传感器与检测技术课后习题答案

答：传感器处于研究对象与测试系统的接口位置，即答：①敏感元件：指传感器中直接感受被测量②传感器：能感受规定的被测量并按照一律转换成可用输出信号的器件或装置,通常由敏件和转换元件组④变送器：能输出标准信号的传感解解

300103k X 5103

S1S2 0.22.05.0/解 ykx iyi(ik (x)2 b(x2y 带入数据得 k b∴y0.68x14

25

36 Lmax100%0.35 L 拟合直线灵敏度0.68,线性度第1的阶跃响应为(动态方程不考虑初态)当 时t3ln2 当Rt3ln1 解：此题与炉温实验的测飞升曲线 解

9 T

解

1

1 2 2

2n

2

tg1 ntg1 1000

15001

所求幅值误差为1.109,相位滞后复性、分辨力、稳定性、温度稳定性、各种稳定1.10答：人们根据传感器的静特性来选择合适的传感器1.11解：①理论线性度 yLy②端点线性由两端点做拟和

y1.97x中间四点与拟合直线误差：0.170.160.11所以

y y1.11③最小二乘线性度 i i i i i i

所以

1.11iii1 2

34 50.116 Lmax100%0.11y y解： H2 100%y y1.13mcbFm ：,nSy100%

证

RR1R 4RRR

RR

ERR

E

4R2略去的第二项，即可

E ②其主要特性参数：灵敏系数、横向效应、机械LL答：①m

∵m0.1R

②2

1

0.4L第2解：2-

r259.710656 8

6

4

A,E,F,K.

59.7106

③UUK1

1.037106 59.7106解：①当RF

m 100RF

Rx110,Rx220,Rx330,Rx440,Rx510.,20.2,30.,40.4560.670.780.890.910

Y 5 5,Y15 10,Y1

Y15 35,Y20,Y45

RF

P Y 5,Y Y75,Y350 1

解：m

1000

r Y

10.,20.,0.,0.4560.670.780.890.910Y10 15 30,Y10,Y6 Y5 70,Y60 90 解

6(0.25 130R12025.2240R12025.22.11解

Wt2

U30mA1203.6V UUR7.2350

②原理：自感、互感、涡流、压0

W

0 0

l0差动式灵敏

2L S 0

l0

L

单极式传感器灵敏度S 0

比较后可见灵敏度提高一倍，非线性大大减少答：相敏检测电路原理是通过鉴别相位来辨别位移的答：①原因是改变了空气隙②改善方法是让初始空气隙距离尽量小，同时 S 0

l2

...

其灵敏度增加非线性减解

，L

2

RR R i1

1040.015 R0

S

2

0.00241073015

7.07 3.2104H L R

1.256

4.8103解：设ybxfeaxbff2.333重写表格xfy最小二乘法做直线拟和nx2(x i b(x2y i

993.5993.5925.623.383.133

993.59 iii10.0232 30.02450.016 70.0380.069 y y工作特性方

解：差动式电容传感器的灵敏度 C

d0 d0

dd0

dd0

d2 d

d2 d

1

⋯1

⋯d0

d0 d0

d0 d0

2s d d

⋯ d

d0 d0

d

d

2c

d

d

1

⋯ 01

⋯

d2

0 0

0 0 c

单极式电容传感器

01

⋯

d 0 0 0 C=εS/Dε，S为两个极板DC的方法有三： 电容传感器可用来测量直线位移、角位移、振动答：①优点：a温度稳定②缺点：a可以实现非接触测量，具有平均③输出特性非线使用时要注意保护绝缘材料的的绝缘性能；消除

l 解

46略答：工作原理：假设传感器处于初始状态，即Cx1且A点为高电平，即Ua=U;而B点为低电平，即差分脉冲调宽型电路的特点就在于它的线性变

霍尔组件的不等位电势是霍尔组件在额定控制电温度补偿方法a分流电阻法适用于恒流源供给控制电流的情b电桥补偿（磁场方向垂直于薄片）中，当有电流I流过时，在垂直于电流和磁场的方向上将产生电动势Uh型半导体材霍尔式传感器转换效率较低，受温度影响，但其结构简体积固宽态范围输出电势变化）大、无触，使用 长、可靠性、易微型化和集成电路化，因此在测量技术自动控技术等领域中得到广泛应。：用变形时由于内部电极化现象同时在两个表面上产生符号相反的电，当外力去掉后，恢复到不带电的状态时改变。晶体受力所产生的电荷量与外力的大小成正。这种现象称为正压电效反如对晶体施加一定变电，形场 ，变形也随之 ，称为逆压电效。结构和应用特点多片压电构成一个压电组件。其中最常用的是两片结构；根据两片压电的连接关系，可分为使用时，两片压电上必须有一定的预紧力，可消除两片压电因接触不良而引起的非线性误露，无法进量。所以压电传感器通常都用来测电畴当极化后的铁电体受到外力作用时，其剩余极化会随时间发生变化65略而发生相应的电效应（子受激和分子有关，当光的频率与分子的振动频率接近或相等时，会发生，并大量吸收光能②散射性损耗：是由于材料密度的微观变化、a弯曲半径比光纤直径大很多的优点a具有优良的传旋光性能，传导损耗b频带宽，可进 速测量，灵敏度和线性度光 的波导而且具有测量的功能。它可以利用外界物理素改变光纤中光的强、相位、偏振态或波，从而对外界因素进 量和数据传。SiO2，SiO2薄层上依次序沉积金属MOS电容数组再加上两端的输答：热电阻传感器分为以下几种类②铜电阻传感器：价钱较铂金属便宜。在测温范下，那么回路中就会存在热电势。有电生相应的热电势称为温差电势或塞贝克电势，通称热电势。⑤热电偶三定a中间导体定律：b中间温度定律：为T0时的热电势等于该热电偶热端为T冷端为Tn时的热电势与同一热电偶热端为Tn，冷端为T0时热电势应用：对热电偶冷端不为0c参考电极定如果A、B两种导体（热电极）分别与第三种导体（参考电极）组成的热电偶在结点温度为（T，T0）时分别为0 C那么受相同温度下，又A、B两热电极配对后的热电B定。⑥误差因素：参考端温度受周围环境的减小误差的措施a0oCb.计算 （冷端温度 83见：质 的流I与其上电压U之间的关系。当电流很小时不足以起自身发，阻值保持恒，电压降与电流间符合欧姆定s，加耗增ab流增大到段。散87略88略10.1 储、处理于一体，是一种将普通传感器与微处理10.2答：①功能分为补偿自诊断功能：如在接通电源时10.2微处理器和基本传感器之间具有双向通，构成一死循环工作信 功数字量输出和②优点有高。10.2CRT显示，并配打印10.3现。10.4答：包括以下内容①资料收集：汇集所需要的信③资料分组：按有关信息进行有效的10.4 10.5答：①线性参数的标度变换，其变换公式为y

y0

xNNmNx Nm②非线性x Nmy③多项式变换

10.6答：线性温度特性补偿方法①温度特性曲线拟合②温度特性查）10.7答：硬件设计器常用单片机作为智能感器的 处理。 统广泛采用键盘、LE显示器、打、串并口输出等机 具。11.1(20±5℃)相对湿度大于85%，大气压力为7Kpa的11.2第1111.311.4答：传感器的动态标定主要是研究传感器的动应，而与动态响应有关的参数，一阶传感器为时间常 二阶传感器为固有频 和阻尼比两个参数11.512.112.2答：失效分析的方法①失效模式、效应及危害度分②工艺过程FMMEA及质量反馈③失效树分析方12.3答：可靠性设计程序①建立系统可靠性模②可靠性分③可靠性分④可靠性预⑤可靠性设计评⑥试制品的可靠性试⑦最终的改进12.3可靠性设计原则①尽量简单、组件少、结构②工艺简③使用简④维修简⑤技术上成⑥选用合乎标准的原材料和⑦采用保守的设计12.4失效的分类①按失效发生场合分：试验失效、现场失②按失效的程度分：完全失效、局部失④按失效排除的性质分：稳定性失效、间歇失⑤按失效的外部表现分：明显失效、隐蔽12.4⑦按失效 分：自然失效、人为失⑧按与其它失效的关系分：独立失效、从属失13.1 13.2系统误差出现的原因有13.2⑤环境误差：是由于测量仪表工作的环境（温度、气压、湿度等）不是仪表校验时的标准状态，而是随时间在变化，从而引起的误差。减小系统误差的方法道了仪表的更正值，则将测量结果的指示值加13.2正值，就可得到被测量的实际13.2误差因13.313.4解：检测仪表示值绝对误差δ与仪表量程L之比值，称之为仪表示值的误差，最大误差去掉百分号即为仪表精度。显然此仪表的最大误差为：1.4mA100%1.4%1%故不合 100mA13.5解150V表的最大误差为故选择15V表误差较

150V0.5%0.75V15V2.5%13.6解：毫伏表示值的绝对误差测6V电压时示值的相对误差0.6V100%测20V电压时示值的相对误差为0.6V100%13.7解 误差

15Pa1000Pa

100%可能产生的示值相对误15Ka 100%7.5%200Ka13.8解：①仪表本身精度造成的相对误5V档25V档

2.5%5V100%2.5%25V100%②由于仪表内阻对被测电路的影响引起的相对误差555V档25V档

125100%555500 525100%5%513.8③综合最大相对