第8章热电式传感器

第1章 绪论

1、 本章知识要点：传感器的共性；传感器的基本的基本组成和典型组成；传感器的两个基本功能；传感器的分类；传感器技术的发展趋势。

2、本章重点：传感器的定义与组成；传感器的分类。

一、选择题

1、 下列不属于按传感的工作原理进行分类的传感器是（ ）

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、随着人们对各项产品技术含量要求的不断提高，传感器也朝向智能化方向发展。其中，典型的传感器智能化结构模式是（ ）

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

3、传感器主要完成两方面的功能：检测和（ ）

A．测量 B．感知 C．信号调节 D．转换

4、传感器技术主要体现在：（ ）

A．传感技术是产品检验和质量控制的重要手段

B．传感技术在系统安全经济运行监测中得到了广泛应用

C．传感技术及装置是自动化系统不可缺少的组成部分

D．传感技术的完善和发展推动着现代科学技术的进步

A．信息获取 B．信息转换 C．信息处理 D．信息传输

二、填空题

1、传感器是能感受被测量并按照（ ）转换成可用输出信号的器件或装置，通常由直接响应于被测量的（ ）、产生可用信号输出的（ ）以及相应的（ ）组成。

2、传感技术的共性，就是利用物理定律和物质的（ ），将（ ）转换成（ ）。

3、（ ）是人们为了对被测对象所包含的信息进行定性了解和定量掌握所采取的一系列技术措施。

第2章 传感器的基本特性

1、本章知识要点：传感器基本特性的含义；传感器所测物理量的两种基本形式；传感器的静态特性和动态特性的定义；衡量传感器静态特性的主要指标及其各自的含义；产生迟滞和重复性问题的原因；传感器动态特性的分析方法；线性时不变系统的叠加性和频率保持性；一阶、二阶传感器的频率特性分析；传感器标定和校准的含义；传感器的标定方法。

08自动化章节习题解答

1 第一章 基础习题答案

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

① MEMS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. 时间常数为0.001秒的一阶装置对正弦信号进行测量，要求振幅误差在5%以内，求该装置能够测量的正弦信号的最高频率。

解:

τ=0.001

100/5])2(1[11)(1212ffH …………7

f=52.3 ……………………………………….3

4.设时间常数为5s的温度计，从C20的室温条件下突然输入C80的水中，经过15s之后，温度计的指示值为多少度?(77℃)

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精品 第5章 热电式传感器习题

1、 热电偶结构由哪几部分组成？

2、 用热电偶测温时为什么要进行冷端温度补偿？其冷端温度补偿的方法有哪几种？

3、热电阻温度计有哪些主要优点？

4、 已知铜热电阻—Cul00的百度电阻比W(100)=1.42，当用此热电阻测量50℃温 度时，其电阻值为多少?若测温时的电阻值为92Ω，则被测温度是多少?

解：由 W（100）=R100 /R0 =1.42，则其灵敏度为

C42010042010010042010042101000000100o/..R.RR.RRK 则温度为50℃时，其电阻值为

R50 = R0 +K×50=100+0.42×50=121(W)

当Rt=92W时，由Rt = R0 +Kt，得

t=( Rt﹣R0)/K=(92﹣100)/0.42=﹣19(℃)

5、 将一灵敏度为0.08mV/℃的热电偶与电位计相连接测量其热电势，电位计接线端是30℃，若电位计上读数是60mV，热电偶的热端温度是多少?

解： CCCmVmVt78030/08.060

6、参考电极定律有何实际意义?已知在某特定条件下材料A与铂配对的热电势为13.967mV，材料B与铂配对的热电势是8.345mV，求出在此特定条件下，材料A与材料B配对后的热电势。

解：由标准电极定律

E (T,T0 )=EA铂(T,T0 )﹣EB铂 (T,T0 )

=13.967﹣8.345=5.622(mV)

7、 镍铬—镍硅热电偶灵敏度为0.04mV/℃，把它放在温度为1200℃处，若以指示仪表作为冷端，此处温度为50℃，试求热电势大小。

解： E(1200,50)= (1200-50)×0.04=46(mV)

第一章 传感器的概述

1.传感器的定义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叫做传感器。

2.传感器的共性：利用物理定律或物质的物理、化学、生物等特性，将非电量（位移、速度、加速度、力等）转换成

电量（电压、电流、电容、电阻等）输出。

3.传感器的组成：传感器由有敏感元件、转换元件、信号调理电路、辅助电源组成。传感器基本组成有敏感元件和

转换元件两部分，分别完成检测和转换两个基本功能。

第二章 传感器的基本特性

1.传感器的基本特性：静态特性、动态特性。

2.衡量传感器静态特性的主要指标有：线性度 、灵敏度 、分辨率迟滞 、重复性 、漂移。

3.迟滞产生原因：传感器机械部分存在摩擦、间隙、松动、积尘等。

4.产生漂移的原因：①传感器自身结构参数老化；②测试过程中环境发生变化。

5.例题：

1．用某一阶环节传感器测量100Hz的正弦信号，如要求幅值误差限制在±5%以内，时间常数应取多少？如果用该传感器测量50Hz的正弦信号，其幅值误差和相位误差各为多少？

解：一阶传感器的频率响应特性：

幅频特性：

2.在某二阶传感器的频率特性测试中发现，谐振发生在频率为216Hz处，并得到最大福祉比为1.4比1，试估算该传感器的阻尼比和固有频率的大小。

3.玻璃水银温度计通过玻璃温包将热量传给水银，可用一阶微分方程来表示。现已知某玻璃水银温度计特性的微分方1)(1)(jjH)(11)(Asradfnn/13572162236.014.121)(A)(4)(1)(Anmaxn21222所以，时共振，则当解：二阶系统程是xydtdy310224 ，y代表水银柱的高度，x代表输入温度（℃）。求该温度计的时间常数及灵敏度。

解：原微分方程等价于：xydtdy3102