传感器第四版课后答案.docx
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传感器第四版课后答案
传感器第四版课后答案
【篇一：
《传感器》第四版唐文彦习题答案】
>1、什么是传感器的静态特性？
它有哪些性能指标？
答：
输入量为常量或变化很慢情况下，输出与输入两者之间的关系称为传感器的
静态特性。
它的性能指标有：
线性度、迟滞、重复性、灵敏度与灵敏度误差、分
辨率与阈值、稳定性、温度稳定性、抗干扰稳定性和静态误差（静态测量不确定
性或精度）。
2、传感器动特性取决于什么因素？
答：
传感器动特性取决于传感器的组成环节和输入量，对于不同的组成环节（接
触环节、模拟环节、数字环节等）和不同形式的输入量（正弦、阶跃、脉冲等）其动特性和性能指标不同。
3、某传感器给定相对误差为2%fs，满度值输出为50mv，求可能出现的最大误
差。
并由此说明使用传感器选择适当量程的重要性。
解：
∵?
?
?
m
yfs?
10%0；
∴?
m?
?
?
yfs?
100%?
1mv
若:
yfs1?
?
11yfs则:
?
?
m?
100%?
?
100%?
4%2yfs125
?
11yfs则:
?
?
m?
100%?
?
100%?
16%8yfs26.25若:
yfs2?
由此说明,在测量时一般被测量接近量程（一般为量程的2/3以上）,测得的值误差
小一些。
解：
将30dy/dt?
3y?
0.15x化为标准方程式为：
10dy/dt?
y?
0.05x与一阶传感器的标准方程：
?
dy?
y?
kx比较有：
dt
?
?
?
10（s）?
0k?
0.05（mv/c）?
输出幅值误差小于3%，试确定该传感器的工作频率范围。
解：
二阶传感器频率特性（p14-1—30式）
∵k（?
）?
k
（1?
?
?
）（2?
?
?
）2222
∴?
?
k?
k（?
）1?
?
?
3%2222k（1?
?
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）（2?
?
?
）
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?
0?
2?
f0?
125.6khz?
1?
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8?
s式中：
?
?
?
?
0?
?
?
?
?
0.1
则有：
?
1
（1?
?
?
）?
（2?
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?
）
1
2222222?
3%?
3%?
3%?
1?
（1?
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?
）?
（2?
?
?
）2
1?
1?
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?
0.03?
2222（1?
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）?
（2?
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）?
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1?
1?
?
0.032222?
（1?
?
?
）?
（2?
?
?
）?
2222?
?
（1?
?
?
）?
（2?
?
?
）?
1/1.03?
2222?
?
（1?
?
?
）?
（2?
?
?
）?
1/0.97
2222?
?
（1?
?
?
）?
（2?
?
?
）?
0.943?
2222?
?
（1?
?
?
）?
（2?
?
?
）?
1.063
2244?
?
1?
1.96?
?
?
?
?
?
0.943?
2244?
?
1?
1.96?
?
?
?
?
?
1,063
222?
?
（0.98?
?
?
）?
0.903?
222?
?
（0.98?
?
?
）?
1.023
?
0.98?
?
2?
2?
0.95
（1）?
?
220.98?
?
?
?
1.011
（2）?
?
由
（1）式：
22?
?
0.98?
?
?
?
0.95?
22?
?
0.98?
?
?
?
?
0.95?
?
1?
21.7khz?
?
?
2?
173.7khz
由
（2）式：
22?
?
0.98?
?
?
?
1.011?
22?
?
0.98?
?
?
?
?
1.011?
?
1?
0?
?
?
2?
176.3khz
即：
?
0?
?
?
21.7khz?
?
173.7khz?
?
?
176.3khz?
取：
0?
?
?
21.7khz
则有：
0?
f?
21.7khz/2?
?
3.44khz
第二章思考题与习题
1、何为金属的电阻应变效应？
怎样利用这种效应制成应变片？
答：
（1）当金属丝在外力作用下发生机械变形时，其电阻值将发生变化，这种现
象称为金属的电阻应变效应。
（2）应变片是利用金属的电阻应变效应，将金属丝
绕成栅形，称为敏感栅。
并将其粘贴在绝缘基片上制成。
把金属丝绕成栅形相当
于多段金属丝的串联是为增大应变片电阻，提高灵敏度，
2、什么是应变片的灵敏系数？
它与电阻丝的灵敏系数有何不同？
为什么？
答：
（1）应变片的灵敏系数是指应变片安装于试件表面，在其轴线方向的单向应
力作用下，应变片的阻值相对变化与试件表面上安装应变片区域的轴向应变之
比。
?
r/rk?
?
（2）实验表明，电阻应变片的灵敏系数恒小于电阻丝的灵敏系数其原因除了粘
贴层传递变形失真外，还存在有恒向效应。
3、对于箔式应变片，为什么增加两端各电阻条的截面积便能减小横向灵敏度？
答：
对于箔式应变片，增加两端圆弧部分尺寸较栅丝尺寸大得多（圆弧部分截面
积大），其电阻值较小，因而电阻变化量也较小。
所以其横向灵敏度便减小。
4、用应变片测量时，为什么必须采用温度补偿措施？
答：
用应变片测量时，由于环境温度变化所引起的电阻变化与试件应变所造成的
电阻变化几乎有相同的数量级，从而产生很大的测量误差，所以必须采用温度补
偿措施。
求△r和△r/r；②若电源电压u=3v，求初始平衡时惠斯登电桥的输出电压u0。
求：
①△r=？
，△r/r=？
②u=3v时，u0=？
解①：
?
r/r∵k?
?
∴?
r/r?
k?
?
2.05?
800?
1.64?
10?
3
?
r?
k?
r?
2.05?
800?
120?
0.1968?
1?
r?
?
u4r解②：
初始时电桥平衡（等臂电桥）∵u0?
∴u0?
1?
r1?
?
u?
?
1.64?
10?
3?
3?
1.23mv4r4
的金属应变片r1和r2，把这两应变片接入差动电桥（参看图2-9a）。
若钢的泊
图2-9a差动电桥
r1=0.48/120=0.004
求：
u0=？
解：
∵k?
∴?
1?
?
r/r?
?
r1/r10.004?
?
0.002?
2000?
m/mk2
?
l?
r?
?
?
?
?
1lr又∵?
2?
∴?
r2?
k?
2?
?
k?
?
1?
?
2?
0.28?
50.002?
?
0.00114r2
r1r4?
r2r3u（r1?
r2）（r3?
r4）设：
r1=r2=r3=r4=r，对电桥若四臂电阻都变其输出为：
∵u0?
则有：
（r?
?
r1）（r4?
?
r4）?
（r2?
?
r2）（r3?
?
r3）u0?
1u（r1?
?
r1?
r2?
?
r2）（r3?
?
r3?
r4?
?
r4）
（1?
?
?
r3?
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）?
（1?
）（1?
）r1r4r2r3u?
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u?
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r1?
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2?
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2?
2?
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?
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r1r2r3r4r1r3r1r4r2r3r2r4
?
r1?
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r1r4r2r3?
r4?
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r31?
r?
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?
（1?
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）u?
r?
r?
r2?
r44r1r4r2r34?
21?
2?
23?
2r1r2r3r4
本题：
?
r3?
r4?
?
0r3r4
u0?
1?
r1?
r21?
（?
）u?
?
（0.004?
0.00114）?
2?
2.57mv4r1r24
7、金属应变片与半导体应变片在工作原理上有何不同？
答：
金属应变片的工作原理是：
金属应变片在外力的作用下，应变片的几何尺寸
（长度和截面积）发生变化（机械形变）而引起应变片的电阻改变，运用它们的
的。
【篇二：
工程测试技术王艳颖版课后习题答案第4章】
作用：
传感器能检测物理量、电量和化学量等信息，并把其转换成计算机能够理解额电信号。
分类：
1.传感器按所属学科可分为物理型、化学型和生物型传感器等。
2.传感器按转换原理可分为电阻式、电感式、电容式、电磁式、光电式、热电式、压电式、
霍尔式、微波式、激光式、超声式、光纤式及核辐射式传感器等。
3.传感器按用途可分为温度、压力、流量、重量、位移、速度、加速度、力、电压、电流、
功率传感器等。
4.传感器按转换过程中的物理现象可分为结构型和物性型传感器等。
5.传感器按转换过程中的能量关系可分为能量转换型和能量控制型转换器等。
6.传感器按输出量的形式可分为模拟式和数字式传感器等。
7.传感器按功能可分为传统型和智能型传感器等。
8.传感器按输出参数可分为电阻型、电容型、电感型、互感型、电压（电势）型、电流型、
电荷型及脉冲（数字）型传感器等。
9.传感器按输出阻抗大小可分为低输出阻抗型和高输出阻抗型传感器等。
4.2总结本章，介绍各种传感器的工作原理、测量电路、结构及使用特点和应用实例。
1.机械式传感器
工作原理：
机械式传感器的输入量可以是力、压力、温度等物理量，而输出则为弹性元件本身的弹性变形，这种变形经放大后可带动仪表指针偏转，借助刻度指示出被测量的大小。
特点：
结构简单、可靠、使用方便、价格低廉、读数直观等。
应用实例：
用于测力或侧重的环形测力计、弹簧秤等；用于测量流体压力的波纹膜片、波纹管等；用于温度测量的双金属片等
2.电阻式传感器
工作原理：
把被测量转换为电阻变化的一种传感器。
（1）电位器式电阻传感器
如果电阻丝直径和材质一定时，则电阻值r随导线长度l的变化而变化。
特点：
结构简单、尺寸小、性能稳定、受环境影响小、不需要放大、滑线变阻器式传感器精度可达0.1%。
应用实例：
重量的自动检测-配料设备、煤气包储量检测等。
3.电容式传感器
4.电感式传感器
5.磁电式传感器
磁电式传感器是利用电磁感应原理，将输入运动速度变换成感应电势输出的传感器。
它不需要辅助电源，就能把被测对象的机械能转换成易于测量的电信号，是一种有源传感器.
磁电式传感器直接输出感应电势,且传感器通常具有较高的灵敏度,所以一般不需要高增益放大器。
但磁电式传感器是速度传感器,若要获取被测位移或加速度信号,则需要配用积分或微分电路。
6.霍尔式传感器
7.压电式传感器
【篇三：
传感器原理及工程应用习题参考答案】
s=txt>第1章传感与检测技术的理论基础（p26）
1－3用测量范围为－50～150kpa的压力传感器测量140kpa的压力时，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：
已知：
真值l＝140kpa
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）：
120.42120.43120.40120.42120.43120.39120.30120.40120.43120.41120.43120.42120.39120.39120.40
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：
测量值x＝142kpa测量上限＝150kpa测量下限＝－50kpa
?
l?
x＝＝
21402142
?
1.43％?
1.41％
∴绝对误差
实际相对误差标称相对误差引用误差
?
＝
?
测量上限－测量下限
＝
2150－（－50）
?
1％
当n＝15时，若取置信概率p＝0.95，查表可得格拉布斯系数g＝2.41。
则g?
d20?
2.41?
0.0327?
0.0788（mm）?
v7?
?
0.104，
所以d7为粗大误差数据，应当剔除。
然后重新计算平均值和标准偏差。
当n＝14时，若取置信概率p＝0.95，查表可得格拉布斯系数g＝2.37。
则g?
d20?
2.37?
0.0161?
0.0382（mm）?
vi，所以其他14个测量值中没有坏值。
计算算术平均值的标准偏差
?
d3?
d
?
20
?
?
0.0161?
0.0043（mm）
?
3?
0.0043?
0.013（mm）
20
所以，测量结果为：
d20?
（120.411?
0.013）（mm）
1－14
（p?
99.73%）
交流电路的电抗数值方程为
x?
?
l?
1
?
c
当角频率?
1?
5hz，测得电抗x1为0.8?
；当角频率?
2?
2hz，测得电抗x2为0.2?
；当角频率?
3?
1hz，测得电抗x3为?
0.3?
。
试用最小二乘法求电感l、电容c的值。
解法1：
?
?
?
l?
1
1c
?
c
，设x?
l，y?
?
，则：
0.8?
5x?
151
?
y?
?
?
0.2?
2x?
y?
2?
?
0.3?
x?
y?
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5?
所以，系数矩阵为a?
?
2
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1?
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1?
5?
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1?
，?
2?
1?
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x?
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y?
?
0.8?
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?
直接测得值矩阵为l?
0.2，
?
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?
?
?
0.3?
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?
?
最小二乘法的最佳估计值矩阵为x?
?
?
（a?
a）a?
l。
?
1
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5?
其中，a?
a?
?
?
1?
?
5
303
31.29
2
12
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?
?
51?
?
?
?
?
?
2?
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1?
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1?
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?
3?
1?
?
?
3?
?
1.29?
a?
a?
?
30?
1.29?
3?
3?
29.0?
0
?
1
所以，（a?
a）?
?
a11?
a?
a?
a121a21?
1?
1.29?
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a22?
29.7?
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3?
3?
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5?
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1?
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5
2
12
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?
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4.1?
?
?
0.2?
?
?
?
?
0.04?
?
?
?
0.3?
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1.29?
29.7?
?
31
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3?
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30?
?
?
所以x?
?
?
?
4.1?
?
0.182?
＝?
?
?
?
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0.455?
?
?
?
0.04?
所以，l?
x?
0.182h
c?
?
1y?
?
1?
0.455
?
2.2（f）
解法2：
?
?
?
l?
1
?
c
，设x?
l，y?
?
1c
，则：
151?
y?
0.8?
5x?
?
?
0.2?
2x?
y?
2?
?
0.3?
x?
y?
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?
?
?
5
a12?
?
?
a22?
?
2?
?
a32?
?
?
1
?
?
?
1?
5?
?
1?
，2?
?
1?
?
?
?
a11
?
所以，系数矩阵为a?
a21
?
?
?
a31
则，由（1－39）式决定的正规方程为
?
?
?
a1a1?
x?
?
a1a2?
y?
?
a1l?
?
?
?
?
a2a1?
x?
?
a2a2?
y?
?
a2l?
其中，
?
a1a1?
?
a11a11?
a21a21?
a31a31?
52?
22?
12
?
a1a2?
?
a11a12?
a21a22?
a31a32
?
5?
15?
2?
?
30
12
?
1?
1?
3
?
a2a1?
?
a12a11?
a22a21?
a32a31?
3
?
a2a2?
?
a12a12?
a22a22?
a32a32
?
1?
?
1?
2
?
?
?
?
?
?
?
1?
1.29?
5?
?
2?
2
2
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?
a1l?
?
a11l1?
a21l2?
a31l3
?
a2l?
?
a12l1?
a22l2?
a32l3
30x?
3y?
4.1
?
5?
0.8?
2?
0.2?
1?
（?
0.3）?
4.1
?
15?
0.8?
12
?
0.2?
1?
（?
0.3）?
?
0.04
所以，?
?
3x?
1.29y?
?
0.04
所以，?
?
x?
0.18?
y?
?
0.455
所以，l?
x?
0.182h
c?
?
1y
?
2.2f
第2章传感器概述（p38）
2－5当被测介质温度为t1，测温传感器示值温度为t2时，有下列方程式成立：
t1?
t2?
?
0
dt2d?
。
当被测介质温度从25℃突然变化到300℃时，测温传感器的时间常数?
0＝120s，试确定经过300s后的动态误差。
已知：
t1?
t2?
?
0
dt2d?
，t1?
?
?
25?
300
（t?
0）（t?
0）
，?
0?
120s
求：
t=350s时，t1?
t2?
?
解：
灵敏度k=1时，一阶传感器的单位阶跃响应为y（t）?
1?
e?
t。
类似地，该测温传感器的瞬态响应函数可表示为：
t2（?
）?
25?
（300?
25）?
（1?
e
?
350?
）?
285.15（c）。
当?
?
350s时，t2?
25?
（300?
25）?
（1?
e
?
?
0
）。
?
所以，动态误差t1?
t2?
300?
285.15?
14.85（c）。
解：
一阶传感器的幅频特性为：
a?
?
?
?
1?
?
?
?
?
2
若用此传感器测量f?
50hz的信号，其幅值误差为：
1－a?
?
?
?
1－
1?
?
?
?
＝1－
1
＋?
2?
?
50hz?
0.00052s?
2
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2
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1?
0.987?
1.3%
相位误差为：
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9.28?
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