传感器与测试技术作业4

传感器与测试技术作业

一、填空题

1传感器通常由直接响应于被测量的 _______ 和产生可用信号输出的_______________ 以及相应的 _____ 组成。

2、电阻应变片式传感器按制造材料可分为① ____ 材料和② _________体材料。它们在受到外力作用时电阻发生变化，其中①的电阻变化主要是由 ____ 形成的，而②的电阻变化主要是由 ___ 造成的。 材料传感器的灵敏度较大。

3、在变压器式传感器中，主线圈和次线圈互感M的大小与 成正比，与 ____成正比，与磁回路中 ____ 成反比，而单个空气隙磁阻的大小可用公式 ______ 表示。

4、光电传感器的工作原理是基于物质的光电效应，目前所利用的光电效应

大致有三大类：第一类是利用在光线作用下 ___________现象，即 效应， ____ 传感器属于这一类；第二类是利用在光线作用下 ______ 现象， 传感器属于这一类。第三类是利用在光线作用下 现象，即 ______ 效应， ______ 传感器属于这一类。

导电式水位传感器的工作原理及实际应用

1.导电式传感器的介绍及原理

导电式水位传感器是液位传感器的一种，它测量液位的目的是为了液体储藏量的管理，确保液位的安全或自动化控制。

导电式水位传感器的基本工作原理，如图1所示。电极可根据检测水位的要求进行升降调节，他实际上是一个导电性的检测电路，当水位低于检知电极时，两电极间呈绝缘状态，检测电路没有电流流过，传感器输出电压为零。假如水位上升到与检知电极端都接触时，由于水有一定的导电性，因此测量电路中有电流流过，指示电路中的显示仪表就会发生偏转，同时在限流电阻两端有电压输出。人们通过仪表或电路输出电压便得知水位已达到预定的程度了。如果把输出电压和控制电路连接起来，便可对供水系统进行自动控制。

图1 导电式水位传感器的基本工作原理图

图2是导电式水位检测器的电路原理图。电路主要由两个运算放大器组成，通过电容器C1IC1a运算放大器及外围元件组成方波发生器，与检知电极相接。IC1b运算放大器与外围元件组成比较器，以识别仪表水位的电信号状态。采用发光二极管作为水位的指示。由于水有一定的等效电路R0，当水位上升到和检知电极接触时，方波发生器产生的矩形波信号被旁路。相当于加在比较器反相输入端的信号为直流低电平，比

传感器技术 作业

1、 传感器的组成包括哪几个部分？各自的主要作用是什么？

2、何为传感器的静态特性？传感器的静态特性技术指标包括哪几个部分？各自的含义是什么？ 3、何为传感器的动态特性？传感器的动态技术指标包括哪几个部分？

4、传感器的未来发展趋势主要有哪几个方面？重点发展方向有哪些？

5、测量误差按照表示方法可以分为哪几类？各自的含义是什么？ 6、测量误差按照误差性质可以分为哪几类？各自的含义是什么？ 7、仪表精度等级是按照哪种误差进行分类的？仪表的精确度与引用误差的关系是怎样的？

8、对一个N级、量程为M的仪表，当测量某一电压为X时，如何计算此测量值可能出现的绝对误差和相对误差的最大值？ 9、摄氏温度与华氏温度关系是怎么样的？

10、热电偶组成与测温原理是什么？热电偶的热电势组成包括哪几个部分？

11、什么是热电效应？热电偶回路的热电势与哪些因素有关？ 12、热电阻的组成与测温原理是怎样的？常用的热电阻有哪几种？ 13、热敏电阻的组成与测温原理是什么？按照热敏电阻阻值与温度的关系可将热敏电阻分为哪几类？各自的特性是什么？

14、热电阻与热电偶的主要区别有哪些？热电阻与热敏电阻的主要区别是什么？

15、湿度是如何定义的？人们通

《传感器技术》作业（3）

一、填空题

1. 导体在磁场中运动切割磁力线，导体两端会出现感应电动势E，闭合导体回路中感应电

d?动势e=-Ndt；当线圈垂直于磁场方向切割磁力线时，感应电动势e=-NBlv；若线圈以角速度ω转动，、则感应电动势e=-NBSω。

2. 只要线圈磁通量发生变化，就有感应电动势产生，其实现的主要方法有线圈与磁场发生相对运动，磁路中磁阻变化，恒定磁场中线圈面积变化。当传感器结构参数确定后，感应电动势e与线圈相对磁场的运动速度v或ω成正比。所以，可用磁电式传感器测量线速度和角速度，对测得的速度进行积分或微分就可求出位移和加速度。

3. 磁电式传感器直接从被测物体吸收机械能并转换成电信号输出，且输出功率大，性能稳定，它的工作不需要电源，调理电路非常简单，由于磁电式传感器通常具有较高的灵敏度，所以一般不需要高增益放大器，适用于振动、转速、扭矩的测量。

4. 电磁流量传感器的结构如图6-8所示，传感器安装在工艺管道中，当导电流体沿测量管在磁场中与磁力线成垂直方向运动时，导电流体切割磁力线而产生感应电动势E=BvD，其中B是磁感应强度，v是平均流速，D是距离，常与测量管内径相等。流经测量管流体的

?D瞬时流量Q与流速v的关系为Q=а

《传感器技术》作业（2）

一、填空题

1、 沿应变片轴向的应变εx必然引起应变片电阻的相对变化，而垂直于应变片轴向的横应 变ε

y

也会引起其电阻的相对变化，这种现象成为横向效应。这种现象的产生和影响与应变

片结构有关。为了减小由此产生的测量误差，现在一般多采用箔式应变片。 2、 为了消除应变片的温度误差，可采用的温度补偿措施包括：单丝自补偿法、 双丝自补偿法、桥路补偿法。

3、 应变片的线性（灵敏度系数为常数）特性，只有在一定的应变限度范围内才能保持。当 试件输入的真实应变超过某一限值时，应变片的输出特性将出现非线性。在恒温条件下，使非线性达到10%时的真实应变值，称为应变极限εlim。它是衡量应变片测量范围和过载能力的指标。

4、 应变片绝缘电阻是指已粘贴的应变片的引线与被测试件之间的电阻值。 5、 应变片的选择包括：类型的选择、材料的选择、阻值的选择、尺寸的选择。

6、 应变式测力传感器弹性元件即为力敏元件，它将被测力的变化转换成应变量的变化。弹

性元件的形式通常有柱式 、悬臂梁式、环式等。

7、 利用半导体扩散技术，将P型杂质扩散到一片N型底层上，形成一层极薄的电导P型 层，装上引线接点后，即形成扩散型半导体应变片。若在圆形硅膜上扩散出4个P

第一章 传感器概论

思考题与习题

1-1 简述检测系统和自动控制系统的组成及其各部分的功能。

答：（1）一个完整的检测系统由激励装置、测量装置、数据处理装置和显示、记录装置四大部分。

激励装置 被测 对象 传感器 测量电路 数据处理 显示记录

图1-1 检测系统组成框图

激励装置是激励被测量对象产生表征其特征信号的一种装置。激励装置的核心部分是信号发生器，由它产生各种信号激励被测对象。测量装置是把被测对象产生的信号转换成易于处理和记录的信号的一种装置。数据处理装置对从测量装置输出的信号进行处理、运算、分析，以提取有用的信息，使人们对客观事物的动态过程有更深入的认识。显示、记录装置是把测量的信号变为人们感觉所能理解的形式，以提供人们观察和分析的装置。 （2）典型的自动控制系统组成框图如图1-2所示。

控制器 反馈器 执行器 被控对象 检测装置

图1-2 自动控制系统组成框图

系统通过检测装置获取变化的被控参数信息，并经过反馈环节把它引回到系统的输入端，与给定值比较后成为误差信号，控制器按误差信号的大小产生一相应的控制信号，自动调整系统的输出，使其误差趋向于零。

1-2 简述传感器的组成及其各部分的功能。

答：传感器一般由敏感元件和

测试与传感器技术试题(1)

一、判断题(判断下列各题，正确的在题干后面的括号内打A“√”，错误的打B“×”。每小题2分，共10分)

1.X-Y记录仪可记录任何频率的信号。( B )

2.分析周期信号的频谱的工具是傅立叶级数。( A )

3.阻抗变换器的作用是将传感器的高输出阻抗变为低阻抗输出。( A ) 4.瞬态信号的频谱一定是连续的。( A )

5.系统的不失真测试条件要求测试系统的幅频特性和相频特性均保持恒定。( B ) 二、单项选择题(在每小题的四个备选答案中选出一个正确答案，并将其号码填在题干的括号内。每小题2分，共10分)

1.信号x(t)=sin(2t+1)+cos(t/3)是( A )

A.周期信号 B.非周期信号 C.瞬态信号 D.随机信号 *2.用共振法确定系统的固有频率时，在有阻尼条件下，( )频率与系统固有频率一致。 A.加速度共振 B.速度共振 C.位移共振 D.自由振动 3.压电式加速度计与测振仪之间可以串接的是( A ) A.电荷放大器

传感器与测试电路复习题 小题

1.能将红外辐射量变化转换成电量变化的装置成为红外探测器。红外探测器根据热电效应和光子效应制成。前者成为热敏探测器，后者成为光子探测器。

2.光栅是由很多等节距的透光缝隙和不透光的可先均匀相间排列构成的光电器件。按其原理和用途，它又可分为物理光栅和计量光栅。物理光栅是利用光的衍射现象制造的，主要用于光谱分析和光波长等量的测量。计量光栅主要利用莫尔现象，测量长度、角度、速度、加速度、振动等物理量。

3.以光栅的栅距作为分辨单位，只能在有合适的光栅栅距的基础上，对栅距进一步细分，才可能获得更高的测量精度。

4.编码器按其结构可分为接触式、光电式和电磁式三种，后两种为非接触式编码器。 简答题

1、 热电偶为什么要进行冷端补偿？补偿方法？

为了热电势与被测温度成单值函数关系，需要热电偶的冷端温度保持恒定，由于热电偶的温度——热电势关系曲线是在冷端温度等于0℃下得到的，已知配套的仪表也是根据这一关系曲线进行刻度的，在测量时必须满足冷端温度等于0℃的条件，否则会出现误差，而在实际工作时冷端受外界温度影响很难恒定也不等于0℃。方法：①冷端温度恒温法②计算修正法③电桥补偿法 2、什么是压电效应？

当某些物质沿其耨一方向被施加压力

教案与讲稿

教 学 单 位 机械电子工程系 课 程 名 称 传感器与检测技术 学 时 学 分 适 用 专 业 机电一体化 授 课 教 师 周洁 职 称 助教

江西科技学院商学院教务处制

年 月 日

教 学 要 求

一、备课

1、教师要认真备课，吃透课程的内容，做到“五备”：①备教材：认真钻研教学大纲和教材，把握教材重点和难点，弄清各知识点的内在联系和规律。②备学生：深入了解学生，针对学生实际安排教学程序。③备教法：根据学生心理特点，选择最佳教学方法，注意因材施教，分类指导。④备学法：激发学生学习的积极性和主动性，帮助学生掌握学习方法，学会学习。⑤备作业和实验：安排分量合适、难易适当的作业。布置实验的内容和操作准备。

2、教师要认真写教案，没有教案不能上课。教案的基本要求是：①有明确的教学目的。②有主要的教学内容。③有对重点、难点的处理意见。④有恰当的板书设计。⑤有适当的作业。教案至少要提前3天完成。教师的教案要接受学校领导、教务处、教研室的检查

教案与讲稿

教 学 单 位 机械电子工程系 课 程 名 称 传感器与检测技术 学 时 学 分 适 用 专 业 机电一体化 授 课 教 师 周洁 职 称 助教

江西科技学院商学院教务处制

年 月 日

教 学 要 求

一、备课

1、教师要认真备课，吃透课程的内容，做到“五备”：①备教材：认真钻研教学大纲和教材，把握教材重点和难点，弄清各知识点的内在联系和规律。②备学生：深入了解学生，针对学生实际安排教学程序。③备教法：根据学生心理特点，选择最佳教学方法，注意因材施教，分类指导。④备学法：激发学生学习的积极性和主动性，帮助学生掌握学习方法，学会学习。⑤备作业和实验：安排分量合适、难易适当的作业。布置实验的内容和操作准备。

2、教师要认真写教案，没有教案不能上课。教案的基本要求是：①有明确的教学目的。②有主要的教学内容。③有对重点、难点的处理意见。④有恰当的板书设计。⑤有适当的作业。教案至少要提前3天完成。教师的教案要接受学校领导、教务处、教研室的检查