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一、填空题：（每空2分，共20分）1、传感器的动态特性越好，则能测的信号频率越宽（宽、窄）。
2、已知一米尺的修正值为-2mm，现用该米尺测得某物体长度为32.5cm，则该物体长度为 32.3 。
3、测50mm的物体，测得结果为50.02mm，则相对误差为 0.04% 。
4、相敏检波电路与差动变压器配合使用是为了辨别方向。
5、电阻式传感器是将被测非电量转换为电阻的变化的装置。
6、在差动变压器的实验中，观察到的现象是在一定范围内呈线性。
7、在某些晶体物质的极化方向上施加电场时，这些晶体物质会产生变形，这种现象称为逆压电效应。
8、电容式传感器存在的边缘效应可以通过初始电容量c0 或加装等位环来减小。
9、差动变压器是属于信号调制中的调幅类型（调幅、调频、调相）。
二、判断题（正确的打√，错误的打×。
每小题1分，共10分）1、差动结构从根本上解决了非线性误差的问题。
（ x ）2、为了使压电陶瓷具有压电效应，必须在一定温度下通过强电场作用对其作极化处理。
（ Y ）3、变间隙型的电感式传感器初始间隙越大，灵敏度越低，非线性误差越小，量程越大。
（ Y ）4、变面积型的电容式传感器输出与输入之间的关系是线性的。
（ Y ）5、压电式传感器只能进行动态测量。
（ Y ）6、随机误差可以通过系统校正来减小或消除。
（ X ）7、求和取平均是为了减小系统误差。
（ X ）8、电涡流式传感器不仅可以用于测量金属，还可以测量非金属。
（ X ）9、石英晶体沿任意方向施加力的作用都会产生压电效应。
（ X ）10、电容传感器采用运算放大器测量电路则从原理上解决了单个变间隙型电容传感器输出特性非线性问题。
（ Y ）三、计算题（每小题10分，共50分）1、将一电阻应变片接入电桥电路中，已知电阻应变片在无应变时的电阻值为80欧，R3=40欧，R4=100欧。
运算放大器的电压增益为20。
问R2选取多大合适？如果该电阻应变片的灵敏度为4，受力的作用后发生变形其应变为2×10-3，电阻值变化为多少？受到该力的作用后输出电压U为多少？U2、一电容测微仪，其传感器的平板面积为20mm2.工作初始间隙δ＝0.4mm,介电常数ε＝8×10-12F/m,试求：(1)该电容器的灵敏度为多少？(2)工作中，若传感器与工件的间隙变化量△δ＝2um,电容变化量是多少？(3)若测量电路的灵敏度S1=200mV/pF,读数仪表的灵敏度S2＝5格/mV,当△δ＝2um时，读数仪表示值变化多少格？3、电阻应变片的灵敏度系数K=1.6，沿纵向粘贴于直径为0.05m的圆形钢柱表面，钢材的弹性模量E=2×1011N/㎡,求钢柱受10 t拉力作用时,应变片电阻的相对变化量？4、已知某一被测电压约12V ，现有两块电压表：①100V ，0.5级；②15V ，2.5级。
一、填空题（每空1分，共30分）1、声波是一定频率范围内可以在弹性介质中传播的波，低于16 Hz的声波称为次声波，高于20k Hz的声波称为超声波。
2、超声波可分为纵波、横波、表面波。
3、超声波中的纵波能在固体、液体、气体中传播；横波只能在固体中传播。
4、在空气中传播的超声波，其频率应选得较低；在固体、液体中传播的超声波，其频率应选得较高。
5、光电元件的工作原理是基于不同形式的光电效应。
6、光敏电阻的相对光敏灵敏度与入射光波长的关系称为光谱特性，亦称为光谱响应。
7、光敏电阻的阻值与入射光量有关，而与电压、电流无关。
8、光敏晶体管的光电特性是指外加偏置电压一定时，光敏晶体管的输出电流与光照度之间的关系。
9、光电检测必须具备光源、被测物、和光敏元件。
10、光电开关可分为直射（透射）型和反射型两种。
11、光纤传感器主要由光导纤维、光源和光探测器组成。
12、光纤是利用光的完全内反射原理传输光波的一种媒质。
13、接触式码盘的码道数n越大，所能分辨的角度α越小，测量精度越高。
14、感应同步器利用定尺和滑尺的两个平面印刷电路绕组的互感随其相对位置变化的原理，将位移转换为电信号。
二、选择题（每小题2分，共30分）1、直探头可发射和接收 A 波，斜探头可发射和接收 B 波。
A 纵B横C表面2、超声波测厚常用C 法。
A穿透B反射C脉冲回波3、光敏二极管在测光电路中应处于 B 偏置状态；而光电池通常处于 A 偏置状态。
A 正向B反向C零4、温度上升，光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管的暗电流 A 。
A上升B下降C不变5、普通型硅光电池的峰值波长为 B 。
A 0.8mmB 0.8µmC 0.8nm6、下列传感器中，不能直接用于直线位移测量的传感器是 C 。
A 长光栅B 感应同步器C 角编码器7、增量式位置传感器输出的信号是 C 。
A 电压信号B 电流信号C 脉冲信号8、某直线光栅每毫米刻线数为50线，采用四细分技术，则该光栅的分辨力为 A µm。
第一章测试1.自动控制技术、通信技术、连同计算机技术和（），构成信息技术的完整信息链。
A:传感技术B:汽车制造技术C:监测技术D:建筑技术答案:A2.传感器按其敏感的工作原理，可以分为物理型、化学型和（）三大类。
A:材料型B:薄膜型C:电子型D:生物型答案:D3.近年来，仿生传感器的研究越来越热，其主要就是模仿人的（）的传感器。
A:嗅觉器官B:听觉器官C:感觉器官D:视觉器官答案:C4.若将计算机比喻成人的大脑，那么传感器则可以比喻为( )。
A:眼睛B:皮肤C:手D:感觉器官答案:D5.传感器主要完成两个方面的功能：检测和（）。
A:转换B:感知C:测量D:信号调节答案:A6.下列指标属于衡量传感器动态特性的评价指标的是（）。
A:时域响应B:零点漂移C:灵敏度D:线性度答案:A7.按误差数值表示的方法，误差可以分为( )A:系统误差B:引用误差C:相对误差D:绝对误差答案:BCD8.评定仪表品质的几个主要质量指标( )A:精度B:非线性误差C:变差D:灵敏度和灵敏限答案:ABCD9.相对误差的表示方法有( )A:标称相对误差B:相对百分误差C:实际相对误差D:理论相对误差答案:ABC10.重要场合使用的元器件或仪表，购入后需进行高、低温循环老化试验，其目的是为了（）。
A:提高可靠性B:测试其各项性能指标C:加速其衰老D:提高精度答案:A第二章测试1.应变测量中，希望灵敏度高、线性好、有温度自补偿功能，应选择( )测量转换电路。
A:双臂半桥B:四臂全桥C:独臂D:单臂半桥答案:B2.应变式压力传感器受压时产生的是( )信号。
A:电感B:电容C:电阻D:电势答案:C3.全桥差动电路的电压灵敏度是单臂工作时的( )。
A:不变B:4倍C:6倍D:2倍答案:B4.直流电桥工作时不需要平衡。
（）A:错B:对答案:A5.全桥的灵敏度最高。
（）A:错B:对答案:B6.电阻应变式传感器是把被测量转换为电阻值的变化。
《传感器技术与应用》试卷及答案一、单项选择题(在每小题的四个备选答案中，选出一个正确答案，并将正确答案的序号填在题后的括号内。
) (每小题2分，共20分)1．按照工作原理分类，固体图象式传感器属于( A )A.光电式传感器B.电容式传感器C.压电式传感器D.磁电式传感器2．影响压电式加速度传感器低频响应能力的是( D )A．电缆的安装与固定方式 B．电缆的长度C．前置放大器的输出阻抗 D．前置放大器的输入阻抗3．固体半导体摄像元件CCD是一种( C )A．PN结光电二极管电路 B．PNP型晶体管集成电路C．MOS型晶体管开关集成电路 D．NPN型晶体管电路4.将电阻R和电容C串联后再并联到继电器或电源开关两端所构成的RC吸收电路，其作用是（D）A.抑制共模噪声B.抑制差模噪声C.克服串扰D.消除电火花干扰5．属于能量转换型的传感器是（ C ）A.电阻应变传感器B.电容传感器C.压电式传感器D.热阻式传感器6.动态测试中，电桥的输出量通常采用（B）A．电阻量 B．电压量 C．电流量 D．电感量7.为消除压电传感器电缆分布电容变化对输出量灵敏度的影响，可采用（A）A．电荷放大器 B．电压放大器 C．功率放大器D．前置放大器8.用于检查应变片绝缘电阻的兆欧表，电压一般不应高于（ B ）A．220V B.250V C.300V D.350V9．压电式加速度计，其压电片并联时可使（ B ）A．电压灵敏度提高，电荷灵敏度不变。
B．电荷灵敏度提高，电压灵敏度不变。
C．电压与电荷灵敏度均提高。
D．电压与电荷灵敏度均保持不变。
10.金属丝应变片在测量构件的应变时，决定电阻相对变化的因素主要是（C）A．贴片位置的变化 B.贴片温度的变化C．电阻丝几何尺寸的变化 D.电阻丝材料的电阻率变化二、多项选择（在每小题列出的五个备选项中至少有两个是符合题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内，错选、多选、少选或未选均无分。
传感器原理及应用习题答案习题1 (2)习题2 (4)习题3 (8)习题4 (10)习题5 (12)习题6 (14)习题7 (17)习题8 (20)习题9 (23)习题10 (25)习题11 (26)习题12 (28)习题13 (32)习题11-1 什么叫传感器？它由哪几部分组成？并说出各部分的作用及其相互间的关系。
答：传感器是能感受规定的被测量并按照一定的规律将其转换成可用输出信号的器件或装置。
通常传感器由敏感元件和转换元件组成。
敏感元件是指传感器中能直接感受或响应被测量的部分，转换元件是指传感器中将敏感元件感受或响应的被测量转换成适于传输或测量的电信号部分。
由于传感器的输出信号一般都很微弱, 因此需要有信号调节与转换电路对其进行放大、运算调制等。
随着半导体器件与集成技术在传感器中的应用，传感器的信号调节与转换电路可能安装在传感器的壳体里或与敏感元件一起集成在同一芯片上。
此外，信号调节转换电路以及传感器工作必须有辅助的电源，因此信号调节转换电路以及所需的电源都应作为传感器组成的一部分。
1-2 简述传感器的作用和地位及其传感器技术的发展方向。
答：传感器位于信息采集系统之首，属于感知、获取及检测信息的窗口，并提供给系统赖以进行处理和决策所必须的原始信息。
没有传感技术，整个信息技术的发展就成了一句空话。
科学技术越发达，自动化程度越高，信息控制技术对传感器的依赖性就越大。
发展方向：开发新材料，采用微细加工技术，多功能集成传感器的研究，智能传感器研究，航天传感器的研究，仿生传感器的研究等。
1-3 传感器的静态特性指什么？衡量它的性能指标主要有哪些？答：传感器的静态特性是指被测量的值处于稳定状态时的输出—输入关系。
与时间无关。
主要性能指标有：线性度、灵敏度、迟滞和重复性等。
1-4 传感器的动态特性指什么？常用的分析方法有哪几种？答：传感器的动态特性是指其输出与随时间变化的输入量之间的响应特性。
常用的分析方法有时域分析和频域分析。
传感器技术与应用考试试卷（答案见尾页）一、选择题1. 什么是传感器？它的主要功能是什么？A. 传感器是一种检测装置，能够感知和测量物理量并将其转换为电信号。
B. 传感器是一种存储设备，用于保存数据和程序。
C. 传感器是一种计算设备，用于处理和分析数据。
D. 传感器是一种通信设备，用于传输信息。
2. 以下哪个不是常见的传感器类型？A. 温度传感器B. 光电传感器C. 振动传感器D. 计算机传感器3. 传感器在嵌入式系统中的作用是什么？A. 数据采集B. 控制系统C. 通信D. 所有以上功能4. 以下哪个是模拟传感器的工作原理？A. 将物理量转换为数字信号B. 将数字信号转换为物理量C. 直接输出模拟信号D. 通过算法转换信号5. 以下哪个是数字传感器的工作原理？A. 将物理量转换为数字信号B. 将数字信号转换为物理量C. 直接输出数字信号D. 通过算法转换信号6. 以下哪个是常见的传感器应用领域？A. 汽车制造B. 航空航天C. 医疗设备D. 所有以上领域7. 在设计嵌入式系统时，选择传感器时应考虑哪些因素？A. 精度B. 价格C. 功耗D. 所有以上因素8. 以下哪种传感器通常用于测量温度？A. 光学传感器B. 热敏传感器C. 光电传感器D. 压力传感器9. 以下哪种传感器通常用于测量位置或速度？A. 光学传感器B. 磁性传感器C. 光电传感器D. 压力传感器10. 在嵌入式系统中，传感器数据通常如何处理？A. 直接输出到显示器或其他设备B. 首先进行滤波处理，然后输出C. 首先进行校准，然后输出D. 首先进行加密处理，然后输出11. 以下哪些属于常见的传感器类型？A. 温度传感器B. 压力传感器C. 光电传感器D. 速度传感器E. 加速度传感器12. 在选择合适的传感器时，需要考虑哪些因素？A. 测量范围B. 精度C. 响应时间D. 抗干扰能力E. 电源需求13. 以下哪些是传感器应用中的常见场景？A. 智能家居B. 工业自动化C. 医疗设备D. 汽车电子E. 能源管理14. 传感器在智能家居中的应用有哪些？A. 智能照明B. 室内空气质量监测C. 智能安防系统D. 智能家电控制E. 以上都是。
第1章传感器特性习题答案：5.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。
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。
人们根据传感器的静特性来选择合适的传感器。
9．解：10. 解：11．解：带入数据拟合直线灵敏度 0.68,线性度±7% 。
，，，，，，13．解：此题与炉温实验的测试曲线类似:14．解：15．解：所求幅值误差为1.109,相位滞后33042,所求幅值误差为1.109,相位滞后33042,16．答：dy/dx=1-0.00014x。
微分值在x<7143Pa时为正，x>7143Pa时为负，故不能使用。
17．答：⑴20。
C时，0～100ppm对应得电阻变化为250～350 kΩ。
V0在48.78～67.63mV之间变化。
⑵如果R2=10 MΩ，R3=250 kΩ，20。
C时，V0在0～18.85mV之间变化。
30。
C时V0在46.46mV（0ppm）～64.43mV（100ppm）之间变化。
⑶20。
C时，V0为0～18.85mV，30。
C时V0为0～17.79mV，如果零点不随温度变化，灵敏度约降低4.9%。
但相对（2）得情况来说有很大的改善。
18．答：感应电压=2πfCRSVN,以f=50/60Hz, RS=1kΩ, VN=100代入，并保证单位一致，得：感应电压=2π*60*500*10-12*1000*100[V]=1.8*10-2V第3章应变式传感器概述习题答案9. 答：(1).全桥电路如下图所示(2).圆桶截面积应变片1、2、3、4感受纵向应变；应变片5、6、7、8感受纵向应变；满量程时：（3）10．答：敏感元件与弹性元件温度误差不同产生虚假误差，可采用自补偿和线路补偿。
11．解：12．解：13．解：①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=5*10-4。
思考题与习题参考答案第1章1-1 什么叫传感器？它由哪几部分组成？它们的相互作用及相互关系如何？ 答：传感器是把被测量转换成电化学量的装置，由敏感元件和转换元件组成。
其中，敏感元件是指传感器中能直接感受或响应被测量的部分；转换元件是指传感器中能将敏感元件感受或响应的被测量转换成适于传输或测量的电信号部分。
由于传感器输出信号一般都很微弱，需要信号调理与转换电路进行放大、运算调制等，此外信号调理转换电路以及传感器的工作必须有辅助电源，因此信号调理转换电路以及所需的电源都应作为传感器组成的一部分。
1-2 什么是传感器的静态特性？它有哪些性能指标？分别说明这些指标的含义？答：传感器的静态特性是指被测量的值处于稳定状态时的输入与输出的关系。
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。
灵敏度是输入量∆y 与引起输入量增量∆y 的相应输入量增量∆x 之比。
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。
迟滞是指传感器在输入量由小到大（正行程）及输入量由大到小（反行程）变化期间其输入输出特性曲线不重合的现象。
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。
漂移是指在输入量不变的情况下，传感器输出量随时间变化的现象。
精度是用来评价系统的优良程度。
1-3 某线性位移测量仪，当被测位移X 由3.0mm 变到4.0mm 时，位移测量仪的输出电压V 由3.0V 减至2.0V ，求该仪器的灵敏度。
解：该仪器的灵敏度为10.30.40.30.2X V -=--=∆∆=S （V/mm ） 1-4 用测量范围为-50～150KPa 的压力传感器测量140KPa 压力时，传感器测得示值为142KPa ，求该示值的绝对误差、实际相对误差、标称相对误差和引用误差。
解：绝对误差：X L ∆=-=142-140=2 相对误差100%L δ∆=⨯=2100% 1.4285%140⨯= 标称相对误差即%100⨯∆=x ξ=2100% 1.4084%142⨯= 引用误差100%-γ∆=⨯测量范围上限测量范围下限 =22100%1%150(50)200=⨯=--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)。
《传感器技术与应用第3版》习题参考答案习题11.什么叫传感器？它由哪几部分组成？答：传感器是能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置。
传感器通常由敏感元件和转换元件组成。
其中敏感元件是指传感器中能直接感受或响应被测量的部分；转换元件是指传感器中能将敏感元件感受或响应的被测量转换成适于传输或测量的电信号部分。
2. 传感器在自动测控系统中起什么作用？答：自动检测和自动控制技术是人们对事物的规律定性了解、定量分析预期效果所从事的一系列技术措施。
自动测控系统是完成这一系列技术措施之一的装置。
一个完整的自动测控系统，一般由传感器、测量电路、显示记录装置或调节执行装置、电源四部分组成。
传感器的作用是对通常是非电量的原始信息进行精确可靠的捕获和转换为电量，提供给测量电路处理。
3. 传感器分类有哪几种？各有什么优、缺点？答：传感器有许多分类方法，但常用的分类方法有两种，一种是按被测输入量来分，如温度传感器、湿度传感器、压力传感器、位移传感器、流量传感器、液位传感器、力传感器、加速度传感器、转矩传感器等；另一种是按传感器的工作原理来分，如电学式传感器、磁学式传感器、光电式传感器、电势型传感器、电荷传感器、半导体传感器、谐振式传感器、电化学式传感器等。
还有按能量的关系分类，即将传感器分为有源传感器和无源传感器；按输出信号的性质分类，即将传感器分为模拟式传感器和数字式传感器。
按被测输入量分类的优点是比较明确地表达了传感器的用途，便于使用者根据其用途选用；缺点是没有区分每种传感器在转换机理上有何共性和差异，不便使用者掌握其基本原理及分析方法。
按工作原理分类的优点是对传感器的工作原理比较清楚，有利于专业人员对传感器的深入研究分析；缺点是不便于使用者根据用途选用。
4. 什么是传感器的静态特性？它由哪些技术指标描述？答：传感器测量静态量时表现的输入、输出量的对应关系为静态特性。
它有线性度、灵敏度、重复性、迟滞现象、分辨力、稳定性、漂移等技术指标。
一、单选题1.以下那个质量是直接影响传感器的性能和精度（）A、应变计B、弹性敏感元件C、敏感栅D、电路电阻答案： B2.增量式位置传感器输出的信号是（）A、电流信号B、二进制格雷码C、脉冲信号答案： B3.经常看到数字集成电路的VDD 端（或VCC 端）与地线之间并联一个0.01mF的独石电容器，这是为了( )。
A、滤除50Hz锯齿波B、滤除模拟电路对数字电路的干扰信号C、滤除印制板数字IC电源走线上的的脉冲尖峰电流答案： C4.发现某检测仪表机箱有麻电感，必须采取( )措施。
A、接地保护环B、将机箱接大地C、抗电磁干扰答案： B5.在电子打火机和煤气灶点火装置中，多片压电片采用（）接法，可使输出电压达上万伏，从而产生电火花。
A、串联B、并联C、既串联又并联D、以上都不对答案： A6.一束频率为1MHz的超声波（纵波）在钢板中传播时，它的波长约为（）A、5.9mB、340mC、5.9mmD、1.2mm答案： C7.用在压电加速度传感器中测量振动的压电材料应采用（）A、PTCB、PZTC、PVDFD、SiO2答案： B8.属于传感器动态特性指标的是（）A、重复性B、线性度C、灵敏度D、固有频率答案： D9.下列哪一项不是金属式应变计的主要缺点（）A、非线性明显B、输出信号微弱C、抗干扰能力差D、响应时间慢答案： D10.下面的哪个温度补偿方法是不存在的（）A、电桥补偿法B、辅助测温元件微型计算机补偿法C、电阻补偿法D、热敏电阻补偿法答案： C11.下列哪一项是半导体式应变计的主要优点（）A、非线性明显B、灵敏度高C、准确度高D、横向效应小答案： B12.应变式传感器的温度误差产生的主要原因：（）A、应变式温度传感器件的温度系数变化。
B、应变式温度传感器件的测量部分引起的。
C、应变式温度传感器件对温度应变不敏感引起的。
D、试件材料与应变丝材料的线膨胀系数不一，使应变丝产生附加变形而造成的电阻变化。
答案： D13.粉尘较多的场合不应采用传感器（）A、光栅B、磁栅C、感应同步器答案： A14.在热电偶测温回路中经常使用补偿导线的最主要的目的是（）A、补偿热电偶冷端热电势的损失B、起冷端温度补偿作用C、将热电偶冷端延长到远离高温区的地方D、提高灵敏度答案： A15.不能直接用于直线位移测量的传感器是（）A、长光栅B、长磁栅C、标准感应同步器D、角编码器答案： D16.能制成薄膜，粘贴在一个微小探头上、用于测量人的脉搏的压电材料应采用（）A、PTCB、PZTC、PVDFD、SiO2答案： C17.应变片绝缘电阻是指已粘贴的（）应变片的之间的电阻值A、覆盖片与被测试件B、引线与被测试件C、基片与被测试件D、敏感栅与被测试件答案： B18.电桥测量电路的作用是把传感器的参数转换为（）的输出。
传感器技术与应用习题答案习题1l.1 检测系统由哪几部分组成? 说明各部分的作用。
答：检测系统是由被测对象、传感器、数据传输环节、数据处理环节和数据显示环节构成。
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。
数据传输、处理环节，又称之为测量电路，它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。
数据显示记录环节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。
常用的有模拟显示、数字显示和图像显示三种。
1.2 传感器的型号有几部分组成？各部分有何意义?答：传感器是由敏感元件、转换元件和测量电路组成，敏感元件：直接感受被测量的变化，并输出与被测量成确定关系的某一物理量的元件，它是传感器的核心。
转换元件：将敏感元件输出的物理量转换成适于传输或测量电信号的元件。
测量电路：将转换元件输出的电信号进行进一步转换和处理的部分，如放大、滤波、线性化、补偿等，以获得更好的品质特性，便于后续电路实现显示、记录、处理及控制等功能。
1.3 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：直接测量。
使用电压表进行测量，对仪表读数不需要经过任何运算，直接表示测量所需要的结果。
1.4 某线性位移测量仪，当被测位移由4.5mm变到5.0mm时，位移测量仪的输出电压由3.5V 减至2.5V，试求该仪器的灵敏度。
解: 灵敏度s=(3.5-2.5)v/(5.0-4.5)mm=2v/mm1.5 有三台测温仪表，量程均为0~800℃，精度等级分别为2.5级、2.0级和1.5级，现要测量500℃的温度，要求相对误差不超过2.5％，选那台仪表合理?答：2.5级时的最大绝对误差值为20℃，测量500℃时的相对误差为4％；2.0级时的最大绝对误差值为16℃，测量500℃时的相对误差为3.2％；1.5级时的最大绝对误差值为12℃，测量500℃时的相对误差为2.4％。
因此，应该选用1.5级的测温仪器1.6 什么是系统误差和随机误差?准确度和精密度的含义是什么? 它们各反映何种误差?答：系统误差(简称系差)：在一定的条件下，对同一被测量进行多次重复测量，如果误差按照一定的规律变化，则把这种误差称为系统误差。
系统误差决定了测量的准确度。
系统误差是有规律性的，因此可以通过实验或引入修正值的方法一次修正给以消除。
随机误差(简称随差，又称偶然误差)：由大量偶然因素的影响而引起的测量误差称为随机误差。
对同一被测量进行多次重复测量时，随机误差的绝对值和符号将不可预知地随机变化，但总体上服从一定的统计规律。
随机误差决定了测量的精密度。
随机误差不能用简单的修正值法来修正，只能通过概率和数理统计的方法去估计它出现的可能性。
系统误差越小，测量结果准确度越高；随机误差越小，测量结果精密度越高。
如果一个测量数据的准确度和精密度都很高，就称此测量的精确度很高。
精密度： 要求所加工的零件的尺寸达到的准确程度,也就是容许误差的大小,容许误差大的精密度低,容许误差小的精密度高;简称“精度”正确度：是表示测量结果中系统误差大小的程度。
统计学上，正确度能成功估计一数量的正确值。
有时和精确度定义相同。
1.7 等精度测量某电阻10次，得到的测量列如下： R1＝167.95Ω R2＝167.45Ω R3＝167.60Ω R4＝167.60Ω R5＝167.87Ω R6＝167.88Ω R7＝168.00Ω R8＝167.850Ω R9＝167.82Ω R10＝167.608Ω试求10次测量的算术平均值。
解：求10次测量的算术平均值R ：1012110167.95167.45167.60167.60167.87167.88168.00167.85167.82167.60810167.763ni R R R R =+++=+++++++++==Ω∑习题22.1 试简述金属电阻应变片与半导体材料的电阻应变效的区别。
答：都是基于压阻效应，也就是受到压力时其电阻值会发生变化，但半导体应变片的灵敏系数比金属应变片要大很多，用于大信号输出的场合，但是机械强度低，受温度影响大。
金属应变片机械强度高，灵敏度低，成本也低。
2.2 采用阻值R=120Ω、灵敏度系数K=2.0的金属电阻应变片与阻值R=120Ω的固定电阻组成电桥，供桥电压为10V 。
当应变片应变为1000时，若要使输出电压大于10mV ，则可采用何种工作方式（设输出阻抗为无穷大）？解：由于不知是何种工作方式，可设为n ，故可得：101010230 nn U K U -⨯⨯==εmV得n 要小于2，故应采用全桥工作方式。
2.3 试简述直流测量电桥和交流测量电桥的区别。
答：直流电桥是得出的为静态点数据，交流电桥得出的为动态点数据，不过交流电桥得动态点数据为静态点数据的积分——范围在静态点数据线上波动而已。
2.4.试简述电位器式位移传感器的工作原理。
答：电位器是人们常用到的一种电子元件，它作为传感器可以将机械位移或其他能转换为其有一定函数关系的电阻值的变化，从而引起输出电压的变化。
所以它是一个机电传感元件。
2.5 采用阻值为120Ω灵敏度系数K=2.0的金属电阻应变片和阻值为120Ω的固定电阻组成电桥，供桥电压为4V ，并假定负载电阻无穷大。
当应变片上的应变分别为1和1000时，试求单臂、双臂和全桥工作时的输出电压，并比较三种情况下的灵敏度。
解：单臂时40UK U ε=，所以应变为1时660102410244--⨯=⨯⨯==U K U εV ，应变为1000时应为330102410244--⨯=⨯⨯==U K U εV ；双臂时20UK U ε=，所以应变为1时660104210242--⨯=⨯⨯==U K U εV ，应变为1000时应为33010*******--⨯=⨯⨯==U K U εV ；全桥时U K U ε=0，所以应变为1时60108-⨯=U /V ，应变为1000时应为30108-⨯=U V 。
从上面的计算可知：单臂时灵敏度最低，双臂时为其两倍，全桥时最高，为单臂的四倍。
2.7 试简述电阻应变片式测力传感器的工作原理。
答：电阻应变式传感器是基于这样一个原理：弹性体（弹性元件，敏感梁）在外力作用下产生弹性变形，使粘贴在他表面的电阻应变片（转换元件）也随同产生变形，电阻应变片变形后，它的阻值将发生变化（增大或减小），再经相应的测量电路把这一电阻变化转换为电信号（电压或电流），从而完成了将外力变换为电信号的过程。
2.10 试简述电阻应变片实现温度补偿的方法。
答：电阻应变片由于温度效应引起的误差为温度误差。
产生温度误差的原因有电阻丝的电阻率随温度发生变化；电阻丝和试件的线膨胀系数不同使其产生附加形变。
温度误差给测量结果的精确度产生很大的影响，在实际测量中要采取措施进行温度补偿：自补偿法和线路补偿法。
2.11 试简述压阻式压力、加速度传感器的工作原理。
答：压阻式压力传感器中晶体是各向异性的，非晶体是各向同性的。
某些晶体介质，当沿着一定方向受到机械力作用发生变形时，就产生了极化效应；当机械力撤掉之后，又会重新回到不带电的状态，也就是受到压力的时候，某些晶体可能产生出电的效应。
压阻式加速度传感器，它采用硅悬臂梁结构。
在硅悬臂梁的自由端装有敏感质量块，在梁的根部，扩散四个性能一致的电阻，当悬臂梁自由端的质量块受到外界加速度作用时，将感受到的加速度转变为惯性力，使悬臂梁受到弯矩作用，产生应力。
这时硅梁上四个电阻条的阻值发生变化，使电桥产生不平衡，从而输出与外界的加速度成正比的电压值。
习题33.1 试简述变气隙电感式压力传感器及差动式变气隙电感压力传感器的工作原理。
答：变气隙电感式压力传感器的工作原理：置于一金属膜片两侧的两个电感器件与膜片保持一定间隙,并与膜片组成两压力腔,当介质压力或压差进入两侧的压力腔体中,膜片将向一侧偏移(压力小的一侧),使膜片与两电感器件之间的间隙改变,一侧变小(压力小的一侧),另一侧变大,从而引起了电压的改变。
差动式变气隙电感压力传感器将被侧参数压力的变化转换为输出相应电流的变化。
通过接口电路可与微机配套,可对压力参数进行远距离测量和控制。
3.3 试简要说明差动变压器式传感器产生零点残余电压的原因，并简述减小或消除零点残余电压的方法。
答：当差动变压器的衔铁处于中间位置时，理想条件下其输出电压为零。
但实际上，当使用桥式电路时，在零点仍有一个微小的电压值(从零点几mV到数十mV)存在，称为零点残余电压。
零点残余电压的存在造成零点附近的不灵敏区；零点残余电压输入放大器内会使放大器末级趋向饱和，影响电路正常工作等。
消除零点残余电压方法：（1）从设计和工艺上保证结构对称性；（2）选用合适的测量线路;（3）采用补偿线路。
3.4 试简述差动整流电路的工作原理。
答：差动整流电路的工作原理：当动铁芯移动时引起上下两个全波整流电路输出差动电压，中间可调整零位，输出电压与铁芯位移成正比，这种电路受二极管的非线性影响以及二极管正向饱和压降反向漏电流的不利影响很大。
3.5 什么是涡流效应？怎样利用电涡流式传感器进行位移测量？答：闭合铁芯（或一大块导体）处于交变磁场中，交变的磁通量使闭合铁芯（或一大块导体）中产生感应电流，形成涡电流。
假如铁芯（或导体）是纯铁（纯金属）的，则由于电阻很小，产生的涡电流很大，电流的热效应可以是铁（或金属）的温度达到很高的，甚至是铁（或金属）的熔点，使铁熔化。
通过前置器电子线路的处理，将线圈阻抗Z的变化，即头部体线圈与金属导体的距离D的变化转化成电压或电流的变化。
输出信号的大小随探头到被测体表面之间的间距而变化，电涡流传感器就是根据这一原理实现对金属物体的位移、振动等参数的测量。
3.6 电涡流式传感器的常用测量电路有哪些？简单叙述其原理。
答：根据电涡流式传感器的基本原理，传感器线圈与被测金属导体间距离的变化可以转化为传感器线圈的阻抗或电感的变化。
测量电路则是把这些参数的变化转换为电压或电流输出，常用的测量电路有电桥电路和谐振电路。
（1）电桥电路。
在进行测量时，由于传感器线圈的阻抗发生变化，使电桥失去平衡，而电桥不平衡造成的输出信号被放大并检波，就可得到与被测量成正比的输出。
（2）谐振电路。
这种方法是把传感器线圈与电容并联组成LC并联谐振电路。
当传感器接近被测金属导体时，线圈电感发生变化，LC回路的阻抗和谐振频率将随着L的变化而变化，因此可以利用测量回路阻抗或谐振频率的方法间接反映出传感器的被测量。
3.7 简单叙述自感式、差动变压器式和涡流式传感器的工作原理及特点。
答：自感式传感器是把被测量的变化转换成自感L的变化，通过一定的转换电路转换成电压或电流输出。
