到的被测非电量参数转换成电量的器件称为（）
A．光电元件Ｂ．敏感元件
Ｃ．转换元件Ｄ．力敏元件
32. 传感器的静态特性描述的输出和输入的关系是指被测量的值处于（）
A．不稳定态Ｂ．稳定状态
Ｃ．转换状态Ｄ．亚稳态
33. 数字式传感器的输出的数字指示值最后一位一般指的是（）
A．分辨力Ｂ．重复性Ｃ．稳定性Ｄ．灵敏度
判断改错题:
34.在传感器的基本特性中，分辨力是其动态特性之一。（）
35.线性度是传感器的静态特性之一。（）
36.时间响应特性为传感器的静态特性之一。（）
37.在传感器的基本特性中，瞬态响应特性是其动态特性之一。（）
38.传感器的稳态响应指的是输入信号为正弦信号的频率响应。（）
39.线性度描述的是传感器的动态特性之一。（）
40.传感器按输入量分为模拟式和数字式传感器。（）
填空题:
41.传感器的基本特性通常指的是传感器的输入和之间的关系特性。
42.传感器的动态特性包括瞬态响应特性和响应特性。
43.传感器是由与转换元件组成的。
44.传感器根据基本效应分为物理型、与生物型。
45.是影响一阶传感器动态性能的主要因素。
46.根据输出量分类，传感器分为传感器和数字式传感器。
47. 被认为是生物体“五官”的工程模拟物。
48.传感器的基本特性包括特性和动态特性。
49. 传感器的频率响应特性通常由和相频特性组成。
50. 传感器按能量变换关系分为源型和无源型。
51.传感器是指在测量装置和控制系统输入部分中起信号检测作用的器件。
52.传感器的核心部分是；
53.传感器在正反行程中输出与输入曲线不重合的现象称为。
名词解释:
54.传感器
55.化学型传感器
56.线性度
57.传感器技术按基本效应可分为哪些类型？
58.简述传感器的基本组成。
传感器一般由敏感元件和转换元件组成。敏感元件是能够完成预变换作用的器件；转换元
件是能将感觉到的被测非电量参数转换为电量的器件；转换元件是传感器的核心部分。并不是所有的传感器都包括敏感元件与转换元件。
59.简述能量变换型传感器的特点。
能量变换型传感器又称为发电型或有源型传感器，其输出端的能量是由被测对象取出的能量转换而来的。它无须外加电源就能将被测的非电量转换成电能量输出；它无能量放大作用，且要求从被测对象获取的能量越小越好。
60.传感器的定义是什么？
国家标准《传感器通用术语》中规定：传感器是指能感受（或响应）规定的被测量并按一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置。广义上讲，传感器是指在测量装置和控制系统输入部分中起信号检测作用的器件。狭义上把传感器定义为能把外界非电信息转换成电信号输出的器件或装置。
61.简述能量控制性传感器的特点。
62.传感器特性在检测系统中起到什么作用？
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.
计算题:
63.已知国外某公司生产的线性传感器静态测试结果为：当x1=2时，y1=4；当x2=10时，y2=16，试求该线性传感器的灵敏度。
64.已知某传感器的参数为：正反行程输出值间的最大差值ΔHmax=3cm，量程范围为0-50cm，试求该传感器的迟滞值。
65.已知某传感器的参数为：最大非线性绝对误差ΔLmax=20mm，量程范围为0-200mm，试求该传感器的线性度。
66.已知某传感器的重复性曲线如下图所示。图中：正向行程最大偏差△Rmax2=3mm，反向行程最大偏差△Rmax1=3.5 mm，其满量程输出值为50cm，试求该传感器的重复性误差。
课堂练习
1. 按能量变换关系划分，电感式传感器属于（）
A．发电型Ｂ．有源型Ｃ．能量变换型Ｄ．能量控制型
2. 对于电容式传感器，按能量变换关系，它属于（）
A．发电型Ｂ．有源型Ｃ．能量变换型Ｄ．能量控制型
3. 以下属于无源型传感器是（）
A．发电型Ｂ．热电偶Ｃ．气敏传感器Ｄ．电阻式传感器
4. 下列不能实现非接触测量的是（）
A．电阻传感器Ｂ．电感传感器Ｃ．电容传感器Ｄ．色彩传感器
5. 自感式位移传感器主要分为变间隙型、螺管插铁型和（）
A．变面积型Ｂ．变长度型Ｃ．变组成型Ｄ．变温度型
6. 差动变压器的零点残余电压太大时会使其灵敏度（）
A．较大增加Ｂ．不变Ｃ．下降Ｄ．略有增加
7. 按传感器的能量变换关系分类，电感式传感器属于（）
A．发电型Ｂ．有源型Ｃ．能量变换型Ｄ．能量控制型
8. 以下不属于电容式传感器测量电路的是（）
A．调频电路Ｂ．放大器
Ｃ．交流电桥Ｄ．脉冲电路
9. 在以下类型的传感器中，存在零点残余电压的是（）
A．电阻式Ｂ．差动变压器
Ｃ．磁电式Ｄ．电容式
10. 电涡流传感器常用的材料为（）
A．玻璃Ｂ．陶瓷Ｃ．高分子Ｄ．金属11. 电阻式传感器是一种基本电量传感器，其非电量与电量转换是通过测量（）
A．电流值Ｂ．电压值Ｃ．电感值Ｄ．电阻值12. 互感式电感传感器又称为（）
A．压电式Ｂ．力敏式Ｃ．变压器式Ｄ．磁敏式
13. 在三种基本电量传感器中，不能实现非接触测量的是（）
A．电阻式Ｂ．电感式Ｃ．电容式Ｄ．电压式14. 线绕电位器式传感器的核心是（）
A．触点结构Ｂ．电刷Ｃ．线绕电位器Ｄ．骨架
15. 将被测非电量的变化转换为电容量变化的传感器称为（）
A．电容式Ｂ．差动式Ｃ．智能式Ｄ．电感式
16. 互感式电感传感器又称为（）
A．电流式传感器Ｂ．变压器式传感器Ｃ．差动传感器Ｄ．涡流传感器
17. 电位器式电阻传感器和应变片式电阻传感器相比，后者的灵敏度（）
A．低Ｂ．与前者相等
Ｃ．高Ｄ．无法确定
18. 下列参量一般情况下不能用电感式传感器转换为电量的是（）
A．光学量Ｂ．位移量
Ｃ．流量Ｄ．速度
19.电涡流式传感器可以进行无接触测量和探伤。）
20.变压器式传感器可以进行无接触测量。
21.电涡流式传感器不可以进行无接触测量。
22.电容式传感器可以对位移、加速度、压力等进行测量。
23.电容式传感器不可实现非接触测量。
24. 电涡流式传感器可以进行无接触测量位移、振幅、板材厚度等参量。
25.电涡流式传感器属于电容式传感器，可以用于无损探伤。
26.在传感器领域，应用比较广泛的基本电量传感器有电阻式传感器、式传感器、电感式传感器和电涡流式传感器。
27.电感式传感器以电和磁为媒介，利用磁场变换引起线圈的或者互感量的变化，把非电量转换为电量的装置。
28.基本电量传感器需要经将非电量转换成电量。
29.涡流传感器可以测量金属板厚度和非金属板的镀层厚度。
30. 常用的基本电量传感器包括、电感式和电容式传感器。
31.差动变压器属于互感式电感传感器，它分为、变面积式和螺线管式等。
32.零点残余电压的存在限制着差动变压器传感器的提高。
33.差动变压器灵敏度
34.电位器式位移传感器的基本原理是什么？
电位器式位移传感器主要由（触点结构）和（电阻器）两部分组成。当电位器两端的电压确定后，由于电刷沿着电阻器移动x，输出电压Uo就产生相应变化，并有Uo=f(x)，这样电位器就将输入的位移量x转换成相应的电压Uo输出。
35.电涡流传感器能进行无损探伤的原理是什么？
电涡流式传感器无损探伤的原理是：使传感器与被测体（距离不变），如有裂纹出现，将引起金属的电阻率、磁导率的变化。在裂纹处也可以说有（位移值）的变化。这些综合参数的
变化将引起传感器参数的变化，通过测量传感器参数的变化即可以达到探伤的目的.
36.简述电感式传感器的原理及用途。
（电感式）传感器是以电和磁为媒介，利用磁场变换引起线圈的（自感量）或互感量的变化，把非电量转换为电量，其基本原理是基于电磁感应原理。它可用于测量位移、振动、力、加速度、扭矩以及流量等.
37.简述变间隙型、变面积型和螺管插铁型自感式传感器的特点。
变间隙型自感传感器具有灵敏度高、非线性误差大的特点；变面积型自感传感器具有灵敏度较低、线性度好、量程大的特点；螺管插铁型自感传感器具有灵敏度低、量程大、存在理论线性而实际非线性的特点.
38.电涡流传感器是如何实现探伤的？
电涡流式传感器可以用来检查金属的（表面裂纹）、热处理裂纹，以及用于焊接部位的探伤等。其原理是：使传感器与被测体（距离不变），如有裂纹出现，将引起金属的电阻率、磁导率的变化。在裂纹处也可以说有（位移值）的变化。这些综合参数的变化将引起传感器参数的变化，通过测量传感器参数的变化即可以达到探伤的目的.
39.已知某厂生产的线性绕线电位器参数为：导线的电阻率ρ=3.14×10-3Ωm，导线横截面积S=3.14×10-6m2，绕线节距t＝1mm，电位器骨架的高h=50mm，宽b=30mm，试求（1）该电位器的电阻灵敏度KR；
（2）若通过导线的电流为I=3A，求其电压灵敏度Ku。
40. 某公司采用线性绕线电位器传感器测量位移，已知电位器的参数为：导线的电阻率Ωm，导线半径r=1mm，绕线节距t＝2mm，电位器骨架的高h=50mm，宽b=30mm，若通过导线的电流为I=6A，试求该电位器式传感器的电压灵敏度。
41.在《传感器技术》这门课程中讲述了多种传感器，其中基本电量传感在实际应用中具有重要实用价值，试分析基本电量传感器之间的异同。
答：基本电量传感器包括电阻式、电感式和电容式传感器。
它们的相同点：
（1）属于电量传感器；
（2）属于无源型或能量控制型传感器；
（3）需要转换电路.
它们的不同点：
（1）基本原理不同电阻式是通过测量电阻值的变化实现的；电感式是根据电磁感应定
律；而电容式传感器是根据电容的计算公式。
（2）基本分类不同电阻式分为电位器式和应变式；电感式分为自感式和互感式及其差动式和电涡流式传感器；电容式一般分为变极距式、变面积式和变介电常数式三种类型；
(3)测量方式不同电阻式为接触测量，而电感式和电容式为非接触测量.
课堂练习
2. 下列可以实现无损伤、非接触测量的光学传感器是（）
A．电阻传感器Ｂ．电感传感器Ｃ．电容传感器Ｄ．色彩传感器3. 光电传感器的工作原理是（）
A．压电效应Ｂ．光电效应Ｃ．磁电效应Ｄ．热电效应
4. 光敏二极管和磁敏二极管不同，因为它属于（）
A．力学传感器Ｂ．力敏传感器
Ｃ．磁敏传感器Ｄ．光电传感器
5. 制成光电管和光电倍增管的依据是（）
A．内光电效应Ｂ．外光电效应Ｃ．光生伏打效应Ｄ．压电效应6. 条形码扫描笔中采用的光敏元件是（）
A．光敏电阻Ｂ．光敏二极管Ｃ．光敏三极管Ｄ．光电池
7. 光敏电阻的工作原理是基于（）
A．磁电效应Ｂ．光生伏打效应Ｃ．外光电效应Ｄ．内光电效应
8. 光敏二极管在光照射时产生的电流称为（）
A．暗电流Ｂ．截止电流Ｃ．光电流Ｄ．放大电流9. 物体的颜色主要取决于照射物体的光源和物体本身的（）
A．成分Ｂ．光谱的宽度Ｃ．光谱折射率Ｄ．光谱反射率10. 光纤按折射率变化可分为阶跃型光纤和（）
A．单模光纤Ｂ．渐变型光纤Ｃ．多模光纤Ｄ．普通光纤
11. 在光线作用下物体产生一定方向的电动势的现象称为（）
A．内光电效应Ｂ．外光电效应Ｃ．光生伏打效应Ｄ．压阻效应12. 在图象传感器的应用中，目前未采用CCD图象传感器的是（）
A．彩信手机Ｂ．数码相机Ｃ．数字摄像机Ｄ．自动售月票机13. 只能实现接触测量的是（）
A．电感传感器Ｂ．色彩传感器Ｃ．红外传感器Ｄ．电阻传感器
14. 红外传感器中采用的敏感元件一般具有（）
A．磁电效应Ｂ．压阻效应Ｃ．热释电效应Ｄ．压电效应15. 据光生伏打效应制成的光电器件是（）
A．光敏电阻Ｂ．光电池Ｃ．光敏二极管Ｄ．光敏晶闸管16. 家用彩色电视机的色彩调整使用的传感器是（）
A．光纤传感器Ｂ．红外传感器Ｃ．色彩传感器Ｄ．温度传感器17. 按能量变换关系分类，光电池属于（）
A．参量型Ｂ．有源型Ｃ．能量控制型Ｄ．无源型18. 光照射于物体上，使电子从物体表面逸出的现象称为（）
A．热电效应Ｂ．压电效应Ｃ．磁电效应Ｄ．外光电效应
19. 光电耦合器的脉冲上升时间和下降时间相比，前者（）
A．长于后者Ｂ．短于后者Ｃ．等于后者Ｄ．随后者而变
20. 利用外光电效应原理制成的光电元件是（）
A．光敏电阻Ｂ．光电管Ｃ．光电池Ｄ．光敏晶体管21. 全封闭型光电耦合器在电路应用中的作用是（）
A．放大Ｂ．升压Ｃ．隔离Ｄ．测量
22. 光纤传感器根据使用方式分为功能型和（）
A．特种型Ｂ．普及型
Ｃ．非功能型Ｄ．损耗型
23. 红外传感器按工作原理可分为及热型两类。
24. CMOS图形传感器的最大缺点就是会造成图象的。
25. 在电磁波谱的可见光范围内，频率最高的光是（）
A．红光Ｂ．黄光Ｃ．绿光Ｄ．紫光
26. 光敏二极管在没有光照时产生的电流称为（）
A．暗电流Ｂ．亮电流
Ｃ．光电流Ｄ．导通电流
27. 色彩传感器是由单晶硅和非单晶硅制成的（）
A．金属器件Ｂ．半导体器件Ｃ．高分子器件Ｄ．陶瓷器件
28. CMOS图象传感器与CCD图象传感器相比，前者的主要优势是（）
A．集成制造Ｂ．灵敏度高Ｃ．节能Ｄ．不易损坏29. 物体的颜色决定于照射物体的光源和物体本身的光谱（）
A．反射率Ｂ．折射率Ｃ．投射率Ｄ．吸收率
二、判断改错题
30. 光电传感器的基本原理是物质的（）
A．压电效应Ｂ．光电效应Ｃ．磁电效应Ｄ．热电效应
33.在电磁波谱的可见光范围内，紫光携带的能量最大。（）
34光电耦合器件仅是光敏元件的组合。（）
https://www.doczj.com/doc/588970812.html,D图象传感器和CMOS图象传感器无任何差别。（）
36.光谱特性是光电元件的特性之一。（）
三、填空题
37.物质的光电效应通常分为外光电效应、效应和光生伏打效应三类。
38.常用的图象传感器一般为图象传感器和CMOS图象传感器。
39.红外测温仪是利用热辐射体在波段的辐射通量来测量温度的。
40.电磁波谱中紫光携带的能量比红光携带的能量要。
41.光电耦合器的输出端若不是达林顿管或晶闸管的话，其电流传输比总是1。
42.光纤按其传输模式多少分为单模光纤和
光纤。
43.CMOS图象传感器相对于CCD图象传感器最主要的优势就是非常。
44.光纤模式指的是沿光纤传播的途径和方式。
45.光敏二极管是一种利用单向导电性的结型光电器件。
46.光电管是利用效应制成的光电元件。
47.光电效应通常分为外光电效应、和光生伏打效应。
48.常用的图象传感器主要包括图象传感器和CMOS图象传感器。
49.光电元件的基本特性包括光照特性、、伏安特性、频率特性、温度特性和响应时间。
50.若使某些强介电常数物质的表面温度发生变化，随着温度的上升或下降，在这些物质表面上就会产生电荷的变化，这种现象称为效应。
51.光敏三极管接收不到光照时呈现阻抗，处于截止状态。
52.光纤传感器中光纤的主要参数有、光纤模式和传播损耗。
53.光电池是基于效应。
四、名词解释
54.频率特性：在电压和幅值相同的光照下，光敏元件输出的光电流和灵敏度与入射光调制频率间的关系。
55.光谱特性：入射光波长与光敏器件相对灵敏度或相对光电流间的关系。
56.光电效应：用光照射某一物体，组成该物体的材料吸收光子能量而发生相应的电效应的物理现象。
57.内光电效应：光照射于某一物体上，使其导电能力发生变化的现象。
58.简述三类光电效应的含义。
59.光纤的主要参数有哪些？
光纤的主要参数有：(1)数值孔径它反映纤芯吸收光量的多少，是标志光纤接受性能的重要参数；（2）光纤模式就是光波沿光纤传播的途径和方式；（3）传播损耗是由光纤纤芯材料的吸收、散射以及光纤弯曲处的辐射损耗影响造成的。
60.简述CCD图象传感器输出信号的特点。
（1）与景象的实时位置相对应，即能输出景象时间系列信号，也就是“所见即所得”；（2）串行的各个脉冲可以表示不同信号，即能输出景象亮暗点阵分布模拟信号；（3）能够精确反映焦点面信息，即能输出焦点面景象精确信号。
61.光纤的类型有哪些？
光纤纤维按折射率变化可分为阶跃型光纤和渐变型光纤。阶跃型光纤的纤芯与包层间的折射率是突变的；渐变型光纤在横截面中心处折射率最大，其值逐步由中心向外变小。
光纤按其传输模式多少分为单模光纤与多模光纤。单模光纤通常是指阶跃光纤中纤芯尺寸很小，原则上只能传递一种模式的光纤；多模光纤通常指阶跃光纤中纤芯尺寸较大，因而常用于传输模式很多的光纤。
62.简述光电传感器的特点。
63.光电耦合器件的性能参数有哪些？
64.简述条形码扫描笔中光敏三极管的工作状态。
扫描笔的前方为光电读入头，它由一个发光二极管和一个光敏三极管组成。当扫描笔在条形码上移动时，若遇黑色收线条，发光二极管发出的光将被黑线吸收，光敏三极管接受不到反射光，呈现高阻抗，处于截止状态；当遇到白色间隔时，发光二极管所发出的光线，被反射到光敏三极管的基极，光敏三极管产生电流而导通。
65.利用光电效应制成的光电元件有哪些？
光电效应分为外光电效应、内光电效应和光生伏打效应三类。利用外光电效应制成的元件有光电管、光电倍增管；利用内光电效应制成的有光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管、光敏晶体管等；利用光生伏打效应制成的元件是各类光电池。
66.红外线检测的优越性有哪些？
红外线的优越性表现在以下几个方面：（1）可昼夜测量红外线不受周围可见光的影响，故可昼夜测量；（2）不必设光源由于待测对象发射出红外线，故不必设光源；（3）适用于遥感技术大气对某些特定波长范围的红外线吸收甚少，故可适用于遥感技术。67.已知国外某公司生产的光电耦合器，在直流工作状态下，当发光二极管的输入电流IF=20A 时，光电耦合器的输出电流IC=15A，试求该光电耦合器的电流传输比。
68.在《传感器技术》这门课程中讲述了多种传感器，其中光电量传感在实际应用中具有重要实用价值，试分析常用光电传感器的异同。
常见的光电传感器包括光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管、光电池、光电耦合器、红外线传感器、色彩传感器、光纤传感器和图象传感器。
它们的相同点是：（1）用光做媒介，（2）基本原理是物质的光电效应，（3）都属于无损伤、非接触测量器件，具有体积小、重量轻、响应快、灵敏度高、功耗低、便于集成、可靠性高、适于批量生产等优点;
它们的不同点是：（1）依据的效应不同光敏电阻、光敏二极管和光敏三极管依据内光电效应，光电池依据光生伏打效应，光耦为发光器件和光敏元件的集成器件，红外传感器主要依据红外线和热释电效应，色彩传感器依据光源和光谱反射率，光纤传感器依据
光纤的特性，图象传感器依据的是光电转换特性;（2）主要特点不同光电元件（光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管、光电池）可以单独作为器件使用，光电耦合器在电路中主要起隔离作用，红外线传感器可昼夜测量、无须光源和适于遥感技术等优点，色彩传感主要用于与色彩相关场合，光纤传感器具有灵敏度高、响应快、抗电磁干扰、耐腐蚀、电绝缘性好等优点，图象传感器可以获得外界物体的图像，应用较广等特点。
69.传感器技术在日常生活中的应用非常广泛，其中超市收款台采用条形码扫描的方法来得到各种商品的信息，实现快速收费的目的。条形码扫描的方法涉及到光电传感器，试分析条形码扫描笔的工作原理。
扫描笔的前方为光电读入头，它由一个发光二极管和一个光敏三极管组成；(2分) 当扫描笔在条形码上移动时，若遇黑色收线条，发光二极管发出的光将被黑线吸收，光敏三极管接受不到反射光，呈现高阻抗，处于截止状态；当遇到白色间隔时，发光二极管所发出的光线，被反射到光敏三极管
基极，光敏三极管产生电流而导通；(4分)整个条形码被扫描后，光敏三极管将条形码变成了一个个电脉冲信号，该信号经放大、整形后便形成宽窄与条形码线的宽窄及间隔相对应的脉冲列，脉冲列经计算机处理后，完成对条形码的识读.
课堂练习
1. 将力学量转换成电压、电流等电信号形式的传感器称为（）
A．力敏传感器Ｂ．光电传感器Ｃ．智能传感器Ｄ．电阻传感器
2. 将力学量转换成电压、电流等电信号形式的是（）
A．力敏传感器Ｂ．磁敏传感器Ｃ．电量传感器Ｄ．光电传感器
3. 提高弹性敏感元件的固有振动频率会导致其灵敏度（）
A．不变Ｂ．提高Ｃ.变好Ｄ．降低
4. 微应变式传感器依据的基本效应是（）
A．磁电效应Ｂ．压电效应Ｃ．压阻效应Ｄ．光电效应
5. 固体受到作用力后电阻率发生变化的现象称为（）
A．电压效应Ｂ．压阻效应Ｃ．磁阻效应Ｄ．力阻效应
6. 弹性敏感元件的灵敏度和线性度有相互矛盾的问题，提高灵敏度，线性度会（）
A．变差Ｂ．变好Ｃ．不变Ｄ．不能确定
7. 弹性滞后的主要原因是材料内部存在的分子间（）
A．吸引力Ｂ．排斥力Ｃ．相容性Ｄ．内摩擦
8. 下列传感器属于力敏传感器的是（）
A．光敏二极管Ｂ．磁敏二极管Ｃ．压电传感器Ｄ．光电传感器
9. 在弹性变形范围内，输入量逐渐增加的过程称为（）
A．卸载特性Ｂ．弹性滞后Ｃ．加载特性Ｄ．弹性蠕变
10. 电阻应变片会使所测量应变数值偏小的现象称为（）
A．热电效应Ｂ．光电效应Ｃ．应变效应Ｄ．横向效应
11. 具有压电效应的物体称为（）
A．磁电材料Ｂ．光电材料Ｃ．压电效应Ｄ．压电材料
12. 弹性敏感元件的弹性后效容易引起的测量误差是（）
A．稳定性误差Ｂ．重复性误差Ｃ．线性度误差Ｄ．灵敏度误差
13. 弹性敏感元件特性中和弹性后效、蠕变同时发生的是（）
A．刚度Ｂ．柔度Ｃ．弹性滞后Ｄ．振动
频率
判断改错
14.应变片式压力传感器仅能对压力进行测量。（）
15.电阻应变片式传感器可以对位移、加速度、压力等进行测量。（）
16.石英音叉谐振传感器是利用石英晶体的压电效应和谐振特性制成的。（）
17.钛酸钡压电陶瓷可用于制备光电传感器。（）
18.压电式压力传感器是根据压电效应原理制成的。（）
19.力敏传感器可以对力、力矩、压力等进行测量。（）
20.压电式压力传感器是根据晶体的压电效应制成的。（）
21. 谐振传感器可以测量压力、频率等参量。（）
填空题
22.压电式传感器的工作原理是以晶体的效应为理论依据。
23.电阻应变片的工作原理是基于金属的效应。
24.压电传感器的工作原理是以的压电效应为理论依据。
25.弹性敏感元件的刚度是的倒数。
26.弹性和弹性后效及蠕变是弹性敏感元件的两个基本特性.
27.金属应变片的弯曲半径越大,其效应也越大。
28.固体受到作用力后发生变化的现象称为固体的压阻效应。
29.谐振传感器中的振动部分称为。
30.应变片的敏感元件是。
31.压电式传感器的工作原理是以晶体的为理论基础。
32.金属应变片的工作原理是基于金属的。
33.在弹性元件的基本特性中, 和柔度互为倒数。
34. 压电式传感器的工作原理是以晶体的为理论依据。
35. 电阻应变片的弯曲半径越大，效应也越大。
36.微应变式传感器依据的基本效应是。
名词解释
37.正压电效应: 某些物质在沿一定方向受到压力或拉力作用而发生改变时在表面会产生电荷，除去外力后又重新回到不带电状态的现象.
38.电致伸缩效应: 在压电材料的两个电极面上加以交流电压，压电片在电极方向上有伸缩的现象.
39.弹性滞后: 在弹性形变范围内，加载特性与卸载特性不重合的现象.
40.压阻效应: 固体受到作用力后电阻率发生变化的现象.
41.弹性敏感元件的基本特性有哪些？
（1）刚度与柔度刚度是指单位输出所需要的输入量，柔度是刚度的倒数；（2）弹性滞后是指在弹性形变范围内，加载特性与卸载特性不重合的现象；（3）弹性后效与蠕变弹性后效是指弹性元件在阶跃载荷作用下，所产生的变形需要一段时间才能完成的过程；蠕变是指
当外力保持恒值时，弹性元件在一个较长的时间范围内仍然继续缓慢变形的现象；（4）固有振动频率。
42.简述机械式谐振传感器的基本工作原理。
机械式谐振传感器将被测量转换为物体的机械振动频率，振子的谐振频率与其刚度和等效振动质量有关。如果振子受力或其中的介质质量发生变化，则导致振子的等效刚度或等效振动质量等发生变化，从而导致其谐振频率发生变化。
43.简述谐振式传感器测量的特点。
（1）输出为周期信号，被测量能够通过检测周期信号算出来，便于与计算机连接，便于远距离传输；（2）为闭环系统使输出自动跟踪输入；（3）谐振子固有的谐振特性决定其具有高的灵敏度和分辨率；（4）系统功耗小，抗干扰性和稳定性好。
44.压电传感器的特点有哪些？
压电传感器的工作原理是基于某些物质的压电效应，压电效应分为正、逆压电效应。压电传感器具有体积小、重量轻、结构简单、工作可靠、动态性能好、静态特性差的特点。多用于加速度和动态力或压力的测量.
45.半导体材料的压阻效应的应用方式有哪些？
半导体材料的压阻效应通常有两种应用方式：一种是利用半导体材料的体电阻做成粘贴式应变片；另一种是在半导体材料的基片上，用集成电路工艺制成扩散型压敏电阻或离子注入型压敏电阻.
46.弹性元件特性影响哪些测量误差？
弹性敏感元件特性对测量误差的影响如下：刚度影响线性度；柔度影响灵敏度；弹性滞后影响迟滞误差；弹性后效影响重复性误差；弹性蠕变影响稳定性；固有振动频率影响滞后误差.
47.已知某弹性敏感元件的的参数为：刚度，振动时的等效振动质量m=10kg，试估算此弹性敏感元件的固有振动频率。
将已知数据代入上式得，
48.已知某公司生产的力敏传感器弹性敏感元件的刚度为2，试求此敏感元件的柔度。
解: 由弹性敏感元件刚度与柔度的定义知
将已知数据代入上式得柔度为
49.在《传感器技术》这门课程中讲述了多种传感器，其中力敏传感器在很多领域得到广泛应用，试比较常用力敏传感器的异同。
答: 力敏传感器根据测量原理可分为应变式力传感器、压阻式力传感器、压电式力传感器和谐振式力传感器等。
它们的相同点：（1）都能将力学量转换
成电压、电流等电信号；（2）用途广泛；
它们的不同点：（1）工作原理不同应变式是基于金属的应变效应，压阻式是基于固体的压阻效应，压电式是基于某些物质的压电效应，谐振式是基于机械谐振技术；（2）温度补偿方式不同.
（3）使用的材料不同应变式常使用金属材料，压阻式可使用各种材料（以半导体最为显著），压电式通常采用晶体材料，谐振式必须采用弹性敏感元件.
课后作业
何谓力敏传感器？
弹性敏感元件的基本特性有哪些？其定义什么，它们影响传感器的何种性能？
解释下列名词：应变效应、横向效应、压阻效应、压电效应、正压电效应、逆压电效应。压电传感器的灵敏度如何计算？
3、在磁敏传感器中，压磁式传感器是利用铁磁材料的何种效应制成的（）
A．压电效应Ｂ．压磁效应Ｃ．光电效应Ｄ．霍尔效应
4、压磁式传感器是利用何种物质的压磁效应制成的传感器（）
A．金属Ｂ．陶瓷
Ｃ．铁磁材料Ｄ．高分子
5、利用霍尔效应制成的传感器是指下列哪一种（）
A．磁敏传感器Ｂ．温度传感器
Ｃ．霍尔传感器Ｄ．气敏传感器
6、磁敏传感器主要采用何种材料制成（）
A．半导体Ｂ．金属
Ｃ．绝缘材料Ｄ．无机材料
7、在一定磁感应强度和控制电流下，温度变化1℃时，霍尔电势的变化百分率称为霍尔电势的何种参数（）
A．温度效应Ｂ．温度系数
Ｃ．温差Ｄ．零度误差
8、压磁式传感器是利用铁磁材料的何种效应制成的传感器（）
A．湿度效应Ｂ．温度效应
Ｃ．压磁效应Ｄ．压电效应
12、霍尔传感器是根据霍尔效应制成的传感器。
13、压磁式传感器和磁阻式传感器都属于磁敏传感器。
填空题
14、霍尔传感器是利用原理将被测物理量转化为的传感器。
21、霍尔传感器主要特性参数有那些？
输入电阻和输出电阻，额定控制电流和最大允许电流，不等位电势和不等位电阻，寄生直流电势，霍尔电势温度系数，其为在一定磁感应强度和控制电流下，温度没变化1度时，霍尔电势变化的百分率.
22、什么是霍尔效应？
当置于磁场中的半导体薄片的电流方向与磁场方向不一致时，在半导体薄片上平行于电流和磁场方向的两个面之间产生电动势的现象.
23、什么是磁阻效应？
在两端设置电流电极的元件中，由于外界磁场改变电流分布造成电极间电阻值增加的现象.
24、什么是压磁效应？
压磁效应是指一些铁磁材料在受到外力作用后，其内部产生应力导致铁磁材料磁导率发生变化的物理现象.
25、什么是霍尔电势？
半导体薄片置于磁场中，当它的电流方向与磁场方向不一致时，半导体薄片上平行于电流和磁场方向的两个面之间产生的电动势.
26、简述霍尔传感器需要进行温度补偿的原因。
霍尔传感器对温度的变化很敏感，这是因为半导体材料的电阻率、迁移率和载流子浓度等都随温度变化而变化，因此会导致霍尔传感器的内阻、霍尔电势等也随着温度的变化而变化，从而使霍尔传感器产生温度误差，必须用适当的电路进行补偿.
27、影响压磁传感器测量精度的因素有哪些？
主要由以下测量误差影响所致：（1）温度误差为压磁传感器的一项主要误差，主要原因是压磁材料的磁化特性受温度影响较大；（2）磁弹性滞环是由压磁材料的磁弹性后效和磁滞作用引起的；（3）电源影响激励电源的电压幅值、频率波形及电源的内阻均是影响磁化特性的因素，因而对传感器的精度亦有影响.
28、简述霍尔电势的产生原理。
一块半导体薄片置于磁场中(磁场方向垂直于薄片)，当有电流流过时，电子受到洛仑兹力作用而发生偏转。结果在半导体的后端面上电子有所积累，而前端面缺少电子，因此后端面带负电，前端面带正电，在前后端面形成电场，该电场产生的力阻止电子继续偏转；当两力相平衡时，电子积累也平衡，这时在垂直于电流和磁场的方向上将产生电场，相应的电势称为霍尔电势.
29、已知某霍尔传感器的激励电流I= 3A，磁场的磁感应强度B=5×10-3 T，导体薄片的厚度d=2mm，霍尔常数RH＝0.5，试求薄片导体产生的霍尔电势UH的大小。
30、已知某霍尔传感器的激励电流I=5A，磁场的磁感应强度B=5×10-3 T，导体薄片的厚度d=1mm，霍尔常数RH＝0.8，试求薄片导体产生的霍尔电势UH的大小。
31、国内某高校采用霍尔传感器测量电流，已知所用传感器的霍尔常数为0.6，激励电流为10A，磁场的磁感应强度5×10-3 T，半导体薄片的宽度为50mm，厚度为2mm，试求实验条件下霍尔传感器的霍尔电势的大小。
32、在《传感器技术》这门课程中讲述了多种传感器，其中磁敏传感在实际应用中具有重要实用价值，试论述常用磁敏传感器的异同。
常用的磁敏传感器包括霍尔传感器、磁阻传感器、磁敏二极管、磁敏三极管和压磁传感器等; 它们的相同点有：（1）都由磁敏元件构成，（2）都是利用磁场工作的，（3）都可实现非接触测量;
其不同点主要包括：（1）工作原理不同霍尔传感器依据霍尔效应，磁阻传感器依据磁阻效应，磁敏二极管和磁敏三极管也是基于磁阻效应，压磁传感器依据压磁效应;
（2）主要特性不同霍尔传感器的主要特性参数有输入电阻、输出电阻、额定控制电流、最大允许控制电流、不等位电势、不等位电阻、寄生直流电势和霍尔电势温度系数，磁阻传感器主要特性是高的电子迁移率和温度特性，磁敏二极管和磁敏三极管的主要特性是磁电特性、伏安特性和温度特性，压磁传感器的主要特性是安匝特性、输出特性和频率响应等;
(3)主要特点不同霍尔传感器具有结构简单、体积小、重量轻、频带宽、动态性能好和寿命长等特点，磁阻传感器具有应用范围较广的特点，磁敏二极管和磁敏三极管都具有灵敏度高、体积及功耗小的特点，压磁传感器具有输出功率大、抗干扰能力强、寿命长、维护方便、适应恶劣工作环境等特点.
课堂训练
单选题
1、超声波传感器的声波频率（）
A．低于16Hz Ｂ．低于10kHz
Ｃ．高于10kHz Ｄ．高于20kHz
4、以下不属于超声波传感器主要性能指标的是（）
A．工作压力Ｂ．工作温度
Ｃ．灵敏度Ｄ．工作频率
5、当超声波从液体垂直入射到气体时，反射系数接近1，此时超声波会
A．几乎全部透射Ｂ.几乎全部吸收
Ｃ．几乎全部折射Ｄ．几乎全部反射
6、影响超声波的衰减程度的因素有介质和（）
A．温度Ｂ．频率
Ｃ．湿度Ｄ．浓度
7、超声波属于下列何种类型的声波（）
A．可闻声波Ｂ．无损声波
Ｃ．机械波Ｄ．生物波
8、超声波可以在气体、液体和固体中传播，但传播速度有很大不同，在下列何种物体中的传播速度最快（）
A．水Ｂ．空气
Ｃ．氧气Ｄ．钢铁
9、超声波属于（）
A．可闻声波Ｂ．无损声波
Ｃ．机械波Ｄ．生物波
判断改错题，对打“√”，错打“×”并改正。
12、超声波测流速的机理是它在静止流体和流动流体中的传播速度不同。
13、超声波传感器也可以实现非接触测量。
填空题
14、低于16赫兹的机械波称为，而高于2万赫兹的称为超声波。
课堂练习
1. 热电偶在温度测量中应用非常广泛，其工作原理是（）
A．热电效应Ｂ．光电效应Ｃ．磁电效应Ｄ．热敏效应
2. 下列可实现非接触测量的温度传感器是（）
A．热膨胀式Ｂ．压力式
Ｃ．热电偶Ｄ．比色高温计
3. 利用半导体的电阻随温度变化的特性制成的测温元件是（）
A．光敏电阻Ｂ．热敏电阻Ｃ．磁敏电阻Ｄ．力敏电阻4. 在家用电器中采用的测量温度的传感器是（）
A．湿度传感器Ｂ．温度传感器Ｃ．力敏传感器Ｄ．气敏传感器
5. 用来衡量物体温度数值的标尺称为（）
A．摄氏度Ｂ．华氏温度Ｃ．绝对温标Ｄ．温标
6. 在测谎仪中一般采用（）
A．热敏电阻Ｂ．光敏电阻Ｃ．磁敏电阻Ｄ．压敏电阻
7. 华氏温标、摄氏温度和热力学温标都可用来描述（）
A．热量Ｂ．温度Ｃ．湿度Ｄ．高度
8. 热电偶回路电动势主要包括接触电势和（）
A．辐射电势Ｂ．温度电势Ｃ．热电势Ｄ．温差电势
9. 热电偶是一种接触式测温传感器，其工作原理是基于（）
A．光电效应Ｂ．热电效应
Ｃ．压电效应Ｄ．磁电效应
判断改错
10.热敏电阻除了用于温度传感器外，还可用于湿度传感器。（）
11. 热电偶不属于温度传感器。（）
12.热电阻传感器是一种温度传感器。( )
填空题
13.温度传感器根据敏感元件与被测介质接触与否分为式和非接触式两大
类。
14.热电偶属于传感器，常用来测量物体的温度。
15.热敏电阻按温度系数可分为、NTC或负温度系数型以及在某一温度下电阻值会发生突变的临界温度电阻器CTR的传感器。
16.热电阻传感器分为金属热电阻和热电阻两大类。
17. 利用半导体电阻随温度变化的特性制成的测温元件。
18. 利用半导体电阻随温度变化的特性制成的按温度系数分为三类。
19.热电效应
20.在《传感器技术》这门课程中讲述了多种传感器，其中温度传感器在实际应用中具有重要实用价值，试论述常用的温度传感器的异同。
课堂练习
单选题
1. 能够测量大气湿度的传感器称为（）
A．温度传感器Ｂ．湿度传感器
Ｃ．光电器件Ｄ．热敏元件
2. 电阻式湿度传感器最能够测量大气的（）
A．温度Ｂ．湿度
Ｃ．成分Ｄ．密度
3. 使原来未饱和的水汽变成饱和水汽所必须降低到的温度称为（）
A．冰点Ｂ．湿点Ｃ．汽点Ｄ．露点
4. 单位大气中所含水汽的质量是指（）
A．温度Ｂ．湿度
Ｃ．相对湿度Ｄ．绝对湿度
5. 电容式湿度传感器主要包括陶瓷电容式和（）
A．金属电容式Ｂ．高分子电容式
Ｃ．半导体电容式Ｄ．单晶电容式
6. 结露传感器属于（）
A．温度传感器Ｂ．力敏传感器
Ｃ．湿度传感器Ｄ．磁敏传感器
7. 大气干湿程度的表示通常采用绝对湿度和（）
A．相对湿度Ｂ．零点湿度
Ｃ．露点Ｄ．结露温度
8. 在大气的相对湿度为100%RH时发生的现象称为（）
A．结露Ｂ．露点
Ｃ．绝对湿度Ｄ．敏感度
9. 结露传感器可用来测量（）
A．湿度Ｂ．温度
Ｃ．深度Ｄ．浓度
判断改错题
10.电阻传感器和电容传感器都可以用于湿度的测量。
填空题
11.湿度传感器主要用来检测大气中的。
12.湿敏元件除对环境湿度敏感外，对（）亦十分敏感。
简述题
13.简述高分子电阻式湿度传感器的工作原理。
14.简述碳膜电阻式湿度传感器的工作原理。
计算题
15.已知某时气温下空气的饱和水汽压Ds＝500mmHg，此时用湿度传感器测量得到的大气的绝对湿度D=300mmHg，试求此时大气的相对湿度H。
课堂练习
1. 为了检测我们生活环境周围的有害的气体的浓度，常采用（）
A．湿度传感器Ｂ．温度传感器Ｃ．气敏传感器Ｄ．力敏传感器
2. 用来测量一氧化碳、二氧化硫等气体的固体电介质属于（）
A．湿度传感器Ｂ．温度传感器Ｃ．力敏传感器Ｄ．气敏传感器
3. SnO2和ZnO半导体材料常用于（）
A．气敏传感器Ｂ．电感式传感器Ｃ．光电传感器Ｄ．电阻式传感器
4. 可燃气体报警电路中，主要采用（）
A．力敏传感器Ｂ．磁敏传感器Ｃ．气敏传感器Ｄ．光敏传感器
5. 属于半导体气敏传感器的是（）
A．固体电解质式Ｂ．光干涉式Ｃ．氧化物系Ｄ．接触燃烧式
6. 为了检测烟雾、臭味气体等必须采用（）
A．光电传感器Ｂ．压电传感器Ｃ．磁敏传感器Ｄ．气敏传感器
7. 交通警察执勤时常采用酒精检测报警器，该报警器一定使用（）
A．光电传感器Ｂ．磁敏传感器Ｃ．红外传感器Ｄ．气敏传感器8. 从气敏元件与被测气体接触到气敏元件参数达到新的稳定状态所需要时间称为（）
A．灵敏度Ｂ．稳定性Ｃ．响应时间Ｄ．选择性
9. 接触燃烧式气体传感器属于气敏传感器。（）
10.气敏元件的特性随环境的湿度不同而发生变化的特性称为特性。
11.用固定化生物成分或生物体作为的传感器称为生物传感器。
12.半导体气敏传感器在气体中的与温度及湿度有关。
传感器技术作业 1、传感器的组成包括哪几个部分？各自的主要作用是什么？ 通常由敏感元件、转换元件、测量电路和辅助电源等组成 敏感元件：是直接感受被测量，并输出与被测量成确定关系的某一物理量的元件。如：应变式压力传感器的敏感元件是弹性膜片，其作用是将压力转换成膜片的变形。 转换元件：将敏感元件的输出转换成电路参量。如：应变式压力传感器的转换元件是应变片，其作用是将弹性膜片的变形转换为电阻值的变化。 测量电路：将其进一步变换成可直接利用的电信号。 辅助电源：为传感器的元件和电路提供工作电源 2、何为传感器的静态特性？传感器的静态特性技术指标包括哪几个部分？各自的含义是 什么？ 当输入量为常量，或变化极慢时，这一关系称为静态特性；传感器的输出输入关系或多或少地存在非线性。 在不考虑迟滞、蠕变、不稳定性等因素的情况下，其静态特性可用下列多项式代数方程表示：y=a0+a1x+a2x2+a3x3+…+anxn 式中：y—输出量；x—输入量；a0—零点输出； a1—理论灵敏度；a2、a3、…、an—非线性项系数。 各项系数不同，决定了特性曲线的具体形式。 理想情况下，y=a0+a1x 静态特性曲线可实际测试获得。为了标定和数据处理的方便，希望得到线性关系。这时可采用各种方法，其中也包括硬件或软件补偿，进行线性化处理。 测量范围(measuring range) 传感器所能测量到的最小输入量与最大输入量之间的范围称为传感器的测量范围。 量程(span) 传感器测量范围的上限值与下限值的代数差，称为量程。 线性度：指传感器输出量与输入量之间的实际关系曲线偏离拟合直线的程度。定义为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与满量程输出值之比。 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曲线不重合的现象成为迟滞。对于同一大小的输入信号，传感器的正反行程输出信号大小不相等，这个差值称为迟滞差值。 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。 分辨力与阈值：当传感器的输入从非零值缓慢增加时，在超过某一增量后输出发生可观测的变化，这个输入增量称传感器的分辨力，即最小输入增量。 分辨力是指传感器能检测到的最小的输入增量。分辨力用绝对值表示,用与满量程的百分数表示时称为分辨率。在传感器输入零点附近的分辨力称为阈值。 稳定性是指传感器在长时间工作的情况下输出量发生的变化，有时称为长时间工作稳定性或零点漂移。 静态误差是指传感器在其全量程内任一点的输出值与其理论值的偏离程度。 精确度：精密度：说明测量传感器输出值的分散性，即对某一稳定的被测量，由同一个测量者，用同一个传感器，在相当短的时间内连续重复测量多次，其测量结果的分散程度。精密度是随机误差大小的标志，精密度高，意味着随机误差小。注意：精密度高不
第一章 ３.r m ＝2/5０×100%＝4% , 因为 r ｍ=Δx ｍ/ｘ≤a ％*x ｎ/x=5% 所以，合格 5. =１68．4８8mA =0.0８2 ６. =１.5６ σ＝０．1０46 x=x ±3σ=１.56±0.3138 1.24６2<ｘ<１．873８ , 无坏值 9.拟合后:ｙ＝０.49９x+１．０2 =0．04／30×1０0%=0．133% K ＝0.499 第二章 传感器第二章习题参考答案 3. 金属电阻应变片，其灵敏度Ｓ=2.5，R =12０Ω，设工作时其应变为１２０0μe,问ΔR 是多少?若将此应变片与2V 直流电源组成回路,试求无应变时和有应变时回路的电流各是多少? 解: 无应变时 Ｉ=E/R=2／12０=１６．7mA ∑==+?++=n i i n n x n x x x x 1211 1 1 2222 2 1 -= -+?++= ∑=n v n v v v n i i n σ∑==+?++=n i i n n x n x x x x 121%100 )(M ??±=FS ax L L y γ
有应变时: I＝E/（R+ΔＲ)=２/(120+0.3６)=16.6mA 4应变片称重传感器，其弹性体为圆柱体,直径D=10０ｍm,材料弹性模量Ｅ＝２05*10^９N／Ｍ^2,用它称5０0KN的物体，若用电阻丝式应变片,应变片的灵敏系数K=2,R=1２０欧姆,问电阻变化多少? 7 拟在等截面的悬臂梁上粘贴四个完全相同的电阻应变片，并组成差动全桥电路,试问: （ 1 ）四个应变片应怎样粘贴在悬臂梁上？ (2）画出相应的电桥电路图。 答： ①如题图所示等截面悬梁臂,在外力F作用下，悬梁臂产生变形,梁的上表面受到拉应变,而 梁的下表面受压应变。当选用四个完全相同的电阻应变片组成差动全桥电路，则应变片如题图(b)所示粘贴。 图（a) ? ??? 图（b) ②电阻应变片所构成的差动全桥电路接线如图﹙ｃ﹚所示,R1、R4所受应变方向相同,R2、R3 、R4所受应变方向相反。 所受应变方向相同,但与Ｒ １
习题1 1-1衡量传感器静态特性的主要指标有哪些？说说它们的含义。 答： 1、线性度：表征传感器输出-输入校准曲线与所选定的拟合直线之间的吻合（或 偏离）程度的指标。 2、灵敏度：传感器输出量增量与被测输入量增量之比。 3、分辨力：传感器在规定测量范围内所能检测出的被测输入量的最小变化量。 4、回差：反应传感器在正（输入量增大）反（输入量减小）行程过程中。。。输 出-输入曲线的不重合程度指标。 5、重复性：衡量传感器在同一工作条件下，输入量按同一方向作全程连续多次 变动时，所得特性曲线间一致程度的指标。 6、阈值：是能使传感器输出端产生可测变化量的最小被测输入量值，即零位附 近的分辨力。 7、稳定性：传感器在相当长时间内仍保持其性能的能力。 8、漂移：指在一定时间间隔内，传感器输出量存在着与被测输人量无关的、不 需要的变化。 9、静态误差(精度）：指传感器在满量程内任一点输出值相对其理论值的可能偏 离(逼近)程度。它表示采用该传感器进行静态测量时所得数值的不确定度。 1-2 计算传感器线性度的方法有哪几种？差别何在？ 1、理论直线法：以传感器的理论特性线作为拟合直线，与实际测试值无关。优点是简单、方便，但输出平均值与拟合直线间的最大偏差很大。 2、端点直线法：以传感器校准曲线两端点间的连线作为拟合直线。 y=b+kx b截距k为斜率与理论直线发一样简便偏差很大 3、“最佳直线”法：以“最佳直线”作为拟合直线，该直线能保证传感器正反行程校准曲线对它的正负偏差相等并且最小。这种方法的拟合精度最高，但是只能用图解法和计算机结算来获得。（断电平行法） 4、最小二乘法：按最小二乘原理求取拟合直线，该直线能保证传感器校准数据的残差平方和最小。最小二乘法的拟合程度很高，但是校准曲线相对拟合直线
传感器技术作业 IMB standardization office【IMB 5AB- IMBK 08- IMB 2C】
传感器技术作业 1、传感器的组成包括哪几个部分各自的主要作用是什么 2、 通常由敏感元件、转换元件、测量电路和辅助电源等组成 敏感元件：是直接感受被测量，并输出与被测量成确定关系的某一物理量的元件。如：应变式压力传感器的敏感元件是弹性膜片，其作用是将压力转换成膜片的变形。 转换元件：将敏感元件的输出转换成电路参量。如：应变式压力传感器的转换元件是应变片，其作用是将弹性膜片的变形转换为电阻值的变化。 测量电路：将其进一步变换成可直接利用的电信号。 辅助电源：为传感器的元件和电路提供工作电源 3、何为传感器的静态特性传感器的静态特性技术指标包括哪几个部分各自的含义是什么 当输入量为常量，或变化极慢时，这一关系称为静态特性；传感器的输出输入关系或多或少地存在非线性。 在不考虑迟滞、蠕变、不稳定性等因素的情况下，其静态特性可用下列多项式代数方程表示：y=a0+a1x+a2x2+a3x3+…+anxn 式中：y—输出量；x—输入量；a0—零点输出； a1—理论灵敏度；a2、a3、…、an—非线性项系数。 各项系数不同，决定了特性曲线的具体形式。 理想情况下，y=a0+a1x 静态特性曲线可实际测试获得。为了标定和数据处理的方便，希望得到线性关系。这时可采用各种方法，其中也包括硬件或软件补偿，进行线性化处理。
测量范围(measuringrange)传感器所能测量到的最小输入量与最大输入量之间的范围称为传感器的测量范围。 量程(span)传感器测量范围的上限值与下限值的代数差，称为量程。 线性度：指传感器输出量与输入量之间的实际关系曲线偏离拟合直线的程度。定义为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与满量程输出值之比。 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曲线不重合的现象成为迟滞。对于同一大小的输入信号，传感器的正反行程输出信号大小不相等，这个差值称为迟滞差值。 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。 分辨力与阈值：当传感器的输入从非零值缓慢增加时，在超过某一增量后输出发生可观测的变化，这个输入增量称传感器的分辨力，即最小输入增量。分辨力是指传感器能检测到的最小的输入增量。分辨力用绝对值表示,用与满量程的百分数表示时称为分辨率。在传感器输入零点附近的分辨力称为阈值。 稳定性是指传感器在长时间工作的情况下输出量发生的变化，有时称为长时间工作稳定性或零点漂移。 静态误差是指传感器在其全量程内任一点的输出值与其理论值的偏离程度。精确度：精密度：说明测量传感器输出值的分散性，即对某一稳定的被测量，由同一个测量者，用同一个传感器，在相当短的时间内连续重复测量多次，其测量结果的分散程度。精密度是随机误差大小的标志，精密度高，意
《传感器原理与应用》作业参考答案 作业一 1.传感器有哪些组成部分在检测过程中各起什么作用 答：传感器通常由敏感元件、传感元件及测量转换电路三部分组成。 各部分在检测过程中所起作用是：敏感元件是在传感器中直接感受被测量，并输出与被测量成一定联系的另一物理量的元件，如电阻式传感器中的弹性敏感元件可将力转换为位移。传感元件是能将敏感元件的输出量转换为适于传输和测量的电参量的元件，如应变片可将应变转换为电阻量。测量转换电路可将传感元件输出的电参量转换成易于处理的电量信号。 2.传感器有哪些分类方法各有哪些传感器 答：按工作原理分有参量传感器、发电传感器、数字传感器和特殊传感器；按被测量性质分有机械量传感器、热工量传感器、成分量传感器、状态量传感器、探伤传感器等；按输出量形类分有模拟式、数字式和开关式；按传感器的结构分有直接式传感器、差分式传感器和补偿式传感器。 3.测量误差是如何分类的 答：按表示方法分有绝对误差和相对误差；按误差出现的规律分有系统误差、随机误差和粗大误差按误差来源分有工具误差和方法误差按被测量随时间变化的速度分有静态误差和动态误差按使用条件分有基本误差和附加误差按误差与被测量的关系分有定值误差和积累误差。 4.弹性敏感元件在传感器中起什么作用 答：弹性敏感元件在传感器技术中占有很重要的地位，是检测系统的基本元件，它能直接感受被测物理量（如力、位移、速度、压力等）的变化，进而将其转化为本身的应变或位移，然后再由各种不同形式的传感元件将这些量变换成电量。 5.弹性敏感元件有哪几种基本形式各有什么用途和特点 答：弹性敏感元件形式上基本分成两大类，即将力变换成应变或位移的变换力的弹性敏感元件和将压力变换成应变或位移的变换压力的弹性敏感元件。 变换力的弹性敏感元件通常有等截面轴、环状弹性敏感元件、悬臂梁和扭转轴等。实心等截面轴在力的作用下其位移很小，因此常用它的应变作为输出量。它的主要优点是结构简单、加工方便、测量范围宽、可承受极大的载荷、缺点是灵敏度低。空心圆柱体的灵敏度相对实心轴要高许多，在同样的截面积下，轴的直径可加大数倍，这样可提高轴的抗弯能力，但其过载能力相对弱，载荷较大时会产生较明显的桶形形变，使输出应变复杂而影响精度。环状敏感元件一般为等截面圆环结构，圆环受力后容易变形，所以它的灵敏度较高，多用于测量较小的力，缺点是圆环加工困难，环的各个部位的应变及应力都不相等。悬臂梁的特点是结构简单，易于加工，输出位移(或应变)大，灵敏度高，所以常用于较小力的测量。扭转轴式弹性敏感元件用于测量力矩和转矩。 变换压力的弹性敏感元件通常有弹簧管、波纹管、等截面薄板、波纹膜片和膜盒、薄壁圆筒和薄壁半球等。弹簧管可以把压力变换成位移，且弹簧管的自由端的位移量、中心角的变化量与压力p成正比，其刚度较大，灵敏度较小，但过载能力强，常用于测量较大压力。波纹管的线性特性易被破坏，因此它主要用于测量较小压力或压差测量中。 作业二 1.何谓电阻式传感器它主要分成哪几种 答：电阻式传感器是将被测量转换成电阻值，再经相应测量电路处理后，在显示器记录仪上显示或记
1.什么是生物传感器?主要由哪几部分组成,分别有什么功能. 答： 生物传感器：用生物质作为敏感元件的一种传感器。 主要部件：生物敏感膜（或称作分子识别原件）和换能器 生物敏感膜是生物传感器的关键元件，直接决定传感器的功能和质量 换能器的作用是将各种生物的、化学的和物理的信息转化成电信号 2.什么是酶联免疫测定法?描述其两种检测方法,可画图说明.并举一两个例子。答： 所谓酶联免疫测定法是指用酶促反应的放大作用来显示初级免疫学反应。主要有： 一、夹心法，多用于检测大分子物质，其操作步骤如下： （1）将特异性抗体与固相载体连接，形成固相抗体：洗涤除去未结合的抗体及杂质。 （2）加受检标本：使之与固相抗体接触反应一段时间，让标本中的抗原与同相载体上的抗体结合，形成固相抗原复合物。洗涤除去其他未结合的物质。（3）加酶标抗体：使同相免疫复合物上的抗原与酶标抗体结合。彻底洗涤未结合的酶标抗体。此时固相载体上带有的酶量与标本中受检物质的量正相关。（4）加底物：酶催化底物成为有色产物。根据颜色反应的程度进行该抗原的定性或定量。 举例：（1）应用双抗体夹心法可检测人体中的免疫球蛋白D的含量；（2）应用双抗体夹心法检测患者血清中的抗环瓜氨酸肽抗体的含量。 二、竞争法，多用于小分子或半抗原的检测，操作步骤如下： （1）将特异抗体与固相载体连接，形成固相抗体，洗涤。
（2）待测管中加受检标本和一定量酶标抗原的混合溶液，使之与固相抗体反应。如受检标本中无抗原，则酶标抗原能顺利地与固相抗体结合。如受检标本中含有抗原，则与酶标抗原以同样的机会与固相抗体结合，竞争性地占去了酶标抗原与固相载体结合的机会，使酶标抗原与固相载体的结合量减少。参考管中只加酶标抗原，保温后，酶标抗原与同相抗体的结合可达最充分的量。洗涤。 （3）加底物显色：参考管中由于结合的酶标抗原最多，故颜色最深，参考管颜色深度与待测管颜色深度之差，代表受检标本抗原的量。待测管颜色越淡，表于标本中抗原含量越多。 图示如下： 举例：（1）利用竞争法检测乙型肝炎病毒核心抗体的影响因素；（2）利用竞争法检测蓝舌病抗体的含量。 3. DNA的三级结构？ 答： 一级结构：脱氧核苷酸在长链上的排列顺序 二级结构：双螺旋链（碱基配对原则） 三级结构：超螺旋结构 4.生物敏感元件的固定化方法有哪几种?分别有什么特点.酶和DNA分别常用哪几种固定方法. 答： (1)生物敏感元件常用固定方法有：夹心法、包埋法、吸附法、共价结合法、交联法、微胶囊法 (2)各方法的特点： 夹心法：操作简单，不需要化学处理，固定生物量大，响应速度快，重现性好，
传感器作业(含答案)
一、选择题 1、回程误差表明的是在（）期间输出——输入特性曲线不重合的程度。( D ) A、多次测量 B、同次测量 C、不同测量 D、正反行程 2、传感器的下列指标全部属于静态特性的是（） ( C ) A、线性度、灵敏度、阻尼系数 B、幅频特性、相频特性、稳态误差 C、迟滞、重复性、漂移 D、精度、时间常数、重复性 3、（）是采用真空蒸发或真空沉积等方法，将电阻材料在基底上制成一层各种形式敏感栅而形成应变片。这种应变片灵敏系数高，易实现工业化生产，是一种很有前途的新型应变片。 ( D ) A、箔式应变片 B、半导体应变片 C、沉积膜应变片 D、薄膜应变片 4、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 5、金属丝的电阻随着它所受的机械变形（拉伸或压缩）的大小而发生相应的变化的现象称为金属的（）。 ( B ) A、电阻形变效应 B、电阻应变效应 C、压电效应 D、压阻效应 6、下列说法正确的是（）。 ( D ) A、差动整流电路可以消除零点残余电压，但不能判断衔铁的位置。 B、差动整流电路可以判断衔铁的位置，但不能判断运动的方向。 C、相敏检波电路可以判断位移的大小，但不能判断位移的方向。 D、相敏检波电路可以判断位移的大小，也可以判断位移的方向。 7、随着人们对各项产品技术含量的要求的不断提高，传感器也朝向智能化方面发展，其中，典型的传感器智能化结构模式是（）。 ( B )
传感器与检测技术（胡向东，第2版）习题解答 王涛 第1章概述 什么是传感器？ 答：传感器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，通常由敏感元件和转换元件组成。 传感器的共性是什么？ 答：传感器的共性就是利用物理定律或物质的物理、化学或生物特性，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、频率、电荷、电容、电阻等）输出。 传感器一般由哪几部分组成？ 答：传感器的基本组成分为敏感元件和转换元件两部分，分别完成检测和转换两个基本功能。 为普遍。 ①按传感器的输入量（即被测参数）进行分类 按输入量分类的传感器以被测物理量命名，如位移传感器、速度传感器、温度传感器、湿度传感器、压力传感器等。 ②按传感器的工作原理进行分类
根据传感器的工作原理（物理定律、物理效应、半导体理论、化学原理等），可以分为电阻式传感器、电感式传感器、电容式传感器、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。 ③按传感器的基本效应进行分类 根据传感器敏感元件所蕴含的基本效应，可以将传感器分为物理传感器、化学传感器和生物传感器。 改善传感器性能的技术途径有哪些？ 答：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 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它在稳态信号作用下的输入、输出关系。静态特性所描述的传感器的输入-输出关系中不含时间变量。 衡量传感器静态特性的主要指标是线性度、灵敏度、分辨率、迟滞、重复性和漂移。 利用压力传感器所得测试数据如下表所示，计算非线性误差、迟滞和重复性误差。设压力为0MPa时输出为0mV，压力为时输出最大且为。
霍尔传感器 1．填空题 （1）霍尔传感器是利用霍尔效应来进行测量的。通过该效应可测量电流的变化、磁感应强度的变化和电流、磁感应强度的变化。 （2）霍尔传感器由半导体材料制成，金属和绝缘体不能用作霍尔传感器。 （3）当一块半导体薄片置于磁场中有电流流过时，电子将受到洛伦兹力的作用而发生偏转，在半导体薄片的另外两端将产生霍尔电动势。 2．选择题 （1）常用（ b ）制作霍尔传感器的敏感材料。 a．金属b．半导体c．塑料 （2）下列物理量中可以用霍尔传感器来测量的是（ a ）。 a．位移量b．湿度c．烟雾浓度 （3）霍尔传感器基于（ a ）。 a．霍尔效应b．热电效应c．压电效应d．电磁感应 （4）霍尔电动势与（a,d ）。 a．激励电流成正比b．激励电流成反比 c．磁感应强度成反比d．磁感应强度成正比 3．问答题 （1）什么是霍尔效应？霍尔电动势与哪些因素有关? 答：在半导体薄片两端通以控制电流I，并在薄片的垂直方向上施加磁感应强度为B的磁场，那么，在垂直于电流和磁场的方向上将产生电势UH(称为霍尔电势电压),这种现象称为霍尔效应。 霍尔电动势的大小正比于控制电流和磁感应强度。如果流过的电流越大，则电荷量就越多，霍尔电动势越高；如果磁感应强度越强，电子受到的洛仑兹力也越大，电子参与偏转的数量就越多，霍尔电动势也越高。此外，薄片的厚度、半导体材料中的电子浓度对霍尔电动势的大小也会有影响。 （2）如图7-15所示，简述液位控制系统的工作原理。 图7-15液位控制系统的工作原理 答：根据图7-15可以看出，储存罐的液体由液体源通过电磁阀向罐内提供，储存罐的液位增加，与之相通的偏管液位也升高，磁铁也随之升高，液位越高，磁铁越靠近霍尔传感器，磁铁作用于霍尔传感器的磁感应强度就越强，霍尔集成电路输出的电压就越大，当储液罐的额液位达到最高液位时，电压将达到设定值，电磁阀关闭，使液体无法流入储液罐。 如果液位没有达到最高位，开关型霍尔集成电路输出的电压无法达到系统所设定的电压值，电磁阀不关闭，液体源继续输送液体，直到达到最高液位为止。
一、选择题 1、回程误差表明的是在（）期间输出——输入特性曲线不重合的程度。( D ) A、多次测量 B、同次测量 C、不同测量 D、正反行程 2、传感器的下列指标全部属于静态特性的是（） ( C ) A、线性度、灵敏度、阻尼系数 B、幅频特性、相频特性、稳态误差 C、迟滞、重复性、漂移 D、精度、时间常数、重复性 3、（）是采用真空蒸发或真空沉积等方法，将电阻材料在基底上制成一层各种形式敏感栅而形成应变片。这种应变片灵敏系数高，易实现工业化生产，是一种很有前途的新型应变片。 ( D ) A、箔式应变片 B、半导体应变片 C、沉积膜应变片 D、薄膜应变片 4、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 5、金属丝的电阻随着它所受的机械变形（拉伸或压缩）的大小而发生相应的变化的现象称为金属的（）。 ( B ) A、电阻形变效应 B、电阻应变效应 C、压电效应 D、压阻效应 6、下列说法正确的是（）。 ( D ) A、差动整流电路可以消除零点残余电压，但不能判断衔铁的位置。 B、差动整流电路可以判断衔铁的位置，但不能判断运动的方向。 C、相敏检波电路可以判断位移的大小，但不能判断位移的方向。 D、相敏检波电路可以判断位移的大小，也可以判断位移的方向。
7、随着人们对各项产品技术含量的要求的不断提高，传感器也朝向智能化方面发展，其中，典型的传感器智能化结构模式是（）。 ( B ) A、传感器+通信技术 B、传感器+微处理器 C、传感器+多媒体技术 D、传感器+计算机 二、判断题 线性测量系统的灵敏度是时间的线性函数。 ( F ) 涡流传感器一般不能用来测量钢板厚度。 ( F ) 电感式传感器根据结构形式可分为自感式和互感式两种。 ( F ) 光生伏特效应属于内光电效应的一种。 ( T ) 引用误差反映了一个检测装置的综合性能指标，用来作为检测仪表的分类标准。( T ) 电涡流传感器可分为高频反射式和低频透射式。 ( T ) 相比于接触式的温度检测方式，红外测温往往相应较快。（T ） 三、如果你是一名工程师，需要为你设计的控制系统选择一款湿度传感器，该如何选择？或者说，需要考虑哪些因素？ 相应湿度传感器的工作原理、应用场合、灵敏度等静态特性、动态特性、价格、体积、安装方式等。 四、利用铂铑－铂(S型)热电偶测量某一锅炉内部温度，冷端暴露在18℃的室内环境中。测得此时的热电势为10.048mv，试问通过热电偶分度表可以计算出锅炉内部温度是多少？ C
《传感器技术与应用第3版》习题参考答案 习题1 1.什么叫传感器它由哪几部分 组成 答：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。传感器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部分。 2. 传感器在自动测控系统中起什么作用 答：自动检测和自动控制技术是人们对事物的规律定性了解、定量分析预期效果所从事的一系列技术措施。自动测控系统是完成这一系列技术措施之一的装置。一个完整的自动测控系统，一般由传感器、测量电路、显示记录装置或调节执行装置、电源四部分组成。传感器的作用是对通常是非电量的原始信息进行精确可靠的捕获和转换为电量，提供给测量电路处理。 3. 传感器分类有哪几种各有什么优、缺点 答：传感器有许多分类方法，但常用的分类方法有两种，一种是按被测输入量来分，如温度传感器、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；另一种是按传感器的工作原理来分，如电学式传感器、磁学式传感器、光电式传感器、电势型传感器、电荷传感器、半导体传感器、谐振式传感器、电化学式传感器等。还有按能量的关系分类，即将传感器分为有源传感器和无源传感器；按输出信号的性质分类，即将传感器分为模拟式传感器和数字式传感器。 按被测输入量分类的优点是比较明确地表达了传感器的用途，便于使用者根据其用途选用；缺点是没有区分每种传感器在转换机理上有何共性和差异，不便使用者掌握其基本原理及分析方法。 按工作原理分类的优点是对传感器的工作原理比较清楚，有利于专业人员对传感器的深入研究分析；缺点是不便于使用者根据用途选用。 4. 什么是传感器的静态特性它由哪些技术指标描述 答：传感器测量静态量时表现的输入、输出量的对应关系为静态特性。它有线性度、灵敏度、重复性、迟滞现象、分辨力、稳定性、漂移等技术指标。 5. 为什么传感器要有良好的动态特性什么是阶跃响应法和频率响应法 答：在动态（快速变化）的输入信号情况下，要求传感器能迅速准确地响应和再现被测信号的变化。因此，需要传感器具有良好的动态特性。 测试和检验传感器的动态特性有瞬态响应法和频率响应法。阶跃响应法即瞬态响应法，是给传感器输入一个单位阶跃函数的被测量，测量其输出特性。动态特性优良的传感器的输出特性应该上升沿陡，顶部平直。 频率响应法是给传感器输入各种频率不同而幅值相同，初相位为零的正弦函数的被测量，测量其输出的正弦函数输出量的幅值和相位与频率的关系。动态特性优良的传感器，输出的正弦函数输出量的幅值对于各频率是相同的，相位与各频率成线性关系。
2013年4月考试传感器与测试技术第一次作业 一、单项选择题（本大题共60分，共 15 小题，每小题 4 分） 1. 测试工作的任务是从复杂的信号中提取( )。 A. 正弦信号 B. 频域信号 C. 有用信息 D. 干扰噪声信号 2. 无源RC低通滤波器从( )两端引出输出电压。 A. R B. L C. RC 3. 在测量位移的传感器中，符合非接触测量，而且不受油污等介质影响的是( )传感器。 A. 压电式 B. 电阻式 C. 电涡流式 D. 电容式 4. 电桥的分类方法有多种，按( )可分为平衡电桥和不平衡电桥。 A. 被测电阻的接入方式 B. 工作方式 C. 不同的电桥电源 D. 不同种类的桥臂阻抗 5. 设信号的自相关函数为脉冲函数，则自功率谱密度函数必为( )。 A. 脉冲函数 B. 有延时的脉冲函数 C. 零 D. 常数 6. 输出电动势是每个热电动势之和的热电偶是（） A. 普通热电偶 B. 并联热电偶 C. 串联热电偶 D. 薄膜热电偶 7. 压电传感器是高内阻传感器，因此，要求前置放大器的输入阻抗（）。 A. 很低 B. 很高 C. 较低 D. 较高 8. 将电网的零线与各种电气设备的外壳连接在一起，并直接与大地连接，保证机壳与大地等电位，从而确保人身及设备的安全，这种地称为（） A. 安全地 B. 信号源地 C. 数字信号地 D. 模拟信号地 9. 用电桥进行测量时，可采用零测法和偏差测量法，其中零测法具有( )的特
点。 A. 测量精度较高 B. 测量速度较快 C. 测量速度较慢 D. 适于测量动态值 10. （）的电阻值将随环境相对湿度的改变而变化，从而实现对湿度的电测量。 A. 氯化锂湿敏元件 B. 半导体陶瓷湿敏元件 C. 热敏电阻湿敏元件 D. 高分子膜湿敏元件 11. 当使用高灵敏度直流检测仪器时，静止电荷又在仪器上感应出异性静电荷而可能使指针发生偏转，影响测量精度，甚至使测量无法进行。消除这种静电场干扰的主要方法是采用（） A. 静电屏蔽 B. 低频磁感应屏蔽 C. 高频磁感应屏蔽 12. 测量小空间动态温度，最好采用( )温度传感器。 A. 热电偶 B. 热敏电阻 C. 金属热电阻 D. 磁热敏传感器 13. 位移阻抗又称为( )。 A. 动刚度 B. 动柔度 C. 导纳 D. 视在质量 14. 主要用于变化比较缓慢的参数的滤波方法是（） A. 限定最大偏差法 B. 算术平均值法 C. 加权平均滤波法 15. 以下可用于测量平均温度的热电偶是（） A. 普通热电偶 B. 并联热电偶 C. 串联热电偶 D. 薄膜热电偶 二、多项选择题（本大题共40分，共 10 小题，每小题 4 分） 1. 传感器的静态标定设备（标准值发生器）有（） A. 力标定设备 B. 压力标定设备 C. 温度标定设备 D. 激振台 E. 力锤 2. 传感器的基本参数有（）
传感器技术绪论习题 一、单项选择题 1、下列属于按传感器的工作原理进行分类的传感器是（ B ）。 A. 应变式传感器 B. 化学型传感器 C. 压电式传感器 D. 热电式传感器 2、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 3、自动控制技术、通信技术、连同计算机技术和（C ），构成信息技术的完整信息链。 A. 汽车制造技术 B. 建筑技术 C. 传感技术 D.监测技术 4、传感器按其敏感的工作原理，可以分为物理型、化学型和（ A ）三大类。 A. 生物型 B. 电子型 C. 材料型 D. 薄膜型 5、随着人们对各项产品技术含量的要求的不断提高，传感器也朝向智能化方面发展，其中，典型的传感器智能化结构模式是（ B ）。 A. 传感器＋通信技术 B. 传感器＋微处理器 C. 传感器＋多媒体技术 D. 传感器＋计算机 6、近年来，仿生传感器的研究越来越热，其主要就是模仿人的（D ）的传感器。 A. 视觉器官 B. 听觉器官 C. 嗅觉器官 D. 感觉器官 7、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 8、传感器主要完成两个方面的功能：检测和（D ）。 A. 测量 B. 感知 C. 信号调节 D. 转换 9、传感技术与信息学科紧密相连，是（C ）和自动转换技术的总称。 A. 自动调节 B. 自动测量 C. 自动检测 D. 信息获取 10、以下传感器中属于按传感器的工作原理命名的是（ A ） A．应变式传感器B．速度传感器 C．化学型传感器D．能量控制型传感器 二、多项选择题 1、传感器在工作过程中，必须满足一些基本的物理定律，其中包含（ABCD）。 A. 能量守恒定律 B. 电磁场感应定律 C. 欧姆定律 D. 胡克定律 2、传感技术是一个集物理、化学、材料、器件、电子、生物工程等学科于一体的交叉学科，涉及（ABC ）等多方面的综合技术。 A. 传感检测原理 B. 传感器件设计 C. 传感器的开发和应用 D. 传感器的销售和售后服务 3、目前，传感器以及传感技术、自动检测技术都得到了广泛的应用，以下领域采用了传感技术的有：（ABCD ）。 A. 工业领域 B. 海洋开发领域 C. 航天技术领域 D. 医疗诊断技术领域 4、传感器有多种基本构成类型，包含以下哪几个（ABC ） A. 自源型 B. 带激励型 C. 外源型 D. 自组装型 5、下列属于传感器的分类方法的是：（ABCD ） A. 按输入量分 B. 按工作原理分 C. 按输出量分 D. 按能量变换关系分 6、下列属于传感器的分类方法的是：（ABCD ） A. 按输入量分 B. 按工作原理分 C. 按构成分 D. 按输出量分
【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。 2.3利用压力传感器所得测试数据如下表所示，计算其非线性误差、迟滞和重复性误差。设压力为0MPa时输出为0mV,压力为0.12MPa时输出最大且为16.50mV. 非线性误差略 正反行程最大偏差?Hmax=0.1mV，所以γH=±? Hmax0.1100%=±%=±0.6%YFS16.50 重复性最大偏差为?Rmax=0.08，所以γR=±?Rmax0.08=±%=±0.48%YFS16.5 2.4什么是传感器的动态特性？如何分析传感器的动态特性？ 传感器的动态特性是指传感器对动态激励（输入）的响应（输出）特性，即输出对随时间变化的输入量的响应特性。 传感器的动态特性可以从时域和频域两个方面分别采用瞬态响应法和频率响应法来分析。瞬态响应常采用阶跃信号作为输入，频率响应常采用正弦函数作为输入。 2.5描述传感器动态特性的主要指标有哪些？ 零阶系统常采用灵敏度K，一阶系统常采用时间常数τ、灵敏度K，二阶系统常采用固有频率ω0、阻尼比ζ、灵敏度K来描述。 2.6试解释线性时不变系统的叠加性和频率保持特性的含义及其意义。
第一次作业答案 1√2√3×4×5×6×7×8√9√10√ 1、敏感元件、转换元件 2、电容式 3、被测构件 4、线性度 5、高 6、输出、输入 7、传感器的分辨率、分辨率 8、高精度 9、电压、电流 10、直流电桥和交流电桥 三、 1.模拟信号和数字信号，模拟信号的如电阻式传感器、电容式传感器等，数字信号的如光电式编码器 2.p41页，常用的分类方法有按选频作用进行分类（低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器、带阻滤波器）、根据构成滤波器的元器件类型进行分类（CR、LC或晶体谐振滤波器）、根据构成滤波器的电路性质进行分类（有源滤波器、无源滤波器）、根据滤波器所处理信号的性质进行分类（模拟滤波器和数字滤波器） 3.电阻应变片的工作原理是基于应变—电阻效应制作的，即导体或半导体材料在外力的作用下产生机械变形时，其电阻值相应的发生变化，这种现象称为应变电阻效应。 电阻应变片的工作原理是基于应变效应。电阻应变片的测量原理为：金属丝的电阻值除了与材料的性质有关之外，还与金属丝的长度，横截面积有关。将金属丝粘贴在构件上，当构件受力变形时，金属丝的长度和横截面积也随着构件一起变化，进而发生电阻变化。dR/R=Ks*ε 其中，Ks为材料的灵敏系数，其物理意义是单位应变的电阻变化率，标志着该类丝材电阻应变片效应显着与否。ε为测点处应变，为无量纲的量，但习惯上仍给以单位微应变，常用符号με表示。由此可知，金属丝在产生应变效应时，应变ε与电阻变化率dR/R成线性关系，这就是利用金属应变片来测量构件应变的理论基础。 4.课本74页
5.课本71页 6.当金属线材受到单位拉力时，由于整根金属线的每段都受到同样大小的拉力，其应变也是相同的，故线材总电阻的增加值为各微段电阻增加之和。但整根金属线材弯折成栅状，制成应变片后，在应变片的灵敏轴向施以拉力，则直线段部分的电阻丝仍产生沿轴向的拉伸应变，其电阻式增加的，而各圆弧段，除了有沿轴向产生的应变外，还有在与轴向垂直的方向上产生的压缩应变，使得圆弧段截面积增大，电阻值减小。虽然金属丝敏感栅的电阻总的变现为增加，但是，由于各圆弧段电阻减小的影响，使得应变片的灵敏系数要比同样长度单纯受轴向力的金属丝的灵敏系数小，这种由弯折处应变的变化使灵敏系数减小的现象称为应变片的 横向效应。
光勇 0909111621 物联网1102班《传感器技术》作业 第一章习题一 1-1衡量传感器静态特性的主要指标。说明含义。 1、线性度——表征传感器输出-输入校准曲线与所选定的拟合直线之间的吻合（或偏 离）程度的指标。 2、回差（滞后）—反应传感器在正（输入量增大）反（输入量减小）行程过程中输出- 输入曲线的不重合程度。 3、重复性——衡量传感器在同一工作条件下，输入量按同一方向作全量程连续多次变 动时，所得特性曲线间一致程度。各条特性曲线越靠近，重复性越好。 4、灵敏度——传感器输出量增量与被测输入量增量之比。 5、分辨力——传感器在规定测量围所能检测出的被测输入量的最小变化量。 6、阀值——使传感器输出端产生可测变化量的最小被测输入量值，即零位附近的分辨 力。 7、稳定性——即传感器在相当长时间仍保持其性能的能力。 8、漂移——在一定时间间隔，传感器输出量存在着与被测输入量无关的、不需要的变 化。 9、静态误差（精度）——传感器在满量程任一点输出值相对理论值的可能偏离（逼近） 程度。 1-2计算传感器线性度的方法，差别。 1、理论直线法：以传感器的理论特性线作为拟合直线，与实际测试值无关。 2、端点直线法：以传感器校准曲线两端点间的连线作为拟合直线。 3、“最佳直线”法：以“最佳直线”作为拟合直线，该直线能保证传感器正反行程校 准曲线对它的正负偏差相等并且最小。这种方法的拟合精度最高。 4、最小二乘法：按最小二乘原理求取拟合直线，该直线能保证传感器校准数据的残差 平方和最小。 1—4 传感器有哪些组成部分？在检测过程中各起什么作用？ 答：传感器通常由敏感元件、传感元件及测量转换电路三部分组成。 各部分在检测过程中所起作用是：敏感元件是在传感器中直接感受被测量，并输出与被测量成一定联系的另一物理量的元件，如电阻式传感器中的弹性敏感元件可将力转换为位移。传感元件是能将敏感元件的输出量转换为适于传输和测量的电参量的元件，如应变片可将应变转换为电阻量。测量转换电路可将传感元件输出的电参量转换成易于处理的电量信号。 1-5传感器有哪些分类方法？各有哪些传感器？ 答：按工作原理分有参量传感器、发电传感器、数字传感器和特殊传感器；按被测量性质分有机械量传感器、热工量传感器、成分量传感器、状态量传感器、探伤传感器等； 按输出量形类分有模拟式、数字式和开关式；按传感器的结构分有直接式传感器、差分式传感器和补偿式传感器。 1-6 测量误差是如何分类的？ 答：按表示方法分有绝对误差和相对误差；按误差出现的规律分有系统误差、随机误差和粗大误差按误差来源分有工具误差和方法误差按被测量随时间变化的速度分有静态误差和动态误差按使用条件分有基本误差和附加误差按误差与被测量的关系分有定值误差和积累误差。
第一章 3.r m =2/50×100%=4% , 因为 r m =Δx m /x ≤a%*x n /x=5% 所以，合格 5. =168.488mA =0.082 6. =1.56 σ=0.1046 x=x ±3σ=1.56±0.3138 1.2462 有应变时: I=E/(R+ΔR)=2/(120+0.36)=16.6mA 4应变片称重传感器，其弹性体为圆柱体，直径D=100mm,材料弹性模量E=205*10^9 N/M^2,用它称500KN的物体，若用电阻丝式应变片，应变片的灵敏系数K=2,R=120欧姆，问电阻变化多少？ 7 拟在等截面的悬臂梁上粘贴四个完全相同的电阻应变片，并组成差动全桥电路，试问：（1 ）四个应变片应怎样粘贴在悬臂梁上？ （2 ）画出相应的电桥电路图。 答： ①如题图所示等截面悬梁臂，在外力F作用下，悬梁臂产生变形，梁的上表面受到拉应变， 而梁的下表面受压应变。当选用四个完全相同的电阻应变片组成差动全桥电路，则应变片如题图（b）所示粘贴。 图（a） 第二章 测量误差与数据处理 1、测量数据中包含哪三种误差它们各自的含义是什么 系统误差：对同一被测量进行多次重复测量时（等精度测量），绝对值和符号保持不变，或 在条件改变时，按一定规律变化的误差称为系统误差。 随机误差：对同一被测量进行多次重复测量时（等精度测量），绝对值和符号不可预知的随 机变化，但就误差的总体而言，具有一定的统计规律性的误差称为随机误差。 粗大误差：明显偏离测量结果的误差称为粗大误差，又称疏忽误差。这类误差是由于测量者 疏忽大意或环境条件的突然变化产生的。对于粗大误差，首先应设法判断是否存在，然后将其剔除。 2、对某轴直径d 的尺寸进行了15次测量，测得数据如下（单位mm ）：, , , , , , , ,, , , , ,,。试用格罗布斯准则判断上述数据是否含有粗大误差，并写出测量结果。 解：1）求算术平均值 2）求单次测量值的标准差估计值 3）按格罗布斯准则判别是否存在粗大误差（查书P61 表3－2） 经检查，存在 ， 故剔除120.30mm 。 4）重新求解上述各值，得： ； mm x x i i 404.12015 15 1 == ∑=- ∧ σmm 033.01 )(12 ＝--= ∑=∧ n x x n i i σmm g n g K G 080.0033.041.2)05.0,15(),(00≈?===∧ ∧ σσα)15,...,2,1(=>i K v G i mm x 41.120=- mm 016.0＝∧ σmm g n g K G 038.0016.037.2)05.0,14(),(00≈?===∧ ∧σσα 经检查所有的 ，故无粗大误差。 5）按照马利科夫准则，判断有无系统误差 因n ＝14，故mm v v M i i i i 02.0002.014 8 7 1 =-=-=∑∑==，M 值较小，故可判断测量列中无系统误差。 6）求算术平均值的标准差的估计值 7）P ＝ 时，查t 分布表，v ＝n －1＝14－1＝13，查表得t α＝，最后的测量结果： 3、一台精度等级为，量程范围为600～1200℃的温度传感器，其最大允许绝对误差是多少检验时某点最大绝对误差是3.5 ℃，问此表是否合格 解： 即此传感器的最大允许绝对误差为3℃，检验时某点最大绝对误差是3.5 ℃，大于3 ℃，则此传感器不合格 第三章 信号分析与处理 1.对余弦信号分别推导出傅里叶级数的 1）三角函数展开式的幅频谱和相频谱； 2）复指数展开式并画出其实频谱和虚频谱图以及幅频谱、相频谱。 解： 2）余弦信号的傅里叶级数复指数展开式为 在－w 0处，C nR ＝1/2 C nI =0 在w 0处， C nR ＝1/2 C nI =0 )14,...,2,1(=
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