传感器原理与应用习题_第5章磁电式传感器
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成都理工大学《传感器原理与应用》试题5一、填空:(20分)1.通常传感器由_______________________________部分组成,是能把外界各种_____________转换成_____________器件和装置。
2.热电偶所产生的热电势是由_____________电势和_____________电势组成的,其表达式为Eab(T,To)=_____________。
在热电偶温度补偿中,补偿导线法(即冷端延长线法)是在_____________和之间,接入它的作用是_____________。
3.光电传感器的工作原理是基于物质的光电效应,目前所利用的光电效应大致有三大类:第一类是利用在光线作用下_____________效应,这类器件有_____________等;第二类是利用在光线作用下效应,这类器件有_____________等;第三类是利用在光线作下效应,这类器件有_____________。
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,其内部产生机械应力,从而引起_____________,这种现象称为_____________。
相反,某些铁磁物质在外界磁场的作用下会产生_____________,这种现象称为_____________。
5.磁电式传感器是利用_____________产生感应电势的。
而霍尔式传感器为_____________在磁场中有电磁效应(霍尔效应)而输出电势的。
霍尔式传感器可用来测量_____________,_____________,_____________,_____________。
6.测量过程中存在着测量误差。
绝对误差是指_____________其表达式为_____________;相对误差是指其表达式为_____________;引用误差是指_____________其表达式为_____________7.光栅传感器中莫尔条纹的一个重要特性是具有位移放大作用。
《第一章传感器的一般特性》11)该测速发电机的灵敏度.2)该测速发电机的线性度.2.已知一热电偶的时间常数τ=10s,若用它来测量一台炉子的温度,炉内温度在540οC和500οC 之间按近似正弦曲线波动,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,以与输入与输出信号之间的相位差和滞后时间.3.用一只时间常数为0.355s 的一阶传感器去测量周期分别为1s、2s和3s的正弦信号,问幅值误差为多少?4.若用一阶传感器作100Hz正弦信号的测试,如幅值误差要求限制在5%以内,则时间常数应取多少?若在该时间常数下,同一传感器作50Hz正弦信号的测试,这时的幅值误差和相角有多大?5.已知某二阶系统传感器的固有频率f0=10kHz,阻尼比ξ=0.1,若要求传感器的输出幅值误差小于3%,试确定该传感器的工作频率范围.6.某压力传感器属于二阶系统,其固有频率为1000Hz,阻尼比为临界值的50%,当500Hz的简谐压力输入后,试求其幅值误差和相位滞后.《第二章应变式传感器》1.假设某电阻应变计在输入应变为5000με时电阻变化为1%,试确定该应变计的灵敏系数.又若在使用该应变计的过程中,采用的灵敏系数为 1.9,试确定由此而产生的测量误差的正负和大小.2.如下图所示的系统中:①当F=0和热源移开时,R l=R2=R3=R4,与U0=0;②各应变片的灵敏系数皆为+2.0,且其电阻温度系数为正值;③梁的弹性模量随温度增加而减小;④应变片的热膨胀系数比梁的大;⑤假定应变片的温度和紧接在它下面的梁的温度一样.在时间t=0时,在梁的自由端加上一向上的力,然后维持不变,在振荡消失之后,在一稍后的时间t1打开辐射源,然后就一直开着,试简要绘出U0和t的关系曲线的一般形状,并通过仔细推理说明你给出这种曲线形状的理由.3.一材料为钢的实心圆柱形试件,直径d=10 mm,材料的弹性模量E=2 ×1011N/m2,泊松比μ=0.285,试件上贴有一片金属电阻应变片,其主轴线与试件加工方向垂直,如图1所示,若已知应变片的轴向灵敏度k x =2,横向灵敏度C=4%,当试件受到压缩力F=3×104N作用时.应变片的电阻相对变化ΔR/R为多少.4.在材料为钢的实心圆柱形试件上,沿轴线和圆周方向各粘贴一片电阻120 Ω的金属电阻应变片,如图2所示,把这两片应变片接入差动电桥,已知钢的泊松比μ=0.285,应变片的灵敏系数k0=2,电桥电源电压U sr=6V〔d.C.〕,当试件受轴向拉伸时,测得应变片R1的电阻变化值ΔR1=0.48 Ω,试求电桥的输出电压.图1 图25.一台采用等强度梁的电子秤,在梁的上下两面各贴有二片电阻应变片,做成秤重传感器,如下图所示.已知l=100 mm,b=11 mm,t=3 mm,E=2.1×104N/mm2,k0=2,接入直流四臂差动电桥,供桥电压6 V,当秤重0.5 kg时,电桥的输出电压U sc为多大.6.今在〔110〕晶面的〈001〉〈110〉晶面上各放置一电阻条,如下图所示,试求:l〕在0.1MPa 压力作用下电阻条的σr和σt各为何值?2〕此两电阻条为P型电阻条时ΔR/R=?3〕若为N型电阻条时其ΔR/R?4〕若将这两电阻条改为安置在距膜中心为4.l 7mm处,电阻条上的平均应力σr和σt各为多少?7.现有基长为10 mm与20 mm的两种丝式应变片,欲测钢构件频率为10kHz的动态应力,若要求应变波幅测量的相对误差小于0.5%,试问应选用哪一种?为什么?8.已知一测力传感器的电阻应变片的阻值R=120Ω,灵敏度系数k0= 2,若将它接入第一类对称电桥,电桥的供电电压U sr=10V〔d.c.〕,要求电桥的非线性误差e f<0.5%,试求应变片的最大应变εmax应小于多少,并求最大应变时电桥的输出电压.9.一个量程为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,在其表面粘贴八各应变片,四个沿周向粘贴,应变片的电阻值均为120Ω,灵敏度为2.0,波松比为0.3,材料弹性模量E=2.1×1011Pa.要求:1>绘出弹性元件贴片位置与全桥电路;2>计算传感器在满量程时,各应变片电阻变化;3>当桥路的供电电压为10V时,计算传感器的输出电压.10.如图所示电路是电阻应变仪中所用的不平衡电桥的简化电路,图中R2=R3=R是固定电阻,R1与R4是电阻应变片,工作时R1受拉,R4受压,ΔR表示应变片发生应变后,电阻值的变化量.当应变片不受力,无应变时ΔR=0,桥路处于平衡状态,当应变片受力发生应变时,桥路失去了平衡,这时,就用桥路输出电压U cd表示应变片应变后的电阻值的变化量.试证明: U cd=-<E/2><ΔR/R>《第三章电容式传感器》1.试计算带有固定圆周膜片电容压力传感器的灵敏度〔ΔC/C〕/p,如下图.已知在半径r处的偏移量y可用下式表示:式中P——压力;a——圆膜片半径;t——膜片厚度;μ——膜片材料的泊松比.2.在压力比指示系统中采用的电容传感元件与其电桥测量线路如图所示.已知:δ0=0.25mm,D=38.2mm,R=5.1kΩ,U=60V〔A.C〕,f=400Hz.试求.1)该电容传感器的电压灵敏度〔单位为V/m〕k u?2)当电容传感器活动极板位移Δδ=10μm时,输出电压U0的值.3.如图所示为油量表中的电容传感器简图,其中1、2为电容传感元件的同心圆筒〔电极〕:3为箱体.已知:R1=15mm,R2=12mm;油箱高度H=2m,汽油的介电常数εr=2.1.求:同心圆套筒电容传感器在空箱和注满汽油时的电容量.4.一只电容位移传感器如图所示,由四块置于空气中的平行平板组成.板A,C和D是固定极板.板B是活动极板,其厚度为t,它与固定极板的间距为d.B,C和D极板的长度均为b,A板的长度为2 b,各板宽度为l,忽略板C和D的间隙与各板的边缘效应,试推导活动极板B从中间位置移动x=±b/2时电容C AC和C AD的表达式〔x=0时为对称位置〕.5.试推导下图所示变电介质电容式位移传感器的特性方程C=f<x>.设真空的介电系数为ε0,ε2>ε1,以与极板宽度为W.其他参数如图所示.《第四章电感式传感器》1.一个铁氧体环形磁心,平均长度为12cm,截面积为1.5cm2,平均相对磁导率μr=2 000,求:1〕均匀绕线5 00匝时的电感;2> 匝数增加1倍时的电感.2.有一只螺管形差动式电感传感器,已知电源电压U=4V,f=400HZ,传感器线圈铜电阻和电感量分别为R=40Ω,L=30mH,用两只匹配电阻设计成4臂等阻抗电桥,如图1所示,试求:1〕匹配电阻R1和R2的值为多大才能使电压灵敏度达到最大;2>当ΔZ=10Ω时,分别接成单臂和差动电桥后的输出电压值;3>用矢量图表明输出电压U0与电源电压U之间的相位差;4〕假设该传感器的两个线圈铜电阻不相等R4≠R3,在机械零位时便存在零位电压,用矢量图分析能否用调整衔铁位置的方法使U0=0.图1 图2a图2 b3.试计算图2a所示差动变压器式传感器接入桥式电路〔顺接法〕时的空载输出电压U0,一、二次侧线圈间的互感为M1、M2,两个二次侧线圈完全相同.又若同一差动变压器式传感器接成图2b所示反串电路〔对接法〕,问两种方法哪一种灵敏度高,高几倍?提示:①将图a所示的二次侧绕组边电路图简化如图2c所示等效电路〔根据已知条件Z1=Z2;②求出图b 空载输出电压与图a计算的结果进行比较.〕图2 c图34.试推导图3所示差动型电感传感器电桥的输出特性U0=f〔ΔL〕,已知电源角频率为ω,Z1、Z2为传感器两线圈的阻抗,零位时Z1=Z2= r+jωL,若以变间隙式传感器接入该电桥,求灵敏度表达式k=U0/Δδ多大〔本题用有效值表示〕.5.图4中两种零点残余电压的补偿方法对吗?为什么?图中R为补偿电阻.图46.某线性差动变压器式传感器采用的频率为100HZ、峰一峰值为6V的电源激励,假设衔铁的输入运动是频率为10Hz的正弦运动,它的位移幅值为±3mm,已知传感器的灵敏度为2V/mm,试画出激励电压、输入位移和输出电压的波形.7.使用电涡流式传感器测量位移或振幅时对被测物体要考虑哪些因素,为什么?《第五章压电式传感器》1.分析压电式加速度传感器的频率响应特性.又若测量电路的总电容C=1000PF,总电阻R=500 MΩ,传感器机械系统固有频率f0=30 kHz,相对阻尼系数ξ=0.5,求幅值误差在2%以内的使用频率范围.2.用石英晶体加速度计与电荷放大器测量机器的振动,已知:加速度计灵敏度为5 pC/g,电荷放大器灵敏度为50 mV/pC,当机器达到最大加速度值时相应的输出电压幅值等于2 V,试计算该机器的振动加速度.3.在某电荷放大器的说明书中有如下技术指标:输出电压为±10V,输入电阻大于1014Ω,输出电阻为0.1kΩ,频率响应:0~150kHz,噪声电压〔有效值〕最大为2mV〔指输入信号为零时所出现的输出信号值〕,非线性误差:0.l%,温度漂移:±0.lmV/ºC.l〕如果用内阻为10 kΩ的电压表测量电荷放大器的输出电压,试求由于负载效应而减少的电压值.2〕假设用一输入电阻为2MΩ的示波器并接在电荷放大器的输入端,以便观察输入信号波形,此时对电荷放大器有何影响?3〕噪声电压在什么时候会成为问题?4〕试求当环境温度变化十15o C时,电荷放大器输出电压的变化值,该值对测量结果有否影响?5〕当输入信号频率为180kHZ时,该电荷放大器是否适用?4.试用直角坐标系画出AT型,GT型,DT型,X-30º的晶体切型的方位图.5.压电传感元件的电容为1000PF,k q=2.5C/cm,连接电缆电容C c=300 pF,示波器的输入阻抗为1MΩ和并联电容为50pF,试求:1〕压电元件的电压灵敏度多大?2>测量系统的高频响应<V/cm〕.3>如系统测量的幅值误差为5%,最低频率是多少?4〕如f j=10HZ,允许误差为5 %,用并联连接方式,电容量C值是多大?6.石英晶体压电传感元件,面积为1cm2,厚度为0.lcm,固定在两个金属板之间,用来测量通过晶体两面力的变化.材料的杨氏模量为9×1010Pa,电荷灵敏度为2pC/N,相对介质常数为5,lcm2材料相对两面间电阻为1014Ω.一个20pF的电容和一个100MΩ的电阻与极板并联.如果所加力是F=0.01sin〔103t〕N.求:1〕两个极板间电压峰一峰值;2〕晶体厚度的最大变化.<0.758mv,1.516mv;1.1×10-10cm>7.已知电压前置放大器的输入电阻为100 MΩ,测量回路的总电容为100pF,试求用压电式加速度计相配测量1Hz低频振动时产生的幅值误差.<94%>8.用压电式传感器测量最低频率为1Hz 的振动,要在1Hz 时灵敏度下降不超过5%,若测量回路的总电容为500pF,求所用电压前置放大器的输入电阻为多大?9.已知压电式加速度传感器的阻尼比是ξ=0.1,其无阻尼固有频率f=32kHz,若要求传感器的输出幅值误差在5%以内,试确定传感器的最高响应频率.10.有一压电式加速度计,供它专用的电缆长度为1.2m,电缆电容为100pF,压电片本身的电容为1000pF,据此出厂时标定的电压灵敏度为100mV/g.若使用中改为另一根电缆,其电容为300pF,长为2.9m,问其电压灵敏度作如何改变.<60mv/g>《第六章数字式传感器》1.数字式传感器的特点?根据工作原理数字式传感器可分为那几类?2.光栅传感器的基本原理?莫尔条纹如何形成?有何特点?3.分析光栅传感器具有较高测量精度的原因.《第七章固态传感器》1.霍尔元件能够测量哪些物理参数?霍尔元件的不等位电势的概念是什么?温度补偿的方法有哪几种?2.简述霍尔效应与构成以与霍尔传感器可能的应用场合.3.光电效应可分为几类?说明其原理并指出相应的光电元件.4.试拟定用光敏二极管控制,用交流电源供电照明的明通与暗通直流继电器电路原理图,并说明之.《第八章光纤传感器》1.说明光纤的组成并分析其传光原理,指出光纤传光的必要条件?2.光纤损耗是如何产生的?它对光纤传感器有哪些影响?。
第5章《传感器及其应用》第1节 揭开传感器的“面纱”【学习目标】1.了解传感器在生产和生活中的应用。
2.知道非电学量转换成电学量的技术意义。
3.知道传感器的最基本原理及其一般结构。
4.知道敏感元件的作用。
【要点透析】1. 什么是传感器?传感器是把非电学物理量(如位移、速度、压力、温度、湿度、流量、声强、光照度等)按一定规律转换成便于处理和传输电学量(如电压、电流等)的一种元件。
传感器输入的是非电学物理量,输出的是电学量。
将非电学物理量转换成电学量后,测量比较方便,而且能输入到计算机进行处理。
各种传感器是自动控制设备中不可缺少的元件,已经渗透到宇宙开发、环境保护、交通运输以至家庭生活等多种领域。
2.传感器的组成传感器一般由敏感元件、转换元件和测量电路三部分组成,有时还需要加辅助电源。
如图5.1-1所示。
敏感元件(预变换器):将不能够直接变换为电量的非电量转换为可直接变换为电量的非电量元件。
敏感元件是传感器的核心部分,它是利用材料的某种敏感效应(如热敏、光敏、压敏、力敏、湿敏等)制成的。
转换元件:将感受到的非电量直接转换为电量的器件称为转换元件,如压电晶体、热电偶等。
转换电路:将转换元件输出的电量变成便于显示、记录、控制和处理的有用电信号的电路称为测量电路。
3.传感器的分类传感器的种类很多,目前尚没有统一的分类方法,一般常采用的分类方法有如下几种:(1)按工作原理分类物理传感器:利用物质的物理性质和物理效应感知并检测出待测对象信息的传感器,如电容传感器、电感传感器、光电传感器、压电传感器等;化学传感器:利用化学反应识别和检测信息的传感器,如气敏传感器、湿敏传感器等; 生物传感器:利用生物化学反应识别和检测信息的传感器,它是由固定生物体材料和适图5.1-1 敏感元件当转换器件组合成的系统。
如组织传感器、细胞传感器、酶传感器等。
(2)按用途分类这种分类方法给使用者提供了方便,容易根据需要测量的对象选择所需要的传感器。
一、单项选择题1、下列不属于霍尔元件基本特性参数的是()。
A. 控制极内阻B. 不等位电阻C. 寄生直流电动势D. 零点残余电压2、制造霍尔元件的半导体材料中,目前用的较多的是锗、锑化铟、砷化铟,其原因是这些()。
A.半导体材料的霍尔常数比金属的大B.半导体中电子迁移率比空穴高C.半导体材料的电子迁移率比较大D.N型半导体材料较适宜制造灵敏度较高的霍尔元件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、为了提高磁电式加速度传感器的频响范围,一般通过下面哪个措施来实现()。
A.减小弹簧片的刚度 B. 增加磁铁的质量C. 减小系统的阻尼力D. 提高磁感应强度5、磁电式传感器测量电路中引入微分电路是为了测量()A.位移B.速度C.加速度 D.光强6、霍尔电势与()成反比A.激励电流 B.磁感应强度C.霍尔器件宽度 D.霍尔器件长度7、霍尔元件不等位电势产生的主要原因不包括()A.霍尔电极安装位置不对称或不在同一等电位上B.半导体材料不均匀造成电阻率不均匀或几何尺寸不均匀C.周围环境温度变化D.激励电极接触不良造成激励电流不均匀分配二、多项选择题三、填空题1、通过将被测量转换为电信号的传感器称为磁电式传感器。
2、磁电作用主要分为和两种情况。
3、磁电感应式传感器是利用导体和磁场发生相对运动而在导体两端输出的原理进行工作的。
4、磁电感应式传感器是以原理为基础的。
5、当载流导体或半导体处于与电流相垂直的磁场中时,在其两端将产生电位差,这一现象被称为。
6、霍尔效应的产生是由于运动电荷受作用的结果。
7、霍尔元件的灵敏度与和有关。
8、霍尔元件的零位误差主要包括和。
9、磁电式传感器是半导体传感器,是基于的一类传感器。
10、磁电式传感器是利用原理将运动速度转换成信号输出。
11、磁电式传感器有温度误差,通常用分路进行补偿。
12、霍尔效应是导体中的载流子在磁场中受作用发生的结果。
For personal use only in study and research; not for commercial use第一章 思考题与习题1、什么是传感器的静态特性?它有哪些性能指标?答:输入量为常量或变化很慢情况下,输出与输入两者之间的关系称为传感器的静态特性。
它的性能指标有:线性度、迟滞、重复性、灵敏度与灵敏度误差、分辨率与阈值、稳定性、温度稳定性、抗干扰稳定性和静态误差(静态测量不确定性或精度)。
2、传感器动特性取决于什么因素?答:传感器动特性取决于传感器的组成环节和输入量,对于不同的组成环节(接触环节、模拟环节、数字环节等)和不同形式的输入量(正弦、阶跃、脉冲等)其动特性和性能指标不同。
3、某传感器给定相对误差为2%FS ,满度值输出为50mV ,求可能出现的最大误差δ(以mV 计)。
当传感器使用在满刻度的1/2和1/8时计算可能产生的百分误差。
并由此说明使用传感器选择适当量程的重要性。
已知:FS %2=γ, mV y FS 50=;求:δm =?解:∵ %100⨯=FS my δγ; ∴ mV y FS m 1%100=⨯∙=γδ若: FS FS y y 211= 则: %4%100251%1001=⨯=⨯=FS m y δγ 若: FS FS y y 812=则: %16%10025.61%1002=⨯=⨯=FS m y δγ 由此说明,在测量时一般被测量接近量程(一般为量程的2/3以上),测得的值误差小一些。
4、有一个传感器,其微分方程为x y dt dy 15.03/30=+,其中y 为输出电压(mV ),x 为输入温度(0C ),试求该传感器的时间常数τ和静态灵敏度k 。
已知:x y dt dy 15.03/30=+;求:τ=?,k =?解:将x y dt dy 15.03/30=+化为标准方程式为:x y dt dy 05.0/10=+与一阶传感器的标准方程:kx y dt dy =+τ 比较有: ⎩⎨⎧==)/(05.0)(100C mV k s τ 5、已知某二阶系统传感器的自振频率f 0=20k Hz,阻尼比ξ=0.1,若要求传感器的输出幅值误差小于3%,试确定该传感器的工作频率范围。
5-6 解:已知D1=18mm221+p2/,解:已知ξ=0.6,振幅误差小于2%。
若振动体作简谐振动,即当输入信号x 0为正弦波时,可得到频率传递函数为正弦波时,可得到频率传递函数÷÷øöççèæ+÷÷øöççèæ-÷÷øöççèæ=02020021)(w w x w w w w w j j x x t 得 振幅比2022020021úûùêëé÷÷øöççèæ+úúûùêêëé÷÷øöççèæ-÷÷øöççèæ=w w x w w w w j x x t0x x t =1.02时,0w w =3.51;0x x t =0.98时,0w w=1.45因要求0w w>>1,一般取0w w ≥3,所以取0w w ≥3.515-11 已知磁电式振动速度已知磁电式振动速度传感器传感器的固有频率n f =15Hz ,阻尼系数ξ=0.7。
若输入频率为f=45Hz 的简谐振动,求传感器输出的振幅误差为多少?谐振动,求传感器输出的振幅误差为多少?5-12 何谓何谓霍尔效应霍尔效应?利用霍尔效应可进行哪些参数测量? 答:当答:当电流电流垂直于外磁场通过导体时,在导体的垂直于磁场和电流方向的两个端面之间会出现电势差,这一现象便是霍尔效应。
“传感器与检测技术”(5—13章)练习题班级:学号:姓名:一、填空题1、根据工作原理电感式传感器可分为()、()、()。
2、由单线圈变隙式电感传感器的基本特性可知,其测量范围与()及()相矛盾。
3、闭磁路变隙式电感传感器主要由()、()及铁芯组成。
4、闭磁路变隙式电感传感器工作时,衔铁与被测物体连接。
当被测物体移动时,引起磁路中气隙()发生相对变化,从而导致()、()及()的变化。
5、螺线管式差动变压器式传感器从理论上讲,衔铁位于中心位置时输出电压应为零,而实际上差动变压器输出电压不为零,我们把这个不为零的电压称为()电压。
利用差动变压器测量位移时,如果要求区别位移方向(或正负)可采用()、()电路。
6、电容式传感器是将被测物理量的变化转换成()的一种传感器,电容式传感器的测量电路有()电路、()电路、()电路以及()电路等。
7、工业和计量部门常用的热电阻,我国统一设计的定型产品是()热电阻和()热电阻。
8、铜热电阻在一些测量精度要求不高且温度()的场合,用来测量()范围的温度。
9、热电阻在电桥测量电路中的接法有:()制、()制和()制。
10、采用热电阻作为测量元件是将()的测量转换为()的测量。
11、热电偶中热电势的大小仅与()的性质、()有关,而与热电极尺寸、形状及温度分布无关。
12、按热电偶本身结构划分,有()热电偶、铠装热电偶、()热电偶。
13、压电式传感器的工作原理是基于某些()材料的压电效应。
14、用石英晶体制作的压电式传感器中,晶面上产生的()与作用在晶面上的压强成正比,而与晶片()和面积无关。
15、压电陶瓷是人工制造的多晶体,是由无数细微的电畴组成。
经过()的压电陶瓷才具有压电效应。
16、沿着压电陶瓷极化方向加力时,其()发生变化,引起垂直于极化方向的平面上()的变化而产生压电效应。
17、压电式传感器具有体积小、结构简单等优点,但不能测量()的被测量。
18、压电式传感器中,为了克服力传递函数中的()性,几乎所有的压电式传感器都加()。
《传感器原理及工程应用》习题答案王丽香第1章 传感与检测技术的理论基础(P26)1-3 用测量范围为-50~150kPa 的压力传感器测量140kPa 的压力时,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:已知: 真值L =140kPa 测量值x =142kPa 测量上限=150kPa 测量下限=-50kPa∴ 绝对误差 Δ=x-L=142-140=2(kPa)实际相对误差 %==43.11402≈∆L δ标称相对误差 %==41.11422≈∆x δ引用误差%--=测量上限-测量下限=1)50(1502≈∆γ1-10 对某节流元件(孔板)开孔直径d 20的尺寸进行了15次测量,测量数据如下(单位:mm ):120.42 120.43 120.40 120.42 120.43 120.39 120.30 120.40 120.43 120.41 120.43 120.42 120.39 120.39 120.40试用格拉布斯准则判断上述数据是否含有粗大误差,并写出其测量结果。
解:当n =15时,若取置信概率P =0.95,查表可得格拉布斯系数G =2.41。
则 2072.410.03270.0788()0.104d G mm v σ=⨯=<=-,所以7d 为粗大误差数据,应当剔除。
然后重新计算平均值和标准偏差。
当n =14时,若取置信概率P =0.95,查表可得格拉布斯系数G =2.37。
则 20 2.370.01610.0382()d i G mm v σ=⨯=>,所以其他14个测量值中没有坏值。
计算算术平均值的标准偏差200.0043()mm σσ=== 20330.00430.013()d mm σ=⨯=所以,测量结果为:20(120.4110.013)()(99.73%)d mm P =±=1-14交流电路的电抗数值方程为CL X ωω1-= 当角频率Hz 51=ω,测得电抗1X 为Ω8.0; 当角频率Hz 22=ω,测得电抗2X 为Ω2.0; 当角频率Hz 13=ω,测得电抗3X 为Ω-3.0。
传感器原理与应用在线练习<一> 单选题1. 涡电流式传感器测量位移时,传感器灵敏度将因被测物体的〔〕的变化而发生变化.<A> 形状<B> 材料<C> 表面有无裂纹<D> 表面清洁度参考答案:<B>没有详解信息!2. 传感器能感知的输入变化量越小,表示传感器的〔〕.<A> 线性度越好<B> 迟滞越小<C> 重复性越好<D> 分辨力越高参考答案:<D>没有详解信息!3. 变间隙式电容传感器测量位移量时,传感器的灵敏度随〔〕而增大.<A> 间隙的减小<B> 间隙的增大<C> 电流的增大<D> 电压的增大参考答案:<A>没有详解信息!4. 压电式传感器是个高内阻传感器,因此要求前置放大器的输入阻抗〔〕.<A> 很低<B> 很高<C> 较低<D> 较高参考答案:<B>没有详解信息!5. 压电式传感器是属于〔〕型传感器.<A> 参量型<B> 发电型<C> 电感型<D> 电容型参考答案:<B>没有详解信息!6. 半导体应变片的灵敏度和电阻应变片的灵敏度相比〔〕.<A> 半导体应变片的灵敏度高<B> 电阻应变片的灵敏高<C> 二者相等<D> 不能确定参考答案:<A>没有详解信息!7. 当电阻应变片式传感器拉伸时,该传感器电阻〔〕.<A> 变大<B> 变小<C> 不变<D> 不定参考答案:<A>没有详解信息!8. 为消除压电传感器联接电缆分布电容变化对输出灵敏度的影响,应采用〔〕.<A> 电压放大器<B> 电荷放大器<C> 相敏检波器<D> 电流放大器参考答案:<B>没有详解信息!9. 涡流式位移传感器的输出与被测对象的材料〔〕.<A> 无关<B> 不确定<C> 有关<D> 只限于测铜参考答案:<C>10. 压电式加速度计,其压电片并联可〔〕.<A> 提高电压灵敏度<B> 提高电荷灵敏度<C> 提高电压和电荷灵敏度<D> 降低电荷灵敏度参考答案:<B>没有详解信息!11. 传感器的静态特性中,〔〕描述传感器正反行程间其输入输出曲线不重合的现象.<A> 迟滞<B> 重复性<C> 线性度<D> 灵敏度参考答案:<A>没有详解信息!12. 全桥的各桥臂上各并联一只应变片,其灵敏度〔〕.<A> 增加1倍<B> 减小1倍<C> 不确定<D> 不变参考答案:<D>没有详解信息!13. 电阻应变片的初始电阻数值有多种,其中用的最多的是〔〕.<A> 60Ω<B> 120Ω<C> 200Ω<D> 350Ω参考答案:<B>14. 变间隙式电容传感器的非线性误差与极板间初始距离d0之间是〔〕.<A> 正比关系<B> 反比关系<C> 线性关系<D> 有关系,但不是前3种参考答案:<D>没有详解信息!15. 极距变化型电容传感器的灵敏度与〔〕.<A> 极距成正比<B> 极距成反比<C> 极距的平方成正比<D> 极距的平方成反比参考答案:<D>没有详解信息!16. 电阻应变片的灵敏度为〔〕.<A> 应变片电阻丝的电阻值与被测件的应变值之比<B> 应变片电阻丝的电阻变化率与被测件的应变值之比<C> 应变片输出电压与应变值之比<D> 应变片电阻丝的电阻变化率与其电阻率之比参考答案:<B>没有详解信息!17. 属于传感器动态特性指标的是〔〕.<A> 迟滞<B> 过冲量<C> 稳定性<D> 线性度参考答案:<B>没有详解信息!18. 随电缆电容的增加,压电式加速度计的输出电荷灵敏度〔〕.<A> 相应减小<B> 比例增加<C> 保持不变<D> 与电缆电容无关参考答案:<A>没有详解信息!19. 变间隙式电容传感器测量位移量时,传感器的灵敏度随〔〕而增大.<A> 间隙的减小<B> 间隙的增大<C> 电流的增大<D> 电压的增大参考答案:<A>没有详解信息!20. 半导体应变片是根据〔〕原理工作的.<A> 电阻应变效应<B> 压阻效应<C> 热阻效应<D> 磁阻效应参考答案:<B>没有详解信息!21. 当电阻应变片式传感器拉伸时,该传感器电阻〔〕.<A> 变大<B> 变小<C> 不变<D> 不定参考答案:<A>没有详解信息!22. 压电式传感器是高阻抗传感器,要求前置放大器的输入阻抗〔〕.<A> 很大<B> 很低<C> 不变<D> 随意参考答案:<A>没有详解信息!23. 电涡流式传感器激磁线圈的电源是〔〕.<A> 直流<B> 工频交流<C> 高频交流<D> 低频交流参考答案:<C>没有详解信息!24. 传感器与被测量的对应程度可用其〔〕表示.<A> 精确度<B> 稳定性<C> 线性度<D> 灵敏度参考答案:<A>没有详解信息!25. 下列材料中,用于热敏电阻制作的有〔〕.<A> 铂<B> 铁<C> 镍<D> 镍氧化物与其烧结体参考答案:<D>没有详解信息!26. 自感型传感器的两线圈接于电桥的相邻桥臂时,其输出灵敏度〔〕.<A> 提高很多倍<B> 提高一倍<C> 降低一倍<D> 降低很多倍参考答案:<B>没有详解信息!27. 下图表示的传感器为〔〕.<A> 可变磁阻式电感传感器<B> 涡电流式电感传感器<C> 互感式传感器<D> 差动变压器式电感传感器参考答案:<A>没有详解信息!28. 电涡流传感器是利用被测〔〕的电涡流效应.<A> 金属导电材料<B> 非金属材料<C> PVF2 <D> 半导体材料参考答案:<A>没有详解信息!29. 压电式振动传感器输出电压信号与被测振动的〔〕成正比.<A> 位移<B> 速度<C> 加速度<D> 频率参考答案:<C>没有详解信息!30. 传感器的输出量通常为〔〕.<A> 7.非电量信号<B> 电量信号<C> 位移信号<D> 光信号参考答案:<B>没有详解信息!<二> 多选题1. 金属丝应变片在测量某一构件的应变时,其电阻的相对变化主要由〔〕来决定.<A> 贴片位置的温度变化<B> 电阻丝几何尺寸的变化<C> 电阻材料电阻率的变化<D> 构件的应变参考答案:<BD>没有详解信息!2. 压电式传感器目前多用于测量〔〕.<A> 静态的力和压力<B> 动态的力和压力<C> 速度<D> 加速度参考答案:<BD>没有详解信息!3. 为使四臂交流电桥平衡,若两相邻臂接入二电阻,另两相邻臂可接入〔〕.<A> 两个电容<B> 一个电阻,一个电感<C> 一个电容,一个电感<D> 两个电感参考答案:<AD>没有详解信息!4. 金属电阻应变片的电阻相对变化主要是由于电阻丝的〔〕变化产生的.<A> 相对长度<B> 电阻率<C> 相对横截面积<D> 几何尺寸参考答案:<ACD>没有详解信息!5. 输入输出具有线性关系的电桥是〔〕.<A> 半桥单臂<B> 半桥双臂<C> 全桥<D> 半桥单臂和半桥双臂参考答案:<BC>没有详解信息!6. 电涡流式传感器〔〕.<A> 需外部提供电源才能工作<B> 属于发电型传感器,不需外部提供电源就能工作<C> 是自感式传感器<D> 是互感式传感器参考答案:<AC>没有详解信息!7. 下列属于自感式传感器的是〔〕.<A> 变磁阻式传感器<B> 单螺管线圈型电感传感器<C> 差动变压器式互感器<D> 涡电流式传感器参考答案:<ABD>没有详解信息!8. 差动变压器传感器的配用测量电路主要有〔〕.<A> 差动相敏检波电路<B> 差动整流电路<C> 直流电桥<D> 差动电桥参考答案:<AB>没有详解信息!9. 下列电容式传感器输入量与输出量之间呈线性关系的是〔〕.<A> 变面积型<B> 角位移型<C> 变极距型<D> 变介电常数型参考答案:<ABD>没有详解信息!10. 非线性度是表示定度曲线〔〕的程度.<A> 接近真值<B> 偏离其似合直线<C> 正反行程不重合<D> 偏离其校准直线参考答案:<BD>没有详解信息!<三> 判断题1. 压电式传感器既可以测量动态的物理量,又可以测量静态的物理量.<A> 对<B> 错参考答案:<B>没有详解信息!2. 利用电容传感器测压力,需利用弹性元件将压力的变化转化为位移的变化..<A> 对<B> 错参考答案:<A>没有详解信息!3. 被测构件的应变要可靠地传递给金属应变片,金属应变片的电阻率才能正确反映构件的应变大小.<A> 对<B> 错参考答案:<A>没有详解信息!4. 差动变压器的输出是交流电压,若用交流电压表测量,既能反映衔铁的位移大小,又能反映移动的方向.<A> 对<B> 错参考答案:<B>没有详解信息!5. 压电传感器本身的内阻抗很高,而输出能量较小,因此它的测量电路需要接入一个低输入阻抗的前置放大器.<A> 对<B> 错参考答案:<B>没有详解信息!6. 变隙式电感式传感器适用于测量位移变化较大的场合.<A> 对<B> 错参考答案:<B>没有详解信息!7. 原始的压电陶瓷呈电性,具有压电性质.<A> 对<B> 错参考答案:<B>没有详解信息!8. 为了减小和克服非线性误差,常采用差动电桥.<A> 对<B> 错参考答案:<A>没有详解信息!9. 变极距型电容传感器只有在Dd/d0较大时,才有近似的线性关系.<A> 对<B> 错参考答案:<B>没有详解信息!10. 传感器的非线性特性不会影响测试精度.<A> 对<B> 错参考答案:<B>没有详解信息!<一> 单选题1. 热电偶的中间导体定律说明了接入的第三种导体C〔〕.<A> 导体C两端温度相同,导体的接入不会影响原来热电偶回路的热电势<B> 导体C两端温度相同,导体的接入会影响原来热电偶回路的热电势<C> 导体C两端温度不相同,导体的接入不会影响原来热电偶回路的热电势<D> 不管导体C两端温度是否相同,导体的接入都会影响原来热电偶回路的热电势参考答案:<A>没有详解信息!2. 下图为某种湿敏元件在三种温度条件下的特征参数与空气湿度的关系,从该图中可以判断各曲线对应的温度间的关系〔〕.<A> t1>t2>t3<B> t2>t1>t3<C> t3>t1>t2<D> t3>t2>t1参考答案:<D>没有详解信息!3. 不属于模拟集成温度传感器输出形式的是〔〕.<A> 电压型<B> 电流型<C> 频率型<D> 电阻型参考答案:<D>没有详解信息!4. 气体吸附于半导体气敏元件表面而使其〔〕发生变化.<A> 导电率<B> 电容<C> 电感<D> 输出电压参考答案:<A>没有详解信息!5. 湿度传感器是将空气湿度的变化转换为〔〕.<A> 电压信号的变化<B> 电阻的变化<C> 电流信号的变化<D> 电感的变化参考答案:<B>没有详解信息!6. 热电偶闭合回路热电势在下列〔〕情况下不为零.<A> 热电偶两极材料相同,但两端温度不同<B> 热电偶两极材料不同,但两端温度相同<C> 热电偶两极材料相同,但两端温度相同<D> 热电偶两极材料不同,但两端温度不相同参考答案:<D>没有详解信息!7. PTC半导体热敏电阻随温度上升,其阻值〔〕.<A> 上升<B> 下降<C> 保持不变<D> 变为0参考答案:<A>没有详解信息!8. 下列温度传感器中,属于非接触式测量的有〔〕.<A> 热电阻传感器<B> 热电偶传感器<C> 集成温度传感器<D> 红外温度传感器参考答案:<D>没有详解信息!9. 日常生活中指的空气湿度是指〔〕.<A> 相对湿度<B> 绝对湿度<C> 露点<D> 饱和水蒸气压参考答案:<C>没有详解信息!10. 下列材料中,用于热敏电阻制作的有〔〕.<A> 铂<B> 铁<C> 镍<D> 镍氧化物与其烧结体参考答案:<D>没有详解信息!11. 热电偶可以测量〔〕.<A> 压力<B> 电压<C> 温度<D> 热电势参考答案:<C>没有详解信息!12. 热电偶的中间温度定律为说明了〔〕.<A> 热电偶所测得的温度与冷端的温度没关系<B> 热电偶所测得的温度与冷端的温度有关系<C> 热电偶的两热电极被两根导体延长,热电偶所测得的温度无论如何都不会变化<D> 热电偶的两热电极被两根导体延长,即使两热电极与延长导体的两个结点温度不同,热电偶所测得的温度也不用补偿参考答案:<B>没有详解信息!13. 空气中的水蒸气压与同温度下水的饱和水蒸气压相等时,空气的相对湿度为〔〕.<A> 30% <B> 50% <C> 70% <D> 100%参考答案:<D>没有详解信息!14. MgCr2O4-TiO2系湿度传感器为〔〕.<A> 烧结型<B> 涂覆膜型<C> 厚膜型<D> MOS型参考答案:<A>没有详解信息!15. 集成温度传感器主要用来进行〔〕范围内的温度测量、温度控制和温度补偿.<A> -50~150℃<B> -50~500℃<C> -50~1000℃<D> -50~1500℃参考答案:<A>没有详解信息!16. 电阻式湿敏元件能够直接检测〔〕.<A> 温度<B> 温度差<C> 相对湿度<D> 绝对湿度参考答案:<C>没有详解信息!17. 国际电工委员会只推荐〔〕热电偶的材料作为标准化热电偶制造材料.<A> 7种<B> 20种<C> 15种<D> 10种参考答案:<A>没有详解信息!18. 高分子电容式湿度传感器利用〔〕进行工作.<A> 相关元件的介电常数随湿度变化的特性<B> 相关元件电解离子的浓度随湿度变化的特性<C> 相关元件体积随湿度的变化导致电容极距的变化<D> 相关元件体积随湿度的变化导致电容覆盖面积的变化参考答案:<A>没有详解信息!19. 通常热电阻测量〔〕.<A> 电阻<B> 扭矩<C> 温度<D> 压力参考答案:<C>没有详解信息!20. 气敏电阻的材料主要是〔〕.<A> 金属氧化物<B> 硅<C> 锗<D> 镍参考答案:<A>没有详解信息!21. SnO2型气敏器件检测时需将其加热至〔〕.<A> 300°C左右<B> 1000°C左右<C> 1500°C左右<D> 不用加热参考答案:<A>没有详解信息!22. 热电偶传感器属于〔〕.<A> 非接触式传感器<B> 接触式传感器<C> 发电式传感器<D> 能量控制式传感器参考答案:<C>没有详解信息!23. 不属于热电偶三定律之一的是〔〕.<A> 中间导体定律<B> 中间温度定律<C> 欧姆定律<D> 参考电极定律参考答案:<C>没有详解信息!24. 用SnO2材料作为敏感元件制成的传感器适宜于检测〔〕.<A> 低浓度气体<B> 高浓度液体<C> 高浓度气体<D> 低浓度液体参考答案:<C>没有详解信息!25. 利用热电偶测温的条件是〔〕.<A> 分别保持热电偶两端的温度恒定<B> 保持热电偶两端的温差恒定<C> 保持热电偶冷端的温度恒定<D> 保持热电偶热端的温度恒定参考答案:<C>没有详解信息!26. 变间距式电容传感器适用于测量微小位移是因为〔〕.<A> 电容量微弱<B> 传感器灵敏度与间距平方成反比,间距变化大则非线性误差大<C> 需要做非接触测量<D> 灵敏度太低参考答案:<B>没有详解信息!27. 气敏传感器属于〔〕.<A> 非接触式传感器<B> 接触式传感器<C> 发电式传感器<D> 能量控制式传感器参考答案:<B>没有详解信息!28. 下列物理量中可以用气敏传感器来测量的是〔〕.<A> 位移量<B> 湿度<C> 烟雾浓度<D> 速度参考答案:<C>没有详解信息!29. AD590是一种常用的〔〕集成温度传感器.<A> 电压型<B> 电流型<C> 频率型<D> 电阻型参考答案:<B>没有详解信息!30. NTC半导体热敏电阻随温度上升,其阻值〔〕.<A> 上升<B> 下降<C> 保持不变<D> 变为0参考答案:<B>没有详解信息!<二> 多选题1. 利用Al2O3材料可以制作〔〕湿度传感器.<A> 涂覆膜型<B> MOS型<C> 高分子电阻型<D> 高分子电压型参考答案:<AB>没有详解信息!2. 高分子电阻式湿度传感器湿敏层应具有的特性有〔〕.<A> 可导电<B> 强电解质<C> 极强的吸水性<D> 不溶于水参考答案:<BD>没有详解信息!3. 下列材料中,用于热电阻制造的有〔〕.<A> 铂<B> 铜<C> 镍<D> 镍氧化物与其烧结体参考答案:<ABC>没有详解信息!4. 下列方法中可用于检测含水量的有〔〕.<A> 微波吸收法<B> 红外吸收法<C> 电容法<D> 电导法参考答案:<ABCD>没有详解信息!5. 结露传感器主要有〔〕.<A> 电阻型<B> 电感型<C> 电容型<D> 电感电容复合型参考答案:<AC>没有详解信息!6. 下面有关结露传感器的说法正确的是〔〕.<A> 对高湿不敏感<B> 对低湿敏感<C> 对高湿敏感<D> 感湿特征量具有开关式变化特性参考答案:<CD>没有详解信息!7. 下列温度传感器中,属于接触式测量的有〔〕.<A> 热电阻传感器<B> 热电偶传感器<C> 集成温度传感器<D> 红外温度传感器参考答案:<ABC>没有详解信息!8. 常用的空气除湿技术主要有〔〕.<A> 冷却除湿<B> 加热烘干法<C> 吸附除湿<D> 吸收除湿参考答案:<ACD>没有详解信息!9. 目前被气敏传感器利用的主要气体检测方法有〔〕.<A> 密度分离法<B> 电气法<C> 电化学法<D> 光学法参考答案:<BCD>没有详解信息!10. 空气湿度可以用〔〕来表示.<A> 相对湿度<B> 绝对湿度<C> 露点<D> 饱和水蒸气压参考答案:<ABC>没有详解信息!<三> 判断题1. QM?N5型气敏传感器检测气体的过程中不需要对其进行加热.<A> 对<B> 错参考答案:<B>没有详解信息!2. 热电偶利用赛贝克效应进行温度检测.<A> 对<B> 错参考答案:<A>没有详解信息!3. 半导体温度传感器利用半导体材料电阻率对温度变化敏感这一特性进行工作的.<A> 对<B> 错参考答案:<A>没有详解信息!4. 湿度传感器也存在湿滞回线.<A> 对<B> 错参考答案:<A>没有详解信息!5. 结露传感器通常也被用来测量湿度.<A> 对<B> 错参考答案:<B>没有详解信息!6. 热电阻测温时,对其热电阻的工作电流没有限制.<A> 对<B> 错参考答案:<B>没有详解信息!7. 石英振动式湿敏传感器既可用来检测湿度,也可用来检测露点.<A> 对<B> 错参考答案:<A>没有详解信息!8. 湿度传感器老化特性指其在一定温度和湿度环境下,存放一定时间后因尘土、油污、有害气体等的影响导致其感湿特性发生变化的特性.<A> 对<B> 错参考答案:<A>没有详解信息!9. 凡谈到相对湿度,不需要说明环境温度.<A> 对<B> 错参考答案:<B>没有详解信息!10. 热电阻和热敏电阻是同一种温度敏感器件.<A> 对<B> 错参考答案:<B>没有详解信息!<一> 单选题1. 一般常用的光电池有硒、硅、碲化镉、硫化镉等的pn结,其中作为能量转换器使用最多的是〔〕光电池.<A> 硒<B> 硅<C> 碲化镉<D> 硫化镉参考答案:<B>没有详解信息!2. 光纤的芯子是用〔〕材料制成的.<A> 高折射率的玻璃<B> 高折射率的塑料<C> 低折射率的玻璃<D> 低折射率的塑料参考答案:<A>没有详解信息!3. 常用于制作霍尔元件的材料是〔〕.<A> 铁<B> 铜<C> 铝<D> 砷化铟参考答案:<D>没有详解信息!4. 磁电式传感器是把被测物理量转换为〔〕的一种传感器.<A> 磁阻变化量<B> 电荷量<C> 电感变化量<D> 感应电动势参考答案:<D>没有详解信息!5. 下列测力传感器中,属于发电型测力传感器的是〔〕.<A> 自感式传感器<B> 磁电感应式传感器<C> 电容式传感器<D> 应变式传感器参考答案:<B>没有详解信息!6. 微波传感器中的微波是由〔〕转换的.<A> 微波振荡器<B> 波导管<C> 天线<D> 其他参考答案:<A>没有详解信息!7. 超声波是由〔〕产生的.<A> 微波振荡器<B> 波导管<C> 天线<D> 换能晶片在电压的激励下参考答案:<D>没有详解信息!8. 磁敏电阻的阻值与〔〕有关.<A> 磁场的极性<B> 磁场强度<C> 其所在电路中所受的电压<D> 其所在电路中所受的电流参考答案:<B>没有详解信息!9. 磁敏二极管是一种电阻值〔〕的半导体器件.<A> 只与磁场强度有关<B> 只与磁场方向有关<C> 与磁场强度和磁场方向都有关<D> 与磁场强度和磁场方向都无关参考答案:<C>没有详解信息!10. 磁敏三极管的电流放大倍数〔〕.<A> 只随磁场强度变化<B> 只随磁场方向变化<C> 随磁场强度和磁场方向两者变化<D> 与磁场强度和磁场方向都无关参考答案:<C>没有详解信息!11. 按照工作原理分类,固体图象式传感器属于〔〕.<A> 光电式传感器<B> 电容式传感器<C> 压电式传感器<D> 磁电式传感器参考答案:<A>没有详解信息!12. 基于〔〕类型的传感器是从被测对象以外的辅助能源向传感器提供能量使其工作,称为能量控制型传感器.<A> 压电效应式<B> 热电效应<C> 光生电动势效应<D> 磁阻效应参考答案:<C>没有详解信息!13. 光敏三极管的结构可以看成,用光敏二极管替代普通三极管中〔〕.<A> 集电极<B> 发射极<C> 集电结<D> 发射结参考答案:<C>没有详解信息!14. 视觉传感器的扫描部件的主要作用是〔〕.<A> 聚成光学图像信号<B> 将光学图像信号转换成电信号<C> 将二维图像信号转换为时间序列一维信号<D> 抽出有效信号参考答案:<B>没有详解信息!15. 磁敏电阻是利用〔〕制成的磁敏元件.<A> 磁阻效应<B> 霍尔效应<C> 压阻效应<D> 电磁感应参考答案:<A>没有详解信息!16. 下列器件对光电流具有放大作用的器件是〔〕.<A> 光电管<B> 光敏三极管<C> 光电池<D> 光敏二极管参考答案:没有详解信息!17. 超声波传感器是实现〔〕转换的装置.<A> 声电<B> 声光<C> 声磁<D> 声压参考答案:<D>没有详解信息!18. 光敏电阻适于作为〔〕.<A> 光的测量元件<B> 光电导开关元件<C> 加热元件<D> 发光元件参考答案:<B>没有详解信息!19. 以下四种传感器中,属于四端元件的是〔〕.<A> 应变片<B> 压电晶片<C> 霍尔元件<D> 热敏电阻参考答案:<C>没有详解信息!20. 光敏元件中〔〕是直接输出电压的.<A> 光电池<B> 光敏电阻<C> 光敏晶体管<D> 光导纤维参考答案:<A>没有详解信息!21. 微波传感器是一种新型的〔〕传感器.<A> 接触型<B> 非接触型<C> 接触型或非接触型<D> 两者都不是参考答案:没有详解信息!22. 光敏电阻受到光照射时,其阻值随光通量的增大而〔〕.<A> 变大<B> 不变<C> 变为零<D> 变小参考答案:<D>没有详解信息!23. 要使磁敏电阻的磁阻效应更为显著〔即灵敏度高〕,必须选用〔〕.<A> 金属<B> 载流子迁移率大的材料<C> 高分子材料<D> 合金参考答案:<B>没有详解信息!24. 下列器件与其它三种不是基于同一物理效应的是〔〕.<A> 光敏电阻<B> 光敏三极管<C> 光电池<D> 光敏二极管参考答案:<A>没有详解信息!25. 单色光的波长越短,它的〔〕.<A> 频率越高,其光子能量越大<B> 频率越低,其光子能量越大<C> 频率越高,其光子能量越小<D> 频率越低,其光子能量越小参考答案:<A>没有详解信息!。
2023传感器原理及应用(王化祥著)课后答案下载2023传感器原理及应用(王化祥著)课后答案下载前言绪论第一章传感器及其基本特性第一节传感器的定义、组成及分类第二节传感器的基本特性__小结习题与思考题第二章电阻应变式传感器第一节应变式传感器第二节应变式传感器的测量电路第三节压阻式传感器第四节应变式传感器的应用__小结习题与思考题第三章电容式传感器第一节电容式传感器的'工作原理与类型第二节电容式传感器的测量电路第三节电容式传感器的误差分析及补偿第四节电容式传感器的应用__小结习题与思考题第四章电感式传感器第一节自感式传感器第二节差动变压器式传感器第三节电涡流式传感器__小结习题与思考题第五章压电式传感器第一节压电效应与压电材料第二节压电传感器的等效电路和测量电路第三节引起/玉,E9式传感器测量误差的因素第四节压电传感器的应用__小结习题与思考题第一节磁电感应式传感器第二节霍尔传感器第三节磁敏电阻器第四节磁敏二极管和磁敏三极管第五节磁电传感器的应用__小结习题与思考题第七章热电式传感器第一节热电偶传感器第二节热电阻式传感器第三节半导体式热敏电阻第四节热电式传感器的应用__小结习题与思考题第八章光电传感器第一节光电效应第二节光电器件及其特性第三节红外传感器__小结习题与思考题第九章常用其他新型传感器第一节气体传感器第二节湿敏传感器第三节超声传感器第四节超导传感器第五节仿生传感器__小结习题与思考题第十章智能传感器第一节智能传感器概述第二节智能传感器的实现方式第三节智能传感器的应用第四节智能传感器的发展方向本?小结习题与思考题……第十一章传感器的标定与选用传感器原理及应用(王化祥著):基本信息点击此处下载传感器原理及应用(王化祥著)课后答案传感器原理及应用(王化祥著):目录作者:王桂荣,李宪芝主编出版社:中国电力出版社版次:1字数:500000印刷时间:-5-1ISBN:9787512304109。
普通高等教育“十一五”国家级规划教材传感器课后习题解答哈尔滨工业大学机械工业出版社CHINA MACHINE PRESS目录第一章传感器的一般特性..................................................................................... - 1 -第二章电阻式传感器............................................................................................. - 3 -第三章电感式传感器............................................................................................. - 5 -第四章电容式传感器............................................................................................. - 7 -第五章磁电式传感器........................................................................................... - 10 -第六章压电式传感器........................................................................................... - 16 -第七章光电式传感器........................................................................................... - 17 -第八章热电式传感器........................................................................................... - 23 -第九章气电式传感器........................................................................................... - 25 -第十章谐振式传感器........................................................................................... - 26 -第十一章波式和射线式传感器........................................................................... - 28 -第十二章半导体式物性传感器........................................................................... - 30 -第十三章新型传感器........................................................................................... - 31 -第一章 传感器的一般特性1、什么是传感器的静特性?它有哪些性能指标?(第一章,第一节)答:静特性表示传感器在被测量处于稳定状态时的输出输入关系。
传感器原理及应用复习题库第一章 概述1、传感器一般由敏感元件、转换元件、基本电路三部分组成。
62、传感器图用图形符号由符号要素正方形和等边三角形组成,正方形表示转换元件,三角形表示敏感元件,“X ”表示被测量,“*”表示转换原理。
7第二章 传感器的基本特性1、传感器动态特性的主要技术指标有哪些?它们的意义是什么?答:1)传感器动态特性主要有:时间常数τ;固有频率n ω;阻尼系数ξ。
2)含义:τ越小系统需要达到稳定的时间越少;固有频率n ω越高响应曲线上升越快;当n ω为常数时响应特性取决于阻尼比ξ,阻尼系数ξ越大,过冲现象减弱,1ξ≥时无过冲,不存在振荡,阻尼比直接影响过冲量和振荡次数。
2、有一温度传感器,微分方程为30/30.15dy dt y x +=,其中y 为输出电压(mV) , x 为输入温度(℃)。
试求该传感器的时间常数和静态灵敏度。
解:对微分方程两边进行拉氏变换,Y(s)(30s+3)=0.15X(s)则该传感器系统的传递函数为: ()0.150.05()()303101Y s H s X s s s ===++ 该传感器的时间常数τ=10,灵敏度k=0.053、测得某检测装置的一组输入输出数据如下:试用最小二乘法原理拟合直线,求其线性度和灵敏度。
(10-12)1、解: b kx y +=)(b kx y i i i +-=∆22)(i i ii 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 ∑-∑∑∑-∑∑=代入数据求得68.0=k 25.0=b ∴ 25.068.0+=x y238.01=∆ 35.02-=∆ 16.03-=∆ 11.04-=∆ 126.05-=∆ 194.06-=∆ x0.9 2.5 3.3 4.5 5.7 6.7 y 1.1 1.6 2.6 3.2 4.0 5.0%7535.0%100max ±=±=⨯∆±=FS L y L γ 第三章 电阻式传感器1、何为电阻应变效应?怎样利用这种效应制成应变片?答:导体在受到拉力或压力的外界力作用时,会产生机械变形,同时机械变形会引起导体阻值的变化,这种导体材料因变形而使其电阻值发生变化的现象称为电阻应变效应。
第5章 磁电式传感器习题集与部分参考答案5-1 阐明磁电式振动速度传感器的工作原理,并说明引起其输出特性非线性的原因。
5-2 试述相对式磁电测振传感器的工作原理和工作频率范围。
5-3 试分析绝对式磁电测振传感器的工作频率范围。
如果要扩展其测量频率范围的下限应采取什么措施;若要提高其上限又可采取什么措施?5-4 对永久磁铁为什么要进行交流稳磁处理?说明其原理。
5-5 为什么磁电式传感器要考虑温度误差?用什么方法可减小温度误差?5-6 已知某磁电式振动速度传感器线圈组件(动圈)的尺寸如图P5-1所示:D1=18mm ,D2=22mm ,L=39mm ,工作气隙宽Lg=10mm ,线圈总匝数为15000匝。
若气隙磁感应强度为0.5515T ,求传感器的灵敏度。
5-6 解:已知D1=18mm ,D2=22mm ,L=39mm ,Lg=10mm ,W=15000匝,Bg=0.5515T 工作气隙的线圈匝数Wg=(总匝数W/线圈长度L )*气隙长度Lgg g W l B K 0=,2)(210D D l +=π5-7 某磁电式传感器固有频率为10Hz ,运动部件(质量块)重力为2.08N ,气隙磁感应强度B g =1T ,工作气隙宽度为t g =4mm ,阻尼杯平均直径D CP =20mm ,厚度t=1mm ,材料电阻率m mm /1074.128⋅Ω⨯=-ρ。
试求相对阻尼系数ξ=?若欲使ξ=0.6,问阻尼杯璧厚t 应取多大? 5-8 某厂试制一磁电式传感器,测得弹簧总刚度为18000N/m ,固有频率60Hz ,阻尼杯厚度为1.2mm 时,相对阻尼系数ξ=0.4。
今欲改善其性能,使固有频率降低为20Hz ,相对阻尼系数ξ=0.6,问弹簧总刚度和阻尼杯厚度应取多大?5-9 已知惯性式磁电速度传感器的相对阻尼系数ξ=2/1,传感器-3dB 的下限频率为16Hz ,试求传感器的自振频率值。
5-10 已知磁电式速度传感器的相对阻尼系数ξ=0.6,求振幅误差小于2%测试时的n ωω/范围。
解:已知ξ=0.6,振幅误差小于2%。
若振动体作简谐振动,即当输入信号x 0为正弦波时,可得到频率传递函数⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=02020021)(ωωξωωωωωj j x x t 得 振幅比2022020021⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=ωωξωωωωj x x t 0x x t=1.02时,0ωω=3.51;0x x t =0.98时,0ωω=1.45 因要求0ωω>>1,一般取0ωω≥3,所以取0ωω≥3.515-11 已知磁电式振动速度传感器的固有频率n f =15Hz ,阻尼系数ξ=0.7。
若输入频率为f=45Hz 的简谐振动,求传感器输出的振幅误差为多少?5-12 何谓霍尔效应?利用霍尔效应可进行哪些参数测量?答:当电流垂直于外磁场通过导体时,在导体的垂直于磁场和电流方向的两个端面之间会出现电势差,这一现象便是霍尔效应。
这个电势差也被叫做霍尔电势差。
霍尔器件工作产生的霍尔电势为IB K dIB R U H H H ==,由表达式可知,霍尔电势H U 正比于激励电流I 及磁感应强度B ,其灵敏度H K 与霍尔系数H R 成正比,而与霍尔片厚度d 成反比。
利用霍尔效应可测量大电流、微气隙磁场、微位移、转速、加速度、振动、压力、流量和液位等;用以制成磁读头、磁罗盘、无刷电机、接近开关和计算元件等等。
5-13 霍尔元件的不等位电势和温度影响是如何产生的?可采取哪些方法来减小之。
答:影响霍尔元件输出零点的因素主要是霍尔元件的初始位置。
霍尔位移传感器,是由一块永久磁铁组成磁路的传感器,在霍尔元件处于初始位置0=∆x 时,霍尔电势HU 不等于零。
霍尔式位移传感器为了获得较好的线性分布,在磁极端面装有极靴,霍尔元件调整好初始位置时,可以使霍尔电势H U =0。
不等位电势的重要起因是不能将霍尔电极焊接在同一等位面上,可以通过机械修磨或用化学腐蚀的方法或用网络补偿法校正。
霍尔元件的灵敏系数H K 是温度的函数,关系式为:()T K K H H ∆+=α10,大多数霍尔元件的温度系数α是正值,因此,它们的霍尔电势也将随温度升高而增加αΔT 倍。
补偿温度变化对霍尔电势的影响,通常采用一种恒流源补偿电路。
基本思想是:在温度增加的同时,让激励电流 I 相应地减小,并能保持 I K H ⋅乘积不变,也就可以相对抵消温度对灵敏系数H K 增加的影响,从而抵消对霍尔电势的影响。
5-14 磁敏传感器有哪几种?它们各有什么特点?可用来测量哪些参数?答:磁敏电阻:外加磁场使导体(半导体)电阻随磁场增加而增大的现象称磁阻效应。
载流导体置于磁场中除了产生霍尔效应外,导体中载流子因受洛仑兹力作用要发生偏转,载流子运动方向偏转使电流路径变化,起到了加大电阻的作用,磁场越强增大电阻的作用越强。
磁敏电阻主要运用于测位移。
磁敏二极管:输出电压随着磁场大小的方向而变化,特别是在弱磁场作用下,可获得较大输出电压变化,r 区内外复合率差别越大,灵敏度越高。
当磁敏二极管反向偏置时,只有很少电流通过,二极管两端电压也不会因受到磁场的作用而有任何改变。
利用磁敏二极管可以检测弱磁场变化这一特性可以制成漏磁探伤仪。
5-15 为什么说磁电感应式传感器是一种有源传感器?5-16 变磁阻式传感器有哪几种结构形式?可以检测哪些非电量?5-17 磁电式传感器是速度传感器,它如何通过测量电路获得相对应的位移和加速度信号?5-18 磁电式传感器与电感式传感器有哪些不同?磁电式传感器主要用于测量哪些物理参数?答:a.磁电式传感器是通过磁电作用将被测量转换为电信号的一种传感器。
电感式传感器是利用线圈自感或互感的变化来测量的一种装置。
b.磁电式传感器具有频响宽、动态范围大的特点。
而电感式传感器存在交流零位信号,不宜于高频动态信号检测;其响应速度较慢,也不宜做快速动态测量。
c. 磁电式传感器测量的物理参数有:磁场、电流、位移、压力、振动、转速。
5-19 发电机是利用导线在永久磁铁的磁场中作旋转运动而发电的。
无论负载怎样消耗这个电能,永久磁铁不会变弱,这是什么道理?答:发电机供应给负载的电能是,为转动这个发电机所供应得机械能(火力或水力)变换而来的能量。
磁铁持有的能量未被消耗,所以磁铁不会变弱。
5-20 只要磁通量发生变化,就有感应电动势产生,请说出三种产生感应电动势的方法。
答:(1)线圈与磁场发生相对运动;(2)磁路中磁阻变化;(3)恒定磁场中线圈面积变化。
5-21 已知测量齿轮齿数Z=18,采用变磁通感应式传感器测量工作轴转速(如图所示)。
若测得输出电动势的交变频率为24(Hz),求:被测轴的转速n(r/min)为多少?当分辨误差为±1齿时,转速测量误差是多少?解:(1)测量时,齿轮随工作轴一起转动,每转过一个齿,传感器磁路磁阻变化一次,磁通也变化一次,因此,线圈感应电动势的变化频率f 等于齿轮的齿数Z 与转速n 的乘积。
f=nZ/60n=60f/Z=60*24/18=80(r/min)(2)读数误差为±1齿,所以应为1/18转,即:n=80±1/18 (r/min)5-22 什么是霍尔效应?霍尔电势的大小与方向和哪些因素有关?影响霍尔电势的因素有哪些?答:霍尔效应:将一载流导体放在磁场中,若磁场方向与电流方向正交,则在与磁场和电流方向正交,则在与磁场和电流两者垂直的方向上将会出现横向电势,这一现象称为霍尔效应,相应的电势称为霍尔电势。
具有霍尔效应的半导体在其相应的侧面上装上电极后即构成霍尔元件,常用灵敏度H K 来表征霍尔元件的特性,霍尔电势正比于激励电流I 和磁感应强度B ;而灵敏度H K 由霍尔系数H R 与霍尔片的厚度d 决定: IB K IB d R U H H H =⋅=1,d R K H H =5-23 集成霍尔器件有哪几种类型?试画出其输出特性曲线。
5-24 有一测量转速装置,调制盘上有100对永久磁极,N 、S 极交替放置,调制盘由转轴带动旋转,在磁极上方固定一个霍尔元件,每通过一对磁极霍尔元件产生一个方脉冲送到计数器。
假定t=5min 采样时间内,计数器收到N=15万个脉冲,求转速n=?转/分。
5-25 磁敏元件有哪些?(磁敏电阻、磁敏二极管、磁敏晶体管)什么是磁阻效应?简述磁敏二极管、晶体管工作原理。
5-26 磁敏电阻与磁敏晶体管有哪些不同?与霍尔元件在本质上的区别是什么?5-27 磁敏晶体管与普通晶体管的区别是什么?5-28 试证明霍尔式位移传感器的输出与位移成正比。
5-29 霍尔元件能够测量哪些物理参数?霍尔元件的不等位电势的概念是什么?温度补偿的方法有哪几种?答:a.霍尔元件可测量磁场、电流、位移、压力、振动、转速等。
b.霍尔组件的不等位电势是霍尔组件在额定控制电流作用下,在无外加磁场时,两输出电极之间的空载电势,可用输出的电压表示。
c.温度补偿方法:分流电阻法:适用于恒流源供给控制电流的情况。
电桥补偿法5-30 简述霍尔效应及构成以及霍尔传感器可能的应用场合。
答:一块长为l、宽为d的半导体薄片置于磁感应强度为磁场(磁场方向垂直于薄片)中,当有电流I流过时,在垂直于电流和磁场的方向上将产生电动势Uh。
这种现象称为霍尔效应。
霍尔组件多用N型半导体材料,且比较薄。
霍尔式传感器转换效率较低,受温度影响大,但其结构简单、体积小、坚固、频率响应宽、动态范围(输出电势变化)大、无触点,使用寿命长、可靠性高、易微型化和集成电路化,因此在测量技术、自动控制、电磁测量、计算装置以及现代军事技术等领域中得到广泛应用。
5-31 试分析霍尔效应产生的原因。
答:金属或半导体薄片置于磁场中,当有电流通过时,在垂直于电流和磁场的方向上将产生电动势,这种物理现象称为霍尔效应。
如将N型半导体薄片,垂直置于磁场中。
在薄片左右两端通以电流,这时半导体中的载流子(电子)将沿着与电流相反的方向运动。
由于外磁场的作用,电子将受到磁场力(洛仑兹力)的作用而发生偏转,结果在半导体的后端面上积累了电子而带负电,前端面则因缺少电子而带正电,从而在前后端面形成电场。
该电场产生的电场力也将作用于半导体中的载流子,电场力方向和磁场力方向正好相反,当与大小相等时,电子积累达到动态平衡。
这时,在半导体前后两端面之间建立的电动势就称为霍尔电动势。
5-32 霍尔电动势的大小、方向与哪些因素有关?答:霍尔电动势的大小正比于激励电流I与磁感应强度B,且当I或B的方向改变时,霍尔电动势的方向也随着改变,但当I和B的方向同时改变时霍尔电动势极性不变。
一定的感受机构对一些能够转换成位移量的其他非电量,如振动、压力、应变、流量等进行检测。