8传感器习题与答案(11月16日) .pdfVIP

第一章习题答案

1-1．什么是传感器？

解：传感器是一种利用各种物理效应、化学效应（或反应）以及生物效应实现非电量到电量转换的装置或器

件，以一定的精确度把被测量转换为与之有确定对应关系的、便于应用的某种物理量的测量装置，能完成检

测任务。

1-2.传感器特性在检测系统中起到什么作用？

解：传感器是检测系统与被测对象直接发生联系的器件或装置，它的作用是感受指定被测参量的变化并按照

一定的规律将其转化成一个相应的便于传递的输出信号。传感器作为检测系统的信号源，其性能的好坏将直

接影响到检测系统的精度和其他指标。

1-3.它由哪几个部分组成？说明各部分的作用？

解：传感器由敏感元件，转换元件，转换电路组成。敏感元件是直接感受被测量，并输出与被测量成确定关

系的物理量；转换元件把敏感元件的输出作为它的输入，转换成电路参量；上述电路参数接入基本转换电路，

便可转换成电量输出。

1-4．传感器的性能参数反映了传感器的什么关系？静态参数有哪些？各种参数代表什么意义？动态参数有

那些？应如何选择？

解：在生产过程和科学实验中，要对各种各样的参数进行检测和控制，就要求传感器能感受被测非电量的变

化并将其不失真地变换成相应的电量，这取决于传感器的基本特性，即输出—输入特性。衡量静态特性的重

要指标是线性度、灵敏度，迟滞和重复性等。

1）传感器的线性度是指传感器的输出与输入之间数量关系的线性程度；

2）传感器的灵敏度S是指传感器的输出量增量Δy与引起输出量增量Δy的输入量增量Δx的比值；

3）传感器的迟滞是指传感器在正（输入量增大）反（输入量减小）行程期间其输出-输入特性曲线不重合的

现象；

4）传感器的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，所得特性曲线不一致的程度。

5）传感器的漂移是指在外界的干扰下，输出量发生与输入量无关的、不需要的变化。漂移包括零点漂移和

灵敏度漂移等。

传感器的动态特性是指其输出对随时间变化的输入量的响应特性：频率响应、时间常数、固有频率和阻

尼比等。

1）瞬态响应特性：传感器的瞬态响应是时间响应。在研究传感器的动态特性时，有时需要从时域中对传感

器的响应和过渡过程进行分析。这种分析方法是时域分析法，传感器对所加激励信号的响应称瞬态响应。常

用激励信号有阶跃函数、斜坡函数、脉冲函数等。

2）频率响应特性：传感器对正弦输入信号的响应特性，称为频率响应特性。频率响应法是从传感器的频率

特性出发研究传感器的动态特性。为了减小动态误差和扩大频率响应范围，一般是提高传感器固有频率ω。

n

1-5．某位移传感器，在输入量变化5mm时，输出电压变化为300mV，求其灵敏度。

U300103

解：其灵敏度k60mV/mm

X5103

0

1-6.某检测系统由传感器、放大器和记录仪组成，各环节灵敏度为S1=0.2mV/C，S2=2.0V/mV、S3=5.0mm/V，

求系统总的灵敏度。

解：S0.22.05.02.0mm/℃

1-7.某线性位移测量仪，当被测位移由4.5mm变到5.0mm时，位移测量仪的输出电压由3.5V减至2.5V，

求该仪器的灵敏度。

解：该仪器的灵敏度为

2.53.5

S2

5.04.5mV/mm

1-8.某测温系统由以下四个环节组成，各自的灵敏度如下：

铂电阻温度传感器：0.45Ω/℃

电桥：0.02V/Ω

放大器：100(放大倍数)

笔式记录仪：0.2cm/V

求：(1)测温系统的总灵敏度；

(2)记录仪笔尖位移4cm时，所对应的温度变化值。

解：

（1）测温系统的总灵敏度为

S0.450.021000.