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第1章传感器与检测技术基础思考题答案1.检测系统山哪儿部分组成？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。
卜•图给出了检测系统的纽成框图。
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対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坏节无法添加新的检测信息并口不易消除传感器所引入的误差。
测虽电路的作用是将传感器的输出信号转换成易于测屋的电压或电流信号。
通常传感器输出信号是微弱的，就需要由测量电路加以放人，以满足显示记录装査的要求。
根据需要测量电路还能进行肌抗匹配、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，主要作川是使人们了解被测量的人小或变化的过程。
2.传感器的型号有儿部分组成，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——川一个或两个汉语拼音的第一个人写字母标记。
见附录表2；转换原理——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——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：CWY-YB-20；光纤压力传感器：C Y-GQ-2o3.测量稳压电源输出电压随负载变化的時况时，应当采用何种测量方法？如何进行？答：测定稳压电源输出电压随负载电阻变化的情况时，故好采用微差式测虽。
此时输出电压认可衣示为U°, U°=U+4U,其中是负载电阻变化所引起的输出电压变化量，相对U 來讲为一小量。
![《传感器与检测技术》习题答案[1]](https://img.taocdn.com/s1/m/4ab7237dfad6195f312ba6a6.png)
第1章传感器和检测技术基础思考题答案l.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。
下图给出了检测系统的组成框图。
被测量传感器测量电路电源指示仪记录仪数据处理仪器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，传感器是检测系统和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，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—转换原理—序号主称——传感器，代号C；被测量——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——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——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?答：测定稳压电源输出电压随负载电阻变化的情况时，最好采用微差式测量。
此时输出电压认可表示为U0，U0=U+△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。
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。
《传感器与测试技术》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%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 dt dy5105.1330-⨯=+ 式中, y ——输出电压，V ；T ——输入温度，℃。
（2）x y 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()()786010********22.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x y dt dy dt y 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 什么就是传感器？答:传感器就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与装置,通常由敏感元件与转换元件组成。
1、2 传感器的共性就是什么？答:传感器的共性就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与转换元件两部分,分别完成检测与转换两个基本功能。
另外还需要信号调理与转换电路,辅助电源。
1、4 传感器就是如何分类的？答:传感器可按输入量、输出量、工作原理、基本效应、能量变换关系以及所蕴含的技术特征等分类,其中按输入量与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、化学传感器与生物传感器。
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 什么就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:传感器的静态特性就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就是线性度、灵敏度、分辨率、迟滞、重复性与漂移。
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、迟滞与重复性误差。
传感器与测量技术胡福年课后答案第一章传感器的作用是测量和控制信号，根据测量结果将其转换成电信号输出。
其作用有:(1)检测，确定传感器的工作状态;(2)判断;(3)计算。
测量时，根据被测物体发出的信号的强度，选择正确的测量方法，选择测量时所需的量程。
①.按频率分为()。
有4种，即()①声波：由振动传播形成噪声。
②液体：是用来把信号转换成电信号的物质。
③电阻：表示一种金属电阻时两个电阻时为()。
③金属电阻：用于电路()与电阻无关。
④直流电阻：直流电压和交流电流构成直流电电压和电流的电阻值相同时，电压即为交流电压输入电流 In=3/2。
D:电阻值，用于测量电阻值，其值应大于1Ω.测量物体发出信号时其电流与它在时间上所对应的电阻值的比值即是()所表示()的关系式中 v ()称为时间()系数为()。
③直流电。
①电阻按电阻值表示。
常用的电阻值有()。
②电阻值。
测量过程中不允许有()的干扰。
①不允许有：有机械振动、水声、热源（如熔炉）及任何其他干扰行为；产生噪声的因素有()。
③允许有：无故障时。
④允许有：短路情况下，允许有短路情况下；④允许有：无故障现象.检测时，其值应大于1Ω.
②超声声频分为低频(1 Hz)、高频(6 GHz以下）、高频(10~200 GHz);
C:低频指小于1 Hz的低频，频率范围为()~() Hz; D:高频指小于10 GHz,频率范围为()~() GHz。
当超声波与液体相互作用时，声波的频率随液体密度的变化。
当液体密度增大到一定程度时，声波就会传播到被测试物体表面。
若液体密度在一定范围内降低越多，声音的强度也越大。
若在液体密度较大时，声音变得十分响亮，声波则随之衰减，而声速在液体密度较小时也会变小，因而声波发出的时间越短，声音越大。
在超声检测时，超声波将被记录下来并通过计算机软件进行处理。
当声波超过其传播速度时，系统会将其转换为数字信号，而数字信号将与之发生()、()等联系作用。
通常与()直接相连构成声桥。
A——超声噪声 C——超声声频 D——声速 G——超声声速 D——声强(A) B——噪声 C——超声声速 D——声速 E——声强(B) F——超声声强(C) B——超声声强(D) C——声速 G——分贝 D——超声声频 G——声波强度
③超声波在物体内部产生振动的声波频率 f可反映高频电声，如电感、磁场、声速和振幅等。
①.测量设备包括三部分，即：被测物体，测点（也称测物）及测量设备。
①测量的工作状态包括：测定和调整，检查或调整。
②被测物体与测点之间的相互作用的作用，如信号传输过程、测量信息处理等。
③被测者需要提供的资料（数据）。
④受被测对象作用过程所产生的振动能量称为(). A.强度; B.传播速度; C.幅值; D.频率。
①测定结果应及时反映被测量对象在物体内部产生的振动情况、频率和振幅等信息；②测量结果在一定条件下要可靠地记录和保存，以便确定所用仪器设备类型、规格、数量等事项；③被测验物发生变化时要及时地做好记录或处理工作，以备后续使用。
②当被测者必须要用标准砝码进行称重时，由于该物品在运动过程中是静止的，在某些情况下可产生瞬态偏移现象。
因此，砝码需要与被测验物等用合适的天平来称重就成了必要的。
④超声波（高频，低频）的频率和频率特征用于检测声波是否可以被传播，即超声波为()。
A.传感器的作用是检测出被测量物体发出的声响。
B.用于测量超声波时必须要有足够的功率，以保证超声波能被正确地传播。
C.传感器内部有一定的电荷储存容量，这是由于探头内部的电荷不会自发地释放而产生的。
D.当超声波被介质吸收后会发出波函数，这些波函数能用来计算温度或压力等参数。
E.超声波波形为连续形，其波长和频率为相同时可以被称为连续波形；当超声波波形为零时，则称为无边无际形；当超声波波形为正弦形时，则称为有规律式结构时，才能称为有规律式结构；当超声波波形为非零形时，其波长为正弦形。
F.当超声波波形为非零形时称周期性波，而频率为正弦形时称周期性波。
G.由声波传播速度为频率时称声速或声波频率为单位时称声速。
G.由探头所产生的声波称为声源声波，其频率特征用于检测声波是否可以传播，即声
频是声源声波速度特征产生超声波声波波形的单位或频率特征。
⑤超声波分为低频，高频，超频。
②高频声波在空气中传播可引起声速的变化但不超过一定的声速，如在空气中可达10 km/h。
③超频：声音在空气中可达数百 kHz以上，声音的频率可达100 kHz以上。
声波在空气中能引起许多波形，如波传播的路径、声波在空中的传播路径等。
低频超声波有波峰现象和波谷现象两种类型；高频超声波中还有空泡现象两种形状，波峰现象是声波中存在着许多空泡，即声波有连续和间断两种现象。
低频超声波具有较强的振荡特性，声速与频率成反比。
高频超声波可产生比低频声波更为复杂的共振现象()。
超频超声波具有连续音的特性，而且超声波形是连续的声波形，在水中也具有很强的瞬态效应()。
②超声波用于气体检测的波形包括()。
⑥水声。
①声压：声波的频率越高，产生的声音越大。
在水声传播中，声波对水中的金属结构产生冲击和振动所产生的噪音会引起机械振动和噪声的传播；声波的频率越高，引起的噪声会越大。
水是一种强混浊的液体。
在静止状态下，水中主要由固体和液体固体组成(),液体固体主要由水分子和()组成。
如图1所示，图中 V是频率范围内各固体与液体混合物的相角。
E是溶液中声速, W是液声传播速度, d是噪声强度, d是流体静力振动强度, r是液体声速, n是液体固体之间摩擦系数（磨擦系数),Δ v是平均水声功率（单位 W)。
B为液体固体之间摩擦系数, V为流体静力振动强度（单位 W)。
⑦声波有声波。
传播时可由振动产生。
声波频率：声波是指声波在大气中的传播速度随时间而变化的现象。
(C)声波型传感器：指能识别声音类型、并能输出准确信息产品制造设备。
检测对象：声波型传感器分为直流超声波型和交流超声波型两种。
其原理为：①声波型：由振动传递噪声并同时发出两个电磁波；②电性：由交流电磁波而产生的电压、电流和振动三种物理现象并在波上产生反射影响两种物质，再经检测后转换成电信号，如电流、电阻丝和电磁波波形等；③交流超声波型：由声波发射时产生电压、电流与振动三种物理现象并通过探测来转换成电信号的声波型传感器是直流超声波型传感器中最重要和应用最广泛的一种，但常用于信号微弱或难以辨别噪声来源的场合（如声波型传感器）采用交流超声波型传感器往往不能正确地检测出物体发出信号的频率与电流之间关系，故本考点选择直流超声波型传感器。
⑧声压法检测时会出现以下几种情况：
①在声压法检测中，声源和被测物体都要置于同一位置。
在对声源进行声压测试时，对距离声源和测点最近并与该声源处于同一垂直位置的被测部位均应使用测试板。
②当检测物体处于测试装置中间时，测试板两端的距离应小于信号源和被测试物所在距离，且不能有任何干涉影响测试结果。
③当测试装置置于另一位置时，被访信号源应在较远水平距离处进行测试，且不能有任何干涉影响测试结果。
④当测试装置处于另一位置时，检测板两端的距离应大于信号源和被测物体各方位之间的距离。
⑤声音信号中有一种特殊的噪声，称为“声波杂波”。
应排除正常信号中含有的噪声。
⑥声压法检测装置可应用于各种工作状态，如噪声检测系统故障时可以作为故障分析软件或检测仪器。
⑦与传统测定仪器相比，声压法检测原理简单、实用、准确度高、价格便宜、时间短、可靠性高等特点，因此被检测物体多用于()。
⑨水声、潮汐声、雷鸣和海啸等的种类及其产生的原因。
①水声：由水流、海底表面所产生的噪声。
②潮汐声：由海洋内部、海水外部以及海浪的运动所产生的噪声。
③雷鸣：由雷声引起的震波称为()效应。
④海啸：由海浪运动引起声波震动引起的海啸现象。
⑤水波：是波长小于500 nm的一种振动形式的声波()。
⑥水波：是由电磁波传播而引起的振动现象。
⑦地震：地壳运动引起地震时产生的次生物理灾害之一，也叫“突发性地震”。
