传感器应用技能实训习题答案_10

二、思考题1.填空题（1）传感器传感器是一种将非电信号信号转换为电信号的装置，一般由敏感元件和转换元件组成。

（2）传感器中的敏感元件是指直接感受或响应被测量，并输出与被测量成线性关系的信息的元件。

（3）传感器中的转换元件是指感受敏感元件输出的，与被测量成确定关系的非电信号，然后输出电信号的元件。

将敏感元件感受或响应的转换成适于传输或测量的电信号部分（4）传感器中，直接感受被测量，并输出与被测量成线性关系的非电信号的元件称为敏感元件。

（5）计算机技术、通信技术以及传感器技术为信息技术的三大支柱，其中传感器技术是信息技术的感官。

（6）通常用静态特性、动态特性来描述传感器的输入、输出特性。

（7）在人与机器的机能对应关系：感官对应于机器的传感器，神经对应于机器的通信系统，大脑对应于机器的计算机，肢体对应于机器的驱动机构。

（8）传感器的响应速度、频率响应指标属于动态特性。

2.选择题（1）（ b ）是指传感器中能直接感受被测量的部分。

a、传感元件b、敏感元件c、测量电路（2）由于传感器输出信号一般都很微弱，需要将其放大和转换为容易传输、处理、记录和显示的形式，这部分为（ c ）。

a、传感元件b、敏感元件c、测量电路（3）传感器主要完成两个方面的功能：检测和（ d ）。

a、测量b、感知c、信号调节d、转换（4）传感技术的作用主要体现在：（ c ）。

a、传感技术是产品检验和质量控制的主要手段。

b、传感技术是研究通信系统中传输的可靠性c、传感技术及装置是自动化系统不可缺少的组成部分（5）传感技术的研究内容主要包括：（ a ）。

a、信息获取与转换b、信息处理与传输（6）属于动态指标的是（ b ）。

a、迟滞b、稳定性c、线性度（7）传感器能感知的输入变化量越小，表示传感器的（ d ）a、线性度越好b、迟滞越小c、重复性越好d、灵敏度越高（8）传感器在将非电量转换成微弱的电量信号后，为消除信号中无用的杂波和干扰噪声，须采用（ d ）。

辽宁自考-自动化-传感器技术与应用练习题与答案1. 产生热电势的必要条件是【 B 】 [单选题]A.两种相同导体，且两端温度不同B. 两种不同导体，且两端温度不同(正确答案)C.两种相同导体，且两端温度相同D. 两种不同导体，且两端温度相同2. 消除寄生电容的方法可采用【 C 】 [单选题]A．减小初始电容值B．驱动电缆技术C．静电屏蔽措施(正确答案)D．补偿导线法3. 应变式传感器的应变片作为转换元件将应变转换为【 A 】 [单选题] A．电阻的变化(正确答案)B．电容的变化C．电感的变化D．频率的变化4. 下面差动变压器特点的是【 A 】 [单选题]A．次级线圈同相串接(正确答案)B．开磁路C．互感随衔铁动作相应变化D．基于互感变化进行测量5. 下列压电传感器中压电材料的是【 B 】 [单选题]A．锆钛酸铅B．氧化锆(正确答案)C．石英D．钛酸钡6. 压电式传感器配用电荷放大器时，其低频幅值误差和截止频率只决定于【 C 】[单选题]A. 输入电阻和输入电容B. 输入电阻和电缆电容C. 反馈电阻和反馈电容(正确答案)D. 绝缘电阻和传感器电容7. 压电传感器可以看成一个【 D 】 [单选题]A．受控电压源B．磁场发生器C．受控电流源D．静电发生器(正确答案)8. 下面属于集成温度传感器是【 D 】 [单选题]A．热电偶B．热电阻C．热敏电阻D．AD590(正确答案)9. 下列传感器的组成的是【 C 】 [单选题]A．敏感元件B．转换元件C．控制电路(正确答案)D．测量电路10. 直线的电阻丝绕成敏感栅后长度相同但应变不同，圆弧部分使灵敏度K下降了，这种现象称为【 C 】 [单选题]A．压电效应B．应变效应C．横向效应(正确答案)D．压阻效应11. 应变式加速度传感器的输出信号大小与加速度【 A 】 [单选题]A．成正比(正确答案)B．成反比C．由传感器型号决定D由信号频率决定12. 影响金属导电材料应变灵敏系数K的主要因素是【 B 】 [单选题]A．导电材料电阻率的变化B．导电材料几何尺寸的变化(正确答案)C．导电材料物理性质的变化D．导电材料化学性质的变化13. 下列石英晶体的突出优点是【 A 】 [单选题]A. 电系数高(正确答案)B. 性能稳定C. 绝缘性好D. 机械强度高14. 应用于压电式传感器中的压电材料种类主要分为【 B 】 [单选题]A．一种B．两种(正确答案)C．三种D．四种15. 基于光电导效应工作的光电器件是【 D 】 [单选题]A．光电池B．光敏二极管C．光敏三极管D．光敏电阻(正确答案)16. 热电偶是基于热电效应原理制成的【 B 】 [单选题]A．压力传感器B．温度传感器(正确答案)C．速度传感器D．流量传感器17. 下列属于外光电效应的光电器件是【 A 】 [单选题]A．光电倍增管(正确答案)B．光敏电阻C．光电池D．光敏晶体管18. 热敏电阻的用途主要分成两类，一类是作为电路元件，另一类是作为【 C 】[单选题]A．弹性元件B．转换元件C．检测元件(正确答案)D. 敏感元件19. 下列应变片的温度补偿方法的是【 A 】 [单选题]A．串并联电阻法(正确答案)B．单丝自补偿法C．双丝组合式自补偿法D．电路补偿法20. 对金属应变片式传感器，基本描述为Kε等于【 D 】 [单选题]A．ΔRB．R2C． RD．ΔR/R(正确答案)21. 在光线作用下，半导体电阻率增加的现象属于【 A 】 [单选题]A．光电导效应(正确答案)B．光生伏特效应C．外光电效应D．压电效应22. 热敏电阻在热控制系统和火灾报警设备作为灵敏元件，主要是利用它的【 D 】[单选题]A．霍尔效应B．压电效应C．热电效应D．继电效应(正确答案)23. 通常用应变式传感器测量【 B 】 [单选题]A．温度B．压力(正确答案)C．密度D．流量24. 压电式传感器目前多用于测量【 C 】 [单选题]A．静态的力或压力B．温度C．动态的力或压力(正确答案)D．密度25. 压电陶瓷的突出优点是【 C 】 [单选题]A. 绝缘性能号B. 性能稳定C. 压电系数高(正确答案)D. 机械强度高26. 压电传感器可以等效地看做一个电荷源与一个电容器的【 D 】 [单选题]A. 级联电路B. 混联电路C. 串联电路D. 并联电路(正确答案)27. 下列制作霍尔片材料的是【 A 】 [单选题]A. 氧化锆(正确答案)B. N型锗C. 锑化铟D. 砷化铟28. 单一导体中，如果两端温度不同，在两端间会产生电势，叫做【 A 】 [单选题]A. 温差电势(正确答案)B.接触电势C. 回路电势D．导线电势29. 表示气敏元件灵敏度的方法较多，常用的方法有【 C 】 [单选题]A．一种B．二种C．三种(正确答案)D．四种30. 某电容位移传感器，当被测位移变化量∆X=40，相应输出电容变化量∆C=20pF，其平均灵敏度为【 C 】 [单选题]A． 2 PF/μmB． 2 μm/ PFC． 0.5 PF/μm(正确答案)D．0.5μm/ PF31. 应变片的灵敏系数K与线材的灵敏系数KS之间的关系是【 B 】 [单选题] A．恒等于B．恒小于(正确答案)D．不确定32. 下列应变式传感器特性的是【 C 】 [单选题]A．应变效应B．压阻效应C．压电效应(正确答案)D．横向效应33. 为了减小热电偶测温时的测量误差，需要进行的温度补偿方法【 D 】 [单选题] A．补偿导线法B．电桥补偿法C．冷端恒温法D．差动放大法(正确答案)34. 石英晶体和压电陶瓷的压电系数相比较的关系是【 A 】 [单选题]A．低(正确答案)B．高C．相等D．不确定35. 热电偶回路中，温度高的接点称为【 D 】 [单选题]A．冷端B．自由端C．参考端D．工作端(正确答案)36. 石英晶体的突出优点是【 B 】 [单选题]B. 性能稳定(正确答案)C. 压电系数高D. 应用广泛37. 接触电势和温差电势相比较为【 D 】 [单选题]A. 大小不确定B. 几乎相等C. 小D. 大(正确答案)38. 磁敏三极管电流放大倍数【 B 】 [单选题]A．大于1B．小于1(正确答案)C．等于1D．由温度决定39. 光纤传感器的主要元件一般由三部分组成，除光纤之外，还必须有光源和【 D 】 [单选题]A．反射镜B．透镜C．光栅D．检测器(正确答案)40. 偏振调制型光纤压力传感器主要是利用晶体的【 C 】 [单选题]A．压电效应B．振荡效应C．光弹性效应(正确答案)D．光电效应41. 通常用热电阻测量【 D 】 [单选题]A．电阻B．扭矩C．压力D．温度(正确答案)42. 金属丝的应变灵敏系数是指单位应变引起的【 C 】 [单选题]A．电压相对变化B．电流相对变化C．电阻相对变化(正确答案)D．电容相对变化43. 制造霍尔传感器的霍尔片的材料一般采用【 B 】 [单选题]A．玻璃B．半导体(正确答案)C．陶瓷D．金属44. 常用于位移检测的光纤压力传感器是【 C 】 [单选题]A．相位调制型B．偏振调制型C．强度调制型(正确答案)D．频率调制型45. 压电传感器可以等效地看做一个电压源与一个电容器的【 A 】 [单选题]A. 串联电路(正确答案)B. 并联电路C. 级联电路D. 混联电路46. 对于光纤传感器而言，一般要求NA值的范围在【 C 】 [单选题] A．0.1~0.2之间B．0.2~0.3之间C．0.2~0.4之间(正确答案)D．0.3~0.5之间47. 传感器的下列指标全部属于动态特性的是【 C 】 [单选题]A. 灵敏度、阻尼系数B. 重复性、漂移C. 时间常数、超调量(正确答案)D. 精度、上升时间48. 传感器的动态特性是指传感器对于随时间变化的【 A 】 [单选题] A．输入量的响应特性(正确答案)B．输出量的响应特性C．电流的响应特性D．电压的响应特性49. 在等强度梁的设计中，往往采用【 B 】 [单选题]A．梯形截面B．矩形截面(正确答案)C．菱形截面D．任意截面二、多选题50. 金属丝的应变灵敏系数Ks的组成包括（）A．导电材料电阻率的变化(正确答案)B．导电材料几何尺寸的变化(正确答案) C．导电材料温度系数的变化D．导电材料化学性质的变化E．导电材料膨胀系数的变化51. 下面热敏电阻器的用途是（）A．电路元件B．敏感元件(正确答案)C．检测元件D．控制元件(正确答案)E．执行元件(正确答案)52. 石英晶体的突出优点是（）A. 压电系数高B. 性能稳定(正确答案)C. 绝缘性好(正确答案)D. 机械强度高(正确答案)E. 导电性好53. 下列能作为制作霍尔片材料的是（）A. N型锗(正确答案)B. 锑化铟(正确答案)C. 硫化镉D. 砷化铟(正确答案)E. 钛酸钡54. 与差动变压器灵敏度系数有关的是（）A．次级线圈匝数(正确答案)B．初级线圈匝数C．激磁电压的频率(正确答案)D．激励信号的幅值E．初级线圈电压(正确答案)55. 电阻应变式传感器可测量的参数有（）A．位移(正确答案)B．加速度(正确答案)C．力(正确答案)D．力矩(正确答案)E．应变(正确答案)56. 压电式传感器测量电路的前置放大器的形式有（）A．电流放大器B．电压放大器(正确答案)C．阻抗放大器D．电荷放大器(正确答案)E．频率放大器57. 基于光生伏特效应的光电器件有（）A．光敏电阻B．光电池(正确答案)C．光敏二极管(正确答案)D．光电管E．光敏三极管(正确答案)58. 光纤传感器的光纤主要有（）A．单模光纤(正确答案)B．多模光纤(正确答案)C．单晶光纤D．多晶光纤E．通讯光纤59. 电涡流传感器根据激励频率高低可分为（）A．高频反射式(正确答案)B．低频透射式(正确答案)C．中频反射式D．直流反射式E．中频透射式60. 下面属于热敏电阻器的用途是（）A．电路元件(正确答案)B．敏感元件C．检测元件(正确答案)D．控制元件E．执行元件61. 气敏元件的灵敏度的表示方法有（）A．电阻比灵敏度(正确答案)B．气体分离度(正确答案)C．输出电压比灵敏度(正确答案)D．放大倍数灵敏度E．电流比灵敏度62. 光纤传感器的主要元器件包括（）A．协调器B．光纤(正确答案)C．光源(正确答案)D．发生器E．检测器(正确答案)63. 光纤传感器能够测量的参数有（）A．温度(正确答案)B．压力(正确答案)C．声波(正确答案)D．密度(正确答案)E．液位(正确答案)64. 能测量600℃以上温度的热电偶有（）A．铂铑-铂(正确答案)B．镍铬-考铜(正确答案)C．镍铬-镍硅(正确答案)D．铜-康铜E．铜-铜镍65. 光纤传感器能够测量的参数有（）A．温度(正确答案)B．压力(正确答案)C．声波(正确答案)D．密度(正确答案)E．液位(正确答案)66. 光纤传感器的主要元器件包括（）A．协调器B．光纤(正确答案)C．光源(正确答案)D．发生器E．检测器(正确答案)67. 石英晶体的突出优点是（）A. 压电系数高B. 性能稳定(正确答案)C. 绝缘性好(正确答案)D. 机械强度高(正确答案)E. 导电性好68. 光线压力传感器的类型有（）A．强度调制型(正确答案)B．相位调制型(正确答案)C．偏振调制型(正确答案)D．幅值调制型E．谐波调制型69. 光纤传感器常用光源包括（）B．二氧化碳激光器(正确答案)C．红宝石激光器(正确答案)D. 发光二极管(正确答案)E. 氦氖激光器(正确答案)70. 光纤传感器的光纤主要有（）A．单模光纤(正确答案)B．多模光纤(正确答案)C．单晶光纤D．多晶光纤E．通讯光纤71. 下列能作为制作霍尔片材料的是（）A. N型锗(正确答案)B. 锑化铟(正确答案)C. 硫化镉D. 砷化铟(正确答案)E. 钛酸钡72. 下列能作为压电材料的是（）A．锑化铟B．钛酸钡(正确答案)C．氧化锌(正确答案)D．硫化镉(正确答案)E．锆钛酸铅(正确答案)73. 电涡流传感器根据激励频率高低可分为（）B．低频透射式(正确答案)C．中频反射式D．直流反射式E．中频透射式74. 下列属于金属应变片所具有的特性是（）A．压阻效应B．应变效应(正确答案)C．横向效应(正确答案)D．压电效应E．霍尔效应75. 下面热敏电阻器的用途是（）A．电路元件B．敏感元件(正确答案)C．检测元件D．控制元件(正确答案)E．执行元件(正确答案)76. 下列属于传感器静态特性的指标是（）A. 线性度(正确答案)B. 灵敏度(正确答案)C. 迟滞(正确答案)D. 零点漂移(正确答案)E. 分辨力(正确答案)77. 热敏电阻器的用途主要是（）B．电路元件(正确答案)C．控制元件D．执行元件E．运算元件78. 光纤的结构组成通常有（）A．金属纤维芯B．玻璃纤维芯(正确答案)C．金属包皮D．玻璃包皮(正确答案)E．陶瓷包皮79. 与差动变压器灵敏度系数有关的是（）A．次级线圈匝数(正确答案)B．初级线圈匝数C．激磁电压的频率(正确答案)D．激励信号的幅值E．初级线圈电压(正确答案)80. 压电式传感器测量电路的前置放大器的形式有（）A．电流放大器B．电压放大器(正确答案)C．阻抗放大器D．电荷放大器(正确答案)E．频率放大器81. 热电偶回路热电势包括（）B．感应电势C．温差电势(正确答案)D．寄生电势E．不等位电势82. 电阻应变式传感器可测量的参数有（）A．位移(正确答案)B．加速度(正确答案)C．力(正确答案)D．力矩(正确答案)E．应变(正确答案)83. 下列属于压阻器件温度补偿措施的是（）A. 补偿导线法B. 串并联电阻法(正确答案)C. 电源回路串联二极管法(正确答案)D. 冰浴法E. 耦合法84. 金属丝的应变灵敏系数Ks的组成包括（）A．导电材料电阻率的变化(正确答案)B．导电材料几何尺寸的变化(正确答案) C．导电材料温度系数的变化D．导电材料化学性质的变化E．导电材料膨胀系数的变化85. 以下基于光电导效应的光电器件是（）A．光电池(正确答案)B．光电管(正确答案)C．光敏电阻D．光敏二级管(正确答案)E．光敏三级管(正确答案)86. 基于光生伏特效应的光电器件有（）A．光敏电阻B．光电池(正确答案)C．光敏二极管(正确答案)D．光电管E．光敏三极管(正确答案)87. 能测量600℃以上温度的热电偶有（）A．铂铑-铂(正确答案)B．镍铬-考铜(正确答案)C．镍铬-镍硅(正确答案)D．铜-康铜E．铜-铜镍88. 压电式传感器目前用于测量（）A．压力(正确答案)B．温度C．流量(正确答案)D．加速度(正确答案)E．密度二、填空题89. 金属应变片式传感器的工作原理是基于（）。

传感器习题及答案传感器是现代科技发展中的重要组成部分，它们可以感知环境中各种物理量，并将其转化为可用的电信号。

在各种领域中，传感器的应用日益广泛，因此对于传感器的理解和掌握变得尤为重要。

本文将为您提供一些与传感器相关的习题及答案，希望能帮助您更好地理解和运用传感器技术。

习题1：问题：什么是传感器？答案：传感器是一种能够感知环境中物理量的装置，它可以将物理量转换成电信号输出，并且可以用于监测、测量和控制等应用。

习题2：问题：传感器的分类有哪些？答案：传感器可以根据其感知的物理量进行分类，常见的分类有光学传感器、压力传感器、温度传感器、湿度传感器、加速度传感器等。

习题3：问题：什么是光学传感器？它的工作原理是什么？答案：光学传感器利用光的特性进行测量。

其工作原理基于光的散射、反射、吸收和透射等现象，通过对光的变化进行检测和分析，实现对物体的测量和识别。

习题4：问题：传感器在哪些领域中有应用？答案：传感器广泛应用于环境监测、工业控制、医疗设备、汽车电子、智能家居等领域，用于实时监测和控制系统的各种物理量。

习题5：问题：请列举一些常见的传感器技术。

答案：常见的传感器技术包括温度传感器、湿度传感器、压力传感器、光敏传感器、声音传感器、加速度传感器、陀螺仪传感器等。

习题6：问题：在汽车中，传感器有哪些应用？答案：在汽车中，传感器的应用包括发动机温度传感器、氧气传感器、轮胎压力传感器、倒车雷达传感器等，用于监测车辆各个方面的状态并提供数据支持。

习题7：问题：传感器的优势是什么？答案：传感器具有高灵敏度、高稳定性、高精度以及实时性强等优势，能够提供准确的测量结果，为各种系统的运行提供重要支持。

习题8：问题：传感器在智能家居中的应用有哪些？答案：传感器在智能家居中的应用包括温度传感器用于室温控制、湿度传感器用于监测空气湿度、光敏传感器用于自动调节灯光亮度等。

习题9：问题：传感器的故障会对系统造成什么影响？答案：传感器的故障可能导致测量结果不准确或无法得出有效的信号，进而影响整个系统的正常运行和控制。

《传感器技术及应用》试题及答案一、选择题1、在以下几种传感器当中（C）属于自发电型传感器。

A、电容式B、电阻式C、压电式D、电感式2、（C）的数值越大,热电偶的输出热电势就越大。

A、热端直径B、热端和冷端的温度C、热端和冷端的温差D、热电极的电导率3、将超声波（机械振动波）转换成电信号是利用压电材料的（C）。

A、应变效应B、电涡流效应C、压电效应D、逆压电效应4、在电容传感器中，若采用调频法测量转换电路，则电路中（B）。

A、电容和电感均为变量B、电容是变量，电感保持不变C、电感是变量，电容保持不变D、电容和电感均保持不变5、在两片间隙为1mm的两块平行极板的间隙中插入( D)，可测得最大的容量。

A、塑料薄膜B、干的纸C、湿的纸D、玻璃薄片6、热电阻测量转换电路采用三线制是为了( D) 。

A、提高测量灵敏度B、减小非线性误差C、提高电磁兼容性D、减小引线电阻的影响7、当石英晶体受压时，电荷产生在(B ) 。

A、Z面上B、X面上C、Y面上D、X、Y、Z面上8、汽车衡所用的测力弹性敏感元件是( C)。

A、悬臂梁B、弹簧管C、实心轴D、圆环9、在热电偶测温回路中经常使用补偿导线的最主要的目的是( C)。

A、补偿热电偶冷端热电势的损失B、起冷端温度补偿作用C、将热电偶冷端延长到远离高温区的地方D、提高灵敏度10、在仿型机床当中利用电感式传感器来检测工件尺寸，该加工检测装置是采了（ C ）测量方法。

A、微差式B、零位式C、偏差式D、零点式11、测得某检测仪表的输入信号中,有用信号为20毫伏,干扰电压也为20毫伏, 则此时的信噪比为（ C ）。

A、20dBB、1 dBC、0 dBD、50dB12、发现某检测仪表机箱有麻电感,必须采取（B ）措施。

A、接地保护环B、将机箱接大地C、抗电磁干扰D、抗红外辐射13、改变电感传感器的引线电缆后，（C）A不必对整个仪器重新标定B 必须对整个仪器重新调零C 必须对整个仪器重新标定D不必对整个仪器重新调零14、应变片绝缘电阻是指已粘贴的（C ）应变片的之间的电阻值。

第1章 传感器的一般特性1.1 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。

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。

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？ 1.4 传感器的动态特性指什么？常用的分析方法有哪几种？ 1.5 传感器的标定有哪几种？为什么要对传感器进行标定？ 1.6 某传感器给定精度为2%F·S ，满度值为50mV ，零位值为10mV ，求可能出现的最大误差δ(以mV 计)。

当传感器使用在满量程的1/2和1/8时，计算可能产生的测量百分误差。

由你的计算结果能得出什么结论? 解：满量程（F▪S ）为50﹣10=40(mV)可能出现的最大误差为：δ＝40⨯2%=0.8(mV) 当使用在1/2和1/8满量程时，其测量相对误差分别为：%4%10021408.01=⨯⨯=γ %16%10081408.02=⨯⨯=γ结论：测量值越接近传感器（仪表）的满量程，测量误差越小。

1.7 有两个传感器测量系统，其动态特性可以分别用下面两个微分方程描述，试求这两个系统的时间常数τ和静态灵敏度K 。

1)T y dt dy5105.1330-⨯=+式中, y ——输出电压，V ；T ——输入温度，℃。

2)x y dt dy6.92.44.1=+式中，y ——输出电压，μV ；x ——输入压力，Pa 。

解：根据题给传感器微分方程，得 (1) τ=30/3=10(s)，K=1.5 10 5/3=0.5 10 5(V/℃)；(2) τ=1.4/4.2=1/3(s)，K=9.6/4.2=2.29(μV/Pa)。

1.8 已知一热电偶的时间常数τ=10s ，如果用它来测量一台炉子的温度，炉内温度在540℃至500℃之间接近正弦曲线波动，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。

以及输入与输出之间的相位差和滞后时间。

解：依题意，炉内温度变化规律可表示为x(t) =520+20sin(ωt)℃由周期T=80s ，则温度变化频率f =1/T ，其相应的圆频率 ω=2πf =2π/80=π/40； 温度传感器（热电偶）对炉内温度的响应y(t)为y(t)=520+Bsin(ωt+ϕ)℃热电偶为一阶传感器，其动态响应的幅频特性为()()7860104011112022.B A =⎪⎪⎭⎫⎝⎛⨯π+=ωτ+==ω因此，热电偶输出信号波动幅值为B=20⨯A(ω)=20⨯0.786=15.7℃由此可得输出温度的最大值和最小值分别为y(t)|m ax =520+B=520+15.7=535.7℃ y(t)|m in =520﹣B=520-15.7=504.3℃输出信号的相位差ϕ为ϕ(ω)= -arctan(ωτ)= -arctan(2π/80⨯10)= -38.2︒ 相应的时间滞后为∆t =()s 4.838.4236080=⨯1.9 一压电式加速度传感器的动态特性可以用如下的微分方程来描述，即x y dt dy dt y d 1010322100.111025.2100.3⨯=⨯+⨯+式中，y ——输出电荷量，pC ；x ——输入加速度，m/s 2。

第1章传感器特性习题答案：5.答：静特性是当输入量为常数或变化极慢时，传感器的输入输出特性，其主要指标有线性度、迟滞、重复性、分辨力、稳定性、温度稳定性、各种抗干扰稳定性。

传感器的静特性由静特性曲线反映出来，静特性曲线由实际测绘中获得。

人们根据传感器的静特性来选择合适的传感器。

9．解：10. 解：11．解：带入数据拟合直线灵敏度 0.68,线性度±7% 。

，，，，，，13．解：此题与炉温实验的测试曲线类似:14．解：15．解：所求幅值误差为1.109,相位滞后33042,所求幅值误差为1.109,相位滞后33042,16．答：dy/dx=1-0.00014x。

微分值在x<7143Pa时为正，x>7143Pa时为负，故不能使用。

17．答：⑴20。

C时，0～100ppm对应得电阻变化为250～350 kΩ。

V0在48.78～67.63mV之间变化。

⑵如果R2=10 MΩ，R3=250 kΩ，20。

C时，V0在0～18.85mV之间变化。

30。

C时V0在46.46mV（0ppm）～64.43mV（100ppm）之间变化。

⑶20。

C时，V0为0～18.85mV，30。

C时V0为0～17.79mV，如果零点不随温度变化，灵敏度约降低4.9%。

但相对（2）得情况来说有很大的改善。

18．答：感应电压=2πfCRSVN,以f=50/60Hz, RS=1kΩ, VN=100代入，并保证单位一致，得：感应电压=2π*60*500*10-12*1000*100[V]=1.8*10-2V第3章应变式传感器概述习题答案9. 答：(1).全桥电路如下图所示(2).圆桶截面积应变片1、2、3、4感受纵向应变；应变片5、6、7、8感受纵向应变；满量程时：（3）10．答：敏感元件与弹性元件温度误差不同产生虚假误差，可采用自补偿和线路补偿。

11．解：12．解：13．解：①是ΔR/R=2（Δl/l）。

因为电阻变化率是ΔR/R=0.001，所以Δl/l（应变）=0.0005=5*10-4。

《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：∆RR=K0ε(K0：电阻丝的灵敏系数、ε：导体的纵向应变)2.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。