传感器与传感器技术第二版课后答案

《传感器与传感器技术》计算题答案

第1章 传感器的一般特性

1—5 某传感器给定精度为2%F2S，满度值为50mV，零位值为10mV，求可能出现的最大误差?(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：

?m＝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：

0.8?100%?4@?12 0.8?2??100%?160?8

?1?1—6 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?和静态灵敏度K。 （1）

式中, y——输出电压，V；T——输入温度，℃。

（2）

式中，y——输出电压，?V；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)

《传感器与传感器技术》计算题答案

第1章 传感器的一般特性

1—5 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?(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：

?m＝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：

0.8?100%?40?2 0.8?2??100%?160?8

?1?1—6 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?和静态灵敏度K。 （1）

式中, y——输出电压，V；T——输入温度，℃。

（2）

式中，y——输出电压，?V；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)

《传感器与传感器技术》计算题答案

第1章 传感器的一般特性

1—5 某传感器给定精度为2%F2S，满度值为50mV，零位值为10mV，求可能出现的最大误差?(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：

?m＝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：

0.8?100%?4@?12 0.8?2??100%?160?8

?1?1—6 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?和静态灵敏度K。 （1）

式中, y——输出电压，V；T——输入温度，℃。

（2）

式中，y——输出电压，?V；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)

《传感器与传感器技术》计算题答案

第1章 传感器的一般特性

1—5 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?(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：

?m＝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：

0.8?100%?40?2 0.8?2??100%?160?8

?1?1—6 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?和静态灵敏度K。 （1）

式中, y——输出电压，V；T——输入温度，℃。

（2）

式中，y——输出电压，?V；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)

《传感器与传感器技术》计算题答案

第1章 传感器的一般特性

1—5 某传感器给定精度为2%F2S，满度值为50mV，零位值为10mV，求可能出现的最大误差?(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：

?m＝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：

0.8?100%?4@?12 0.8?2??100%?160?8

?1?1—6 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?和静态灵敏度K。 （1）

式中, y——输出电压，V；T——输入温度，℃。

（2）

式中，y——输出电压，?V；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)

第1章概述

1.什么是传感器？

传感器定义为能够感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件和装置，通常由敏感元件和转换元件组成。

1.2传感器的共性是什么？

传感器的共性就是利用物理规律或物质的物理、化学、生物特性，将非电量（如位移、速度、加速度、力等）输入转换成电量（电压、电流、电容、电阻等）输出。

1.3传感器由哪几部分组成的？

由敏感元件和转换元件组成基本组成部分，另外还有信号调理电路和辅助电源电路。 1.4传感器如何进行分类？

（1）按传感器的输入量分类，分为位移传感器、速度传感器、温度传感器、湿度传感器、压力传感器等。（2）按传感器的输出量进行分类，分为模拟式和数字式传感器两类。（3）按传感器工作原理分类，可以分为电阻式传感器、电容式传感器、电感式传感器、压电式传感器、磁敏式传感器、热电式传感器、光电式传感器等。（4）按传感器的基本效应分类，可分为物理传感器、化学传感器、生物传感器。（5）按传感器的能量关系进行分类，分为能量变换型和能量控制型传感器。（6）按传感器所蕴含的技术特征进行分类，可分为普通型和新型传感器。

1.5传感器技术的发展趋势有哪些？

（1）开展基础理论研究（2

第五章

3.试述霍尔效应的定义及霍尔传感器的工作原理。

霍尔效应：将半导体薄片置于磁场中，当它的电流方向与磁场方向不一致时，半导体薄片上平行于电流和磁场方向的两个面之间产生电动势，这种现象称为霍尔效应。

霍尔传感器工作原理：霍尔传感器是利用霍尔效应原理将被测物理量转换为电动势的传感器。在垂直于外磁场B的方向上放置半导体薄片，当半导体薄片流有电流I时，在半导体薄片前后两个端面之间产生霍尔电势Uh。霍尔电势的大小与激励电流I和磁场的磁感应强度成正比，与半导体薄片厚度d成反比。

4.简述霍尔传感器的组成，画出霍尔传感器的输出电路图。

组成：从矩形薄片半导体基片上的两个相互垂直方向侧面上，引出一对电极，其中1-1’电极用于加控制电流，称控制电流，另一对2-2’电极用于引出霍尔电势。在基片外面用金属或陶瓷、环氧树脂等封装作为外壳。 电路图：

5.简述霍尔传感器灵敏系数的定义。

答：它表示一个霍尔元件在单位激励电流和单位磁感应强度时产生霍尔电势的大小。 7.说明单晶体和多晶体压电效应原理，比较石英晶体和压电陶瓷各自的特点。

原理：石英晶体是天然的六角形晶体，在直角坐标系中，x轴平行于它的棱线，

称为电轴，通常把沿电轴方向的作用下产生电荷的压电效应称为纵向

1.单项选择题

（1）电工实验中，采用平衡电桥测量电阻的阻值，是属于________测量，而用水银温度计测量水温的微小变化，是属于________测量。 A.偏位式 B.零位式 C.微差式 （2）某采购员分别在三家商店购买100kg大米，10kg苹果，1kg巧克力，发现均缺少0.5kg，但该采购员对卖巧克力的商店意见最大，在这个例子中，产生此心理作用的主要因素是______。

A.绝对误差 B.示值相对误差 C.引用误差 D.准确度等级

（3）在选购线性仪表时，必须在同一系列的仪表中选择适当的量程。这时必须考虑到应尽量使选购的仪表量程为欲测量的________左右为宜。 A.3倍 B.10倍 C.1.5倍 D.0.75倍

（4）用万用表交流电压档(频率上限为5kHz)测量100kHz、10V左右的高频电压，发现示值不到2V，该误差属于______。用该表直流电压档测量5号干电池电压，发现每次示值均为1.8V，该误差属于_______。

A.系统误差 B.粗大误差 C.随机误差 D.动态等级

（5）重要场合使用的元

第二章习题

某压力传感器测试数据如表所示，计算迟滞和重复性误差。 输出值/mV 压力/MPa 第一循环 第二循环 第三循环 正行程 反行程 正行程 反行程 正行程 反行程 0 -2.73 -2.71 -2.71 -2.68 -2.68 -2.69 0.02 0.56 0.66 0.61 0.68 0.64 0.69 0.04 3.96 4.06 3.99 4.09 4.03 4.11 0.06 7.40 7.49 7.43 7.53 7.45 7.52 0.08 10.88 10.95 10.89 10.93 10.94 10.99 0.10 14.42 14.42 14.47 14.47 14.46 14.46

第三章 电阻应变式传感器

1.什么是应变效应？什么是压阻效应？利用应变效应和压阻效应解释金属电阻应变片和半导体应变片的工作原理。

2.试述应变片温度误差的概念、产生原因和补偿方法。

3.什么是直流电桥？若按不同的桥臂工作方式，可分为哪几种？各自的输出电压如何计算？

4.拟在等截面的悬臂梁上粘贴四个完全相同的电阻应变片，并组成差动全桥电路，试问： （1）四个应变片应怎样粘贴

第一章 传感器的一般特性

1－1：答：传感器在被测量的各个值处于稳定状态时，输出量和输入量之间的关系称为传感器的静态特性；其主要指标有线性度、灵敏度、精确度、最小检测量和分辨力、迟滞、重复性、零点漂移、温漂。 1－2：答：（1）动态特性是指传感器对随时间变化的输入量的响应特性； （2）描述动态特性的指标：对一阶传感器：时间常数

对二阶传感器：固有频率、阻尼比。 1－7：解：YFS=200-0=200 由A=ΔA/YFS＊100％有 A＝4/200＊100％＝2％。 精度特级为2.5级。

1－8：解：根据精度定义表达式：A＝ΔA/AyFS*100%,由题意可知：A＝1.5％，YFS＝100 所以 ΔA＝A YFS＝1.5 因为 1.4＜1.5 所以 合格。

第二章 应变式传感器

2－1：答：（1）金属材料在受到外力作用时，产生机械变形，导致其阻值发生变化的现象叫金属材料的应变效应。

（2）半导体材料在受到应力作用后，其电阻率发生明显变化，这种现象称为压阻效应。 2－2：答：相同点：它们都是在外界力作用下产生机械变形，从而导致材料的电阻发