第一篇：傳感器原理及應(yīng)用_第三版_(王化祥_張淑英_)_天津大學(xué)_課后答案

第10章綜合練習(xí)題

[填空練習(xí)題]

10-1（1）傳感器靜態(tài)特性指標(biāo)主要有--------------、------------、、----------------、-------------等.而其動態(tài)特性指標(biāo)主要有----------------和----------------兩部分.(2)傳感器的精度A含義是-----------------,根據(jù)精度等級概念,若測得某傳感器A=0.48%,則該傳感器應(yīng)定為----------------級精度.*100%???(3)傳感器線度?A含義是-------,擬合刻度直線方法有最小二乘法三種。

(4)某電容式位移傳感器,當(dāng)被測位移變化量△X=50?m,相應(yīng)輸出電容變化量△C=25PF,其maxLF?S?平均靈敏度為-------------;用切線法求得線性度為1%.若現(xiàn)采用差動式電容結(jié)構(gòu),其靈敏度應(yīng)為-------------,用切線法求得線性度應(yīng)為-------------..(5)傳感器的最小檢測量是指--------而言,最小檢測量愈小則表示傳感器-------------愈高.10-2(1)金屬應(yīng)變片工作原理是-------------,半導(dǎo)體應(yīng)變片工作原理是-------------.二者應(yīng)變靈敏度系數(shù)主要區(qū)別是-----------..(2)為提高應(yīng)變片動態(tài)測量精度,當(dāng)被測應(yīng)變片波長一定時同歲有基長一定時,現(xiàn)有基長分別為10mm和20mm兩種應(yīng)變片,則應(yīng)選用基長為------------------mm的應(yīng)變片,方可減小動態(tài)誤差,(3)應(yīng)變式傳感器產(chǎn)生溫度誤差的原因為------------------和------------------.通常采用的溫度補償方法有-----------------------等.(4)應(yīng)變片靈敏度系數(shù)K的測試條件是-----.測得的K值大小比應(yīng)變絲的應(yīng)變靈敏度系數(shù)KS------------------,其原因是-----.(5)為減小溫度誤差,壓阻器件一般采用------------------源供電.而器件本身受溫度影響要產(chǎn)生------------------漂移和------------------漂移.因此要采用溫度補償措施,方法有-----等.10-3(1)電容式傳感器分布電容的存在對測量的危害性是:-----.通常采用消除和減小頒布電容的方法有-----------------------等.(2)平等板式電容傳感器,變面積型可用于檢測------------------,變間距型可用于檢測------------------,而變介質(zhì)型可用于檢測------------------等參數(shù).C1-C2E的形式時(E為電源電壓,C1和C2為差C1+C2

動電容),則其具有的特點是具有溫度補償功能、靈敏度高、非線性誤差小。

(4)運算法測量電容傳感器電路具有的特點是:------------------。(3)當(dāng)差動式電容測量電路輸出電壓為U=

(5)電容式差壓變送器的敏感電容結(jié)構(gòu)是------------------,其主要特點是-----------------------。

10-4(1)差動電感及差動變壓器的位移—電壓特性均為關(guān)于原點對稱線性輸出特性,因而測位移存在移動方向判斷問題,解決此問題的方法是采用相敏檢波電路.(2)提高差動變壓器輸出信號電壓的措施有:-----------------------等。

(3)差動變壓器零點殘余電壓產(chǎn)生的原因是:-----------------------等,消除和減小的方法有:-----------------------等.(4)電渦流檢測線圈結(jié)構(gòu)特點是采用------------------線圈,當(dāng)被測------------------材料靠近它時,利用線圈變化------------------進(jìn)行測量.(5)電渦流傳感器應(yīng)用方式可分為兩大類:即按------------------不同可分為------------------和------------------,它主要用于檢測-----------------------等參數(shù).10-5(1)壓電元件的原理是------------------效應(yīng),它的主要特點是-----------------------.目前常使用的壓電材料有-----------------------等.(2)壓電式傳感器對測量------------------信號無響應(yīng),其被測信號頻帶上限取決于------------------,頻帶下限取決于------------------.(3)壓電元件測量電路采用前置放大器的目的是:-----.目前經(jīng)常應(yīng)用的前置放大器有------------------和------------------兩種.(4)若單片壓電片等效電容為C,輸出電荷為q,輸出電壓為U.則將相同兩片串接后其總參數(shù)C′為c/2,q′為q,U′為2U;若改為兩片并接后,其總參數(shù)C′為2C,q′為2q,U′為U.(5)石英壓電元件的縱向壓電效應(yīng)是X方向的作用力,在垂直于x軸的 電極面上產(chǎn)生電荷;而橫向壓電效應(yīng)是y方向的作用力在垂直于x軸的電極面上產(chǎn)生電荷.10-6(1)編碼器按組成原理可分為-------------------式、-------------------式、-------------------式等。編碼器按用途不同可分------------------和------------------，分別用于檢測------------------和------------------參數(shù)。

（2）光柵傳感器是根據(jù)------------------原理制成的。是由-----------------------組成的，主要用于-----------------------檢測等參數(shù)。

（3）莫爾條紋的寬度BH由------------------和------------------決定。一般調(diào)節(jié)莫爾條紋寬度主要采用的方法是------------------。

（4）振弦式傳感器采用------------------系統(tǒng)，其輸出為------------------信號。主要用于檢測--------------------

---等參數(shù)。

（5）振弦傳感器的固有頻率f0與弦線的-----等參數(shù)有關(guān)。為改善其輸出f-T特性的非線性，可采用-----等方法。

10-7（1）熱電偶的工作原理是------------------效應(yīng)，熱電勢包括------------------和------------------兩種，能產(chǎn)生熱電勢的必要條件是------------------。

（2）熱電偶補償導(dǎo)線的作用是------------------，對選擇補償導(dǎo)線的要求是-----。

（3）熱電阻測溫的原理是＿＿，一般目前常用的熱電阻有＿＿、＿＿、＿＿等。

（4）熱敏電阻按溫度系數(shù)分為＿＿、＿＿、＿＿三種，熱敏電阻本身溫度取決于＿＿、＿＿兩個因素。

（5）熱敏電阻用于測溫元件時，其工作電流要求為＿＿，應(yīng)該工作在伏——安曲線的＿＿區(qū)域，原因是＿＿＿＿。

10-8（1）霍爾元件由于采用了可用于檢測磁場；電流或電壓；功率等參數(shù)。

（2）霍爾元件的不等位誤差是指＿＿＿＿而言。其產(chǎn)生的原因為＿＿、＿＿等，減小不等位電勢的方法有＿＿、＿＿等。

（3）光電效應(yīng)分為三類即：＿＿效應(yīng)，相應(yīng)的器件有＿＿；＿＿效應(yīng)，相應(yīng)的器件有＿＿；＿＿＿效應(yīng)，相應(yīng)的器件有＿＿＿。

（4）光電池的原理是利用光生伏特效應(yīng)。從光照特性可以看出其開路電壓與照度為非線性關(guān)系，而短路電流與照度成線性效應(yīng)，所以光電池作為檢測元件時應(yīng)取短路電流的輸出形式。

（5）濕敏元件工作電源要求采用＿＿信號源，其原因是＿＿＿＿。此外其測量電路還要采

取＿＿和＿＿等措施。

10-9（1）光纖傳光的原理是。光纖由纖芯和包層組成，其傳光的必要條件是入射光線的入射角的正弦值必須小于光纖的數(shù)值孔徑，即sinθi

（2）光纖傳感器可分為＿＿、＿＿和＿＿三類。其檢測原理是＿＿＿＿。

（3）光纖的數(shù)值孔徑NA是＿＿參數(shù)，對于光纖傳感器而言一般要求NA值在＿＿范圍。

第二篇：(第十一章綜合)傳感器原理及應(yīng)用_第三版_(王化祥_張淑英_)_天津大學(xué)_課后答案

1.1 傳感器靜態(tài)特性指標(biāo)主要有線性度，靈敏度，精確度，最小檢測量和分辨力等；而動態(tài)特性指標(biāo)主要有傳遞函數(shù)和頻率特性兩部分。

1.2 傳感器的精度A含義是在規(guī)定條件下，其允許的最大絕對誤差值相對于其測量范圍的百分?jǐn)?shù)。根據(jù)精度等級概念若測得某傳感器A=0.48%，則傳感器應(yīng)定為0.5級精度。

1.3 傳感器的線性度含義是：在規(guī)定條件下，傳感器校準(zhǔn)曲線和擬合曲線間的最大偏差與滿量程輸出值的百分比。擬合刻度直線的方法有端基法，最小二乘法，切線法三種。

1.4 某電容式位移傳感器，當(dāng)被測位移變化是，相對電容變化輸出量為，其平均靈敏度為0.5pF/um;用切線法求得線性度為1%。若用差動式電容結(jié)構(gòu)，其靈敏度為1pF/um。用切線法求得線性度為0.01%。

1.5 傳感器的最小檢測量是指傳感器確切反映被測量的最低級限量而言。最小檢測量愈小，則表示傳感器的檢測微量能力愈高。2.1金屬應(yīng)變片工作原理是應(yīng)變效應(yīng)。半導(dǎo)體應(yīng)變片的工作原理是壓阻效應(yīng)。二者應(yīng)變靈敏度系數(shù)主要區(qū)別是前者是受到一維應(yīng)力時測得，后者是在多向應(yīng)力作用下測得的；前者主要受膠層傳遞變形失真和橫向效應(yīng)影響萬惡后者則受擴(kuò)散電阻的表面雜質(zhì)濃度和溫度影響；前者為放應(yīng)電阻相對變化以應(yīng)變?的線性關(guān)系，后者為電阻率變化與?的線性關(guān)系。

2.2為提高應(yīng)變片的動態(tài)測量精度，當(dāng)被測應(yīng)變片波長一定時，現(xiàn)有基長分別為15mm和20mm兩種應(yīng)變片，則應(yīng)選用基長為15mm的應(yīng)

變片，方可減少動態(tài)誤差。2.3 應(yīng)變式產(chǎn)生溫度誤差的原因是應(yīng)變片電阻絲具有一定的溫度系數(shù)和電阻絲材料和測試材料的線膨脹系數(shù)不同。通常采用的溫度補償法單絲自補法，雙絲組合式自補法，電路補償法。2.4應(yīng)變片傳感器靈敏度系數(shù)K的測試條件是在試件受到一組應(yīng)力作用時，應(yīng)變片的軸向與主應(yīng)力方向一致且試件材料是泊松比為0.285的鋼材。測得長值的大小比應(yīng)變絲的應(yīng)變靈敏度K小，其原因是膠層傳遞變形失真和橫向效應(yīng)。

3.1 電容式傳感器分布電容的存在對點測量的危害性是：顯著降低靈敏度，使傳感器特性不穩(wěn)定。通常采用的消除和減小分布電容方法有采用靜電屏蔽措施，采用驅(qū)動電纜技術(shù)。

3.2平行板式電容傳感器，變面積型可用于檢測微小位移，而變介質(zhì)型可用于檢測容器中液面高度（測片狀材料厚度，介質(zhì)常數(shù)）等。

3.4運算法測量電容傳感器電路具有的特點是：輸出電壓U與動極片的位移d成線性關(guān)系，從原理上解決了使用單個變間隙型電容傳感器輸出特性的非線性問題。4.1差動電感及差動變壓器的位移-電壓特性均為正比(交流)特性，因而測位移存在只能反映大小不能反映方向的問題，解決此問題的方法是采用差動整流電路和相敏檢波電路。

4.2提高差動變壓器輸出信號電壓哦措施是：增加匝數(shù)比N2/N1，增加初級線圈電壓e1，增加激勵電壓頻率。

4.3 差動變壓器零點殘余電壓產(chǎn)生的原因是：基波分量，高次諧波，電路干擾等。消除和減小的方法

有：從設(shè)計和工藝上保證結(jié)構(gòu)對稱性，選用合適測量電路，采用補償線路等。

4.4電渦流檢測線圈結(jié)構(gòu)特點是采用扁平圓形線圈，當(dāng)被測導(dǎo)體材料靠近它時，利用線圈Q值，等效阻抗Z，電感L，度化進(jìn)行測量。4.5 電渦流傳感器的應(yīng)用方式可分為兩大類，即按激勵頻率不同可分為高頻反射式和低頻透射式，它主要用于檢測位移，振幅，厚度等。

5.1壓電元件的原理是壓電效應(yīng)，它的主要特點是響應(yīng)頻率寬，信噪比大，結(jié)構(gòu)簡單。目前常用的壓電材料有石英晶體，壓電陶瓷，鋯鈦酸鉛等。

5.2 壓電傳感器對測量靜態(tài)信號無響應(yīng)，其被測信號上限反饋電路的參數(shù)和，頻率下限取決輸入電阻。

5.3 壓電元件測量電路采用前置放大器的目的是:把壓電式傳感器的高輸出阻抗換成低阻抗輸出，放大壓電式傳感器輸出的弱信號。目前經(jīng)常應(yīng)用前置放大器有電壓放大器和電荷放大器兩種。5.4 若單片壓電片等效電容為C，輸出電壓為U，存將相同的兩片串接后，其參數(shù)C’為1/2C，q’為q，u’為2u；若改為兩片并接后，總參數(shù)C’為2C，q’為2q，u’為u。

5.5 石英壓電元件的縱向壓電效應(yīng)是沿電軸x-x方向的作用力，在垂直于x軸電極面上產(chǎn)生電荷；而橫向壓電效應(yīng)是沿機(jī)器軸Y-Y方向的作用力在垂直于x軸電極面上產(chǎn)生電荷。

6.2 光柵傳感器是根據(jù)莫爾條紋原理制成的，是由照明系統(tǒng)，光柵副，光電接收器件組成的。主要用于控制線位移，角位移，速度等參數(shù)。

6.3 莫爾條紋的寬度Bh由光柵常數(shù)和光柵夾角?決定，一般調(diào)整莫爾條紋的寬度主要采用的方法是調(diào)節(jié)夾角?。

7.1 熱電偶的工作原理是熱電效應(yīng)，熱電勢包括接觸電勢和溫差電勢兩種，能產(chǎn)生熱電勢的必要條件是：熱電偶必須用兩種不同材料作為熱電極，熱電偶兩端存在溫差。

7.2 熱電偶的補償導(dǎo)線的作用是使熱電偶的冷端溫度保持恒定，對選擇補償導(dǎo)線的要求是：在0~100℃范圍內(nèi)和所接觸的熱電偶具有相同熱電性能且為廉價金屬。

7.3熱電阻測溫的原理是絕大部分金屬具有正的電阻溫度系數(shù)溫度越高電阻越大，一般目前采用的熱電阻有鉑電阻，銅電阻等。7.4熱敏電阻按溫度系數(shù)分為負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻，正溫度系數(shù)熱敏電阻，非熱敏電阻三種。熱敏電阻本身溫度取決于環(huán)境溫度，電流生熱兩個因素。

7.5熱敏電阻用于測溫元件時，其工作電流要求為很小，應(yīng)該工作在伏安曲線的線性工作區(qū)域，原因是當(dāng)電流很小時，元件的功耗小，電流不足以引起熱敏電阻發(fā)熱，元件的溫度基本上就是環(huán)境溫度T。

8.1霍爾效應(yīng)由于采用了半導(dǎo)體材料，元件才有實用價值，它是一個四端元件。一般可用于控制磁場強度，位移，壓力等參數(shù)。8.2霍爾元件的不等位誤差是指當(dāng)控制電流I流過元件時即使磁感應(yīng)強度為零，在霍爾電極上仍有電勢存在而言，其產(chǎn)生原因為霍爾效應(yīng)電極偏離等位面，橋臂電阻不等等，減小不等位電勢的方法有機(jī)械修磨，化學(xué)腐蝕等。8.3光電效應(yīng)分為三類：即外光電

效應(yīng)，相應(yīng)的器件有光電管（光電倍增管）；光電導(dǎo)效應(yīng)，相應(yīng)的器件有光敏電阻；光生伏特效應(yīng)，相應(yīng)的器件有光電池（光敏晶體管）。

8.4光電池的原理是光生伏特效應(yīng)，從光照特性可以看出其開路電壓與照度非線性關(guān)系，而短路電流與照度成線性效應(yīng)，所以光電池作為檢測元件時應(yīng)去短路電流輸出形式。

9.1光釬傳光的原理是:利用光在光纖纖芯和包層之間的全反射來傳光。光釬由光纖和光纖放大器組成，其傳光的必要條件是入射角小于臨界角，即數(shù)值孔徑的反正弦。

9.2 光釬傳感器可分為功能型、非功能型和拾光型三類。其檢測原理是----。

9.3 光釬的數(shù)字孔徑NA是衡量光釬聚光能力的參數(shù)，對于光釬傳感器而言一般要求NA值在0.2-0.4范圍。