传感器 习题复习过程

第1章作业解答１．检测系统由哪几部分组成？说明各部分的作用。

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部分组成，分别完成信息获取、转换、显示和处理等功能。

传感器是把被测量（如物理量、化学量、生物量等）变换为另一种与之有确定对应关系，并且便于测量的量（通常是电学量）的装置。

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，这就需要经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检测数值的大小或变化的过程。

目前常用的有模拟式显示、数字式显示和图像式显示三种。

２．非电量的电测法有哪些优点？非电学量电测法的主要优点如下：１）能够连续、自动地对被测量进行测量和记录。

２）电子装置精度高、频率响应好，不仅能适用于静态测量，选用适当的传感器和记录装置还可以进行动态测量甚至瞬态测量。

３）电信号可以远距离传输，便于实现远距离测量和集中控制。

４）电子测量装置能方便地改变量程，因此测量的范围广。

５）可以方便地与计算机相连，进行数据的自动运算、分析和处理。

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？测定稳压电源输出电压随负载电阻变化的情况时，输出电压U o可表示为：U o＝U+ΔＵ其中ΔＵ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U o的要求，因此对ΔＵ这个小量造成的U o的变化就很难测准。

当然，可以改用零位式测量，但最好的方法是采用如下图所示的微差式测量。

图中使用了毫伏表和电位差计，R r 和 E 分别表示稳压电源的内阻和电动势，R L 表示稳压电源的负载，Ｅ１、Ｒ１ 和ＲＰ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为标准值。

复习：一、考试内容覆盖范围：所有课堂上讲过的内容； 二、考试重点：第一章第一节 传感器的基本概念第三节 传感器的特性与主要性能指标 第二章第一节 应变式传感器 第三节 电容式传感器 第三章第二节 热电偶温度传感器 第三节 热敏电阻温度传感器 第四章第二节 霍耳磁敏传感器 第五章第三节 内光电效应器件三、考试题型：单项选择题、判断题、填空题、计算题、分析题 四、复习题及参考答案 （一）分析计算题1、 一只电容位移传感器如习题4-7图所示，由四块置于空气中的平行平板组成。

板A 、C 和D 是固定极板；板B 是活动极板，其厚度为t ，它与固定极板的间距为d 。

B 、C 和D 极板的长度均为a ，A 板的长度为2a ，各板宽度为b 。

忽略板C 和D 的间隙及各板的边缘效应，试推导活动极板刀从中间位置移动x=±a/2时电容C AC 和C AD 的表达式(x=0时为对称位置)。

习题图1解：参见习题图1知C AC 是C AB 与C BC 串联，C AD 是C AB 与C BD 串联。

当动极板向左位移a/2时，完全与C 极板相对，此时 C AB =C BC =ε0ab/d ， 则C AC =C AB /2=C BC /2=ε0ab/2d ； C AD =ε0ab/(2d+t)。

当动极板向右移a/2时，与上相仿，有C AC =ε0ab/(2d+t)；C AD =ε0ab/2d2、 已知平板电容传感器极板间介质为空气，极板面积S=a×a=(2x2)cm 2，间隙d 0=0.1mm 。

求：传感器的初始电容值；若由于装配关系，使传感器极板一侧间隙d 0，而另一侧间隙为d 0+b(b=0.01mm)，此时传感器的电容值。

解：初始电容34120000101.010221085.8---⨯⨯⨯⨯⨯===dSd SC εε=35.4×10-12(F) =35.4pF 当装配不平衡时可取其平均间隙22000b d )b d (d d +=++= =0.1+0.01/2=0.105(mm) 则其电容为3412010105.010221085.8---⨯⨯⨯⨯⨯==d SC ε=33.7×10-12(F)=33.7pF3、 石英晶体压电式传感器，面积为100mm 2，厚度为1mm ，固定在两金属板之间，用来测量通过晶体两面力的变化。

《传感器》习题答案要点第一章思考题与习题1、什么是传感器的静态特性？它有哪些性能指标？答：输入量为常量或变化很慢情况下，输出与输入两者之间的关系称为传感器的静态特性。

它的性能指标有：线性度、迟滞、重复性、灵敏度与灵敏度误差、分辨率与阈值、稳定性、温度稳定性、抗干扰稳定性和静态误差（静态测量不确定性或精度）。

2、传感器动特性取决于什么因素？答：传感器动特性取决于传感器的组成环节和输入量，对于不同的组成环节（接触环节、模拟环节、数字环节等）和不同形式的输入量（正弦、阶跃、脉冲等）其动特性和性能指标不同。

3、某传感器给定相对误差为2%FS ，满度值输出为50mV ，求可能出现的最大误差δ（以mV 计）。

当传感器使用在满刻度的1/2和1/8时计算可能产生的百分误差。

并由此说明使用传感器选择适当量程的重要性。

已知：FS %2=γ, mV y FS 50=；求：δm =？解：∵ %100?=FS my δγ；∴ mV y FS m 1%100=??=γδ若: FS FS y y 211= 则: %4%100251%1001=?=?=FS m y δγ 若: FS FS y y 812= 则: %16%10025.61%1002=?=?=FS m y δγ 由此说明,在测量时一般被测量接近量程(一般为量程的2/3以上),测得的值误差小一些。

4、有一个传感器，其微分方程为x y dt dy 15.03/30=+，其中y 为输出电压（mV ），x 为输入温度（0C ），试求该传感器的时间常数τ和静态灵敏度k 。

已知：x y dt dy 15.03/30=+；求：τ=？，k =?解：将x y dt dy 15.03/30=+化为标准方程式为：x y dt dy 05.0/10=+与一阶传感器的标准方程：kx y dt dy =+τ 比较有： ==)/(05.0)(100C mV k s τ 5、已知某二阶系统传感器的自振频率f0=20k Hz,阻尼比ξ=0.1，若要求传感器的输出幅值误差小于3%，试确定该传感器的工作频率范围。

高考物理电磁学知识点之传感器知识点总复习含答案解析(6)一、选择题1．已知磁敏电阻在没有磁场时电阻很小，有磁场时电阻变大，并且磁场越强电阻值越大．为探测有无磁场，利用磁敏电阻作为传感器设计了如右图所示的电路，电源的电动势E和内阻r不变，在没有磁场时调节变阻器R使电灯L正常发光．若探测装置从无磁场区进入强磁场区，则（）A．电灯L亮度不变B．电灯L亮度变亮C．电流表的示数增大D．电源的内耗功率增大2．氧化锡传感器主要用于汽车尾气中一氧化碳浓度的检测，它的电阻随一氧化碳浓度的变化而变化．在如图所示的电路中，不同的一氧化碳浓度对应着传感器的不同电阻，这样显示仪表（电压表）的指针就与一氧化碳浓度有了对应关系，观察仪表指针就能判断一氧化碳浓度是否超标．有一种氧化锡传感器，其技术资料中给出的是传感器电导（即电阻的倒数）与一氧化碳浓度C的关系曲线如右图所示，则电压表示数U0与一氧化碳浓度C之间的对应关系应该是（）A．B．C．D．3．传感器担负着信息采集的任务，通常是把被测的非电信息，按照一定的规律转化成与之对应的电信息的器件或装置。

下列不属于传感器任务的是：A．将力学量(如形变量)转变成电学量B．将热学量转变成电学量C．将光学量转变成电学量D．将电学量转变成力学量4．电子秤使用的是()A．超声波传感器 B．温度传感器C．压力传感器 D．红外线传感器5．下列说法不正确的是（）A．话筒是一种常见的红外线传感器B．电慰斗内一般装有双金属片温度传感器C．电子秤所使用的测力装置是力传感器D．热敏电阻能够把温度大转换为电阻大小6．某温控电路的原理如图所示，是半导体热敏电阻，R是滑动变阻器，某种仪器要求在的环境中工作，当环境温度偏高或偏低时，控制器会自动启动降温或升温设备，下列说法中正确的是（）A．环境温度降低，的阻值减小B．环境温度升高，变大C．滑片P向下移动时，变大D．调节滑片P的位置能改变降温和升温设备启动时的临界温度7．施密特触发器是具有特殊功能的非门,当加在它的输入端A的电压逐渐上升到某个值时,输出端Y会突然从高电平跳到低电平,而当输入端A的电压下降到另一个值时,Y会从低电平跳到高电平.如图是温度报警器电路示意图,RT是半导体热敏电阻,温度升高时电阻减少,下列分析正确的是A．升高温度时,A端电势降低;升高到某一温度时,Y端电势升高,蜂鸣器会发出报警声B．升高温度时,A端电势升高;升高到某一温度时,Y端电势降低,蜂鸣器会发出报警声C．增大R1时,A端电势降低;增大到某一值时,Y端势升高,蜂鸣器会发出报警声D．增大R1时,A端电势升高;增大到某一值时,Y端势降低,蜂鸣器不会发出报警声8．在如图所示的电路中，电源的电动势E恒定，内阻r=1Ω，R1为光敏电阻（其阻值随光照的增强而减小），定值电阻R2=2Ω，R3=5Ω，电表均为理想电表．则下列说法正确的是（）A ．当光照增强时，电源的效率增大B ．当光照增强时，电容器的电荷量减小C ．光照强度变化时，电压表示数的变化量和电流表示数的变化量之比不变D ．若光敏电阻R 1阻值变化范围为2～9Ω，则光照强度变化前后，ab 段电路消耗的电功率可能相同9．某种角速度计，其结构如图所示．当整个装置绕轴OO ′ 转动时，元件A 相对于转轴发生位移并通过滑动变阻器输出电压，电压传感器(传感器内阻无限大)接收相应的电压信号．已知A 的质量为m ，弹簧的劲度系数为k 、自然长度为l ，电源的电动势为E 、内阻不计．滑动变阻器总长也为l ，电阻分布均匀，装置静止时滑片P 在变阻器的最左端B 端，当系统以角速度ω转动时，则( )A ．电路中电流随角速度的增大而增大B ．弹簧的伸长量为2ml x k m ωω=-C ．输出电压U 与ω的函数式为2Em U k m ωω=- D ．此装置能测量的角速度最大不超过2k m10．热敏电阻是传感电路中常用的电子元件，其电阻R t 随温度t 变化的图线如图甲所示．如图乙所示电路中，热敏电阻R t 与其他电阻构成的闭合电路中，水平放置的平行金属板中带电质点P 处于静止状态，不考虑电流表和电压表对电路的影响，当R t 所在处温度升高时，则( )A ．电压表读数减小B ．电流表读数减小C ．质点P 将向上运动D ．R 3上消耗的功率增大 11．某一火警报警系统原理图如图所示，报警器未画出，a b 、接在电压311sin314()u t V =的正弦交流电源上，t R 为半导体热敏材料制成的传感器，t R 的电阻值随温度升高而减小，下列说法正确的是（）A．电压表V的示数为311VB．电容器C电容增大，灯L变暗C．R所在处出现火警时，电流表A的示数增大tD．R所在处出现火警时，变压器输入功率减小t12．如图电路中，电源电动势为E，内阻为r，R G为光敏电阻，R为定值电阻。

3-1 什么是应变效应？什么是压阻效应？利用应变效应解释金属电阻应变片的工作原理。

【答】1、所谓应变效应是指金属导体在外界作用下产生机械变形（拉伸或压缩）时，其电阻值相应发生变化，这种现象称为电阻应变效应。

2、半导体材料的电阻率ρ随作用应力的变化而发生变化的现象称为压阻效应。

3、应变式传感器的基本工作原理：当被测物理量作用在弹性元件上，弹性元件在力、力矩或压力等作用下发生形变，变换成相应的应变或位移，然后传递给与之相连的应变片，将引起应变敏感元件的阻值发生变化，通过转换电路变成电量输出。

输出的电量大小反映了被测物理量得大小。

3-2 题3－6图为等强度悬臂梁测力系统，1R 为电阻应变片，应变片灵敏系数K ＝2.05，未受应变时，1120R =Ω。

当试件受力F 时，应变片承受平均应变m m /800με＝，试求：① 应变片电阻变化量1R ∆和电阻相对变化量11/R R ∆。

② 将电阻应变片1R 置于单臂测量电桥，电桥电源电压为直流3V ，求电桥输出电压及电桥非线性误差。

③ 若要减小非线性误差，应采取何种措施？分析其电桥输出电压及非线性误差大小。

已知：K ＝2.05，1120R =Ω，4800/8.0010m m εμ-==⨯，3E V = 求：11/R R ∆，1R ∆，0U ， L γ 解：①应变片的电阻相对变化量为 4311/ 2.058.0010 1.6410R R K ε--∆==⨯⨯=⨯电阻变化量为()31111120 1.64100.1968R R R R -⎛⎫∆∆==⨯⨯=Ω ⎪⎝⎭②设电桥的倍率n ＝1，则电桥的输出电压为()()331102113 1.6410 1.2310441R R nE U E V R R n --⎛⎫⎛⎫∆∆==⨯⨯=⨯ ⎪ ⎪+⎝⎭⎝⎭电桥的非线性误差为 11311311112 1.64100.08%2 1.6410112L R R R R R R n R R γ--∆∆⎛⎫⎪⨯ ⎪====∆+⨯⎛⎫∆ ⎪+++ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭③若要减小非线性误差，可以采用差动电桥电路（半桥差动电路或者全桥差动电路）。

1-1 综合传感器的概念。

答:从广义角度定义：凡是利用一定的物质(物理、化学、生物）法则、定理、定律、效应等进行能量转换与信息转换，并且输出与输入严格一一对应的器件或装置；从狭义角度定义：能把外界非电信号转换成电信号输出的器件或装置；国家标准定义是：“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”。

通常有敏感元件和转换元件组成；1-2 一个可供实用的传感器有那几部分构成?各部分的功能是什么？用框图显示传感器系统。

答：组成-—由敏感元件、转换元件、基本电路组成。

1.敏感元件：是直接受被测物理量；以确定关系输出另一物理量的元2.转换元件；是将敏感元件输出的非电量转换成电路参数及电流或电压等电信号.3。

基本转换电路则将该电路转换成便于传输处理电量。

1—3 如果家用小车采用超声波雷达，需要那几部分组成？请画出图。

第2章2-1 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：反映传感器在正(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.2—2 计算传感器线性度的方法有哪几种？有什么差别?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.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。

传感器原理及其应用第一章传感器的一般特性1）信息技术包括计算机技术、通信技术和传感器技术，是现代信息产业的三大支柱。

2）传感器又称变换器、探测器或检测器，是获取信息的工具广义：传感器是一种能把特定的信息（物理、化学、生物）按一定规律转换成某种可用信号输出的器件和装置。

狭义：能把外界非电信息转换成电信号输出的器件。

国家标准（GB7665-87）：定义：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或装置。

3）传感器的组成：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。

转换元件：将敏感元件输出的非电物理量转换成电路参数或电量。

基本转换电路：上述电路参数接入基本转换电路（简称转换电路），便可转换成电量输出。

4）传感器的静态性能指标（1）灵敏度定义: 传感器输出量的变化值与相应的被测量（输入量）的变化值之比,传感器输出曲线的斜率就是其灵敏度。

①纯线性传感器灵敏度为常数，与输入量大小无关；②非线性传感器灵敏度与x有关。

（2）线性度定义:传感器的输入-输出校准曲线与理论拟合直线之间的最大偏离与传感器满量程输出之比，称为传感器的“非线性误差”或“线性度”。

线性度又可分为：①绝对线性度：为传感器的实际平均输出特性曲线与理论直线的最大偏差。

②端基线性度：传感器实际平均输出特性曲线对端基直线的最大偏差。

端基直线定义：实际平均输出特性首、末两端点的连线。

③零基线性度：传感器实际平均输出特性曲线对零基直线的最大偏差。

④独立线性度：以最佳直线作为参考直线的线性度。

⑤最小二乘线性度：用最小二乘法求得校准数据的理论直线。

（3）迟滞定义：对某一输入量，传感器在正行程时的输出量不同于其在反行程时的输出量，这一现象称为迟滞。

即：传感器在正(输入量增大)反（输入量减小）行程中输出输入曲线不重合称为迟滞。

（4）重复性定义：在相同工作条件下，在一段短的时间间隔内，同一输入量值多次测量所得的输出之间相互偏离的程度。

传感器复习大纲传感器习题及答案第一章传感器的定义：能把外界非电信息转换成电信号输出的器件。

传感器的分类：1.按检测的量分类：物理量传感器、化学量传感器、生物量传感器。

2.按输出信号的性质分类：模拟传感器、数字传感器。

3.按传感器的能源分类：有源传感器、无源传感器。

第二章描述传感器静态特性的主要指标：线性度、迟滞、重复性、阈值、灵敏度、稳定性、噪声、漂移等，它们是衡量传感器静态特性优劣的重要指标参数。

灵敏度：是指传感器在稳定工作条件下，输出微小变化增量与引起此变化的输入微小变量的比值。

第三章电阻应变式传感器主要利用金属电阻应变效应或半导体材料的压阻效应制成敏感元件，是测量微小变化的理想传感器。

金属电阻应变片的基本原理是电阻应变效应，了、即导体产生机械形变时它的电阻值发生变化。

对于半导体而言，应变传感器主要是利用半导体材料的压阻效应。

作业。

第四章变极距型、变面积型、变介质型三种形式电容式传感器。

（大概看一下工作原理。

）第五章变磁阻式传感器（自感式传感器）的工作原理。

差动变压器式传感器（互感式传感器）零点残余电压差动变压器测量电路：差动变压器输出交流信号，为正确反映衔铁位移大小和方向，常常采用差动整流电路和相敏检波电路。

P72图由法拉第电磁感应原理可知：一个块状金属导体置于变化的磁场中或在磁场中切割磁力线运动时，导体内部会产生闭合的电流，这种电流像水中旋涡，故称为电涡流，这种现象叫做电涡流效应。

根据电涡流效应制作的传感器称涡流传感器。

电涡流传感器的最大特点是能够对被测量进行非接触测量。

用自己的话描述其工作原理。

（根据法拉第电磁感应原理, 块状金属导体置于变化的磁场中或在磁场中作切割磁力线运动时, 导体内将产生呈涡旋状的感应电流, 此电流叫电涡流, 以上现象称为电涡流效应。

根据电涡流效应制成的传感器称为电涡流式传感器。

按照电涡流在导体内的贯穿情况, 此传感器可分为高频反射式和低频透射式两类, 但从基本工作原理上来说仍是相似的。

复习重点：1、半桥、全桥差动电路Uo计算:2、3、应变片贴法(弹性元件上粘贴电阻应变片构成,粘合剂形成的胶层必须准确迅速地将披测件应变传进到敏感栅上)；4、相敏检波电路分析；5、差动整流电路；6、电涡流式传感器的应用；习题1：第一章——绪论一、选择题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. 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面发展。

其中，典型的传感器智能化结构模式是（D ）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（D ）A.测量B.感知C.信号调节D.转换4. 传感技术的作用以下说法正确的是：（C ）A. 传感技术是产品检测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5. 传感技术的研究内容主要包括：（C）A.信息获取B.信息转换C.信息处理D.信息传输6. 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7、一阶传感器输出达到稳态值的90%所需的时间是（ D ）A.延迟时间B.上升时间C.峰值时间D.响应时间8.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。

9.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10.测量范围为－20mA到20mA模拟指针仪表，测得一个实际值是10mA＝ 2.5% 。

的电流，测得的结果是11mA，则满度相对误差m11.不能实现非接触式测量的传感器是 A 。

《传感器与传感器技术》计算题解题指导（供参考）第1章 传感器的一般特性1-5 某传感器给定精度为2%F·S，满度值为50mV ，零位值为10mV ，求可能出现的最大误差δ(以mV 计)。

当传感器使用在满量程的1/2和1/8时，计算可能产生的测量百分误差。

由你的计算结果能得出什么结论? 解：满量程（F •S ）为50~10=40(mV)可能出现的最大误差为：∆m ＝40⨯2%=0.8(mV)当使用在1/2和1/8满量程时，其测量相对误差分别为：%4%10021408.01=⨯⨯=γ%16%10081408.02=⨯⨯=γ1-6 有两个传感器测量系统，其动态特性可以分别用下面两个微分方程描述，试求这两个系统的时间常数τ和静态灵敏度K 。

（1） T y dtdy5105.1330-⨯=+ 式中，y 为输出电压，V ；T 为输入温度，℃。

（2） x y dtdy6.92.44.1=+ 式中，y ——输出电压，μV ；x ——输入压力，Pa 。

解：根据题给传感器微分方程，得 (1) τ=30/3=10(s)，K =1.5⨯10-5/3=0.5⨯10-5(V/℃)；(2) τ=1.4/4.2=1/3(s)，K =9.6/4.2=2.29(μV/Pa)。

1-7 设用一个时间常数τ=0.1s 的一阶传感器检测系统测量输入为x (t )=sin4t +0.2sin40t 的信号，试求其输出y (t )的表达式。

设静态灵敏度K =1。

解 根据叠加性，输出y (t )为x 1(t )=sin4t 和x 2(t )= 0.2sin40t 单独作用时响应y 1(t )和y 2(t )的叠加，即y (t )= y 1(t )+ y 2(t )。

由频率响应特性：)8.214sin(93.0)1.04arctan(4sin[)1.04(11)]arctan(4sin[)(1)(21211 -=⨯-⋅⨯+=-+⋅+=t t t K t y τωτω)96.7540sin(049.0)]1.040arctan(40sin[2.0)1.040(11)(22 -=⨯-⨯⨯+=t t t y 所以y (t )= y 1(t )+ y 2(t )=0.93sin(4t -21.8︒)+0.049sin(40t -75.96︒)1-8 试分析)()(d )(d t Cx t By t t y A =+传感器系统的频率响应特性。

08信息传感器综合复习题一、填空题（将正确答案填入下列空白处）1现代信息技术的三大支柱是传感器技术、通信技术和计算机技术.3、热电偶传感器的工作基础是热电效应，其产生的热电势包括接触电势和温差电势两部分。

4、基本误差是指传感器或仪表在规定的标准条件下所具有的误差 ___ .5、电容式加速度传感器的主要特点是频率响应快和量程范围大,大多采用_空气或其它气体作阻尼物质.6、传感器的静态特性可以用一组性能指标来描述，如：灵敏度、迟滞、线性度、重复性和漂移等。

7、物体受光照后，其内部原子释放出的电子不逸出导体物体表面，而仍留在内部使物体的电阻率发生变化或产生光电动势的现像被称为内光电效应8、交流电桥平衡必须同时满足两个条件:一复阻抗模平衡条件和复阻抗角平衡条件。

9、霍尔元件灵敏度的物理意义是表示一个霍尔元件在单位激励电流和单位磁感应强度时产生霍尔电势的大小10、用于制作压电传感器的常用压电材料是石英晶体和压电陶瓷_ .11被测量作用到实际物体上，使其某些参数发生变化，参数承载了信息而成为信号。

12、超声波探头按其工作原理可分为压电式、磁致伸缩式、电磁式等，其中以压电式最为常用。

13、 ____________________________________________________________________ 变气隙式自感法感器，当衔铁移动靠近铁芯时，铁芯上的线圈电感量增加_____________________14、半导体应变片是用半导体材料制成的，其工作原理是基于半导体材料的压阻效应.15、光纤传感器由光源、敏感元件和三部分组成.16、在光线作用下，物体的导电性能发生变化或产生光生电动势的效应称为内光电效应. 17•气敏传感器是用来检测气体类别、浓度和成分的传感器.18、红外探测器是利用红外辐射与物质相互作用所呈现的一物理效应来探测红外辐射的.19、因为开环测量系统是由多个环节串联而成的，因此系统的相对误差等于各环节相对误差之和.20、压电式传感器采取串联接法输出电压大，本身电容小，适宜用于以皿作输出信号，并且测量电路输入阻抗很高的场合.21、根据测量数据中的误差所呈现的规律及产生的误差可将其分为系统误差、随机误差和粗大误差。

传感器原理复习题及参考答案1.什么是传感器？按照国标定义，“传感器〞应该如何说明含义？从广义的角度来说，感知信号检出器件和信号处理局部总称为传感器。

我们对传感器定义是：一种能把特定的信息〔物理、化学、生物〕按一定规律转换成某种可用信号输出的器件和装置。

从狭义角度对传感器定义是：能把外界非电信息转换成电信号输出的器件。

我国标准〔GB7665—87〕对传感器〔Sensor/transducer〕的定义是：“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〞。

定义说明传感器有这样三层含义：它是由敏感元件和转换元件构成的一种检测装置；能按一定规律将被测量转换成电信号输出；传感器的输出与输入之间存在确定的关系。

按使用的场合不同传感器又称为变换器、换能器、探测器。

2.传感器应满足的必要条件？（1）输出信号与被测量之间具有唯一确定的因果关系；（2）输出信号信号处理系统匹配；（3）具有尽可能宽的动态围、良好的响应特性、足够高的分辨率和信号噪声比；（4）对被测量的干扰尽可能小，尽可能不消耗被测系统的能量，不改变被测系统原有的状态；（5）性能稳定可靠，抗干扰能力强；（6）适应性强，具有一定的过载能力；（7）便于加工制造，具有互换性；（8）输本钱低，寿命长，使用维护方便。

3.画出传感器组成框图，表达各局部作用。

（1）敏感元件: 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，如位移、应变、光强等。

（2）转换元件：把输入转换成适于传输或测量的可用信号，如电阻、电压、电荷等。

（3）信号调理电路：对可以信号进展转换、放大、运算、调制、滤波等。

4.传感器按工作机理分类有哪些类型？（1）物理型：利用敏感元件的物理构造或功能材料的物理特性及效应制成的传感器。

（2）化学型：利用电化学反响原理，将各种化学物质〔如电解质、化合物、分子、离子〕的状态、成分、浓度等转化成可用信号的传感器。

（3）生物型：利用生物反响〔酶反响、微生物反响、免疫学反响等〕原理，将生物体的葡萄糖、DNA等转换成可用信号的传感器。

第一章传感器习题1．什么是传感器？（传感器定义）传感器是接收信号或刺激并反应的器件，以测量为目的，以一定精度把被测量转换为与之有确定关系的、易于处理的电量信号输出的装置。

2．传感器由哪几个部分组成？分别起到什么作用？传感器一般由敏感元件、转换元件、转换电路三部分组成：1）敏感元件：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。

2 ）转换元件：以敏感元件的输出为输入，把输入转换成电路参数。

3 ）转换电路：上述电路参数接入转换电路，便可转换成电量输出。

3. 传感器发展方向？第2 章热电式传感器1．热电偶冷端温度对热电偶的热电势有什么影响？为消除冷端温度影响可采用哪些措施？半导体热敏电阻的主要优缺点是什么？在电路中是怎样克服的？答：由热电偶的测温原理可以知道，热电偶产生的热电动势大小与两端温度有关，热电偶的输出电动势只有在冷端温度不变的条件下，才与工作温度成单值函数关系。

实际应用时，由于热电偶冷端离工作端很近，且又处于大气中，其温度受到测量对象和周围环境温度波动的影响，因而冷端温度难以保持恒定，这样会带来测量误差。

为消除冷端温度影响，常用的措施有：① 补偿导线法：将热电偶配接与其具有相同热电特性的补偿导线，使自由端远离工作端，放置到恒温或温度波动较小的地方。

端恒温法：把热电偶的冷端置于某些温度不②冷变的装置中，以保证冷端温度不受热端测量温度的影响。

③ 冷端温度校正法。

④ 自动补偿法。

答：热敏电阻是一种电阻值随温度变化的半导体传感器。

它的温度系数很大，比温差电偶和线绕电阻测温元件的灵敏度高几十倍，适用于测量微小的温度变化。

热敏电阻体积小、热容量小、响应速度快，能在空隙和狭缝中测量。

它的阻值高,测量结果受引线的影响小,可用于远距离测量。

它的过载能力强，成本低廉。

但热敏电阻的阻值与温度为非线性关系，所以它只能在较窄的范围内用于精确测量。

热敏电阻在一些精度要求不高的测量和控制装置中得到广泛应用。