1-4传感器作业

国家开放大学《机电一体化系统综合实训》作业1-4参考答案作业1一、名词解释(每小题2分，共10分)1. 测量——是人们借助于专门的设备，通过一定的方法对被测对象收集信息，取得数据概念的过程。

2.灵敏度——指在稳态下，输出的变化量ΔY与输入的变化量ΔX的比值。

即为传感器灵敏度。

S=dy/dx=ΔY/ΔX3. 压电效应——某些电介质，当沿着一定的方向对它施加力而使它产生变形时，内部就会产生极化现象，同时在它的两个表面上将产生符号相反的电荷。

当外力去掉后，它又重新恢复到不带电的状态，这种现象被称为压电效应。

4. 动态误差——在被测量随时间变化过程中进行测量时所产生的附加误差称为动态误差。

5. 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。

二、填空题（每小题2分，共20分)1. 滚珠丝杆中滚珠的循环方式：（内循环）和（外循环）。

2. 机电一体化系统，设计指标和评价标准应包括（性能指标），（系统功能），（使用条件）。

3. 顺序控制系统是按照预先规定的次序完成一系列操作的系统，顺序控制器通常用（PLC）。

4. 某光栅的条纹密度是50条/mm，光栅条纹间的夹角θ=0.001孤度，则莫尔条纹的宽度是（20mm）。

5. 连续路径控制类中为了控制工具沿任意直线或曲线运动，必须同时控制每一个轴的（位置和速度），使它们同步协调到达目标点。

6. 某4极交流感应电机，电源频率为50Hz，转速为1470r/min，则转差率为（0.02）。

7. 齿轮传动的总等效惯量与传动级数（增加而减小）。

8. 累计式定时器工作时有（2）。

9. 复合控制器必定具有（前馈控制器）。

10. 钻孔、点焊通常选用（简单的直线运动控制）类型。

三、选择题（每小题2分，共10分）1. 一般说来，如果增大幅值穿越频率ωc的数值，则动态性能指标中的调整时间ts（）A. 产大B. 减小C. 不变D. 不定2. 加速度传感器的基本力学模型是（）A. 阻尼—质量系统B. 弹簧—质量系统C. 弹簧—阻尼系统D. 弹簧系统3. 齿轮传动的总等效惯量与传动级数（）A. 有关B. 无关C. 在一定级数内有关D. 在一定级数内无关4. 顺序控制系统是按照预先规定的次序完成一系列操作的系统，顺序控制器通常用（）A. 单片机B. 2051C. PLCD. DSP5、伺服控制系统一般包括控制器、被控对象、执行环节、比较环节和检测环节等个五部分。

传感器 课程设计 大纲一、课程目标知识目标：1. 理解传感器的定义、分类和基本工作原理；2. 掌握不同传感器（如温度传感器、光敏传感器、压力传感器等）的特性和应用场景；3. 学会分析传感器在生活中的应用案例，了解传感器技术在工业、医疗、环保等领域的意义。

技能目标：1. 能够正确使用传感器进行数据采集，并进行简单的数据处理；2. 能够设计简单的传感器应用电路，进行实验操作；3. 学会运用传感器技术解决实际问题，提高创新能力。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对传感器技术的好奇心和探究欲望，激发学习兴趣；2. 增强学生对传感器技术在科技发展中的重要作用的认识，提高社会责任感；3. 培养学生团队合作意识，提高沟通与协作能力。

课程性质：本课程为初中物理选修课程，以实践为主，理论联系实际。

学生特点：初中生具备一定的物理基础，好奇心强，善于观察和动手实践。

教学要求：结合学生特点，注重启发式教学，引导学生主动探究，提高实践操作能力。

通过课程学习，使学生达到以上设定的知识、技能和情感态度价值观目标。

在教学过程中，将目标分解为具体的学习成果，便于后续教学设计和评估。

二、教学内容1. 传感器基础知识- 传感器的定义与分类- 传感器的基本工作原理2. 常见传感器介绍- 温度传感器：热敏电阻、热电偶等- 光敏传感器：光敏电阻、光电管等- 压力传感器：应变片式、电容式等- 其他传感器：湿度传感器、声音传感器等3. 传感器应用案例分析- 家用电器中的传感器应用- 工业生产中的传感器应用- 环境监测中的传感器应用4. 传感器实验操作- 传感器数据采集与处理- 简单传感器电路设计- 传感器应用实例制作5. 传感器技术发展及其在现代社会中的应用- 传感器技术的发展趋势- 传感器在科技领域的创新应用教学内容安排与进度：第一课时：传感器基础知识，了解传感器的定义、分类和基本工作原理第二课时：常见传感器介绍，学习各种传感器的特性和应用第三课时：传感器应用案例分析，分析生活中的传感器应用实例第四课时：传感器实验操作（一），学习数据采集与处理方法第五课时：传感器实验操作（二），设计简单传感器电路和应用实例第六课时：传感器技术发展及其在现代社会中的应用，探讨传感器技术的发展趋势和创新应用教材章节：本教学内容参考初中物理选修教材《传感器》相关章节。

作业4 位移传感器与位移测试班级：姓名：学号：成绩：一、填空题1、金属电阻应变片与半导体应变片的物理基础的区别在于，前者利用金属丝的几何变形(应变效应)引起的电阻变化，后者利用半导体材料的电阻率变化(压阻效应)引起的电阻变化。

2、差动变压器式电感传感器的基本原理是利用了电磁感应中的互感现象。

3、为了提高变极距电容式传感器的灵敏度、线性度及减小外部条件变化对测量精度的影响，实际应用时常常采用差动工作方式。

4、金属导体置于交流磁场中，导体表层产生闭合的电流，利用该原理制作的传感器称为电涡流传感器。

这种传感器只能测量金属导体物体。

5、光栅式传感器是依靠莫尔条纹的三大特性: 位移的放大特性，栅距误差的平均效应和__莫尔条纹运动与光栅运动的一一对应关系（光栅栅距与莫尔条纹间距的对应关系）__来进行位移的精密测量的。

6、差动变压器式传感器理论上讲，衔铁位于中心位置时输出电压为零，而实际上输出电压不为零，这个不为零的电压称为零点残余电压；利用差动变压器测量位移时，如果要求区别位移方向可采用差动整流电路或相敏检波电路。

7、电容式和电感式传感器常采用差动式结构，其作用是提高灵敏度，减少非线性度。

二、选择题1. 能够感受湿度的电容式传感器属于变 D 的电容式传感器。

A电阻率 B 相对面积 C 极距 D 介质2. 可变磁阻式传感器的灵敏度S与气隙长度δ有关，δ B灵敏度越高。

A 越大B 越小C 速度越快D 速度越慢3.为了提高自感式传感器灵敏度和线性度，实际应用时常采用D 工作方式。

A同步 B异步 C共模输入 D差动4. 不能用涡流式传感器进行测量的是 D 。

A位移 B材质鉴别 C探伤 D非金属材料5.电阻应变片的输入为 B 。

（A）力（B）应变（C）速度（D）加速度6．为减少变极距型电容传感器灵敏度的非线性误差,应选用 C 类型的传感器为最好。

（A）大间距（B）高介电常数（C）差动式（D）小间距7.金属丝应变片在测量构件应变时，电阻的相对变化主要由 B 来决定的。

作业1一、判断题（每个2分，共18分）题目1滚珠丝杆机构不能自锁。

正确的答案是“对”。

题目2转动惯量大不会对机电一体化系统造成不良影响。

正确的答案是“错”。

题目3谐波齿轮减速器输入转速一般从刚轮输入。

正确的答案是“错”。

题目4直线运动导轨是用来支承和引导运动部件按给定的方向作往复直线运动。

正确的答案是“对”。

题目5在机电一体化系统中，通过增大执行装置的固有频率可有效提高系统的稳定性。

正确的答案是“对”。

题目6在机电一体化系统中，通过提高系统的阻尼能力可有效提高系统的稳定性。

正确的答案是“对”。

题目7在机电一体化系统中，通过消除传动系统的回程误差可有效提高系统的稳定性。

正确的答案是“对”。

题目8在机电一体化系统中，通过提高驱动元件的驱动力可有效提高系统的稳定性。

正确的答案是“错”。

题目9在机电一体化系统中，通过减小机构的传动误差可有效提高系统的稳定性。

正确的答案是“错”。

二、选择题（每个5分，共30分）题目10机电一体化系统的基本功能要素之一：接口的基本功能是（）。

正确答案是：以上三者题目11机电一体化系统的核心是（）。

正确答案是：控制器题目12机电一体化系统中，根据控制信息和指令所要求的动作这一功能的是（）。

正确答案是：执行机构题目13（）不是机电一体化产品。

正确答案是：打字机题目14（）装置是电机一体化系统的感觉器官，它可以从待测对象那里获取能反应待测对象特性和状态的信息。

正确答案是：传感检测题目15Mechatronics是两个不同学科领域名称的组合，这两个不同的学科是（）。

正确答案是：机械学与电子学题目16机电一体化系统（产品）设计方案的常用方法无（）。

正确答案是：经验法题目17在机电一体化系统中，机械传动要满足伺服控制的三个主要要求是（）。

正确答案是：传动精度、稳定性、快速响应性题目18在设计齿轮传动装置时，对于转动精度要求高的降速齿轮传动链，可按什么原则进行设计（）。

正确答案是：输出轴转角误差最小题目19齿轮传动的总等效惯量随传动级数（）。

第一章1-1 什么是测量值的绝对误差、相对误差、引用误差答：绝对误差是指测量值与真值的差，绝对误差是有正、负并有量纲的，即x L ∆=-相对误差分为：实际相对误差和标称相对误差：实际相对误差是指：绝对误差在真值中所占的百分比，即100%Lδ∆=⨯， 由于真值L 往往无法知道，相对误差常用标称相对误差。

标称相对误差是指：绝对误差在实际测量值中所占的百分比，即100%xδ∆=⨯。

引用误差是指：绝对误差在仪表满量程中所占的百分比，即100%γ∆=⨯-测量范围上限测量范围下线Δ——绝对误差；x ——测量值； L ——真值。

1-2 用测量范围为-50~150kPa 的压力传感器测量140kPa 压力时，传感器测得示值为142kPa ，求该示值的绝对误差、实际相对误差、标称相对误差和引用误差。

解：绝对误差 ：x L ∆=-()1421402kPa =-= 实际相对误差：2100%100% 1.43%140L δ∆=⨯=⨯≈ 标称相对误差：2100%100% 1.41%142x δ∆=⨯=⨯≈引用误差：2100%100%1%15050γ∆=⨯=⨯=-+测量范围上限测量范围下线1-3 什么是系统误差系统误差可分为哪几类系统误差有哪些检验方法如何减小和消除系统误差答：在同一测量条件下，多次测量被测量时，绝对值和符号保持不变，或在条件改变时，按一定规律（如线性、多项式、周期性等函数规律）变化的误差称为系统误差。

分两种：前者为恒值系统误差，后者为变值系统误差。

系统误差的检验方法：1.实验对比法2.残余误差观察法3.准则检测法系统误差的减小和消除：1.在测量结果中进行修正2.消除系统误差的根源3.在测量系统中采用补偿措施4.实时反馈修正第二章2-1 什么叫传感器它有哪几部分组成它们的作用及相互关系如何1、传感器是一种以一定的精确度把被测量转换为与之确定对应关系的、便于应用的某种物理量的测量装置。

2、传感器由敏感元件、转换元件和辅助部件组成。

传感器技术习题解答【完善版by在水一方】第一章传感器的一般特性1-6题1－1：答：传感器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称为传感器的静态特性；其主要指标有线性度、灵敏度、精确度、最小检测量和分辨力、迟滞、重复性、零点漂移、温漂。

1－2：答：（1）动态特性是指传感器对随时间变化的输入量的响应特性；（2）描述动态特性的指标：对一阶传感器：时间常数对二阶传感器：固有频率、阻尼比。

1－3：答：传感器的精度等级是允许的最大绝对误差相对于其测量范围的百分数，即A＝ΔA/Y FS＊100％1－4；答：（1）：传感器标定曲线与拟合直线的最大偏差与满量程输出值的百分比叫传感器的线性度；（2）拟合直线的常用求法有：端基法和最小二乘法。

1－5：答：由一阶传感器频率传递函数w(jw)=K/(1+jωτ),确定输出信号失真、测量结果在所要求精度的工作段，即由B/A=K/(1+(ωτ)2)1/2,从而确定ω，进而求出f=ω/(2π).1－6：答：若某传感器的位移特性曲线方程为y1=a0+a1x+a2x2+a3x3+…….让另一传感器感受相反方向的位移，其特性曲线方程为y2=a0－a1x＋a2x2－a3x3＋……，则Δy=y1－y2=2(a1x+a3x3+ a5x5……),这种方法称为差动测量法。

其特点输出信号中没有偶次项，从而使线性范围增大，减小了非线性误差，灵敏度也提高了一倍，也消除了零点误差。

1－7：解：Y FS=200-0=200由A=ΔA/Y FS＊100％有A＝4/200＊100％＝2％。

精度特级为2.5级。

1－8：解：根据精度定义表达式：A＝ΔA/Ay FS*100%,由题意可知：A＝1.5％，Y FS＝100所以ΔA＝A Y FS＝1.5因为 1.4＜1.5所以合格。

1－9：解：Δhmax＝103－98＝5Y FS＝250－0＝250故δH＝Δhmax/Y FS*100%＝2%故此在该点的迟滞是2％。