傳感器原理與應(yīng)用習(xí)題第1章

1、《傳感器原理與應(yīng)用》習(xí)題集與部分參考答案《傳感器原理與應(yīng)用》習(xí)題集與部分參考答案——第1章教材：傳感器技術(shù)（第3版）賈伯年主編，及其他參考書緒論緒論01綜述你所理解的傳感器概念。02何謂結(jié)構(gòu)型傳感器？何謂物性型傳感器？試述兩者的應(yīng)用特點(diǎn)。03一個(gè)可供實(shí)用的傳感器由哪幾部分構(gòu)成？各部分的功用是什么？試用框圖示出你所理解的傳感器系統(tǒng)。答：傳感器一般由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件和轉(zhuǎn)換電路（或其它輔助器件）三部分組成。組成框圖如下：（1）敏感元件：是直

2、接感受被測量，并輸出與被測量成確定關(guān)系的某一物理量的元件，如波紋膜盒、光敏電阻等。（2）轉(zhuǎn)換元件：敏感元件的輸出就是它的輸入，其把輸入轉(zhuǎn)換成電路參數(shù)量。（3）轉(zhuǎn)換電路：上述電路參數(shù)接入轉(zhuǎn)換電路，便可轉(zhuǎn)換成電量輸出。04就傳感器技術(shù)在未來社會(huì)中的地位、作用及其發(fā)展方向，綜述你的見解。答：（1）社會(huì)對(duì)傳感器需求的新動(dòng)向：社會(huì)需求是傳感器技術(shù)發(fā)展的強(qiáng)大動(dòng)力，隨著現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)，特別是大規(guī)模集成電路技術(shù)的飛速發(fā)展和電腦的普及，傳感器在新的技術(shù)革

3、命中的地位和作用將更為突出。（2）傳感器技術(shù)的發(fā)展趨勢：當(dāng)前，人們在充分利用先進(jìn)的電子技術(shù)條件，研究和采用合適的外部電路以及最大限度地提高現(xiàn)有傳感器的性能價(jià)格比的同時(shí)，正在尋求傳感器技術(shù)發(fā)展的新途徑。如：1）開發(fā)新型傳感器，從原有的工作機(jī)理啟發(fā)人們進(jìn)一步探索具有新效應(yīng)的敏感功能材料，并以此研制出具有新原理的新型物性型傳感器件，這是發(fā)展高性能、多功能、低成本和小型化傳感器的重要途徑；2）傳感器的集成化和多功能化，固態(tài)功能材料——半導(dǎo)體、電

4、介質(zhì)、強(qiáng)磁體的進(jìn)一步開發(fā)和集成技術(shù)的不斷發(fā)展，為傳感器集成化開辟了廣闊的前景；3）傳感器的智能化，“電五官”與“電腦”的結(jié)合，就是傳感器的智能化；4）研究生物感官，開發(fā)仿生傳感器。05簡述自動(dòng)檢測系統(tǒng)組成。答：自動(dòng)檢測系統(tǒng)由被檢測量、敏感元件（測檢元件）、電子測量（轉(zhuǎn)換）電路、輸出單元組成。06什么是傳感器、自動(dòng)檢測技術(shù)？答：傳感器是信息采集系統(tǒng)的首要部件，是實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化測量和自動(dòng)控制的主要環(huán)節(jié)，是現(xiàn)代信息產(chǎn)業(yè)的源頭，其廣義定義為：能夠感

5、受規(guī)定的被測量并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的器件和裝置，通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成；其狹義定義為：一種以一定的精確度將被測量（非電信號(hào)）轉(zhuǎn)換為與之有確定對(duì)應(yīng)關(guān)系、便于應(yīng)用的電量的測量裝置，通常由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件和轉(zhuǎn)換電路組成。傳感器技術(shù)是當(dāng)今信息化社會(huì)中支撐現(xiàn)代信息產(chǎn)業(yè)的三大支柱之一，是各個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域中不可缺少的重要技術(shù)，是信息技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵之一。敏感元件轉(zhuǎn)換元件轉(zhuǎn)換電路被測量電量答：理論直線法：以傳感器的理論特性線作為擬合直線

6、，與實(shí)際測試值無關(guān)。端點(diǎn)直線法：以傳感器校準(zhǔn)曲線兩端點(diǎn)間的連線作為擬合直線。“最佳直線”法：以“最佳直線”作為擬合直線，該直線能保證傳感器正反行程校準(zhǔn)曲線對(duì)它的正負(fù)偏差相等并且最小。這種方法的擬合精度最高。最小二乘法：按最小二乘原理求取擬合直線，該直線能保證傳感器校準(zhǔn)數(shù)據(jù)的殘差平方和最小。13什么是傳感器的靜態(tài)特性和動(dòng)態(tài)特性？為什么要把傳感器的特性分為靜態(tài)特性和動(dòng)態(tài)特性？答：（1）靜態(tài)特性：表示傳感器在被測輸入量各個(gè)值處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)的輸

7、出輸入關(guān)系。動(dòng)態(tài)特性：反映傳感器對(duì)于隨時(shí)間變化的輸入量的響應(yīng)特性。（2）由于傳感器可能用來檢測靜態(tài)量（即輸入量是不隨時(shí)間變化的常量）、準(zhǔn)靜態(tài)量或動(dòng)態(tài)量（即輸入量是隨時(shí)間變化的變量），于是對(duì)應(yīng)于輸入信號(hào)的性質(zhì)，所以傳感器的特性分為靜態(tài)特性和動(dòng)態(tài)特性。14怎樣評(píng)價(jià)傳感器的綜合靜態(tài)性能和動(dòng)態(tài)性能？答：（1）靜態(tài)特性是表示傳感器在被測輸入量各個(gè)值處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)的輸出輸入關(guān)系，不隨時(shí)間變化或緩慢變化；描述靜態(tài)特性的指標(biāo)：線性度、遲滯、重復(fù)性、靈敏

8、度、分辨力、閾值、漂移和穩(wěn)定性等。（2）動(dòng)態(tài)特性是指傳感器對(duì)隨時(shí)間變化的輸入量的響應(yīng)特性；描述動(dòng)態(tài)特性的指標(biāo)：對(duì)一階傳感器：時(shí)間常數(shù)；對(duì)二階傳感器：固有頻率、阻尼比。15為什么要對(duì)傳感器進(jìn)行標(biāo)定和校準(zhǔn)？舉例說明傳感器靜態(tài)標(biāo)定和動(dòng)態(tài)標(biāo)定的方法。16有一只壓力傳感器的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)如下表。根據(jù)這些數(shù)據(jù)求最小二乘法和端點(diǎn)法線性度的擬合直線方程，并求其線性度。17試根據(jù)極限誤差計(jì)算題17中壓力傳感器的重復(fù)性誤差，并比較標(biāo)準(zhǔn)法和極差法的計(jì)算結(jié)果。18設(shè)

9、一力傳感器可作為二階系統(tǒng)來處理。已知傳感器的固有頻率為800kHz，阻尼比為0.4，問在使用該傳感器測定400Hz正弦變化的外力時(shí)會(huì)產(chǎn)生多大的振幅相對(duì)誤差和相位誤差？19今有兩加速度傳感器均可作為二階系統(tǒng)來處理，其中一只固有頻率為25kHz，另一只為35kHz，阻尼比均為0.3。若欲測量頻率為10kHz的正弦振動(dòng)加速度，應(yīng)選用哪一只？試計(jì)算測量時(shí)將帶來多大的振幅誤差和相位誤差。110有一個(gè)二階系統(tǒng)如圖112所示，求其輸入為的階躍響應(yīng)，并