传感器技术课后题答案重点.docVIP

仅供参考 习题1 1-1衡量传感器静态特性的主要指标有哪些？说说它们的含义。 答： 1、 线性度： 表征传感器输出-输入校准曲线与所选定的拟合直线之间的吻合（或偏离）程度的指标。 2、 灵敏度：传感器输出量增量与被测输入量增量之比。 3、 分辨力：传感器在规定测量范围内所能检测出的被测输入量的最小变化量。 4、回差：反映传感器在正（输入量增大）反（输入量减小）行程过程中对应于同一输入量，输出量曲线的不重合程度指标。 5、重复性：衡量传感器在同一工作条件下，输入量按同一方向作全程连续多次变动时，所得特性曲线间一致程度的指标。 6、阈值：是能使传感器输出端产生可测变化量的最小被测输入量值，即零位附近的分辨力。 7、稳定性：传感器在相当长时间内仍保持其性能的能力。 8、漂移：指在一定时间间隔内，传感器输出量存在着与被测输人量无关的、不需要的变化。 9、静态误差(精度）：指传感器在满量程内任一点输出值相对其理 论值的可能偏离(逼近)程度。它表示采用该传感器进行静态测量时所得数值的不确定度。 1-2 计算传感器线性度的方法有哪几种？差别何在？ 答： 1、 理论直线法：以传感器的理论特性线作为拟合直线，与实际测试值无关。 2、 端点直线法：以传感器校准曲线两端点间的连线作为拟合直线。两端误差为零，中间大。 3、 “最佳直线”法：以“最佳直线”作为拟合直线，该直线能保证传感器正反行程校 准曲线对它的正负偏差相等并且最小。这种方法的拟合精度最高，但只可用图解法或计算法得。 4、 最小二乘法：按最小二乘原理求取拟合直线，该直线能保证传感器校准数据的残差 平方和最小但拟合出的直线与标定曲线的最大偏差绝对值不一定最小，最大正负偏差的绝对值也不一定相等 。 1—6 习题2 2-1金属应变计与半导体应变计在工作原理上有何异同？试比较应变计各种灵敏系数（指材料的和应变片的）概念的不同物理意义。 答：相同点，两者都由外力作用产生形变而使得电阻变化。 不同点，金属材料的应变效应以机械形变为主；而半导体材料的应变效应以机械形变导致的电阻率的相对变化为主。 对于金属材料，灵敏系数Ko=Km=(1+2μ)+C(1-2μ)。前部分为受力后金属几何尺寸变化，一般μ≈0.3，因此（1+2μ）=1.6；后部分为电阻率随应变而变的部分。 对于半导体材料，灵敏系数Ko=Ks=(1+2μ)+ πE。前部分同样为尺寸变化，后部分为半导体材料的压阻效应所致，而πE 》(1+2μ)，因此Ko=Ks=πE。 应变片的灵敏系数 K 表示安装在被测试件上的应变片在其轴向受单向应力时，引起的电阻相对变化?R/R与其单向应力引起的试件表面轴向应变?t之比。应变片K值的准确性直接关系应变测量精度，其误差大小是衡量质量优劣的重要标志。 2-3 简述电阻应变计产生热输出（温度误差）的原因及其补偿办法。 答：电阻应变计的温度效应及其热输出由两部分组成：前部分为热阻效应所造成；后部分为敏感栅与试件热膨胀失配所引起。在工作温度变化较大时，会产生温度误差。 补偿办法： 1、温度自补偿法 (1)单丝自补偿应变计 (2) 双丝自补偿应变计 2、桥路补偿法 （1）双丝半桥式 （2）补偿块法 2-4 试述应变电桥产生非线性的原因及消减非线性误差的措施。 答：因为电桥的输出无论是输出电压还是电流，实际上都与ΔRi/Ri呈非线性关系。 措施： (1) 差动电桥补偿法 利用差动电桥呈现相对臂“和”，相邻臂“差”的特征，通过应变计合理布片达到补偿目的。常用的有半桥差动电路和全桥差动电路。 (2) 恒流源补偿法 误差主要由于应变电阻ΔRi的变化引起工作臂电流的变化所致。采用恒流源，可减小误差。 2-12 何谓压阻效应？扩散硅压阻式传感器与贴片型应变式传感器相比有何优缺点？如何克服？ 答：压阻效应，半导体单晶硅、锗等材料在外力的作用下电阻率发生变化的现象。 优点：尺寸、横向效应、机械滞后都很小，灵敏系数比金属电阻应变片大几十倍，因而输出也大，可以不需放大器直接与记录仪连接，使得测量系统简化。 扩散硅式适合做小量程传感器，精度更高，电阻应变片适合做大量程传感器 缺点： 1)温度稳定性差(电阻值随温度变化)； 2)灵敏度的非线性较大，可造成±3%～5%的测量误差 措施：在使用时需采用温度补偿和非线性补偿等措施。 习题3 3-1 比较差动式自感传感器和差动变压器在结构上及工作原理上的异同。 答：相同点：都应用电磁感应原理，都有差动过程。 不同点：差动变气隙式自感传感器由两个电气参数和磁路完全相同的线圈组成衔铁3上下移动时，一个线圈自感增加，另一个自感减少，形成差动。 差动变压器初级线圈作为差动变压器的激励，相当于变压器原边，次级线圈由结构尺寸和参数相同的两个线圈反相串接而成，相当于变压器的副边。 3-5螺管式电感传感