精选文档习题集及答案第1章概括1.1什么是传感器？依照国标定义，“传感器”应当如何说明含义？1.2传感器由哪几部分构成？试述它们的作用及互相关系1.3简述传感器主要发展趋向，并说明现代检测系统的特色1.4传感器如何分类？按传感器检测的范围可分为哪几种？1.5传感器的图形符号如何表示？它们各部分代表什么含义？应注意哪些问题？1.6用图形符号表示一电阻式温度传感器1.7请例举出两个你用到或看到的传感器，并说明其作用假如没有传感器，应当出现哪一种状况1.8空调解电冰箱中采纳了哪些传感器？它们分别起到什么作用？答案1.1答：从广义的角度来说，感知信号检出器件和信号办理部分总称为传感器我们对传感器定义是：一种能把特定的信息（物理、化学、生物）按必定规律变换成某种可用信号输出的器件和装置从狭义角度对传感器定义是：能把外界非电信息变换成电信号输出的器件我国国家标准（GB7665—87）对传感器（Sensor/transducer）的定义是：“能够感觉规定的被丈量并依照必定规律变换成可用输出信号的器件和装置”定义表示传感器有这样三层含义：它是由敏感元件和变换元件构成的一种检测装置；能按必定规律将被丈量变换成电信号输出；传感器的输出与输入之间存在确立的关系。
按使用的场合不一样传感器又称为变换器、换能器、探测器1.2答：构成——由敏感元件、变换元件、基本电路构成；关系，作用——传感器处于研究对象与测试系统的接口地点，即检测与控制之首传感器是感知、获取与检测信息的窗口，全部科学研究与自动化生产过程要获取的信息都要经过传感器获取并经过它变换成简单传输与办理的电信号，其作用与地位特别重要1.3答：（略）答：依照我国拟订的传感器分类系统表，传感器分为物理量传感器、化学量传感器以及生物量传感器三大类，含12个小类按传感器的检测对象可分为：力学量、热学量、流体量、光学量、电量、磁学量、声学量、化学量、生物量、机器人等等1.5答：图形符号（略），各部分含义以下：①敏感元件：指传感器中直接感觉被丈量的部分②传感器：能感觉规定的被丈量并依照必定规律变换成可用输出信号的器件或装置,通常由敏感元件和变换元件构成③信号调治器：关于输入和输出信号进行变换的装置④变送器：能输出标准信号的传感器答：（略）答：（略）答：（略）第2章传感器的基本特征2.1传感器的静态特征是什么？由哪些性能指标描绘？它们一般可用哪些公式表示？2.2传感器的线性度是如何确立的？确立拟合直线有哪些方法？传感器的线性度L表征了什么含义？为何不可以抽象的说传感器的线性度是多少。
2.3传感器动向特征的主要技术指标有哪些？它们的意义是什么？2.4传达函数、频次响应函数和脉冲响应函数的定义是什么？它们之间有何联系与差异？2.5有一温度传感器，微分方程为30dy/dt3y0.15x，此中y为输出电压（mV),x为输入温度（℃）试求该传感器的时间常数和静态敏捷度2.6有一温度传感器，当被测介质温度为t1，测温传感器显示温度为t2时，可用以下方程表示：t1t20dt2/d当被测介质温度从25℃忽然变化到300℃时，测温传感器的时间常数τ0=120s，试求经过350s后该传感器的动向偏差2.7某力传感器属二阶传感器，固有频次为l000Hz，阻尼比为0.7，试求用它丈量频次为600Hz的正弦交变力时的振幅相对偏差和相位偏差2.8已知某二阶传感器系统的固有频次为20kHz，阻尼比为0.1，若要求传感器的输出幅值误差不大于3%，试确立该传感器的工作频次范围2.9设有两只力传感器均可作为二阶系统办理，固有频次分别为800Hz和2.2kHz，阻尼比均为0.4，欲丈量频次为400Hz正弦变化的外力，应采纳哪一只？并计算所产生的振幅相对偏差和相位偏差答案2.1答：静特征是当输入量为常数或变化极慢时，传感器的输入输出特征，其主要指标有线性度、迟滞、重复性、分辨力、稳固性、温度稳固性、各样抗扰乱稳固性。
传感器的静特征由静特性曲线反应出来，静特征曲线由实质测绘中获取人们依据传感器的静特征来选择适合的传感器2.2答：1）实质传感器有非线性存在，线性度是快要似后的拟合直线与实质曲线进行比较，此中存在偏差，这个最大偏差称为传感器的非线性偏差，即线性度，2）选用拟合的方法好多，主要有：理论线性度(理论拟合)；端基线性度(端点连线拟合)；独立线性度(端点平移拟合)；最小二乘法线性度3）线性度L是表征实质特征与拟合直线不符合的参数4）传感器的非线性偏差是以一条理想直线作基准，即便是同一传感器基准不一样时得出的线性度也不一样，所以不可以抽象地提出线性度,当提出线性度的非线性偏差时，一定说明所依照的基准直线2.3答：1）传感器动向特征主要有：时间常数τ；固有频次n；阻尼系数2）含义：τ越小系统需要达到稳固的时间越少；固有频次n越高响应曲线上涨越快；当n为常数时响应特征取决于阻尼比，阻尼系数越大，过冲现象减弱，1时无过冲，不存在振荡，阻尼比直接影响过冲量和振荡次数2.4答：（略）2.5解：对微分方程两边进行拉氏变换，Y(s)(30s+3)=0.15X(s)则该传感器系统的传达函数为：H(s)Y(s)0.150.05X(s)30s310s1该传感器的时间常数τ=10，敏捷度k=0.052.6解：动向偏差由稳态偏差和暂态偏差构成。
先求稳态偏差：对方程两边去拉氏变换得：T1(s)T2(s)0sT2(s)则传达函数为T2(s)1T1(s)0s1关于一阶系统，阶跃输入下的稳态偏差ess0，再求暂态偏差：当t=350s时，暂态偏差为e(t)(30025)e350/12014.88C故所求动向偏差为：eesse(t)14.88C2.7解：所求幅值偏差为0.947,相位滞后52°70′21Gjnsj22ns22sn12jnn则，频次为600Hz时的幅值为|G(j)|110.947(600)2]2[1()2]2[2]2[1[20.7600]2nn10001000相对偏差为1-0.947）×100%=5.3%2()60020.7tg1ntg11000o)21(600)25270'1(1000212.8解：Gjnsj22ns22sn12jnn|G(j)|11[1()2]2[2]2[1()2]2[20.1]2nn10000100001[1()2]2[20.1]21000010000令|G(jw)|1.03，()2′则100002′0.05740解得1′1.93，2′0.03代入上式，得′1.9611389Hz，2173Hz令|G(jw)|0.97，则2′0.06280解得3′1.99（舍负）代入上式，得′1.961411Hz由图2-18二阶传感器系统的幅频特征曲线知，该传感器的工作频次范围为：1389Hz＜＜1411Hz或＜173Hz2.9解：ξ=0.＜41，由二阶传感器的频次特征，固有频次比被测信号频次越大越好，故应选固有频次为2.2kHz的那只。
21Gjn2sj22ns2sn2j1nn|G(jw)|110.940(400)2]2[1()2]2[2]2[1[20.4400]2nn22002200相对偏差为（1-0.940）×100%=6.0%2()20.44002200otg1ntg1)21(400)2833'1(2200故相位滞后8°33′第3章电阻应变式传感器3.1何为电阻应变效应？如何利用这种效应制成应变片？3.2什么是应变片的敏捷系数？它与金属电阻丝的敏捷系数有何不一样？为何？3.3为何增添应变片两头电阻条的横截面积便能减小横向效应？3.4金属应变片与半导体应变片在工作原理上有何不一样？半导体应变片敏捷系数范围是多少，金属应变片敏捷系数范围是多少？为何有这种差异，说明其优弊端举例说明金属丝电阻应变片与半导体应变片的相同点和不一样点3.5一应变片的电阻R=120Ω，敏捷系数k=2.05，用作应变成800m/m的传感元件求：①R和R/R；②若电源电压U=3V，初始均衡时电桥的输出电压U03.6在以钢为资料的实心圆柱形试件上，沿轴线和圆周方向各贴一片电阻为120Ω的金属应变片R1和2（如图3-28a所示），把这两应变片接入电桥（见图3-28b）。
若钢的泊R松系数0.285，应变片的敏捷系数k=2，电桥电源电压U=2V，当试件受轴向拉伸时，测得应变片R1的电阻变化值R10.48试求：①轴向应变；②电桥的输出电压3.7一丈量吊车起吊重物的拉力传感器如图3-29a所示R1、R2、R3、R4按要求贴在等截面2112，泊松比0.3，轴上已知:等截面轴的截面积为0.00196m，弹性模量E=2×10N/m且R1=R2=R3=R4=120Ω,所构成的全桥型电路如题图。