第6章 电动势式传感器

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1 传感器：

广义：

传感器是一种能把特定的信息（物理、化学、生物）按一定规律转换成某种可用信号输出的器件和装置。

狭义：

能把外界非电信息转换成电信号输出的器件。

国家标准：

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。

按使用的场合不同传感器又称为:

变换器、换能器、探测器

传感器的组成：

敏感元件、转换元件、基本电路 ，

敏感元件感受被测量;

转换元件将响应的被测量转换成电参量（电阻、电容、电感）;

基本电路把电参量接入电路转换成电量;

核心部分是转换元件,决定传感器的工作原理。

测量仪器一般由信号检出器件和信号处理两部分组成。

按传感器检测的范畴分类物理量传感器、化学量传感器、生物量传感器、

按传感器的输出信号分类 模拟传感器、数字传感器

按传感器的结构分类结构型传感器、物性型传感器、复合型传感器

按传感器的功能分类单功能传感器、多功能传感器、智能传感器

按传感器的转换原理分类机—电传感器、光—电传感器、热—电电传感器、磁—电传感器、电化学传感器

按传感器的能源分类有源传感器 无源传感器

物理量、化学量、生物类传感器三大门类；

国标GB/T14479-93规定传感器图用图形符号表示方法：

正方形表示转换元件；

三角形表示敏感元件；

X 表示被测量符号；

* 表示转换原理。

国标GB7666规定，一种传感器的代号应包括以下四部分：

主称（传感器）、被测量、转换元件、序号； 百度文库 - 让每个人平等地提升自我

2 第二章

传感器的静态特性、动态特性

慢变信号—— 输入为静态或变化极缓慢的信号时（环境温度），我们

讨论研究传感器静态特性，即不随时间变化的特性;

快变信号—— 输入量随时间（t） 较快变化时（如振动），我们考虑

传感器原理及工程应用答案

1—1:测量的定义,

答:测量是以确定被测量的值或获取测量结果为目的的一系列操作。 所以, 测量也就是将被测量与同种性质的标准量进行比较， 确定被测量对标准量的倍数。

1—2:什么是测量值的绝对误差、相对误差、引用误差,

答:绝对误差是测量结果与真值之差,

即: 绝对误差=测量值—真值

相对误差是绝对误差与被测量真值之比,常用绝对误差与测量值之比,以百分数表示 , 即: 相对误差=绝对误差/测量值 ×100%

引用误差是绝对误差与量程之比,以百分数表示,

即: 引用误差=绝对误差/量程 ×100%

1—3什么是测量误差,测量误差有几种表示方法,它们通常应用在什么场合, 答:

测量误差是测得值减去被测量的真值。

测量误差的表示方法:绝对误差、 实际相对误差、引用误差、基本误差、附加误差 。当被测量大小相同时，常用绝对误差来评定测量准确度;相对误差常用来表示和比较测量结果的准确度;引用误差是仪表中通用的一种误差表示方法，基本误差、附加误差适用于传感器或仪表中。

2,1:什么是传感器,它由哪几部分组成,它的作用及相互关系如何,

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。 通常，传感器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—2:什么是传感器的静态特性,它有哪些性能指标,分别说明这些性能指标的含义, 答:传感器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称为传感器的静态特性;其主要指标有线性度、灵敏度、精确度、最小检测量和分辨力、迟滞、重复性、零点漂移、温漂。灵敏度定义是输出量增量Δy与引起输出量增量Δy的相应输入量增量Δx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。输出与输入关系可分为线性特性和非线性特性。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称为迟滞。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。传感器的漂移是指在输入量不变的情况下，传感器输出量随着时间变化，此现象称为漂移。

1

第6章《传感器》测试题

一、单选题（每小题只有一个正确答案）

1．下列关于传感器的说法正确的是（ ）

A．话筒是一种常用的传感器，其作用是将电信号转换为声音信号

B．在天黑楼道里出现声音时，楼道里的灯才亮，说明它的控制电路中只有声音传感器

C．光敏电阻能够把光照强弱变化转换为电阻大小变化

D．电子秤中所使用的测力装置是温度传感器

2．火灾报警器使用的是( )

A．光传感器 B．温度传感器 C．湿度传感器 D．气体传感器

3．如图1是一种应用传感器监测轨道车运行的实验装置．在轨道某处设置监测点，当车头到达传感器瞬间和车尾离开传感器瞬间，信号发生器各发出一个脉冲信号，由记录仪记录．完成下题．假如轨道车长度为22cm，记录仪记录的信号如图2所示，则轨道车经过该监测点的速度为（ ）

A．0.20cm/s B．2.0cm/s C．22cm/s D．220cm/s

4．对于常见的可燃气体浓度的检测，现在一般用催化燃烧检测器．它的原理如下：传感器的核心为一惠斯通电桥，其中一桥臂上有催化剂，当与可燃气体接触时，可燃气体在有催化剂的电桥上燃烧，该桥臂的电阻发生明显变化，其余桥臂的电阻不变化，从而引起整个电路的输出发生变化，而该变化与可燃气体的浓度成比例，从而实现对可燃气体的检测．由此可推断有催化剂的桥臂上的电阻材料为( )

A．铜 B．合金 C．半导体 D．绝缘体

5．在地震救援中，救援队员用多种生命探测仪搜寻废墟下幸存者的具有生命迹象的信息．有一种生命探测仪与自动门、电视机遥控器应用的是同一种类型的传感器，这种生命探测仪应用的传感器是（ ）

A．温度传感器 B．声音传感器 C．红外线传感器 D．压力传感器

6．如图所示，RT为负温度系数的热敏电阻，R为定值电阻，若往RT上擦些酒精，在环境温度不变的情况下，关于电压表示数的变化情况，下列说法中正确的是( )

1 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， mVyFS50；求:δm=？

解：∵ %100FSmy； ∴ mVyFSm1%100•

若: FSFSyy211 则: %4%100251%1001FSmy

若： FSFSyy812 则: %16%10025.61%1002FSmy

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xydtdy15.03/30，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：xydtdy15.03/30；求：τ=？，k=？

解:将xydtdy15.03/30化为标准方程式为：xydtdy05.0/10

与一阶传感器的标准方程：kxydtdy 比较有：

)/(05.0)(100CmVks

5、已知某二阶系统传感器的自振频率f0=20kHz，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。已知:f0=20kHz, ξ=0。1。求:%3时的工作频率范围。