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1、第一章绪论/作业题1 .测试技术包含测量和试验两方面，凡需要考察事物的状态、变化和特征等，并对它进行飞量的描述时,都离不开测试工作。2 .测试工作是为了获取研究对象的状态、运动和特征等方面的信息。从物理学观点出发，它是物质所固有的，是其客观存在或运动状态的特征。传输它的载体称为信号。3?信号中虽然携带信息，但是信号中既含有我们所需要的信息，也常常含有大量我们不感兴趣的其他信息，后者统称为干扰目应地对信号也有“有用”信号和“干扰”信号的提法，但这是相对的。4.传感器是测试系统的第一环节,将被测系统或测试过程中需要观测的信息转化为人们所熟悉的各种信号。5?信号变换的具体内容很多，如用电桥将电路性参
2、数（如电阻、电容、电感）转换为可供传输、处理、显示和记录的电压或电流信号；利用滤波电路抑制噪声和选出有用信号；对在传感器及后续环节中出现的一些误差作必要的补偿和校正；一信号送入计算机以前需经模/数转换及在计算机处理后送出时需经数/模转换等。6 .根据传感器的工作机理，传感器可分为结构型与物性型两大类。结构型传感器依靠传感器的变化而实现信号变换。物性型传感器中元件内部物理、化学性质变化实现传感功能。7 .用路参量式传感器包括电阻式、电感式、电容式三种基本形式。8 .传感器可按其输入量进行分类，例如用来测力的称力传感器，测量位移的称位移传感器。这种分类方法便于使用者选用传感器。第二章传感器的一般特
3、性/作业题1?传感器所能测量的最大被测量（即输入量的数值）称为测量上限，最小的被测量称为测量下限，用这两个数值表示的测量区间,称为测量范围。2 .静态误差是指传感器在全量程内任一点的输出值与其理论输出值的偏离悭度。3 .绝对误差是指测量结果与被测参量真值之间所存在的差值的绝对值。4 .相对误差是指测量的绝对退差与被测量真值的比值，通常以百分数表示。5 .引用误差是指测量的绝对误考与仪表的满量程之比、这一指标通常用来表征仪表本身的精度，而不是测量的精度。6 .传感器的动态数学模型是指传感器在受到随时间变化的输入量作用时，输出输入之间的关系，通常称为响应特性。7 .静态指标是指在静态标准条件下，对
4、传感器的静态特性、静态灵敏度、非线性、选8 .传感器的标定是指在明确传感器的输入与输出关系的前提下，利用某种标准器具对传感器进行标度。对新研制或生产的传感器进行全面的技术检定,称为标定将传感器在使用中或储存后进行的性能复测，称为校准。9 .标定的基本方法是利用标准仪器产生已知的非电量（如标准、压力、位移等），作为输入量、输入到待标岸的传感器中.然后将传感器的输出量和输入的标准-量作比较.获得一系列校准数据或曲线。10 .传感器的动态标定主要是研究传感器的动态响应。与动态响应有关的参数，一阶传感器只有一个时间常数T:对二阶传感器则有固有频率3n和阻尼比E两个参11 .传感器常用的非线性校正（或称
5、非线性补偿）方法有以下两种：开环式非线性补偿法和卜偿法。12 .使传感器的技术指标及其性能不受温度影响，而采取的一系列具体的技术措施，称为温度补偿技术。13 .温度补偿灵敏度是指传感器输出变化量与引起该输出量变化的温度变化量之比。14 .常用的平均技术有误差平均效应和数据平均处理。第三章：电阻式传感器/作业题1 .沿应变片轴向的应变,必然引起应变片电阻的相对变化，而垂直于应变片轴向的横向应变,也会引起其电阻的相对变化，这种现象称为横向效应。这种现象的产生和影响与应变片结构有关。为了减小由此产生的测量误差，现在一般多米用箔式应变片。2 .为了消除应变片的温度误差，可采用的温度补偿措施包括：单丝自
6、补偿法、双丝自补偿法、桥路补偿法。3 .应变片的线性（灵敏度系数为常数）特性，只有在一定的应变限度范围内才能保持。当试件输入的真实应变超过某一限值时，应变片的输出特性将出现非线性在恒温条件下，使非线性达到10%寸的真实应变值，称为应变极限Nmo它是衡量应变片测量范围和过载能力的指标。4 .应变片绝缘电阻是指已粘贴的应变片的引线和被测试件之间的电阻值。5 .应变片的选择包括：类型的选择、材料的选择、阻值的选择、尺寸的选择。6 .应变式测力传感器弹性元件即为力敏元件，它将被测力的变化转换成应变量的变化。弹性元件的形式通常有柱式、悬臂梁式、环式等。7利用半导体扩散技术，将P型杂质扩散到一片N型底层上
7、，形成一层极薄的电与P型层，装上引线接点后，即形成扩散型半导体应变片。若在圆形硅膜上扩散出4个P型电阻构成惠斯通电桥的4个桥臂，这样的敏感器件称为固态压阻器件。8 .压阻器件本身受到温度影响后,要产牛零点温度漂移和灵敏度温度漂移。因此,必须采用温度补偿措施。9 .压阻器件的零点温度漂移是由于4个扩散电阻值及它们的温度系数不一致而造成的,一般用串、并联电阻法来补偿。10 .压阻器件的灵敏度温度漂移是由压阻系数随温度变化而引起的。补偿灵敏度温漂，可以采用在电源回路中串联二极管的方法。11 .利用导出材料的电的率随本身温度而变化的温度电度效应制成的传感器,称为热电I12 .总位计传感器也称变阻器式传
8、感器，其工作原理是通过改变电位计触头位置，实现将位移变化转换为电阻的变化。第四章电容式传感器/作业题1 .在应用中电容式传感器有三种基本类型，即变极距型或称变间隙（S）型、变面积（S）型和变介电常数（）型Q而它们的电极形状又有壬板形、圆柱形和球平面形三种。2 .容栅传感器是在变面积型电容传感器的基础上发展的一种新型传感器,它分为长容栅和圆容栅两种。3 .电容式传感器是将被测量的变化转换成电容量变化的一种传感器。4 .变极距式电容传感器的电容变化量C与极距的变化量公S之间不是线性关系。但当SvvS（即量程远小于极板间初始距离）时，可以认为C与公S之间是也性的。这种类型的传感器一般用来测量微小变化
9、的量。5 .变介电常数型电容传感器大多用来测量电介质的厚度、位及液也还可根据极间介质的介电常数随温度、湿度改变而改变来测量温度、湿度等。6 .为了改善变极距式电容传感器的非线性，可以采用差动形式，并使输出为两电容之差。这种形式不仅可以改善非线性，灵敏度也提高了一倍。7 .变面积型和变介电常数型（测厚除外）电容传感器具有很好的线性，但它们的结论都是在忽略了边缘效应下得到的。8 .电容式传感器具有以下优点：温度稳定性好:结构简单，适应性强：动态响应好；可以实现非接触测量,具有平均效应。9 .电容式传感器的主要缺点是：输出阻抗高,负载能力差:寄生电容影响大；输出特性非线性。10 .边缘效应不仅使电容
10、传感器的灵敏度降低，而且产生非线性,因此应尽量消除和减小边缘效应。第五章电感式传感器/作业题1 .当自感式传感器结构和材料确定后，电感L为气隙截面积S及空气隙长度S的函数。S固定，可构成变气隙型传感器。S固定，可构成变面积型传感器。2 .变气隙型电感传感器灵敏度高，非线性严重.量程较小。变面积型电感传感器的灵敏度比空气隙型的低，线性性好,量程较大。螺管型电感传感器的灵敏度比变面积型的还低,量程大，线性性较好。3 .差动电感传感器的结构要求是：两个磁刀体的几何尺寸兑金相同.材料性能兑金相园，两个线圈的电气参数和几何尺寸也完全相同。4 .差动式的与单线圈的电感传感器相比，具有线性好灵敏度提高一倍和
11、测量精度高的优点。5 .交流电桥的平衡条件是，Za=Z2Z4。6 .零位误差是指输入为零时，输出不为零。减小零位误差的方法是减小内源中的谐波成分，还可以采用补偿电路进行补偿。7 .根据电磁场的理论，涡流的大小与导体的电阻至P、茬磁率U茬体厚度t及线圈与导体之间的距离X、线圈的激磁频率3等参数有关Q改变线圈和比体之间的距离,可以做成测量位移、厚度、振动的传感器；改变导体的电阻率可以做成测量表面温度、检测材质的传感器；改变弱体的通磁率可以做成测量应力、硬度的传感器，同时改变X,p和口,可以对导体进行探伤。8 .低频透射式涡流传感器的测量原理是：当发射线圈和接收线圈之间放入金属板后，引起接收线圈感应
12、电势E2的变化，金属板的厚度S越大，E2就越小。通常,测薄导体时，激励频率较高，测厚导体时激励频率应较低。测较小的材料时，应选较低的频率，而测较大的材料（黄铜、铝）时，则选用较直的频率9 .涡流传感器最大的特点是可以实现非接触式测量，应用非常广泛，可以检测位超和尺寸、厚度、转速、温度和涡流探伤。10 .感应同步器的激磁方式有两种：一种是以滑尺（或定子）激磁,由定尺（或转子）取出感应信号；另一类是以定尺激磁，由巫取出感应电势信号。感应同步器的检测系统分成鉴相型和鉴幅型。11 .零位误差是指零电势距离起始零位的实际位移量与理论位移量的误差，点的细分误差是指每个细分点的实际细分值与理论细分值之差，细
13、分误差为各点细分误差中的正最大值和负最大值的绝对值之和的一半，并冠以“土”号来表示。第六章磁电式传感器/作业题1 .导体在磁场中运动切割磁力线，与体两端会出现感应电动势E,闭合导体回路d?中感应电动势e=-N一;当线圈垂直于磁场方向切割磁力线时，感应电动势dte=-NBlv;若线圈以角速度3转动，、则感应电动势e=-NBSco。2 .只要线圈磁通量发生变化，就有感应电动势产生，其实现的主要方法有线圈与磁场发生相对运动；磁路中磁阻变化;恒定磁场中线圈面积变化。当传感器结构参数确定后，感应电动势e与线圈相对磁场的运动速度v或3成正比。所以，可用磁电式传感器测量线速度和角速度,对测得的速度进行积分或
14、微分就可求出生移和加速度。3 .磁电式传感器直接从被测物体吸收机械能并转换成电信号输出，且输出功率大,性能稳定,它的工作不需要嵬遮，调理电路非常简单,由于磁电式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,适用于振或、转速、扭矩的测量。4 .电磁流量传感器的结构如图6-8所示，传感器安装在工艺管道中，当导电流体沿测量管在磁场中与磁力线成垂直方向运动时，与电流体切割磁力线而产生感应电动势E=_BvD,其中B是磁感应强雪V是壬均流工D是距离，常与测量管内径相等。流经测量管流体的瞬时流量Q与流速V的关系为Q=aV=dVo4-5 .在如图6-9所示的金属或半导体薄片两端通以捽制电流I，在与薄
15、片垂直方向上施加磁感应强度为B的磁场,则在垂直于电流和磁场方向的薄片的另两侧会产生Uh,其大小正比于控制电流I和磁感应强度B的现象,这一现象称为霍尔效应，利用霍尔效应制成的传感元件称霍尔传感器。在薄片两侧之间建立的申，场Eh，称为霍尔电场，相应的电势Uh称为霍尔电势。霍尔效应的产生是由于运动电荷受磁场中洛仑磁力作用的结果o6 .霍尔电势Uh=-RAIB=K旧，其中Rh是霍尔系数（nVc）、I晶捽制电流（AdB星磁感应强度（T）、d是半耳体薄片厚度（M、Kh星灵敏度系数,片=中，其中为载流体的电阻率,为载流子的迁移率,半导体材料（尤其是N型半导体）电阻率较大，载流子迁移率很高，因而可以获得很大的霍尔系教,适于制造霍尔传感器。7 .霍尔电势的大小正比于控制电流I和磁感应强度B,灵敏度kH表示在单位磁感应强度和单位控制电流时输出霍尔电势的大小，一般要求越大越好,元件的厚度d越薄，kH越大，所以霍尔元件的厚度都很薄。当载流材料和几何尺寸确定后，霍尔电势的大小只和J_和B_有关，因此霍尔传感器可用来探测巡场和谑，由此可测量压力、振动等。8 .霍尔元件的输出与灵敏度有关，灵敏度系数kH越大，输出Uh越大。灵敏度系数的大小，取决于元件的材料和几何尺寸，材料的T和越大，霍尔系数Rh越大，
