传感器原理与检测技术课后题答案

第1章 概述

1.1 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

第1章 概述

1.1 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

传 感 器 与 检 测 技 术 课

程 论 文

学号：xxxxxx

数学与统计学院

姓名：李晓香

指导老师：刘芳梅

浅析光敏传感器在日常生活中的应用

——以声光控开关电路为例

李晓香

（咸宁学院数学与统计学院，09数学与应用数学电气及其自动化，湖北xx，43xxxx）

摘要：本篇论文是介绍以声光控为题材，从而进行有关传感器电路的小制作，同时就其声光控开关的设计、制作及应用进行了简单地相关介绍，最后就根据自己在本次实验中的心得体会，对其发展前景进行了简单地展望，并对未来传感器的发展充满了信心。 关键词： 传感器 声光控技术 前景展望

一 、声光控制原理简介

声光控制指通过利用声音以及光线的变化来控制电路实现特定功能的一种电子学控制方法。

它是一种内无接触点，在特定环境光线下采用声响效果激发拾音器进行声电转换来控制用电器的开启，并经过延时后能自动断开电源的节能电子开关。广泛用于楼道、建筑走廊、洗漱室、厕所、厂房、庭院等场所，是现代极理想的新颖绿色照明开关，并延长灯泡使用寿命。

主要采用光敏电阻对白天黑夜的监控，驻极体话筒对声音的监控，信号经过放大电路进入集成电路将两个信号比较，输出信号控制晶闸管进而控制灯的亮灭，RC组合延时电路，

可以实现上述功能。

二、实验目的及

1-1 衡量传感器静态特性的主要指标。说明含义。

1、 线性度——表征传感器输出-输入校准曲线与所选定的拟合直线之间的吻合（或偏离）程度的指标。

2、 回差（滞后）—反应传感器在正（输入量增大）反（输入量减小）行程过程中输出-输入曲线的不重合程度。 3、 重复性——衡量传感器在同一工作条件下，输入量按同一方向作全量程连续多次变动时，所得特性曲线间一致

程度。各条特性曲线越靠近，重复性越好。

4、 灵敏度——传感器输出量增量与被测输入量增量之比。

5、 分辨力——传感器在规定测量范围内所能检测出的被测输入量的最小变化量。

6、 阀值——使传感器输出端产生可测变化量的最小被测输入量值，即零位附近的分辨力。 7、 稳定性——即传感器在相当长时间内仍保持其性能的能力。

8、 漂移——在一定时间间隔内，传感器输出量存在着与被测输入量无关的、不需要的变化。 9、 静态误差（精度）——传感器在满量程内任一点输出值相对理论值的可能偏离（逼近）程度。 1-2 计算传感器线性度的方法，差别。

1、 理论直线法：以传感器的理论特性线作为拟合直线，与实际测试值无关。 2、 端点直线法：以传感器校准曲线两端点间的连线作为拟合直线。

3、 “最佳直线”法：以“最佳直线”作

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

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

北 方 民 族 大 学 课程设计报告

院（部、中心） 电气信息工程学院 姓 名 马贵书 学 号 20100260 专 业 测控技术与仪器 班 级 测控技术与仪器101 同组人员 马贵书 马宝福 韦芳南 王思博 课程名称 传感器与检测技术 设计题目名称 噪音测量仪的设计 起止时间 2012.12.27---2013.1.1 成 绩 指导教师签名 盛 洪 江

北方民族大学教务处制

教师评语：

报告成绩（30%） 平时成绩（50%） 答辩成绩（20%） 总评成绩

2

摘 要

噪声对人体健康有着严重的危害，因此减少噪声危害已成为当前一项重要的任务。环境噪声监测，是人类提高生活质量，加强环境保护的一个重要环节。

本文详细介绍了噪声监测系统的测量原理和系统组成，包括：噪声信号的转换、OP07C放大、TLC

《传感器与测试技术》习题

第二章 信号分析与处理

1-1、求周期方波的傅利叶级数（三角函数形式和复指数形式），并画出其频谱图。

1-2、求正弦信号x(t)?x0sinwt的绝对均值|?x|和均方根值xrms。

1-3、求指数函数x(t)?Ae?at(a>0,t>0)的频谱。

1-4、求被截断的余弦函数cosw0t的傅利叶变换。 x(t)??

1-5、求指数衰减振荡信号x(t)?e?atsinw0t的频谱。

1-6、设有一时间函数f(t)及其频谱如图所示，求信号f(t)cosw0t的频谱，并画出频谱图。又问：若?0??m时其频谱将会出现什么情况？

-T 0 -1 T t

?cos?0t?0x(t) |t|?T|t|?T1

0 f(t) F(w) t

-wm 0 wm w

第四章 测试系统的特性分析

4-1、进行某动态压力测量时，所采用的压电式力传感器的灵敏度为90.9nC/MPa。将它与增益为0.005V/nC的电荷放大器相连，而电荷放大器的输出接到一台笔式记录仪上，记录仪的灵敏度为20mm/V。试计算这个测量系统的总灵敏度。当压力变化为3.5 MPa时，记录笔在记录纸上的偏移量是多少？

1-3 用测量范围为-50~150kPa的压力传感器测量140kPa压力时，传感器测得示值为142kPa，求该示值的绝对误差、实际相对误差、标称相对误差和引用误差。 解：真值L=140kPa, 测量值x=142 kPa 绝对误差Δ=x-L=142-140=2 kPa

?2?100%??1.43%L140?2?1.41% 标称相对误差 ????100%?x142???100% 引用误差 ???100%?xm测量上限－测量下限 实际相对误差 ??2?10?(?50)1-12 用电位差计测量电势信号Ex（如图所示）,已知: I1?4mA,I2?2mA,R1?5?,R2?10?,rp?10?,电路中电阻R1,R2,rp的

?定值系统误差分别为?R1??0.01?,?R2??0.01?,?rp??0.005?,设检流计A、上支路电流I1和下支路电流I2的误差忽略不

计。求修正后的Ex的大小。解：Ex?(rp?R1)I1?R2I2

当不考虑系统误差时，有Ex0?(10?5)?4?10?2?40mV 已知rp,R1,R2存在系统误差，按照误差合成理论，可得

?Ex?I1?rp?I1?R1?I2?R2?4?0.005?4?0.01?2?0.01?0.