习题集及答案
第1章概述
1.1 什么是传感器？按照国标定义，“传感器”应该如何说明含义？
1.2 传感器由哪几部分组成？试述它们的作用及相互关系。
1.3 简述传感器主要发展趋势，并说明现代检测系统的特征。
1.4 传感器如何分类？按传感器检测的范畴可分为哪几种？
1.5 传感器的图形符号如何表示？它们各部分代表什么含义？应注意哪些问题？
1.6 用图形符号表示一电阻式温度传感器。
1.7 请例举出两个你用到或看到的传感器，并说明其作用。如果没有传感器，应该出现哪种
状况。
1.8 空调和电冰箱中采用了哪些传感器？它们分别起到什么作用？
答案
1.1答：
从广义的角度来说，感知信号检出器件和信号处理部分总称为传感器。我们对传感器定义是：一种能把特定的信息（物理、化学、生物）按一定规律转换成某种可用信号输出的器件和装置。从狭义角度对传感器定义是：能把外界非电信息转换成电信号输出的器件。
我国国家标准（GB7665—87）对传感器（Sensor/transducer）的定义是：“能够感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件和装置”。定义表明传感器有这样三层含义：它是由敏感元件和转换元件构成的一种检测装置；能按一定规律将被测量转换成电信号输出；传感器的输出与输入之间存在确定的关系。按使用的场合不同传感器又称为变换器、换能器、探测器。
1.2答：
组成——由敏感元件、转换元件、基本电路组成；
关系，作用——传感器处于研究对象与测试系统的接口位置，即检测与控制之首。传感器是感知、获取与检测信息的窗口，一切科学研究与自动化生产过程要获取的信息都要通过传感器获取并通过它转换成容易传输与处理的电信号，其作用与地位特别重要。
1.3答：（略）答：
按照我国制定的传感器分类体系表，传感器分为物理量传感器、化学量传感器以及生物量传感器三大类，含12个小类。按传感器的检测对象可分为：力学量、热学量、流体量、光学量、电量、磁学量、声学量、化学量、生物量、机器人等等。
1.5 答：
图形符号（略），各部分含义如下：
①敏感元件：指传感器中直接感受被测量的部分。
②传感器：能感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置,通
常由敏感元件和转换元件组成。
③信号调理器：对于输入和输出信号进行转换的装置。
④变送器：能输出标准信号的传感器答：（略）答：（略）答：（略）
第2章传感器的基本特性
2.1传感器的静态特性是什么？由哪些性能指标描述？它们一般可用哪些公式表示？
表征了2.2传感器的线性度是如何确定的？确定拟合直线有哪些方法？传感器的线性度
L
什么含义？为什么不能笼统的说传感器的线性度是多少。 2.3传感器动态特性的主要技术指标有哪些？它们的意义是什么？
2.4传递函数、频率响应函数和脉冲响应函数的定义是什么？它们之间有何联系与区别？ 2.5有一温度传感器，微分方程为30/30.15dy dt y x +=，其中y 为输出电压（mV) , x 为
输入温度（℃）。试求该传感器的时间常数和静态灵敏度。
2.6有一温度传感器，当被测介质温度为t 1，测温传感器显示温度为t 2时，可用下列方程表
示：()1202/t t dt d ττ=+。当被测介质温度从25℃突然变化到300℃时，测温传感器的时间常数τ0 =120s ，试求经过350s 后该传感器的动态误差。
2.7某力传感器属二阶传感器，固有频率为l000Hz ，阻尼比为0.7，试求用它测量频率为600Hz
的正弦交变力时的振幅相对误差和相位误差。
2.8已知某二阶传感器系统的固有频率为20kHz ，阻尼比为0.1，若要求传感器的输出幅值误
差不大于3%，试确定该传感器的工作频率范围。
2.9设有两只力传感器均可作为二阶系统处理，固有频率分别为800Hz 和2.2kHz ，阻尼比均
为0.4，欲测量频率为400Hz 正弦变化的外力，应选用哪一只？并计算所产生的振幅相对误差和相位误差。
答案
2.1答：
静特性是当输入量为常数或变化极慢时，传感器的输入输出特性，其主要指标有线性度、迟滞、重复性、分辨力、稳定性、温度稳定性、各种抗干扰稳定性。传感器的静特性由静特性曲线反映出来，静特性曲线由实际测绘中获得。人们根据传感器的静特性来选择合适的传感器。 2.2答：
1）实际传感器有非线性存在，线性度是将近似后的拟合直线与实际曲线进行比较，其中存在偏差，这个最大偏差称为传感器的非线性误差，即线性度，
2）选取拟合的方法很多，主要有：理论线性度(理论拟合)；端基线性度(端点连线拟合)；独立线性度(端点平移拟合)；最小二乘法线性度。
3）线性度L γ是表征实际特性与拟合直线不吻合的参数。
4）传感器的非线性误差是以一条理想直线作基准，即使是同一传感器基准不同时得出的线性度也不同，所以不能笼统地提出线性度, 当提出线性度的非线性误差时，必须说明所依据的基准直线。 2.3答：
1）传感器动态特性主要有：时间常数τ；固有频率n ω；阻尼系数ξ。
2）含义：τ越小系统需要达到稳定的时间越少；固有频率n ω越高响应曲线上升越快；当n ω为常数时响应特性取决于阻尼比ξ，阻尼系数ξ越大，过冲现象减弱，1ξ≥时无过冲，不存在振荡，阻尼比直接影响过冲量和振荡次数。 2.4答：（略） 2.5解：
对微分方程两边进行拉氏变换，Y(s)(30s+3)=0.15X(s) 则该传感器系统的传递函数为：
()0.150.05
()()303101
Y s H s X s s s =
==
++ 该传感器的时间常数τ=10，灵敏度k=0.05
2.6解：
动态误差由稳态误差和暂态误差组成。先求稳态误差： 对方程两边去拉氏变换得：
1202()()()s s s T T s T τ=+ 则传递函数为
021()1()1
T s T s s τ=
+ 对于一阶系统，阶跃输入下的稳态误差0ss e =，再求暂态误差：
当t=350s 时，暂态误差为
350/120
()(30025)14.88t e e C -=-=?
故所求动态误差为： ()14.88ss t e e e C =+=? 2.7解：所求幅值误差为0.947,相位滞后52°70′
()2
2
2
2
1
212n
s j n n
n n G j s s j ω
ωωξωωωωξ
ωω===
++??-+????
则，频率为600Hz 时的幅值为
|()|0.947G j ω=
=
=
相对误差为
（1-0.947）×100%=5.3%
11226002(
)20.710005270'6001()1()
1000
n tg tg ωξω?ωω--??
=-=-=--- 2.8解：()2
2
2
2
1
212n
s j n n
n n G j s s j ω
ωωξωωωωξ
ωω===
++??-+????
2 |()|
G jω==
=
令|()| 1.03
G jw=，2
()
10000
ω
ω
=′则
2 1.960.05740
ωω
-+=
′′解得12
1.930.03
ωω
==
′，′代入上式，得12
1389173
Hz Hz
ωω
==
，
令|()|0.97
G jw=，则
2 1.960.06280
ωω
--=
′′解得3 1.99
ω=
′（舍负）代入上式，得
31411Hz
ω=
由图2-18二阶传感器系统的幅频特性曲线知，该传感器的工作频率范围为：
13891411
Hz Hz
ω
＜＜或173Hz
ω＜
2.9解：ξ=0.4＜1，由二阶传感器的频率特性，固有频率比被测信号频率越大越好，故应选固有频率为2.2kHz的那只。
()2
2
22
1
2
12
n
s j
n n
n n
G j
s s
j
ω
ω
ω
ξωωωω
ξ
ωω
=
==
++??
-+
??
??
2 |()|0.940
G jw===
相对误差为（1-0.940）×100%=6.0%
11
22
400
2()20.4
2200833'
1()1()
2200
n
tg tg
ω
ξ
ω
?
ω
ω
--
??
=-=-=-
--
故相位滞后8°33′。
第3章 电阻应变式传感器
3.1 何为电阻应变效应？怎样利用这种效应制成应变片？
3.2 什么是应变片的灵敏系数？它与金属电阻丝的灵敏系数有何不同？为什么？ 3.3 为什么增加应变片两端电阻条的横截面积便能减小横向效应？
3.4 金属应变片与半导体应变片在工作原理上有何不同？半导体应变片灵敏系数范围是多
少，金属应变片灵敏系数范围是多少？为什么有这种差别，说明其优缺点。举例说明金属丝电阻应变片与半导体应变片的相同点和不同点。
3.5 一应变片的电阻R=120Ω，灵敏系数k =2.05，用作应变为800/m m μ的传感元件。
求：①R ?和/R R ?；② 若电源电压U =3V ，初始平衡时电桥的输出电压U 0。 3.6 在以钢为材料的实心圆柱形试件上，沿轴线和圆周方向各贴一片电阻为120Ω的金属应
变片R 1和R 2（如图3-28a 所示），把这两应变片接入电桥（见图3-28b ）。若钢的泊松系数0.285μ=，应变片的灵敏系数k =2，电桥电源电压U =2V ，当试件受轴向拉伸时，测得应变片R 1的电阻变化值10.48R ?=Ω。试求：①轴向应变；②电桥的输出电压。
3.7 一测量吊车起吊重物的拉力传感器如图3-29a 所示。R 1、R 2、R 3、R 4按要求贴在等截面
轴上。已知:等截面轴的截面积为0.00196m 2，弹性模量E =2×1011N /m 2，泊松比0.3μ=，且R 1=R 2=R 3=R 4=120Ω, 所组成的全桥型电路如题图3-29b 所示，供桥电压U =2V 。现测得输出电压U 0=2.6mV 。求：①等截面轴的纵向应变及横向应变为多少？②力F 为多少？
3.8
已知：有四个性能完全相同的金属丝应变片（应变灵敏系数2k =）
, 将其粘贴在梁式
测力弹性元件上，如图3-30所示。在距梁端
0l 处应变计算公式为
26Fl Eh b
ε=
设力100F N =，0100l mm =，5h mm =，20b mm =，52
210/E N mm =?。求：
①说明是一种什么形式的梁。在梁式测力弹性元件距梁端0l 处画出四个应变片粘贴位置，并画出相应的测量桥路原理图；②求出各应变片电阻相对变化量；③当桥路电源电压为6V 时，负载电阻为无穷大，求桥路输出电压U 0是多少？
图3-29
图 3-30
图3-28
3.9 图3-31为一直流电桥，负载电阻R L 趋于无穷。图中E=4V ，R 1=R 2=R 3=R 4=120Ω，试求：
① R 1为金属应变片，其余为外接电阻，当R 1的增量为ΔR 1=1.2Ω时，电桥输出电压U 0=? ② R 1、R 2为金属应变片，感应应变大小变化相同，其余为外接电阻，电桥输出电压U 0=? ③ R 1、R 2为金属应变片，如果感应应变大小相反，且ΔR 1=ΔR 2 =1.2Ω，电桥输出电压U 0=?
答案
3.1 答：
导体在受到拉力或压力的外界力作用时，会产生机械变形，同时机械变形会引起导体阻值的变化，这种导体材料因变形而使其电阻值发生变化的现象称为电阻应变效应。 当外力作用时，导体的电阻率ρ、长度l 、截面积S 都会发生变化，从而引起电阻值R 的变化，通过测量电阻值的变化，检测出外界作用力的大小。 3.2答：
金属丝灵敏系数0k 主要由材料的几何尺寸决定的。受力后材料的几何尺寸变化为
(12)μ+，电阻率的变化为()//ρρε?。而实际应变片的灵敏系数应包括基片、粘合剂以
及敏感栅的横向效应。虽然长度相同，但应变状态不同，金属丝做成成品的应变片（粘贴到试件上）以后，灵敏系数降低了。 3.3答：
敏感栅越窄，基长越长的应变片，横向效应越小，因为结构上两端电阻条的横截面积大的应变片横向效应较小。 3.4答：
金属导体应变片的电阻变化是利用机械形变产生的应变效应，对于半导体而言，应变传感器主要是利用半导体材料的压阻效应。金属电阻丝的灵敏系数可近似写为 012k μ≈+，即0 1.52k ≈～；半导体灵敏系数近似为 ()0//k E ρρεπ≈?=≈50～100。
3.5解：
2.05;800/k m m εμ==
/0.0164;0.2R R k R ε∴?=?=?≈Ω应变引起的电阻变化
033 1.234R U V U mV R
?==
?=当电源电压时，电桥输出电压
3.6解1：
1）11
/R R k ε
?=
则轴向应变为：
1/0.48/120
0.0022
R R k ε?=
==
2）电桥的输出电压为：
011
(1)220.002 1.285 5.1422
U Uk mV εμ=+=????=
解2：
112;120;0.48;2k R R U V ==Ω?=Ω=
11
01142R R k
U
U R R mV
ε?=
=??=/轴向应变： 0.002电桥输出电压： /
3.7解：
211212340120;0.3;0.00196;210/;2; 2.6R R R R S m E N m U V U mV μ====Ω===?==
50.156//0.0008125
120.0004875
3.18510U R R U
l R R R R
l k r l
r l
F SE N εμμε?=
=Ω???====+??=-=-==?按全桥计算：轴向应变：横向应变：力：
3.8解：
①梁为一种等截面悬臂梁；应变片沿梁的方向上下平行各粘贴两个；
②5202;100;100;5;2;210/k F N l mm h mm b mm E N m ======?
02620.012Fl R
k R Eh b
ε?∴===应变片相对变化量为：
③060.072R
V U V R
?=?=桥路电压6时,输出电压为：
3.9解:
①100.0104E R R U V R
?=
?=因为只有为应变片,电桥输出按单臂电桥计算， ②00U V =因为两应变片变化大小相同，相互抵消无输出， ③120,0.022E R R R U V R
?=
?=因为应变时大小变化相反,电桥输出按半桥计算，
第4章 电容式传感器
4.1 如何改善单极式变极距型电容传感器的非线性？
4.2 为什么高频工作时的电容式传感器连接电缆的长度不能任意变化？
4.3 差动式变极距型电容传感器，若初始容量1280C C pF ==，初始距离04mm δ=，当动
极板相对于定极板位移了0.75mm δ?=时，试计算其非线性误差。若改为单极平板电容，初始值不变，其非线性误差有多大？
4.4 电容式传感器有哪几类测量电路？各有什么特点？差动脉冲宽度调制电路用于电容传
感器测量电路具有什么特点？ 4.5 一平板式电容位移传感器如图4-5所示，已知：极板尺寸4a b mm ==，极板间隙
00.5mm δ=，极板间介质为空气。求该传感器静态灵敏度；若极板沿x 方向移动2mm ，求此时电容量。
4.6 已知：圆盘形电容极板直径50D mm =，间距00.2mm δ=，在电极间置一块厚0.1mm
的云母片（7r ε=），空气（01ε=）。求：①无云母片及有云母片两种情况下电容值1C 及2C 是多少？②当间距变化0.025mm δ?=时，电容相对变化量11/C C ?及22/C C ?是多少？
4.7 压差传感器结构如图4-30a 所示，传感器接入二极管双T 型电路，电路原理示意图如图
4-30b 所示。已知电源电压U E =10V ，频率f = 1MHz ，R 1=R 2=40kΩ，压差电容C 1=C 2=10pF ，R L =20kΩ。试分析，当压力传感器有压差P H ＞P L 使电容变化ΔC=1pF 时，一个周期内负载电阻上产生的输出电压U RL 平均值的大小与方向。
答案
4.1答：
非线性随相对位移0/δδ?的增加而增加，为保证线性度应限制相对位移的大小；起始极距0δ与灵敏度、线性度相矛盾，所以变极距式电容传感器只适合小位移测量；为提高传感器的灵敏度和改善非线性关系，变极距式电容传感器一般采用差动结构。
4.2答：
低频时容抗c X 较大，传输线的等效电感L 和电阻R 可忽略。而高频时容抗c X
减小，
a)
b)
图4-30
等效电感和电阻不可忽略，这时接在传感器输出端相当于一个串联谐振，有一个谐振频率0f 存在，当工作频率0f f ≈谐振频率时，串联谐振阻抗最小，电流最大，谐振对传感器的输出起破坏作用，使电路不能正常工作。通常工作频率10MHz 以上就要考虑电缆线等效电感
0L 的影响。
4.3解：若初始容量1280C C pF ==，初始距离04mm δ=，当动极板相对于定极板位移了
0.75mm δ?=时，非线性误差为：
22
0.75(
)100%(
)100% 3.5%4
L δ
γδ?=?=?= 改为单极平板电容，初始值不变，其非线性误差为：
0.75
100%100%18.75%4
L δ
γδ?=
?=
?= 4.4（略）
4.5解：对于平板式变面积型电容传感器，它的静态灵敏度为： 0121110
88.85107.0810g C b k Fm a εδ---=
==??=? 极板沿x 方向相对移动2mm 后的电容量为：
12130()8.85100.0042
1.416100.5b a x C F εδ---????=
==? 4.6解：1）123
101408.8510 3.14 2.510 3.4710210
S C F εδ----????===?? 12310
24
048.8510 3.14 2.510 6.0810*******
r
S
C F d d εδε-----????===??-+?+
2）令0r d d δδε=-+′
，则
10100
0.0250.1430.20.025
1C C δδδδδδδ???=
===?-?-- 220.0250.2800.11430.0251C C δδδδδδδ???====?-?--′′′
4.7解：当H L P P >时，12C C <；212C C C -=??
4612122
(2)4080
()21010102100.36()6060
L RL L E L R R R U R U f C C V R R -+?=
-=??????=-+? 由于12C C <，电压UE 的负半周占优势，故RL U 的方向下正上负。
第5章 电感式传感器
5.1 何谓电感式传感器？电感式传感器分为哪几类？各有何特点？ 5.2 提高电感式传感器线性度有哪些有效的方法。
5.3 说明单线圈和差动变间隙式电感传感器的结构、工作原理和基本特性。 5.4 说明产生差动电感式传感器零位残余电压的原因及减小此电压的有效措施。 5.5 为什么螺线管式电传感器比变间隙式电传感器有更大的测位移范围？
5.6 电感式传感器测量电路的主要任务是什么？变压器式电桥和带相敏整流的交流电桥在
电感式传感器测量电路中各可以发挥什么作用？采用哪种电路可以获得理想输出。 5.7 概述变间隙式差动变压器的结构、工作原理和输出特性，试比较单线圈和差动螺线管式
电传感器的基本特性，说明它们的性能指标有何异同？
5.8 差动变压器式传感器的测量电路有几种类型？试述差动整流电路的组成和基本原理。为
什么这类电路可以消除零点残余电压？ 5.9 概述差动变压器式传感器的应用范围，并说明用差动变压器式传感器检测振动的基本原
理。
5.10 什么叫电涡流效应？说明电涡流式传感器的基本结构与工作原理。电涡流式传感器的
基本特性有哪些？它是基于何种模型得到的？
5.11 电涡流式传感器可以进行哪些物理量的检测？能否可以测量非金属物体，为什么？ 5.12 试用电涡流式传感器设计一在线检测的计数装置，被测物体为钢球。请画出检测原理
框图和电路原理框图。
答案
5.1答：
电感式传感器是一种机-电转换装置，电感式传感器是利用线圈自感和互感的变化实现非电量电测的一种装置，传感器利用电磁感应定律将被测非电量转换为电感或互感的变化。它可以用来测量位移、振动、压力、应变、流量、密度等参数。
电感式传感器种类：自感式、涡流式、差动式、变压式、压磁式、感应同步器。 工作原理：自感、互感、涡流、压磁。
5.2答：
电感传感器采用差动形式，转换电路采用相敏检波电路可有效改善线性度。
5.3（略）
5.4答：
差动变压器式传感器的铁芯处于中间位置时，在零点附近总有一个最小的输出电压0U ，将铁芯处于中间位置时，最小不为零的电压称为零点残余电压。产生零点残余电压的主要原因是由于两个次级线圈绕组电气系数（互感 M 、电感L 、内阻R ）不完全相同，几何尺寸也不完全相同，工艺上很难保证完全一致。
为减小零点残余电压的影响，除工业上采取措施外，一般要用电路进行补偿：①串联电阻；②并联电阻、电容，消除基波分量的相位差异，减小谐波分量；③加反馈支路，初、次级间加入反馈，减小谐波分量；④相敏检波电路对零点残余误差有很好的抑制作用。
5.5答：
螺线管式差动变压器传感器利用互感原理，结构是：塑料骨架中间绕一个初级线圈，两次级线圈分别在初级线圈两边，铁心在骨架中间可上下移动，根据传感器尺寸大小它可测量1~100mm 范围内的机械位移。变间隙式电感传感器是利用自感原理，衔铁的与铁芯之间位移（气隙）与磁阻的关系为非线性关系，可动线性范围很小，因此测量范围受到限制。
5.6（略） 5.7（略） 5.8（略） 5.9（略） 5.10答：
1）块状金属导体置于变化的磁场中或在磁场中作用切割磁力线运动时，导体内部会产生一圈圈闭和的电流，这种电流叫电涡流，这种现象叫做电涡流效应。
2）形成涡流必须具备两个条件：第一存在交变磁场；第二导电体处于交变磁场中。电涡流式传感器通电后线圈周围产生交变磁场，金属导体置于线圈附近。当金属导体靠近交变磁场中时，导体内部就会产生涡流，这个涡流同样产生交变磁场。由于磁场的反作用使线圈的等效电感和等效阻抗发生变化，使流过线圈的电流大小、相位都发生变化。通过检测与阻抗有关的参数进行非电量检测。
3）因为金属存在趋肤效应，电涡流只存在于金属导体的表面薄层内，实际上涡流的分布是不均匀的。涡流区内各处的涡流密度不同，存在径向分布和轴向分布。所以电涡流传感器的检测范围与传感器的尺寸（线圈直径）有关。
4）回路方程的建立是把金属上涡流所在范围近似看成一个单匝短路线圈作为等效模型。 5.11答：
1）凡是能引起22R L M 、、变化的物理量，均可以引起传感器线圈11R L 、 的变化，可以进行非电量检测；如被测体（金属）的电阻率ρ，导磁率μ，厚度d ，线圈与被测体之间的距离x ，激励线圈的角频率ω等都可通过涡流效应和磁效应与线圈阻抗Z 发生关系，使11R L 、变化；若控制某些参数不变，只改变其中一个参数，便可使阻抗Z 成为这个参数的单值函数。
2）电涡流传感器不可以直接测量非金属物体，这是由于传感器本身特性决定的。
5.12（略）
第6章 磁电式传感器
6.1 试述磁电感应式传感器的工作原理和结构形式。 6.2 说明磁电感应式传感器产生误差的原因及补偿方法。
6.3 为什么磁电感应式传感器的灵敏度在工作频率较高时，将随频率增加而下降？ 6.4 什么是霍尔效应？
6.5 霍尔元件常用材料有哪些？为什么不用金属做霍尔元件材料？ 6.6 霍尔元件不等位电势产生的原因有哪些？
6.7 某一霍尔元件尺寸为10L mm =， 3.5b mm =, 1.0d mm =，沿L 方向通以电流
1.0I mA =，在垂直于L 和b 的方向加有均匀磁场0.3B T =，灵敏度为22/()V A T ?，
试求输出霍尔电势及载流子浓度。
6.8 试分析霍尔元件输出接有负载L R 时，利用恒压源和输人回路串联电阻T R 进行温度补偿
的条件。
6.9 霍尔元件灵敏度40/()H K V A T =?，控制电流 3.0I mA =，将它置于4
110-?～
4510T -?线性变化的磁场中，它输出的霍尔电势范围有多大？
6.10列举l ～2个霍尔元件的应用例子。查找l ～2个应用磁敏电阻制作的产品实例。 6.11磁敏电阻温度补偿有哪些方法？磁敏二极管温度补偿有哪些方法？有哪些特点？ 6.12 比较霍尔元件、磁敏电阻、磁敏晶体管，它们有哪些相同之处和不同之处？简述其各
自的特点。
答案
6.1（略） 6.2答：
磁电感应式传感器两个基本元件，即永久磁铁和线圈，永久磁铁在使用前需要有稳定性处理，主要是线圈中电流产生的磁场对恒定磁场的作用（称为线圈磁场效应）是不能忽略的，需要采用补偿线圈与工作线圈相串联加以补偿。当环境温度变化较大时传感器温度误差较大，必须加以补偿。 6.3答：
因为磁电感应式传感器的灵敏度为(/)e υ，振动频率过高时，线圈阻抗增大，使传感器灵敏度随振动频率增加而下降。 6.4答：
通电的导体（半导体）放在磁场中，电流与磁场垂直，在导体另外两侧会产生感应电动势，这种现象称霍尔效应。 6.5答：
1）任何材料在一定条件下都能产生霍尔电势，但不是都可以制造霍尔元件。只有半导体材料适于制作霍尔元件。又因一般电子迁移率大于空穴的迁移率，所以霍尔元件多采用N 型半导体制造。
2）金属材料电子浓度虽然很高，但电阻率很小很小，使霍尔电势H U 很小，因此不适于做霍尔元件材料。 6.6答：
霍尔电势不为零的原因是，霍尔引出电极安装不对称，不在同一等电位面上；激励电极接触不良，半导体材料不均匀造成电阻率ρ不均匀等原因。
6.7解：
1919
19
22/(), 1.0,0.36.610, 3.5, 1.0 1.6100.0010.3
28.41100.0066 1.6100.001
H H H H K V A T I mA B T U K IB mV
L mm b mm de mm e IB n U ed --∴=?====∴====??=-
==???? 输出霍尔电势： ，载流子浓度为：
6.8（略） 6.9解：
4440/(), 3.0,1105101260H H H H H K V A T I mA B T U K IB V U K IB V
μμ--∴=?==?-?==== 输出霍尔电势范围是： 低端： 高端：
6.10（略） 6.11（略） 6.12答：
霍尔元件具有体积小、外围电路简单、动态特性好、灵敏度高、频带宽等许多优点，在霍尔元件确定后，可以通过测量电压、电流、磁场来检测非电量，如力、压力、应变、振动、加速度等等，所以霍尔元件应用有三种方式：①激励电流不变，霍尔电势正比于磁场强度，可进行位移、加速度、转速测量。②激励电流与磁场强度都为变量，传感器输出与两者乘积成正比，可测量乘法运算的物理量，如功率。③磁场强度不变时，传感器输出正比于激励电流，可检测与电流有关的物理量，并可直接测量电流。
磁敏电阻与霍尔元件属同一类，都是磁电转换元件，两者本质不同是磁敏电阻没有判断极性的能力，只有与辅助材料(磁钢)并用才具有识别磁极的能力。
磁敏二极管可用来检测交直流磁场，特别是弱磁场。可用作无触点开关、作箱位电流计、对高压线不断线测电流、小量程高斯计、漏磁仪、磁力探伤仪等设备装置。磁敏三极管具有较好的磁灵敏度，主要应用于①磁场测量，特别适于10-6T 以下的弱磁场测量，不仅可测量磁场的大小，还可测出磁场方向；②电流测量。特别是大电流不断线地检测和保护；③制作无触点开关和电位器，如计算机无触点电键、机床接近开关等；④漏磁探伤及位移、转速、流量、压力、速度等各种工业控制中参数测量。
第7章 压电式传感器
7.1 什么是压电效应？什么是正压电效应和逆压电效应？
7.2 石英晶体和压电陶瓷的压电效应有何不同之处？为什么说PZT 压电陶瓷是优能的压电
元件？比较几种常用压电材料的优缺点，说出各自适用于什么场合？ 7.3 压电传感器能否用于静态测量？试结合压电陶瓷加以说明。
7.4 压电元件在使用时常采用多片串联或并联的结构形式。试述在不同接法下输出电压、电
荷、电容的关系，它们分别适用于何种应用场合？
7.5 电压放大器和电荷放大器本质上有何不同，电荷放大器和电压放大器各有何特点？它们
各自适用于什么情况？
7.6 己知电压前置放大器输人电阻及总电容分别为1i R M =Ω，100i C pF =，求与压电加
速度计相配，测1Hz 振动时幅值误差是多少？ 7.7 已知电压式加速度传感器阻尼比0.1ξ=。若其无阻尼固有频率032f kHz =, 要求传感
器输出幅值误差在5%以内，试确定传感器的最高响应频率。
7.8 一压电加速度计，供它专用电缆的长度为1.2m ，电缆电容为100pF ，压电片本身电容
为1000pF 。出厂标定电压灵敏度为100/V g ，若使用中改用另一根长2.9m 电缆，其电容量为300pF ，问其电压灵敏度如何改变？ 7.9 为什么压电器件一定要高阻抗输出？
7.10 用石英晶体加速度计及电荷放大器测量加速度，已知：加速度计灵敏度为5PC /g ，电
荷放大器灵敏度为50m V /PC ，当机器加速度达到最大值时，相应输出电压幅值为2V ，试求该机器的振动加速度。
答案
7.1答：
某些电介质在沿一定的方向受到外力的作用变形时，由于内部电极化现象同时在两个表面上产生符号相反的电荷，当外力去掉后，恢复到不带电的状态；而当作用力方向改变时，电荷的极性随着改变。晶体受力所产生的电荷量与外力的大小成正比。这种现象称为正压电效应。如对晶体施加一定变电场，晶体本身将产生机械变形，外电场撤离，变形也随之消失，称为逆压电效应
7.2答：
1）石英晶体整个晶体是中性的，受外力作用而变形时没有体积变形压电效应，但它具有良好的厚度变形和长度变形压电效应。压电陶瓷PZT 是一种多晶铁电体，原始的压电陶瓷材料并不具有压电性，必须在一定温度下做极化处理后，留下了很强的剩余极化强度，才能使其呈现出压电特性。
2）比较石英晶体12d 、11d ，压电陶瓷的纵向压电常数33d 大的多，是它们的上百倍。所以压电陶瓷制作的传感器灵敏度高。常用的优能压电陶瓷是锆钛酸铅（PZT ），它具有很高的介电常数，工作温度可达250℃。 3）（略）
7.3答：
1）由压电传感器的等效电路可见，要保证输出信号与输入作用力间的线性关系，只有在负载电阻较大，工作频率较高时，传感器电荷才能得以保存补充，需要测量电路具有无限大的输入阻抗。但实际上这是不可能的，故压电传感器只能作动态测量，不宜作静态信号测量，只能在其上加交变力，电荷才能不断得到补充，并给测量电路一定的电流。
2）（略）
7.4.答：
1）在压电式传感器中，为了提高灵敏度，往往采用多片压电芯片构成一个压电组件。其中最常用的是两片结构；根据两片压电芯片的连接关系，可分为串联和并联连接，常用的是并联连接，可以增大输出电荷，提高灵敏度。
2）如果按相同极性粘贴，相当两个压电片（电容）串联。输出总电容为单片电容的一半，输出电荷与单片电荷相等，输出电压是单片的两倍；若按不同极性粘贴，相当两个压电片（电容）并联，输出电容为单电容的两倍，极板上电荷量是单片的两倍，但输出电压与单片相等。
7.5答：（略）
7.6解：
1;1,100i i f Hz R M C pF ∴==Ω=信号频率放大器输入电阻电容
幅值误差为：
()()()()()
10.99
()()
im m im i
im im im im im U dF U C U U U U U ωωω=∞=
-∞=-=-∞∞
相对误差为：
(10.99)100%1%-?=
7.7解：
00.1,32;f kHz ζ∴==已知阻尼比固有频率
控制传感器在5%以内的幅值误差为：
|()|0.95u j ω=
==
式中f 为最高响应频率：
45.40f kHz =
7.8解：
1.2,,;100/100/c a u u c a i i
m C pF C pF K V g d d
K V g
C C C pF pF C =∴=
==++++已知压电加速度计电缆长度为电缆电容=100传感器电容=1000电压灵敏度为电压灵敏度1001000
6
6
100/0.11102.90.111084.62/i u c a c u c a C d d
K V g
C C pF pF
d m C pF
d K V g
C C pF pF
≈==++=??≈==++因较小忽略前置电路输入电容电压灵敏度为：1001000求出：更换电缆，电容=300电压灵敏度为：3001000
可见电缆加长后电压灵敏度下降。
7.9（略）
7.10解：
5/50/PC g mV PC 已知加速度计灵敏度为，电荷放大器灵敏度为
当输出幅值为2V 时，机器振动加速度为：
2/50/0.85/V mV PC
g g PC g
=
=
第8章 光电效应及器件
8.1什么是内光电效应？什么是外光电效应？说明其工作原理并指出相应的典型光电器件。 8.2普通光电器件有哪几种类型？各有何特点？利用光电导效应制成的光电器件有哪些？用
光生伏特效应制成的光电器件有哪些？ 8.3普通光电器件都有哪些主要特性和参数？
8.4什么是光敏电阻的亮电阻和暗电阻？暗电阻电阻值通常在什么范围？ 8.5试述光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管和光电池的工作原理。如何正确选用这些器件？
举例说明。
8.6光敏二极管由哪几部分组成，它与普通二极管在使用时有什么不同？请说明原理。 8.7光敏三极管与普通三极管的输出特性是否相同？主要区别在哪里？
8.8何为光电池的开路电压及短路电流？为什么作为检测元件时要采用短路电流输出形式，
作为电压源使用时采用开路电压输出形式？ 8.9光电池的结构特征是什么？它如何工作的？
8.10采用波长为0.8～0.9m μ的红外光源时，宜采用哪种材料的光电器件做检测元件？为什么？
8.11反射式光电传感器常见的有哪些类型？有什么特点？应用时要注意哪些影响？ 8.12举出日常生活中的两个光电式传感器的应用例子，并说明原理。
8.13试拟定一光电开关用于自动装配流水线上工件计数检测系统（用示意图表示出装置结
构），并画出计数电路原理示意图， 并说明其工作原理。
8.14试叙述智能小车设计中，如何利用反射式光电传感器实现“寻迹”功能，并设计出光电传
感器检测电路原理图。
8.15光电传感器控制电路如图8-53所示，
试分析电路工作原理：① GP —IS01是什么器件，内部由哪两种器件组成？② 当用物体遮挡光路时，发光二极管LED 有什么变化？③ R 1是什么电阻，在电路中起到什么作用？如果V D 二极管的最大额定电流为60mA ， R 1应该如何选择？④ 如果GP —IS01中的V D 二极管反向连接，电路状态如何？晶体管VT 、
LED 如何变化？ 8.16光栅传感器的基本原理是什么？莫尔条纹是如何形成的？有何特点？分析光栅传感器
具有较高测量精度的原因。
8.17某光栅的栅线密度为100线/mm ，要使形成莫尔条纹宽度为10mm ，求栅线夹角θ是
多少?
答案：
8.1答：当用光照射物体时，物体受到一连串具有能量的光子的轰击，于是物体材料中的电
子吸收光子能量而发生相应的电效应（如电阻率变化、发射电子或产生电动势等）。这种现象称为光电效应。
图
8-53
1）当光线照在物体上,使物体的电导率发生变化，或产生光生电动势的现象叫做内光电效应，内光电效应又分为光电导效应和光生伏特效应。入射光强改变物质导电率的物理现象称光电导效应，典型的光电器件有光敏电阻；光照时物体中能产生一定方向电动势的现象叫光生伏特效应，光电池、光敏晶体管。
2）在光线作用下，物体内的电子逸出物体表面向外发射的现象称为外光电效应，典型的光电器件有光电管、光电倍增管。
8.2答：（略） 8.3答：
光照特性；光谱特性；伏安特性；温度特性；频率特性等 8.4答：
暗电阻，无光照时的电阻为暗电阻，暗电阻电阻值范围一般为0.5～200MΩ； 亮电阻、受光照时的电阻称亮电阻，亮电阻的阻值一般为0.5～20KΩ。 8.5答：（略） 8.6答：（略） 8.7答：（略） 8.8答：
1）光生电动势与照度之间关系为开路电压曲线，短路电流是指外接负载电阻相对于光电池内阻很小时的光电流值。
2）短路电流曲线在很大范围内与光照度成线性关系，因此光电池作为检测元件使用时，一般不作电压源使用，而作为电流源的形式应用。而开路电压与光照度关系在照度为2000lx 以上趋于饱和呈非线性关系，因此适于作电压源使用。 8.9答：（略） 8.10答：
1）采用波长为0.8～0.9m μ的红外光源时，宜采硅光电池或硅光敏管，其光谱响应峰值在0.8m μ附近，波长范围在0.4～1.2m μ。
2）其中硅光电池适于接受红外光，可以在较宽的波长范围内应用。
8.11答：（略） 8.12答：（略） 8.13答：（略） 8.14答：（略） 8.15电路分析：
1）GP —IS01是光电开关器件，内部由发光二极管和光敏晶体管组成；
2）当用物体遮挡光路时，Vg 无光电流VT 截止，发光二极管LED 不发光；
3）R 1是限流电阻，在电路中可起到保护发光二极管V D 的作用；如果V D 二极管的最大额定电流为60mA ，选择电阻大于R 1 =（12V-0.7）/0.6 = 18.8Ω。
4）如果GP —IS01中的V D 二极管反向连接，Vg 无光电流VT 截止，发光二极管LED 不发光；电路无状态变化。
8.16答：（略） 8.17解：
已知：光栅的栅线密度为100线/mm 即W=0.02mm ，B=10mm
//0.02/100.002B W W B rad
θ
θ∴====
(即0°06′53″)
第9章新型光电传感器
9.1 象限探测器与PSD光电位置传感器有什么异同？各有哪些特点？
9.2 叙述SSPD自扫描光电二极管阵列工作原理及主要参数特征。
9.3 CCD电荷耦合器主要由哪两个部分组成？试描述CCD输出信号的特点。
9.4 试述CCD的光敏元和读出移位寄存器工作原理。
9.5 用CCD做几何尺寸测量时应该如何由像元数确定测量精度。
9.6 CCD信号二值化处理电路主要有哪种电路形式，可起到什么作用？
9.7说明光纤传感器的结构和特点，试述光纤的传光原理。
9.8 当光纤的折射率N1=1.46，N2=1.45时，如光纤外部介质N0=1，求最大入射角θc的值。
9.9 什么是光纤的数值孔径？物理意义是什么？NA取值大小有什么作用？有一光纤，其纤
芯折射率为1.56，包层折射率为1.24，求数值孔径为多少？
9.10光纤传感器有哪两大类型？它们之间有何区别？
9.11 图9-36为Y结构型光纤位移测量原理图，光源的光经光纤的一个分支入射，经物体反
射后光纤的另一分支将信号输出到光探测器上。光探测器的输出信号与被测距离有什么样关系，试说明其调制原理，画出位移相对输出光强的特性曲线。
9.12光纤可以通过哪些光的调制技术进行非电量的检测，说明原理。
9.13埋入式光纤传感器有哪些用途，举例说明可以解决哪些工程问题。
答案
9.1答：
1）象限探测器它是利用光刻技术，将一个整块的圆形或方形光敏器件敏感面分隔成若干个面积相等、形状相同、位置对称的区域，这就构成了象限探测器。PSD光电位置传感器是一种对入射到光敏面上的光点位置敏感的光电器件。两种器件工作机理不同，但其输出信号与光点在光敏面上的位置有关。光电位置传感器被广泛应用于激光束对准、平面度检测、二维坐标检测以及位移和振动测量系统。
2）象限探测器有几个明显缺点：它需要分割从而产生死区，尤其当光斑很小时，死区
的影响更明显。若被测光斑全部落入某个象限时，输出的电信号无法表示光斑位置，因此它的测量范围、控制范围都不大，测量精度与光强变化及漂移密切相关，因此它的分辨率和精度受到限制。与象限探测器相比PSD传感器有以下特点：
（1）它对光斑的形状无严格要求，即输出信号与光的聚焦无关，只与光的能量中心位置有关，这给测量带来很多方便。
（2）光敏面上无须分割，消除了死区，可连续测量光斑位置，位置分辨率高，一维PSD 可达0.2μm。
（3）可同时检测位置和光强，PSD器件输出的总光电流与入射光强有关，而各信号电极输出光电流之和等于总光电流，所以由总光电流可求得相应的入射光强。
9.2答：（略）
9.3答：
1）CCD基本结构由MOS光敏元阵列和读出移位寄存器两部分组成。
2）CCD电极传输电荷方向（向右或向左）是通过改变三相时钟脉冲的时序来控制的，输出的幅值与对应的光敏元件上电荷量成正比。信号电荷的输出的方式主要有电流输出和电压输出两种，电流输出型是输出电流与电荷成正比，在输出电路负载上形成输出电流。
9.4答：（略）
9.5答：
两个光敏像元的空间尺寸必须小于被测量的最小尺寸。 可测量的范围是像元总宽度： 如，1024（相元数）×0.014mm （光敏像元的空间尺寸）=14.3mm （测量范围）。 9.6答：
普遍采用的CCD 视频信号二值化处理电路是电压比较器，比较器的反相端接一个阈值电平，视频信号电平高于阈值电平的部分均输出高电平，而低于阈值电平部分均输出低电平，在比较器的输出端就得到只有高低两种电平的二值信号，二值化处理是把图像和背景作为分离的二值图像对待。反映在CCD 视频信号中所对应的图像尺寸边界处会有明显的电平急剧变化，通过二值化处理把CCD 视频信号中图像尺寸部分与背景部分分离成二值电平。 9.7答：（略） 9.8解：
1201.46, 1.45,1arcsin 0.1706949'
c N N N θ======? 已知：
9.9答：
1
）数值孔径定义为：NA =
率有多大，只有在2c θ张角之内的入射光才能被光纤接收、传播。若入射角超出这一范围，光线会进入包层漏光。
2）NA 越大集光能力越强，光纤与光源间耦合会更容易，但NA 越大光信号畸变越大，所以要选择适当。
3
）121.56 1.240.9466N N NA ==== 已知：，，
9.10答：
光纤传感器大致可分为功能型和非功能型两大类，它们的基本组成相似，有光源、入射光纤、调制器、出射光纤、光敏器件。
功能型又称传感型，这类传感器利用光纤本身对外界被测对象具有敏感能力和检测功能，光纤不仅起到传光作用，而且在被测对象作用下使光强、相位、偏振态等光学特性得到调制，调制后的信号携带了被测信息。如果外界作用时光纤传播的光信号发生变化，使光的路程改变，相位改变，将这种信号接收处理后，可以得到与被测信号相关的变化电信号。
非功能型又称传光型，这时光纤只作传播光媒介，待测对象的调制功能是由其它转换元件实现的，光纤的状态是不连续的，光纤只起传光作用。 9.11答：（略） 9.12答：
光强度调制：利用外界物理量改变光纤中的光强度，通过测量光强的变化测量被测信息。根据光纤传感器探头结构形式可分为透射、反射、折射等方式调制。
相位调制：一般压力、张力、温度可以改变光纤的几何尺寸（长度），同时由于光弹效应光纤折射率也会由于应变而改变，这些物理量可以使光纤输出端产生相位变化，借助干涉仪可将相位变化转换为光强的变化。干涉系统的种类很多，可根据具体情况采用不同的干涉系统。
频率调制：当光敏器件与光源之间有相对运动时，光敏器件接收到的光频率f s 与光源频率f 不同，这种现象称为光的“多普勒效应”。频率调制方法可以测量运动物体（流体）的速度、流量等。
9.13答：（略）
第1章传感器基础理论思考题与习题答案 1.1什么是传感器？（传感器定义） 解：能够感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置，通常由敏感元件、转换元件和调节转换电路组成。 1.2传感器特性在检测系统中起到什么作用？ 解：传感器的特性是指传感器的输入量和输出量之间的对应关系，所以它在检测系统中的作用非常重要。通常把传感器的特性分为两种：静态特性和动态特性。静态特性是指输入不随时间而变化的特性，它表示传感器在被测量各个值处于稳定状态下输入输出的关系。动态特性是指输入随时间而变化的特性，它表示传感器对随时间变化的输入量的响应特性。 1.3传感器由哪几部分组成？说明各部分的作用。 解：传感器通常由敏感元件、转换元件和调节转换电路三部分组成。其中，敏感元件是指传感器中能直接感受或响应被测量的部分，转换元件是指传感器中能将敏感元件感受或响应的被测量转换成电信号的部分，调节转换电路是指将非适合电量进一步转换成适合电量的部分，如书中图1.1所示。 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。意义略（见书中）。动态参数有最大超调量、延迟时间、上升时间、响应时间等，应根据被测非电量的测量要求进行选择。 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。 解：其灵敏度 3 3 30010 60 510 U k X - - ?? === ?? 1.6某测量系统由传感器、放大器和记录仪组成，各环节的灵敏度为：S1=0.2mV/℃、
第一章 1、工厂供电对工业生产有何重要作用?对工厂供电工作有哪些基本要求? 基本要求： 1、安全：在电能的供应、分配和使用中，不应发生人身事故和设备事故。 2、可靠：应满足电能用户对供电可靠性即连续供电的要求。 3、优质：应满足电能用户对电压和频率等质量的要求。 4、经济：供电系统的投资少，运行费用低，并尽可能地减少有色金属消耗量。 2、工厂供电系统包括哪些范围?变电所和配电所的任务有什么不同?什么情况下可采用高压深入负荷中心的直配方式? 工厂供电系统是指从电源线路进厂起到高低压用电设备进线端止的电路系统,包括工厂内的变配电所和所有的高低压供电线路。配电所的任务是接受电能和分配电能，不改变电压；而变电所的任务是接受电能、变换电压和分配电能。高压深入负荷中心的直配方式，可以省去一级中间变压，简化了供电系统接线，节约投资和有色金属，降低了电能损耗和电压损耗，提高了供电质量。然而这要根据厂区的环境条件是否满足 35kV 架空线路深入负荷中心的“安全走廊”要求而定，否则不宜采用。 3、什么叫电力系统、电力网和动力系统?建立大型电力系统有哪些好处? 电力系统：由各级电压的电力线路将一些发电厂、变电所和电力用户联系起来的一个发电、输电、变电、配电和用电的整体，称为电力系统。电网：电力系统中各级电压的电力线路及其联系的变电所，称为电力网或电网。动力系统：电力系统加上发电厂的动力部分及其热能系统和热能用户，就称为动力系统。建立大型电力系统或联合电网，可以更经济合理地利用动力资源，减少燃料运输费用，减少电能消耗，降低发电成本，保证供电质量（即电压和频率合乎规范要求），并大大提高供电可靠性。 4、我国规定的“工频”是多少?对其频率偏差有何要求? 工频：一般交流电力设备的额定频率为 50HZ。规定：频率偏差正负电压偏差正负 5% 电压偏差是指电气设备的端电压与其额定电压之差，通常以其对额定电压的百分值来表示。 5、三相交流电力系统的电源中性点有哪些运行方式?中性点非直接接地系统与中性点直接接地系统在发生单相接地故障时各有什么特点? 中性点运行方式：中性点不接地系统、中性点经阻抗接地系统、中性点直接接地系统。中性点非直接接地系统单相接地时，另两相对地电压升高为原来的根号 3 倍。单相接地电容电流为正常运行时相线对地电容电流的 3 倍。中性点经阻抗接地系统单相接地时，另两相对地电压升高为原来的根号 3 倍，减小了接地电流。在单相接地电容电流大于一定值的电力系统中，电源中性点必须采取经消弧线圈接地的运行方式。中性点直接接地系统单相接地时，另两相对地电压不变，变成单相接地短路。 6、低压配电系统中的中性线(N 线)、保护线(PE 线)和保护中性线(PEN 线)各有哪些功能? TN—C 系统、 TN—S 系统、TN-C-S 系统、TT 系统和 IT 系统各有哪些特点，各适于哪些场合应用? 中性线(N 线)的功能：一是用来接用额定电压为系统相电压的单相用电设备；二电是用来传导三相系统中的不平衡电流和单相电流；三是减小负荷中性点的电位偏移。保护线(PE 线)的功能：它是用来保障人身安全、防止发生触电事故用的接地线。系统中所有设备的外露可导电部分(指正常不带电压但故障情况下可能带电压的易被触及的导电部分，例如设备的金属外壳、金属构架等)通过保护线接地。保护中性线(PEN 线)的功能：它兼有中性线(N 线)和保护线(PE 线)的功能。这种保护中性线在我国通称为“零线”，俗称“地线”。 TN —C 系统：其中的 N 线与 PE 线全部合为一根 PEN 线。PEN 线中可有电流通过，因此对某
温度传感器的应用及原理 温度测量应用非常广泛，不仅生产工艺需要温度控制，有些电子产品还需对它们自身的温度进行测量，如计算机要监控CPU的温度，马达控制器要知道功率驱动IC的温度等等，下面介绍几种常用的温度传感器。 温度是实际应用中经常需要测试的参数，从钢铁制造到半导体生产，很多工艺都要依靠温度来实现，温度传感器是应用系统与现实世界之间的桥梁。本文对不同的温度传感器进行简要概述，并介绍与电路系统之间的接口。 热敏电阻器 用来测量温度的传感器种类很多，热敏电阻器就是其中之一。许多热敏电阻具有负温度系数(NTC)，也就是说温度下降时它的电阻值会升高。在所有被动式温度传感器中，热敏电阻的灵敏度(即温度每变化一度时电阻的变化)最高，但热敏电阻的电阻/温度曲线是非线性的。表1是一个典型的NTC热敏电阻器性能参数。 这些数据是对Vishay-Dale热敏电阻进行量测得到的，但它也代表了NTC热敏电阻的总体情况。其中电阻值以一个比率形式给出(R/R25)，该比率表示当前温度下的阻值与25℃时的阻值之比，通常同一系列的热敏电阻器具有类似的特性和相同电阻/温度曲线。以表1中的热敏电阻系列为例，25℃时阻值为10KΩ的电阻，在0℃时电阻为28.1KΩ，60℃时电阻为4.086KΩ；与此类似，25℃时电阻为5KΩ的热敏电阻在0℃时电阻则为 14.050KΩ。 图1是热敏电阻的温度曲线，可以看到电阻/温度曲线是非线性的。
虽然这里的热敏电阻数据以10℃为增量，但有些热敏电阻可以以5℃甚至1℃为增量。如果想要知道两点之间某一温度下的阻值，可以用这个曲线来估计，也可以直接计算出电阻值，计算公式如下： 这里T指开氏绝对温度，A、B、C、D是常数，根据热敏电阻的特性而各有不同，这些参数由热敏电阻的制造商提供。 热敏电阻一般有一个误差范围，用来规定样品之间的一致性。根据使用的材料不同，误差值通常在1%至10%之间。有些热敏电阻设计成应用时可以互换，用于不能进行现场调节的场合，例如一台仪器，用户或现场工程师只能更换热敏电阻而无法进行校准，这种热敏电阻比普通的精度要高很多，也要贵得多。 图2是利用热敏电阻测量温度的典型电路。电阻R1将热敏电阻的电压拉升到参考电压，一般它与ADC的参考电压一致，因此如果ADC的参考电压是5V，Vref 也将是5V。热敏电阻和电阻串联产生分压，其阻值变化使得节点处的电压也产生变化，该电路的精度取决于热敏电阻和电阻的误差以及参考电压的精度。
杜甫诗三首提高题及练习题答案杜甫诗三首提高题及练习题答案 《诗三首》训练提高 1。给下列划线的字注音、释义： 塞上风云（）急暮砧（）群山万壑（）朔漠（） 青冢（）省识（）渚清（）霜鬓（） 2。赏析下面，说说划线在诗中表达的深意。 （1）丛菊两开他日泪（2）群山万壑赴荆门 （3）一去紫台连朔漠（4）独留青冢向黄昏 答：______________________________________________________。 3．律诗讲求对仗。试运用你掌握的知识，分析《登高》在对仗上的特点。 答：______________________________________________________。 4．近体诗讲究押韵，找出《咏怀古迹（其三）》诗中押韵的字，说说律诗在押韵上有什么特点？ 答：______________________________________________________。 5．律诗的基本章法是：四句为一层，前后共两层。例《阁夜》：前一层写秋夜江景；后一层咏卧龙跃马。试照此形式归纳这三首诗前后两层的大意，体会杜甫律诗章法的严密。
（1）《秋兴八首》（其一）：________________________________ （2）《咏怀古迹》（其三）：__________________________________ （3）《登高》：_____________________________________________ 6．学诗，诵读是必不可少的方法，而且要经常自觉地积累这方面的体会。下面是一位同学介绍自己朗读《登高》的心得，你对其有什么看法？ （1）诗首联写俯仰所见所闻，一连出现六个特写镜头，渲染了秋江景物的特点，读时节奏感要强，注意表现整个画面的气氛。“猿”、“鸟”二字语气加重，读音适当拉长。 （2）颔联写远望所见，要读得气势开阔，有包容宇宙之意，“无边落木”“不尽长江”二语要一气读出，“木”“江”二字要适当延长，有余韵。 （3）颈联上句写长年飘泊之苦，上联“万里”、下联“百年”要重读，以加重悲苦情绪。这一联形象地概括了诗人后半生的生活状况，由沉吟往事说到今日登台之举，基调是愤恨的，宜急速读出。 （4）尾联“艰难苦恨”一语紧承上联，而后以白发增多、酒杯新停轻轻结住全诗，含无限凄凉意于言外，应读得更加缓慢、沉重，让听者仔细体味诗人此刻百感交集的心态。 7．请根据注释，认真研读《咏怀古迹五首（其二）》，然后回答问题： 摇落深知宋玉悲①，风流儒雅②亦吾师。 怅望千秋一洒泪，萧条异代不同时③。
《工厂供电》 第三版 刘介才主编 课后习题解答 2014 年8 月 第一章习题解答 1-1 试确定图1-25所示供电系统中的变压器T1和线路WL1 WL2的额定电压?
解：1.变压器T1的一次侧额定电压：应与发电机G的额定电压相同，即为10.5 kV。变 压器T 1的二次侧额定电压应比线路WL 1末端变压器T 2的一次额定电压高10%,即为242 kV。因此变压器T 1的额定电压应为10.5 /242 k V。 2.线路WL 1的额定电压：应与变压器T 2的一次额定电压相同，即为220k V。 3.线路WL 2的额定电压：应为35 k V,因为变压器T 2二次侧额定电压为38.5 k V,正好比35k V高10%。 解：1.发电机G的额定电压应比6k V线路额定电压高5%,因此发电机G的额定电压应为 6.3 k V。 2.变压器T 1的额定电压：一次额定电压应与发电机G的额定电压相同，因此其一次额 定电压应为6 k V oT 1的二次额定电压应比220/380V线路额定电压高10%，因此其二次额定电压应为0.4 k V。因此变压器T 1的额定电压应为6/0.4 k V。 3.变压器T 2的额定电压：其一次额定电压应与发电机的额定电压相同，即其一次额定 电压应为6.3 k V oT 2的二次额定电压应比110 k V电网电压高10%，即其二次额定电压应为121 k V。因此变压器T 2的额定电压应为 6.3 /121 k V。 4.变压器T 3的额定电压：其一次额定电压应与 110k V线路的额定电压相同，即其一次额 定电压应为110 k V oT 3的二次额定电压应比10k V电压高10%，即其二次额定电压应为11k V。因此变压器T 3的额定电压应为110/ 11k V。 1-3某厂有若干车间变电所，互有低压联络线相连。其中某一车间变电所装有一台无载调 压型配电变压器，其高压绕组有+5%、0、一5%三个电压分接头，现调在主接头“ 0”的位置（即U1 N）运行。但是白天生产时，低压母线电压只有360V （额定电压为380V）,而
《杜甫诗三首》练习题 一、基础知识的积累 1．按要求默写诗句： (1)孔子有句名言“登泰山而小天下”，《望岳》中有一句与之意思相近的诗句是 ，。 (2)《春望》一诗中作者移情于物、抒发感时伤世的情感的诗句是： (3)《石壕吏》中表明老妇人被抓走的诗句是：，。 (4)《石壕吏》哪句话写出了官吏的凶狠。2．默写： (1)造化钟神秀，。(2) ，一览众山小。 (3)国破山河在，。(4) ，浑欲不胜簪。 (5)夜久语声绝，。(6) ，老妇出门看。 3．对下列各诗句划分节奏正确的一项是( ) A．荡胸生/层云，决眦入/鸣B．烽火连/三月，家书抵/万金 C．吏呼/一何怒 D．二男/新战/死 4．下面各句中书写与全文不相符的一项是( ) A．岱宗夫如何？齐鲁青未了。 B．感时花溅泪，恨别鸟惊心。 C．室中更无人，唯有乳下孙。 D．天明登前途，独与老翁别 5．文学常识判断正确的一项是( ) A．《石壕吏》是一首唐诗，其作者与《马说》的作者被后人同列入“唐宋八大家”。 B．《石壕吏》虽然抨击的是石壕吏凶暴气焰和冷酷无情，但作者的用意是借此揭露整个封建统治的罪恶。 C．《春望》中“三月”并非实指，借“三”极言战争时间拖得久 D．《望岳》中“造化钟神秀，阴阳割昏晓”前一句写泰山秀美，用的是实笔，后一句写泰山的高大，用的是虚笔。 6．下面加横线的字解释有错误的是( ) A．老翁逾墙走(越过) B．一男附书至(书写) C．二男新战死(最近) D．急应河阳役(应征) 7．文学常识填空： (1)杜甫是唐朝著名诗人，他与合称为“李杜”，是现实主义诗人，他的《石壕吏》与、一起合称为“三吏”，其 中诗是作者在早年时期的作品。 (2)《春夜喜雨》也是杜甫的名作，诗中，这二句为后人沿袭赋予它特殊的含义。你还会杜甫的其它诗句吗？请写二句： 二、教材探究 1．《春望》中写尽诗人心系亲人的诗句是哪句？
习题一 1-1试述工业企业供电系统的构成。 答：（1）总降压变电所：工厂供电的枢纽，用于将35KV～110KV电源电压降为6～10KV，再由配电装置分别将电能送至配电所、车间变电所或高压用电设 备。由降压变压器，母线、开关设备、保护电器、测量电器等高低压配电 装置组成。 （2）配电所：对大中型工厂，由于厂区大，负荷分散，常设置一个或多个配电所，用以中转电能，它只分配电能，但不改变电压。 （3）车间变电所：一个生产厂房或车间，根据情况可设置一个或多个车间变电所，将6～10KV电压降至380/220V电压，再送至各个低压用电设备。 （4）高压用电设备 （5）低压用电设备 1-2工业企业供电系统的常用额定电压等级及选取额定电压等级时应考虑的因素。答：（1）330KV及以上（包括500KV、750KV）：用于大电力系统输电； （2）220KV及以下：用于城乡高压、中压及低压配电； （3）110KV、35KV：也用于大型工厂内部配电网； （4）6～10KV：一般用于工厂内部，但从经济技术综合比较，最好采用10KV，除非拥有相当数量的6KV设备； （5）380V/220V：工厂低压配电电压。 1-3统一规定各种电气设备的额定电压有什么意义？发电机、变压器、用电设备以及电网额定电压有无差别？差别的原因是什么？ 答：规定设备的额定电压有利于设备按系列制造，是设备正常工作时具有最好技术经济指标的电压。 （1）发电机的额定电压：考虑线路在输送负荷电流时产生的电压损失，应比电网电压高5％。 （2）变压器的额定电压：一次绕组——如果变压器直接与发电机相连，则同发电机额定电压相同，即高于电网电压5％；如果不与发电机直接相连，而是接于线路时，应与电网电压相同。二次绕组——供电线路较长时，为弥补变压器满载时本身压降及线路压降，应比电网电压高10％；如果线路不长，只需补偿变压器满载压降，即高于电网电压5％。 （3）设备的额定电压：同电网电压相同。
传感器原理及其应用 第一章传感器的一般特性 1）信息技术包括计算机技术、通信技术和传感器技术，是现代信息产业的三大支柱。 2）传感器又称变换器、探测器或检测器，是获取信息的工具 广义：传感器是一种能把特定的信息（物理、化学、生物）按一定规律转换成某种可用信号输出的器件和装置。 狭义：能把外界非电信息转换成电信号输出的器件。 国家标准（GB7665-87）：定义：能够感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置。 3）传感器的组成： 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某一物理量的元件。 转换元件：将敏感元件输出的非电物理量转换成电路参数或电量。 基本转换电路：上述电路参数接入基本转换电路（简称转换电路），便可转换成电量输出。 4）传感器的静态性能指标 （1）灵敏度 定义: 传感器输出量的变化值与相应的被测量（输入量）的变化值之比, 传感器输出曲线的斜率就是其灵敏度。 ①纯线性传感器灵敏度为常数，与输入量大小无关；②非线性传感器灵敏度与x有关。（2）线性度 定义:传感器的输入-输出校准曲线与理论拟合直线之间的最大偏离与传感器满量程输出之比，称为传感器的“非线性误差”或“线性度”。 线性度又可分为： ①绝对线性度：为传感器的实际平均输出特性曲线与理论直线的最大偏差。 ②端基线性度：传感器实际平均输出特性曲线对端基直线的最大偏差。 端基直线定义：实际平均输出特性首、末两端点的连线。 ③零基线性度：传感器实际平均输出特性曲线对零基直线的最大偏差。 ④独立线性度：以最佳直线作为参考直线的线性度。 ⑤最小二乘线性度：用最小二乘法求得校准数据的理论直线。 （3）迟滞 定义：对某一输入量，传感器在正行程时的输出量不同于其在反行程时的输出量，这一现象称为迟滞。 即：传感器在正(输入量增大)反（输入量减小）行程中输出输入曲线不重合称为迟滞。 （4）重复性 定义：在相同工作条件下，在一段短的时间间隔内，同一输入量值多次测量所得的输
《xx诗三首》情境式默写练习及答案 1.《xx八首》（其一） 1-1.《秋兴八首（其一）》用双关手法，情景交融抒发故园之思的句子是，。 （江间波浪兼天涌塞上风云接地阴） 1-2.《秋兴八首（其一）》以枫叶凋零、秋气萧瑟寄寓诗人凄苦落寞情怀的诗句是，。（玉露凋伤枫树林巫山巫峡气萧森） 1-3.《秋兴八首（其一）》以秋天长江和塞上风云为喻，表现时局动荡不安、国家命运黯淡的诗句是，。（江间波浪兼天涌塞上风云接地阴） 1-4.《秋兴八首（其一）》借捣衣的声音来寄托思乡之情的诗句是，。（寒衣处处催刀尺白帝城高急暮砧） 1-5.《秋兴八首》（其一）中“，”两句，写由秋天景物触动羁旅情思。作者从云安到夔州苦苦挣扎了两年，孤舟不发，见丛菊再开，不禁再度流泪，心总牵挂着故园。写得深沉含蓄，耐人寻味。身在夔州，心系故园。（丛菊两开他日泪孤舟一系故园心） 1-6.《秋兴八首》（其一）中“，”两句，在时序推移中叙写秋声。傍晚时分天气更是萧瑟寒冷，冬日即将来临，人们在加紧赶制寒衣，白帝城高高的城楼上，晚风中传来急促的砧声，抒发了客子强烈的羁旅之情。（寒衣处处催刀尺白帝城高急暮砧） 2.《咏怀古迹五首》（其三） 2-1.《咏怀古迹》运用悲戚的想象，表现昭君的怨恨之情、思乡之情以及人生悲剧根源的句子是， 。（画图省识春风xx归夜月魂） 2-2.《咏怀古迹》中运用拟人，借山水形象蓄势，用以烘托昭君形象的诗句是，。（群山万壑赴荆门生长明妃尚有村）
2-3.《咏怀古迹》借远嫁塞外的女子的乡土之思，吐露诗人自己飘零的故园之情的诗句是，。（千载琵琶作胡语分明怨恨曲中论）2-4.《咏怀古迹》中凝练地写尽昭君一生悲剧的句子是，。（一去紫台连朔漠独留青冢向黄昏） 2-5. 3.《登高》 3-1.《登高》由高到低，写诗人所见所闻，渲染秋江景物特点的句子是，。（风急天高猿啸哀渚清沙白鸟飞回） 3-2.《登高》道出郁积诗人心中自身苦和国运恨，无限悲凉难以排遣的句子是，。（万里悲秋常作客百年多病独登台） 3-3.《登高》中诗人远离故乡，又处暮年，表达羁旅之愁和孤独之感的句子是，。（万里悲秋常作客百年多病独登台） 3-4.《登高》借落叶和江水来抒发光阴易逝、壮志难酬的感伤的句子是， 。（无边落木xx下不尽xx滚滚来） 3-5.杜甫《登高》中集中表现夔州秋天的典型特征，渲染秋江景物特点的句子是，。 （风急天高猿啸xx白鸟飞回） 3-6.杜甫一生失意，常陷入病痛孤独之境，《登高》一诗对此都有直接描述，这些句子是：，。（万里悲秋常作客百年多病独登台） 3-7.写远望所见，用传神之笔描写凄冷江色和长江气势的句子是： ，。（无边落木xx下不尽xx滚滚来） 3-8.xx在《登高》中发出： “，”的感慨，抒发了漂泊异乡．年老体衰的惆怅之情，也蕴含着与生命的衰弱顽强抗争的精神。
第1章 传感器的一般特性 1.1 什么叫传感器？它由哪几部分组成？并说出各部分的作用及其相互间的关系。 1.2 简述传感器的作用和地位及其传感器技术的发展方向。 1.3 传感器的静态特性指什么？衡量它的性能指标主要有哪些？ 1.4 传感器的动态特性指什么？常用的分析方法有哪几种？ 1.5 传感器的标定有哪几种？为什么要对传感器进行标定？ 1.6 某传感器给定精度为2%F·S ，满度值为50mV ，零位值为10mV ，求可能出现的最大误差δ(以mV 计)。当传感器使用在满量程的1/2和1/8时，计算可能产生的测量百分误差。由你的计算结果能得出什么结论? 解：满量程（F?S ）为50﹣10=40(mV) 可能出现的最大误差为： δ＝40?2%=0.8(mV) 当使用在1/2和1/8满量程时，其测量相对误差分别为： % 4%10021408.01=??=γ % 16%10081408 .02=??=γ 结论：测量值越接近传感器（仪表）的满量程，测量误差越小。 1.7 有两个传感器测量系统，其动态特性可以分别用下面两个微分方程描述，试求这两个系统的时间常数τ和静态灵敏度K 。 1) T y dt dy 5105.1330 -?=+ 式中, y ——输出电压，V ；T ——输入温度，℃。 2) x y dt dy 6.92.44 .1=+ 式中，y ——输出电压，μV ；x ——输入压力，Pa 。 解：根据题给传感器微分方程，得 (1) τ=30/3=10(s)， K=1.5 10 5/3=0.5 10 5(V/℃)； (2) τ=1.4/4.2=1/3(s)， K=9.6/4.2=2.29(μV/Pa)。 1.8 已知一热电偶的时间常数τ=10s ，如果用它来测量一台炉子的温度，炉内温度在540℃至500℃之间接近正弦曲线波动，周期为80s ，静态灵敏度K=1。试求该热电偶输出的最大值和最小值。以及输入与输出之间的相位差和滞后时间。 解：依题意，炉内温度变化规律可表示为 x(t) =520+20sin(ωt)℃ 由周期T=80s ，则温度变化频率f =1/T ，其相应的圆频率 ω=2πf =2π/80=π/40； 温度传感器（热电偶）对炉内温度的响应y(t)为 y(t)=520+Bsin(ωt+?)℃ 热电偶为一阶传感器，其动态响应的幅频特性为 ()()786 010******** 2 2 .B A =??? ? ???π+= ωτ+== ω 因此，热电偶输出信号波动幅值为 B=20?A(ω)=20?0.786=15.7℃ 由此可得输出温度的最大值和最小值分别为 y(t)|m ax =520+B=520+15.7=535.7℃ y(t)|m in =520﹣B=520-15.7=504.3℃ 输出信号的相位差?为 ?(ω)= -arctan(ωτ)= -arctan(2π/80?10)= -38.2? 相应的时间滞后为
习题集及答案 第1章概述 1.1 什么是传感器？按照国标定义，“传感器”应该如何说明含义？ 1.2 传感器由哪几部分组成？试述它们的作用及相互关系。 1.3传感器如何分类？按传感器检测的畴可分为哪几种？ 答案 1.1答： 从广义的角度来说，感知信号检出器件和信号处理部分总称为传感器。我们对传感器定义是：一种能把特定的信息（物理、化学、生物）按一定规律转换成某种可用信号输出的器件和装置。从狭义角度对传感器定义是：能把外界非电信息转换成电信号输出的器件。 我国国家标准（GB7665—87）对传感器（Sensor/transducer）的定义是：“能够感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件和装置”。定义表明传感器有这样三层含义：它是由敏感元件和转换元件构成的一种检测装置；能按一定规律将被测量转换成电信号输出；传感器的输出与输入之间存在确定的关系。按使用的场合不同传感器又称为变换器、换能器、探测器。 1.2答： 组成——由敏感元件、转换元件、基本电路组成； 关系，作用——传感器处于研究对象与测试系统的接口位置，即检测与控制之首。传感器是感知、获取与检测信息的窗口，一切科学研究与自动化生产过程要获取的信息都要通过传感器获取并通过它转换成容易传输与处理的电信号，其作用与地位特别重要。 1.3答：（略）答： 按照我国制定的传感器分类体系表，传感器分为物理量传感器、化学量传感器以及生物量传感器三大类，含12个小类。按传感器的检测对象可分为：力学量、热学量、流体量、光学量、电量、磁学量、声学量、化学量、生物量、机器人等等。 第3章电阻应变式传感器 3.1 何为电阻应变效应？怎样利用这种效应制成应变片？ 3.2 图3-31为一直流电桥，负载电阻R L趋于无穷。图中E=4V，R1=R2=R3=R4=120Ω，试 求：① R1为金属应变片，其余为外接电阻，当R1的增量为ΔR1=1.2Ω时，电桥输出电压U0=? ②R1、R2为金属应变片，感应应变大小变化相同，其余为外接电阻，电桥输出电压U0=? ③R1、R2为金属应变片，如果感应应变大小相反，且ΔR1=ΔR2 =1.2Ω，
杜甫诗三首的习题和答案 杜甫诗三首的习题： 一、积累与运用 1．给下列加粗的字注音。 决眦（）老妪（）不胜簪（） 泣幽咽（）邺（）城戍（）青未了（） 2．解释下列诗句中加粗的词。 （1）决眦入归鸟（）（2）浑欲不胜簪（）（3）老翁逾墙走（）（4）犹得备晨炊（）（5）吏呼一何怒（）（6）死者长已矣（） 3．阅读《春望》，根据提示填空。
（1）表现长安春日满目凄凉、传达出诗人忧国伤时之情的语句是： （2）写战火连绵，久盼家音，抒发千古以来战争中人们共同感受的名句： （3）诗人刻画自身形象，抒发忧国念家悲愁的语句是： 4．根据你对《望岳》这首诗的理解，完成下面的填空。 （1）借齐鲁大地烘托泰山拔地而起、参天耸立的形象的语句是： （2）虚实结合，表现泰山秀美、高大的语句是： （3）表现泰山高峻、幽深的语句是： （4）既是攀登泰山极顶的誓言，又是攀登人生顶峰的誓言（表现作者志向高远、坚定）的语句是： 5．阅读《石壕吏》，根据提示填空。
《石壕吏》中表明捕吏凶暴、老妇凄苦的语句是： ____________________________ 表明老妇家遇不幸、亲子战死，揭露战争罪恶的语是：____________________________ 表明家无壮男，凄婉可怜的语句是： ____________________________ 表明战争给家庭带来的不幸与困苦的语句有： ____________________________ 6．根据诗意，用“/”给下列诗句划分节奏。 （1）国破山河在，城春草木深。 （2）造化钟神秀，阴阳割昏晓。 （3）存者且偷生，死者长已矣。 7．巍巍五岳，举世闻名。
《登高》练习题 一、选择题 1、下列词语中加点的字，读音全都正确的一组是（） A、潦．倒（liáo）多财善贾．（gǔ）传．记（zhuàn）杳．无音信（miǎo） B、双鬓．（bìng）前后相属．（zhǔ）伺．候（cì）洁身自好．（hǎo） C、萧．条（xiāo）人才济．济（jì）静谧．（mì）博闻强识．（zhì） D、混淆．（xiáo）渚．清沙白（zhǔ）徜．徉（cháng）稳操胜券．（quàn） 2、下列词语中没有错别字的一组是（） A、临摹度假作客他乡螳螂捕蝉，黄雀在后 B、浊酒旋律涣然冰释鞠躬尽悴，死而后已 C、呼啸寂寥要言不繁人为刀俎，我为鱼肉 D、协迫邂逅穷困潦倒老骥伏枥，志在千里 3、选出下列诗句加点词解释不正确的一项（） A、风急天高猿啸哀高：高远 B、渚清沙白鸟飞回渚：水中小洲 C、无边落木萧萧下萧萧：象声词，风吹落叶的声音 D、百年多病独登台百年：一百年 4、杜甫的《登高》一诗，被人称为“杜集七言律诗第一”“古今七言律诗之冠”，请选出对其对仗理解不当的一项（） A、首句“风”“天”“猿啸”分别与下句的“渚”“沙”“鸟飞”对仗，读来富有节奏感。 B、颔联的对仗十分精工。“无边” “不尽”使“萧萧”“滚滚”更加形象化，沉郁悲凉的对句出神入化。 C、颈联的“万里”“百年”和上联的“无边”“不尽”还有相互呼应的作用。 D、颈联表现感情，“万里”“百年”分别从纵（时间）、横（空间）两方面着笔。 5、选出错误的一项（） A、杜甫字子美，原籍襄阳，是我国文学史上伟大的浪漫主义诗人。 B、杜甫诗抒写个人情怀，往往紧密结合时事，思想深厚，境界广阔，有强烈的社会现实意义。 C、杜甫诗深刻地反映了唐代由盛转衰的过程，后世称为“诗史”。 D、杜甫被称为“诗圣”，“三吏”“三别”是他的著名作品。 6、对《登高》语句的解说，不正确的一项是（） A、首联，勾画出一幅秋天肃杀的景象，折射出诗人内心的凄楚。“风急天高”“渚清沙白”不正是秋景的写生吗？加之耳听“猿啸哀”，目睹“鸟飞回”，恰恰流露出诗人有国难奔有家难投的怅惘。 B、颔联视野开阔，气势宏大——“无边”与“不尽”从平面上极写数 量之大；“萧萧下”与“滚滚来”则从立体上表现壮阔的气势。
《传感器原理及应用》 实 验 指 导 书 测控技术实验室
实验一金属箔式应变片----单臂、半臂、全桥性能实验 一、实验目的：了解金属箔式应变片的应变效应，单臂、半臂、全电桥工 作原理和性能。 二、基本原理：电阻丝在外力作用下发生机械变形时,其电阻值发生变化, 这就是电阻应变效应,描述电阻应变效应的关系式为:ΔR/R=Kε式中:ΔR/R 为:ΔR/R电阻丝电阻相对变化, K为应变灵敏系数, ε=ΔL/L为电阻丝长度相对变化, 金属箔式应变片就是通过光刻、腐蚀等工艺制成的应变敏感元件，通过它转换被测部件受力状态变化、电桥的作用完成电阻到电压的比例变化，电桥的输出电压反映了相应的受力状态。对单臂电桥输出电压Uο1=Ek?/4。在半桥性能实验中，不同受力方向的两只应变片接入电桥作为邻边，电桥输出灵敏度提高，非线性得到改善。当应变片阻值和应变量相同时，其桥路输出电压Uο2=Ek?/2。在全桥测量电路中，将受力性质相同的两应变片接入电桥对边，不同的接入邻边，当应变片初始阻力值：R1=R2=R3=R4，其变化值ΔR1=ΔR2=ΔR3=ΔR4时，其桥路输出电压Uο3=Ek?。其输出灵敏度比半桥又提高了一倍，非线性误差和温度误差均得到改善。 三、实验设备：应变式传感器实验模板、应变式传感器、砝码、数显表、 ±15V、±4V直流电源、万用表。 四、实验方法和要求： 1、根据电子电路知识，实验前设计出实验电路连线图。 2、独力完成实验电路连线。 3、找出这三种电桥输出电压与加负载重量之间的关系，并作出V o=F(m) 的关系曲线。
4、分析、计算三种不同桥路的系统灵敏度S=ΔU/ΔW（ΔU输出电压变化 量，ΔW重量变化量）和非线性误差：δf1=Δm/yF·s×100%式中Δm为 输出值（多次测量时为平均值）与拟合直线的最大偏差：yF·s满量程 输出平均值，此处为200g。 五、思考题 1、单臂电桥时，作为桥臂电阻应变片应选用：（1）正（受拉）应变片（2） 负（受压）应变片（3）正、负应变片均可以。 2、半桥测量时两片不同受力状态的电阻应变片接入电桥时，应放在：（1） 对边（2）邻边。 3、全桥测量中，当两组对边（R1、R3为对边）电阻值R相同时，即R1=R3， R2=R4，而R1≠R2时，是否可以组成全桥：（1）可以（2）不可以。
1-1 试确定图1-23所示供电系统中变压器T1和线路WL1、WL2的额定电压。 图1-23 习题1-1的供电系统 解：如果变压器的二次侧接高压线路，则其二次侧电压高于线路电压10%，一次侧与发电 机（或电力线路）相联，则一次侧额定电压等于发电机（或电力线路）的额定电压，于是： 因为2220/38.5T N U =kV 所以121220WL T N U U ==kV; ()22238.5 35110% 1.1 T N WL U U = ==+ kV 同理：1110.5T N GN U U ==kV;()121110% 1.1220242T N WL U U =+=?= kV ， 110.5/242T N U = kV 。 1-2 试确定图1-24所示供电系统中发电机和各变压器的额定电压？ 6KV 电网 电网 图1-24 习题1-2的供电系统 解：如果变压器的二次侧接低压线路，则其二次侧电压高于线路电压5%，二次侧接高压线 路，则其二次侧电压高于线路电压10%；一次侧与发电机（或电力线路）相联，则一次侧额定电压等于发电机（或电力线路）的额定电压，发电机的额定电压高于线路额定电压的5%。则有： 发电机额定电压：()15%1010.5GN U =+?= kV ； 变压器T 1的额定电压：1110.5T N GN U U ==kV ；()12110%3538.5T N U =+?=kV ； 110.5/38.5T N U =kV ； 变压器T 2的额定电压：2135T N U =kV ；()2215%6 6.3T N U =+?=kV ； 235/6.3T N U =kV ； 变压器T 3的额定电压：3110T N U =kV ；()3215%3800.4T N U V =+?=kV ； 310/0.4T N U =kV ；
《杜甫诗三首》赏析 一、望岳 ①这首诗历来被誉为歌咏泰山的名作。全诗紧扣题目中的__望___字展开，热情赞美了泰山的__高大雄伟___气势和神奇秀丽的景色。(2分)(＇06徐州市) ②全诗紧扣“望”字来写，“望”的角度是（ B ）(＇12泰安市) A.由近望到远望 B.由远望到近望 C.由俯视到仰视 D.由仰视到俯视 ③写出本诗的韵脚字：__了__，__晓__，__鸟__，__小__。(＇03邵阳市) 造化钟神秀，阴阳割昏晓。 ①“阴阳割昏晓”一句写出了泰山__巍峨（高大）__的特点。(＇03河南省) ②请从“钟”字入手，对“造化钟神秀”这句诗作简要赏析。(＇03河南省)“钟”字赋予大自然以人的感情，是大自然把泰山营造得神奇秀丽，从而表现泰山的神奇秀丽的景象。 ③“造化钟神秀，阴阳割昏晓”一联中的“割”字突出了泰山怎样的形象？(＇11湛江市) 高大巍峨 ④诗中加点的“割”字炼得极好，从山的北面来看，那阳光就像被一把硕大无朋的刀切断了一样，突山了泰山遮天蔽日（“巍峨高大”“高大雄伟”）的形象。（2分）(＇09襄樊市) 荡胸生曾云，决眦入归鸟。 对“荡胸生曾云，决眦入归鸟”的理解错误的一项是（ D ）(＇12泰安市) A.这两句诗对仗工整。 B.表达了作者心情的激荡和眼界的空阔。 C.作者睁大眼睛望着归巢的鸟儿隐入山中。 D.层云围绕在我的身旁，鸟儿从山中飞出。 会当凌绝顶，一览众山小。 ①最能体现诗人希望攀登绝顶，俯视一切的雄心壮志的诗句是（ D ）(＇12泰安市) A.岱宗夫如何？齐鲁青未了。 B.造化钟神秀，阴阳割昏晓。
C.当胸生曾云，决眦入归鸟。 D.会当凌绝顶，一览众山小。 ②名句恒久远，千古永流传。请谈谈你对千古传诵的名句“会当凌绝顶，一览众山小”的理解。（2分）(＇09襄樊市) 这里是化用了孔子的名言“登泰山而小天下”，在这里却有深刻的含义：它不止是诗人要攀登泰山极顶的誓言，也是诗人要攀登人生顶峰的誓言。 （或“这句富有哲理的话表达了作者不怕困难、敢于攀登绝顶、俯视一切的雄心和气概”；或“这句话抒发了诗人的壮志情怀：昂扬向上、积极进取、勇于攀登、俯视一切……”若从诗句字面含义去理解也可。2分） ③“会当凌绝顶，一览众山小”寓含的人生哲理是什么？(＇03河南省) 站得高，看得远。只有登上绝顶才能俯视一切。只有努力战胜困难，才能享受成功后的自豪与喜悦。（答出任意一点即可，从其他角度言之成理也可。） ④画线句写出泰山什么样的特点？表达了诗人的什么感情？（3分）(＇12昭通市)［画线句：会当凌绝顶，一览众山小。］ 写出泰山雄伟高峻的特点（1分），表现诗人不怕困难、敢于攀登绝顶、俯视一切的雄心和气概（2分）。 ⑤“会当凌绝顶，一览众山小”两句体现了诗人怎样的思想感情？（2分）(＇06徐州市) 表达了诗人不怕困难、誓要攀登自己人生顶峰、实现自己的远大抱负的雄心壮志。 ⑥这首诗最后一联抒发了诗人怎样的思想感情？(＇11湛江市) 不畏艰难，勇于攀高的豪气壮志。 ⑦“会当凌绝顶，一览众山小”体现了青年杜甫英姿勃发的情怀，读了这千古名句之后，你有什么感受？（3分）(＇06百色市) 开放性试题，言之有理即可。 选择题 ①下面对诗的理解分析，错误的一项是：（ D ）（2分）(＇06百色市) A.这首诗是现存杜诗中年代最早的一首，字里行间洋溢着杜甫蓬蓬勃勃的朝气。 B.全诗没有一个“望”字，但句句写向岳而望。 C.颔联写近望所见泰山的神奇秀丽和巍峨高大的形象。 D.诗的前六句在“望”字上下功夫，后两句是诗人登上泰山后的感受。
1、电力负荷按重要程度分哪几级?各级负荷对供电电源有什么要求? 一级负荷 中断供电将造成人员伤亡或在政治上经济上造成重大损失者 以及特别重要的负荷。双电源供电 必要时增设应急电源。 二级负荷 是断供电 在政治、经济上造成较大损失者。双电源供电 当负荷较小时 可以专线供电。 三级负荷 不属于一、二级的负荷。对供电电源无特殊要求 2、工厂用电设备按其工作制分哪几类?什么叫负荷持续率?它表征哪类设备的工作特性? 工作制分三类：（1）连续工作制，（2）断续周期工作制，（3）短时工作制负荷持续率：负荷持续率为一个工作周期内工作时间与工作周期的百分比值，负荷持续率表征断续周期工作制的设备的工作特性。 3、什么叫最大负荷利用小时?什么叫年最大负荷和年平均负荷?什么叫负荷系数? 最大负荷利用小时：是一个假想时间，在此时间内，电力负荷按年最大负荷Pmax(或P30)持续运行所消耗的电能,恰好等于该电力负荷全年实际消耗的电能。年度最大负荷maxP：全年中负荷最大工作班内消耗电能最大的半小时的平均功率又叫半小时最大负荷P30 年平均负荷Pav就是电力负荷在一定时间t内平均消耗的功率，也就是电力负荷在该时间t 内消耗的电能Wt除以时间t的值。负荷系数又叫负荷率，它是用电负荷的平均负荷Pv与其最大负荷Pmax的比值。 4、什么叫计算负荷 为什么计算负荷通常采用半小时最大负荷 正确确定计算负荷有何意义 通过负荷的统计计算求出的、用来按发热条件选择供电系统中各元件的负荷值 称为 计算负荷。计算负荷实际上与半小时最大负荷基本相当。计算负荷是供电设计计算的基本 依据 直接影响到电器和导线电缆的选择是否经济合理。 5、确定计算负荷的需要系数法和二项式法各有什么特点?各适用于哪些场合? 计算负荷的方法：需要系数法：确定计算负荷的基本方法,常用。二项式法：设备台数少，容量差别悬殊时采用。 6、计算多组用电设备总的视在计算负荷和计算电流时 不能将各组值分别相加 因为功 率因数不一定相同。 7、单相设备应尽可能地均匀分布在三相上,以使三相负荷保持平衡. a: 三相线路中单相设备的总容量不超过三相总容量的15%时,单相设备可按三相负荷平衡计算. b: 三相线路中单相设备的总容量超过三相总容量的15%时,应把单相设备容量换算为等效三相设备容量,再算出三相等效计算负荷. 8、平均功率因数又称为加权平均功率因数，按下式计算：
本文档根据老师最后一次课上课时所说的相关内容并根据我自己的个人情况简要整理，相对简洁，和大家分享一下。考虑到老师说的内容和考试内容相比，可能不够完整；而且个人水平有限，不可能把握的很准确，所以只是参考而已。。。建议大家根据自己的理解补充完善~ 第一章：传感器概论 1、传感器的定义：传感器（或敏感元件）基于一定的变换原理/规律将被测量（主要是非电量的测量，可采用非电量电测技术）转换成电量信号。变换原理/规律涉及到物理、化学、生物学、材料学等学科。 2、传感器的组成：传感器一般由敏感元件（将非电量变成某一中间量）、转换元件（将中间量转换成电量）、测量电路（将转换元件输出的电量变换成可直接利用的电信号）三部分组成，有的传感器还需加上辅助电源。 3、传感器的分类 按变换原理分类——>利用不同的效应构成物理型、化学型、生物型等传感器。
按构成原理分类： 结构型：依靠机械结构参数变化来实现变换。 物性型：利用材料本身的物理性质来实现变换。 按输入量的不同分类——>温度、压力、位移、流量、速度等传感器 按变换工作原理分类: 电路参数型:电阻型、电容型、电感型传感器 按参电量如：Q （电量）、I 、U 、E 等分类:磁电型、热电型、压电型、霍尔型、光电式传感器 4、传感器技术的发展动向： 教材表述：发现新现象、开发新材料、采用微细加工技术、研制多功能集成传感器、智能化传感器、新一代航天传感器、仿生传感器 老师表述：微型化、集成化、廉价。 第二章：传感器的一般特性 1、静态特性 检测系统的四种典型静态特性 线性度：传感器的输出与输入之间的线性程度。传感器的理想输出-输入特性是线性的。 灵敏度：系统在静态工作的条件下，其单位输入所产生的输出，实为拟合曲线上某点的斜率。 即S N=输入量的变化/输出量的变化=dy/dx
第一章 5、我国规定的“工频”是多少?对其频率偏差有何要求? 工频：一般交流电力设备的额定频率为50HZ。 规定：频率偏差正负0.2Hz 电压偏差正负5% 电压偏差是指电气设备的端电压与其额定电压之差，通常以其对额定电压的百分值来表示。 6、衡量电能质量的两个基本参数？电压质量包括哪些方面要求？ 电压和频率。电压的偏差、波动、波形及三相的对称性。 8、发电机的额定电压为什么规定要高于同级电网额定电压5%？ 电力线路允许偏差一般为+5%，即整个线路允许有10% 的电压损耗，为了维持线路的平均电压在额定值。 15、工厂供电系统的供电电压如何让选择？工厂的高压配电电压和低压配电电压各如何选择？ 主要取决于当地电网的供电电压等级，同时也要考虑工厂用电设备的电压、容量和供电距离等因素。 高压配电主取决于高压用电设备的电压、容量、数量等。低压配电一般采用220V/380V。 16、三相交流电力系统的电源中性点有哪些运行方式?中性点非直接接地系统与中性点直接接地系统在发生单相接地故障时各有什么特点? 中性点运行方式：中性点不接地系统、中性点经阻抗接地系统、中性点直接接地系统。 非直接接地系统单相短路特点：允许短时继续运行，但应有保护装置在接地故障时及时发出警报信号。 直接接地系统单相短路特点：保护装置应动作于跳闸，切除断路故障，使系统的其他部分恢复正常运行。 第二章 1、电力负荷按重要程度分哪几级?各级负荷对供电电源有什么要求? 一级负荷：中断供电将造成人员伤亡或在政治上经济上造成重大损失者，以及特别重要的负荷。双电源供电，必要时增设应急电源。 二级负荷：是断供电，在政治、经济上造成较大损失者。双电源供电，当负荷较小时可以专线供电。 三级负荷：不属于一、二级的负荷。对供电电源无特殊要求。 3、什么叫最大负荷利用小时?什么叫年最大负荷和年平均负荷?什么叫负荷系数? 最大负荷利用小时：是一个假想时间，在此时间内，电力负荷按年最大负荷Pmax(或P30)持续运行所消耗的电能,恰好等于该电力负荷全年实际消耗的电能。 年度最大负荷max P：全年中负荷最大工作班内消耗电能最大的半小时的平均功率又叫半小时最大负荷P30 年平均负荷Pav就是电力负荷在一定时间t内平均消耗的功率，也就是电力负荷在该时间t内消耗的电能W t除以时间t的值。 负荷系数又叫负荷率，它是用电负荷的平均负荷P v与其最大负荷P max的比值。 4、什么叫计算负荷？为什么计算负荷通常采用半小时最大负荷？正确确定计算负荷有何意义？ 通过负荷的统计计算求出的、用来按发热条件选择供电系统中各元件的负荷值，称为计算负荷。 计算负荷实际上与半小时最大负荷基本相当。 计算负荷是供电设计计算的基本依据，直接影响到电器和导线电缆的选择是否经济合理。 第三章 2、短路有哪些形式?哪种短路形式的可能性最大?哪些短路形式的危害最为严重? 短路的形式有：三相短路，两相短路，单相短路。发生单相短路可能性最大。三相短路的短路电流最大，因此造成的危害最大。 5、什么是短路冲击电流ish?什么是短路次暂态电流I"?什么是短路稳态电流I∞? 短路后经半个周期，ik达到最大植，此时的短路全电流即短路周期电流。 短路次暂态电流有效值，即短路后第一个周期的短路电流周期分量ip的有效值。 短路稳态电流是短路电流非周期分量衰减完毕以后的短路全电流。 第四章 2、我国6~10kV的配电变压器常用Yyn0和Dyn11两种联结组。在三相严重不平衡或3次谐波电流突出的场合宜采用后者。 4、电力变压器并列运行必须满足哪些条件? （1）变压器的一、二次额定电压必须对应相等。 （2）变压器的阻抗电压（短路电压）必须相等。 （3）变压器的连接组别必须相同。 （4）变压器的容量尽量相同或相近，最大容量与最小容量之比不超过3：1。 5、电流互感器和电压互感器各有哪些功能？电流互感器工作时二次侧为什么不能开路？互感器二次侧有一端为什么必须接地？ 功能：使仪表、继电器等二次设备与主电路绝缘，扩大仪表、继电器等二次设备的应用范围。 电流互感器二次侧开路后果：磁通剧增铁芯过热并产生剩磁，还会感应出危险的高电压。 防止其一、二次绕组间绝缘击穿时，一次侧的高电压窜入二次侧，危及人身和设备安全。 8、熔断器的主要功能是对电路和设备进行短路保护。灭弧能力强，能快速切断短路电流的是“限流”熔断器，跌开式熔断器属于“非限流”熔断器。 11、高压负荷开关有哪些功能?它可装设什么保护装置?它靠什么来进行短路保护? 功能：具有简单的灭弧装置，能通断一定的负荷电流和过负荷电流。可装设热脱扣器保护装置，它与高压熔断器串联使用，借助熔断器来进行短路保护。 12、高压断路器有哪些功能?少油断路器中的油与多油断路器中的油各有哪些功能？为什么油断路器不适合频繁操作，而真空断路器和六氟化硫断路器可以？ 功能：能通断负荷电流和短路电流，并能在保护装置作用下自动跳闸，切除短路故障。 多油断路器的油可以作为灭弧介质还可作为相对地、相与相之间的绝缘介质。少油断路器的油只作灭弧介质。 油断路器频繁操作产生电弧使油分解出碳，油中含碳量增高会降低油的绝缘和灭弧功能，而真空断路器和六氟化硫断路器不会产生碳。 13、低压断路器有哪些功能？ 能带负荷通断电路，能在短路、过负荷和低电压下自动跳闸。 15、对工厂变配电所主接线有哪些基本要求?变配电所主接线图有哪些绘制方式?各适用于哪些场合? 对工厂变配电所主接线的基本要求：安全、可靠、灵活、经济。 主接线图绘制形式：系统式主接线图——用于变配电所的运行中，装置式主接线图——用于变配电所施工图中使用。 计算题 2、某10／0.4kV变电所，总计算负荷为1200kV·A，其中一、二级负荷680kV·A。试初步选择该变电所主变压器的台数和容量。 解：根据变电所有一、二级负荷的情况，确定选两台主变压器。 每台容量T N S ? =(0.6～0.7)×1200kV·A=(720～840)kV·A，且T N S ?≥680kV·A， 初步确定每台主变压器容量为800kV·A。 第五章 3、导线和电缆的选择应满足哪些条件?一般动力线路宜先按什么条件选择再校验其他条件？照明线路宜先按什么条件选择再校验其他条件？为什么？ 条件：发热条件，电压损耗条件，经济电流密度，机械强度。 动力线路：先按照发热条件，再校验其电压损耗和机械强度。 照明线路：先按允许电压损耗，再校验其发热条件和机械强度。 4、三相系统中的保护线（PE线）和保护中性线（PEN线）各如何选择？PE线：要考虑三相系统中发生单相短路故障时单相短路电流通过时的短路热稳定度。 PEN线：除满足上述，还应满足中性线允许载流量不小于三相系统的最大不平衡电流，取N线和PE线中的最大截面。 第七章 1、什么是二次回路?包括哪些部分? 二次回路(即二次电路)：是指用来控制、指示、监测和保护一次电路运行的电路，亦称二次系统，包括控制系统、信号系统、监测系统、继电保护和自动化系统等。 2、什么是二次回路操作电源?常用的直流操作电源有哪几种? 二次回路的操作电源是供高压断路器分、合闸回路和继电保护和自动装置、信号回路、监测系统及其他二次回路所需的电源。 常用的直流操作电源有以下几种： (一)由蓄电池组供电的直流操作电源，主要有铅酸蓄电池和镉镍蓄电池两种。 (二)由整流装置供电的直流操作电源，主要有硅整流电容储能式和复式整流两种。 第八章 3、什么叫接闪器? 接闪器：专门用来接受直接雷击的金属物体。有避雷针、避雷线、避雷网。