传感器与测试技术课后答案

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

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

《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.

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 实际相对误差 标称相对误差 引用误差

??????L?x?100%??100%?21402142?1.43%?1.41%????xm?100%?2?测量上限－测量下限?1000?(?50)?1%I1?4mA,I2?2mA,R1?5?,R2?10?,rp?10?,电路中电阻R1,R2,rp1-12 用电位差计测量电势信号Ex（如图所示）,已知: 定值系统误差分别为?R1的

??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

?(10?5)?4?10?2?40mV?(rp?R1)I1?R2I2

当不考虑系统误差时，有Ex0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?

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

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。

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)