传感器与检测技术复习题
0、１传感器在检测系统中有什么作用与地位？
答：传感器处于研究对象与测试系统得接口位置，即检测与控制之首。传感器就就是感知、获取与检测信息得窗口，一切科学研究与自动化生产过程要获取得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得电信号,其作用与地位特别重要。
0、2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
答:①敏感元件：指传感器中直接感受被测量得部分。
②传感器:能感受规定得被测量并按照一定规律转换成可用输出信号得器件或装置，通常由敏感元件与转换元件组成。
③信号调理器:对于输入与输出信号进行转换得装置。
④变送器:能输出标准信号得传感器。
1、1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。
解:
１、2某测量系统由传感器、放大器与记录仪组成,各环节得灵敏度为:S１=０、2mＶ／℃、S2=2、0V／mＶ、S3=5.0ｍｍ/V,求系统得总得灵敏度。
解:
１、３测得某检测装置得一组输入输出数据如下:
a）试用最小二乘法拟合直线，求其线性度与灵敏度;
b)用C语言编制程序在微机上实现。
解：
,,
，,
拟合直线灵敏度 0、68，线性度±7% 。
1、8什么就就是传感器得静特性？有哪些主要指标?
答:静特性就就是当输入量为常数或变化极慢时,传感器得输入输出特性,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。
1、９如何获得传感器得静特性?
答:传感器得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传感器得静特性得用途就就是什么？
答:人们根据传感器得静特性来选择合适得传感器。 1、1１试求下列一组数据得各种线性度：
1）理论(绝对)线性度,给定方程为y=2、0x; ２)端点线性度; 3)最小二乘线性度。 解: ①理论线性度:
%4.005
.126
205.12%100max ±=?-±=??±
=FS L y L γ
②端点线性度:
由两端点做拟与直线
中间四点与拟合直线误差:0、17 0、16 ０、11 0、08 所以,
%
41.105.1217
.0%100max ±=±=??±
=FS
L y L γ
③最小二乘线性度:
98
.1105
41
.208212191623.422154.1826)(2
2
==?-??-?=
∑-∑∑∑-∑=
i i i i i i x x n y x y x n k
09
.0105
59
.9212191654.1822123.4291)()(2
22
==?-??-?=
∑-∑∑∑-∑∑=
i i i i i i i x x n y x x y x b
所以,
09.098.1+=+=x b kx y
)
(b kx y i i i +-=?07.01=?05.02=?05
.03=?11.04=?11.05-=?08
.06-=?%09.005
.1211.0%100max
±=±=??±
=FS L y L γ
1、12 在对量程为1０ＭＰa 得压力传感器进行标定时,传感器输出电压值与压力值之间得关
系如下表所示,简述最小二乘法准则得几何意义,并讨论下列电压-压力曲线中哪条最符合最小二乘法准则？
测量次数Ｉ 1 2 ３ 4 5 压力xi(M Ｐa) ２ 4
6
8
1０
电压yi(V) １0、04３ 20、０９3 30、15３ 40、128 50、0７2
(1）y=５、00ｘ－1、05 (2）y=７、０0x+０、09 （3)y=50、００ｘ-1０、50 (4)y=-5、00ｘ－1、05
(5）y=5、00ｘ＋０、0７?答:最小二乘法准则得几何意义在于拟与直线精密度高即误差小。将几组x 分别带入以上五式,与y 值相差最小得就就就是所求，（5)为所求。
2、1在用直流电桥测量电阻得时候,若标准电阻Ｒn=１0、000４Ω得电桥已经平衡(则被测电阻R ｘ=１０、0００4Ω ）,但就就是由于检流计指针偏转在±0.３ｍm 以内时,人眼就很难观测出来,因此R ｎ得值也可能不就就是10、0004 Ω,而就就是Rn=10、0004Ω±ΔＲn 。若已知电桥得相对灵敏度Ｓｒ=１ｍm/０、０1% ,求对应检流计指针偏转±0.３mm 时，ΔRn ？
解：
mm y 3.0=?,Ω=0004.10n R ∴%
01.0/1%100%100mm R R y x y S n
n
r =???=???=
2、2如图Ｆ1-1所示电路就就是电阻应变仪中所用得不平衡电桥得简化电路,图中R2=R3=Ｒ就就是固定电阻,R １与Ｒ4就就是电阻应变片，工作时R1受拉,R4受压, ΔＲ表示应变片发生应变后，电阻值得变化量。当应变片不受力,无应变时ΔR=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 表示应变片应变后得电阻值得变化量。试证明： Ｕcd ＝(E/2)(ΔR ／Ｒ)
=
2、3说明电阻应变片得组成与种类。电阻应变片有哪些主要特性参数？
2、5一个量程为10kN 得应变式测力传感器,其弹性元件为薄壁圆筒轴向受力,外径2０mm ，内径18ｍm,在其表面粘贴八各应变片，四个沿周向粘贴,应变片得电阻值均为1２0Ω，灵敏度为2、0,波松比为0、3,材料弹性模量Ｅ＝2、１×１01１P ａ。要求:
E
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) 当桥路得供电电压为10V 时,计算传感器得输出电压。
解:
①图2-32(c)
②圆桶截面积()
622107.59-?=-=r R A π应变片1,2,3,4感受的是纵向应变,有
x
εεεεε====4321应变片5,6,7,8感受的是纵向应变,有
y
εεεεε====8765
()K U R R R R R U U εεεε-+-=??? ???-?+?-?=
?4
462516251
()()()AE F K U K U K U x y x μεμεε+=+=+=
12122
其中A 为圆桶的截面积,μ为泊桑比,E 为弹性模量,F 为外加负载力,K 为灵敏系数.
满量程时:
Ω
=??????===?=?=?=?-191.0120101.2107.5910100.211
63
4321R AE
F
K
R K R R R R x ε057
.0191.03.018765=?-=?-=?=?=?=?R R R R R μ
③()AE
F K U U μ+=?12()F F 64610037.110
1.2107.593.010.2210--?=???+??=
2、9应变片产生温度误差得原因及减小或补偿温度误差得方法就就是什么?
答:①在外界温度变化得条件下，由于敏感栅温度系数及栅丝与试件膨胀系数()之差异性而产生虚假应变输出，有时会产生与真实应变同数量级得误差。 ②方法:自补偿法 线路补偿法
2、１０今有一悬臂梁，在其中上部上、下两面各贴两片应变片,组成全桥,如图F1－5所示。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得电阻值。已知:应变片灵敏系数K=２、1;应变片空载电阻R0＝１20Ω。
解:
()
10
.0
)
003
.0(
10
70
06
.0
5.0
)
2
25
.0
25
.0(
6
6
2
5
2
=
?
?
?
?
-
?
=
-
=
WEt
F
x
l
x
ε
Ω
=
?
?
=
=
?2.
25
10
.0
120
1.2
0x
kR
Rε
Ω
=
+
=
?
+
=
=2.
145
2.
25
120
3
1
R
R
R
R
Ω
=
-
=
?
-
=
=8.
94
2.
25
120
4
2
R
R
R
R
2、1１图F1－６所示一受拉得10#优质碳素钢杆。试用允许通过得最大电流为3０ｍA得康铜丝应变片组成一单臂受感电桥。试求出此电桥空载时得最大可能得输出电压(应变片得电阻为120Ω)。
解:
3
.0350
63.05
.12201.2=?
?==?εkR R V mA U
6.3120302
=Ω?=，V U 2.7=V R R U U 5.17120
1
3.035042.74=??=??
=
３、１电感式传感器有哪些种类?它们得工作原理就就是什么?
答:①种类:自感式、涡流式、差动式、变压式、压磁式、感应同步器 ②原理:自感、互感、涡流、压磁
3、3试分析差动变压器相敏检测电路得工作原理。
答:相敏检测电路原理就就是通过鉴别相位来辨别位移得方向，即差分变压器输出得调幅波经相敏检波后,便能输出既反映位移大小，又反映位移极性得测量信号。经过相敏检波电路,正位移输出正电压，负位移输出负电压,电压值得大小表明位移得大小,电压得正负表明位移得方向。
3、4分析电感传感器出现非线性得原因,并说明如何改善？ 答:①原因就就是改变了空气隙长度
②改善方法就就是让初始空气隙距离尽量小,同时灵敏度得非线性也将增加,这样得话最好使用差动式传感器,
????????+????
???+?--= (122)
0000l l l l l L S
其灵敏度增加非线性减少。
3、5图F １-7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,设铁心及衔铁得相对磁导率为104,空气得相对磁导率为1，真空得磁导率为4π×10-7Ｈ﹒m-1,试计算气隙长度为零及为2mm 时得电感量。图中所注尺寸单位均为mm 、
解:
m
R IW
=
Φ，m R W I W I L 2=Φ=ψ=又∑
=+=+=n
i i i i m R R S l
S l R 1
002μμ
Ω
=??+
??+??=
=∑
=256.1003
.0010.010045
.0003.0015.010016.0003.0002.010045.04441
n
i i
i i S l μ
Ω
=????==-07.71530104002
.022
70
000πμS l R ()H R W L 42
2102.3256
.1200?===()H R R W L 32
02
108.407
.7256.1200?=+=
+=①空气气隙为零时：
②空气气隙为2mm时：
3、6今有一种电涡流式位移传感器。其输出为频率。特性方程形式为，今知其中MH ｚ及一组标定数据如下:,
试求该传感器得工作特性方程及符合度(利用曲线化直线得拟合方法，并用最小二乘法作直线拟合）。 解:设 又有
重写表格如下： 最小二乘法做直线拟与:
51.089
.54259.939)
6.25(3.23)133.83(9)(2
2-=-?-?--?=
--=
∑∑∑∑∑i i i i i i x x n y x y x n a
53.189
.54259.939)
133.83(3.23)6.25(59.93)()
(2
22-=-?-?--?=
--=
∑∑∑∑∑∑i i i i i i i x x n y x x y x b
02
.006.003.000.001.0015.002.0005.0023.0)(53.151.0987654321-=?=?=?=?-=?-=?-=?=?=?+-=?--=+=b ax y x b ax y i i i
3、7简述电涡流效应及构成电涡流传感器得可能得应用场合。
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简述压磁效应,并与应变效应进行比较。
答:①压磁效应：某些铁磁物质在外界机械力得作用下,其内部产生机械应力,从而引起磁导率得改变得现象。只有在一定条件下压磁效应才有单位特性，但不就就是线性关系。
②应变效应：导体产生机械变形时,它得电阻值相应发生变化。在电阻丝拉伸比例极限内,电阻得相对变化与应变成正比。
4、2根据电容传感器得工作原理说明它得分类,电容传感器能够测量哪些物理参量? 答:原理:由物理学知,两个平行金属极板组成得电容器。如果不考虑其边缘效应,其电容为Ｃ=εS/D 式中ε为两个极板间介质得介电常数,S 为两个极板对有效面积,D 为两个极板间得距离。由此式知,改变电容C 得方法有三:
其一为改变介质得介电常数;其二为改变形成电容得有效面积；其三为改变各极板间得距离，而得到得电参数得输出为电容值得增量 这就组成了电容式传感器。
类型:变极距型电容传感器、变面积型电容传感器、变介电常数型电容传感器。
电容传感器可用来测量直线位移、角位移、振动振幅。尤其适合测温、高频振动振幅、精密轴系回转精度、加速度等机械量。还可用来测量压力、差压力、液位、料面、粮食中得水分含量、非金属材料得涂层、油膜厚度、测量电介质得湿度、密度、厚度等 4、4总结电容式传感器得优缺点，主要应用场合以及使用中应注意得问题。 答:①优点:ａ温度稳定性好
ｂ结构简单、适应性强 c 动响应好
②缺点:a 可以实现非接触测量,具有平均效应 b 输出阻抗高、负载能力差 ｃ寄生电容影响大
③输出特性非线性:
电容传感器作为频响宽、应用广、非接触测量得一种传感器,在位移、压力、厚度、物位、湿度、振动、转速、流量及成分分析得测量等方面得到了广泛得应用。
使用时要注意保护绝缘材料得得绝缘性能;消除与减小边缘效应;消除与减小寄生电容得影响;防止与减小外界得干扰。
4、7简述电容式传感器用差动脉冲调宽电路得工作原理及特点。
答:工作原理:假设传感器处于初始状态，即
且Ａ点为高电平,即Ua=U; 而Ｂ点为低电平,即Ub＝0
差分脉冲调宽型电路得特点就在于它得线性变换特性。
5、1磁电式传感器与电感式传感器有哪些不同？磁电式传感器主要用于测量哪些物理参数? 答:磁电式传感器就就是通过磁电作用将被测量转换为电信号得一种传感器。
电感式传感器就就是利用线圈自感或互感得变化来测量得一种装置。
磁电式传感器具有频响宽、动态范围大得特点。而电感式传感器存在交流零位信号，不宜于高频动态信号检测;其响应速度较慢,也不宜做快速动态测量。
磁电式传感器测量得物理参数有:磁场、电流、位移、压力、振动、转速。
5、2霍尔元件能够测量哪些物理参数?霍尔元件得不等位电势得概念就就是什么?温度补偿得方法有哪几种？
答:霍尔组件可测量磁场、电流、位移、压力、振动、转速等。
霍尔组件得不等位电势就就是霍尔组件在额定控制电流作用下，在无外加磁场时,两输出电极之间得空载电势，可用输出得电压表示。
温度补偿方法:
a分流电阻法:
适用于恒流源供给控制电流得情况。
b电桥补偿法
6、1什么就就是压电效应?压电效应有哪些种类?压电传感器得结构与应用特点就就是什么？能否用压电传感器测量静态压力？
答:某些电介质在沿一定得方向受到外力得作用变形时,由于内部电极化现象同时在两个表面上产生符号相反得电荷,当外力去掉后,恢复到不带电得状态；而当作用力方向改变时,电荷得极性随着改变。晶体受力所产生得电荷量与外力得大小成正比。这种现象称为正压电效应。反之,如对晶体施加一定变电场,晶体本身将产生机械变形,外电场撤离,变形也随之消失，称为逆压电效应。
压电材料有:石英晶体、一系列单晶硅、多晶陶瓷、有机高分子聚合材料
结构与应用特点:
在压电式传感器中，为了提高灵敏度,往往采用多片压电芯片构成一个压电组件。其中最常用得就就是两片结构；根据两片压电芯片得连接关系,可分为串联与并联连接，常用得就就是并联连接,可以增大输出电荷,提高灵敏度。
使用时，两片压电芯片上必须有一定得预紧力,以保证压电组件在工作中始终受到压力作用,同时可消除两片压电芯片因接触不良而引起得非线性误差,保证输出信号与输入作用力间得线性关系,因此需要测量电路具有无限大得输入阻抗。但实际上这就就是不可能得，所以压电传感器不宜作静态测量，只能在其上加交变力，电荷才能不断得到补充，并给测量电路一定得电流。故压电传感器只能作动态测量。
6、2为什么压电传感器通常都用来测量动态或瞬态参量?
答:如作用在压电组件上得力就就是静态力，则电荷会泄露,无法进行测量。所以压电传感器通常都用来测量动态或瞬态参量。
6、3试比较石英晶体与压电陶瓷得压电效应。
答:石英晶体整个晶体就就是中性得，受外力作用而变形时，没有体积变形压电效应,但它具有良好得厚度变形与长度变形压电效应。压电陶瓷就就是一种多晶铁电体。原始得压电陶瓷材料并不具有压电性，必须在一定温度下做极化处理，才能使其呈现出压电性。所谓极化,就就就是以强电场使“电畴”规则排列,而电畴在极化电场除去后基本保持不变，留下了很
强得剩余极化。
当极化后得铁电体受到外力作用时，其剩余极化强度将随之发生变化,从而使一定表面分别产生正负电荷。
在极化方向上压电效应最明显。铁电体得参数也会随时间发生变化—老化，铁电体老化将使压电效应减弱。
6、4设计压电式传感器检测电路得基本考虑点就就是什么?为什么?
答:基本考虑点就就是如何更好得改变传感器得频率特性,以使传感器能用于更广泛得领域。
6、5 在测量电路中,引入前置放大器有什么作用？
引入前置放大器作用:一就就是放大压电元件得微弱电信号;二就就是把高阻抗输入变换为低阻抗输出。
７、1什么就就是光电效应?
答:当用光照射物体时，物体受到一连串具有能量得光子得轰击,于就就是物体材料中得电子吸收光子能量而发生相应得电效应（如电阻率变化、发射电子或产生电动势等)。这种现象称为光电效应。
7、２光纤损耗就就是如何产生得？它对光纤传感器有哪些影响?
答:①吸收性损耗:吸收损耗与组成光纤得材料得中子受激与分子共振有关,当光得频率与分子得振动频率接近或相等时,会发生共振，并大量吸收光能量，引起能量损耗。
②散射性损耗:就就是由于材料密度得微观变化、成分起伏，以及在制造过程中产生得结构上得不均匀性或缺陷引起。一部分光就会散射到各个方向去，不能传输到终点,从而造成散射性损耗。
③辐射性损耗:当光纤受到具有一定曲率半径得弯曲时,就会产生辐射磁粒。
a弯曲半径比光纤直径大很多得弯曲
ｂ微弯曲：当把光纤组合成光缆时,可能使光纤得轴线产生随机性得微曲。
7、3光导纤维为什么能够导光？光导纤维有哪些优点?光纤式传感器中光纤得主要优点有哪些？
答:光导纤维工作得基础就就是光得全内反射,当射入得光线得入射角大于纤维包层间得临界角时，就会在光纤得接口上产生全内反射,并在光纤内部以后得角度反复逐次反射,直至传递到另一端面。
优点:
ａ具有优良得传旋光性能,传导损耗小
b频带宽,可进行超高速测量,灵敏度与线性度好
ｃ能在恶劣得环境下工作，能进行远距离信号得传送
功能型光纤传感器其光纤不仅作为光传播得波导,而且具有测量得功能。它可以利用外界物理因素改变光纤中光得强度、相位、偏振态或波长,从而对外界因素进行测量与数据传输。
7、4论述CCＤ得工作原理。
答:CCＤ就就是一种半导体器件,在Ｎ型或P型硅衬底上生长一层很薄得SiO2，再在SｉO２薄层上依次序沉积金属电极,这种规则排列得MOS电容数组再加上两端得输入及输出二极管就构成了CCＤ芯片
CCD可以把光信号转换成电脉冲信号。每一个脉冲只反映一个光敏元得受光情况,脉冲幅度得高低反映该光敏元受光得强弱，输出脉冲得顺序可以反映光敏元得位置,这就起到图像传感器得作用。
8、１热电阻传感器主要分为几种类型?它们应用在什么不同场合?
答:热电阻传感器分为以下几种类型:
①铂电阻传感器:特点就就是精度高、稳定性好、性能可靠。主要作为标准电阻温度计使用，也常被用在工业测量中。此外,还被广泛地应用于温度得基准、标准得传递,就就是目前测温复现性最好得一种。
②铜电阻传感器:价钱较铂金属便宜。在测温范围比较小得情况下,有很好得稳定性。温度系数比较大,电阻值与温度之间接近线性关系。材料容易提纯，价格便宜。不足之处就就是测量精度较铂电阻稍低、电阻率小。
③铁电阻与镍电阻:铁与镍两种金属得电阻温度系数较高、电阻率较大,故可作成体积小、灵敏度高得电阻温度计,其缺点就就是容易氧化,化学稳定性差,不易提纯,复制性差,而且电阻值与温度得线性关系差。目前应用不多 8、2什么叫热电动势、接触电动势与温差电动势?说明热电偶测温原理及其工作定律得应用。分析热电偶测温得误差因素，并说明减小误差得方法。 答:①热电动势:两种不同材料得导体(或半导体)A 、B 串接成一个闭合回路,并使两个结点处于不同得温度下,那么回路中就会存在热电势。有电流产生相应得热电势称为温差电势或塞贝克电势，通称热电势。
②接触电动势:接触电势就就是由两种不同导体得自由电子,其密度不同而在接触处形成得热电势。它得大小取决于两导体得性质及接触点得温度,而与导体得形状与尺寸无关。 ③温差电动势:就就是在同一根导体中,由于两端温度不同而产生得一种电势。 ④热电偶测温原理:热电偶得测温原理基于物理得"热电效应"。所谓热电效应,就就就是当不同材料得导体组成一个闭合回路时，若两个结点得温度不同,那么在回路中将会产生电动势得现象。
两点间得温差越大,产生得电动势就越大。引入适当得测量电路测量电动势得大小,就可测得温度得大小。 ⑤热电偶三定律: ａ 中间导体定律：
热电偶测温时,若在回路中插入中间导体,只要中间导体两端得温度相同,则对热电偶回路总得热电势不产生影响。在用热电偶测温时,连接导线及显示一起等均可瞧成中间导体。 ｂ 中间温度定律:
任何两种均匀材料组成得热电偶,热端为T,冷端为T 时得热电势等于该热电偶热端为Ｔ冷端为Tn 时得热电势与同一热电偶热端为T ｎ,冷端为T0 时热电势得代数与。 应用：对热电偶冷端不为0度时,可用中间温度定律加以修正。热电偶得长度不够时,可根据中间温度定律选用适当得补偿线路。 ｃ参考电极定律:
如果A 、B 两种导体(热电极)分别与第三种导体C(参考电极）组成得热电偶在结点温度为(T,T ０ )时分别为 与 ，那么受相同温度下,又Ａ、B 两热电极配对后得热电势为
()()()
000,,,T T E T T E T T E BC AC AB -=
实用价值:可大大简化热电偶得选配工作。在实际工作中，只要获得有关热电极与标准铂电极配对得热电势,那么由这两种热电极配对组成热电偶得热电势便可由上式求得,而不需逐个进行测定。
⑥误差因素:参考端温度受周围环境得影响 减小误差得措施有: a 0o Ｃ恒温法
b 计算修正法（冷端温度修正法)
c 仪表机械零点调整法
d 热电偶补偿法
ｅ电桥补偿法
f 冷端延长线法
8、4试比较电阻温度计与热电偶温度计得异同点
答:电阻温度计利用电阻随温度变化得特性来测量温度。热电偶温度计就就是根据热电效应原理设计而成得。前者将温度转换为电阻值得大小,后者将温度转换为电势大小。
相同点：都就就是测温传感器，精度及性能都与传感器材料特性有关。
8、5什么就就是测温用得平衡电桥、不平衡电桥与自动平衡电桥，各有什么特点?
答:在不平衡电桥中,"检流计"改称为"电流计",其作用而不就就是检查有无电流而就就是测量电流得大小。可见,不平衡电桥与平衡电桥得测量原理有原则上得区别。利用电桥除可精确测量电阻外,还可测量一些非电学量。例如,为了测量温度变化,只需用一种"热敏组件"把它转化为电阻得变化，然后用电桥测量。不平衡电桥往往用于测量非电学量,此外还可用于自动控制与远距离联动机构中。
8、６试解释负电阻温度系数热敏电阻得伏安特性,并说明其用途。
答:伏安特性表征热敏电阻在恒温介质下流过得电流Ｉ与其上电压降Ｕ之间得关系。当电流很小时不足以引起自身发热,阻值保持恒定,电压降与电流间符合欧姆定律。当电流I>Ｉs 时,随着电流增加,功耗增大,产生自热,阻值随电流增加而减小，电压降增加速度逐渐减慢,因而出现非线性得正阻区ab。电流增大到Is时,电压降达到最大值Uｍ。此后,电流继续增大时,自热更为强烈,由于热敏电阻得电阻温度系数大,阻值随电流增加而减小得速度大于电压降增加得速度，于就就是就出现负阻区ｂc段。
研究伏安特性,有助于正确选择热敏电阻得工作状态。对于测温、控温与温度补偿，应工作于伏安特性得线性区,这样就可以忽略自热得影响,使电阻值仅取决于被测温度。对于利用热敏电阻得耗散
原理工作得场合,例如测量风速、流量、真空等,则应工作于伏安特性得负阻区。
8、7 使用Ｋ型热电偶,基准接点为0℃、测量接点为３0℃与900℃时,温差电动势分别为１、２03mＶ与３7、3２６ｍV。当基准接点为３０℃,测温接点为900℃时得温差电动势为多少？
答：现t２＝9０0℃ ,ｔ1=30℃ ,基准接点温度为３0℃ ,
测温接点温度为90０℃时得温差电动势设为 E,
则37、326=1、２0３+ E,所以E＝３6、123mV。
8、８ 0℃时铂金热电阻得阻值为10０Ω。按下图所示进行温度测量。R1=100Ω,R2=２
00Ω,R3＝300Ω时桥路达到平衡。此时温度为多少?假设铂金电阻得温度系数为0.00３８５1℃-1,电阻与温度成线性关系,另外导线得电阻可忽略不计。
答:电桥平衡得条件为Rｔ＊R2= Ｒ1* R3，所以
另一方面,ｔ(℃)时得电阻阻值表示式为
Rｔ= １00(1+０、003８5１*t)Rｔ=150
所以t ＝１29.８℃
8、９将一灵敏度为0、08mV/℃得热电偶与电压表相连接,电压表接线端就就是5０℃,若电位计上读数就就是6０mV，热电偶得热端温度就就是什么？
解:
= 80０℃
8、1００℃时得电阻为10０Ω得铂热电阻。300℃时得阻值按下面两种方法计算,其结果之差换算成温度差就就是多少?
电阻用温度得一次方程表示,RT=R0(1+At+Bt2)式中B=0，A=0.003８５1℃-1;B=-0、00０0059。(此时100℃时得电阻值为13８、51Ω）电阻值与温度为二次函数关系。用一次方程近似时，温度误差为多少?
答:
（１）RT=1０0(1+0、003851＊t),以t=3０0℃代入,得ＲT=215、53Ω。
（2)RT=Ｒ0(1＋At＋Ｂｔ2)式中以t=３00℃代入,得RT=212、０5Ω。
（3)同(2),算得t=31０℃时电阻值为2１5、61Ω，
即温度上升1０℃电阻增加3、56Ω。
因此,由(２15、5３-２12、０5)/0、3５6=9、８算得误差为９.８℃。
8、11 某热敏电阻0℃时电阻为３0kΩ,若用来测量100℃物体得温度,其电阻为多少?设热敏电阻得系数B为３450K。
答:
式中以R０=３*１04,B=3450，T=373、１5与Ｔ0=2７3、15代入得RT＝1、０17kΩ。
10、１什么就就是智能传感器？
答:智能传感器集信息采集,信息得记忆、辨别、存储、处理于一体,就就是一种将普通传感器与微处理器一体化，兼有检测与信息处理功能得新型传感器,具有一定得自适应能力。10、２ＳMAＲＴ传感器应有哪些主要功能？有哪些优点?
答:①功能分为:
a 自补偿功能:如非线性、温度误差响应时间等得补偿
ｂ自诊断功能:如在接通电源时自检
c 微处理器与基本传感器之间具有双向通信功能，构成一死循环工作系统
d 信息存储与记忆功能
e 数字量输出与显示
②优点有:
ａ精度高,可通过软件来修正非线性，补偿温度等系统误差，还可补偿随机误差，从而使精度大为提高。
ｂ有一定得可编程自动化能力。包括指令与数据存储、自动调零、自检等。
c 功能广。智能传感器可以有多种形式输出，通过串口、并口、面板数字控制数或CRT 显示,并配打印机保存资料。
d 功能价格比大。在相同精度条件下，多功能智能传感器比单功能普通传感器性能价格比大。
10、3 智能传感器得实现途径有哪些？
答:三条途径:非集成化实现、集成化实现与混合实现。
10、4 智能传感器得数据处理包括哪些内容?
答:包括以下内容:
①资料收集:汇集所需要得信息
②资料转换:把信息转换成适用于微处理器使用得方式
③资料分组：按有关信息进行有效得分组
④资料组织：整理资料或用其它方法安排资料,以便进行处理与误差修正
⑤资料计算：进行各种算术与逻辑运算,以便得到进一步得信息
⑥资料存储:保存原始资料与计算结果，供以后使用
⑦资料搜索:按要求提供有用格式得信息,然后将结果按用户要求输出。
10、５标度变换有哪些方法?
答:①线性参数得标度变换,其变换公式为:
②非线性参数得标度变换,公式为:
()
000N N N x y y y y m m --++=
③多项式变换法
10、6 智能传感器就就是如何对温度进行补偿得? 答：线性温度特性补偿方法: ①温度特性曲线拟合法 ②温度特性查表法
非线性温度特性补偿方法：一般采用分段线性插值法（列表法） 10、7 如何设计智能传感器得硬件? 答:硬件设计:
①正确选择微处理器:常用单片机作为智能传感器得中央处理器。 ②除了中央处理器CP Ｕ外,还必须引入输入输出得各种功能要求。故它又可瞧成一个微处理器小系统,广泛采用键盘、LED 显示器、打印、串并口输出等，一起构成了人机对话得工具。
11、1 传感器静态校准得条件就就是什么？
答：条件:没有加速度、振动、冲击（除非这些参数本身就就就是被测物理量)及环境温度一般为室温(２0±5℃）相对湿度 不大于85%，大气压力为107Kpa 得情况。 11、２ 如何确定标定仪器设备得精度等级?
答:对传感器进行标定,就就是根据试验资料确定传感器得各项性能指针,实际上也就就是确定传感器得测量精度,所以在标定传感器时,所用得测量仪器得精度至少要比被标定传感器得精度高一个等级。
１１、3 静态特性标定方法就就是什么? 答：标定方法:首先就就是创造一个静态标准条件,其次就就是选择与被标定传感器得精度要求相适应得一定等级得标定用仪器设备。然后开始对传感器进行静态特性标定。 １3、1 什么就就是测量原理？测量方法有哪几种? 答:测量原理就就是指用什么样得原理去测量被测量。 测量方法：
①按测量手段分类:直接测量、间接测量与联立测量
②按测量方式分类:偏差式测量、零位式测量与微差式测量。 13、２ 什么就就是测量误差？研究测量误差得意义就就是什么？
答：测量误差就就就是测量值与真实值之间得差值,它反映了测量得精度。
当测量误差超过一定限度时,测量工作与测量结果就失去意义,甚至会给工作带来危害。 1３、３ 什么就就是系统误差与随机误差？它们有什么区别与联系?
答:在一定条件下,对同一被测量进行多次重复测量,如果误差按照一定得规律变化，则把这种误差称为系统误差。
由于大量偶然因素得影响而引起得测量误差称为随机误差。
区别与联系：系统误差可通过修正给以消除,随机误差不可消除但总体上服从一定得统计规律
13、4 什么就就是标准误差?如何理解其数值大小得含义？
答：标准误差反映随机误差得分布范围。其数值越大，测量数据得分散范围也越大,所以标准误差σ可描述测量数据与测量结果得精度,就就是评价随机误差得重要指标。
１3、5 什么就就是系统误差？系统误差产生得原因就就是什么？如何减小系统误差？ 答:当我们对同一物理量进行多次重复测量时,如果误差按照一定得规律性出现,则把这种误
差称为系统误差。
系统误差出现得原因有:
①工具误差:指由于测量仪表或仪表组成组件本身不完善所引起得误差。 ②方法误差:指由于对测量方法研究不够而引起得误差。
③定义误差:就就是由于对被测量得定义不够明确而形成得误差。
④理论误差:就就是由于测量理论本身不够完善而只能进行近似得测量所引起得误差。
⑤环境误差：就就是由于测量仪表工作得环境(温度、气压、湿度等)不就就是仪表校验时得标准状态,而就就是随时间在变化,从而引起得误差。
⑥安装误差：就就是由于测量仪表得安装或放置不正确所引起得误差。
⑦个人误差：就就是指由于测量者本人不良习惯或操作不熟练所引起得误差。 减小系统误差得方法:
①引入更正值法:若通过对测量仪表得校准，知道了仪表得更正值,则将测量结果得指示值加上更正值,就可得到被测量得实际值。 ②替换法：就就是用可调得标准量具代替被测量接入测量仪表,然后调整标准量具,使测量仪表得指针与被测量接入时相同,则此时得标准量具得数值即等于被测量。? ③差值法:就就是将标准量与被测量相减,然后测量二者得差值。
④正负误差相消法:就就是当测量仪表内部存在着固定方向得误差因素时，可以改变被测量得极性,作两次测量，然后取二者得平均值以消除固定方向得误差因素。
⑤选择最佳测量方案:就就是指总误差为最小得测量方案,而多数情况下就就是指选择合适得函数形式及在函数形式确定之后,选择合适得测量点。
1３、7 检定一只精度为１、０级１00m Ａ得电流表,发现最大误差在50mA 处为1、4mA,试问这只表就就是否合格？
解:检测仪表示值绝对误差δ与仪表量程L 之比值,称之为仪表示值得引用误差,最大引用误差去掉百分号即为仪表精度。显然此仪表得最大引用误差为：
%
1%4.1%1001004.1>=?mA mA
故不合格
13、8 被测电压得实际值为１0Ｖ,现有１50Ｖ,0、5级与15V,2、5级两只电压表,选择哪一只表误差较小? 解:
１50Ｖ表得最大误差为:
1５V 表得最大误差为:
故选择1５Ｖ表误差较小 1３、9 用晶体管毫伏表３0Ｖ挡，分别测量６V 与２0V 电压,已知该挡得满量程误差为±２%,求示值得相对误差。
解：毫伏表示值得绝对误差为
测６Ｖ电压时示值得相对误差为:
测20V 电压时示值得相对误差为:
１3、10 有一测量范围为０至100０ｋPa 得压力计,由制造厂进行校准时，发现±15kP ａ得绝对误差,试计算：ａ）该压力计得引用误差；b)在测量压力中读数为２00kPa 时,可能产生得示值相对误差。 解:引用误差:
可能产生得示值相对误差:
%
5.7%10020015=?KPa KPa
１３、１1 用M Ｆ-30型普通万用表得D Ｃ、5V 挡及25V 挡分别测量高内阻等效电路（２5ｋΩ与5Ｖ电压源串联）得输出电压。已知D Ｃ、V 、挡得电压灵敏度2０k Ω ／V ，精度为2、５级,试计算:a)由于仪表本身精度造成得相对误差;b)由于仪表内阻对被测电路得影响引起得相对误差;c)综合最大相对误差;ｄ)分析误差因素得影响。 解:①仪表本身精度造成得相对误差: 5Ｖ档:
%5.2%10055%5.2=??V V
25V 档:
%
5.12%100525%5.2=??V V
②由于仪表内阻对被测电路得影响引起得相对误差: 5V 档:
25V 档:
③综合最大相对误差: 5V 档： 2５V 档:
④仪表得精度与仪器得内阻都会在测量时产生系统误差。 综合题 一、填空:
1、 测量系统得静态特性指标主要有线性度、迟滞、重复性、分辨力、稳定性、温度稳定性、各种抗干扰、稳定性等。
2. 霍尔元件灵敏度得物理意义就就是表示在单位磁感应强度单位控制电流时得霍尔电势
得大小。
３、 光电传感器得理论基础就就是光电效应。通常把光线照射到物体表面后产生得光电效应分为三类。第一类就就是利用在光线作用下材料中电子逸出物体表面得外光电效应，这类元件有光电管、光电倍增管；第二类就就是利用在光线作用下使材料内部电阻率改变得内光电 效应，这类元件有光敏电阻;第三类就就是利用在光线作用下使物体内部产生一定方向电动势得光生伏特效应，这类元件有光电二极管、光电三机关及、光电池。 4、 热电偶所产生得热电势就就是两种导体得接触电势与单一导体得温差电势组成得,其表
达式为Ｅab（Ｔ,To)＝。在热电偶温度补偿中补偿导线法(即冷端延长线法）就就是在连接导线与热电偶之间,接入延长线,它得作用就就是将热电偶得参考端移至离热源较远并且环境温度较稳定得地方,以减小冷端温度变化得影响。
5、压磁式传感器得工作原理就就是:某些铁磁物质在外界机械力作用下,其内部产生机械压力,从而引起磁导率得改变,这种现象称为压磁效应。相反,某些铁磁物质在外界磁场得作用下会产生机械变形,这种现象称为磁致伸缩。
6、传感器就就是能感受规定得被测量并按照一定规律转换成可用输出信号得器件或装置,传感器通常由直接响应于被测量得敏感元件与产生可用信号输出得转换元件以及相应得信号调节转换电路组成。
7、偏差式测量就就是指测量过程中，用仪表指针得位移(即偏差)决定被测量得测量方法;零位测量就就是指测量过程中,用指零仪表得零位指示,检测测量系统得平衡状态；在测量系统达到平衡时用已知得基准量决定被测未知量得测量方法;微差式测量就就是指将被测得未知量与已知得标准量进行比较,并取得差值,然后用偏差法测得此差值得测量方法。
8、电阻应变片式传感器按制造材料可分为①_金属__＿材料与②＿_＿_半导体＿__＿_材料。它们在受到外力作用时电阻发生变化，其中①得电阻变化主要就就是由 _电阻应变效应__＿形成得,而②得电阻变化主要就就是由压阻效应___ 造成得。②材料传感器得灵敏度较大。
9、测量过程中存在着测量误差，按性质可被分为_绝对误差＿_＿、相对误差、与引用误差三类,其中___绝对误差＿＿可以通过对多次测量结果求平均 _ 得方法来减小它对测量结果得影响。
10、电位器传感器按特性不同,可分为线性电位器与非线性电位器。线性电位器得理想空载特性曲线具有严格得线性关系。假定电位器全长为Xmax,其总电阻为Rmａx，它得滑臂间得阻值可以用Rx=来计算。假定加在电位器Ａ、B之间得电压为Vmaｘ,则输出电压为Vx＝。其电阻灵敏度kＲ=。电压灵敏度ｋu＝。
11、磁电式传感器就就是利用导体与磁场发生相对运动而在导体两端产生感应电势得。根据上述原理人们设计了两种类型得结构:一种就就是①变磁通式；另一种就就是②恒定磁通式。而结构②中又分为动圈式与动铁式。
１２、测量过程中存在着测量误差。绝对误差就就是指测量值与被测量真实值之间得差值其表达式为;相对误差就就是指绝对误差与被测量真实值得比值其表达式为;引用误差就就是指绝对误差与测量仪表得上量限(满度)值A得百分比其表达式为。
13、如果光栅传感器中两个光栅距相等，即Ｗ=0.02mm,其夹角θ=０、1°,则莫尔条纹得宽度Ｂ=1１、43㎜莫尔条纹得放大倍数Ｋ＝５７3、2。
１４、光栅式传感器得基本工作原理就就是用光栅得摩尔条纹现象进行测量得。其具有如下几个特性:①摩尔条纹运动与光栅具有对应关系; ②摩尔条纹具有位移放大作用;③摩尔条纹具有平均光栅误差作用。
１5、测量系统得静态特性指标通常用输入量与输出量得对应关系来表征。
二、选择题
１、变气隙式自感传感器,当街铁移动靠近铁芯时,铁芯上得线圈电感量(①增加)
①增加②减小③不变
2、仪表得精度等级就就是用仪表得（③引用误差)来表示得。
①相对误差②绝对误差③引用误差
３、电容传感器得输入被测量与输出被测量间得关系,除（②变极距型)外就就是线性得。
①变面积型②变极距型③变介电常数型
４、电位器传器得(线性),假定电位器全长为Xmａｘ, 其总电阻为Ｒmax,它得滑臂间得阻
值可以用Rx = (②ｘ/Xｍａｘ Rmaｘ）来计算，其中电阻灵敏度Rｒ=(①2p(b+h)/At)。
①Ｘｍax／x Rmaｘ，②ｘ/Ｘmax Ｒmax,③Ｘmaｘ／ＸRmax ④X/XmａｘRｍax
①2p(ｂ+h)／Ａt, ② 2pＡt／ｂ+h, ③ 2Ａ(ｂ+b)/ｐｔ, ④ 2Atp（ｂ+h)
5、变面积式自感传感器，当衔铁移动使磁路中空气缝隙得面积增大时,铁心上线圈得电感量(①增大)。
①增大,②减小,③不变
三、简述题
1、简述霍尔电动势产生得原理。
答:一块半导体薄片置于磁感应强度为B得磁场(磁场方向垂直于薄片）中，当有电流I流过时,电子受到洛仑兹力作用而发生偏转。结果在半导体得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,该电场产生得力阻止电子继续偏转当两力相平衡时，电子积累也平衡,这时在垂直于电流与磁场得方向上将产生电场,相应得电势称为霍尔电势UH。
2.简述热电偶得工作原理。
答:热电偶得测温原理基于物理得“热电效应”。所谓热电效应,就就就是当不同材料得导体组成一个闭合回路时,若两个结点得温度不同,那么在回路中将会产生电动势得现象。两点间得温差越大,产生得电动势就越大。引入适当得测量电路测量电动势得大小,就可测得温度得大小。
3.简述电阻应变片式传感器得工作原理
答：电阻应变片得工作原理就就是基于电阻应变效应,即在导体产生机械变形时,它得电阻值相应发生变化。
4、如图所示，Rｔ就就是Pｔ10０铂电阻,分析下图所示热电阻测量温度电路得工作原理,以及三线制测量电路得温度补偿作用。
答:该热电阻测量温度电路由热敏电阻、测量电阻与显示电表组成。
图中Ｇ为指示电表,R1、R2、R3为固定电阻，Rａ为零位调节电阻。热电阻都通过电阻分别为r2、ｒ３、Rg得三个导线与电桥连接,r2与r3分别接在相邻得两臂,当温度变化时,只要它们得Ｒg分别接在指示电表与电源得回路中,其电阻变化也不会影响电桥得平衡状态,电桥在零位调整时,应使R4＝Rａ＋Ｒt0为电阻在参考温度（如0 C)时得电阻值。三线连接法得缺点之一就就是可调电阻得接触电阻与电桥臂得电阻相连，可能导致电桥得零点不稳。
5.光纤传感器得工作原理。
答:光导纤维工作得基础就就是光得全内反射,当射入得光线得入射角大于纤维包层间得临界角时,就会在光纤得接口上产生全内反射,并在光纤内部以后得角度反复逐次反射,直至传递到另一端面。
光纤传感器利用光导纤维,按其工作原理来分有功能型(或称物性型、传感型)与非功能型(或称结构型、传光型)两大类。功能型光纤传感器其光纤不仅作为光传播得得波导,而且具有测量得功能。非功能型光纤传感器其光纤只就就是作为传光得媒介,还需加上其她敏感元件才能组成传感器。
6、直流电桥与交流电桥有何区别?直流电桥得平衡条件就就是什么?应变片式电阻传感器、自感式、互感式、涡流式、电容式、热电阻式传感器分别可采用哪种电桥作为测量电路? 答：根据电源不同分为直流与交流电桥。直流电桥优点：高稳定度直流电源容易获得,电桥平衡电路简单,传感器至测量仪表得连接导线分布参数影响小。但就就是后续要采用直流放大器,容易产生零点漂移,线路也较复杂。交流电桥在这些方面都有改进。直流电桥平衡条件:R１/R2=R３/R４,Ｒ1R4＝R2Ｒ3。
8.光电池得工作原理,指出它应工作在电流源还就就是电压源状态。
答:光电池就就是基于光生伏特效应制成得,就就是自发电式；就就是有源器件。它有较大面积得P一Ｎ结，当光照射在Ｐ一Ｎ结上时则在结得两端出现电动势。它应工作在电压源状态。
9.按照传感型(功能型)与传输型光纤传感器得特点应该选用哪种光纤（单模/多模）,为什么?
答：功能型（或称物性型、传感型)光纤不仅作为光传播得波导而且具有测量得功能。它可以利用外界物理因素改变光纤中光得强度、相位、偏振态或波长,从而对外界因素进行测量与数据传输。可分为振幅调制型、相位调制型及偏振态调制型。多模单模皆可。
非功能型(或称结构型、传光型) 其光纤只就就是作为传光得媒介,还需加上其它敏感元件才能组成传感器。多模。
10.Ｐt100与Cｕ50各代表什么传感器?分析热电阻传感器测量电桥之三线、四线连接法得主要作用。
分别代表铂电阻热电式传感器(１00Ω),铜电阻热电式传感器（5０Ω)、热电阻传感器测量电桥之三线、四线连接法得主要作用就就是消除在热电阻安装得地方与仪表相距远时,环境温度变化时其连接导线电阻也变化所造成得测量误差。
11.用镍铬-镍硅热电偶测量炉温,其仪表示值为600℃,而冷端温度t0为65℃，则实际温度为665℃,对不对？为什么？应如何计算?
答:对。查表知镍铬-镍硅热电偶K=１,T=Tz+KTn＝６0０+１×６５=665℃
12.试列出您所学过得不同工作原理传感器哪些可用于非接触式测量,哪些用于接触式测量,测量何种物理量？(各≥3种)
答:非接触式测量:
⑴光纤传感器:测量位移
⑵光栅传感器: 测量位移
⑶霍尔传感器：测量位移
接触式测量:
⑴热电式传感器:测量温度
⑵压电式传感器：测量压力
⑶应变片式电阻传感器:测量应变
13、压电式传感器得前置放大器得作用就就是什么？电压式与电荷式前置放大器各有何特点？
答:作用就就是将输出电压放大，并与输入电压或输入电流成正比。
电压放大器将压电式传感器得高输出阻抗经放大器变换为低阻抗输出,并将微弱得电压信号进行适当放大,但其所接配得压电式传感器得电压灵敏度将随电缆分布电容及传感器自身电容得变化而变化,而且电缆得得更换得引起重新标定得麻烦。
《传感器与检测技术》题库 一、名词解释 二、单项选择题 3.某采购员分别在三家商店购买100 kg大米.10 kg苹果.1 kg巧克力，发现均缺少约0.5 kg，但该采购员对卖巧克力的商店意见最大，在这个例子中，产生此心理作用的主要因素是 B 。 A.绝对误差 B.示值相对误差 C.满度相对误差 D.精度等级 4.在选购线性仪表时，必须在同一系列的仪表中选择适当的量程。这时必须考虑到应尽量使选购的仪表量程为欲测量的 C 左右为宜。 A.3 倍 B.1.0 倍 C.1.5 倍 D.0.75 倍 5.用万用表交流电压档(频率上限仅为 5 kHz)测量频率高达500 kHz.10 V左右的高频电压，发现示值还不到 2 V，该误差属于B 。 A.系统误差 B.粗大误差 C.随机误差 D.动态误差 6.用万用表交流电压档(频率上限仅为5 kHz)测量5号干电池电压，发现每次示值均为1.8 V，该误差属于 A 。 A.系统误差 B.粗大误差 C.随机误差 D.动态误差 7.重要场合使用的元器件或仪表，购入后需进行高、低温循环老化试验，其目的是为了 D 。
A.提高精度 B.加速其衰老 C.测试其各项性能指标 D. 提高可靠性 8.有一温度计，它的测量范围为0～200 ℃，精度为0. 5级，试求 该表可能出现的最大绝对误差为 A 。 A.1℃ B.0.5℃ C.10℃ D.200℃ 9.有一温度计，它的测量范围为0～200 ℃，精度为0.5 级，当示值 为20 ℃时的示值相对误差为 B A.1℃ B.5％ C.1％ D.10％ 10.有一温度计，它的测量范围为0～200 ℃，精度为0.5 级，当示 值为100 ℃时的示值相对误差为 C 。 A. 1℃ B.5％ C. 1％ D.10％ 11.欲测240 V左右的电压，要求测量示值相对误差的绝对值不大于 0.6%，若选用量程为 250 V电压表，其精度应选 B 级。 A. 0.25 B.0.5 C. 0.2 D.1.0 12.欲测240 V左右的电压，要求测量示值相对误差的绝对值不大于 0.6%，若选用量程为 300 V，其精度应选 C 级。 A.0.25 B. 0.5 C. 0.2 D.1.0 13.欲测240 V左右的电压，要求测量示值相对误差的绝对值不大于
自考“机电一体化”专业衔接考试《传感器与检测技术》课程 实验环节实施方案 一、实验要求 根据《传感器与检测技术》课程教学要求，实验环节应要求完成3个实验项目。考虑到自考课程教学实际情况，结合我院实验室的条件，经任课教师、实验指导教师、教研室主任和我院学术委员会认真讨论，确定开设3个实验项目。实验项目、内容及要求详见我院编制的《传感器》课程实验大纲。 二、实验环境 目前，我院根据编制的《传感器》课程实验大纲，实验环境基本能满足开设的实验项目。实验环境主要设备为： 1、486微机配置 2、ZY13Sens12BB型传感器技术实验仪 三、实验报告要求与成绩评定 学生每完成一个实验项目，要求独立认真的填写实验报告。实验指导教师将根据学生完成实验的态度和表现，结合填写的实验报告评定实验成绩。成绩的评定按百分制评分。 四、实验考试 学生在完成所有实验项目后，再进行一次综合性考试。教师可以根据学生完成的实验项目，综合出3套考试题，由学生任选一套独立完成。教师给出学生实验考试成绩作为最终实验成绩上报。 五、附件
附件1 《传感器与检测技术》课程实验大纲 附件2 实验报告册样式 以上对《传感器与检测技术》课程实验的实施方案，妥否，请贵校批示。 重庆信息工程专修学院 2009年4月14日
附件1 《传感器与检测技术》课程实验教学大纲 实验课程负责人：段莉开课学期：本学期 实验类别：专业课程实验类型：应用性实验 实验要求：必修适用专业：机电一体化 课程总学时：15 学时课程总学分： 1分 《传感器与检测技术》课程实验项目及学时分配
实验一 金属箔式应变片性能—单臂电桥 一、 实验目的 1、观察了解箔式应变片的结构及粘贴方式。 2、测试应变梁变形的应变输出。 3、比较各桥路间的输出关系。 二、 实验内容 了解金属箔式应变片，单臂电桥的工作原理和工作情况。（用测微头实现） 三、 实验仪器 直流稳压电源、电桥、差动放大器、双平行梁测微头、一片应变片、电压表、主、副电源。 四、 实验原理 电阻丝在外力作用下发生机械变形时，其电阻值发生变化，这就是电阻应变效应，描述电阻应变效应的关系式为： R Ku R ?=式中 R R ?为电阻丝电阻相对变化，K 为应变灵敏系数, l u l ?=为电阻丝长度相对变化，金属箔式应变片就是通过光刻、腐蚀等工艺制成的应变敏感元件，通过它转换 被测部位受力状态变化、电桥的作用完成电阻到电压的比例变化，电桥的输出电压反映了相应的受力状态。对单臂电桥输出电压 14 O EKu U = 。 五、 实验注意事项 1、直流稳压电源打到±2V 档，电压表打到2V 档，差动放大增益最大。 2、电桥上端虚线所示的四个电阻实际上并不存在，仅作为一标记，让学生组桥容易。 3、做此实验时应将低频振荡器的幅度旋至最小，以减小其对直流电桥的影响。 六、 实验步骤 1、了解所需单元、部件在实验仪上的所在位置，观察梁上的应变片，应变片为棕色衬底箔式结构小方薄片。上下二片梁的外表面各贴二片受力应变片和一片补偿应变片，测微头在双平行梁前面的支座上，可以上、下、前、后、左、右调节。 2、将差动放大器调零：用连线将差动放大器的正（＋）、负（－）、地短接。将差动放大器的输出端与电压表的输入插口Vi 相连；开启主、副电源；调节差动放大器的增益到最大位置，然后调整差动放大器的调零旋钮使电压表显示为零，关闭主、副电源，拆去实验连线。 3、根据图１接线。R1、R2、R3为电桥单元的固定电阻。R X =R4为应变片；将稳压电源的切换开关置±4V 档，电压表置20V 档。调节测微头脱离双平行梁，开启主、副电源，调节电桥平衡网络中的W1，使电压表显示为零，然后将电压表置2V 档，再调电桥W1（慢慢地调），使电压表显示为零。
!知识目标：掌握接近开关的基本工作原理，了解各种接近开关的环境特性及使用方法，掌握应用接近开 T丨关进行工业 技术检测的方法 教学■ 口h I能力目标：对不同接近开关进行敏感性检测，使用霍尔接近开关完成转动次数的测量。 目标！ i素质目标： ■ ■ ■ W ■?Fr??T??* 教学 重点 .■该学…t 难点i接近开关的基本工作原理 I ---一一 ^—--十一- ——一一-一-一一--- —一-- . - — - - _-一- --- 教学］理实一体千 輕丨实物讲解手段!小组讨论、协作 接近开关的应用 教学! 学时丨10 教学内容与教学过程设计 1理论学习〗 项目一开关量检测 任务一认识接近开关 一、霍尔效应型接近开关 1.霍尔效应 霍尔效应的产生是由于运动电荷在磁场作用下受到洛仑兹力作用的结果。把N型半导体薄片放在磁场中，通以固定方向的电流i图1-2霍尔效应 么半导体中的载流子（电子）将沿着与电流方向相反的方向运动。 如图1-2所示，i || （从a点至b点），那\ I讲解霍尔效应基i本原 理，及霍尔电 I动势。 2.霍尔元件 霍尔元件的结构简单，由霍尔片、四根引线和壳体组成，如图1-3 所示。 图1-3 霍尔元件
—H ■ ——= H H H —H ■ ■ H H H H — H I 3.霍尔原件的性能参数 1）额定激励电流 2）灵敏度KH 3）输入电阻和输出电阻 4）不等位电动势和不等位电阻 5）寄生直流电动势 6）霍尔电动势温度系数 4.霍尔开关 霍尔开关是在霍尔效应原理的基础上，利用集成封装和组装工艺制作而成，可把磁输入信号转换成实际应用中的电信号，同时具备工业场合实际应用易操作和可靠性的要求。 图1-6霍尔开关 5.霍尔传感器的应用 1）霍尔式位移传感器 霍尔元件具有结构简单、体积小、动态特性好和寿命长的优点，有功功率及电能 参数的测量，也在位移测量中得到广泛应用。 1-7 霍尔式位移传感器的工作原理图 2）霍尔式转速传感器 图1-8所示的是几种不同结构的霍尔式转速传感器。 图1-8 几种霍尔式转速传感器的结构 3）霍尔计数装置 图1-9所示的是对钢球进行计数的工作示意图和电路图。当钢球通过霍尔开关传感器 时，传感器可输出峰值20 mV的脉冲电压，该电压经运算放大器（卩A741）放大后，驱动半导 蒞H尤 ｛牛 吐n惑坳强屢曲同的传黑 器 霜晦疋件 \ -Av 骷］罰腋的怖楞传想 器 雷耳朮件 At 畑铀构柑同的拉牌传感盟 1 了解霍尔传感器 I i的应用。 它不仅用于磁感应强度、 U) 2
一、选择题 1.传感器的线性范围愈宽，表明传感器工作在线性区域内且传感器的（A） A.工作量程愈大C.精确度愈高 B.工作量程愈小D.精确度愈低 2.属于传感器动态特性指标的是（B） A.固有频率C.阻尼比 B.灵敏度D.临界频率 3.封装在光电隔离耦合器内部的是（D） A两个光敏二极管 C一个光敏二极管和一个光敏三极管B两个发光二极管 D一个发光二极管和一个光电三极管 4.适合在爆炸等极其恶劣的条件下工作的压力传感器是（B） A.霍尔式C.电感式 B.涡流式D.电容式 5.当某晶体沿一定方向受外力作用而变形时，其相应的两个相对表面产生极性相反的电荷，去掉外力时电荷消失，这种现象称为（D） A压阻效应B应变效应C霍尔效应D压电效应 6.热电偶式温度传感器的工作原理是基于（B） A.压电效应C.应变效应 B.热电效应D.光电效应 7.矿灯瓦斯报警器的瓦斯探头属于（A） A.气敏传感器C.湿度传感器 B.水份传感器D.温度传感器 8.高分子膜湿度传感器用于检测（D） A.温度C.绝对湿度 B.温度差D.相对湿度 9.下列线位移传感器中，测量范围最大的类型是（B） A自感式B差动变压器式C电涡流式D变极距电容式10. ADC0804是八位逐次逼近型的（B） A.数/模转换器C.调制解调器 B.模/数转换器D.低通滤波器 11.热电偶的热电动势包括（A） A接触电势和温差电势B接触电势和非接触电势
C非接触电势和温差电势D温差电势和汤姆逊电势 12. 为了进行图像处理，应当先消除图像中的噪声和不必要的像素，这一过程称为（C） A 编码 B 压缩 C 前处理 D 后处理 13热敏电阻式湿敏元件能够直接检测（B） A相对湿度B绝对湿度C温度D温度差 14衡量在同一工作条件下，对同一被测量进行多次连续测量所得结果之间的不一致程度的指标是（A） A.重复性C.线性度 B.稳定性D.灵敏度 15热电偶传感器通常利用电桥不平衡原理进行补偿，其作用是（C） A扩大量程B提高灵敏度C确保测量精度D提高测量速度 16.便于集成化的有源带通滤波器由运算放大器和（A） A RC网络组成 B LC网络组成 C RL网络组成 D RLC网络组成 17.在下列传感器中，将被测物理量的变换量直接转换为电荷变化量的是（A）A压电传感器B电容传感器C电阻传感器D电感传感器 18.灵敏度高，适合测量微压，频响好，抗干扰能力较强的压力传感器是（A） A.电容式C.电感式 B.霍尔式D.涡流式 19.适合于使用红外传感器进行测量的被测物理量是（D） A厚度B加速度C转速 D 温度 20.欲检测金属表面裂纹采用的传感器是（B） A压磁式B电涡流式C气敏式D光纤式 21.相邻信号在导线上产生的噪声干扰称为（B） A电火花干扰B串扰C共模噪声干扰D差模噪声干扰
“传感器与检测技术”实验报告 学号： 913110200229 姓名：杨薛磊 序号： 83
实验一电阻应变式传感器实验 （一）应变片单臂电桥性能实验 一、实验目的：了解电阻应变片的工作原理与应用并掌握应变片测量电路。 二、基本原理：电阻应变式传感器是在弹性元件上通过特定工艺粘贴电阻应变片来组成。一种利用电阻材料的应变效应将工程结构件的内部变形转换为电阻变化的传感器。此类传感器主要是通过一定的机械装置将被测量转化成弹性元件的变形，然后由电阻应变片将弹性元件的变形转换成电阻的变化，再通过测量电路将电阻的变化转换成电压或电流变化信号输出。它可用于能转化成变形的各种非电物理量的检测，如力、压力、加速度、力矩、重量等，在机械加工、计量、建筑测量等行业应用十分广泛。 三、需用器件与单元：主机箱中的±2V～±10V（步进可调）直流稳压电源、±15V直流 1位数显万用表（自备）。 稳压电源、电压表；应变式传感器实验模板、托盘、砝码； 4 2 四、实验步骤： 应变传感器实验模板说明：应变传感器实验模板由应变式双孔悬臂梁载荷传感器（称重传感器）、加热器+5V电源输入口、多芯插头、应变片测量电路、差动放大器组成。实验模板中的R1(传感器的左下)、R2(传感器的右下)、R3(传感器的右上)、R4(传感器的左上)为称重传感器上的应变片输出口；没有文字标记的5个电阻符号是空的无实体，其中4个电阻符号组成电桥模型是为电路初学者组成电桥接线方便而设；R5、R6、R7是350Ω固定电阻，是为应变片组成单臂电桥、双臂电桥（半桥）而设的其它桥臂电阻。加热器+5V是传感器上的加热器的电源输入口，做应变片温度影响实验时用。多芯插头是振动源的振动梁上的应变片输入口，做应变片测量振动实验时用。
2018电大本科《传感器与测试技术》形考1-4 形考作业一 一、判断题（Y对/N错） 1．测试技术在自动控制系统中也是一个十分重要的环节。Y 2．金属应变片的灵敏系数比应变电阻材料本身的灵敏系数小。Y 3．热敏电阻传感器的应用范围很广，但是不能应用于宇宙飞船、医学、工业及家用电器等方面用作测温使用。N 4．电容式传感器的结构简单，分辨率高，但是工作可靠性差。N 5．电容式传感器可进行非接触测量，并能在高温、辐射、强烈振动等恶劣条件下工作。Y 6．电容式传感器不能用于力、压力、压差、振动、位移、加速度、液位的测量。Y 7．电感传感器的基本原理不是电磁感应原理。N 8．电感式传感器可以将被测非电量转换成线圈自感系数L或互感系数M的变化，再由测量电路转换为电压或电流的变化量输出。Y 9．互感传感器本身是变压器，有一次绕组圈和二次绕组。Y 10．差动变压器结构形式较多，有变隙式、变面积式和螺线管式等，但其工作原理基本一样。Y 11．传感器通常由敏感器件、转换器件和基本转换电路三部分组成。Y 12．电容式传感器是将被测量的变化转换成电容量变化的一种传感器。Y 13．电阻应变片的绝缘电阻是指已粘贴的应变片的引线与被测试件之间的电阻值。Y 14．线性度是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。Y 15．测量误差越小，传感器的精度越高。Y 16．传感器的灵敏度k等于传感器输出增量与被测量增量之比。N 17．传感器能检测到输入量最小变化量的能力称为分辨力，当分辨力以满量程输出的百分数表示时则称为分辨率。Y 18．测量转换电路首先要具有高精度，这是进行精确控制的基础。N 19．电桥是将电阻、电容、电感等参数的变化转换成电压或者电流输出的一种测量电路。Y
《传感器与检测技术》试题 一、填空：（20分） 1，测量系统的静态特性指标主要有线性度、迟滞、重复性、分辨力、稳定性、温度稳定性、各种抗干扰稳定性等。（2分） 2.霍尔元件灵敏度的物理意义是表示在单位磁感应强度相单位控制电流时的霍尔电势大小。 3、光电传感器的理论基础是光电效应。通常把光线照射到物体表面后产生的光电效应分为 三类。第一类是利用在光线作用下光电子逸出物体表面的外光电效应,这类元件有光电管、 光电倍增管；第二类是利用在光线作用下使材料部电阻率改变的光电 效应，这类元件有光 敏电阻；第三类是利用在光线作用下使物体部产生一定方向电动势的光生伏特效应，这类元 件有光电池、光电仪表。 4.热电偶所产生的热电势是两种导体的接触电势和单一导体的温差电势组成的，其表达式为 Eab （T ，To ）=T B A T T B A 0d )(N N ln )T T (e k 0σ-σ?+-。在热电偶温度补偿中补偿导线法（即冷端延长线法）是在连接导线和热电偶之间，接入延长线，它的作用是将热电偶的参考端移 至离热源较远并且环境温度较稳定的地方，以减小冷端温度变化的影响。 5.压磁式传感器的工作原理是：某些铁磁物质在外界机械力作用下，其部产生机械压力，从 而引起极化现象，这种现象称为正压电效应。相反，某些铁磁物质在外界磁场的作用下会产 生机械变形，这种现象称为负压电效应。（2分） 6. 变气隙式自感传感器，当街铁移动靠近铁芯时，铁芯上的线圈电感量（①增加②减小③ 不变）（2分） 7. 仪表的精度等级是用仪表的（① 相对误差 ② 绝对误差 ③ 引用误差）来表示的（2分） 8. 电容传感器的输入被测量与输出被测量间的关系，除（① 变面积型 ② 变极距型 ③ 变 介电常数型）外是线性的。（2分） 9. 电位器传器的（线性），假定电位器全长为Xmax, 其总电阻为Rmax ，它的滑臂间的阻值 可以用Rx = （① Xmax/x Rmax,②x/Xmax Rmax ,③ Xmax/XRmax ④X/XmaxRmax ）来计算， 其中电阻灵敏度Rr=（① 2p(b+h)/At , ② 2pAt/b+h, ③ 2A(b+b)/pt, ④ 2Atp(b+h)） 1、变面积式自感传感器，当衔铁移动使磁路中空气缝隙的面积增大时，铁心上线圈 的电感量（①增大，②减小，③不变）。 2、在平行极板电容传感器的输入被测量与输出电容值之间的关系中，（①变面积型， ②变极距型，③变介电常数型）是线性的关系。 3、在变压器式传感器中，原方和副方互感M 的大小与原方线圈的匝数成（①正比， ②反比，③不成比例），与副方线圈的匝数成（①正比，②反比，③不成比例），与回路中磁 阻成（①正比，②反比，③不成比例）。 4、传感器是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， 传感器通常由直接响应于被测量的敏感元件 和产生可用信号输出的转换元件以及相应的信 号调节转换电路组成。 5、热电偶所产生的热电热是由两种导体的接触电热和单一导体的温差电热组成。 2、电阻应变片式传感器按制造材料可分为① _金属_ 材料和②____半导体__体材 料。它们在受到外力作用时电阻发生变化，其中①的电阻变化主要是由 _电阻应变效应 形 成的，而②的电阻变化主要是由 温度效应造成的。 半导体 材料传感器的灵敏度较大。 3、在变压器式传感器中，原方和副方互感M 的大小与 绕组匝数 成正比，与 穿过 线圈的磁通_成正比，与磁回路中 磁阻成反比，而单个空气隙磁阻的大小可用公式 __ 表示。 1.热电偶所产生的热电势是由两种导体的接触电势和单一导体的温差电势组成的，其表达式 为E ab （T,T o ）=T B A T T B A 0d )(N N ln )T T (e k 0σ-σ?+-。在热电偶温度补偿中，补偿导线法（即冷端延长线法）是在连接导线 和热电偶之间，接入延长线它的作用是将热电偶的参 考端移至离热源较远并且环境温度较稳定的地方，以减小冷端温度变化的影响。（7分） 3.电位器或电阻传感器按特性不同，可分为线性电位器和非线性电位器。线性电位器的
精品资料 “传感器与检测技术”实验报告 序号实验名称 1 电阻应变式传感器实验 2 电感式传感器实验 学号： 3 电容传感器实验913110200229 姓名：杨薛磊 序号：83
实验一电阻应变式传感器实验 （一）应变片单臂电桥性能实验 一、实验目的：了解电阻应变片的工作原理与应用并掌握应变片测量电路。 二、基本原理：电阻应变式传感器是在弹性元件上通过特定工艺粘贴电阻应变片来组成。 一种利用电阻材料的应变效应将工程结构件的内部变形转换为电阻变化的传感器。此类传感 器主要是通过一定的机械装置将被测量转化成弹性元件的变形，然后由电阻应变片将弹性元 件的变形转换成电阻的变化，再通过测量电路将电阻的变化转换成电压或电流变化信号输出。 它可用于能转化成变形的各种非电物理量的检测，如力、压力、加速度、力矩、重量等，在 机械加工、计量、建筑测量等行业应用十分广泛。 三、需用器件与单元：主机箱中的± 2V ～± 10V （步进可调）直流稳压电源、±15V 直 流稳压电源、电压表；应变式传感器实验模板、托盘、砝码； 4 12位数显万用表（自备）。 四、实验步骤： 应变传感器实验模板说明：应变传感器实验模板由应变式双孔悬臂梁载荷传感器（称重传感器）、加热器 +5V 电源输入口、多芯插头、应变片测量电路、差动放大器组成。实验模 板中的 R1( 传感器的左下 )、R2( 传感器的右下 )、R3( 传感器的右上 )、R4( 传感器的左上)为称重传感器上的应变片输出口；没有文字标记的 5 个电阻符号是空的无实体，其中 4 个电阻 符号组成电桥模型是为电路初学者组成电桥接线方便而设；R5、R 6、R7是 350 Ω固定电阻， 是为应变片组成单臂电桥、双臂电桥（半桥）而设的其它桥臂电阻。加热器+5V是传感器 上的加热器的电源输入口，做应变片温度影响实验时用。多芯插头是振动源的振动梁上的应 变片输入口，做应变片测量振动实验时用。 1、将托盘安装到传感器上，如图 1 —4 所示。
第一章传感器基础 l.检测系统由哪几部分组成? 说明各部分的作用。 答：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几部分组成，分别完成信息获取、转换、显示和处理等功能。当然其中还包括电源和传输通道等不可缺少的部分。下图给出了检测系统的组成框图。 检测系统的组成框图 传感器是把被测量转换成电学量的装置，显然，传感器是检测系统与被测对象直接发生联系的部件，是检测系统最重要的环节，检测系统获取信息的质量往往是由传感器的性能确定的，因为检测系统的其它环节无法添加新的检测信息并且不易消除传感器所引入的误差。 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，就需要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被测量的大小或变化的过程。 2.传感器的型号有几部分组成，各部分有何意义? 依次为主称（传感器）被测量—转换原理—序号 主称——传感器，代号C； 被测量——用一个或两个汉语拼音的第一个大写字母标记。见附录表2； 转换原理——用一个或两个汉语拼音的第一个大写字母标记。见附录表3； 序号——用一个阿拉伯数字标记，厂家自定，用来表征产品设计特性、性能参数、产品系列等。若产品性能参数不变，仅在局部有改动或变动时，其序号可在原序号后面顺序地加注大写字母A、B、C等，（其中I、Q不用）。 例：应变式位移传感器：C WY-YB-20；光纤压力传感器：C Y-GQ-2。 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? 答：测定稳压电源输出电压随负载电阻变化的情况时，最好采用微差式测量。此时输出电压认可表示为U0，U0=U+△U，其中△U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U0的要求，因此对△U，这个小量造成的U0的变化就很难测准。测量原理如下图所示： 图中使用了高灵敏度电压表——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，凡表示稳压电源的负载，E1、R1和R w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I1为标准值。然后，使稳压电源负载电阻R1为额定值。调整RP的活动触点，使毫伏表指示为零，这相当于事先用零位式测量出额定输出电压U。正式测量开始后，只需增加或减小负载电阻R L的值，负载变动所引起的稳压电源输出电压U0的微小波动值ΔU，即可由毫伏表指示出来。根据U0=U+ΔU，稳压电源输出电压在各种负载下的值都可以准确地测量出来。微差式测量法的优点是反应速度快，测量精度高，特别适合于在线控制参数的测量。
传感器与自动检测技术验 指导书 张毅李学勤编著 重庆邮电学院自动化学院 2004年9月
目录 C S Y-2000型传感器系统实验仪介绍 (1) 实验一金属箔式应变片测力实验（单臂单桥） (3) 实验二金属箔式应变片测力实验（交流全桥） (6) 实验三差动式电容传感器实验 (9) 实验四热敏电阻测温实验 (12) 实验五差动变压器性能测试 (14) 实验六霍尔传感器的特性研究 (17) 实验七光纤位移传感器实验 (21)
CSY-2000型传感器系统实验仪介绍 本仪器是专为《传感器与自动检测技术》课程的实验而设计的，系统包括差动变压器、电涡流位移传感器、霍尔式传感器、热电偶、电容式传感器、热敏电阻、光纤传感器、压阻式压力传感器、压电加速度计、压变式传感器、PN结温度传感器、磁电式传感器等传感器件，以及低频振荡器、音频震荡器、差动放大器、相敏检波器、移相器、低通滤波器、涡流变换器等信号和变换器件，可根据需要自行组织大量的相关实验。 为了更好地使用本仪器，必须对实验中使用涉及到的传感器、处理电路、激励源有一定了解，并对仪器本身结构、功能有明确认识，做到心中有数。 在仪器使用过程中有以下注意事项： 1、必须在确保接线正确无误后才能开启电源。 2、迭插式插头使用中应注意避免拉扯，防止插头折断。 3、对从各电源、振荡器引出的线应特别注意，防止它们通过机壳造成短路，并 禁止将这些引出线到处乱插，否则很可能引起一起损坏。 4、使用激振器时注意低频振荡器的激励信号不要开得太大，尤其是在梁的自振 频率附近，以免梁振幅过大或发生共振，引起损坏。 5、尽管各电路单元都有保护措施，但也应避免长时间的短路。 6、仪器使用完毕后，应将双平行梁用附件支撑好，并将实验台上不用的附件撤 去。 7、本仪器如作为稳压电源使用时，±15V和0~±10V两组电源的输出电流之和 不能超过1.5A，否则内部保护电路将起作用，电源将不再稳定。 8、音频振荡器接小于100Ω的低阻负载时，应从LV插口输出，不能从另外两个 电压输出插口输出。
传感与检测技术传感器技术形成性考核四复习题按拼音排序后 【单项选择题】( )的数值越大,热电偶的输出热电势就越大 a. 热端和冷端的温差 b. 热端和冷端的温度 c. 热电极的电导率 d. 热端直径 正确答案是：热端和冷端的温差 【单项选择题】半导体热敏电阻率随着温度上升，电阻率( ) a. 迅速下降 b. 归零 c. 上升 d. 保持不变 正确答案是：迅速下降 【单项选择题】差动电桥由环境温度变化引起的误差为( ) a. 零 b. 与温度变化成正比 c. 与温度变化成反比 d. 恒定输出值 正确答案是：零 【单项选择题】传感器能感知的输入变化量越小，表示传感器的( ) 选择一项： a. 线性度越好 b. 重复性越好 c. 分辨力越高 d. 迟滞越小 正确答案是：分辨力越高 【单项选择题】钢轨内部气泡探伤可用下列哪种类型的传感器进行检测( ) a. 电阻应变片 b. 压电陶瓷 c. 超声波探伤仪
d. 热电偶 正确答案是：超声波探伤仪 【单项选择题】机场安检门金属探测器可以使用下列哪种效应制做( ) 选择一项： a. 应变效应 b. 光电效应 c. 压电效应 d. 涡流效应 正确答案是：涡流效应 【单项选择题】将超声波（机械振动波）转换成电信号是利用压电材料的( ) a. 逆压电效应 b. 电涡流效应 c. 压电效应 d. 应变效应 正确答案是：压电效应 【单项选择题】通常采用下列哪种弹性辅助器件测量气体或液体的压力( ) a. 弹簧机构 b. 柱形弹性元件 c. 弹性弯管 d. 梁形弹性元件 正确答案是：弹性弯管 【单项选择题】下列被测物理量适合于使用红外传感器进行测量的是（） 选择一项： a. 温度 b. 力矩 c. 厚度 d. 压力 正确答案是：温度 【填空题】电容式传感器按照结构分类可以分为：变正对面积型、变极间距型、和变（）
《传感器与检测技术》课程教学大纲 一、课程的性质、课程设置的目的及开课对象 本课程是机械设计制造及其自动化专业（机械电子工程方向）学生的重要专业课程。本课程设置的目的是通过对传感器的一般特性与分析方法，传感器的工作原理、特性及应用，检测系统的基本概念的学习，通过本课程的学习，使学生掌握检测系统的设计和分析方法，能够根据工程需要选用合适的传感器，并能够对检测系统的性能进行分析、对测得的数据进行处理。 开课对象：机械设计制造及其自动化专业（机械电子工程方向）本科生。 二、先修课程：高等数学、工程数学、电子技术、数字电子技术等。 三、教学方法与考核方式 1.教学方法：理论教学与实验教学相结合。 2.考核方式：闭卷考试。 四、学时分配 总学时48学时。其中：理论38学时，实验10学时 五、课程教学内容与学时 （一）传感器与检测技术概念 传感器的组成、分类及发展动向，技术的定义及应用。 重点：传感器与检测技术的目的和意义。 教学方法：课堂教学和现场认识教学相结合。 （二）传感器的特性 1.传感器的静态特性 2.传感器的动态特性及其响； 重点：传感器的静态特性与动态特性的性质。 难点：工艺计算与平面布置；微机联网控制系统。 广度：本章主要讲述传感器特性的基础知识。 深度：主要讲述传感器的特性，不涉及复杂的内容。 教学方法、手段：课堂教学、多媒体教学，强化实际操作。 （三）电阻式传感器 1.电位器式传感器的主要特性及其应用 2.应变片的工作原理 3.应变片式电阻传感器的主要特性及应用 重点：理解电位器式传感器、应变片式传感器的工作原理，掌握它们的性能特点，了解其常用结构形式及应用。 难点：线性与非线性电位器的测量原理，应变片式传感器的测量原理、温度误差及其补偿。
最新国家开放大学电大《传感器与测试技术（本）》网络核心课形考网考作业及答案 100%通过 考试说明：2018年秋期电大把《传感器与测试技术》网络核心课纳入到“国开平台”进行考核，它共有四个形考任务，针对该门课程，本人汇总了该科所有的题，形成一个完整的标准题库，并且以后会不断更新，对考生的复习、作业和考试起着非常重要的作用，会给您节省大量的时间。做考题时，利用本文档中的查找工具，把考题中的关键字输到查找工具的查找内容框内，就可迅速查找到该题答案。本文库还有其他网核及教学考一体化答案，敬请查看。 形考作业1 一、判断题（共20小题，每小题5分，共100分） 题目1 1．测试技术在自动控制系统中也是一个十分重要的环节。选择一项： 对 错 题目2 2．金属应变片的灵敏系数比应变电阻材料本身的灵敏系数小。 选择一项： 对 错 题目3 3．热敏电阻传感器的应用范围很广，但是不能应用于宇宙飞船、医学、工业及家用电器等方面用作测温使用。 选择一项： 对 错 题目4 4．电容式传感器的结构简单，分辨率高，但是工作可靠性差。 选择一项： 对 错 题目5 5．电容式传感器可进行非接触测量，并能在高温、辐射、强烈振动等恶劣条件下工作。 选择一项：对 错 题目6 6．电容式传感器不能用于力、压力、压差、振动、位移、加速度、液位的测量。 选择一项： 对 错 题目7 7．电感传感器的基本原理不是电磁感应原理。 选择一项： 对 错 题目8 8．电感式传感器可以将被测非电量转换成线圈自感系数L 或互感系数M的变化，再由测量电路转换为电压或电流的变化量输出。 选择一项： 对 错 题目9 9．互感传感器本身是变压器，有一次绕组圈和二次绕组。选择一项： 对 错 题目10 10．差动变压器结构形式较多，有变隙式、变面积式和螺线管式等，但其工作原理基本一样。 选择一项：
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实验一压阻式压力传感器的压力测量实验第一部分：压阻式压力传感器 一、实验目的：了解扩散硅压阻式压力传感器测量压力的原理和方法。 二、基本原理：扩散硅压阻式压力传感器在单晶硅的基片上扩散出P型或N型电阻条，接成电桥。在压力作用下根据半导体的压阻效应，基片产生应力，电阻条的电阻率产生很大变化，引起电阻的变化，我们把这一变化引入测量电路，则其输出电压的变化反映了所受到的压力变化。 三、需用器件与单元：压力源(已在主控箱)、压力表、压阻式压力传感器、压力传感器实验模板、流量计、三通连接导管、数显单元、直流稳压源±4V、±15V。 四、实验步骤： 1、这里选用的差压传感器两只气咀中，一只为高压咀，另一只为低压咀。本实验模板连接见图1-1，压力传感器有4端：3端接+2V电源，1端接地线，2端为U0+，4端为U0-。1、 2、 3、4端顺序排列见图1-1。端接线颜色通过观察传感器引脚号码判别。 2、实验模板上R w2用于调节零位，R w2可调放大倍数，按图1-1接线，模板的放大器输出V02引到主控箱数显表的V i插座。将显示选择开关拨到合适档位，反复调节R w2(R w1旋到满度的1/3)使数显表显示为零。 3、先松开流量计下端进气口调气阀的旋钮，开通流量计。 图1-1 压力传感器压力实验接线图 4、合上主控箱上的气源开关K3，启动压缩泵，此时可看到流量计中的滚珠
浮起悬于玻璃管中。 5、逐步关小流量计旋钮，使标准压力表指示某一刻度。 6、仔细地逐步由小到大调节流量计旋钮，使在4～14KP之间每上升1KP 分别读取压力表读数，记下相应的数显表值列于表(1-1) 表(1-1)压力传感器输出电压与输入压力值 思考题 1、计算本系统的灵敏度和非线性误差。 2、如果本实验装置要成为一个压力计，则必须对电路进行标定，方法如下：输入4KPa气压，调节R w2(低限调节)使数显表显示0.400V，当输入12KPa气压，调节R w1(高限调节)，使数显表显示1.200V这个过程反复调节直到足够的精度即可。 3、利用本系统如何进行真空度测量？ 第二部分： 扩散硅压阻式压力传感器差压测量 一、实验目的：了解利用压阻式压力传感器进行差压测量的方法。 二、基本原理：压阻式压力传感器的硅膜片受到两个压力P1和P2作用时由于它们对膜片产生的应力正好相反，因此作用在压力膜片上是ΔP=P1-P2，从而可以进行差压测量。 三、需用器件与单元：实验八所用器件和单元、压力气囊。 四、实验步骤： 请同学们自拟一个差压测量的方法，并记录实验数据。
西安理工研究生考试 传 感 器 与 智 能 检 测 技 术 课 后 习 题
1、对于实际的测量数据，应该如何选取判别准则去除粗大误差？ 答：首先，粗大误差是指明显超出规定条件下的预期值的误差。去除粗大误差的准则主要有拉依达准则、格拉布准则、t检验准则三种方法。准则选取的判别主要看测量数据的多少。 对于拉依达准则，测量次数n尽可能多时，常选用此准则。当n过小时，会把正常值当成异常值，这是此准则的缺陷。 格拉布准则，观测次数在30—50时常选取此准则。 t检验准则，适用于观察次数较少的情况下。 2、系统误差有哪些类型？如何判别和修正？ 答：系统误差是在相同的条件下，对同一物理量进行多次测量，如果误差按照一定规律出现的误革。 系统误差可分为：定值系统误差和变值系统误差。 变值系统误差乂可以分为：线性系统误差、周期性系统误差、复杂规律变化的系统误差。判定与修正： 对于系统误差的判定方法主要有： 1、对于定值系统误差一?般用实验对比检验法。改变产生系统误差的条件，在不同条件下进行测量，对结果进行比较找出恒定系统误差。 2、对于变值系统误差：a、观察法：通过观察测量数据的各个残差大小和符号的变化规律来判断有无变值系统误差。这些判断准则实质上是检验误差的分布是否偏离正态分布。 b、残差统计法：常用的有马利科夫准则（和检验），阿贝-赫梅特准则（序差检验法）等。 c、组间数据检验正态检验法 修正方法： 1.消除系统误差产生的根源 2.引入更正值法 3.采用特殊测量方法消除系统误差。主要的测量方法有：1）标准量替代法2）交换法3）对称测量法4）半周期偶数测量法 4.实时反馈修正 5.在测量结果中进行修正 3、从理论上讲随机误差是永远存在的，当测量次数越多时，测量值的算术平均值越接近真值。因此，我们在设计自动检测系统时，计算机可以尽可能大量采集数据，例如每次采样数万个数据计算其平均值，这样做的结果合理否？ 答：这种做法不合理。随机误差的数字特征符合正态分布。当次数n增大时，测量精度相应提高。但测量次数达到一定数Id后，算术平均值的标准差下降很慢。对于提高精度基本可忽略影响了。因此要提高测量结果的精度，不能单靠无限的增加测量次数，而需要采用适当的测量方法、选择仪器的精度及确定适当的次数等几方面共同考虑来使测量结果尽可能的接近真值。 4、以热电阻温度传感器为例，分析传感器时间常数对动态误差的影响。并说明热电阻传感器的哪些参数对有影响？ 答：1、对于热电阻温度传感器来说，传感器常数对于温度动态影响如式子t2=t x-T （dtJdt）所示，7■决定了动态误差的波动幅度。了的大小决定了随着时间变化
传感器与自动检测技术 一、填空题（每题3分） 1、传感器通常由直接响应于被测量的敏感元件、产生可用信号输出的转换元件、以及相应的信号调节转换电路组成。 2、金属材料的应变效应是指金属材料在受到外力作用时，产生机械变形，导致其阻值发生变化的现象叫金属材料的应变效应。 3、半导体材料的压阻效应是半导体材料在受到应力作用后，其电阻率发生明显变化，这种现象称为压阻效应。 4、金属丝应变片和半导体应变片比较其相同点是它们都是在外界力作用下产生机械变形，从而导致材料的电阻发生变化。 5、金属丝应变片和半导体应变片比较其不同点是金属材料的应变效应以机械形变为主，材料的电阻率相对变化为辅；而半导体材料则正好相反，其应变效应以机械形变导致的电阻率的相对变化为主，而机械形变为辅。 6、金属应变片的灵敏度系数是指金属应变片单位应变引起的应变片电阻的相对变化叫金属应变片的灵敏度系数。 7、固体受到作用力后电阻率要发生变化，这种现象称压阻效应。 8、应变式传感器是利用电阻应变片将应变转换为电阻变化的传感器。 9、应变式传感器是利用电阻应变片将应变转换为电阻变化的传感器。 10、应变式传感器是利用电阻应变片将应变转换为电阻变化的传感器，传感器由在弹性元件上粘贴电阻敏感元件构成，弹性元件用来感知应变，电阻敏感元件用来将应变的转换为电阻的变化。 11、应变式传感器是利用电阻应变片将应变转换为电阻变化的传感器，传感器由在弹性元件上粘贴电阻敏感元件构成，弹性元件用来感知应变，电阻敏感元件用来将应变的转换为电阻的变化。 12、应变式传感器是利用电阻应变片将应变转换为电阻变化的传感器，传感器由在弹性元件上粘贴电阻敏感元件构成，弹性元件用来感知应变，电阻敏感元件用来将应变的转换为电阻的变化。 13、应变式传感器是利用电阻应变片将应变转换为电阻变化的传感器，传感器由在弹性元件上粘贴电阻敏感元件构成，弹性元件用来感知应变，电阻敏感元件用
第一章课后习题答案 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与之有确定对应关系的、便于应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，并输出与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与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）多功能与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与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与引起输出量增量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；