传感器答案(修正)重点

传感器复习题与答案传感器原理与应⽤复习题第⼀章传感器概述1．什么是传感器？传感器由哪⼏个部分组成？试述它们的作⽤和相互关系。

（1）传感器定义：⼴义的定义：⼀种能把特定的信息（物理、化学、⽣物）按⼀定的规律转换成某种可⽤信号输出的器件和装置。

⼴义传感器⼀般由信号检出器件和信号处理器件两部分组成；狭义的定义：能把外界⾮电信号转换成电信号输出的器件。

我国国家标准对传感器的定义是：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和装置。

以上定义表明传感器有这样三层含义：它是由敏感元件和转换元件构成的⼀种检测装置；能按⼀定规律将被测量转换成电信号输出；传感器的输出与输⼊之间存在确定的关系。

（2）组成部分：传感器由敏感元件，转换元件，转换电路组成。

（3）他们的作⽤和相互关系：敏感元件是直接感受被测量，并输出与被测量成确定关系的物理量；转换元件把敏感元件的输出作为它的输⼊，转换成电路参量；上述电路参数接⼊基本转换电路，便可转换成电量输出。

2．传感器的总体发展趋势是什么？现代传感器有哪些特征，现在的传感器多以什么物理量输出？（1）发展趋势：①发展、利⽤新效应；②开发新材料；③提⾼传感器性能和检测范围；④微型化与微功耗；⑤集成化与多功能化；⑥传感器的智能化；⑦传感器的数字化和⽹络化。

（2）特征：由传统的分⽴式朝着集成化。

数字化、多动能化、微型化、智能化、⽹络化和光机电⼀体化的⽅向发展，具有⾼精度、⾼性能、⾼灵敏度、⾼可靠性、⾼稳定性、长寿命、⾼信噪⽐、宽量程和⽆维护等特点。

（3）输出：电量输出。

3．压⼒、加速度、转速等常见物理量可⽤什么传感器测量？各有什么特点？本⾝发热⼩，缺点是输出⾮线性。

4（1）按传感器检测的量分类，有物理量、化学量，⽣物量；（2）按传感器的输出信号性质分裂，有模拟和数字；（3）按传感器的结构分类，有结构性、物性型、复合型；（4）按传感器功能分类，单功能，多功能，智能；（5）按传感器转换原理分类，有机电、光电、热电、磁电、电化学；（6）按传感器能源分类，有有源和⽆源；根据我国的传感器分类体系表，主要分为物理量传感器、化学量传感器、⽣物量传感器三⼤类。

第一章1、何为传感器及传感技术？人们通常将能把被测物理量或化学量转换为与之有对应关系的电量输出的装置称为传感器，这种技术被称为传感技术。

2、传感器通常由哪几部分组成？通常传感器可以分为哪几类？若按转换原理分类，可以分成几类？传感器通常由敏感元件、传感元件和其他辅助元件组成，有时也把信号调节和转换电路、辅助电源作为传感器的组成部分。

传感器一般按测定量和转换原理两种方法进行分类。

按转换原理分类可以分为能量转换型传感器和能量控制型传感器。

3、传感器的特性参数主要有哪些？选用传感器应注意什么问题？传感器的特性参数：1静态参数：精密度，表示测量结果中随机误差大小的程度。

正确度,表示测量结果中系统误差大小程度。

准确度，表示测量结果与被测量的真值之间的一致程度。

稳定度、鉴别度、分辨力、死区、回程误差、线性误差、零位误差等。

动态参数：时间常数t:在恒定激励理，传感器响应从零到达稳态值63%的时间。

上升时间Tr在恒定激励下，传感器响应上下波动稳定在稳态值的10%-90%所经历的时间。

稳定时间Ts：在恒定激励下，传感器响应上下波动稳定在稳态规定百分比以内所经历的最小时间。

过冲量：在恒定激励下，传感器响应超过稳态值的最大值。

频率响应：在不同频率的响应下，传感器响应幅值的变化情况。

注意事项：1、与测量条件有关的事项。

2、与性能有关的事项。

3、与使用条件有关的事项。

4、与购买和维修有关的事项。

传感器的发展趋势：高精度、小型化、集成化、数字化、智能化。

第二章1、光电效应有哪几种？与之对应的光电器件和有哪些？光电传感器的工作原理基于光电效应。

光电效应总共有三类：外光电效应（光电原件有：光电管、光电倍增管等、内光电效应（光敏电阻）、光生伏特效应（光电池、光敏二极管和光敏三极管）2、什么是光生伏特效应？光生伏特效应：在光线的作用下能使物体产生一定方向电动势的现象。

3、试比较光敏电阻、光电池、光敏二极管和光敏三极管的性能差异，并简述在不同的场和下应选用哪种器件最为合适。

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。

传感器考试试题及答案 Document serial number【NL89WT-NY98YT-NC8CB-NNUUT-NUT108】传感器原理及其应用习题第1章传感器的一般特性一、选择、填空题1、衡量传感器静态特性的重要指标是_灵敏度______、__线性度_____、____迟滞___、___重复性_____ 等。

2、通常传感器由＿＿敏感元件＿＿、＿＿转换元件＿＿＿＿、＿转换电路＿＿＿＿三部分组成，是能把外界＿非电量＿转换成＿＿＿电量＿＿＿的器件和装置。

3、传感器的＿＿标定＿＿＿是通过实验建立传感器起输入量与输出量之间的关系，并确定不同使用条件下的误差关系。

4、测量过程中存在着测量误差，按性质可被分为粗大、系统和随机误差三类，其中随机误差可以通过对多次测量结果求平均的方法来减小它对测量结果的影响。

越5、一阶传感器的时间常数τ越__________, 其响应速度越慢;二阶传感器的固有频率ω_________, 其工作频带越宽。

6、按所依据的基准直线的不同，传感器的线性度可分为、、、。

7、非线性电位器包括和两种。

8、通常意义上的传感器包含了敏感元件和（ C ）两个组成部分。

A. 放大电路B. 数据采集电路C. 转换元件D. 滤波元件9、若将计算机比喻成人的大脑，那么传感器则可以比喻为(B )。

A．眼睛 B. 感觉器官 C. 手 D. 皮肤10、属于传感器静态特性指标的是（D ）A.固有频率B.临界频率C.阻尼比D.重复性11、衡量传感器静态特性的指标不包括（ C ）。

A. 线性度B. 灵敏度C. 频域响应D. 重复性12、下列对传感器动态特性的描述正确的是（）A 一阶传感器的时间常数τ越大, 其响应速度越快越小, 其工作频带越宽B 二阶传感器的固有频率ωC 一阶传感器的时间常数τ越小, 其响应速度越快。

越小, 其响应速度越快。

D 二阶传感器的固有频率ω二、计算分析题1、什么是传感器由几部分组成试画出传感器组成方块图。

第一章1.何为准确度、精密度、精确度？并阐述其与系统误差和随机误差的关系。

答：准确度：反映测量结果中系统误差的影响程度。

精密度：反映测量结果中随机误差的影响程度。

精确度：反映测量结果中系统误差和随机误差综合的的影响程度，其定量特征可用测量的不确定度表示。

4.为什么在使用各种指针式仪表时，总希望指针偏转在全量程的2/3以上范围内使用？答：选用仪表时要考虑被测量的大小越接近仪表上限越好，为了充分利用仪表的准确度，选用仪表前要对被测量有所了解，其被测量的值应大于其测量上限的2/3。

14.何为传感器的静态标定和动态标定？试述传感器的静态标定过程。

答：静态标定：确定传感器的静态特性指标，如线性度、灵敏度、滞后和重复性等。

动态标定：确定传感器的动态特性参数，如频率响应、时间常数、固有频率和阻尼比等。

静态标定过程：①将传感器全量程分成如干等间距点。

②根据传感器量程分点情况，由小到大一点一点地输入标准量值，并记录与各输入值相应的输出值。

③将输入值由大到小一点一点减小，同时记录与各输入值相对应的输出值。

④按②、③所述过程，对传感器进行正反行程往复循环多次测试，将得到的输出-输入测试数据用表格列出或作出曲线。

⑤对测试数据进行必要的处理，根据处理结果就可以确定传感器的线性度、灵敏度、迟滞和重复性等静态特性指标。

第二章1.什么叫应变效应？利用应变效应解释金属电阻应变片的工作原理。

答：应变效应：金属丝的电阻随着它所受的机械形变的大小而发生相应的变化的现象称为金属应变效应。

工作原理：在电阻丝拉伸极限内，电阻的相对变化与应变成正比，即：∆R=K0ε(K0：电阻丝的灵敏系数、ε：导体的纵向应变)R2.金属电阻应变片与的工作原理有何区别？各有何优缺点？答：区别：金属电阻变化主要是由机械形变引起的；半导体的阻值主要由电阻率变化引起的。

优缺点：金属电阻应变片的主要缺点是应变灵敏系数较小，半导体应变片的灵敏度是金属电阻应变片50倍左右。

传感器考试题目及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1. 传感器的主要功能是什么？A. 数据存储B. 数据处理C. 数据采集D. 数据传输答案：C2. 以下哪个不是传感器的基本特性？A. 灵敏度B. 稳定性C. 线性D. 存储性答案：D3. 传感器的静态特性通常不包括以下哪一项？A. 线性度B. 灵敏度C. 响应时间D. 分辨率答案：C4. 传感器的动态特性主要描述的是传感器的什么能力？A. 响应速度B. 测量范围C. 测量精度D. 稳定性答案：A5. 在温度测量中，通常使用哪种类型的传感器？A. 光电传感器B. 压力传感器C. 温度传感器D. 湿度传感器答案：C6. 传感器的校准是为了什么？A. 提高测量精度B. 增加测量范围C. 减少测量误差D. 延长传感器寿命答案：A7. 传感器的分辨率是指什么？A. 传感器能检测到的最小变化量B. 传感器的最大测量范围C. 传感器的响应时间D. 传感器的稳定性答案：A8. 传感器的灵敏度是指什么？A. 传感器输出信号的变化量与输入量的变化量之比B. 传感器的稳定性C. 传感器的响应时间D. 传感器的线性度答案：A9. 传感器的稳定性是指什么？A. 传感器输出信号的变化量与输入量的变化量之比B. 传感器在长时间内保持其性能不变的能力C. 传感器的响应时间D. 传感器的线性度答案：B10. 传感器的线性度是指什么？A. 传感器输出信号的变化量与输入量的变化量之比B. 传感器的稳定性C. 传感器输出与输入之间的线性关系D. 传感器的响应时间答案：C二、多项选择题（每题3分，共15分）1. 传感器的输出信号类型包括哪些？A. 电压信号B. 电流信号C. 频率信号D. 脉冲信号答案：ABCD2. 传感器的分类依据可以是哪些？A. 测量对象B. 测量原理C. 应用领域D. 结构形式答案：ABCD3. 以下哪些因素会影响传感器的性能？A. 环境温度B. 湿度C. 振动D. 电磁干扰答案：ABCD4. 传感器的动态特性包括哪些？A. 响应时间B. 稳定性C. 频率响应D. 相位延迟答案：ACD5. 传感器的静态特性包括哪些？A. 线性度B. 灵敏度C. 分辨率D. 重复性答案：ABCD三、判断题（每题1分，共10分）1. 传感器的灵敏度越高，其测量误差越小。

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。

传感器题库及答案压电式传感器一、选择填空题：1、压电式加速度传感器是传感器。

A、结构型B、适于测量直流信号C、适于测量缓变信号D、适于测量动态信号2、沿石英晶体的光轴z的方向施加作用力时，。

A、晶体不产生压电效应B、在晶体的电轴x方向产生电荷C、在晶体的机械轴y 方向产生电荷D、在晶体的光轴z方向产生电荷3、在电介质极化方向施加电场，电介质产生变形的现象称为。

A、正压电效应B、逆压电效应C、横向压电效应D、纵向压电效应4、天然石英晶体与压电陶瓷比，石英晶体压电常数，压电陶瓷的稳定性。

A、高，差B、高，好C、低，差D、低，好5、沿石英晶体的电轴x的方向施加作用力产生电荷的压电效应称为。

A、正压电效应B、逆压电效应C、横向压电效应D、纵向压电效应 6、压电式传感器可等效为一个电荷源和一个电容并联，也可等效为一个与电容相串联的电压源。

7、压电式传感器的输出须先经过前置放大器处理，此放大电路有电压放大器和电荷放大器两种形式。

二、简答题1、什么是压电效应？纵向压电效应与横向压电效应有什么区别？答：某些电介质，当沿着一定方向对其施加外力而使它变形时，内部就产生极化现象，相应地会在它的两个表面上产生符号相反的电荷，当外力去掉后，又重新恢复到不带电状态，这种现象称压电效应。

通常把沿电轴X－X方向的力作用下产生电荷的压电效应称为“纵向压电效应”；而把沿机械轴Y－Y方向的力作用下产生电荷的压电效应称为“横向压电效应”；所以纵向压电效应与横向压电效应的主要区别在于施力方向不同，电荷产生方向也不同。

2、压电式传感器为何不能测量静态信号？答：因为压电传感元件是力敏感元件，压电式传感器是利用所测的物体的运动产生的相应的电信号，而静态的不能产生相应的电信号。

所以压电式传感器不能测量静态信号。

13、压电式传感器连接前置放大器的作用是什么？答：前置放大器的作用：一方面把传感器的高输出阻抗变换为低输出阻抗，另一方面是放大传感器输出的微弱信号。

传感器技术试题及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1. 传感器的主要作用是将______转换为电信号。

A. 物理量B. 化学量C. 生物量D. 信息量答案：A2. 光电传感器主要利用的物理效应是______。

A. 霍尔效应B. 光电效应C. 磁阻效应D. 压电效应答案：B3. 热电偶传感器的工作原理是利用了______。

A. 热电效应B. 光电效应C. 磁电效应D. 压电效应答案：A4. 下列哪种传感器不适合用于测量温度？A. 热电偶B. 热敏电阻C. 光电传感器D. 热敏二极管5. 光纤传感器主要利用的是______。

A. 光纤的传导特性B. 光纤的折射特性C. 光纤的反射特性D. 光纤的散射特性答案：A6. 应变片传感器的工作原理是利用了材料的______。

A. 弹性B. 塑性C. 刚性D. 脆性答案：A7. 磁电式传感器的工作原理是利用了______。

A. 电磁感应B. 磁阻效应C. 霍尔效应D. 压电效应答案：A8. 电容式传感器的工作原理是利用了______。

A. 电感变化B. 电容变化C. 电阻变化D. 电流变化答案：B9. 压电式传感器的工作原理是利用了材料的______。

B. 压电效应C. 磁阻效应D. 热电效应答案：B10. 光电传感器的输出信号通常为______。

A. 模拟信号B. 数字信号C. 频率信号D. 脉冲信号答案：B二、填空题（每题2分，共20分）1. 传感器的灵敏度是指传感器输出信号与输入信号的______。

答案：比例2. 传感器的稳定性是指传感器在一定时间内输出信号的______。

答案：不变性3. 传感器的线性度是指传感器输出信号与输入信号的______。

答案：线性关系4. 传感器的响应时间是指传感器从输入信号变化到输出信号达到稳定值所需的______。

答案：时间5. 传感器的测量范围是指传感器能够准确测量的输入信号的______。

答案：最大和最小值6. 传感器的分辨率是指传感器能够检测到的最小信号变化量，即输出信号的最小______。

第一章传感器的一般特性1－1：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。

1－2：答：（1）动态特性是指传感器对随时间变化的输入量的响应特性；（2）描述动态特性的指标：对一阶传感器：时间常数对二阶传感器：固有频率、阻尼比。

1－7：解：Y FS=200-0=200由A=ΔA/Y FS＊100％有A＝4/200＊100％＝2％。

精度特级为2.5级。

1－8：解：根据精度定义表达式：A＝ΔA/Ay FS*100%,由题意可知：A＝1.5％，Y FS＝100所以ΔA＝A Y FS＝1.5因为 1.4＜1.5所以合格。

第二章应变式传感器2－1：答：（1）金属材料在受到外力作用时，产生机械变形，导致其阻值发生变化的现象叫金属材料的应变效应。

（2）半导体材料在受到应力作用后，其电阻率发生明显变化，这种现象称为压阻效应。

2－2：答：相同点：它们都是在外界力作用下产生机械变形，从而导致材料的电阻发生变化所；不同点：金属材料的应变效应以机械形变为主，材料的电阻率相对变化为辅；而半导体材料则正好相反，其应变效应以机械形变导致的电阻率的相对变化为主，而机械形变为辅。

2－3：答：金属应变片单位应变引起的应变片电阻的相对变化叫金属应变片的灵敏度系数；它与金属丝应变灵敏度函数不同，应变片由于由金属丝弯折而成，具有横向效应，使其灵敏度小于金属丝的灵敏度。

2－4：答：因为（1）金属的电阻本身具有热效应，从而使其产生附加的热应变；（2）基底材料、应变片、粘接剂、盖板等都存在随温度增加而长度应变的线膨胀效应，若它们各自的线膨胀系数不同，就会引起附加的由线膨胀引起的应变；常用的温度补偿法有单丝自补偿，双丝组合式自补偿和电路补偿法。

2－6：答；（1）直流电桥根据桥臂电阻的不同分成：等臂电桥、第一对称电桥和第二等臂电桥；（2）等臂电桥在R＞＞ΔR的情况下，桥路输出电压与应变成线性关系；第一对称电桥（邻臂电阻相等）的输出电压等同于等臂电桥；第二对称电桥（对臂电阻相等）的输出电压的大小和灵敏度取决于邻臂电阻的比值，当k小于1时，输出电压、线性度均优于等臂电桥和第一对称电桥。

1.用频域描述分析设备故障有何突出优点？ 答：频域描述反映了信号的频率组成及其幅值。

2.信号调理阶段的放大滤波、调制。

解调的作用分别是什么？什么是采样定理？采样频率是不是越高越好？放大：提高传感器输出的电压、电流和电荷信号使其的幅值和功率可以进行后续的处理。

调制：将微弱的缓变信号加载到高频交流信号中去，然后利用交流放大器进行放大。

解调：从放大器的输出信号中提取放大的缓变信号。

滤波：使信号中特定的频率成分用过而极大地衰减其他频率成分。

3.在设备故障诊断时，为什么要对测试信号进行频域分析？频域分析法只要是对信号的频率结构进行分析，确定信号是由哪些成分所组成，以及这些频率成分幅值的大小。

通过对故障特征频率及故障特征频率幅值的分析，就可以准确地对设备的故障情况进行诊断。

4.什么是功率信号？什么是能量信号？什么是随机信号？什么是模拟信号？什么是数字信号？功率信号：若信号在区间（-∞，+∞）的能量是无限的。

即dt t x )(2⎰+∞∞-，但它在有限区间（t t ，2t ）的平均功率是有限的，即dt t x t t t t )(121212⎰-这种信号称功率信号。

能量信号：当满足时，认为信号的能量是有限的，称为能量有限信号，简称能量信号。

随机信号：是一种不能准确预测且未来瞬时值，也无法用数学关系式来描述的信号。

模拟信号：在所讨论的时间间隔内，对任意时间值，除第一类间断点外都可以给出确定的函数的信号。

数字信号：时间离散而幅值量化，称为数字信号（幅值和时间上都离散的信号）。

5. 试述信号的幅值谱与系统的幅频特性之间的区别。

信号的幅值谱表征信号的幅值随频率的分布情况，幅值特性指方法电路的电压放大倍数与频率的关系。

前者描述信号各频率分量得幅度后者是系统对输入各频率分量得幅度怎么样变化。

6. 周期信号的频谱图有何特点？其傅里叶级数三角函数展开式与复指数函数展开式的频谱有何特点？（1）1.离散性2.谐波性3.收敛性。

（2）周期信号的傅里叶级数三角函数展开式频率谱是位于频率右侧的离散谱，谱线间隔为整数个ω。

第一章1.传感器的基本概念是什么？一般情况下由哪几部分组成？答：（1）传感器是能够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。

（2）传感器通常由敏感元件、转换元件和测量电路组成，有的还需辅助电源。

2.传感器有几种分类形式，各种分类之间有什么不同？答：一般常用的分类方法有四种：①按测量原理分类；②按输入信号分类；③按结构型和物理型分类；④按使用材料分类。

第二章1.何谓传感器的静态特性，传感器的主要静态特性有哪些？答：（1）传感器的静态特性是指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。

（2）主要的性能指标主要有线性度、灵敏度、迟滞、重复性、精度、分辨率、漂移。

2.何谓传感器的动态特性，怎样衡量传感器的动态特性？答：（1）传感器的动态特性是指传感器对动态激励（输入）的响应（输出）特性，即输出对随时间变化的输入量的响应特性。

（2）传感器的动态特性可以从时域和频域两个方面分别采用瞬态响应法和频率响应法来衡量。

瞬态响应常采用阶跃信号作为输入，频率响应常采用正弦函数作为输入。

第三章1.试分析电位器式传感器的负载特性，什么是负载误差？如何减小负载误差？答：（1）电位器输出端有负载时，其特性称为负载特性。

负载电阻和电位器的比值为有限值，负载特性偏离理想空载特性的偏差称为电位器的负载误差。

对于线性电位器，负载误差即为其非线性误差。

（2）减小负载误差方法：①尽量减小负载系数，通常希望m＜0.1，为此可采用高输入阻抗放大器；②将电位器工作区间限制在负载误差曲线范围内；③将电位器空载特性设计成某种上凸特性，负载特性必然下降。

第四章1.简述电阻应变式传感器的温度误差原因，如何补偿。

答：（1）原因：①温度变化引起敏感栅金属丝电阻变化；②试件材料与敏感栅材料的线膨胀系数不同，两者随温度变化产生的形变不等，使应变片产生附加应变。

（2）补偿方法：①电桥补偿法；②辅助测温元件微型计算机补偿法；③应变计自补偿2.什么是直流电桥？若按桥臂工作方式分类，可分为哪几种？各自的输出电压如何计算？答：（1）桥臂的供电电源是直流电的称为直流电桥。

对于半导体材料，灵敏系数Ko=Ks=(1+2μ)+πE。前部分同样为尺寸变化，后部分为半导体材料的压阻效应所致，而πE》(1+2μ)，因此Ko=Ks=πE。半导体材料的应变电阻效应主要基于压阻效应。
2-3简述电阻应变计产生热输出（温度误差）的原因及其补偿办法。
电阻应变计的温度效应相对热输出为：εt=(ΔR/R)t/K=1/KαtΔt+(βs-βt)Δt应变计的温度效应及其热输出由两部分组成：前部分为热阻效应所造成；后部分为敏感栅与试件热膨胀失配所引起。在工作温度变化较大时，会产生温度误差。
4-3为什么电容式传感器的绝缘、屏蔽和电缆问题特别重要？如何解决？
原因：边缘效应使电容传感器的灵敏度降低，而且产生非线性，绝缘结构可消除边缘效应的影响；屏蔽和电缆，消除寄生电容的影响，抗干扰。
解决办法：1、驱动电缆法；2、整体屏蔽法；3、采用组合式与集成技术。
5-12霍尔效应是什么？可进行哪些参数的测量？
1-1衡量传感器静态特性的主要指标。说明含义。
线性度表征传感器输出-输入校准曲线与所选定的拟合直线之间的吻合（或偏离）程度的指标。
回差反应传感器在正（输入量增大）反（输入量减小）行程过程中输出-输入曲线的不重合程度。
重复性衡量传感器在同一工作条件下，输入量按同一方向作全量程连续多次变动时，所得特性曲线间一致程度。各条特性曲线越靠近，重复性越好。
措施：(1)差动电桥补偿法:差动电桥呈现相对臂“和”，相邻臂“差”的特征，通过应变计合理布片达到补偿目的。常用的有半桥差动电路和全桥差动电路。(2)恒流源补偿法：误差主要由于应变电阻ΔRi的变化引起工作臂电流的变化所致。采用恒流源，可减小误差。
2-5如何用电阻应变计构成应变式传感器？对其各组成部分有何要求？

传感器重点内容作业题答案1-10 对某节流元件开孔直径d20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1：①求算术平均值及标准差，②判断有⽆粗⼤误差⽤格拉布斯准则，n=15，取置信概率Pa=0.95，得格拉布斯系数G=2.41。

则：数据120.30标准差超出，所以剔除。

剔除后剩余14个数据计算：，⽤格拉布斯准则，n=14，取置信概率Pa=0.95，得格拉布斯系数G=2.37。

则：，经判断⽆坏值。

③计算算术平均值的标准差：④测量结果：Pa=0.9973解2：⑤求算术平均值及标准差：（同解1）⑥判断有⽆粗⼤误差⽤格拉布斯准则，n=15，取置信概率Pa=0.99，得格拉布斯系数G=2.70。

则：数据120.30标准差超出，所以剔除。

剔除后剩余14个数据计算：，⽤格拉布斯准则，n=14，取置信概率Pa=0.99，得格拉布斯系数G=2.66。

则：，经判断⽆坏值。

⑦计算算术平均值的标准差：⑧测量结果：Pa=0.99731-13 测量某电路的电流I=22.5mA，电压U=12.6V，标准差分别为σI=0.5mA,σU=0.1V，求所耗功率P=UI及其标准差。

解：所以所耗功率283.5mW，标准差6.69mW。

2-1 什么叫传感器？它由哪⼏部分组成？1、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。

2、传感器由：敏感元件、转换元件、信号调理与转换电路和辅助的电源组成。

3、它们的作⽤是：（1）敏感元件：是指传感器中能直接感受或响应被测量的部分；（2）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；（3）信号调理与转换电路：由于传感器输出信号⼀般都很微弱，需要有信号调理与转换电路，进⾏放⼤、运算调制等；（4）辅助的电源：此外信号调理转换电路以及传感器的⼯作必须有辅助的电源。

传感器复习资料（含答案）填空题（10分）1、传感器是指在电⼦检测控制社诶输⼊部分中起检测信号作⽤的器件，它是⼀种将被测的⾮电量转换为电量的装置。

2、传感器检测的被测变量信号需经过变换单元进⾏转换和传输，其转换结果必须符合国际标准的信号制式，即（1-5VDC ）或（4-20maＤＣ）模拟信号或各种仪表需要的数字信号。

3、在实际使⽤检测仪表时，由于测量要求或测量条件的变化引起的零点变化称为零点迁移。

4、在实际⼯作中，由于热电偶⾃由端靠近设备或管道，使得测量温度会受到环境温度及设备或管道中介质温度的影响，为避免这种测量误差出现，应对热电偶配⽤不同的（补偿导线 )。

5、相对误差是指测量的绝对误差与被测量量真值的⽐值，常⽤百分数表⽰。

6、按照误差出现的根源可分为系统误差、粗⼤误差和随机误差。

7、阻半导体应变⽚在应⼒作⽤下电率发⽣变化，这种现象为（半导体的压阻）效应。

8、导电丝材的截⾯尺⼨发⽣变化后其电阻会发⽣变化，⽤这⼀原理可制成的传感器称为电阻应变式传感器，利⽤半导体材料受压会改变内部晶格这⼀磁致伸缩效应可制成的压磁式传感器也可⽤以测量⼒。

9、光电效应分为外光电效应、内光电效应和光⽣伏特效应三⼤类，分别对应的常见光敏元件有光电管、光敏电阻和光电池。

10、已知某传感器的灵敏度为K0，且灵敏度变化量为△K0，则该传感器的灵敏度误差计算公式为rs= K0*△K0。

11、热电式传感器中，能将温度变化转换为电阻变化的⼀类称为热电阻，⽽能将温度变化转换为电势的称为热点偶。

12、对于不可压缩的液体其密度不变，液柱的⾼度与液体的差压成正⽐，基于此原理制作成差压式液位传感器。

13、⽤来测量流体流量的仪表叫做瞬时流量，测量流体总量的仪表叫累计流量。

14、执⾏器是构成⾃动控制系统的重要组成部分，是⼯业⾃动化的“⼿脚”。

根据所使⽤的能源分，执⾏器可以分为⽓动、液动和电动执⾏器三类。

15、磁场检测的⽅法较多，主要有霍尔效应法、磁光效应法和磁阻效应法。

第1章概述1.什么是传感器？传感器定义为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，通常由敏感元件和转换元件组成。

1.2传感器的共性是什么？传感器的共性就是利用物理规律或物质的物理、化学、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、电容、电阻等）输出。

1.3传感器由哪几部分组成的？由敏感元件和转换元件组成基本组成部分，另外还有信号调理电路和辅助电源电路。

1.4传感器如何进行分类？（1）按传感器的输入量分类，分为位移传感器、速度传感器、温度传感器、湿度传感器、压力传感器等。

（2）按传感器的输出量进行分类，分为模拟式和数字式传感器两类。

（3）按传感器工作原理分类，可以分为电阻式传感器、电容式传感器、电感式传感器、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。

（4）按传感器的基本效应分类，可分为物理传感器、化学传感器、生物传感器。

（5）按传感器的能量关系进行分类，分为能量变换型和能量控制型传感器。

（6）按传感器所蕴含的技术特征进行分类，可分为普通型和新型传感器。

1.5传感器技术的发展趋势有哪些？（1）开展基础理论研究（2）传感器的集成化（3）传感器的智能化（4）传感器的网络化（5）传感器的微型化1.6改善传感器性能的技术途径有哪些？（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：传感器的静态特性是指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。

主要的性能指标主要有线性度、灵敏度、迟滞、重复性、精度、分辨率、零点漂移、温度漂移。

2.2传感器输入-输出特性的线性化有什么意义？如何实现其线性化？答：传感器的线性化有助于简化传感器的理论分析、数据处理、制作标定和测试。

常用的线性化方法是：切线或割线拟合，过零旋转拟合，端点平移来近似，多数情况下用最小二乘法来求出拟合直线。

第一章检测技术的基本概念一、填空题：1、传感器有、、组成2、传感器的灵敏度是指稳态标准条件下，输出与输入的比值。

3、从输出曲线看，曲线越陡，灵敏度。

4、下面公式是计算传感器的。

5、某位移传感器的输入变化量为5mm，输出变化量为800mv，其灵敏度为。

二、选择题：12A3、?PA0.54A3倍5A微差式678A9A三、123、同一台仪表，不同的输入输出段灵敏度不同（）4、灵敏度其实就是放大倍数（）5、测量值小数点后位数越多，说明数据越准确（）6、测量数据中所有的非零数字都是有效数字（）7、测量结果中小数点后最末位的零数字为无效数字（）四、问答题1、什么是传感器的静态特性，有哪些指标。

答：指传感器的静态输入、输出特性。

有灵敏度、分辨力、线性度、迟滞、稳定性、电磁兼容性、可靠性。

2、产生随机误差的原因是什么，如何减小随机误差对测量结果的影响。

答：是测量中独立的、微小的、偶然的因素引起的结果。

既不能用实验的方法消除，也不能修正。

可以通过增加测量次数，利用概率论的一些理论和统计学的方法进行数据结果处理，服从正态分布。

3、系统误差分几类，怎样减小系统误差。

答：分为恒值误差，例如刻度盘分度差错。

变值误差，环境温度的影响、零点漂移等。

系统误差有规律。

可以通过实验的方法引入修正值的方法计算修正，也可以重新调整测量仪表的有关部件予以剔除。

4、如何判断系统中存在粗大误差。

答：粗大误差是测量人员的粗心大意及电子测量仪器收到突然强大的干扰所引起的，粗大误差明显超过正常条件下的误差。

五、分析与计算题1、有一温度计，它的测量范围为0—2000C，精度为0.5级，求1）该表可能出现的最大绝对误差。

2）当示值分别为200C、1000C的示值相对误差。

2、预测123、围为04电桥5、12.03mV、6012.15mV、31234123、4、电阻应变片配有桥式测量转换电路的作用是。

5、应变测量电桥的三种接法是、、。

输出电压分别为、、。