传感器技术基础与应用实训第三版

传感器技术习题解答

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。

1－3：答：传感器的精度等级是允许的最大绝对误差相对于其测量范围的百分数，即 A＝ΔA/YFS＊100％

1－4；答：（1）：传感器标定曲线与拟合直线的最大偏差与满量程输出值的百分比叫传感器的线性度；（2）拟合直线的常用求法有：端基法和最小二5乘法。 1－5：答：由一阶传感器频率传递函数w(jw)=K/(1+jωη),确定输出信号失真、测量结果在所要求精度的工作段，即由B/A=K/(1+(ωη)2)1/2,从而确定ω，进而求出f=ω/(2π). 1－6：答：若某传感器的位移特性曲线方程为y1=a0+a1x+a2x+a3x+…….

让另一传感器感受相反方向的位移，其特性曲线方程为y

传感器技术习题解答

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。

1－3：答：传感器的精度等级是允许的最大绝对误差相对于其测量范围的百分数，即 A＝ΔA/YFS＊100％ 1－4；答：（1）：传感器标定曲线与拟合直线的最大偏差与满量程输出值的百分比叫传感器的线性度；（2）拟合直线的常用求法有：端基法和最小二5乘法。

1－5：答：由一阶传感器频率传递函数w(jw)=K/(1+jωτ),确定输出信号失真、测量结果在

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所要求精度的工作段，即由B/A=K/(1+(ωτ)),从而确定ω，进而求出f=ω/(2π). 1－6：答：若某传感器的位移特性曲线方程为y1=a0+a1x+a2x2+a3x3+…….

让另一传感器感受相反方向的位移，其特性曲线方程

《传感器原理及工程应用》习题答案

1－10 对某节流元件（孔板）开孔直径d20的尺寸进行了15次测量，测量数据如下（单位：mm）： 120.42 120.43 120.40 120.42 120.43 120.39 120.30 120.40 120.43 120.41 120.43 120.42 120.39 120.39 120.40

试用格拉布斯准则判断上述数据是否含有粗大误差，并写出其测量结果。

解：

对测量数据列表如下： 序号 测量值 d20(mm) 残余误差 vi?(d20i?d20)(mm) 残余误差 vi?(d20i?d20(i?7))(mm) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 d20?120.404mm d20(i?7)?120.411mm15120.42 120.43 120.40 120.42 120.43 120.39 120.30 120.40 120.43 120.41 120.43 120.42 120.39 120.39 120.40 0.016 0.026 －0.004 0.016 0.026 －0.014 －0.104 －0.004 0.026 0.006 0.02

《传感器原理及工程应用》习题答案

1－10 对某节流元件（孔板）开孔直径d20的尺寸进行了15次测量，测量数据如下（单位：mm）： 120.42 120.43 120.40 120.42 120.43 120.39 120.30 120.40 120.43 120.41 120.43 120.42 120.39 120.39 120.40

试用格拉布斯准则判断上述数据是否含有粗大误差，并写出其测量结果。

解：

对测量数据列表如下： 序号 测量值 d20(mm) 残余误差 vi?(d20i?d20)(mm) 残余误差 vi?(d20i?d20(i?7))(mm) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 d20?120.404mm d20(i?7)?120.411mm15120.42 120.43 120.40 120.42 120.43 120.39 120.30 120.40 120.43 120.41 120.43 120.42 120.39 120.39 120.40 0.016 0.026 －0.004 0.016 0.026 －0.014 －0.104 －0.004 0.026 0.006 0.02

实验二十九 温度源的温度调节控制实验

一、实验目的：了解温度控制的基本原理及熟悉温度源的温度调节过程，学会智能调节器

和温度源的使用(要求熟练掌握)，为以后的温度实验打下基础。

二、基本原理：当温度源的温度发生变化时温度源中的Pt100热电阻(温度传感器)的阻值

发生变化，将电阻变化量作为温度的反馈信号输给智能调节仪，经智能调节仪的电阻--电压转换后与温度设定值比较再进行数字PID运算输出可控硅触发信号(加热)或继电器触发信号(冷却)，使温度源的温度趋近温度设定值。温度控制原理框图如图29—1所示。

图29—1温度控制原理框图

三、需用器件与单元：主机箱中的智能调节器单元、转速调节0～24V直流稳压电源；温

度源、Pt100温度传感器。

四、实验步骤：

温度源简介：温度源是一个小铁箱子，内部装有加热器和冷却风扇；加热器上有二个测温孔，加热器的电源引线与外壳插座(外壳背面装有保险丝座和加热电源插座)相连；冷却风扇电源为+24V(或12V) DC，它的电源引线与外壳正面实验插孔相连。温度源外壳正面装有电源开关、指示灯和冷却风扇电源+24V(12V) DC插孔；顶面有二个温度传感器的引入孔，它们与内部加热器的测温孔相对，其中一个为控制加热器加热的传感器

1.何为准确度、精密度、精确度？并阐述其与系统误差和随机误差的关系

答：准确度，反映测量结果中系统误差的影响程度。

精密度，反映测量结果中随机误差的影响程度。

精确度，反映测量结果中系统误差和随机误差综合的影响程度，其定量特征可用测量的不确定度（或极限误差）表示。

2.检定2.5级（即满度误差为2.5%）的全量程为100V的电压表，发现50V刻度点的示值误差2V为最大误差，问该电压表是否合格？

答：由题意得 2/100*100%=2%<2.5%即该电压表合格 3.测量摸电路电流共5次，测得数据（单位为mA）分别为168.41，168.54，168.59，168.40，168.50.试求算术平均值和标准差。

答：算术平均值 x=（168.41+168.54+168.59+168.40+168.50）/5=168.488mm

（xi?x）

标准差σ= ??=1=0.0823mm ???1

??

24.测量某物质中铁的含量为：1.52,1.46,1.61,1.54,1.55,1.49,1.68,1.46,1.83,1.50,1.56，试用3σ准则检查测量值中是否有坏值。 答：X=

x1+x2+x3+x4+x5+x6+x7+x8+x9+x10+x111.52+1.46+1.61+1.54+1.55+1.49+1.68+1.46+1.83+1.50+1.56

11

=11

=1.56

σ=

2+??2+??2+?+??2?0.042+

1.何为准确度、精密度、精确度？并阐述其与系统误差和随机误差的关系

答：准确度，反映测量结果中系统误差的影响程度。

精密度，反映测量结果中随机误差的影响程度。

精确度，反映测量结果中系统误差和随机误差综合的影响程度，其定量特征可用测量的不确定度（或极限误差）表示。

2.检定2.5级（即满度误差为2.5%）的全量程为100V的电压表，发现50V刻度点的示值误差2V为最大误差，问该电压表是否合格？

答：由题意得 2/100*100%=2%<2.5%即该电压表合格 3.测量摸电路电流共5次，测得数据（单位为mA）分别为168.41，168.54，168.59，168.40，168.50.试求算术平均值和标准差。

答：算术平均值 x=（168.41+168.54+168.59+168.40+168.50）/5=168.488mm

（xi?x）

标准差σ= ??=1=0.0823mm ???1

??

24.测量某物质中铁的含量为：1.52,1.46,1.61,1.54,1.55,1.49,1.68,1.46,1.83,1.50,1.56，试用3σ准则检查测量值中是否有坏值。 答：X=

x1+x2+x3+x4+x5+x6+x7+x8+x9+x10+x111.52+1.46+1.61+1.54+1.55+1.49+1.68+1.46+1.83+1.50+1.56

11

=11

=1.56

σ=

2+??2+??2+?+??2?0.042+

1.6 习 题 1．什么是传感器？（传感器定义）

传感器是接收信号或刺激并反应的器件，以测量为目的，以一定精度把被测量转换为与之有确定关系的、易于处理的电量信号输出的装置。

2．传感器由哪几个部分组成？分别起到什么作用？

传感器一般由敏感元件、转换元件、转换电路三部分组成：

1）敏感元件：直接感受被测量，并输出与被测量成确定关系的某一物理量的元件。 2）转换元件：以敏感元件的输出为输入，把输入转换成电路参数。 3）转换电路：上述电路参数接入转换电路，便可转换成电量输出。

3. 传感器特性在检测系统中起到什么作用？ 作为信息采集系统的前端单元，传感器的作用越来越重要。目前传感器已成为自动化系统和机器人技术中的关键部件，作为系统中的一个结构组成，其重要性变得越来越明显。而传感器性能质量直接影响到检测系统的结果。

4．传感器的性能参数反映了传感器的什么关系？

传感器的特性是指传感器的输入量和输出量之间的对应关系

5．静态参数有哪些？各种参数代表什么意义？

1)灵敏度

灵敏度是指仪表、传感器等装置或系统的输出量增量与输入量增量之比。 2)分辨力

分辨力是指传感器能检出被测信号的最小变化量，是有量纲的数。 3)线性度

人们总是希望传感器的输入与输出

2.用量程为10A的电流表，测量实际值为8A的电流，若读数为8.1A，求测量的绝对误差和相对误差。若所求得的绝对误差被视为最大绝对误差，问该电流表的准确度等级可定为哪一级？

解：绝对误差：Δ=8.1-8=0.1A

相对误差：γ=0.1/8*100%=1.25%

准确度为1级

3.用准确度为1级、量程为300V的电压表测量某电压，若读数为300V，则该读数可能的相对误差和绝对误差为多大？若读数为200V，则该读数可能的相对误差和绝对误差为多大？

解：读数为300V时，可能的最大绝对误差为±3 可能的最大相对误差为1%

读数为200V时，可能的最大绝对误差为±3 可能的最大相对误差为1.5%

7.测量95V左右的电压，实验室有0.5级0~300V量程（甲表），和1级0~100V量程（乙表）的两台电压表供选用，为能使测量尽可能准确，应选用哪一个？

解：甲表：最大绝对误差：?=0.005*300=1.5V 相对误差：γ=1.5/95*100%=1.58%

乙表：最大绝对误差：?=0.01*100=1V 相对误差：γ=1

传感器技术习题解答【完善版by在水一方】

第一章 传感器的一般特性 1-6题

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。

1－3：答：传感器的精度等级是允许的最大绝对误差相对于其测量范围的百分数，即 A＝ΔA/YFS＊100％ 1－4；答：（1）：传感器标定曲线与拟合直线的最大偏差与满量程输出值的百分比叫传感器的线性度；（2）拟合直线的常用求法有：端基法和最小二乘法。

1－5：答：由一阶传感器频率传递函数w(jw)=K/(1+jωη),确定输出信号失真、测量结果在

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所要求精度的工作段，即由B/A=K/(1+(ωη)),从而确定ω，进而求出f=ω/(2π). 1－6：答：若某传感器的位移特性曲线方程为y1=a0+a1x+a2x2+a3x3+…….

让另一传感器感受