傳感器原理與應用習題第1章

1、《傳感器原理與應用》習題集與部分參考答案《傳感器原理與應用》習題集與部分參考答案——第1章教材：傳感器技術(shù)（第3版）賈伯年主編，及其他參考書緒論緒論01綜述你所理解的傳感器概念。02何謂結(jié)構(gòu)型傳感器？何謂物性型傳感器？試述兩者的應用特點。03一個可供實用的傳感器由哪幾部分構(gòu)成？各部分的功用是什么？試用框圖示出你所理解的傳感器系統(tǒng)。答：傳感器一般由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件和轉(zhuǎn)換電路（或其它輔助器件）三部分組成。組成框圖如下：（1）敏感元件：是直

2、接感受被測量，并輸出與被測量成確定關系的某一物理量的元件，如波紋膜盒、光敏電阻等。（2）轉(zhuǎn)換元件：敏感元件的輸出就是它的輸入，其把輸入轉(zhuǎn)換成電路參數(shù)量。（3）轉(zhuǎn)換電路：上述電路參數(shù)接入轉(zhuǎn)換電路，便可轉(zhuǎn)換成電量輸出。04就傳感器技術(shù)在未來社會中的地位、作用及其發(fā)展方向，綜述你的見解。答：（1）社會對傳感器需求的新動向：社會需求是傳感器技術(shù)發(fā)展的強大動力，隨著現(xiàn)代化科學技術(shù)，特別是大規(guī)模集成電路技術(shù)的飛速發(fā)展和電腦的普及，傳感器在新的技術(shù)革

3、命中的地位和作用將更為突出。（2）傳感器技術(shù)的發(fā)展趨勢：當前，人們在充分利用先進的電子技術(shù)條件，研究和采用合適的外部電路以及最大限度地提高現(xiàn)有傳感器的性能價格比的同時，正在尋求傳感器技術(shù)發(fā)展的新途徑。如：1）開發(fā)新型傳感器，從原有的工作機理啟發(fā)人們進一步探索具有新效應的敏感功能材料，并以此研制出具有新原理的新型物性型傳感器件，這是發(fā)展高性能、多功能、低成本和小型化傳感器的重要途徑；2）傳感器的集成化和多功能化，固態(tài)功能材料——半導體、電

4、介質(zhì)、強磁體的進一步開發(fā)和集成技術(shù)的不斷發(fā)展，為傳感器集成化開辟了廣闊的前景；3）傳感器的智能化，“電五官”與“電腦”的結(jié)合，就是傳感器的智能化；4）研究生物感官，開發(fā)仿生傳感器。05簡述自動檢測系統(tǒng)組成。答：自動檢測系統(tǒng)由被檢測量、敏感元件（測檢元件）、電子測量（轉(zhuǎn)換）電路、輸出單元組成。06什么是傳感器、自動檢測技術(shù)？答：傳感器是信息采集系統(tǒng)的首要部件，是實現(xiàn)現(xiàn)代化測量和自動控制的主要環(huán)節(jié)，是現(xiàn)代信息產(chǎn)業(yè)的源頭，其廣義定義為：能夠感

5、受規(guī)定的被測量并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的器件和裝置，通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成；其狹義定義為：一種以一定的精確度將被測量（非電信號）轉(zhuǎn)換為與之有確定對應關系、便于應用的電量的測量裝置，通常由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件和轉(zhuǎn)換電路組成。傳感器技術(shù)是當今信息化社會中支撐現(xiàn)代信息產(chǎn)業(yè)的三大支柱之一，是各個應用領域中不可缺少的重要技術(shù)，是信息技術(shù)發(fā)展的關鍵之一。敏感元件轉(zhuǎn)換元件轉(zhuǎn)換電路被測量電量答：理論直線法：以傳感器的理論特性線作為擬合直線

6、，與實際測試值無關。端點直線法：以傳感器校準曲線兩端點間的連線作為擬合直線。“最佳直線”法：以“最佳直線”作為擬合直線，該直線能保證傳感器正反行程校準曲線對它的正負偏差相等并且最小。這種方法的擬合精度最高。最小二乘法：按最小二乘原理求取擬合直線，該直線能保證傳感器校準數(shù)據(jù)的殘差平方和最小。13什么是傳感器的靜態(tài)特性和動態(tài)特性？為什么要把傳感器的特性分為靜態(tài)特性和動態(tài)特性？答：（1）靜態(tài)特性：表示傳感器在被測輸入量各個值處于穩(wěn)定狀態(tài)時的輸

7、出輸入關系。動態(tài)特性：反映傳感器對于隨時間變化的輸入量的響應特性。（2）由于傳感器可能用來檢測靜態(tài)量（即輸入量是不隨時間變化的常量）、準靜態(tài)量或動態(tài)量（即輸入量是隨時間變化的變量），于是對應于輸入信號的性質(zhì)，所以傳感器的特性分為靜態(tài)特性和動態(tài)特性。14怎樣評價傳感器的綜合靜態(tài)性能和動態(tài)性能？答：（1）靜態(tài)特性是表示傳感器在被測輸入量各個值處于穩(wěn)定狀態(tài)時的輸出輸入關系，不隨時間變化或緩慢變化；描述靜態(tài)特性的指標：線性度、遲滯、重復性、靈敏

8、度、分辨力、閾值、漂移和穩(wěn)定性等。（2）動態(tài)特性是指傳感器對隨時間變化的輸入量的響應特性；描述動態(tài)特性的指標：對一階傳感器：時間常數(shù)；對二階傳感器：固有頻率、阻尼比。15為什么要對傳感器進行標定和校準？舉例說明傳感器靜態(tài)標定和動態(tài)標定的方法。16有一只壓力傳感器的校準數(shù)據(jù)如下表。根據(jù)這些數(shù)據(jù)求最小二乘法和端點法線性度的擬合直線方程，并求其線性度。17試根據(jù)極限誤差計算題17中壓力傳感器的重復性誤差，并比較標準法和極差法的計算結(jié)果。18設

9、一力傳感器可作為二階系統(tǒng)來處理。已知傳感器的固有頻率為800kHz，阻尼比為0.4，問在使用該傳感器測定400Hz正弦變化的外力時會產(chǎn)生多大的振幅相對誤差和相位誤差？19今有兩加速度傳感器均可作為二階系統(tǒng)來處理，其中一只固有頻率為25kHz，另一只為35kHz，阻尼比均為0.3。若欲測量頻率為10kHz的正弦振動加速度，應選用哪一只？試計算測量時將帶來多大的振幅誤差和相位誤差。110有一個二階系統(tǒng)如圖112所示，求其輸入為的階躍響應，并