传感器与检测技术
山东省高等教育自学考试
《传感器与检测技术》02202考试大纲
第一部分 学习过程评价部分考核大纲 一、 学习过程评价的课程性质及课程设置的目的、课程基本要求
(一)课程性质与学习过程评价的设置目的
传感器与检测技术是机电一体化工程专业的一门专业基础课。本课程阐述如何利用传感器将机电一体化系统典型被测物理量转换成与之有确切对应关系并且容易检测、传输、处理的信号，通过计算机数据处理，得到有关被测系统的有用信息。传感器与检测技术是机电一体化系统的关键技术之一。
“传感器与检测技术”是一门综合性、实践性很强的课程，在自学过程中必须做一定数量的基本实验，才能掌握课程的基本内容，培养考生分析问题和解决问题的能力。考生应高度重视实验环节。这是学习过程评价目的之一;另外，作一定数量的习题、思考题对学好本课程也非常必要，这是学习过程评价目的之二。
(二)学习过程评价基本要求
考生在学习过程中进行必要的教学实验:
(1)通过电阻应变式传感器实验，掌握电阻应变式传感器工作原理和输出特性。 (2)通过电感式传感器实验，掌握电感式传感器工作原理和输出特性 (3)通过电容式传感器实验，掌握电容式传感器工作原理和输出特性 (4)通过滤波器特性实验，了解无源滤波器和有源滤波器的类型、工作原理，掌握滤波器特性及其测试方法。
(5)通过压力传感器静态标定实验，掌握压力传感器静态标定方法，学习标定数据处理及传感器特性指标的计算。
(6)通过温度传感器校准实验，掌握温度传感器的使用方法和校准方法。 (7)通过振动测试实验，了解其固有频率、阻尼比及各阶振型的测试方法;了解非接触式和接触式测振传感器的特点;附加传感器质量对测试结果的影响;了解激振、测振系统的基本组成和选择。
(8)通过切削力测量实验，了解八角换车削测力仪的结构、应变片的粘贴和组桥方法以及测力仪工作原理掌握八角环测力仪的静态标定方法。
传感器与检测技术课后题答案(共20页)
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--内页可以根据需求调整合适字体及大小-- 第1章 概述
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。
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。
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。
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。
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
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
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。
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
绪论
1检测一个圆柱体的直径，请想出尽可能多的检测方法，并分析
这些方法中的误差影响因素和大小。
答:a、使用游标卡尺测量，误差主要为人手安放直径相对位置的准确性；b、使用软绳沿直径轴向缠绕，多绕几圈求平均值，利用周
长与直径的关系计算，误差主要是缠绕绳与轴线的垂直情况，与游标
尺相比，减少了单个测量的误差；c，采用标准件，使用磁力表架进行测量，此种测量精度较高，一般在0.02mm。
2请举例说明动态特性和静态特性的区别。
答：动态特性的函数与时间相关，即时间不同，特征值不尽相同；
而静态特性与时间无关。如，温度传感器的线性度是通过一定时间稳
定后才测量温度，而温度变化引起的温度传感器发生变化的滞后则属于动态特性。
3说明传感器与检测技术的发展趋势。
答：a、不断拓展检测范围，努力提高检测精度和可靠性；b、传
感器逐渐向集成化、组合式、数字化方向发展；c、重视非接触式检
测技术研究；d、检测系统智能化。 4说明频率域分析能解决的问题。
答: 频域描述反映信号的频率组成及幅值、相位关系。为了解决不同的问题，往往需要掌握信号的不同方面的特征，因而可采用不同
的信号描述方式。例如，评定机器振动烈度，需要振动速度的均方根
值作为判据，而在寻找振动源头时则需要掌握振动信号的频率分量，
需要采用频域描述。 项目一
1设想一个方案使用光电接近开关检测转速。
答：在转轴上粘接一个小面积的反光板，试验光电接近开关的敏感距离，安放光电接近开关，这样，转轴每转一圈，光电开关输出一
个脉冲，利用计数器表头，或者人工计数，计量转动圈数的时间，利
用转速公式获得转速。 2使用数显表配合接近开关，设计一个方案，检测传送带上的输
运物料的个数。 答：在传送带边上设计一个接近开关，并测试其对物料的敏感距
离，然后将其信号线按照实训任务中的方法连接，即可在数显表上显
示来料个数。 3上网查找一个接近开关的生产厂家，并介绍其生产接近开关的
型号和应用场合。 答：/products.asp?id=65，上海巨马。 /kew3/product/sensors.html，无锡光洋。
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答案参见我的新浪博客：/s/blog_3fb788630100muda.html 《第一章 传感器的一般特性》
1．从某直流测速发电机试验中，获得如下结果：
转速（r/min） 0 500 1000 1500 2000 2500 3000
输出电压（V） 0 9.1 15.0 23.3 29.9 39.0 47.5
试绘制转速和输出电压的关系曲线，并确定：
1）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，以及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，Rl＝R2＝R3＝R4，及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。
