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传感器与检测技术自测题及答案一、选择题（将正确答案写在题后的括号内，每题 2 分，共 20 分）1、误差按表示方法分为绝对误差和相对误差，其中不属于相对误差表示形式的是（ B ）。
A、实际相对误差B、基本相对误差C、标称相对误差D、引用相对误差2、工业上应用金属热电阻传感器进行温度测量时，为了消除或减少引线电阻的影响，通常采用（ C ）。
A、文氏电桥法B、双线制连接法C、三线制连接法D、混合连接法3、（ B ）不可以改变电感式传感器的电容。
A、改变极板间距离B、改变极板间电压C、改变极板面积D、改变介电常数4、在热电偶传感器中，热电偶回路的主要性质不包括( C )。
A、中间导体定律B、中间温度定律C、欧姆定律D、标准电极定律5、在下列元件中不属于光电元件的是（ A ）。
A、光纤B、光敏电阻C、光电池D、光敏晶体管6、在信号远距离传输中，常采用调制方法，当高频振荡的频率受缓慢变化信号控制时，称为（ A ）。
A、调频B、调相C、调幅D、鉴相8、在传感器信号的非线性校正中，下列那一项属于数字量的非线性矫正的常用方法的是（ C ）A、估值法B、转化法C、插值法D、中值法9、随着集成技术的发展，经常把传感器和一部分处理电路集成在一起，其中，（ D ）不能和传感器集成在电路中。
A、补偿电路B、阻抗变换电路C、信号数字化电路D、液体电容器10、下列哪一项不属于检测仪表的组成部分（ A ）A、控制部分B、传感部分C、显示记录部分D、转换放大部分11、下列那一项不属于隔离放大器的隔离指标的是（D ）。
A、绝缘阻抗B、绝缘电压抑制比C、绝缘电压范围D、增益范围12、当超声波在一种介质中传播到界面或遇到另一种介质，其方向不垂直于界面时，将产生声波的反射、折射及___D_____现象。
A.表面波B.兰姆波C.驻波D.波型转换13、改变电感传感器的引线电缆后，__C_____。
A.不必对整个仪器重新标定B. 必须对整个仪器重新调零C. 必须对整个仪器重新标定D. 不必对整个仪器重新调零15、在光的作用下，电子吸收光子能量从键合状态过渡到自由状态，引起物体电阻率的变化，这种现象称为____D____。
第一章传感器基础I. 检测系统由哪几部分组成？说明各部分的作用。
答：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几部分组成，分别完成信息获取、转换、显示和处理等功能。
当然其中还包括电源和传输通道等不可缺少的部分。
下图给岀了检测系统的组成框图。
检测系统的组成框图传感器是把被测量转换成电学量的装置，显然，传感器是检测系统与被测对象直接发生联系的部件，是检测系统最重要的环节，检测系统获取信息的质量往往是由传感器的性能确定的，因为检测系统的其它环节无法添加新的检测信息并且不易消除传感器所引入的误差。
测量电路的作用是将传感器的输岀信号转换成易于测量的电压或电流信号。
通常传感器输岀信号是微弱的，就需要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被测量的大小或变化的过程。
2. 传感器的型号有几部分组成，各部分有何意义？依次为主称（传感器）被测量一转换原理一序号主称传感器，代号C;被测量一一用一个或两个汉语拼音的第一个大写字母标记。
见附录表2;转换原理一一用一个或两个汉语拼音的第一个大写字母标记。
见附录表3;序号一一用一个阿拉伯数字标记，厂家自定，用来表征产品设计特性、性能参数、产品系列等。
若产品性能参数不变，仅在局部有改动或变动时，其序号可在原序号后面顺序地加注大写字母A、B、C等，（其中I、Q不用）。
例：应变式位移传感器： C WY-YB-20;光纤压力传感器：C Y-GQ-2。
3. 测量稳压电源输岀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？答:测定稳压电源输岀电压随负载电阻变化的情况时，最好采用微差式测量。
此时输岀电压认可表示为U o,U o=U+A U，其中△ U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，因此对厶U,这个小量造成的U o的变化就很难测准。
传感器与检测技术课后题答案(共20页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--第1章概述什么是传感器？传感器定义为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。
传感器的共性是什么？传感器的共性就是利用物理规律或物质的物理、化学、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、电容、电阻等）输出。
传感器由哪几部分组成的？由敏感元件和转换元件组成基本组成部分，另外还有信号调理电路和辅助电源电路。
传感器如何进行分类？（1）按传感器的输入量分类，分为位移传感器、速度传感器、温度传感器、湿度传感器、压力传感器等。
（2）按传感器的输出量进行分类，分为模拟式和数字式传感器两类。
（3）按传感器工作原理分类，可以分为电阻式传感器、电容式传感器、电感式传感器、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。
（4）按传感器的基本效应分类，可分为物理传感器、化学传感器、生物传感器。
（5）按传感器的能量关系进行分类，分为能量变换型和能量控制型传感器。
（6）按传感器所蕴含的技术特征进行分类，可分为普通型和新型传感器。
传感器技术的发展趋势有哪些？（1）开展基础理论研究（2）传感器的集成化（3）传感器的智能化（4）传感器的网络化（5）传感器的微型化改善传感器性能的技术途径有哪些？（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指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。
主要的性能指标主要有线性度、灵敏度、迟滞、重复性、精度、分辨率、零点漂移、温度漂移。
传感器输入-输出特性的线性化有什么意义如何实现其线性化答：传感器的线性化有助于简化传感器的理论分析、数据处理、制作标定和测试。
《测试与传感技术》复习资料及答案.填空题1.检测技术的发展趋势为集成化与综合化、多功能化与智能化、系统化与标准化、（仪器虚拟化“（网络化）。
2.测试系统产生冋程误差的主要原因有：一是在测试系统屮有（吸收能量）的元件，二是由于机械结构有（间隙），由后者引起的输出量不符现象称为（盲区）。
3.测试系统的静态特性主要以（灵敏度）、（线性度）和（滞后度）表征。
4、电容式传感器是将被测量的变化转换成电容量变化的一种传感器，主要类型有变面积式、（变间隙式）和（变介电常数式）等。
5、一个理想的测试装置，其输入和输出之间应该具有（线性）关系为最佳。
6、应表片制作材料分为金属应表片和（半导体应变片）两大类，其屮金属应表片线性度较（低/小），灵敏度（低〃卜）。
7、根据光栅工作原理，光栅分为（透射光栅）和（反射光栅）两类。
8、压电式传感器是利用某些物质的（压电效应）工作的。
9.石英单晶体和压电陶瓷具有（压电）效应。
压电材料的灵敏度主要决定于（压电常数）。
10.同步分解器是一种（转角位移）检测元件，多安装在（进给丝杆）的一端。
11・根据光栅工作原理，光栅分为（透射式）和（反射式）两类。
12.编码盘是把被测转角直接转换成相应（代码）的检测元件，它有（光电式）、（接触式）和（电磁式）三种。
13.按照电桥所采用的电源不同，电桥电路可分为（直流）与（交流）电桥。
14.电桥的和差特性是（合理布置应变片）、（进行温度补偿）、（提高电桥灵敏度）的依据。
15.不平衡电桥与平衡电桥是按（电桥工作时的状态）区分的。
16.光线示波器主要由（振动子和磁系统）、（光学系统）、（传动系统）和（时标系统）等组成。
17.磁带记录器在工作屮经历了（记录）、（重放）及（消磁）三个过程。
18.方差描述了信号在（均值）周围的分布情况，代表测试信号的（波动）分量。
19.均值、方差、均方值描述了随机过程的（静态）特征20.常用的窗函数有（矩形窗）、（汉宁窗）、（余弦矩形窗）及（指形窗）。
绪论1检测一个圆柱体的直径，请想出尽可能多的检测方法，并分析这些方法中的误差影响因素和大小。
答:a、使用游标卡尺测量，误差主要为人手安放直径相对位置的准确性；b、使用软绳沿直径轴向缠绕，多绕几圈求平均值，利用周长与直径的关系计算，误差主要是缠绕绳与轴线的垂直情况，与游标尺相比，减少了单个测量的误差；c，采用标准件，使用磁力表架进行测量，此种测量精度较高，一般在0.02mm。
2请举例说明动态特性和静态特性的区别。
答：动态特性的函数与时间相关，即时间不同，特征值不尽相同；而静态特性与时间无关。
如，温度传感器的线性度是通过一定时间稳定后才测量温度，而温度变化引起的温度传感器发生变化的滞后则属于动态特性。
3说明传感器与检测技术的发展趋势。
答：a、不断拓展检测范围，努力提高检测精度和可靠性；b、传感器逐渐向集成化、组合式、数字化方向发展；c、重视非接触式检测技术研究；d、检测系统智能化。
4说明频率域分析能解决的问题。
答: 频域描述反映信号的频率组成及幅值、相位关系。
为了解决不同的问题，往往需要掌握信号的不同方面的特征，因而可采用不同的信号描述方式。
例如，评定机器振动烈度，需要振动速度的均方根值作为判据，而在寻找振动源头时则需要掌握振动信号的频率分量，需要采用频域描述。
项目一1设想一个方案使用光电接近开关检测转速。
答：在转轴上粘接一个小面积的反光板，试验光电接近开关的敏感距离，安放光电接近开关，这样，转轴每转一圈，光电开关输出一个脉冲，利用计数器表头，或者人工计数，计量转动圈数的时间，利用转速公式获得转速。
2使用数显表配合接近开关，设计一个方案，检测传送带上的输运物料的个数。
答：在传送带边上设计一个接近开关，并测试其对物料的敏感距离，然后将其信号线按照实训任务中的方法连接，即可在数显表上显示来料个数。
3上网查找一个接近开关的生产厂家，并介绍其生产接近开关的型号和应用场合。
答：/products.asp?id=65，上海巨马。
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、霍尔元件灵敏度的物理意义是表示在单位磁感应强度相单位控制电流时的霍尔电势大小。
3、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。
4、压磁式传感器的工作原理是:某些铁磁物质在外界机械力作用下,其内部产生机械压力，从而引起极化现象,这种现象称为正压电效应.相反,某些铁磁物质在外界磁场的作用下会产生机械变形,这种现象称为负压电效应.5、变气隙式自感传感器，当街铁移动靠近铁芯时，铁芯上的线圈电感量（①增加②减小③不变）6、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7、电容传感器的输入被测量与输出被测量间的关系，除(①变面积型②变极距型③变介电常数型)外是线性的。
8、变面积式自感传感器，当衔铁移动使磁路中空气缝隙的面积增大时，铁心上线圈的电感量（①增大，②减小，③不变）。
9、在平行极板电容传感器的输入被测量与输出电容值之间的关系中，（①变面积型，②变极距型，③变介电常数型）是线性的关系.10、在变压器式传感器中，原方和副方互感M的大小与原方线圈的匝数成（①正比，②反比，③不成比例），与副方线圈的匝数成（①正比，②反比，③不成比例），与回路中磁阻成（①正比，②反比，③不成比例）。
11、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。
12、在变压器式传感器中，原方和副方互感M的大小与绕组匝数成正比，与穿过线圈的磁通_成正比,与磁回路中磁阻成反比。
传感器与测试技术期末复习题1、什么是测试、信息、信号、传感器？答：测试是具有试验性质的测量。
测试是⼈类认识⾃然、掌握⾃然规律的实践途径之⼀，是科学研究中获得感性材料、接受⾃然信息的途径，是形成、发展和检验⾃然科学理论的实践基础。
信息⼀般理解为消息、情报或知识。
信号是信息的载体。
信息总是通过某种物理量的形式表现出来，这些物理量就是信号。
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、便于应⽤的另⼀种量的测量装置。
2、简述测试⼯作的任务。
答：测试⼯作是为了获取有关研究对象的状态、运动和特征等⽅⾯的信息。
测试⼯作总是根据⼀定的⽬的和要求，获取有限的、观察着感兴趣的某些特定的信息。
测试⼯作总是要⽤最简捷的⽅法获得和研究任务相联系的、最有⽤的、表征特征的有关信息，⽽不是企图获得该事物的全部信息。
3、画出测试系统（不含信号处理功能）的组成框图，并说明各组成部分的作⽤。
答：Array4、传感器是由哪⼏部分组成的？答：传感器⼀般由敏感元件、转换元件、转换电路三部分组成。
5、按传感器的⼯作机理、能量转化⽅式、输⼊量及物理原理四种⽅法，传感器分别是如何分类的？答：按照传感器的⼯作机理，可分为结构型与物性型两⼤类。
按照传感器的能量转化情况，可分为能量控制型传感器和能量转换型传感器。
按照物理原理分类，可分为：电路参量式传感器、压电式传感器、磁电式传感器、光电式传感器、波式传感器、热点式传感器、射线式传感器、半导体式传感器、其他原理的传感器等。
按照传感器的输⼊量分类：⼏何量、⼒学、温度、湿度、实践、电量、磁性、光学、声学、射线、化学、⽣理。
6、为满⾜测试要求，对传感器的⼀般要求有哪些？答：1）灵敏度⾼、线性度好；2）输出信号信噪⽐⾼，这要求其内噪声低，同时不应引⼊外噪声；3）滞后、漂移⼩；4）特性的复现性好，具有互换性；5）动态性能好；6）对测量对象的影响⼩，即“负载效应”较低。
作业题：1.测试技术包含测量和试验两⽅⾯，凡需要考查⾷物的状态变化和特征等并对他进⾏定量的描述时，都离不开测试⼯作。
《传感器技术与测量》综合练习1一、填空题1 ．采用热电阻作为测量温度的元件是将的测量转换为的测量。
2 ．利用电涡流式传感器测量位移时，只有在线圈与被测物的距离大大小于线圈半径时，才能得到较好的和较高的度。
3 ．电位器是一种将机械转换成电阻或电压的机电传感元件。
4 ．电阻应变片的初始电阻R 0 是指应变片未粘贴时，在室温下测得得的电阻。
5 ．用石英晶体制作的压电式传感器中，晶面上产生的与作用在晶面上的成正比，而与晶片厚度和面积无关。
6 ．热敏电阻正是利用半导体的数目随温度变化而变化的特性制成的敏感元件。
7 ．电阻应变片是将机械构件上的微小转换成电阻变化的传感元件，谐振传感器中的传感元件是将转换成的元件。
8 ．磁敏二极管和三极管具有比霍尔元件高数百甚至数千的，适于的测量。
9 ．正温度系数剧变型和临界温度型热敏电阻不能用于温度范围的温度控制，而在某一温度范围内的温度控制中确是十分优良的。
10 ．单线圈螺线管式电感传感器对比闭磁路变隙式电感传感器的优点很多，缺点是低，它广泛用于测量。
11 ．所谓光栅，从它的功能上看，就是刻线间距很小的。
二、选择题1 ．目前，我国生产的铂热电阻，其初始值有（）．A ．30 B.50C. 100D.402 ．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B ．变面积式C ．变介电常数式D ．空气介质变间隙式3 ．振弦式传感器中，把被测量转换成频率的关键部件是（）。
A. 激励器B. 拾振器C ．永久磁铁 D. 振弦4 ．在光线作用下，半导体电导率增加的现象属于（）。
A ．外光电效应B ．内光电效应C ．光电发射5 ．霍尔效应中，霍尔电势与（）。
A ．激磁电流成正比B ．激磁电流成反比C ．磁感应强度成正比D ．磁感应强度成反比6 ．通常用差动变压器传感器测量（）。
A. 位移B. 振动C. 加速度D. 厚度三、简述简述光敏电阻的工作原理。
光敏电阻上可以加电压，也可以加电压。
传感器与检测技术复习提纲兼答案第1章检测技术的基础知识1. 什么是检测技术？检测技术：以研究自动检测系统中的信息提取、信息转换以及信息处理的理论和技术为主要内容的一门应用技术学科。
2. 什么是传感器？举例说明。
画出传感器的组成框图。
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电位传感器、热丝传感器、电容传感器、电感传感器、压磁传感器传感器的组成框图3. 什么是自动检测系统？画出框图。
自动检测系统是自动测量、自动计量、自动保护、自动诊断、自动信号等诸系统的总称。
4. 什么叫测量？按测量手段分类有哪些？直接测量、间接测量、联立测量，各举例说明测量是按照某种规律，用数据来描述观察到的现象，即对事物作出量化描述。
直接测量: 用弹簧管式压力表测量流体压力。
间接测量：导线电阻率ρ的测量。
联立测量：电阻器温度系数的测量。
5. 按测量方式分类有哪些？各举例说明偏差式测量、零位式测量和微差式测量偏差式测量：用磁电式电流表测量电路中某支路的电流。
零位式测量：利用惠斯登电桥测量电阻。
（解释图1.2.1）：在进行测量之前，应先调1R ,将回路工作电流I 校准；在测量时，要调整R 的活动触点，使检流计G 回零，这时0=g I ,即X R U U =，这样，标准电压R U 的值就表示被测未知电压值。
微差式测量：偏差式测量法和零位式测量法相结合，构成微差式测量法。
6. 为什么会产生测量误差？测量误差的基本概念及表示方式有哪些？测量工作是在一定条件下进行的，外界环境、观测者的技术水平和仪器本身构造的不完善等原因，都可能导致测量误差的产生。
7. 绝对误差、相对误差、引用误差，写出其公式绝对误差：o L －x ＝Δx相对误差：引用误差：8. 误差的分类与来源是什么？系统误差、随机误差、粗大误差 9. 系统误差、随机误差、粗大误差各是什么含意？各举例说明。
误差能否消除？能否修正？系统误差在相同的条件下多次测量同一量时，误差的绝对值和符号保持恒定或在条件改变时，与某一个或几个因素成函数关系的有规律的误差，称为系统误差。
传感器与测试技术复习题及答案传感器与测试技术习题及答案1．什么是传感器？它由哪几个部分组成？分别起到什么作用？2．传感器技术的发展动向表现在哪几个方面？3．传感器的性能参数反映了传感器的什么关系？静态参数有哪些？各种参数代表什么意义？动态参数有那些？应如何选择？4．某位移传感器，在输入量变化5 mm 时，输出电压变化为300 mV ，求其灵敏度。
5. 某测量系统由传感器、放大器和记录仪组成，各环节的灵敏度为： S1=0.2mV/℃、S2=2.0V/mV 、S3=5.0mm/V ，求系统的总的灵敏度。
6．什么是应变效应？什么是压阻效应？什么是横向效应？7、试说明金属应变片与半导体应变片的相同和不同之处。
8、 应变片产生温度误差的原因及减小或补偿温度误差的方法是什么？9、钢材上粘贴的应变片的电阻变化率为0.1%，钢材的应力为10kg/mm 2。
试求10、如图所示为等强度梁测力系统，1R 为电阻应变片，应变片灵敏度系数05.2=k ，未受应变时Ω=1201R ，当试件受力F 时，应变片承受平均应变4108-⨯=ε，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 ，求电桥输出电压是多少。
（a ）（b ）图等强度梁测力系统 11、单臂电桥存在非线性误差，试说明解决方法。
12、某传感器为一阶系统，当受阶跃函数作用时，在t=0时，输出为10mV;t →∞时，输出为100mV;在t=5s 时，输出为50mV,试求该传感器的时间常数。
13. 交流电桥的平衡条件是什么？14．涡流的形成范围和渗透深度与哪些因素有关?被测体对涡流传感器的灵敏度有何影 响?15．涡流式传感器的主要优点是什么?16．电涡流传感器除了能测量位移外，还能测量哪些非电量？17．某电容传感器（平行极板电容器）的圆形极板半径)(4mm r =，工作初始极板间距离)(3.00mm =δ，介质为空气。
问：（1）如果极板间距离变化量)(1m μδ±=∆，电容的变化量C ∆是多少？（2）如果测量电路的灵敏度)(1001pF mV k =，读数仪表的灵敏度52=k （格／mV ）在)(1m μδ±=∆时，读数仪表的变化量为多少？18．寄生电容与电容传感器相关联影响传感器的灵敏度，它的变化为虚假信号影响传感器的精度。
试阐述消除和减小寄生电容影响的几种方法和原理。
19．简述电容式传感器的优缺点。
20．电容式传感器测量电路的作用是什么？21．简述正、逆压电效应。
22．压电材料的主要特性参数有哪些？23．简述电压放大器和电荷放大器的优缺点。
24．能否用压电传感器测量静态压力？为什么？25．说明霍尔效应的原理？26．磁电式传感器与电感式传感器有何不同？27．霍尔元件在一定电流的控制下，其霍尔电势与哪些因素有关？28．说明热电偶测温的原理及热电偶的基本定律。
29．将一只灵敏度为0.08mv/℃的热电偶与毫伏表相连,已知接线端温度为50℃,毫伏表的输出为60 mv, 求热电偶热端的温度为多少?30．试比较热电阻与热敏电阻的异同。
31．什么是光电效应，依其表现形式如何分类，并予以解释。
32．简述CCD的工作原理。
33．说明光纤传输的原理。
34．光纤传感器常用的调制原理有哪些？35．红外线的最大特点是什么？什么是红外传感器？36．超声波在介质中有哪些传播特性？37．什么是超声波的干涉现象？38．为什么电感式传感器一般都采用差动形式?参考答案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．传感器的性能参数反映了传感器的什么关系？静态参数有哪些？各种参数代表什么意义？动态参数有那些？应如何选择？解：在生产过程和科学实验中，要对各种各样的参数进行检测和控制，就要求传感器能感受被测非电量的变化并将其不失真地变换成相应的电量，这取决于传感器的基本特性，即输出—输入特性。
衡量静态特性的重要指标是线性度、灵敏度，迟滞和重复性等。
1）传感器的线性度是指传感器的输出与输入之间数量关系的线性程度；2）传感器的灵敏度S是指传感器的输出量增量Δy与引起输出量增量Δy的输入量增量Δx的比值；3）传感器的迟滞是指传感器在正（输入量增大）反（输入量减小）行程期间其输出-输入特性曲线不重合的现象；4）传感器的重复性是指传感器在输入量按同一方向作全量程连续多次变化时，所得特性曲线不一致的程度。
5）传感器的漂移是指在外界的干扰下，输出量发生与输入量无关的、不需要的变化。
漂移包括零点漂移和灵敏度漂移等。
传感器的动态特性是指其输出对随时间变化的输入量的响应特性：频率响应、时间常数、固有频率和阻尼比等。
1）瞬态响应特性：传感器的瞬态响应是时间响应。
在研究传感器的动态特性时，有时需要从时域中对传感器的响应和过渡过程进行分析。
这种分析方法是时域分析法，传感器对所加激励信号的响应称瞬态响应。
常用激励信号有阶跃函数、斜坡函数、脉冲函数等。
2）频率响应特性：传感器对正弦输入信号的响应特性，称为频率响应特性。
频率响应法是从传感器的频率特性出发研究传感器的动态特性。
为了减小动态误差和扩大频率响应范围，一般是提高传感器固有频率ωn。
4．某位移传感器，在输入量变化5 mm时，输出电压变化为300 mV，求其灵敏度。
解：其灵敏度333001060510UkX--∆⨯===∆⨯5. 某测量系统由传感器、放大器和记录仪组成，各环节的灵敏度为：S1=0.2mV/℃、S2=2.0V/mV、S3=5.0mm/V，求系统的总的灵敏度。
解：6．什么是应变效应？什么是压阻效应？什么是横向效应？解：应变效应，是指在导体产生机械变形时，它的电阻值相应发生变化。
压阻效应，是指半导体材料在某一轴向受外力作用时，其电阻率ρ发生变化的现象。
横向效应，是指将直的电阻丝绕成敏感栅后，虽然长度不变，应变状态相同，但由于应变片敏感栅的电阻变化较小，因而其灵敏系数k较电阻丝的灵敏系数k0小的现象。
7、试说明金属应变片与半导体应变片的相同和不同之处。
解：金属应变片由敏感栅、基片、覆盖层和引线等部分组成。
金属电阻应变片的敏感栅有丝式、箔式和薄膜式三种。
箔式应变片是利用光刻、腐蚀等工艺制成的一种很薄的金属箔栅，其优点是散热条件好，允许通过的电流较大，便于批量生产，可制成各种所需的形状；缺点是电阻分散性大。
薄膜式应变片是采用真空蒸发或真空沉淀等方法在薄的绝缘基片上形成0.1μm以下的金属电阻薄膜的敏感栅，最后再加上保护层。
它的优点是应变灵敏度系数大，允许电流密度大，工作范围广。
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。
半导体应变片的突出优点是灵敏度高，比金属丝式应变片高50～80倍，尺寸小，横向效应小，动态响应好。
但它有温度系数大，应变时非线性比较严重等缺点。
8、应变片产生温度误差的原因及减小或补偿温度误差的方法是什么？解：电阻应变片产生温度误差的原因：当测量现场环境温度变化时，由于敏感栅温度系数及栅丝与试件膨胀系数之差异性而给测量带来了附加误差。
电阻应变片的温度补偿方法：通常有线路补偿法和应变片自补偿两大类。
1）电桥补偿是最常用的且效果较好的线路补偿法。
电桥补偿法简单易行，而且能在较大的温度范围内补偿，但上面的四个条件不一满足，尤其是两个应变片很难处于同一温度场。
2）应变片的自补偿法是利用自身具有温度补偿作用的应变片。
9、钢材上粘贴的应变片的电阻变化率为0.1%，钢材的应力为10kg/mm2。
试求①求钢材的应变。
②钢材的应变为300×10-6时，粘贴的应变片的电阻变化率为多少?解：① R l F R l∆∆≈是ΔR/R=2（Δl/l）。
因为电阻变化率是ΔR/R=0.001，所以Δl/l （应变）=0.0005=4510-⨯② 因66430010,230010610l R R l---∆=⨯∆=⨯⨯=⨯所以 10、如图所示为等强度梁测力系统，1R 为电阻应变片，应变片灵敏度系数05.2=k ，未受应变时Ω=1201R ，当试件受力F 时，应变片承受平均应变4108-⨯=ε，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 ，求电桥输出电压是多少。
（b ）（b ） 图等强度梁测力系统 解： （1）43112.05810 1.6410R K R ε--∆==⨯⨯=⨯，311 1.64101200.1968R k R ε-∆=⋅=⨯⨯=Ω解：（2）3111123414112344131124113()()()(1)(1)o R R R U E R R R R R R R E R R R R R R R R R E R R R R R R +∆=-+∆++∆=+∆++∆=∆+++ 设桥臂比21R n R =，分母中11/R R ∆可忽略，并考虑到平衡条件3124R R R R =，则上式可写为：121(1)o R n U En R ∆=+ ()32323 1.6410(1)4.92101n n n n --=⨯⨯⨯+=⨯⨯+ 11、单臂电桥存在非线性误差，试说明解决方法。
解：为了减小和克服非线性误差，常采用差动电桥在试件上安装两个工作应变片，一个受拉应变，一个受压应变，接入电桥相邻桥臂，称为半桥差动电路，由教材中的式（2-42）可知，U o 与ΔR 1/R 1呈线性关系，差动电桥无非线性误差，而且电桥电压灵敏度K V =E /2，比单臂工作时提高一倍，同时还具有温度补偿作用。
