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1、完好版传感器原理课后第一章传感与检测技术的理论基础1 什么是测量值的绝对误差、相对误差、引用误差？答：某量值的测得值和真值之差称为绝对误差。相对误差有本质相对误差和标称相对误差两种表示方法。本质相对误差是绝对误差与被测量的真值之比；标称相对误差是绝对误差与测得值之比。引用误差是仪表中通用的一种误差表示方法，也用相对误差表示， 它是有关于仪表满量程的一种误差。引用误差是绝对误差（在仪表中指的是某一刻度点的示值误差）与仪表的量程之比。2 什么是测量误差？测量误差有几种表示方法？它们平时应用在什么场合？答：测量误差是测得值与被测量的真值之差。测量误差可用绝对误差和相对误差表示, 引用误差也是相对误差
2、的一种表示方法。在本质测量中，有时要用到修正当，而修正当是与绝对误差大小相等符号相反的值。在计算相对误差时也必定知道绝对误差的大小才能计算。采用绝对误差难以评定测量精度的高低，而采用相对误差比较客观地反响测量精度。引用误差是仪表中应用的一种相对误差，仪表的精度是用引用误差表示的。3 用测量范围为 -50 +150kPa 的压力传感器测量140kPa 压力时，传感器测得示值为142kPa，求该示值的绝对误差、本质相对误差、标称相对误差和引用误差。解：绝对误差1421402 kPa / 本质相对误差标称相对误差142 140 100% 1.43%140142 140 100% 1.41%14214
3、2140100%1%引用误差150 （50）4 什么是随机误差？随机误差产生的原因是什么？怎样减小随机误差对测量结果的影响？答：在同一测量条件下，多次测量同一被测量时，其绝对值和符号以不能预定方式变化着的误差称为随机误差。随机误差是由很多不便掌握或暂时未能掌握的渺小因素（测量装置方面的因素、环境方面的因素、人员方面的因素），如电磁场的微变，零件的摩擦、缝隙，热起伏，空气扰动，气压及湿度的变化，测量人员感觉器官的生理变化等，对测量值的综合影响所造成的。关于测量列中的某一个测得值来说，随机误差的出现拥有随机性，即误差的大小和符号是不能够预知的，但当测量次数增大，随机误差又拥有统计的规律性，测量次数
4、越多，这种规律性表现得越明显。因此一般能够经过增加测量次数估计随机误差可能出现的大小，从而减少随机误差对测量结果的影响。5 什么是系统误差？系统误差可分哪几类？系统误差有哪些检验方法？怎样减小和除掉系统误差？答：在同一测量条件下，多次测量同一量值时，绝对值和符号保持不变，或在条件改变时，按必然规律变化的误差称为系统误差。系统误差可分为恒值（定值）系统误差和变值系统误差。误差的绝对值和符号已确定的系统误差称为恒值（定值）系统误差；绝对值和符号变化的系统误差称为变值系统误差，变值系统误差又可分为线性系统误差、周期性系统误差和复杂规律系统误差等。在测量过程中形成系统误差的因素是复杂的，平时人们难于查
5、明所有的系统误差，发现系统误差必定1依照详尽测量过程和测量仪器进行全面的仔细的解析，这是一件困难而又复杂的工作，目前还没有能够适用于发现各种系统误差的宽泛方法，可是介绍一些发现系统误差的一般方法。如实验比较法、节余误差观察法，还有准则检查法如马利科夫判据和阿贝检验法等。由于系统误差的复杂性，因此必定进行解析比较，尽可能的找出产生系统误差的因素，从而减小和消除系统误差。 1.从产生误差根源上除掉系统误差；2. 用修正方法除掉系统误差的影响；3.在测量系统中采用补偿措施；4. 可用实时反响修正的方法，来除掉复杂的变化系统误差。6 什么是粗大误差？怎样判断测量数据中存在粗大误差？答：超出在规定条件下
6、预期的误差称为粗大误差，粗大误差又称粗心误差。此误差值较大，明显歪曲测量结果。在鉴识某个测得值可否含有粗大误差时，要特别慎重，应作充分的解析和研究，并依照鉴识准则予以确定。平时用来判断粗大误差的准则有：3准则（莱以特准则） ；肖维勒准则；格拉布斯准则。第二章传感器归纳2-1什么叫传感器？它由哪几部分组成？它们的作用及互有关系怎样？答：传感器是能感觉规定的被测量并依照必然的规律变换成可用输出信号的器件或装置。平时传感器有敏感元件和变换元件组成。其中，敏感元件是指传感器中能直接感觉或响应被测量的部份；变换元件是指传感器中能将敏感元件感觉或响应的被测量变换成适于传输或测量的电信号部份。由于传感器输出
7、信号一般都很稍微，需要有信号调理与变换电路，进行放大、运算调制等，其余信号调理变换电路以及传感器的工作必定要有辅助的电源，因此信号调理变换电路以及所需的电源都应作为传感器组成的一部份。2-2什么是传感器的静态特点？它有哪些性能指标？分别说明这些性能指标的含义。答：传感器的静态特点是指被测量的值处于牢固状态 ( 被测量是一个不随时间变化，或随时间变化缓慢的量 ) 时的输出输入关系。传感器的静态特点能够用一组性能指标来描述，有矫捷度、迟滞、线性度、重复性和漂移等。矫捷度是指传感器输出量增量 y 与引起输出量增量 y 的相应输入量增量 x 的之比。用 S 表示矫捷度，即S=y/ x传感器的线性度是指
8、在全量程范围内本质特点曲线与拟合直线之间的最大误差值Lm ax 满量程输出值 YFS 之比。线性度也称为非线性误差，用r L 表示，rLL max100%YFS即。迟滞是指传感器在输入量由小到大（正行程）及输入量由大到小（反行程）变化期间其输入输出特性曲线不重合的现象。即传感器在全量程范围内最大的迟滞差值Hmax 与满量程输出值 YFS 之比称为迟滞rHH max100%YFS误差，用 r L 表示，即：重复性是指传感器在输入量按同一方向作全量程连续多次变化时，所得特点曲线不一致的程度。重复性误差属于随机误差，常用均方根误差计算，也可用正反行程中最大重复差值R m ax 计算 ，2(23)R1
9、00%即:YFS2-3什么是传感器的动向特点？有哪几种解析方法？它们各有哪些性能指标？答：传感器的动向特点是指输入量随时间变化时传感器的响应特点。主要的解析方法有：瞬态响应法（又称时域解析法），相应的性能指标有时间常数、延缓时间t d 、上升时间 t r 、超调量和衰减比 d 等；频率响应法，相应的性能指标有通频带、工作频带0。 95、时间常数、固有频率 n、随从角 0。 70 等。第三章 应变式传感器1 什么叫应变效应？利用应变效应讲解金属电阻应变片的工作原理。答：在外力作用下，导体或半导体资料产活力械变形，从而引起资料电阻值发生相应变化的现象，称为dR应变效应。其表达式为RK，式中 K 为
10、资料的应变矫捷系数，当应变资料为金属或合金时，在dR弹性极限内K 为常数。金属电阻应变片的电阻相对变化量R 与金属资料的轴向应变成正比，因此，利用电阻应变片， 能够将被测物体的应变变换成与之成正比关系的电阻相对变化量，这就是金属电阻应变片的工作原理。2试述应变片温度误差的看法，产生原因和补偿方法。答：由于测量现场环境温度偏离应变片标定温度而给测量带来的附加误差，称为应变片温度误差。产生应变片温度误差的主要原因有：由于电阻丝温度系数的存在，当温度改变时，应变片的标称电阻值发生变化。当试件与与电阻丝资料的线膨胀系数不相同时，由于温度的变化而引起的附加变形，使应变片产生附加电阻。电阻应变片的温度补偿
11、方法有线路补偿法和应变片自补偿法两大类。电桥补偿法是最常用且收效较好的线路补偿法，应变片自补偿法是采用温度自补偿应变片或双金属线栅应变片来代替一般应变片，使之兼顾温度补偿作用。3什么是直流电桥？若按桥臂工作方式不相同，可分为哪几种？各自的输出电压怎样计算？答：如题图 3-3所示电路为电桥电路。 若电桥电路的工作电源E 为直流电源， 则该电桥称为直流电桥。按应变所在电桥不相同的工作桥臂，电桥可分为：单臂电桥， R1 为电阻应变片， R 2 、R3 、R4为电桥固定电阻。ER1U 0R1其输出压为4差动半桥电路， R1 、R 2 为两个所受应变方向相反的应变片，ER1U 0R1题图 3-3直流电桥
12、R3 、R 4 为电桥固定电阻。其输出电压为：2差动全桥电路， R1、R2、R3、R4 均为电阻应变片，且相邻两桥U 0ER1臂应变片所受应变方向相反。其输出电压为：R14拟在等截面的悬臂梁上粘贴四个完好相同的电阻应变片组成差动全桥电路，试问：3（ 1） 四个应变片应怎样粘贴在悬臂梁上？（ 2） 画出相应的电桥电路图。答：如题图 3-4 所示等截面悬梁臂，在外力 F 作用下， 悬梁臂产生变形， 梁的上表面碰到拉应变，而梁的下表面受压应变。入采用四个完好相同的电阻应变片组成差动全桥电路，则应变片如题图3-4 所示粘贴。应变片题图 3-4 （a）等截面悬臂梁（b）应变片粘贴方式（ c）测量电路电阻应变片所组成的差动全桥电路接线如图3-4 所示， R1 、 R4所受应变方向相同，R2 、R3、所受应变方向相同，但与R1 、 R4 所受应变方向相反。5. 图示为素来流应变电桥。图中E=4V，RRR3R，试求：1= 2 = 4 =120（1）R1 为金属应变片，其余为外接电阻。当R1 的增量为R1时，电桥输出电压U 0?（2）R1 ， R2 都是应变片，且批号相同，感觉应变的极性和大小都相同，其余为外接电阻，电桥输出电压U0?（
