《传感器与检测技术(第2版)》课后习题10 辐射与波式传感器(66)

附录B 《传感器与自动检测》部分课外作业答案项目19．（1）最大绝对误差为1 ℃（2）示值相对误差分别是5%、1%10．同上题11．由于γx1 = 1.875%、γx2 = 2.5%，因此γx1＜γx2所以选择0～500℃、精度1.5级的温度仪表12．测量结果x =1.099 ± 0.015 MPa（P = 99.73%）13．迟滞误差γH =－0.16%重复性误差γR = 0.13%（需参考相关资料求解）项目22．热端温度t =1192 ℃3．不正确，因为热电势与温度之间的关系为非线性。

正确值应为321℃4．炉子的实际温度t =270 ℃7．温度系数α约为3.88×10-3/℃温度为50℃时的电阻值是119.40项目35．（1）略（2）应变ε=1.52×10-4 m/m、ΔR = 0.04 Ω应变片阻值分别是R1= R4=120.04 Ω、R2= R3=119.96 Ω（3）输出电压U0 = 7.5mV、此时的应变εx=1.25×10-3 m/m在Q点的作用力F =1.46×107 s·h /（l－x）（N）（上式中s为悬臂梁的横截面积、l为悬臂梁的长度、x为应变片到固定端的距离、h为梁的厚度。

此题需参考相关资料求解）项目44．差压ΔP= 7500 Pa、流量q v = 277.49 m3/h项目57．乘积灵敏度K H = 5mv/mA·T8. 转速n = 300 r/min9. 被测电流I x =U H / K H·I c·K B项目67．（1）电容变化量ΔC = 9.87×10-15 F（2）示值变化4.9格8．输出电容值分别为3.54×10-10 F、8.85×10-11 F9．（1）圆筒电容值C = 2.934×10-11 F（2）液位升高后电容变化量ΔC = 1.012×10-12 F。

模块二习题一、填空题1、热敏电阻按其特性来说可分为和。

2、不同型号NTC热敏电阻的测温范围不同一般为。

3、热敏电阻的温度特性曲线是的。

4、热敏电阻为传感器温度仪表一般需要校验一次。

5、当焊件加热到的温度后将焊丝置于焊点，焊料开始熔化并润湿焊点。

6、当焊锡完全润湿焊点后移开烙铁，注意移开烙铁的方向应该是大致的方向。

7、可直接用半导体二极管或将半导体三极管接成二极管做成。

8、温敏三极管，晶体管发射结上的正向电压随温度上升而近似线性。

9、检测温敏二极管的极性，可以通过进行判断，长脚为正极，短脚为负极。

10、两种不同材料的导体(或半导体)A与B的两端分别相接形成闭合回路，就构成了。

11、当两接点分别放置在不同的温度T和T时，则在电路中就会产生热电动势，形成回路电流，这种现象称为，或称为热电效应。

12、热电偶的三个基本定律为、和。

13、晶体管的与热力学温度T和通过发射极电流存在一定的关系。

14、集成温度传感器则是将晶体管的作为温度敏感元件。

15、电流输出式集成温度传感器的特点是 (或摄氏温度)成正比。

二、选择题1、热敏电阻按其特性来说可分为( )。

A 正温度系数热敏电阻PTC和负温度系数热敏电阻NTCB 正温度系数热敏电阻NTC和负温度系数热敏电阻PTCC 正温度系数热敏电阻ETC和负温度系数热敏电阻NTCD 正温度系数热敏电阻PTC和负温度系数热敏电阻ETC2、不同型号NTC热敏电阻的测温范围不同一般为( )。

A -50℃—+300℃B -50℃—+300℃C -50℃—+300℃D -50℃—+300℃3、热敏电阻为传感器温度仪表一般（）需要校验一次。

A 每1—3年B 每2—2.5年C 每1—0.5年D 每2—3年4、当焊锡完全润湿焊点后移开烙铁，注意移开烙铁的方向应该是大致（）的方向。

A 45°B 45°C 45°D 45°5、温敏三极管，晶体管发射结上的正向电压随温度上升而近似线性（）。

传感器检测技术习题参考答案（第⼆版）传感器与检测技术（书号25971）参考答案第1章检测技术基本知识1.选择题（1）C B （2）D （3）A （4）B（5）B2.简答题（1）P13-P14（2）P13-P15；（3）P15-P16（4）P16-P18（5）P19（6）P4（7）P4-P6（8）P6-P7（9）P83.计算题（1）①1℃②5% 1%（2）167.762 Ωσ=0.184Ω4.分析题（1）150V量程150V量程相对误差为0.7%，300V量程相对误差为1.4%（2）0.5级、0.2级、0.2级第2章⼒学量传感器及应⽤1 填空（1）⾦属半导体材料⼏何形变电阻率半导体（2）丝式箔式薄膜式（3）半导体压阻2.简答（1）P29 (2) P29 (3) P36 (4)P40-P41 (5)⼀般来讲，应变⽚的电阻变化较⼩，很难⽤⼀般的电阻测量仪器测量；实际测量系统中，需要把电阻变化转换为电压的变化。

故实际⼀般使⽤电桥电路测量。

(6)P39注意应变⽚应变极性，保证其⼯作在差动⽅式。

(7)P46-47 (8)P48 (9)P49 (10)P50-P51（11）由于外⼒作⽤在压电传感元件上所产⽣的电荷只有在⽆泄漏的情况下才能保存，即需要测量回路具有⽆限⼤的内阻抗，这实际上是达不到的，所以压电式传感器不能⽤于静态测量。

压电元件只有在交变⼒的作⽤下，电荷才能源源不断地产⽣，可以供给测量回路以⼀定的电流，故只适⽤于动态测量。

3.计算题4.分析题（1）P42 (2)P43 （3）（4）参照⾼分⼦压电材料特点分析（5）基本⼯作原理是，当使⽤者将开关往⾥按时，有⼀很⼤的⼒冲击压电陶瓷，由于压电效应，在压电陶瓷上产⽣数千伏⾼压脉冲，通过电极尖端放电，产⽣了电⽕花；将开关旋转，把⽓阀门打开，电⽕花就将燃烧⽓体点燃了。

第3章⼏何量传感器及应⽤1．单项选择（1）D (2)D (3)D (4)A (5)C (6)A(7)A (8)A(9)A2.简述（1）P62-63 (2) P63 (3) P65-68 (4)P68 (5)P70-71 (6)P72-73 (7)P75 (8)P76-77 (9) P77 (10)P82 (11)P83-85 (12)P77 P813.分析题（1）参照电位器式传感器原理分析。

250第10章 辐射与波式传感器（知识点）知识点1 红外传感器10.1.1工作原理(1)红外辐射红外辐射是一种人眼不可见的光线，俗称红外线，因为它是介于可见光中红色光和微波之间的光线。

红外线的波长范围大致在0.76～1000μm ，对应的频率大致在1411Z 410~310H ⨯⨯之间，工程上通常把红外线所占据的波段分成近红外、中红外、远红外和极远红外四个部分。

红外辐射本质上是一种热辐射。

任何物体的温度只要高于绝对零度（－273℃），就会向外部空间以红外线的方式辐射能量。

物体的温度越高，辐射出来的红外线越多，辐射的能量就越强（辐射能正比于温度的4次方）。

另一方面，红外线被物体吸收后将转化成热能。

红外线作为电磁波的一种形式，红外辐射和所有的电磁波一样，是以波的形式在空间直线传播的，具有电磁波的一般特性，如反射、折射、散射、干涉和吸收等。

(2)红外探测器红外传感器是利用红外辐射实现相关物理量测量的一种传感器。

红外传感器的构成比较简单，它一般是由光学系统、红外探测器、信号调节电路和显示单元等几部分组成。

其中，红外探测器是红外传感器的核心器件。

红外探测器种类很多，按探测机理的不同，通常可分为两大类：热探测器和光子探测器。

1)热探测器红外线被物体吸收后将转变为热能。

热探测器正是利用了红外辐射的这一热效应。

当热探测器的敏感元件吸收红外辐射后将引起温度升高，使敏感元件的相关物理参数发生变化，通过对这些物理参数及其变化的测量就可确定探测器所吸收的红外辐射。

热探测器的主要优点：响应波段宽，响应范围为整个红外区域，室温下工作，使用方便。

热探测器主要有四种类型，它们分别是：热敏电阻型、热电阻型、高莱气动型和热释电型。

在这四种类型的探测器中，热释电探测器探测效率最高，频率响应最宽，所以这种传感器发展得比较快，应用范围也最广。

热释电红外探测器是一种检测物体辐射的红外能量的传感器，是根据热释电效应制成的。

所谓热释电效应就是由于温度的变化而产生电荷的现象。

又
2 2f 200 T ，所以： 0 0.523ms
取 0.523ms ， 2f 2 50 100
1 1 ( ) 2 幅值误差： A( ) 1
所以有： 1.32% A() 0
1 100% 1.32%
0 t<0 x(t) { 1 t0 单位阶跃信号：
X(s) L[x(t)] x(t)e st d t
0
进行拉氏变换：
1 s
H(s)
一阶系统传递函数：
Y(s) 1 X(s) 1 s
1 1 1 1 s s s s 1
t /
Y(s) H(s) X(s)
解：①非线性误差： 取六次测量结果的平均值作为输出测量值，即
x :0.02 0.04 0.06 0.08 0.10
y :0.64 4.04 7.47 10.93 14.45
设拟合直线方程为： y a0 a1 x
0.64 4.04 L 7.47 10.93 14.45 则
0.10 14.45
ˆ ：0.604 4.055 y
7.506 10.957 14.408 0.036 0.027 0.042

∴
：0.036
0.015
Lmax 0.042
∴非线性误差为： L ②迟滞误差： 第一循环： 第二循环: 第三循环： ∴
0.042 100% 0.3% 14.5 0.5
Rmax 0.08 100% 100% 0.5714% yFS 14
4
《传感器与检测技术(第 2 版)》习题参考答案(20150914 版)

传感器与检测技术（第二版）参考答案第1章 检测技术基本知识1.1单项选择:1.B2.D3. A4.B1.2见P1；1.3见P1-P3；1.4见P3-P4；1.5 见P5；1.6 （1）1℃（2）5﹪，1﹪ ；1.7 0.5级、0.2级、0.2级；1.8 选1.0级的表好。

0.5级表相对误差为25/70=3.57﹪, 1.0级表相对误差为1/70=1.43﹪；1.9见P10-P11；1.10见P11- P12；1.11 见P13-P14第2章 电阻式传感器及应用2.1 填空1.气体接触，电阻值变化；2.烧结型、厚膜型；3.加热器，加速气体氧化还原反应；4.吸湿性盐类潮解，发生变化2.2 单项选择1.B 2. C 3 B 4.B 5.B 6. A2.3 P17；2.4 P17；2.5P24；2.6 P24；2.7 P24-P25；2.8 P25；2.9 P26；2.10 P30-312.11 应变片阻值较小；2.12P28，注意应变片应变极性，保证其工作在差动方式；2.16 Uo=4m V ；2.17 P34；2.18 P34；2.19 (1) 桥式测温电路，结构简单。

（2）指示仪表 内阻大些好。

（3）RB:电桥平衡调零电阻。

2.20 2.21 线性范围内，希望传感器的灵敏度越高越好；传感器的延迟时间越短越好；传感器的线性范围越宽，则其量程越大，并且能保证一定的测量精度。

2.23 P44；2.33 P45第3章 电容式传感器及应用3.1 P53-P56；3.2 变面积传感器输出特性是线性的。

3.3 P58-P59；3.4 P59-P613.5 当环境相对湿度变化时，亲水性高分子介质介电常数发生改变，引起电容器电容值的变化。

属于变介电常数式。

3.6 参考变面积差动电容传感器工作原理。

参考电容式接近开关原理。

3.8 （1）变介电常数式；（2）参P62 电容油料表原理第4章 电感式传感器及应用4.1 单项选择1.B；2.A4.2 P65；4.3 P68；4.4 螺线管式电感传感器比变隙式电感传感器的自由行程大。

第2章习题解答1.填空题（1）正比。

（2）基片、金属丝（电阻丝）或金属箔、覆盖层以及引线。

（3）金属应变片,半导体,金属丝式、箔式、薄膜式（4）线路补偿,应变片自补偿。

（5）粘贴式半导体应变片、扩散型压阻传感器。

（6）零位漂移,灵敏度漂移。

（7）扩散电阻值,温度系数,串联电阻.（8）压阻系数,串联二极管。

（9）电阻元件、骨架及电刷(滑动触点)。

2.什么是电阻应变效应？所谓的电阻应变效应，就是导体或半导体在受到外力的作用下，会产生机械变形，从而导致其电阻值发生变化的现象。

3.简述金属电阻应变片的结构及工作原理。

金属电阻应变片的结构如图2-2所示，它主要由基片、金属丝（电阻丝）或金属箔、覆盖层以及引线等4部分组成。

电阻丝（箔）以曲折形状（栅形，称为敏感栅）用黏结剂粘贴在绝缘基片上，两端通过引线引出，丝栅上面再粘贴一层绝缘保护膜。

把应变片贴于被测变形物体上，敏感栅跟随被测物体表面的形变而使电阻值改变，只要测出电阻的变化就可以得知形变量的大小。

4.简述电阻应变片的粘贴步骤。

1)试件的表面处理。

为了保证一定的粘合强度，必须将试件表面处理干净，清除杂质、油污及表面氧化层等。

粘贴表面应保持平整，表面光滑。

最好在表面打光后，采用喷砂处理。

面积约为应变片的3~5倍。

2)确定贴片位置。

在应变片上标出敏感栅的纵、横向中心线，在试件上按照测量要求划出中心线。

精密的可以用光学投影方法来确定贴片位置。

3)粘贴应变片。

首先用甲苯、四氯化碳等溶剂清洗试件表面。

如果条件允许，也可采用超声清洗。

应变片的底面也要用溶剂清洗干净，然后在试件表面和应变片的底面各涂一层薄而均匀的胶水等。

贴片后，在应变片上盖上一张聚乙烯塑料薄膜并加压，将多余的胶水和气泡排出。

加压时要注意防止应变片错位。

4)固化处理。

贴好应变片后，根据所使用的粘合刑的固化工艺要求进行固化处理和时效处理。

5)粘贴质量检查。

检查粘贴位置是否正确，粘合层是否有气泡和漏贴，敏感栅是否有短路或断路现象，以及敏感栅的绝缘性能等。

传感器与检测技术（胡向东，第 2 版）习题解答王涛第1 章归纳什么是传感器？答：传感器是能够感觉规定的被测量并依照必然规律变换成可用输出信号的器件和装置，平时由敏感元件和变换元件组成。

传感器的共性是什么？答：传感器的共性就是利用物理定律或物质的物理、化学或生物特点，将非电量（如位移、速度、加速度、力等）输入变换成电量（电压、电流、频率、电荷、电容、电阻等）输出。

传感器一般由哪几部分组成？答：传感器的基本组成分为敏感元件和变换元件两部分，分别完成检测和变换两个基本功能。

其他还需要信号调理与变换电路，辅助电源。

被测敏感元传感元信号调理变换电传感器是如何分类的？答：传感器可按输入量、输出量、工作原理、基本效应、能量变换关系以辅助电及所包括的技术特点均分类，其中按输入量和工作原理的分类方式应用较为宽泛。

① 按传感器的输入量（即被测参数）进行分类按输入量分类的传感器以被测物理量命名，如位移传感器、速度传感器、温度传感器、湿度传感器、压力传感器等。

② 按传感器的工作原理进行分类依照传感器的工作原理（物理定律、物理效应、半导体理论、化学原理等），能够分为电阻式传感器、电感式传感器、电容式传感器、压电式传感器、磁敏式传感器、热电式传感器、光电式传感器等。

③ 按传感器的基本效应进行分类依照传感器敏感元件所包括的基本效应，能够将传感器分为物理传感器、化学传感器和生物传感器。

改进传感器性能的技术路子有哪些？答：①差动技术；②平均技术；③补偿与修正技术；④障蔽、间隔与搅乱控制；⑤牢固性办理。

第2 章传感器的基本特点什么是传感器的静态特点？描述传感器静态特点的主要指标有哪些？答：传感器的静态特点是它在稳态信号作用下的输入、输出关系。

静态特点所描述的传感器的输入 - 输出关系中不含时间变量。

衡量传感器静态特点的主要指标是线性度、矫捷度、分辨率、迟滞、重复性和漂移。

利用压力传感器所得测试数据以下表所示，计算非线性误差、迟滞和重复性误差。

第5章电容式传感器一. 单项选择题如将变而积型电容式传感器接成差动形式，则其灵敏度将（A. 保持不变B. 增大一倍C. 减小一倍D. 增大两倍差动电容传感器采用脉冲调宽电路作测量电路时，其输出电压正比于（B. C-C2/C1+C2当变隙式电容传感器的两极板极间的初始距离dO 增加时，将引起传感器的（当变间隙式电容传感器两极板间的初始距离d 增加时，将引起传感器的（用电容式传感器测量固体或液体物位时，应该选用（A. 变间隙式A. 适用于变极板距离和变介质型差动电容传感器B. 适用于变极板距离差动电容传感器且为线性特性C. 适用于变极板距离差动电容传感器且为非线性特性D. 适用于变面积世差动电容传感器且为线性特性 10、下列不属于电容式传感器测量电路的是（）11＞在二极管双T 型交流电桥中输出的电压U 的大小与（A.仅电源电压的幅值和频率)o)oA. C-C 2C. C1+C2/C1-C2D. AC1/C1+AC2/C23、 A. 灵敏度K 。

增加B. 灵敏度K 。

不变C. 非线性误差增加D. 非线性误差减小4、 A. 灵敏度会增加 B. 灵敏度会减小 C. 非线性误差增加D. 非线性误差不变B.变面积式 6、 7、 8、 9、C.变介电常数式D.空气介质变间隙式电容式传感器通常用来测量（A.交流电流B.电场强度电容式传感器可以测量（A.压力B.加速度电容式传感器等效电路不包括（A.串联电阻 C.并联损耗电阻)o)oC.重量D.位移B. D. 0.电场强度 D.交流电压谐振冋路 不等位电阻关于差动脉冲宽度调制电路的说法正确的是（A. 调频测量电路B. 运算放大器电路C.脉冲宽度调制电路D.相敏检波电路）相关B.电源电压幅值、频率及T型网络电容Cl和C2大小C.仅T型网络电容C1和C2大小D.电源电压幅值和频率及T型网络电容C1大小12、电容式传感器做成差动结构后，灵敏度提髙了（）倍A. 1B. 2C. 3D. 0二、多项选择题1、极距变化型电容式传感器，其灵敏度与极距（）0A.成正比B.平方成正比C.成反比D.平方成反比2、变间隙式电容传感器测量位移量时，传感器的灵敏度随（）而增大。

传感器与检测技术（胡向东，第2版）习题解答王涛第1章概述1.1 什么是传感器？答：传感器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，通常由敏感元件和转换元件组成。

1.2 传感器的共性是什么？答：传感器的共性就是利用物理定律或物质的物理、化学或生物特性，将非电量（如位移、速度、加速度、力等）输入转换成电量（电压、电流、频率、电荷、电容、电阻等）输出。

1.3 传感器一般由哪几部分组成？答：传感器的基本组成分为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。

另外还需要信号调理与转换电路，辅助电源。

答：传感器可按输入量、输出量、工作原理、基本效应、能量变换关系以及所蕴含的技术特征等分类，其中按输入量和工作原理的分类方式应用较为普遍。

①按传感器的输入量（即被测参数）进行分类按输入量分类的传感器以被测物理量命名，如位移传感器、速度传感器、温度传感器、湿度传感器、压力传感器等。

②按传感器的工作原理进行分类根据传感器的工作原理（物理定律、物理效应、半导体理论、化学原理等），可以分为电阻式传感器、电感式传感器、电容式传感器、压电式传感器、磁敏式传感器、热电式传感器、光电式传感器等。

③按传感器的基本效应进行分类根据传感器敏感元件所蕴含的基本效应，可以将传感器分为物理传感器、化学传感器和生物传感器。

1.6 改善传感器性能的技术途径有哪些？答：①差动技术；②平均技术；③补偿与修正技术；④屏蔽、隔离与干扰抑制；⑤稳定性处理。

第2章传感器的基本特性2.1 什么是传感器的静态特性？描述传感器静态特性的主要指标有哪些？答：传感器的静态特性是它在稳态信号作用下的输入、输出关系。

静态特性所描述的传感器的输入-输出关系中不含时间变量。

衡量传感器静态特性的主要指标是线性度、灵敏度、分辨率、迟滞、重复性和漂移。

2.3 利用压力传感器所得测试数据如下表所示，计算非线性误差、迟滞和重复性误差。

设压量变化不大的条件下，可以用切线或割线拟合、过零旋转拟合、端点平移拟合等来近似地代表实际曲线的一段（多数情况下是用最小二乘法来求出拟合直线）。

第一章习题参考解1.1 什么是传感器？传感器特性在检测系统中起什么作用？答：传感器（Transducer/sensor）的定义为：“能感受（或响应）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”。

传感器的基本特性是指传感器的输入—输出关系特性，是传感器的内部结构参数作用关系的外部特性表现。

不同的传感器有不同的内部结构参数，这些内部结构参数决定了它们具有不同的外部特性。

对于检测系统来说存在有静态特性和动态特性。

一个高精度的传感器，必须要有良好的静态特性和动态特性，从而确保检测信号（或能量）的无失真转换，使检测结果尽量反映被测量的原始特征。

1.2 画出传感器系统的组成框图，说明各环节的作用。

答：传感器一般由敏感元件、变换元件和其他辅助元件组成，组成框图如图所示。

敏感元件——感受被测量，并输出与被测量成确定关系的其他量的元件，如膜片和波纹管，可以把被测压力变成位移量。

若敏感元件能直接输出电量（如热电偶），就兼为传感元件了。

还有一些新型传感器，如压阻式和谐振式压力传感器、差动变压器式位移传感器等，其敏感元件和传感器就完全是融为一体的。

变换元件——又称传感元件，是传感器的重要组成元件。

它可以直接感受被测量（一般为非电量）而输出与被测量成确定关系的电量，如热电偶和热敏电阻。

传感元件也可以不直接感受被测量，而只感受与被测量成确定关系的其他非电量。

例如差动变压器式压力传感器，并不直接感受压力，而只是感受与被测压力成确定关系的衔铁位移量，然后输出电量。

一般情况下使用的都是这种传感元件。

信号调理与转换电路——能把传感元件输出的电信号转换为便于显示、记录和控制的有用信号的电路。

信号调理与转换电路根据传感元件类型的不同有很多种类，常用的电路有电桥、放大器、振荡器和阻抗变换器等。

1.3 什么是传感器的静态特性？它有哪些性能指标？如何用公式表征这些性能指标？答：传感器的静态特性是它在稳态信号作用下的输入—输出关系。

0.1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解： 1.2解：601051030033=⨯⨯=∆∆=-X U k Cmm S S S S ︒=⨯⨯=⨯⨯=/20.50.22.03211.3解：带入数据得：b kx y +=)(b kx y i i i +-=∆22)(i i i i i i x x n y x y x n k ∑-∑∑∑-∑=222)()(i i i i i i i x x n y x x y x b ∑-∑∑∑-∑∑=68.0=k 25.0=b1.3拟合直线灵敏度0.68,线性度±7%∴25.068.0+=x y %7535.0%100max ±=±=⨯∆±=FS L y L γ238.01=∆35.02-=∆16.03-=∆11.04-=∆126.05-=∆194.06-=∆1.4解：设温差为R,测此温度传感器受幅度为R 的阶跃响应为(动态方程不考虑初态)())1(3/t e R t y --=当()3R t y =时⇒22.132ln 3=-=t 当()2R t y =时⇒08.221ln 3=-=t1.5解：此题与炉温实验的测飞升曲线类似: 1.6解：())1(9010/T t e t y --+=由()505=y ⇒51.895ln 5=-=T ()⎩⎨⎧=--=-5.0)1(2025/T e t y T t ()68.71=y ()36.52=y1.7解：所求幅值误差为1.109,相位滞后n n j s n n n j s s j G ωωξωωωξωωωω21122222+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=++==）（()109.110005005.021********211222222=⎥⎦⎤⎢⎣⎡⨯⨯+⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛-=⎥⎦⎤⎢⎣⎡+⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=n n j G ωωξωωω'42331000500110005005.02122121︒-=⎪⎭⎫ ⎝⎛-⨯⨯-=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=--tg tg n n ωωωωξϕ'4233︒1.8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。

综合测试题及参考答案（4套）综合试题一一、单项选择题（本大题共10小题，每小题2分，共20分）在每小题列出的四个选项中只有一个选项是符合题目要求的，请将正确选项前的字母填在题后的括号内。

错选、多选和未选均不得分。

1、传感器的主要功能是（）。

A. 检测和转换B. 滤波和放大C. 调制和解调D. 传输和显示2、在直流电路中使用电流表和电压表测量负载功率的测量方法属于（）。

A. 直接测量B. 间接测量C. 组合测量D. 等精度测量3、电阻应变片配用的测量电路中，为了克服分布电容的影响，多采用( )。

A．直流平衡电桥 B．直流不平衡电桥C．交流平衡电桥 D．交流不平衡电桥4、差动螺线管式电感传感器配用的测量电路有( )。

A．直流电桥 B．变压器式交流电桥C．相敏检波电路 D．运算放大电路5、实用热电偶的热电极材料中，用的较多的是（）。

A．纯金属 B．非金属C．半导体 D．合金6、光电管和光电倍增管的特性主要取决于（）。

A．阴极材料 B．阳极材料C．纯金属阴极材料 D．玻璃壳材料7、用光敏二极管或三级管测量某光源的光通量时，是根据它们的什么特性实现的( )。

A．光谱特性 B．伏安特性C．频率特性 D．光电特性8、超声波测量物位是根据超声波在两种介质的分界面上的什么特性而工作的（）。

A. 反射B. 折射C. 衍射D. 散射9、下列关于微波传感器的说法中错误的是（）。

A. 可用普通电子管与晶体管构成微波振荡器B. 天线具有特殊结构使发射的微波具有尖锐的方向性C. 用电流—电压特性呈非线性的电子元件做探测微波的敏感探头D. 可分为反射式和遮断式两类10、用N 型材料SnO 2制成的气敏电阻在空气中经加热处于稳定状态后，与NO 2接触后（ ）。

A ．电阻值变小B ．电阻值变大C ．电阻值不变D ．不确定二、简答题（本大题共5小题，每小题6分，共30分）1、什么是传感器动态特性和静态特性？简述在什么条件下只研究静态特就能够满足通常的需要，而在什么条件下一般要研究传感器的动态特性？实现不失真测量的条件是什么？2、分析如图6.1所示自感式传感器当动铁心左右移动时自感L 变化情况（已知空气隙的长度为x1和x2，空气隙的面积为S ，磁导率为μ，线圈匝数W 不变）。

第10章习题解答1.填空题1）成分和浓度。

2)敏感元件、加热器和外壳。

烧结型、薄膜型和厚膜型。

3）氧化和还原，阻值4)湿敏元件，转换电路，电信号。

5)水蒸气，绝对湿度，相对湿度。

6)水蒸气气压，饱和水蒸气压。

7）电阻式、电容式、频率式等。

相对湿度、绝对湿度、结露和多功能式。

电解质式、陶瓷式、有机高分子式。

8）高分子电阻式湿度传感器、高分子电容式湿度传感器和结露传感器等9）具有选择敏感作用，离子选择电极（ISE）与金属氧化物半导体（MOSFET）10）界面电势，被测离子的浓度。

11）生物或生物物质，检测与识别。

12）酶在催化反应中，电信号13）测量氧的消耗量，测量H2O2生成量14）固定微生物膜，电化学装置15）半导体传感器，生物分子功能膜、识别器件。

2. 简述对气敏传感器的性能要求。

气敏传感器的性能必须满足下列条件：(1) 能够检测易爆炸气体的允许浓度、有害气体的允许浓度和其他基准设定浓度，并能及时给出报警、显示和控制信号。

(2) 对被测气体以外的共存气体或物质不敏感。

(3) 性能长期稳定性好、重复性好、动态特性好、响应迅速。

(4) 使用、维护方便，价格便宜等。

由于半导体气敏传感器具有灵敏度高、响应快、使用寿命长和成本低等优点，应用很广。

3.简述半导体气体传感器有哪些分类？按照半导体变化的物理特征，可分为电阻型和非电阻型两类。

前者是利用敏感元件吸附气体后电阻值随着被测气体的浓度改变来检测气体的浓度或成分；后者是利用二极管伏安特性和场效应管的阈值电压变化来检测被测气体。

按照半导体与气体相互作用时产生的变化只限于半导体表面或深入到半导体内部，又可分为表面电阻控制型和体电阻控制型。

前者当半导体表面吸附气体后，使半导体的载流子增多或减小来引起半导体电导率变化，但内部化学组成不变；后者当半导体与气体发生反应后，使半导体晶格发生变化而引起电导率改变。

4.试简要介绍电阻型半导体气敏传感器的工作原理。

电阻型半导体气敏传感器利用敏感元件吸附气体后电阻值随着被测气体的浓度改变来检测气体的浓度或成分。

传感器与检测技术胡向东第》习题解答传感器与检测技术（胡向东，第2版）习题解答王涛第1章概述1.1 什么是传感器？答：传感器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，通常由敏感元件和转换元件组成。

1.2 传感器的共性是什么？答：传感器的共性就是利用物理定律或物质的物理、化学或生物特性，将非电量（如位移、速度、加速度、力等）输入转换成电量（电压、电流、频率、电荷、电容、电阻等）输出。

1.3 传感器一般由哪几部分组成？答：传感器的基本组成分为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。

①按传感器的输入量（即被测参数）进行分类按输入量分类的传感器以被测物理量命名，如位移传感器、速度传感器、温度传感器、湿度传感器、压力传感器等。

②按传感器的工作原理进行分类根据传感器的工作原理（物理定律、物理效应、半导体理论、化学原理等），可以分为电阻式传感器、电感式传感器、电容式传感器、压电式传感器、磁敏式传感器、热电式传感器、光电式传感器等。

③按传感器的基本效应进行分类根据传感器敏感元件所蕴含的基本效应，可以将传感器分为物理传感器、化学传感器和生物传感器。

1.6 改善传感器性能的技术途径有哪些？答：①差动技术；②平均技术；③补偿与修正技术；④屏蔽、隔离与干扰抑制；⑤稳定性处理。

第2章传感器的基本特性2.1 什么是传感器的静态特性？描述传感器静态特性的主要指标有哪些？答：传感器的静态特性是它在稳态信号作用下的输入、输出关系。

静态特性所描述的传感器的输入-输出关系中不含时间变量。

衡量传感器静态特性的主要指标是线性度、灵敏度、分辨率、迟滞、重复性和漂移。

2.3 利用压力传感器所得测试数据如下表所示，计算非线性误差、迟滞和重复性误差。

设压力为0MPa时输出为0mV，压力为0.12MPa 时输出最大且为16.50mV。

解：①求非线性误差，首先要求实际特性曲线与拟合直线之间的最大误差，拟合直线在输入量变化不大的条件下，可以用切线或割线拟合、过零旋转拟合、端点平移拟合等来近似地代表实际曲线的一段（多数情况下是用最小二乘法来求出拟合直线）。