《傳感器原理及的應用》課后答案詳解

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1、實用標準文檔第1章傳感器基礎理論思考題與習題答案1.1什么是傳感器？（傳感器定義）解：能夠感受規(guī)定的被測量并按照一定規(guī)律轉換成可用輸出信號的器件或裝置，通常由敏感元件、轉換元件和調節(jié)轉換電路組成。1.2傳感器特性在檢測系統(tǒng)中起到什么作用？解：傳感器的特性是指傳感器的輸入量和輸出量之間的對應關系，所以它在檢測系統(tǒng)中的作用非常重要。通常把傳感器的特性分為兩種：靜態(tài)特性和動態(tài)特性。靜態(tài)特性是指輸入不隨時間而變化的特性，它表示傳感器在被測量各個值處于穩(wěn)定狀態(tài)下輸入輸出的關系。動態(tài)特性是指輸入隨時間而變化的特性，它表示傳感器對隨時間變化的輸入量的響應

2、特性。1.3傳感器由哪幾部分組成？說明各部分的作用。解：傳感器通常由敏感元件、轉換元件和調節(jié)轉換電路三部分組成。其中，敏感元件是指傳感器中能直接感受或響應被測量的部分，轉換元件是指傳感器中能將敏感元件感受或響應的被測量轉換成電信號的部分，調節(jié)轉換電路是指將非適合電量進一步轉換成適合電量的部分，如書中圖1.1所示。1.4傳感器的性能參數反映了傳感器的什么關系？靜態(tài)參數有哪些？各種參數代表什么意義？動態(tài)參數有那些？應如何選擇？解：在生產過程和科學實驗中，要對各種各樣的參數進行檢測和控制，就要求傳感器能感受被測非電量的變化并將其不失真地變換成相應

3、的電量，這取決于傳感器的基本特性，即輸出—輸入特性。衡量靜態(tài)特性的重要指標是線性度、靈敏度，遲滯和重復性等。意義略（見書中）。動態(tài)參數有最大超調量、延遲時間、上升時間、響應時間等，應根據被測非電量的測量要求進行選擇。1.5某位移傳感器，在輸入量變化5mm時，輸出電壓變化為300mV，求其靈敏度。解：其靈敏度1.6某測量系統(tǒng)由傳感器、放大器和記錄儀組成，各環(huán)節(jié)的靈敏度為：S1=0.2mV/℃、精彩文案實用標準文檔S2=2.0V/mV、S3=5.0mm/V，求系統(tǒng)的總的靈敏度。1.7某線性位移測量儀，當被測位移由4.5mm變到5.0mm時，位移

4、測量儀的輸出電壓由3.5V減至2.5V，求該儀器的靈敏度。解：該儀器的靈敏度為V/mm1.8某測溫系統(tǒng)由以下四個環(huán)節(jié)組成，各自的靈敏度如下：鉑電阻溫度傳感器：0.45Ω/℃電橋：0.02V/Ω放大器：100(放大倍數)筆式記錄儀：0.2cm/V求：(1)測溫系統(tǒng)的總靈敏度；(2)記錄儀筆尖位移4cm時，所對應的溫度變化值。解：（1）測溫系統(tǒng)的總靈敏度為cm/℃（2）記錄儀筆尖位移4cm時，所對應的溫度變化值為℃1.9有三臺測溫儀表，量程均為0~800℃，精度等級分別為2.5級、2.0級和1.5級，現要測量500℃的溫度，要求相對誤差不超過2

5、.5％，選那臺儀表合理?解：2.5級時的最大絕對誤差值為20℃，測量500℃時的相對誤差為4％；2.0級時的最大絕對誤差值為16℃，測量500℃時的相對誤差為3.2％；1.5級時的最大絕對誤差值為12℃，測量500℃時的相對誤差為2.4％。因此，應該選用1.5級的測溫儀器。1.10某溫度傳感器為時間常數T=3s的一階系統(tǒng)，當傳感器受突變溫度作用后，試求傳感器指示出溫差的1/3和1/2時所需的時間。解：設溫差為A，測此溫度傳感器受幅度為A的階躍響應為(動態(tài)方程不考慮初態(tài))精彩文案實用標準文檔當時，當時，1.11某傳感器為一階系統(tǒng)，當受階躍函數

6、作用時，在t=0時，輸出為10mV；t→∞時，輸出為100mV；在t=5s時，輸出為50mV，試求該傳感器的時間常數。解：由題意知：第2章應變式傳感器思考題與習題答案2.1試述金屬電阻應變片與半導體電阻應變片的應變效應有什么不同?答：金屬電阻的應變效應主要是由于其幾何形狀的變化而產生的，半導體材料的應變效應則主要取決于材料的電阻率隨應變所引起的變化產生的。2.2試述金屬電阻應變片直流測量電橋和交流測量電橋有什么區(qū)別?答：它們的區(qū)別主要是直流電橋用直流電源，只適用于直流元件，交流電橋用交流電源，適用于所有電路元件。2.3采用阻值為120Ω靈敏

7、度系數K=2.0的金屬電阻應變片和阻值為120Ω的固定電阻組成電橋，供橋電壓為4V，并假定負載電阻無窮大。當應變片上的應變分別為1με和1000με時，試求單臂、雙臂和全橋工作時的輸出電壓，并比較三種情況下的靈敏度。解：單臂時，精彩文案實用標準文檔所以應變?yōu)?μ時V，應變?yōu)?000μ時應為V；雙臂時，所以應變?yōu)?時V，應變?yōu)?000μ時應為V；全橋時，所以應變?yōu)?μ時V，應變?yōu)?000μ時應為V。從上面的計算可知：單臂時靈敏度最低，雙臂時為其兩倍，全橋時最高，為單臂的四倍。2.4采用阻值R=120Ω靈敏度系數K=2.0的金屬電阻應變片與阻值

8、R=120Ω的固定電阻組成電橋，供橋電壓為10V。當應變片應變?yōu)?000με時，若要使輸出電壓大于10mV，則可采用單臂、半橋和全橋的哪種方式（設輸出阻抗為無窮大）？解：由于不知