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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。
第一章传感与检测技术的理论根底1．什么是测量值的绝对误差、相对误差、引用误差？答：某量值的测得值和真值之差称为绝对误差。
相对误差有实际相对误差和标称相对误差两种表示方法。
实际相对误差是绝对误差与被测量的真值之比；标称相对误差是绝对误差与测得值之比。
引用误差是仪表中通用的一种误差表示方法，也用相对误差表示，它是相对于仪表满量程的一种误差。
引用误差是绝对误差〔在仪表中指的是某一刻度点的示值误差〕与仪表的量程之比。
2．什么是测量误差？测量误差有几种表示方法？它们通常应用在什么场合？答：测量误差是测得值与被测量的真值之差。
测量误差可用绝对误差和相对误差表示,引用误差也是相对误差的一种表示方法。
在实际测量中，有时要用到修正值，而修正值是与绝对误差大小相等符号相反的值。
在计算相对误差时也必须知道绝对误差的大小才能计算。
采用绝对误差难以评定测量精度的上下，而采用相对误差比拟客观地反映测量精度。
引用误差是仪表中应用的一种相对误差，仪表的精度是用引用误差表示的。
3． 用测量X 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2140142=-=∆kPa 实际相对误差%43.1%100140140142=⨯-=δ标称相对误差%41.1%100142140142=⨯-=δ引用误差%1%10050150140142=⨯---=）（γ4． 什么是随机误差？随机误差产生的原因是什么？如何减小随机误差对测量结果的影响？答：在同一测量条件下，屡次测量同一被测量时，其绝对值和符号以不可预定方式变化着的误差称为随机误差。
随机误差是由很多不便掌握或暂时未能掌握的微小因素〔测量装置方面的因素、环境方面的因素、人员方面的因素〕，如电磁场的微变，零件的摩擦、间隙，热起伏，空气扰动，气压与湿度的变化，测量人员感觉器官的生理变化等，对测量值的综合影响所造成的。
《传感器原理及应用》课程大纲（Principle and Application of Sensor）课程编号：0723223课程性质：专业课适用专业：电子信息科学与技术，微电子学先修课：模拟电路、数字电路、信号系统后续课程：计算机应用系统设计，毕业设计总课时数： 40＋16 课时总学分：3 学分其中实验学分：0.5 学分教学目的与要求：掌握常见传感器的工作原理、结构性能与特点，误差补偿方法，提高传感器工作性能的途径；能根据检测与控制的要求，合理选用传感器；掌握常用调理电路的工作原理。
掌握常用传感器和测试电路的基本实验技能；了解传感器的发展方向。
了解各种传感器的典型应用。
教学内容与学时安排第一章概论( 2学时 )第一节传感器的定义和传感器的作用第二节传感器的组成和分类第三节传感器的发展趋势重点：了解传感器的定义和组成、传感器的分类方法、传感器在科技发展中的重要性和传感器技术的发展趋势。
第二章传感器的一般特性（ 2学时）第一节传感器的静态特性第二节传感器的动态特性重点：了解传感器的静态特性和动态特性的概念。
掌握主要静态特性的定义、计算方法。
掌握一阶传感器和二阶传感器的基本特性及其数学表示。
第三章传感器的弹性敏感元件（ 2学时）第一节弹性敏感元件的基本特性第二节弹性元件的材料第三节弹性敏感元件的特性参数计算重点：了解弹性敏感元件的作用、形式和特性。
第四章电阻应变式传感器（ 4学时）第一节电阻应变片的工作原理第二节电阻应变片的动态特性第三节电阻应变片的误差分析第四节电阻应变片的信号调理电路第五节电阻应变式力传感器第六节固态压阻式传感器重点：了解应变片的结构和工作原理。
了解各种电阻应变式传感器的构造、工作原理。
掌握应变片与弹性敏感元件正确配合的方法。
掌握温度误差的分析方法、减小误差的方法。
掌握信号调理电路的工作原理。
第五章电容式传感器（ 4学时）第一节电容式传感器的工作原理及结构形式第二节电容式传感器的信号调理电路第三节电容式传感器的应用重点：了解电容式传感器的结构及工作原理。
传感器原理及应用习题答案习题1 (3)习题2 (5)习题3 (9)习题4 (11)习题5 (13)习题6 (15)习题7 (18)习题8 (21)习题9 (24)习题10 (26)习题11 (27)习题12 (29)习题13 (33)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。
06016 传感器原理及应用传感器原理及应用一、引言传感器是一种能够将非电信号转换为电信号的装置，广泛应用于工业、农业、医疗、环境监测等领域。
本文将介绍传感器的原理和应用。
二、传感器的原理传感器的原理基于不同的物理效应，包括电磁感应、压电效应、热敏效应、光电效应等。
以下是几种常见的传感器原理：1. 电磁感应原理：电磁感应原理是利用磁场的变化引起电流的感应现象。
例如，磁感应传感器可以通过测量磁场的变化来检测物体的位置或运动。
2. 压电效应原理：压电效应原理是指某些材料在受到压力或振动时会产生电荷。
压力传感器利用这一原理来测量压力的大小。
3. 热敏效应原理：热敏效应原理是指材料的电阻随温度的变化而变化。
温度传感器利用这一原理来测量温度。
4. 光电效应原理：光电效应原理是指光照射到某些材料上时会产生电荷。
光电传感器利用这一原理来检测光的强度或颜色。
三、传感器的应用传感器在各个领域都有广泛的应用。
以下是几个常见的传感器应用：1. 温度传感器：温度传感器广泛应用于气象、工业控制、医疗设备等领域。
例如，在气象站中，温度传感器用于测量环境温度，以便进行天气预报和气候研究。
2. 压力传感器：压力传感器常用于工业自动化、汽车制造等领域。
例如，在汽车制造中，压力传感器用于测量轮胎的气压，以确保行车安全。
3. 光电传感器：光电传感器广泛应用于自动化控制、安防监控等领域。
例如，在自动门系统中，光电传感器用于检测人体的接近，以便自动开启或关闭门。
4. 气体传感器：气体传感器常用于环境监测、工业安全等领域。
例如，在工厂中，气体传感器用于检测有害气体的浓度，以保护工人的健康。
5. 加速度传感器：加速度传感器广泛应用于运动检测、智能手机等领域。
例如，在智能手机中，加速度传感器用于检测手机的倾斜和摇晃，以实现屏幕旋转和游戏控制等功能。
四、总结传感器是一种将非电信号转换为电信号的装置，利用不同的物理效应来实现。
常见的传感器原理包括电磁感应、压电效应、热敏效应和光电效应等。
第1章传感器基础理论思考题与习题答案1.1什么是传感器？（传感器定义）解：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或装置，通常由敏感元件、转换元件和调节转换电路组成。
1.2传感器特性在检测系统中起到什么作用？解：传感器的特性是指传感器的输入量和输出量之间的对应关系，所以它在检测系统中的作用非常重要。
通常把传感器的特性分为两种：静态特性和动态特性。
静态特性是指输入不随时间而变化的特性，它表示传感器在被测量各个值处于稳定状态下输入输出的关系。
动态特性是指输入随时间而变化的特性，它表示传感器对随时间变化的输入量的响应特性。
1.3传感器由哪几部分组成？说明各部分的作用。
解：传感器通常由敏感元件、转换元件和调节转换电路三部分组成。
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电信号的部分，调节转换电路是指将非适合电量进一步转换成适合电量的部分，如书中图1.1所示。
1.4传感器的性能参数反映了传感器的什么关系？静态参数有哪些？各种参数代表什么意义？动态参数有那些？应如何选择？解：在生产过程和科学实验中，要对各种各样的参数进行检测和控制，就要求传感器能感受被测非电量的变化并将其不失真地变换成相应的电量，这取决于传感器的基本特性，即输出—输入特性。
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。
意义略（见书中）。
动态参数有最大超调量、延迟时间、上升时间、响应时间等，应根据被测非电量的测量要求进行选择。
1.5某位移传感器，在输入量变化5mm时，输出电压变化为300mV，求其灵敏度。
解：其灵敏度333001060510UkX--∆⨯===∆⨯1.6某测量系统由传感器、放大器和记录仪组成，各环节的灵敏度为：S1=0.2mV/℃、S 2=2.0V/mV 、S 3=5.0mm/V ，求系统的总的灵敏度。
1.7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 ，求该仪器的灵敏度。
