《传感与检测技术》思考与习题集
2014年（内部使用）
Ch1.
l.检测系统由哪几部分组成? 说明各部分的作用。
2.试述测量和检测的含义与两者之间的关系。
3. 什么是传感器？其基本作用是什么？按照国标定义，“传感器”应该如何说明含义？
4.一个可供实用的传感器由哪几部分组成？画出组成框图，试述各部分的作用及相互关系。画出自控系统原理框图并指明传感器在系统中的位置与作用。
5. 列举你所学过的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？（各列举3种）
6. 简述传感器和检测技术的主要发展趋势。
7. 简述绝对测量与相对测量、开环测量与闭环测量的相对优缺点。
8. 例举出两个你在日常生活中用到或看到的传感器，并说明其作用。如果没有传感器，将会出现哪种状况？
9. 空调和电冰箱中至少都采用了两种以上的传感器，指出具体传感器的名称？说明它们各起到什么作用？
Ch3.
1.理想传感器有何特点？传感器的静态特性是什么？一般由哪些性能指标描述？哪些
是确定工作能力的指标？
2. 在静态测量中，根据测量系统输入量与对应输出值所绘制的定度曲线可以确定哪些静态特性?
3.传感器的线性度的含义是什么？如何确定？确定工作直线常见哪些方法？为什么不
能笼统的说传感器的线性度是多少？例举拟合传感器工作直线的3种方法及其特点。
4. 描述传感器动态特性的主要技术指标有哪些？它们的意义是什么？
5.用某一阶装置测量频率为100Hz的正弦信号，要求幅值误差限制在5%以内，其时间常数应取多少？如果用具有该时间常数的同一装置测量频率为50Hz的正弦信号，试问此时的幅值误差和相角差分别为多少？
6. 对于二阶装置，为何要取阻尼比ζ=0.6~0.7?
7.设一力传感器为二阶系统。已知其固有频率为800Hz，阻尼比为ζ=0.4，当测频率为400Hz变化的力参量时，其振幅比A(ω)和相位差φ(ω)各为多少?若使该装置的阻尼比ζ=0.7，则A(ω)和φ(ω)又为多少?
8.已知某二阶传感器系统的固有频率为20kHz，阻尼比为0.2，若要求传感器的输出幅值误差不大于3%，试确定该传感器的工作频率范围。
9. 设有两只力传感器均可作为二阶系统处理，固有频率分别为800Hz和2.2kHz，阻尼比均为0.4，欲测量频率为400Hz正弦变化的外力，应选用哪一只？并计算所产生的振幅相对误差和相位误差
10. 什么叫传感器的标定和校准？标定的目的是什么？传感器（或测试仪表）在第一次使用前和长时间使用后需要进行标定工作，说明标定的意义？简述传感器进行静态标定的方法与过程。
11. 简述在什么频域条件下只研究静态特就能够满足通常的需要，而在什么频域条件下一般要研究传感器的动态特性？
Ch4.
1. 金属电阻应变片和半导体应变片的工作原理有何不同？各有何优缺点？
2.什么是电阻应变片的灵敏系数？金属应变片的灵敏系数比其应变电阻材料本身的灵敏系数小吗？为什么？
3. 采用阻值为120Ω灵敏度系数K =2.0的金属电阻应变片和阻值为120Ω的固定电阻组成电桥，供桥电压为4V ，并假定负载电阻无穷大。当应变片上的应变分别为1和1000时，试求单臂、双臂和全桥工作时的输出电压，并比较三种情况下的灵敏度。
4. 简述应变片温度误差的概念。用应变片测量时，为什么必须采取温度补偿措施？有哪些常见方法？把两个承受相同应变的应变片接入电桥的相对两臂，能补偿温度误差吗？
5. 差动电阻传感器如果不是接入电桥横跨电源的相邻两臂，而是接入电桥的相对两臂，会产生什么不好的结果？
6. 差动电阻传感器电桥与单工作臂电阻传感器电桥相比有哪些优越性？为什么会有这些优越性？
7.在电桥测量中，由于电桥接法不同，输出电压的灵敏度也不同，哪种接法可得到最大灵敏度输出。
8.拟在等截面悬臂梁上黏贴4个完全相同的电阻应变片组成差动全桥电路，试问：（1）4个应变片应怎样黏贴在梁上？画出相应的电路图。
9.一测量吊车起吊重物的拉力传感器如图a 所示。R 1、R 2、R 3、R 4按要求贴在等截面轴上。已知:等截面轴的截面积为0.00196m 2，弹性模量E =2×1011N /m 2，泊松比0.3μ=，且R 1=R 2=R 3=R 4=120?, 所组成的全桥型电路如题图所示，供桥电压U =2V 。现测得输出电压U 0=2.6mV 。求：①等截面轴的纵向应变及横向应变为多少？②力F 为多少？
(a) (b)
10.已知：有四个性能完全相同的金属丝应变片（应变灵敏系数2k =）, 将其粘贴在梁式测力弹性元件上，如图3-30所示。在距梁端处应变计算公式为
l
图 3-30
026Fl Eh b
ε= 设力，，，100F N =0100l mm =5h mm =m 20b m =，5210/2E N mm =×。求： ①说明是一种什么形式的梁。在梁式测力弹性元件距梁端处画出四个应变片粘贴位置，并画出相应的测量桥路原理图，要求能产生最大输出信号；②求出各应变片电阻相对变化量；③当桥路电源电压为6V 时，负载电阻为无穷大，求桥路输出电压U 0l 0是多少？
11.图3-31为一直流电桥，R 1=R 2=R 3=R 4=120?，负载电阻R L 趋于无穷。图中E=4V ，试求：① R 1为金属应变片，其余为外接电阻，当R 1的增量为ΔR 1=1.2?时，电桥输出电压U 0=? ② R 1、R 2为金属应变片，感应应变大小变化相同，其余为外接电阻，电桥输出电压U 0=? ③ R 1、R 2为金属应变片，如果感应应变大小相反，且ΔR 1=ΔR 2 =1.2?，电桥输出电压U 0=?
12.在以钢为材料的实心圆柱形试件上，沿轴线和圆周方向各贴一片电阻为120?的金属应变片R 1和R 2
（如图a 所示），把这两应变片接入电桥（见图b ）。若钢的泊松系数0.285μ=，应变片的灵敏系数k =2，电桥电源电压U =2V ，当试件受轴向拉伸时，测得应变片R 1的电阻变化值。试求：①轴向应变；②电桥的输出电压。
10.48R Δ=Ω
13.分析应变式传感器在使用单臂电桥测量电路时由于温度变化而产生测量误差的过程。
14. 试证明：(1)差动电桥能实现温度补偿; (2)恒流源供电全桥差动电路在理论上消除了温度误差。
Ch5.
1. 电容式传感器有哪些优点和缺点？
2. 试分析变面积式电容传感器和变间隙式电容的灵敏度?为了提高传感器的灵敏度可采取什么措施并应注意什么问题?
3.为什么说变间隙型电容传感器特性是非线性的?采取什么措施可改善其非线性特征?
4. 为了提高变极距型电容传感器的灵敏度，经常在两极板间加一层云母或塑料膜。试说明这种方法的作用，推导这种双层介质差动式变极距型电容传感器的电容与动极板位移的关系式。
5. 分布和寄生电容的存在对电容传感器有哪些影响？为何其影响大？一般采取哪些措施可以减小其影响。
6. 为什么高频工作时的电容式传感器连接电缆的长度不能任意变化？
7. 差动式变极距电容传感器的初始容量1280C C pF ==，初始极距04mm δ=，当动极板相对于定极板位移了0.75mm δΔ=时，试计算其非线性误差。若改为单极平板电容，初始值不变，其非线性误差有多大？
8. 电容式传感器有哪几类测量电路？各有什么特点？差动脉冲宽度调制电路用于电容传感器测量电路具有什么特点？
9.设计一个适用于非金属材料软板生产传送过程中（可能存在抖动）进行厚度控制的非得接触式厚度测量系统方案。
Ch6.
1. 电感式传感器分为哪几类？各有何特点？
2. 概述变间隙式差动变压器的结构、工作原理和输出特性，试比较单线圈和差动螺线管式电传感器的基本特性，说明它们的性能特点？
3. 影响差动变压器输出线性度和灵敏度的主要因素是什么？
4. 例举一种可提高电感式传感器线性度的常用方法，说明其有效性。
5.说明产生差动电感式传感器零位残余电压的原因以及减小零残电压的有效措施。
6. 差动变压器式传感器的测量电路有几种类型？变压器式电桥和带相敏整流的交流电桥在电感式传感器测量电路中各可发挥什么作用？采用哪种电路可获得比较理想的输出？为什么这种电路可消减小零点残余电压？
7. 什么是电涡流效应？电涡流传感器的构成有何特点？其灵敏度主要受哪些因素影响？这种传感器的主要优点是什么？
8. 反射式涡流传感器与透射式涡流传感器有何异同？
9. 电涡流式传感器可检测哪些物理量？能否测量非金属物体，为什么？当采用涡流传感器测金属板厚度时，需不需要恒温？为什么？
10. 相对其它位移传感器，涡流式位移传感器的主要优点是什么?涡流传感器能否测量大位移? 为什么?
11. 试用双螺管线圈差动型电感传感器做成一个测力传感器。(1)用简图说明该传感器的结构，并简要说明其作用原理；(2)用图说明两个线圈在电桥电路中的接法。
12. 试用电涡流式传感器设计一个在线计数装置，被测物体为钢球。请画出检测原理框图和电路原理框图。
13. 试用电感传感器设计一检测气压的装置。
14. 在生产过程中测量金属板的厚度和非金属板材的镀层厚度常用涡流传感器。为了在生产线上测量金属板厚度，请设计一个不受传送金属板过程中的颤动影响的厚度测量方案，简叙其工作原理与能够克服颤动影响的原因。
Ch7.
1. 什么是压电效应？什么是正压电效应和逆压电效应？各有何特点？
2. 石英晶体和压电陶瓷的压电效应有何不同之处？比较几种常用压电材料的优缺点，说出各自适用于什么场合？
3. 用压电式传感器能测量静态和变化缓慢的信号吗？为什么？
4. 压电元件在使用时常采用多片串联或并联的结构形式。试述在不同接法下输出电压、电荷、电容的关系，压电元件的串联与并联分别适用于何种应用场合？
5. 压电式传感器测量电路的作用是什么?其核心是解决什么问题?比较电荷放大器和电压放大器的性能特点和各自的适用场合。
6. 己知电压前置放大器输入电阻及总电容分别为1i R M =Ω，100i C pF =，求与压电加速度计相配，测1Hz 振动时幅值误差是多少？
7. 为防止放在玻璃展箱内的文物失窃，需要监测是否有人移动玻璃箱或破坏玻璃。试采用压电式传感器作为感应器，设计一种防盗报警装置。(画出检测示意图和检测电路框图)
Ch8.
1. 超声波在通过两种介质界面时，将会发生什么现象？
2. 影响超声波的传播速度的有哪些因素？
3. 简述超声波测厚度、液位、流速的原理。
4. 压电式超声波探头有哪几种结构? 超声换能器中的阻尼块起什么作用？
5. 超声波传感器的发射与接收分别利用什么效应，检测原理是什么？
6. 超声传感器进行物位检测有哪几种方式？举例说明其应用情况。
7. 现在越来越多的家庭拥有了自己的小汽车，车上配置的倒车防撞雷达多数是基于超声检测原理制成的，请思考一下其是如何实现这一功能的？(画出检测示意图、说明检测原理)
8. 有一些避免闲人靠近的重要场所，如高压危险场所，需要安装必要的提醒装置，当闲人靠近时应该自动发出告警信号，试设计这一装置。
9. 利用超声波测厚的基本方法是什么？已知超声波在工件中的声速为5640m/s ，测得的时间间隔t 为22s μ，求工件厚度。
Ch9.
1. 磁电感应式传感器有哪几种类型？它们有什么相同点和不同点？
2. 为什么磁电感应式传感器又叫做速度传感器？怎样用它测量运动位移和加速度？
3. 磁电式传感器与单线圈（螺管）自感式传感器有何异同？为什么后者可测量静位移或距离而前者却不能？
4. 已知变磁通式转速传感器输出电动势的频率f =72Hz ，测量齿盘的齿数Z=36，求：(1)被测轴的转速是每分钟多少转？(2)在上述情况下，如果计数装置的读数误差为±1个数字，其最大转速误差是多少？
Ch10.
1. 什么是霍尔效应？
2. 霍尔元件常用材料有哪些？为何不用金属做霍尔元件材料？为何霍尔元件为薄片？
3. 霍尔元件不等位电势产生的原因有哪些？为何存在不等位电势？怎样补偿？
4. 霍尔元件为何存在温度误差？怎样从电路上采取措施加以补偿？试分析霍尔元件输出接有负载L R 时，利用恒压源和输人回路串联电阻T R 进行温度补偿的条件。
5. 简述霍尔传感器测量电流、磁感应强度、微位移、压力的原理。
6. 霍尔传感器可用来检测哪些物理量？需要什么条件？为加大输出电压，常常把多片霍尔元件串接起来，请画出正确的两片霍尔元件输出串联的电路。
7. 线性集成霍尔传感器与开关型集成霍尔传感器的应用场合有何不同？
8. 试设计一个采用霍尔传感器的液位控制系统。
9. 比较霍尔元件、磁敏电阻有哪些相同之处和不同之处？简述其各自的特点。
10. 试用霍尔元件设计一家庭防盗报警装置。(画出检测示意图和检测电路)
Ch11+Ch.20
1. 在国际温标ITS —90中对温度范围作了怎样的规定？温度测量有何特殊性？
2. 说明热电阻的测温原理。根据热敏电阻阻值随温度变化特性的差异，热敏电阻大体上可分为哪几种类型？它们的特点及应用范围如何？比较热电阻与热敏电阻应用的异同。
3. 金属热电阻的测量线路为何要采用三线制或四线制？热电阻的三线制连接有何优点？如何接入电桥？
4. 试分别用热电阻、热电偶、PN 结设计3种测量温度差的方案，并说明其工作原理。
5．试述热电偶的基本原理与特点。简述热电偶产生热电势的必要条件。
6. 试证明热电偶的中间导体定律。试述该定律在热电偶实际测温中有什么作用。
7. 试证明热电偶的标准热电极定律。试述该定律在热电偶实际测温中有什么作用。
8. 试证明热电偶的中间温度定律。试述该定律在热电偶实际测温中有什么作用。
9. 为什么热电偶参比端的处理在实际应用中很重要？对参比端温度处理有哪些方法？试述各种处理方法与有关电路图。
10. 什么试补偿导线，为什么要采用补偿导线？
11. 采用热电偶测温时是如何克服引线电阻误差的？
12.用标准铂铑10-铂热电偶检定镍铬-镍硅热电偶，在某一温度下铂铑10-铂热电偶输出电动势为7.345mV （参比端温度为0o
C ），根据该标准热电偶百度分度值知此时对应温度为800C ，而被检热电偶输出电动势为33.370mV ，从分度表查出此时对应的温度值为802.3C ，求被检热电偶的偏差和修正值各为多少度。
o o
13. 现用一支镍铬-康铜(E)热电偶测温。其冷端温度为30℃，动圈显示仪表(机械零位在0℃)指示值为400℃，则认为热端实际温度为430℃，对不对?为什么?
14. 用镍铬-镍硅(K)热电偶测量某炉温的测量系统如图所示，已知：冷端温度固定在0
′和，
A′℃，t0＝30℃，仪表指示温度为210℃，后来发现由于工作上的疏忽把补偿导线B
相互接错了，问：炉温的实际温度t为多少度?
15. 某热电偶灵敏度为0.04mV/℃，把它放在温度为1200℃处的温度场，若指示表（冷
端）处温度为50℃，试求热电势的大小？
16.用分度号为K型镍铬-镍硅热电偶测温度，在未采用冷端温度补偿的情况下，仪表显示500℃，此时冷端为60℃。试问实际测量温度为多少度？若热端温度不变，设法使冷端温度保持在20℃，此时显示仪表指示多少度？
17. 用镍铬-镍硅热电偶测量某低温箱温度，把热电偶直接与电位差计相连接。在某时刻，从电位差计测得热电势为-1.19mv，此时电位差计所处的环境温度为15℃，试求该时刻温箱的温度是多少度？
镍铬-镍硅热电偶分度表
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
测量
热电动势(mv)
端温
度℃
-20 -0.77 -0.81 -0.84 -0.88 -0.92 -0.96 -0.99 -1.03 -1.07 -1.10
-10 -0.39 -0.43 -0.47 -0.51 -0.55 -0.59 -0.62 -0.66 -0.70 -0.74
-0 -0.00 -0.04 -0.08 -0.12 -0.16 -0.20 -0.23 -0.27 -0.31 -0.35
+0 0.00 0.04 0.08 0.12 0.16 0.20 0.24 0.28 0.32 0.36
+10 0.40 0.44 0.48 0.52 0.56 0.60 0.64 0.68 0.72 0.76
+20 0.80 0.84 0.88 0.92 0.96 1.00 1.04 1.08 1.12 1.16 18. 想要测量在200o C左右快速变化的物体温度应选用何种传感器？测量1800o C的高温又应选用何种传感器？
19. 试比较热电偶、热电阻、热敏电阻三种热电式传感器的特点，说明热电偶为何适合于测量中、高温？而热电阻适合于测量中、低温？
20. 集成温度传感器大多基于什么核心电路？从电路设计原理的角度而言，集成温度传感器分为哪两种类型？
21. AD590是哪一种形式输出的温度传感器，可测量的温度范围是多少？试用集成温度传感器AD590设计一个直接显示摄氏温度-50~+50o C的数字温度计。画出电路原理框图。若被测温度点距离测温仪50m，该温度计是否还可用？为什么？
22.热电偶是否可以用于检测人体的温度？为什么？
23. 试述辐射测量中常用到的基本定律及其在辐射测温中的作用。为何辐射式温度传感器大多设有机械调制盘？
24. 分别说明“辐射温度”、“亮度温度”、“颜色温度”的定义及其产生的原因。这些温度和真实温度有什么区别？它们和真实温度的差异大小由什么决定的？
25. 有哪些非接触式测温方法？简述其基本工作原理。
26. 从工作原理、测量精度、应用场合及主要特点这几个方面说明接触式测温方法与非
接触式测温方法的优缺点。
27.当进行下列测温时，各选择哪种温度传感器为好，请举例说明。（1）常温附近微小
0C
温差；（2）一般的常温附近的温度测量；（3）准确测量约为1000左右的高温。 28. 现有铂铑-铂热电偶、铂电阻、半导体热敏电阻器，要测某容器外壳的温度。已知其温度可能达到400多摄氏度，应选哪一种？
Ch12.
1. 光电效应有哪几种?与之对应的光电器件有哪几种常见形式？各有哪些用途？
2. 光电传感器由哪些部分组成?被测量可以影响光电传感器的哪些部分?
3. 普通光电器件都有哪些主要特性和参数？什么是光电元件的光谱特性?光电元件的光谱特性和频率特性的意义有什么区别？在选用光电元件和光源及其调制时怎样考虑光电元件的这两种特性？
4. 试比较光敏电阻、光电池、光敏二极管和光敏三极管的工作原理与性能差异，如何正确选用这些器件，举例说明，并简述理由。
5. 什么是光敏电阻的亮电阻和暗电阻？光敏电阻有哪些重要特性，在工业应用中是如何发挥这些特性的？试说明为什么光敏电阻不宜作为检测元件使用。试利用廉价的光敏电阻设计几个应用实例。
6. 何为光电池的开路电压及短路电流？为什么作为检测元件时要采用短路电流输出形式，作为电压源使用时采用开路电压输出形式？为什么用于模拟量检测时光电池应作为电流源使用。
7．反射式光电传感器常见哪些类型？有什么特点？应用时要注意哪些影响？
μ的红外光源时，宜采用哪种材料的光电器件做检测元件？为8. 采用波长为0.8～0.9m
什么？若要敏感白炽灯的光，采用哪种类型的光电传感器有较高的灵敏度和较少的干扰？
9. 举出日常生活中的两个光电式传感器的应用例子，并说明原理。
10.手头有三种光电器件，硫化铊光敏电阻、硫化铅光敏电阻、硅光敏三极管，光源为可见光，请安下列条件选择光电元件：（1）制作频率约10Hz的光电开关；（2）制作线性测量元件，响应时间0.1s；（3）频率10kHz的光电开关。
11.红外辐射探测器分为哪两种类型?这两种探测器有哪些不同？试比较它们的优缺点。
12.简述热释电效应，热释电元件如何将光信号转变为电信号输出？热释电探测器为什么只能探测调制辐射？
13. 说明光纤传感器的结构和传光原理。光导纤维传光的必要条件是什么？
14. 什么是光纤的数值孔径NA？其物理意义是什么？NA取值大小有何作用？有一光纤，其纤芯折射率为1.56，包层折射率为1.24，求数值孔径为多少？
15. 光纤的折射率N1=1.48，N2=1.46，光纤外部介质N0=1，求最大入射角θc和NA的值。
16. 简述光纤传感器测量的基本原理？光纤传感器有哪两大类型？它们之间有何区别？
17. 简介压力微弯光纤传感器的工作原理与典型应用。
18. 采用反射式光强调制方式的光纤小位移传感器的输出信号（电压）与光源的稳定性和被测物体表面的反射率有关。请设计一种可消除这两种不利影响的结构或测量方式。
19. 试拟定一光电开关用于生产流水线上工件计数检测系统（用示意图表示出装置结构），并画出计数电路原理示意图并说明工作原理。当流水线上的物品为透明的灌装饮用水时，该方案是否还能使用？为什么？若不能如何改进？
20. 试设计一种能够控制居室窗帘的检测自动控制装置，能够在夜间自动关闭，白天自动打开。
21. 试叙述智能小车设计中，如何利用反射式光电传感器实现“寻迹”功能，并设计出光电传感器检测电路原理图。
22. 在苹果自动包装生产线上，需要对不同大小的苹果进行检测鉴别，将合适大小的苹果挑出装箱，试设计识别苹果大小的检测装置。
23. 汽车夜间行驶在与对面的车辆交会时，要切换远近前照灯，遇到车辆多时，司机要频繁操作，很不方便。有些司机往往不进行前照灯的切换，这样容易造成交通事故。试利用光感应传感器设计一种能够根据对方车辆的情况，自动进行车灯的切换装置。24. 试设计一个自动路灯系统，实现天黑时灯自动亮，天亮时灯自动灭。要求不会受到偶然或短时间的环境光变化的干扰，并可调节对环境光变化响应的快慢。
Ch13.
1. 半导体气敏元件是如何进行分类的？对气敏元件有哪些要求？
2. 半导体气体传感器主要有哪几种结构？各种结构气体传感器的特点如何？
3. 电阻型半导体气敏元件有几种类型？其中为什么都附有加热器？加热器的主要作用？
4.半导体气敏元件为何要在高温状态下工作？加热方式有哪几种？加热丝起何作用？
5.如何提高半导体气体传感器的选择性？根据文献举例说明，目前实用气体检测方法常用哪些气敏传感器？它有什么特点？
6. 什么是绝对湿度？什么是相对湿度？表示空气湿度的物理量有哪些？如何表示？
7. 湿度传感器的种类有哪些？主要参数有哪些？简述半导体湿敏陶瓷的感湿机理。半导体陶瓷湿敏传感器有那些特点？
8. 为什么说湿度检测比较困难？对湿度传感器的性能有哪些要求？
9.湿敏电阻的工作电源为何必须选交流或换向直流？测湿电路对供电电源有何要求？
10.试述ISFET的敏感原理，他有何特点？有哪些应用场合？的结构与测量原理。离子选择电极是如何分类的？离子选择电极分析法有什么特点？
11. 某些工作或实验环境要求湿度应在某一范围内。请你设计一能够完成上述要求的湿度检测、控制电路(画出检测示意图、说明检测原理)。
12. 煤气泄漏会造成重大的人身伤害和财产损失。请你设计一能够实现煤气泄漏自动检测、报警并自动启动通风设备的电路(画出检测示意图、说明检测原理)。
13. 简述化学传感器的基本构成和他们的作用。
Ch.14+15+16
1. 二维码和循环码各有何特点？说明它们的互换原理。
2. 光电码盘测位移有何特点？增量编码器有几条码道？各有何作用？比较增量式编码器和绝对式编码器的优缺点。
3.莫尔条纹是如何形成的？有何特点？
4. 说明光栅传感器利用莫尔条纹测位移的原理。分析光栅传感器测量精度较高的原因。
5. 已知长光栅的栅距为20μm，标尺光栅与指示光栅的夹角为0.2度，试计算莫尔条纹宽度以及当标尺光栅移动100μm时，莫尔条纹移动的距离；若接收莫尔条纹信号的光敏二极管的响应时间为1μs，此光栅移动的允许速度最大值为多少？
6. 某光栅的栅线密度为100线/mm ，要使形成的莫尔条纹宽度为10mm，求栅线夹角θ是多少?
7. 试说明光栅传感器是如何判别位移方向的？
8. 智能传感器只是将被测信号数字化，意义不大，你同意此观点吗？分析说明你的理
由。
9. 智能传感器有哪些传统传感器没有或难以实现的基本功能？智能传感器有哪几种实现方式？智能传感器中基本传感器对整体性能起何作用？
10. 传感器网络化对传感器的发展有何积极意义？
Ch.17
1.为什么说电压测量非常重要？
2.说明数字电压表的基本构成和工作原理，数字电压表的基本量程由那个部件决定？
3.数字万用表的分辨力由哪几项参数确定？
4.采用霍尔元件检测电流时，一般有哪两种测量方式？说明它们的特点和适用场合。
5.试说明怎样增大或减少霍尔式钳形电流表的灵敏度？
6.高、中、低和超高电阻如何划分？测量时各有何特殊考虑？各应采用什么测量方法？
7.为准确测量中高值电阻，可采用不平衡电桥，请推导下图所示电桥的输出表达式，并说明其如何消除电源电压波动的影响。
8.比较频率测量的直接测频法和测周法的异同，试分析影响二者测量精度的因素和进一步提高测量精度的措施。
9.计数法测频系统由那几个部分组成？各起什么作用？
10.计数法测频或测周都不可避免的存在量化误差的主要原因是什么？
11.采用多周期同步测量法测量频率信号有何益处？如何实现对未知频率信号的等精度测量？
12.测量相位差时，为何一般（如脉冲计数法测相位）要先测量或同时测量信号周期？什么条件下测量相位差无须先测量信号周期？
13.当被测信号中存在较大噪声时，脉冲计数法和基于FFT的相位测量方法是否适用？若不能，采用什么相位测量方法可克服噪声影响？
Ch.18 + Ch.19
1.力的测量方法中可以归纳为哪几种测量力的原理。
2.力矩测量一般可以分为哪几种方法，并简述其测量原理。
3.简述相位差式转矩测量仪的工作原理与组成结构。以采用光电型传感器的转矩仪为例，说明如何使转矩的测量误差不受转轴转速变化的影响
4.常用于测量压力的方法中，按工作原理可以分为哪四种？
5.简述电容式压力测量的工作原理和结构特点。
6. 试设计一个水深探测器，使潜水员能知道自己所潜入的深度，画出系统框图，并说明其工作原理。
7. 测量长度时遵循阿贝原则有何意义？
8. 在线测量微小的细金属丝或纤维丝的直径宜用什么测量方案？给出一种具体方法。
9. 简述四种用于物位测量的传感原理与应用方法，指出它们的特点，指出哪几种可适应有防火、防爆要求的场合？哪种物位传感器可测两种密度不同的液体的分界面位置。10.设密封大油罐的油位高度在2~12m范围变化，试问可用哪些传感器测量，试分析其工作原理，画出测量示意图，并指出输出信号与液体之间的关系。
11.用变气隙式自感传感器或变极距型电容器设计一个纸页厚度测量系统方案，使输出电流或电压与纸厚呈线性关系。
12.列举三种采用距离、时间计算式速度测量原理的电子测速方法?指出它们各自的特点以及如何进一步提高测量精度？
13. 绝对振动传感器什么情况下可测量振动位移？什么情况下可测量振动加速器？
14. 为什么磁电式速度传感器必须工作在w>w0的范围？
15.画出一般数字式转速表的测速原理框图，并说明其工作过程。
16.试述激光多普勒测量速度的原理和特点
17.试述伺服式加速度计的工作原理及其特点。
18.在汽车通行的某些路段，如路面不好或行人较多或为交通事故多发地段，往往要求汽车限速行驶，为了防止个别司机违反交通规则，可以在该路段的入口处设置车速检测装置，当车速超速时发出告警信号。请设计一种不妨碍交通并可全天候工作的车速超速监测警告装置。
19.在现代大都市，扶手电梯的应用越来越广泛，但在某些人流不多的场合，会出现扶手电梯在不停地运行，而电梯上无人的情况，这会造成电能浪费，如何利用检测控制技术解决这个问题？
20. 金属线材遇热膨胀，要知道其膨胀系数，需要检测其膨胀后的延伸长度，这时，如用卡尺进行度量，会由于卡尺的接触而影响金属线的温度，产生检测误差。因此最好的检测方案是采用非接触测量方法，试设计这种检测装置。
21. 在下列测试项目中，选择哪种传感器最合适？(1)测试大炮发射时的冲击加速度：压电式加速度；差动变压器式加速度传感器；金属应变式加速度传感器。（2）测量人体血管中的血压：金属应变式压力传感器；硅电容式压力传感器；电感式压力传感器。（3）传送带上塑料零件的计数：电涡流式传感器；霍尔式传感器；光电式传感器。（4）检测高速旋转的发电机主轴的径向振动：电涡流式传感器；压电式加速度传感器；磁电式测振传感器。
22. 现要测一个高速运转轴的轴向移量，测量位移为0.1~0.5mm，并将其转换为电信号。根据所掌握传感器的知识，举出三种可采用的测量方案，画出测量示意图及测量系统组成框图。
23. 举例说明差动式测量结构对结构型传感器提升性能和抗共模干扰的有效作用。
24.压电式加速度传感器敏感的物理量是什么？压电传感器是如何测得三维加速度的？
Ch.21
1．简述流量的定义、瞬时流量和累计流量的概念、体积流量和质量流量的单位。
2. 试述差压流量计的基本原理，差压式流量计由那几个部分组成？简述各部分的功能。
3. 简述涡轮流量的工作原理、组成和特点。
4. 电磁流量计由那几个部分组成？其使用有何限制？主要干扰源有哪些？如何克服？
5. 电磁流量计为什么要采用交变磁场？
6. 叙述转子流量计的基本原理及各种影响因素。
7. 转子流量计在什么情况下对测量值要做修正？如何修正？
8. 超声波流量传感器测量速度的基本原理。
9. 漩涡(涡街)流量传感器根据什么原理做成？涡街发生的频率是如何测量的？
10. 比较压差流量式、电磁式、漩涡式和超声波流量传感器的优缺点。
11. 比较差压式、电磁式、涡轮式和旋涡式等流量传感器的性能特点。
Ch.22
1.说明测量信号放大的目的，常用放大电路有哪些？各适合什么电参量信号放大？
2.同相放大器相对反相放大器的主要优点是什么？传感器的信号调理中为何常常使用高共模抑制比放大电路和高输入阻抗放大电路？仪用放大器主要由哪些部分组成？集成仪用放大器有哪些性能优势？
3.传感器调理电路中为何常用到信号变换电路，如电压-电流转换、电流-电压转换、电压频率转换和电压-脉宽转换，它们各有何用场？
4.列举两种隔离放大器中采用的隔离方式，指出各自的特点。
5.若被测信号变化频率为0~100Hz，应怎样选取载波信号的频率？应怎样选取调幅信号放大器的通频带？信号解调后，怎样选取滤波器的通频带？
6.相敏检波电路与包络检波电路在功能、性能和电路构成上最主要的区别是什么？
7.什么是相敏检波电路的鉴相特性和选频特性？
8.相敏检波电路常用的有哪几种实现方式？
10.简述调幅原理和调频原理，比较两种方式的特点？要实现信号调制，各需满足什么条件？对载波信号有什么要求？
11.为什么希望传感器的信号已形成就已经是已调制信号？主要调制方式有哪两类？
Ch.23
1.什么叫数字滤波?它与硬件滤波器相比有哪些特点?
2.以表格的形式总结所学的数字滤波法，说明它们的优缺点及适用用场合。
3.如何克服系统的非线性误差?
4. 在软件非线性处理中，线性插值法适用于输出特性曲线弯度不太大的场合，而二次抛物线插值法适用于输出特性曲线弯度较大的场合。如果输出特性的曲线弯度介于两者之间，你认为应采用哪种线性补偿方法？取决于什么因素？
5.说明量程自动切换的目的和具体实现的方法。
6.工程量变换的意义和基本原理是什么?
Ch. 24 抗干扰与检测系统设计
1.引起检测系统干扰的主要原因是什么?形成干扰有哪三个要素？
2.干扰的耦合方式有哪几种?抑制电磁干扰主要可采用哪几项措施?
3.常用的屏蔽方法有哪几种?各有什么特点?
4.接地技术对测量系统有何重要性？如何正确使用接地？对传感器和测量电路远离的系统为何要一点接地？印制电路板上的高频和低频电路一般如何接地？
5.对直流电源输出为何要加滤波器？如何配用滤波器？
6.检测系统设计有哪些主要步骤?
7.选用传感器的原则有哪些?
8.在检测系统的组建中预估工作的任务是什么?怎样判断是否完成了正确的预估?
9.一般计算机测量系统的基本组成包括哪些主要环节，每个环节的作用是什么?
西南科技大学2013-2014-2学期 《光电传感技术》本科期末考试试卷（A卷） 参考答案及评分细则 课程代码163990720命题单位理学院：专业物理教研室 一、单项选择题（每题2分，共20分） 1-5：BCDBC6-10：ADCAB 二、填空题（共30分，每题1.5分） 1、光电倍增管或PMT 2、短波 3、雪崩光电二极管（雪崩光敏二极管）；光敏晶体管（光电晶体管、三极管）；光电倍增管（PMT）三者之二即可得分。 4、辐射通量；瓦（W）；发光强度；坎德拉（cd）。 5、测量光电池；太阳能光电池 6、本征吸收；杂质吸收 7、系统误差、随机误差、粗大误差 8、存储；转移 9、硫化镉（CdS） 10、2~2.6；3~5 三、判断题（每题2分，共20分） 1、× 2、√ 3、× 4、√ 5、√ 6、√ 7、× 8、√ 9、×10、× 四、简答题 1、（4分） 锁相放大器是以相关检测技术为基础，利用互相关的原理设计的一种同步相干检测仪。它是一种对检测信号和参考信号进行相关运算的电子设备，利用参考信号频率与输入信号频率相关，与噪声频率不相关，从而从噪声中提取有用信号。 （答出相关检测即可给全分）
2、（5分） 答：LED 是利用注入有源区的载流子自发辐射复合发光（2分）；LD 是受激辐射复合发光（2分）；LD 光源的相干性好（1分）。 3、（6分） 光电倍增管主要由光入射窗、光电阴极、电子光学系统、倍增极和阳极等部分组成。（2分）①光射入窗口；（1分）②光子能量高于光电发射阈值，光电子从光阴极发射；（1分）③光电子被电场加速和电子光学系统聚集，击打到倍增极上，在倍增极电子通过二次发射发生倍增。二次发射在每个后续的倍增极上重复；（1分）④阳极接收到放大的电子，阳极电流将在负载上产生压降，形成输出电压。（1分） 五、计算题（共15分） 1、40.71e e I mA R -==（1分）166bb p e U R k I -==Ω（2分）284bb p e U R k I -==Ω（1分）lg 6lg 40.59lg80lg 40 γ-==-（2分）375bb p e U R k I -==Ω（1分）3lg 6lg 5lg lg 40 1.7360.59 E -=+=，354.45lx E =（3分） 2、t σ===0.5301O C =0.6O C %1000909 .5305301.0%100?=?=t E t σ=0.1000017%=0.11%530.10.6()0.11(%)o t C E ?=±?=?()(100%)x x x x E x σσ=±????=?? 单位=530.0909O C =530.1O C 1 1n i i t t n ==∑（每个计算公式和答案各1分）
《传感与检测技术》课程标准 (60学时) 一、课程概述 （一）课程性质 本课程是高等职业技术学校机电一体化专业核心课程《机电一体化技术》中重要的组成模块，是本专业学生必修的综合技术课程。 （二）课程基本理念 本课程打破了原来各学科体系的框架，将各学科的内容按“项目”进行整合。本课程的“项目”以职业实践活动为主线，因而，它是跨学科的，且理论与实践一体化。本课程体现职业教育“以就业为导向，以能力为本位”的培养理念，即不仅应该强调职业岗位的实际要求，还应强调学生个人适应劳动力市场变化的需要，因而，本课程的设计兼顾了企业和个人两者的需求，着眼于人的全面发展，即以培养全面素质为基础，以提高综合职业能力为核心。 （三）课程设计思路 本课程重点学习传感与检测技术一个模块，模块设置了2个应用型项目，每个项目均由若干个具体的典型工作任务组成，每个任务均将相关知识和实践（含实验）过程有机结合，力求体现“做中学”、“学中做”的教学理念。课程结构框如下图所示。 本课程内容的选择上降低了理论重心，删除繁冗计算，突出实际应用，注重培养学生的应用能力和解决问题的实际工作能力；本课程在内容组织形式上强调了学生的主体性学习，在每个项目实施前，先提出学习目标，再进行任务分析，使学生在学习每个项目开始就知道学习的任务和要求，引起学生的注意与兴趣，然后针对本项目相关理论知识进行介绍，最后给出技能训练的目标、内容、安装、调试及评分标准，以方便学生的自我评价。 二、课程目标
（一）总目标 通过学习，使学生初步掌握终身发展必备的传感与检测相关的基础知识和基本技能，了解这些知识与技能在生产实践中的应用，关注科学技术的现状及发展趋势，了解常用传感器及其检测技术的基础知识，具备安装和使用常用传感器的初步能力，能正确选用与安装调整常用传感器和检测元件。 学习科学探究方法，发展自主学习能力，养成良好的思维习惯和职业规范，能运用相关的专业知识、专业方法和专业技能解决工程中的实际问题。 发展好奇心与求知欲，发展科学探索兴趣，培养坚持真理、勇于创新、实事求是的科学态度与科学精神，有振兴中华，将科学服务于人类的社会责任感。 理解科学技术与社会的相互作用，形成科学的价值观；培养学生的团队合作精神，激发学生的创新潜能，提高学生的实践能力。 （二）具体目标 1．知识与技能 （1）说出传感器的概念与种类，描述各种传感器的最新发展水平和方向。 （2）解释各种常用传感器的基本结构、工作过程及应用特点。 （3）会根据使用要求，查阅传感器性能指标与使用技术，能够正确选用安装常用的传感器。 （4）获得有关传感检测的基础知识和基本技能，学习实验研究的方法，能设计并完成一些传感检测实验。 （5）重视本课程与其他课程之间的联系，能综合运用有关的知识、技能与方法分析和解决工程问题。 2．过程与方法 （1）经历各种科学探究过程，进一步理解科学探究的意义，学习科学探究的基本方法，提高科学探究能力。 （2）在学习过程中，学会运用观察、实验、查阅资料等多种手段获取信息，并运用比较、分类、归纳、概括等方法对信息进行加工。 （3）能对自己的学习过程进行计划、反思、评价和调控，提高自主学习的能力。 （4）通过理论知识和实践活动相结合的一体化学习过程，深入了解实践和理论之间的相互关系。 （5）通过各种实践活动，尝试经过思考发表自己的见解，尝试运用技术知识和研究方法解决一些工程实践问题。 （6）具有一定的质疑能力，分析、解决问题能力，交流、合作能力。 3．情感态度与价值观
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；
2014机械工程测试技术习题 第一章、信号及信号分析 1,求下图周期方波的傅立叶级数（三角函数函数形式）。画出频谱图A(ω)—ω、φ(ω)— ω 图。 2，下图所示周期三角波的数学表达式为 40 2()402A T A t t T x t A T A t t T ?+-<
第二章、传感技术基础 1 电容位移传感器由下式描述： 0.5δ =A C 式中，A =300为传感器探头的横截面积(mm 2)；δ为空气隙距离(mm)。 求空气隙从0.2mm 变到0.3mm 时电容值的变化。空气介质的介电常数1F/m ，真空的介 电常数=8.85×10-12F/m 。 2 下图为一矩形的叠加型电容传感器，极板宽度a=55mm ，长度b=50mm ，极板间距 =0.3mm ，用此传感器测量位移x ，试求此传感器的灵敏度(F/mm)，并画出此传感器的特性曲线。假设介质为空气，ε0=8.85×10-12F/m 。 第三章、信号处理基础 1 已知直流电桥R l=9725Ω ，R 2=8820Ω ，R 3=8850Ω ，R 4=9875Ω ，若激励 电压e 0=24V ，试求输出电压e r ，若R 4可调，试求电桥平衡时的R 4值。 2 选用电阻值R =100Ω ，灵敏度S =2.5的电阻应变片与阻值R =的固定电阻组成电 桥，供桥电压为10V ，当应变片应变为1000时，若要使输出电压大于10mV ，则 可采用何种接桥方式？计算输出电压值(设输出阻抗为无穷大)，并画出接线圈。 3 以阻值，灵敏度S =2的电阻应变片与阻值的固定电阻组成电桥，供桥电压为4V ， 并假定负载电阻无穷大，当应变片上的应变分别为1和1000时，半桥单臂、半桥 双臂及全桥的输出电压，并比较三种情况下的灵敏度。
传感与测试技术复习题 一、填空题： 1. 测量的最基本的形式是 比较 ，测量可分为 直接 和 间接测量 两类。 2. 复杂周期信号展开为三角函数形式的傅立叶级数时，A n 表示谐波分量的 幅值 。 3. 信号x (t )=x 01sin5t +x 02cos(100t +450)，则该信号的周期T = 2π/5 。 4. 频率不同的两个正弦信号，其互相关函数等于 0 。 5. 在相关分析中，自相关函数保留了原信号的 幅值 和 频率 信息，互相关函数保留了原信号的 幅值 、频率 和 相位差 信息。 6. 已知某信号的自相关函数πττ50cos 100)(=x R ，则该信号的均方值=2x ψ 100 。 7. 随机信号的均值μx 、方差σx 2、均方值ψx 2之间的关系是 ψx 2 = σx 2 + μx 2 。 8. 若信号x (t )的傅立叶变换是X (f )，则x (kt )的傅立叶变换是()k X k f //。 9. 复杂周期信号展开为三角函数形式的傅立叶级数时，a 0表示 直流 分量，a n 表示 余弦 分量，b n 表示 正弦 分量。 10. 当信号的时间尺度压缩时，则其频带 展宽 ，幅值 降低 。 11. 求周期信号、非周期信号频谱的数学方法分别是 傅里叶级数 和 傅里叶积分。 12. 周期信号、非周期信号频谱的主要差别是 离散与连续 。 13. 信号x (t )的均值x μ表示信号中的 直流 分量。 14. 周期信号的频谱具有的特点是 离散性 、 谐波性 和 收敛性 。 15. 信号的互相关函数)(τxy R 的峰值偏离原点位置0τ，反映时延0τ时相关程度 最高 。 16. 当时延τ=0时，信号的自相关函数R x (0)= 2 x ψ。 17. 若信号满足)()(t x t x =-，则其傅立叶级数中只有 余弦 项。 18. 测试装置的结构参数是不随时间而变化的系统，则称为 时不变 系统。 19. 测试装置的输出信号拉氏变换与输入信号拉氏变换之比称为装置的 传递函数 。 20. 测试装置在稳态下，其输出信号的变化量y ?与其输入信号的变化量x ?之比值，称为 灵敏度。 21. 已知某位移传感器，当输入量x ?=10mm ，其输出电压变化量y ?=50mV ，则其平均灵敏度为 5mV/mm 。 22. 某测温系统由铂电阻温度传感器、电桥和记录仪三个环节组成，其灵敏度分别为0.4Ω/℃、0.02V/Ω、20mm/V ，则该测温系统的灵敏度 0.16mm/ ℃ 。 23. 二阶系统的动态性能参数为 阻尼比 和 固有频率 。 24. 影响一阶装置动态特性参数是 时间常数 ，原则上希望它越 小 越好。
红外传感器及其应用 班级：****** 姓名：****** 学号：******
机电工程学院 目录 1.什么是红外线 (1) 2.什么是红外传感器 (1) 3.红外传感器的工作原理 (1) 4.红外传感器的分类 (3) 5.红外传感器的应用 (3) 6.红外传感器的发展前景 (5)
前言 在科技高度发达的今天，自动控制和自动检测在人们的日常生活和工业控制所占的比例也越来越重，使人们的生活越来越舒适，工业生产的效率越来越高。而传感器是自动控制中的重要组成部件，是信息采集系统的重要部件，通过传感器将感受或响应的被测量转换成适合输送或检测的信号（一般为电信号），再利用计算机或者电路设备对传感器输出的信号进行处理从而达到自动控制的功能，由于传感器的响应时间一般都比较短，所以可以通过计算机系统对工业生产进行实时控制。红外传感器是传感器中常见的一类，由于红外传感器是检测红外辐射的一类传感器，而自然界中任何物体只要其稳定高于绝对零度都将对外辐射红外能量，所以红外传感器称为非常实用的一类传感器，利用红外传感器可以设计出很多实用的传感器模块，如红外测温仪，红外成像仪，红外人体探测报警器，自动门控制系统等。在我们日常的生活中红外线传感器也是非常的常见，比如我们生活中的各种遥控器，以及电脑使用的鼠标等等，都用到了红外线传感器，所以红外线传感器在先到生活中是不可或缺的一种产品。
1.红外线简介 我们都知道，光有红、橙、黄、绿、青、蓝、紫，这些都是我们用肉眼可以看得见的光，红外光是居这些可见光之外的一种光。红外线就是这种不可见光，实质上是一种电磁波，也称红外热辐射。太阳光谱上红外线的波长大于可见光线，波长为0.75～1000μm。红外线可分为三部分，即近红外线，波长为0.75～1.50μm之间；中红外线，波长为1.50～6.0μm之间；远红外线，波长为6.0～l000μm之间。所有的物体都会发出红外线，都会产生红外辐射，甚至有些动物就是靠红外线来识别物体。 现在提到红外线，我们首先想到就是他的应用。利用它肉眼看不到而戴上特殊的镜片就能看到的特点被广泛应用与军事中，如红外夜视仪、狙击步枪的瞄准镜等，当然生活中到处也都用到红外线，我们常用的遥控器、甚至有些防盗门等等。 2.什么是红外传感器 红外线传感器就是利用所有物体都会产生红外辐射的特性，以及红外光的反射、折射、散射、干涉、吸收等性质，实现自动检测的传感器。 红外传感器是将红外辐射能转换成电能的一种光电器件，通常称为红外探测器。常见的红外传感器有两类:热探测器和光子探测器。 3.红外传感器的工作原理 因为红外辐射的物理本质是热辐射。物体的温度越高，辐射出来的红外线越多，红外辐射的能量就越强。研究发现，太阳光谱各种单色光的热效应从紫色光到红色光是逐渐增大的，而且最大的热效应出现在红外辐射的频率范围内，因此人们又将红外辐射称为热辐射或热射线。
1、求周期信号x(t)=0.5cos10t+0.2cos(100t-45)通过传递函数为H(s)=1/(0.005s+1)的装 置后得到的稳态响应。 2、进行某动态压力测量时，所采用的压电式力传感器的灵敏度为90.9nC/MPa，将它与增益 为0.005V/nC的电荷放大器相连，而电荷放大器的输出接到一台笔式记录仪上，记录仪的灵敏度为20mm/V。试计算这个测量系统的总灵敏度。当压力变化为3.5MPa时，记录笔在记录纸上的偏移量是多少？ 解：若不考虑负载效应，则各装置串联后总的灵敏度等于各装置灵敏度相乘，即 3、用一个时间常数为0.35s的一阶装置去测量周期分别为1s、2s、和5s的正弦信号，问 幅值误差是多少？
4、想用一个一阶系统做100Hz正弦信号的测量，如要求限制振幅误差在5%以内，那么时间 常数应取为多少？若用该系统测量50Hz正弦信号，问此时的振幅误差和相位差是多少？
5、设某力传感器可作为二阶振荡系统处理。已知传感器的固有频率为800Hz，阻尼比 ξ=0.14，问使用该传感器做频率为400Hz的正弦测试时,其幅值比A(ω)和相角差φ(ω)各为多少?
6、一台精度等级为0.5级、量程范围600～1200 C的温度传感器,它最大允许绝对误差是 多少?检验时某点的温度绝对误差是4 C,问此表是否合格? 7、若一阶传感器的时间常数为0.01s,传感器响应幅值误差在10%范围内,此时最高值为 0.5,试求此时输入信号和工作频率范围? 8、某力传感器为一典型的二阶振荡系统,已知该传感器的自振频率=1000Hz,阻尼比ξ=0.7, 试求用它测量频率为600Hz的正弦交变力时,其输出与输入幅值比A(ω)和相位差φ(ω)各为多少?
传感器与检测技术考试试题 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。 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，其内部产生机械压力，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） 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
《传感与检测技术》课程教学大纲 一、课程性质与任务 本课程是电子电器应用与维修专业的专业课。主要内容介绍传感器技术，以模块+项目+任务的模式，将同一被测物理量放在一个模块中，每个项目介绍一种传感器的应用，解决传感器选型和接口技术。 二、课程教学目标 本课程的任务是使学生掌握每种传感器的结构、原理、给你、特性、技术参数、选用原则和转换接口电路的组成原理等。通过学习，提高学生的动手能力及分析、解决问题的能力，培养学生的职业能力。 三、教学内容与要求 模块一为传感器与检测基本知识。 任务一传感器基本知识项目二传感器的测量误差和准确度项目三检测电路基本知识 模块二为温度传感器的应用。 项目一热敏电阻在冰箱温度控制中的应用项目二PN节温度传感器在温室大棚中的应用项目三热电偶在输油管道温度测量中的应用项目四集成温度传感器在数字显示温度表中的应用模块三为光电传感器的应用 项目一光敏电阻在报警器中的应用项目二热释电红外传感器在公共照明中的应用 模块四为压力传感器的应用 项目一电阻应变片在电子秤中的应用项目二压电式传感器在警戒区报警电路中的应用项目三高分析压电薄膜振动感应片在玻
璃破碎报警装置中的应用项目四压阻式压力传感器在数字压力计中的应用 模块五为位移传感器的应用 项目一电位器式位移传感器在机械行程控制位置检测电路中的应用项目二光栅传感器在数控机床位移检测电路中的应用项目三接近传感器在防触电警告电路中的应用项目四电传感器在电动测微仪中的应用项目五超声波车载雷达在测距电路中的应用模块六为流量传感器的应用 项目一涡轮流量计在天然气计量电路中的应用项目二电磁流量计在自来水厂水量监控电路中的应用 模块七为速度传感器的应用 项目一霍尔式传感器在汽车防抱死装置中的应用项目二磁电式传感器在发动机转速检测电路中的应用 模块八为气体与温度传感器的应用 项目一气敏电阻在酒精测试仪中的应用项目二湿敏传感器在自动加湿器装置中的应用 在每个项目的内容组织上，用任务的方式，将理论知识融入到元件的识别与检测、电路的装配、电路的调试和电流的运行中，突出传感器的选用、识别、检测转换电路的装配和调试时的原理分析，是学生真正掌握传感器。 四、教学实施 （一）教学时数安排建议 总课时96课时（其中实训42课时） 模块一为传感器与检测基本知识， 6课时
测试与传感技术作业三答案 测试与传感技术作业三答案 一、单项选择题（每题2分，共20分） 1、在光的作用下，电子吸收光子能量从键合状态过渡到自由状态，引起物体电阻率 的变化，这种现象称为（ D ） A磁电效应 B声光效应 C光生伏特效应 D光电导效应 2、码盘式传感器是建立在编 码器的基础上的，它能够将角度转换为数字编码，是一种数字式的传感器。码盘按结构可 以分为接触式、光电式和（ C ）三种。 A变电式 B磁电式 C电磁式 D感应同步器 3、利用测量仪表指针相对于刻度初始点的位移来决定被测量的方法称为（ C ） A 零位式测量 B 微差式测量 C 偏差式测量 D 直接测量 4、（ C ）的数值越大,热电偶的输出热电势就越大。 A、热端直径 B、热端和冷端的温度 C、热端和冷端的温差 D、热电极的电导率 5、在仿型机床当中利用电感式传感器来检测工件尺寸，该加工检测装置是采了（ C ）测量方法。 A、微差式 B、零位式 C、偏差式 D、零点式 6、时域阶跃响应法和频率响应法是研究传感器的（ A ）的方法。 A 动态特性 B 静 态特性 C 灵敏性 D 迟滞性 7.将电阻应变片贴在( C )上，就可以分别做成测力、位移、加速度等参数的传感器。 A.质量块 A.上升 B.导体 C.弹性元件 D.机器组件 D.归零 D.电阻值 8.半导体热敏电阻率随着温度上升，电阻率( B ) B.迅速下降 C.保持不变 B.体积大小 C.结构参数 9结构型传感器是依靠传感器( C )的变化实现信号变换的。 A.材料物理特性 10.阻抗头是测量振动系统( D )的拾振器。
A.振动位移 B.振动加速度 C.激振力 D.激振力及其响应 二、填空题（每题3分，共30分） 1.如果仅仅检测是否与对象物体接触，可使用ON-OFF型微动开关作为传感器。 2．码盘式传感器是建立在编码器的基础上的，它能够将角度转换为数字编码，是一种数 字式的传感器。码盘按结构可以分为接触式、_光电式_和_电磁式__三种。 3．应变片的选择包括类型的选择、材料的选用、___阻值的选择___、__尺寸的选择 ___等。 4.有源滤波器由集成运放和___ RC网络____组成。 5.采用__交流_____电源供电的电桥称为交流电桥。 6.多路模拟开关由__地址译码器_____和多路双向模拟开关组成。 7.为了提高检测系统的分辨率，需要对磁栅、容栅等大位移测量传感器输出信号进行 ___细分____。 8.若随机信号x(t)、y(t)的均值都为零，当τ→∞时，它们的互相关函数 Rxy(τ)=_____0__。 9．若测量系统无接地点时，屏蔽导体应连接到信号源的对地低阻抗端(或接地端) 10．交流电桥各桥臂的复阻抗分别为Z1，Z2，Z3，Z4，各阻抗的相位角分别为 ?1、?2、?3、?4，若电桥平衡条件为Z1/Z4=Z2/Z3，那么相位平衡条件应为 ?1+?3=?2+?4 。 三、问答题（每小题5分，共20分） 1.简述两类扭矩的测量原理及举例说明相应的扭矩传感器。 答：1)轴类零件受扭矩作用时，在其表面产生切应变，可通过测量该应变检测扭矩， 如电阻应变式扭矩传感器。2)弹性转轴受扭后，两端面的相对转角只与所承受的扭矩有关，且呈比例关系，可通过测量扭转角测量扭矩，如电容式或光电式扭矩传感器。 2、简述应变片在弹性元件上的布置原则，及哪几种电桥接法具有温度补偿作用。答：布置原则有：(1)贴在应变最敏感部位，使其灵敏度最佳； (2)在复合载荷下测量，能消 除相互干扰； (3)考虑温度补偿作用；单臂电桥无温度补偿作用，差动和全桥方式具有温 度补偿作用。 3.涡流式传感器测量位移与其它位移传感器比较，其主要优点是什么?涡流传感
一、填空题 1、传感器的一般定义：“能把外界非电信息转换成电信号输出的器件或装置”或“能把非电量转换成电量的器件或装置”。 2、标准误差的估算一般采用称贝塞尔公式，此公式为：。 3、根据测量误差的性质及产生的原因，可分为三类：系统误差、 随机误差与粗大误差。 4、传感器（变送器）输出的标准信号，即国际电工委员会确定为过程控制系统电模拟信号的统一标准是：4-20mADC 的直流电流信号和 1~5VDC 的直流电压信号。 5、对某一量进行一系列等精度测量，一般以全部测得值的算术平均值作为最后测量结果。算术平均值 的计算公式为：
6、随机误差分布的特点是：（1）对称性、（2）抵偿性、（3）单峰性、（4）有界性。 7、修正值与误差值大小相等符号相反。 8、测量误差有以下三的表示方法：绝对误差、相对误差和引用误差。 9、在测量中作为测量对象的特定量，也就是需要确定量值的量，称为被测量。 10、从技术的层面看，检测技术研究的主要内容是测量原理、测量方法、 测量系统和数据处理四个方面。 11、在电阻应变片的桥式测量电路中，全桥电路的灵敏度是单臂电桥电路的 4 倍 12、半导体材料受到应力作用时，其电阻率会发生变化，这种现象称为压阻效应。 13、电感式传感器可分为：自感式传感器、互感式传感器和电涡流式传感器三类 14、单一式变气隙型自感式传感器的输入——输出特性可表示为： P54 。 15、差动式变气隙型自感式传感器的输入——输出特性可表示为： P55 。 16、电容式传感器的等效电路如图：
其中R P为并联损耗电阻，R S为引线电阻，L为电容器本身的电感与外部引线电感。 17、自感式传感器的等效电路如图： 其中R S为总的等效损耗电阻，C为电容， L为自感线圈自身的纯电感。 18、如图能产生压电效应的石英晶体切片， 纵向轴z称为光轴， 垂直于光轴的x轴称为电轴， 与z轴和x轴同时垂直的y轴称为机械轴。 19、能产生压电效应的石英晶体切片沿X轴方向施加作用力，晶体表面产生电荷，这种压电效应称为纵向压电效应。 20、能产生压电效应的石英晶体切片沿Y轴方向施加作用力，晶体表面产生电荷，这种压电效应称为横向压电效应。
某大学 2016—2017学年第一学期期末考试试题（B 卷） 传感网原理及应用 一、选择题（每小题给出的四个选项中，只有一 项是符合题目要求的，请将其填写在题后的括号 内，每小题 2分，共 30分） 1.下列不属于Ad Hoc 网络的特点的是 （ ） A.多跳的 B.无中心的 C.自组织的 D.拥有大功率基站的 2.无线通信模块消耗能量最小的状态是 （ ） A.发送 B.接受 C.空闲 D.睡眠 3.下列不是无线传感器节点的限制的是 （ ） A.电源能量有限 B.通信能力有限 C.计算存储能力有限 D.通信速率快 4.因特网关注的中心是 （ ） A.数据 B.地址 C.通信速率 D.消耗能量 5.在传感器中，检测输入量最小变化量的特性是 （ ） A.分辨率 B.线性度 C.稳定性 D.重复性 6. 下列不符合传感器节点设计要求的是 （ ） A.存储空间大 B.微型化 C.低功耗 D.低成本 7.下图所示的无线传感网的网络结构是 （ ） A.平面网络结构 B.分级网络结构 C.混合网路结构 D.Mesh 网络结构 8.下列不属于拓扑控制的意义的是 （ ） A.延长网络生命周期 B.减少通信负载 C.辅助路由协议 D. 扩大储存空间 9.GAT 算法中不涉及的是 （ ） A.休眠 B.簇头的选择 C.网络安全 D.定位 10.在低速无线个域网的802.15.4标准中，定义的物理层的载波频 段不包括 （ ） A.10GHZ B.868MHZ
C.915MHZ D.2.4GHZ 11.在能量路由中，源节点—B—A—汇聚节点，在该路径上发送分组 需要的能量之和为（） A.1 B.2 C.3 D.4 12.GAF路由属于（） A.可靠路由协议 B.能量感知路由 C.基于查询的路由 D.地理位置路由 13.在能量管理中，目前人们主要采用的节能策略，除了数据融合， 还包括（） A.休眠机制 B.拓扑控制 C.网络安全 D.时间同步 14.常用的故障检测策略不包括（） A.多数投票策略 B.均值策略 C.中值策略 D.绝对值策略 15.下列传输方式属于点对点的是（） A.ZigBee B.红外 C.蓝牙 D.WiFi 二、判断题（判断下列语句表述是否正确，请在 正确语句后的括号内打“√”，错误语句后的括 号内打“×”，每小题 1分，共 15分） 1.有线网络与无线网络传输媒介不同。（） 2.CAN、Profibus是常见的现场总线。（） 3.在距离相同的情况下，单跳的通信方式要比多跳的通信方式消耗的能量少。（） 4.传感器的稳定性是指传感器的实际输入输出曲线与拟合直线之间的吻合程度。（） 5.无线通信模块的传输介质主要包括无线电、红外、激光等。（） 6.平面网络结构没有中心管理节点，其组网算法比较复杂。（） 7.在STEM-B算法中，目标节点在收到唤醒包以后，不需要发送应答信号。（）8.传感器网络的数据链路层负责数据成帧、帧检测、介质访问、差错控制等。（）9.基于时分复用的MAC协议，为每个节点分配独立的用于数据发送 或者接收的时槽。（） 10.数据融合减小了信息的模糊程度。（） 11.误报率是指发生故障的部件被检测为有故障的概率。（） 12.ZigBee的协调器也可以充当路由器的角色。（） 13.蓝牙运行通信距离正常可达100米。（） 14.WiFi的通信距离普遍要比IrDA的近。（） 15.接入Internet的异构网络，由部分能力高的节点充当网络网关的角色，完成很多复杂的任务。（） 三、名词解释（每小题 5 分，共 15 分） 1.容错
传感与检测技术 一、填空 1、传感器按工作原理分类，有物理传感、化学传感、生物传感。 2、光电二极管进行简易检测时，分析下列情况的阻值。 10K欧姆、无穷大 3、光电三极管是由光窗,三极管和电极组成的。 4、当一些晶体受热时，在晶体两端将产生数量相等而符号相反的电荷，这种由于热变化产生的电极化现象，称为热释电效应。 5、光射到某些物质上，该物质的电导率会变大，这种现象称之为光电导效应。 6、解释下列各物理量：亮电阻：特定光源下电阻；暗电阻：切断电源于30秒后测得的暗阻；光电流：亮电流与暗电流之差。 7、应变式传感器的核心元件是电阻应变片，其工作原理是基于电阻应变效应。 8、在压电效应中顺压电效应是指：机械能转换为电能；逆电效应是指：电能转换为机械能。 9、湿敏传感器通常应满足下列的基本要求：电感应、电容、霍尔、磁性、%RH。 10、智能传感器中，数据处理要涉及如下问题：数据采集、信号处理、信号交换。 11、在智能传感器中数字滤波主要指通过软件来实现的数字滤波。 12、在测控系统中传感器主要作用是信号采集,物理参量变换。 13、传感器是由敏感元件、转换元件、基本转换电路和辅助电源元件组成。 14、红外线是人眼不可见的电磁波,它的波长范围为760nm--1000nm介于可见光和微波之间。 15、光纤的纤芯与包层的折射率差值越大，数值孔径就越大、光纤的集光能力就越强。 16、实验证明，热释电红外传感器加菲涅耳透镜后，其探测距离由原来的2米左右增加到10米以上，甚至更远。 17、光敏电阻在给定的外加额定电压下，受光照时的电流称之为亮电流；无光照时的电流称之为暗电流；光电流等于亮电流和暗电流之和。 18)、CCD是由一系列MOS电容器构成的矩形阵列。 19、阻抗式湿敏传感器必须在交流电压下工作。 20、绝对湿度是指在一定温度及压力条件下,单位体积空气中所含的水蒸汽量，其单位为mg/L。 21)、光射到某些物质上，该物质的电导率会变大，这种现象称之为光电导效应。 二简答题 1`、什么是传感器的灵敏度？ 传感器的灵敏度:达到稳定工作状态时输出变化量与引起变化的输入变化量之比. 2`、什么是传感器的静态、动态特性，它们的区别何在？ 静态特性:传感器在被测处于稳定状态下输入与输出关系. 动态特性:输入量随时间动态变化时,输出也随之变化的响应. 区别:静态特性是在静态标准工作条件下测定的,动态特性是在动态条件下测定的. 3`、衡量传感器静态特性、动态特性的主要指标有那些？ 静态特性:量程与测量范围,线性度,迟滞,灵敏度,重复性,精度,零漂与温漂. 动态特性:传感器在测量运动信号时,其输出量随输入量变化的能力 4`、简述光纤的结构与实用光纤的种类说明？ 光纤的结构:由光纤和包层构成; 光纤种类:阶跃折射率光纤,梯度折射率光纤,阶跃多模光纤,渐变多模光纤,单模光纤. 5`、简述光纤传光原理的基础是什么？说明什么是单模光纤？什么是多模光纤？ 光的传输基于光的内全反射,其传输被限制在光纤中,传送至很远距离,光纤中只传播一种模式的光为单模光纤,能同时传送多模式光的光纤称为多模光纤.
测试与传感技术试题及答案 一、埴空题[每空2分．共26分） 1．铁磁材料在外力的作用下，内部产生应变，从而产生应力，导致各磁畴间的界限发生移 动，各个磁畴的磁化强度矢量转动，破坏了平衡状态，使材料的总磁化强度随之发生变化，这种 现象称为——。 2．用于检测的超声波换能器有——、磁致伸缩型、电磁型、有振板型和弹性 表面波型等。 3．当有电流流过两个不同导体的连接处时，此处便吸收或放出热量(取决于电流的方向)，这种现象叫做——· 4．在自动化探伤中，声源和工件之间有相对运动，由缺陷反射回来的超声波的频率将与声源发射超声波的频率有所不同，这种现象即为———兰——，由此效应引起的频率变化称为——。 5．应变片由——、——及覆盖片三部分组成。 ——两头焊有引出线，作连接测量导线用。 6．传感器在正(输人量增大)反(输入量减小)行程中输出输入曲线不重合称为 ——，它一般由实验方法测得。 7．某些晶体沿着一定方向受到外力作用时，内部会产生极化现象，同时在某两个表面上产 生大小相等符号相反的电荷；当外力去掉后，又恢复到不带电状态；当作用力方向改变时，电荷 的极性也随着改变：晶体受力所产生的电荷量与外力的大小成正比。这种现象叫 。反之，如对晶体施加电场，晶体将在一定方向上产生机械变形；当外加电 场撤去后，该变形也随之消失。这种现象称为——，也称作电致伸缩效应。 8．超声波探伤作为无损探伤的主要手段，在工业检测中应用十分广泛，常用的超声波探伤
方法有共振法、——和脉冲反射法等。 9．电阻丝在外力作用下发生机械变形时，其电阻值发生变化，这一现象叫做 二、选择题：选择正确的答案，将其对应的字母填入横线处。(每空2 分，共26分) 1．声波在介质中传播的速度称为声速。对于不同波型的超声波，其传播速度—— A．不同B．相同 C成线性关系D．纵波的声速约是横波的一半 2．．是测试系统的第一个环节，将被测系统或过程中需要观测的信息转化为人们 所熟悉的各种信号。 A 敏感元件B．转换元件 C传感器D．被测量 3．当超声波在一种介质中传播到界面或遇到另一种介质时，若其方向不垂直于界面，将产生声波的反射、折剔·及——现象。 A．表面波B．兰姆波 C驻波D波型转换 4．利用——制成的光电举件有光敏二极管、光敏三极管和光电池等：利用——可 制成半导体光敏电阻；利用——制成的光电铝件有真空光电管、充气光电管和光电倍增管。 A压电效应B．外光电效应 C磁电效应D．声光效应 E．光生伏特效应F．光电导效应 5．为了消除应变片的温度误差，可采用的温度补偿措施包括：——、——和
传感器与检测技术习题答案 第一章 答：随着我国工业化、信息化步伐加快，现代化建设中的各行各业高效生产对传感器也检测技术的依赖逐步加深。比如：先进的传感器技术助力现代化石油钻井平台建设。 为了能够可靠地采集钻井平台钴机塔架上运动部件的终点位置，使用了感应式传感器。在整个新型钻井中共使用了60个这样的感应式传感器，方形的接近开关对钢质目标的感应距离增大到20mm, 满足了近海海上勘探工作环境极为恶劣的所有要求。 ②稳定性：传感器的输入、输出的单值函数关系最好不随时间和温度二变化，受外界其他因素的干扰影响亦很小，重复性要好。 ③灵敏度：即被测参量较小的变化就可使传感器获得较大的输出信号。
④其他：如耐腐蚀性、功耗、输出信号形式、体积、售价等。 答：功能： 信号调理：在检测系统中的作用是对传感器输出的微弱信号进行检波、转换、滤波、放大等，以方便检测系统后续处理或显示。 信号处理：信号处理时自动检测仪表，检测系统进行数据处理和各种控制的中枢环节，其作用和人类的大脑相类似。 区别： 信号调理作用是把信号规格化，滤除干扰，信号处理则是提取信号中的信息，并对这些信息按照功能要求进行处理。可以说，信号调理是进行信号处理的基础。 组成： 信号调理：信号放大、信号滤波、A/D转换 信号处理：主要是各种信号的嵌入式微控制器、专用高速数据处理器（DSP）等答：分类见表1-1(P8) 答：按照被测参量分类，可以分成测量：电工量、热工量、机械量、物性和成分量、
光学量、状态量等。 答：1.不断拓展测量范围，提高管检测精度和可靠性 2重视非接触式检测技术研究 3检测系统智能化 第二章 答：随机误差：检测仪器或者测量过程中某些未知或无法控制的随机因素（如仪器某些原件器件性能不稳定、外界温度、湿度变化，空中电磁波扰动等）综合作用的结果。随机误差的变化通常难以预测，因此也无法通过实验的方法确定、修正和消除。但是通过足够多的测量比较可以发现随机误差服从某种统计规律。从而进行消除。 系统误差：产生原因大体有：测量所用的工具本身性能不完善或者安装、布置、调整不当；在测量过程中的温度湿度、气压、电磁干扰等环境条件发生变化；测量方法不完善、或者测量所依据的理论本身不完善；操作人员视读方式不当等。系统误差产生的原因和变化规律一般可以通过实验和分析查出，因此系统误差可以设法确定并消除。 粗大误差：一般由外界重大干扰或者仪器故障或不正确的操作引起。存在粗大误差
光传感技术与器件考试 激光原理部分（有30~40分） 1.填空题 ⑴最早的电光源是炭弧光灯，最早的激光器是1960 年由美国家的梅曼制作的红宝石激光器。 ⑵光在各向同性介质中传播时，复极化率的实部表示色散与频率的关系，虚部表示物质吸收与频率的关系. ⑶激光器的基本结构包括激光工作物质、泵浦源和光学谐振腔。激光产生的充分条件是阈值条件和增益饱和效应，必要条件包括粒子数反转分布和减少振荡模式数。 2.试简单说明以下光电子学术语的科学含义： ⑵谱线的多普勒加宽 多普勒展宽是由于气体物质中作热运动的发光粒子所产生的辐射的多普勒频移引起的。 ⑶谱线的自然加宽 自然加宽是由于粒子存在固有的自发跃迁，从而导致它在受激能级上寿命有限所形成 的。 ⑷为什么二能级系统不能产生激光？ （画出二能级图） 当外界激励能量作用于二能级体系物质时，首先建立起自发辐射，在体系中有了初始光辐射之后，一方面物质吸收光，使N1减少、N2增加；另一方面由于物质中存在辐射过程，使N2减小、N1增加，两种过程同时存在，最终达到N1＝N2状态，光吸收和受激发射相等，二能级系统不再吸收光，达到所谓的自发辐射状态，这种状态下N2不再继续增加；即便采用强光照射，共振吸收和受激发射以相同的概率发生，也不能实现粒子数反转。 ⑸以一个三能级原子系统为例，说明激光器的基本组成和产生激光的基本原理。 激光器的基本结构包括激光工作物质、泵浦源、和光学谐振腔。 激光工作物质提供形成激光的能级结构体系，是激光产生的内因。要产生激光，工作物质只有高能态（激发态）和低能态（基态）是不够的，还至少需要有这样一个能级，它可以使得粒子在该能级上具有较长得停留时间或较小得自发辐射概率，从而实现其与低能级之间得粒子数反转分布，这样得能级称为亚稳态能级。这样，激光工作物质应至少具备三个能级。（画三能级图）
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和地位？ 答：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。 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的部分。 ②传感器：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,通常由敏感元件和转换元件组成。 ③信号调理器：对于输入和输出信号进行转换的装置。 ④变送器：能输出标准信号的传感器。 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。 解： 1.3测得某检测装置的一组输入输出数据如下： x 0.9 2.5 3.3 4.5 5.7 6.7 y 1.1 1.6 2.6 3.2 4.0 5.0 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。 解： ，， ，， 拟合直线灵敏度 0.68,线性度±7% 。 1.8什么是传感器的静特性？有哪些主要指标？ 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。 1.9如何获得传感器的静特性？ 答：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。 1.10传感器的静特性的用途是什么？ 答：人们根据传感器的静特性来选择合适的传感器。 1.11试求下列一组数据的各种线性度： x 1 2 3 4 5 6 y 2.20 4.00 5.98 7.9 10.10 12.05 1)理论（绝对）线性度，给定方程为y=2.0x;