CH9光电式传感器含答案传感器与检测技术第2版习题及解

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。

第9章光电式传感器一、单项选择题1、下列光电式传感器中属于有源光敏传感器的是（）。

A. 光电效应传感器B. 红外热释电探测器C. 固体图像传感器D. 光纤传感器2、下列光电器件是根据外光电效应做出的是（）。

A. 光电管B. 光电池C. 光敏电阻D. 光敏二极管3、当光电管的阳极和阴极之间所加电压一定时，光通量与光电流之间的关系称为光电管的（）。

A. 伏安特性B. 光照特性C. 光谱特性D. 频率特性4、下列光电器件是基于光导效应的是（）。

A. 光电管B. 光电池C. 光敏电阻D. 光敏二极管5、光敏电阻的相对灵敏度与入射波长的关系称为（）。

A. 伏安特性B. 光照特性C. 光谱特性D. 频率特性6、下列关于光敏二极管和光敏三极管的对比不正确的是（）。

A. 光敏二极管的光电流很小，光敏三极管的光电流则较大B. 光敏二极管与光敏三极管的暗点流相差不大C. 工作频率较高时，应选用光敏二极管；工作频率较低时，应选用光敏三极管D. 光敏二极管的线性特性较差，而光敏三极管有很好的线性特性7、光电式传感器是利用（）把光信号转换成电信号。

A. 被测量B. 光电效应C. 光电管D. 光电器件8、光敏电阻的特性是（）A．有光照时亮电阻很大 B．无光照时暗电阻很小C．无光照时暗电流很大 D．受一定波长范围的光照时亮电流很大9、基于光生伏特效应工作的光电器件是（）A．光电管 B.光敏电阻C．光电池 D.光电倍增管10、CCD以（）为信号A. 电压B.电流C．电荷 D.电压或者电流11、构成CCD的基本单元是（）A. P型硅B.PN结C. 光电二极管D.MOS电容器12、基于全反射被破坏而导致光纤特性改变的原理，可以做成（）传感器，用于探测位移、压力、温度等变化。

A.位移B.压力C.温度D.光电13、光纤传感器一般由三部分组成，除光纤之外，还必须有光源和( )两个重要部件。

A.反射镜B.透镜C.光栅D.光探测器14、按照调制方式分类，光调制可以分为强度调制、相位调制、频率调制、波长调制以及( )等，所有这些调制过程都可以归结为将一个携带信息的信号叠加到载波光波上。

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。

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另外还需要信号调理与转换电路，辅助电源特征等分类，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。

设压力为OHPa时输出为OmV,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)。

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。

传感器与自动检测技术仿真试题二试卷一（闭卷）（考试时间90分钟，总分80分）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、随着人们对各项产品技术含量的要求的不断提高，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（）。

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2、在整个测量过程中，如果影响和决定误差大小的全部因素（条件）始终保持不变，对同一被测量进行多次重复测量，这样的测量称为（）A．组合测量 B．静态测量C．等精度测量 D．零位式测量3、磁电式传感器测量电路中引入积分电路是为了测量（）。

A．位移B．速度C．加速度 D．光强4、一个热电偶产生的热电势为E0，当打开其冷端串接与两热电极材料不同的第三根金属导体时，若保证已打开的冷端两点的温度与未打开时相同，则回路中热电势（）。

A．增加B．减小C．增加或减小不能确定D．不变5、下列光电式传感器中属于有源光敏传感器的是（）。

A. 光电效应传感器B. 红外热释电探测器C. 固体图像传感器D. 光纤传感器6、关于红外传感器，下述说法不正确的是（）A. 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B. 红外传感器的核心器件是红外探测器C. 光子探测器在吸收红外能量后，将直接产生电效应D. 为保持高灵敏度，热探测器一般需要低温冷却7、下列关于微波传感器的说法中正确的是（）A.不能用普通电子管与晶体管构成微波振荡器B.不能用特殊结构的天线发射微波C.用电流——电压特性呈线性的电子元件做探测微波的敏感探头D.分为反射式、遮断式和绕射式三类8、以下不属于超声波测流量的方法的有：（）A.时差法B.相位差法C.频率差法D.反射法9、一个6位的二进制光电式编码器，其测量精度约为（）A．5.6° B. 0.17°C．0.016° D. 60°10、当H2吸附到MoO2上时，下列说法正确的是（）。

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4章电感式传感器四、简答题 1、 答：工作原理：假设：初级绕组W 1a =W 1b =W 1，次级绕组和W 2a =W 2b =W 2。

两个初级绕组的同名端顺向串联，两个次级绕组的同名端则反相串联。

当没有位移时，衔铁C 处于初始平衡位置，它与两个铁芯的间隙有δa 0=δb 0=δ0，则绕组W 1a 和W 2a 间的互感M a 与绕组W 1b 和W 2b 的互感M b 相等，致使两个次级绕组的互感电势相等，即e 2a =e 2b 。

由于次级绕组反相串联，因此，差动变压器输出电压U o =e 2a -e 2b =0。

当被测体有位移时，与被测体相连的衔铁的位置将发生相应的变化，使δa ≠δb ，互感Ma≠M b ，两次级绕组的互感电势e 2a ≠e 2b ，输出电压U o =e 2a -e 2b ≠0，即差动变压器有电压输出， 此电压的大小与极性反映被测体位移的大小和方向。

知识点：差动变隙式电感传感器2、答：变隙式电感传感器的输出特性与衔铁的活动位置、供电电源、线圈匝数、铁芯间隙iU Bo变隙式差动变压器结构有关。

知识点：变隙式电感传感器3、答：为改善变隙式电感传感器的非线性可采用差动结构。

如果变压器的供电电源稳定，则传感器具有稳定的输出特性；另外，电源幅值的适当提高可以提高灵敏度，但要以变压器铁芯不饱和以及允许温升为条件。

增加次级线圈和初级线圈的匝数比值和减小铁芯间隙都能使灵敏度提高。

知识点：变隙式电感传感器4、答：差动变压器式传感器主要有变隙式差动传感器和螺线管式差动变压器两种结构形式。

差动变压器式传感器根据输出电压的大小和极性可以反映出被测物体位移的大小和方向。

螺线管式差动变压器如采用差动整流电路，可消除零点残余电压，根据输出电压的符号可判断衔铁的位置，但不能判断运动的方向；如配用相敏检波电路，可判断位移的大小和方向。

知识点：差动变压器式传感器5、答：零点残余电压的产生原因：传感器的两次极绕组的电气参数与几何尺寸不对称，导致它们产生的感应电势幅值不等、相位不同，构成了零点残余电压的基波；由于磁性材料磁化曲线的非线性（磁饱和，磁滞），产生了零点残余电压的高次谐波（主要是三次谐波）。

《传感器与传感器技术》计算题解题指导（仅供参考）第1章 传感器的一般特性1—5 某传感器给定精度为2%F²S，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/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） Ty dt dy5105.1330-⨯=+ 式中, y ——输出电压，V ；T ——输入温度，℃。

（2） xy dt dy6.92.44.1=+ 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 已知一热电偶的时间常数τ=10s ，如果用它来测量一台炉子的温度，炉内温度在540℃至500℃之间接近正弦曲线波动，周期为80s ，静态灵敏度K=1。

试求该热电偶输出的最大值和最小值。

以及输入与输出之间的相位差和滞后时间。

解：依题意，炉内温度变化规律可表示为x (t) =520+20sin(ωt)℃由周期T=80s ，则温度变化频率f =1/T ，其相应的圆频率 ω=2πf =2π/80=π/40；温度传感器（热电偶）对炉内温度的响应y(t)为y(t)=520+Bsin(ωt+ϕ)℃热电偶为一阶传感器，其响应的幅频特性为()()7860104011112022.B A =⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯π+=ωτ+==ω因此，热电偶输出信号波动幅值为B=20⨯A(ω)=20⨯0.786=15.7℃由此可得输出温度的最大值和最小值分别为y(t)|m ax=520+B=520+15.7=535.7℃ y(t)|m in=520﹣B=520-15.7=504.3℃输出信号的相位差ϕ为ϕ(ω)= -arctan(ωτ)= -arctan(2π/80⨯10)= -38.2︒ 相应的时间滞后为∆t =()s 4.82.3836080=⨯1—8 一压电式加速度传感器的动态特性可以用如下的微分方程来描述，即xy dtdydty d 1010322100.111025.2100.3⨯=⨯+⨯+ 式中，y ——输出电荷量，pC ；x ——输入加速度，m/s 2。

传感器与自动检测技术作业电信10-1杨文军1006110124第三章3.3 金属电阻式应变片和半导体电阻应变片在工作原理上有何不同？答：金属电阻式应变片是利用金属材料的电阻定律，应变片的结构尺寸变化时，电阻也会相应地变化，其电导率P 并未发生变化。

而半导体电阻应变片的工作原理基于材料的压阻效应。

压阻效应又是指当半导体材料的某一轴向受外力作用是，其电导率P 则发生变化的现象。

3.5 某一直流电桥，供电电源电动势V E 3=,Ω==10043R R ，1R 和2R 为相同型号的电阻应变片，其电阻均为Ω100，灵敏度系数0.2=K 。

两只应变片分别黏贴于等强度梁同一截面的正、反两面。

设等强度梁在受力后产生的应变为5000µɛ，试求此时电桥输出端电压O U 。

解：由题意知：分析得差动电桥 因为：)(433221111R R R R R R R R R E U O +-∆-+∆+∆+= 又432121,,R R R R R R ==∆=∆， 所以1121R R E U O ∆=又有11R R ∆=X S K ε；因此：V EK U x S O 015.010*******1216=⨯⨯⨯⨯==-ε 所以：此时电桥输出电压U0=0.015V 。

3.6 哪些因素引起应变片的温度误差，写出相对的误差表达式，并说明电路补偿法的原理。

答：第一，由于测量现场环境温度的改变而给测量带来的附加误差 , 称为应变片的温度误差。

产生应变片温度误差的主要因素有 : a 、电阻温度系数的影响：:敏感栅的电阻丝阻值随温度变化的关系可用下式表示：当温度变化Δ t 时 , 电阻丝电阻的变化值为 Δ Rt=Rt- R0= Ro α o Δ t ；b 、试件材料和电阻丝材料的线膨胀系数的影响 ：当试件与电阻丝材料的线膨胀系数相同时 , 不论环境温度如何变化 , 电阻丝的变形仍和自由状态一样 , 不会产生附加变形。

当试件和电阻丝线膨胀系数不同时 , 由于环境温度的变化 , 电阻丝会产生附加变形 , 从而产生附加电阻。

第9章光电式传感器一、单项选择题1、下列光电器件是根据外光电效应做出的是（）。

A. 光电管B. 光电池C. 光敏电阻D. 光敏二极管4、下列光电器件是基于光导效应的是（）。

A. 光电管B. 光电池C. 光敏电阻D. 光敏二极管6、光电式传感器是利用（）把光信号转换成电信号。

A. 被测量B. 光电效应C. 光电管D. 光电器件9、基于光生伏特效应工作的光电器件是（）A．光电管 B.光敏电阻C．光电池 D.光电倍增管13、现有一个采用4位循环码码盘的光电式编码器，码盘的起始位置对应的编码是0011，终止位置对应的编码是0101，则该码盘转动的角度可能会是（）A．45° B.60° C.90° D.120°14、一个6位的二进制光电式编码器，其测量精度约为（）A．5.6° B. 0.17°C．0.016° D. 60°15、采用50线/mm的计量光栅测量线位移,若指示光栅上的莫尔条纹移动了12条,则被测线位移为（）mmA．0.02 B. 0.12 C． 0.24 D. 0.48三、填空题1、光电式传感器由光路及电路两大部分组成。

4、光电传感器的理论基础是光电效应。

通常把光线照射到物体表面后产生的光电效应分为三类。

第一类是利用在光线作用下光电子逸出物体表面的外光电效应,这类元件有光电管、光电倍增管；第二类是利用在光线作用下使材料内部电阻率改变的内光电效应，这类元件有光敏电阻；第三类是利用在光线作用下使物体内部产生一定方向电动势的光生伏特效应，这类元件有光电池、光电仪表。

5、计量光栅是利用光栅的光栅栅距现象进行测量的。

6、莫尔条纹有位移放大、辨别运动方向（辨向）和误差平均效应这三个重要特点。

四、简答题1、什么是光电式传感器？答：光电式传感器（或称光敏传感器）：利用光电器件把光信号转换成电信号（电压、电流、电阻等）的装置。

2、CCD的电荷转移原理是什么？答：如果MOS电容器中的半导体是P型硅，当在金属电极上施加一个正电压U g时，P型硅中的多数载流子（空穴）受到排斥，半导体内的少数载流子（电子）吸引到P-Si界面处来，从而在界面附近形成一个带负电荷的耗尽区，也称CCD势阱。