下载文档原格式
2.7用某一阶传感器测量100Hz 的正弦信号，如要求幅值误差限制在%5±以内，时间常数应取多少？如果用该传感器测量50Hz 的正弦信号，其幅值误差和相位误差各为多少？ 解：一阶传感器频率响应特性：1)(1)(+=ωτωj j H ，幅频特性：2)(11)(ωτω+=A 由题意有%5)(≤ωj A ，即%5)(11≤+ωτ 又πππω20022===f T，所以ms 523.00 τ ，取ms 523.0=τ 幅值误差：%32.1%10011))(1/1()(2-=⨯-+=∆ωτωA 相位误差：03.9)arctan()(-=-=∆Φωτω2.8某温度传感器为时间常数s 3=τ的一阶系统，当传感器受突变温度作用后，试求传感器温差的三分之一和二分之一所需的时间。
温差为二分之一时，t=2.08s温差为三分之一时，t=1.2164s2.10 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 ，在t=5s 时，输出为50mV ；在∞→t 时，输出为100mV 。
试求该传感器的时间常数。
τ=8.5s3.5如果将100Ω应变片粘贴在弹性元件上，试件截面积24105.0m S -⨯=，弹性模量211/102m N E ⨯=，若N 4105⨯的拉力引起应变计电阻变化为Ω1，求该应变片的灵敏度系数。
解：ε/R R K ∆=，已知Ω=∆1R ，所以1001=∆R R 29243/101/105.01050m N m N A F ⨯=⨯⨯==-σ， 由εσE =得3119105102101-⨯=⨯⨯==E σε， 所以2105100/1/3=⨯=∆=-εRR K 3.6一个量程为10kN 的应变式测力传感器，其弹性元件为薄壁圆筒轴向受力，外径20mm ，内径18mm ，在其表面粘贴八个应变片，四个沿轴向粘贴，四个沿周向粘贴，应变片的电阻值均为Ω120，灵敏度为2.0，泊松比为0.3，材料弹性模量为Pa 11101.2⨯，要求：（1）绘出弹性元件贴片位置及全桥电路。
1-2 自动检测系统通常由几个部分组成？其中对传感器的一般要求是什么？首先由各种传感器将非电被测物理或化学成分参量转化成电参量信号，然后经信号调理，数据采集，信号处理后，进行显示，输出，加上系统所需的交，直流稳压电源和必要的输入设备，便构成了一个完整的自动检测系统。
对传感器通常有如下要求：1，准确性2，稳定性3，灵敏度4其他：如耐腐蚀性，功耗，输出信号形式，体积，售价等。
1-3 试述信号调理和信号处理的主要功能和区别，并说明信号调理单元和信号处理单元通常由哪些部分组成。
信号调理在检测系统中的作用是对传感器输出的微弱信号进行检波，转换，滤波，放大等，以便检测系统后续处理或显示。
信号处理模块是自动检测仪表，检测系统进行数据处理和各种控制的中枢环节，其作用和大脑相类似。
信号调理电路通常包括滤波、放大、线性化等环节。
信号处理模块通常以各种型号的嵌入式微控制器、专用高速处理器（DSP）和大规模可编程集成电路，或直接采用工业控制计算机来构建。
2-1 随机误差，系统误差，粗大误差产生的原因是什么？对测量结果的影响有什么不同？从提高测量准确度看，应如何处理这些误差？随机误差主要是由于检测仪器或测量过程中某些未知或无法控制的随机因素综合作用的结果。
系统误差产生的原因大体上有：测量所用的仪器本身性能不完善或安装，布置，调整不当；在测量过程中温度，湿度，气压，电磁干扰等环境条件发生变化；测量方法不完善，或者测量所依据的理论本身不完善；操作人员视读方式不当等。
粗大误差一般由外界重大干扰或仪器故障或不正确的操作等引起的。
减小和消除系统误差的方法——1，针对产生系统误差的主要原因采取相应措施2，采用修正方法减小恒差系统误差3，采用交叉读书法减小线性系统误差4，采用半周期法减小周期性系统误差随机误差的处理——可以用数理统计的方法，对其分布范围做出估计，得到随机影响的不确定度。
粗大误差的处理——拉伊达准则和格拉布斯准则2-2 工业仪表常用的精度等级是如何定义的？精度等级与测量误差是什么关系？人为规定：取最大引用误差百分数的分子作为检测仪器（系统）精度等级的标志，即用最大引用误差去掉正负号的数字来表示精度等级。
传感器胡向东版课后答案【篇一：胡向东学习指导每次课后课题】择题1、下列不属于按传感的工作原理进行分类的传感器是（）a．应变式传感器b．化学型传感器c．压电式传感器d．热电式传感器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向发展。
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3、传感器主要完成两方面的功能：检测和（）a．测量 b．感知 c．信号调节d．转换4、传感器技术主要体现在：（）a．传感技术是产品检验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a．信息获取b．信息转换 c．信息处理d．信息传输二、填空题1、传感器是能感受被测量并按照（）转换成可用输出信号的器件或装置，通常由直接响应于被测量的（）、产生可用信号输出的（）以及相应的（）组成。
2、传感技术的共性，就是利用物理定律和物质的（），将（）转换成（）。
3、（）是人们为了对被测对象所包含的信息进行定性了解和定量掌握所采取的一系列技术措施。
三、简答题1、什么是传感器？传感器的基本组成包括哪两大部分？这两大部分各自起什么作用？2、请谈谈你对传感技术发展趋势的看法。
第2章传感器的基本特性一、选择题1、一阶传感器输出达到稳态值的90%所需要的时间是（）a．延迟时间 b．上升时间 c．峰值时间d．响应时间2、传感器的下列指标全部属于静态特性的是（）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3、传感器的下列指标全部属于动态特性的是（）a．迟滞、灵敏度、阻尼系数b．幅频特性、相频特性c．重复性、漂移 d．精度、时间常数、重复性4、已知某温度传感器的时间常数??3s的一阶系统，当受到突变温度作用后，传感器输出指示温差的三分之一所需的时间为（）a．3 b．1 c．1.2d．1/3二、填空题1、要实现不失真测量，检测系统的幅频特性应为（），相频特性应为（）。
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。
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冃要求的，请将正确选项前的字母填在题示的括号内。
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（）oA.直流平衡电桥B.直流不平衡电桥C.交流平衡电桥0.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（）0A.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（）0A.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（）0A.光谱特性B.伏安特性C.频率特性0.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（）oA.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.可用普通电了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.用电流一电压特性呈非线性的电子元件做探测微波的敏感探头D.町分为反射式和遮断式两类10、用N型材料SnO?制成的气敏电阻在空气中经加热处于稳定状态后，与N0?接触后（）。
A.电阻值变小B.电阻值变人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盂要，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xl和x2,空气隙的而积为S,磁导率为线圈匝数W不变）。
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：1.3解：带入数据得：拟合直线灵敏度0.68,线性度±7%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)1.5解：此题与炉温实验的测飞升曲线类似:1.6解：1.7解：所求幅值误差为1.109,相位滞后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。
1.9答：传感器的静特性由静特性曲线反映出来，静特性曲线由实际测绘中获得。
1.10答：人们根据传感器的静特性来选择合适的传感器。
1.11解：①理论线性度：②端点线性度：由两端点做拟和直线中间四点与拟合直线误差：0.17 0.16 0.11 0.08所以，1.11③最小二乘线性度：所以，1.111.12解：1.13解：质量块(质量m),弹簧(刚度c),阻尼器(阻尼系数b)根据达朗贝尔原理：2.1解：2.2证：略去的第二项，即可得2.3答：①金属电阻应变片由四部分组成：敏感栅、基底、盖层、黏结剂、引线。
分为金属丝式和箔式。
②其主要特性参数：灵敏系数、横向效应、机械滞后、零漂及蠕变、温度效应、应变极限、疲劳寿命、绝缘电阻、最大工作电流、动态响应特性。
2.4答：2.5解：»满量程时：2.6解：»2.8解：2.9答：2.10解：2.11解：3.1答：①种类：自感式、涡流式、差分式、变压式、压磁式、感应同步器②原理：自感、互感、涡流、压磁3.2答：差分式灵敏度：3.2单极式传感器灵敏度：比较后可见灵敏度提高一倍，非线性大大减少。
2.7用某一阶传感器测量100Hz 的正弦信号，如要求幅值误差限制在%5±以内，时间常数应取多少？如果用该传感器测量50Hz 的正弦信号，其幅值误差和相位误差各为多少？ 解：一阶传感器频率响应特性：1)(1)(+=ωτωj j H ，幅频特性：2)(11)(ωτω+=A 由题意有%5)(≤ωj A ，即%5)(11≤+ωτ 又πππω20022===f T，所以ms 523.00 τ ，取ms 523.0=τ 幅值误差：%32.1%10011))(1/1()(2-=⨯-+=∆ωτωA 相位误差：03.9)arctan()(-=-=∆Φωτω2.8某温度传感器为时间常数s 3=τ的一阶系统，当传感器受突变温度作用后，试求传感器温差的三分之一和二分之一所需的时间。
温差为二分之一时，t=2.08s温差为三分之一时，t=1.2164s2.10 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 ，在t=5s 时，输出为50mV ；在∞→t 时，输出为100mV 。
试求该传感器的时间常数。
τ=8.5s3.5如果将100Ω应变片粘贴在弹性元件上，试件截面积24105.0m S -⨯=，弹性模量211/102m N E ⨯=，若N 4105⨯的拉力引起应变计电阻变化为Ω1，求该应变片的灵敏度系数。
解：ε/R R K ∆=，已知Ω=∆1R ，所以1001=∆R R 29243/101/105.01050m N m N A F ⨯=⨯⨯==-σ， 由εσE =得3119105102101-⨯=⨯⨯==E σε， 所以2105100/1/3=⨯=∆=-εRR K 3.6一个量程为10kN 的应变式测力传感器，其弹性元件为薄壁圆筒轴向受力，外径20mm ，内径18mm ，在其表面粘贴八个应变片，四个沿轴向粘贴，四个沿周向粘贴，应变片的电阻值均为Ω120，灵敏度为2.0，泊松比为0.3，材料弹性模量为Pa 11101.2⨯，要求：（1）绘出弹性元件贴片位置及全桥电路。
