现代传感技术与系统课后答案
第1章绪论
1.传感器的基本概念是什么？一般情况下由哪几部分组成？
国家标准（GB7665-87）传感器的定义：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，通常由敏感元件和转换元件组成。
2.传感器有几种分类形式，各种分类之间有什么不同？
共有10种分类形式。根据传感器的工作机理：基于物理效应、基于化学效应、基于生物效应；传感器的构成原理：结构型与物性型；能量转换情况：能量转换型和能量控制型；根据传感器的工作原理分类：可分为电容式、电感式、电磁式、压电式、热电式、气电式、应变式等；根据传感器使用的敏感材料分类：可分为半导体传感器、光纤传感器、陶瓷传感器、高分子材料传感器、复合材料传感器等；根据传感器输出信号为模拟信号或数字信号：可分为模拟量传感器和数字量（开关量）传感器；根据传感器使用电源与否：可分为有源传感器和无源传感器；根据传感器与被测对象的空间关系：可分为接触式传感器和非接触式传感器；根据与某种高新技术结合而得名的传感器：如集成传感器、智能传感器、机器人传感器、仿生传感器等；根据输入信息分类：可分为位移、速度、加速度、流速、力、压力、振动、温度、湿度、粘度、浓度等。
3.举例说明结构型传感器与物性型传感器的区别。
结构型：利用物理学中场的定律构成的，特点是其工作原理是以传感器中元件相对位置变化引起场的变化为基础，而不是以材料特性变化为基础。其基本特征是以其结构的部分变化或变化后引起场的变化来反映被测量（力、位移等）的变化。如电容传感器利用静电场定律研制的结构型传感器。
物性型：利用物质定律构成的,如虎克定律、欧姆定律等。物质定律是表示物质某种客观性质的法则。这种法则，大多数是以物质本身的常数形式给出。这些常数的大小，决定了传感器的主要性能。因此，物性型传感器的性能随材料的不同而异。如，光电管利用了外光电效应，压敏传感器是利用半导体的压阻效应。
4.传感器与传感技术概念有什么不同？
答：传感器是获取信息的工具。传感器技术是关于传感器设计、制造及应用的综合技术。5.什么叫传感技术？传感技术的特点是什么？
答：传感技术是关于从自然信源获取信息，并对之进行处理（变换）和识别的一门多学科交叉的现代科学与工程技术，它涉及传感器、信息处理和识别的规划设计、开发、制（建）造、测试、
应用及评价改进等活动。特点：传感技术涉及传感（检测）原理、传感器件设计、传感器开发和应用的综合技术；传感技术的含义比传感器更为广泛，它是敏感功能材料科学、传感器技术、微细加工技术等多学科技术互相交叉渗透而形成的一门新技术学科—传感器工程学；传感器技术是测量技术、半导体技术、计算机技术、信息处理技术、微电子学、光学、声学、精密机械、仿生学、材料科学等众多学科相互交叉的综合性高新技术密集型前沿技术之一。
6.什么是信息？信息的基本特征是什么？
“信息是物质存在的一种方式、形态或运动状态，也是事物的一种普遍属性，一般指数据、消息中所包含的意义，可以使消息中所描述事件的不定性减少。”
9可①普遍性；②客观性；③依附性；④时效性（动态性）；⑤可识别；⑥可转换；⑦可传输；⑧可存储；○共享性、永不枯竭性。
7.什么是信息技术？什么是3C技术？
信息技术是研究信息的获取、传输和处理的技术，是指有关信息的收集、识别、提取、变换、存贮、传递、处理、检索、检测、分析和利用等的技术，是用于管理和处理信息所采用的各种技术的总称。“3C”技术——Collection Communication Computer)，指信息的收集、通信和计算机技术。
8.信息技术包括哪些方面？
答：感测与识别技术；信息传递技术；信息处理与再生技术。
9.传感器与信息有什么关系？
答：信息的感测，识别，传递等都需要传感器来实现。
10.物质、能量和信息三者之间的关系是什么？
答：物质、能量和信息，作为物质世界的三种资源，具有三位一体相辅相成的关系；信息是客观事物和主观认识相结合的产物，没有信息，物质和能量便无从认识；信息是由能量或物质形态表示的；信息是载荷于能量流传输的；信息在传输过程中需要消耗能量，维持信息传输必须供给能量；信息传输的方向与携带信息的能量流方向是一致的；测量过程中，被测对象应具有足够的负熵才能保证有效测量。
11.简述传感技术在现代科学技术、国民经济和社会生活中的地位与作用。
答：感受外界信息的电五官信息技术的源头；获取人类感官无法获得的大量信息；工业生产的‘倍增器’，科学研究的‘先官’，军事上的‘战斗力’，国民活动中的‘物化法官’，应用无处不在；没有传感器就没有现代科学技术；发展现代传感技术己成为国家的一项战略措施。
12.现代传感器研发呈现的特点是什么？
答：1）新技术普遍应用，目前普遍采用电子设计自动化（ＥＤＡ）、计算机辅助制造（ＣＡＭ）、计算机辅助测试（ＣＡＴ）、数字信号处理（ＤＳＰ）、专用集成电路（ＡＳＩＣ）及表面贴装技术（ＳＭＴ）等技术。
2）功能日渐完善，随着集成微光、机、电系统技术的迅速发展
以及光导、光纤、超导、纳米技术、智能材料等新技术的应用，进一步实现信息的采集与传输、处理集成化、智能化，更多的新型传感器将具有自检自校、量程转换、定标和数据处理等功能，传感器功能得到进一步增强和完善，性能进一步提高，更加灵敏、可靠。
3）新型传感器开发加快；新型传感器，大致应包括：
①采用新原理；②填补传感器空白；③仿生传感器；④新材料开发催生的新材料传感器等诸方面。它们之间是互相联系的。
13.我国传感器产业发展现状及与国外的差距是什么？如何发展我国的传感器产业？
答:现状:缺少具有自主知识产权的创新性成果，科研成果向产业转化速度慢，取得显著社会经济效益的项目少；缺乏大规模生产的企业，高档产品种类少，市场满足率低；生产工艺装备离国际水平有较大差距；整体还处于跟踪状态。
差距:器件品种少，高端产品主要依赖进口；自动化、智能化水平较低；模块化、标准化、集成化程度较低；稳定性较差、可靠性较低；信号检测精度较低；性能价格比低，市场竞争力较弱。集中具有强实力的企业，开拓市场，真正形成一定的规模。增加高水平传感器的生产。增强传感研究方面科研投资力度，增加先进的科研设备，提高科研成果的转化效率。
14.简述现代传感技术的发展现状与趋势。
答:开发新材料、研究新型传感器；向高精度发展；向高可靠性、
宽温度范围发展；向微型化发展；向微功耗及无源化发展；向集成化、多功能化发展；向智能化发展；向数字化、网络化发展；多传感器的集成与融合；多学科交叉融合，实现无线网络化；
15.举例说明传感技术的应用。
答：探月小车，机器人，工程检测。。。
第2章传感器的理论基础
1.传感器所依据的自然定律、规律有哪些？
答：守恒定律；场的定律；物质定律；统计物理学法则
2.物理型传感器所依据的物理定律、物理现象、物理效应主要可归纳为哪几类？
答：物理定律:守恒定律，场的定律，物质定律，统计物理学法则；物理现象：量子现象（量子尺寸效应、光电效应，核磁共振、约瑟夫逊效应），热平衡现象（热平衡一次效应，热平衡二次效应），传输现象（塞贝克效应，珀耳帖效应）；物理效应：法拉第效应，磁光克尔效应，科顿-穆顿效应，塞曼效应，光磁效应。
3.举例说明传感器与守恒定律、场的定律、统计法则和物质定律的关系。
利用守恒定律构成的传感器，如利用差压原理进行流量测量的传感器，其基本原理是以能量守恒定律、伯努利方程和流动连续性方程为基础的；
利用场的定律构成的传感器，其性能由定律决定，与使用材料无关，如利用静电场的有关定律制成电容传感器，利用电磁感应定律可以构成磁电感应式传感器；以差压变压器为例，使用坡莫合金或铁氧体做铁芯，都是作为差压变压器工作。
利用各种物质定律构成的传感器统称为物性型传感器。这些传感器的主要性能在很大程度上受相应的物理常数或化学、生物特性所决定，也即与物质的材料密切相关，利用半导体物质具有的压阻、热阻、光阻、湿阻和霍尔等效应，可以分别制成力、压力、温度、光强、湿度和磁场等传感器，利用压电材料所具有的压电效应可制成压电式、声表面波和超声波等传感器，利用生物、化学敏感特性制成的生物、化学传感器等。
统计物理学认为：所有宏观上可观测的物理量都是相应微观量的统计平均值，许多看似杂乱无章的微观运动表现出统计规律性。利用热噪声的热力学温度的关系可以构成热噪声型热敏电阻。
目前成功利用构成传感器的法则是奈奎斯特定理，利用热噪声与绝对温度的关系可以构成热噪声型热敏电阻。由于绝对温度与热噪声电压之间有确定的关系，因此它可作为彼岸准温度计用来直接测量绝对温度而不需要校准
4.什么是热平衡型的一次效应和二次效应？写出热平衡现象中的麦克斯韦关系式，举例说明它们在传感器中的应用。
不同种类能量所对应的强度型状态量与容量型状态（或相反）微分之比为定值，具有这种关系的效应称为热平衡一次效应，一次效应是可逆的；
同一种类能量的示强变量与示容变量微分之比，或同一种类能量的示容变量与示强变量微分之比，是不能直接构成传感器的，这些比例系数虽然不能在传感器中直接而将被测量转换成电信号输出，但可以利用其中的状态量与其他状态量之间的关系制成各种传感器，这种变换称为二次效应，二次效应没有逆效应。
一次效应的例子有压电效应，压磁效应；二次效应利用弹性元件受力产生变形，其应变与应变片电阻值的关系可制成电阻应变式力(压力)传感器。光电比色高温计。
5.什么叫传输现象？什么叫传输现象的一次效应？举明传输现象一次效应在传感器中的应用。
当系统中存在有强度量的差或梯度时，相应的广延量就随时间而变化，即广延量的流动，这种现象称为传输现象。把这种不同种类的亲和力和流之间的效应称为一次效应。塞贝克效应是因温度差而产生电流，珀耳帖效应由电位差产生电流。
6.简述各类基础效应的含义以及与传感器的关系。
答:在光的照射下，物质内部的电子受到光子的作用，吸收光子能量而从表面释放出来的现
象，称为外光电效应；在光的照射下，物质吸收入射光子的能量，在物质内部激发载流子，但这些载流子仍留在物质内部，从而增加物体的导电性或产生电动势、或产生光电流的现象，称为内光电效应；物质的光学特性（如折射率）受外电场的影响而发生变化的现象统称为电光效应；某些非晶体物质（如塑料、玻璃）在机械力的作用下，弹性体的折射率发生变化，呈现双折射性质的效应。这称作应力致双折射或光弹效应；电致发光效应：某些固态晶体如高纯度锗、硅和砷化镓等化合物半导体在光和外加电场作用下发出冷光（指荧光和磷光）的现象，以及某些固态晶体如磷化镓、磷化铟等无需外加激发光而在外加电场作用下即可发光的现象；置于外磁场的物体，在光和外磁场的作用下，其光学特性（如吸光特性、折射率等）发生变化的现象称为磁光效应。
7.什么是传感器的敏感材料？传感器敏感材料有哪些类型？它的基本特性是什么？
答：传感器的敏感材料用来制作敏感元件的基本材料，是对电，光，声，力，热，磁，气体分布，酶等物理，化学，生物待测量变化而表现出性能明显改变的功能材料。类型：按结晶状态可分为：单晶、多晶、非晶和微晶等类。按电子结构和化学键可分为：金属、陶瓷和聚合物三大类。按物理性质又可分为：超导体、导电体、半导体、介电体、铁电体、压电体、铁磁体、铁弹体、磁弹体等几种。按形态分有：掺杂、微粉、薄膜、块状(带、片)、纤维等形态。。。特性：功能（感知，响应，信息识别与积累，恢复，智能功能）；特征（敏感性好，可靠性高，加工性好，经济性好）。
8.按材料成分进行分类，敏感材料可以分为以下哪几种？敏感材料按照高分子功能材料分，可以分为那几种？
答：金属材料，无机材料和有机材料；导电材料，介电材料，压电材料，热电材料，光电材料，磁性材料，透光和导光材料，发光材料，激光材料，非线性光学材料，光调制用材料，红外材料，隐身材料，梯度功能材料，机敏材料和智能材料，纳米材料，仿生材料等。
9.目前，已经实用化的生物传感器所用的高分子敏感材料主要有以下哪几种？
答：
10.光纤有哪些类型？考察光纤性能的主要参数是什么？
11.什么是功能陶瓷？它的特点是什么？
答：功能陶瓷利用材料的电、光、磁、声、热和力等性能及其耦合效应，成为对温度、压力、磁性和光强变化等外界条件特别敏感的材料。耐热、耐磨、耐腐蚀等优良特性，而且适宜用在条件苛刻的气氛中。
12.形状记忆材料有哪几类？它们有什么用途？
答：形状记忆合金（SMA）在高温下处理成一定形状的金属急冷下来，在低温相状态下经塑性变形为另一种形状，然后加热到高温相成为稳定状态的温度时，恢复到低温塑性变形前的形状。形状记忆陶瓷（SMC）热诱发、应力诱发、外电场诱发；陶瓷的形状记忆变形的量较小；而且每次记忆循环中都有较大的不可恢复变形；随着循环次数的增加，累积变形增加，最终导致裂纹出现；它没有双程记忆效应。形状记忆高分子（SMP）
13.什么是智能材料？智能材料的特征和基本组成是什么？
答：具有感知内外环境刺激，对之进行分析、处理、判断、并采取一定的措施进行适度响应的智能特征的材料。传感功能，反馈功能，信息识别与积累功能，思考功能和预见功能，响应功能，自诊断能力，自修复能力，自调节能力。组成：基体，敏感，驱动材料。
14.弹性元件在传感器中的作用是什么？用什么参数考察弹性元件的基本特性？举例说明传感器中常用的典型弹性元件的结构形式。
答：把被测物理量转换成电量；刚度，灵敏度，弹性滞后，弹性后效，固有振动频率，温度特性，机械品质因数和蠕变。
第3章传感器构成论
1.传感器一般包括哪些部分，各部分的作用是什么？
答：1、敏感元件：直接感受被测量，以确定的关系输出某一物理量（包括电学量）。
2、转换元件：将敏感元件输出的非电量物理量转换为电学量（包括电路参数量）。
3、转换电路：将电路参数（如电阻、电容、电感）量转换成便于测量的电学量（如电压、电流、频率等）。
2.从传感器的结构形式来划分，可将传感器按其构成方法分为哪几类？各类型的特点是什么？并画出各类型的结构简图。
答:1.通用型、2.参比型、3.差动型、4.反馈型。
1.通用型根据组成可分为：能量变换基本型、能量控制基本型、能量变换特殊型（辅助能源型）、电路参数型和多级变换型。
（1）能量变换基本型特点：
1）只由敏感元件构成。2）不需外加电源，敏感元件就是能量变换元件，能量从被测对象获得，输出能量较弱。3）利用热平衡现象或传输现象中的一次效应制成是可逆的。4）对被测对象有负荷效应（因输出逆效应而影响输入）。5）输出能量不可能大于被测对象的能量。
（2）能量控制基本型特点：1）也由敏感元件组成，但需外加电源才能将被测非电量转换成电量输出。2）输出能量可大于被测对象具有的能量。（3）无需变换电路即可有较大的电量输出。
（3）能量变换特殊型（辅助能源型）特点：1）只由敏感元件构成。2）能量从被测对象获得，属能量变换型。3）辅助能源是为了增加抗干扰能力或提高稳定性，或取出信号，或为原理所需要而使用固定磁场。
（4）电路参数型特点：1) 敏感元件对输入非电信号进行阻抗变换。2) 转换电路含有该敏感元件。3) 电源向转换电路提供能量从而输出电量，属于能量控制型。4) 输出能量远大于输入能量。5) 利用传输现象中的二次效应都属于此类传感器。
2.参比补偿型特点：(1) 采用两个（或两个以上）性能完全相同的敏感元件。其中一个感受被测量和环境量，另一个只感受环境量作补偿用。(2) 两个敏感元件同时接到电桥的相邻两臂或反串。(3) 能消除环境和条件变化干扰的影响（如温度、电源电压）。
3.差动结构型特点：(1) 采用两个（或两个以上）性能完全相同的敏感元件，同时感受相同的环境影响量和方向相反的被测量。(2) 反串或接入电桥相邻的两臂。(3) 输出信号提高一倍。(4) 传感器差动结构以提高灵敏度、线性度，减小或消除环境因素的影响。
4.反馈型特点：(1) 传感器的敏感元件（或转换元件）同时兼作反馈元件。(2) 是
闭环系统、传感器输入处于平衡状态，故又称为平衡式传感器。(3) 主要有力（位移）反馈和热反馈型，如差动电容力平衡式加速度传感器、热线热反馈型流速传感器等。4) 结构较复杂，应用于特殊场合（高精度微差压、高流速）。
3.传感器与被测对象之间有哪些关联形式？
答：与固体对象的关联为：接触型和非接触型；与流体对象的关联是安装在盛有流体的容器里或有流体流动的管道中。
4.传感器的输出数学模型是什么？简述传感器对信号的选择方式。
答：固定式，补偿式，差动方式，频率域及时间域的选择
5.什么是示容变量和示强变量？
答：描述热平衡状态系统的物理量称为状态量。如果把这个系统分割成若干个小系统，则状态量可分为两种：①与分割方法无关，其性质由其量的大小来决定的状态量。称为强度型状态量，简称示强变量。如温度、压力、电场强度、磁场强度。②具有与系统的大小（体积、面积等）成正比性质的状态量，称为容量型状态量，简称示容变量，又叫容量量或广延量。
如能量、熵、位移等。
6.什么是传感器负载效应？如何消除负载效应的影响？
答：在实际测量中，测量系统与被测量对对象之间，测量系统内部各环节相互连接必然产生相互作用。接入的测量装置，构成被测量对象的负载；后接环节成为前接环节的负载。
减小负载效应的措施：1.提高后续环节（负载）的输入阻抗。2.在原来两个相连环节中，插入高输入阻抗，低输出阻抗的放大器，以便一方面减少从前一环节吸取的能量，另一方面在承受后以环节（负载）后又能进、暗笑电压输出的变化，从而减轻总的负载效应。3.使用反馈或零点测量原理，使后面环节几乎不从前面环节吸取能量。
7.传感器的静态特性是什么？由哪些性能指标描述？
答：传感器的静态特性是指在稳态（静态）信号作用之下（及输入量对时间t的各阶导数等于0），其输出——输入关系的数学模型。
指标：量程和测量范围，线性度，滞后，重复性，灵敏度，分辨率，阈值，稳定性，漂移及精度等。
8.传感器的动态特性主要技术指标有哪些？它们的意义是什么？
答：1.阶跃响应及时域性能指标——时间常数，上升时间，响应时间，超调量，峰值时间，延迟时间，衰减率，稳态误差。
9.传感器的静态特性与动态特性的区别何在？
答：静态特性是指被测量信号不随时间的变化而变化（或变化很慢）。动态特性是指被测量信号随时间的变化而变化。
10.一阶传感器的传递函数和频率响应函数是什么？
11.传感器的线性度是如何确定的？确定拟合直线有哪些方法？
12.已知某传感器的静态特性方程为，试分别用切线法、端点直线法、最小二乘法在范围内拟合刻度直线方程，并求出相应的线性度。
第4章传感器的应用基础
1.传感器与测量系统有什么关系？（三个部分）
传感器是测量系统的第一级，主要功能是检测和敏感被测量，它输入被测量，输出大多为电学模拟量。
2.什么叫测量？什么叫计量？它们之间有什么异同？
测量是将被测量同已知量相比较，以确定被测量与选定单位的比值。这个比值同测量单位结合在一起称量值。测量是以确定被测量值为目的的一系列操作,是人们对客观事物取得定量认识的一种手段。
计量是规范测量的测量。计量依法监督测量工具的准确性与测量行为的规范性，使用有溯源性的标准与测量仪器、按照规程、由资格被确认的人员进行的以判别测量器具合格性为目的的测量，是计量。
测量与计量的具体工作对象不同。测量的直接目的是得到测得值；计量的目的是保证测量的准确。“测量”就是为获取量值信息的活动；“计量”不仅要获取量值信息，而且要实现量值信息的传递或溯源。“测量”作为一类操作，其对象很广泛；“计量”作为一类操作，其对象就是测量仪器。“测量”可是以孤立的；“计量”则存在于量值传递或溯源的系统中。
测量与计量的划分，以测量工具的作用为界。测量是用测量工具认识物理量，相信的是测量工具，目的是得到被测量的量值；计量的目的是拿标准（已知的量值）检查测量工具的合格性，相信的是标准。简言之：相信测量工具的是测量，检查测量工具的是计量。
3.什么叫量值传递？什么叫量值溯源？
将国家计量基准所复现的计量单位量量值，通过检定（或其它传递方式）传递给下一等级的
计量标准，并依次逐级传递到工作计量器具，以保证被计量的对象的量值准确一致，称为量值传递。
通过一条具有规定不确定度的不间断的比较链，使测量结果或测量标准的值能够与规定的参考标准（国家计量标准或国际计量标准）联系起来的特性，称为量值溯源性。量值溯源是从下而上，量值传递则是自上而下的。
4.传感器的误差主要有哪些？产生的原因是什么？
答：原理性误差，动态误差，环境噪声干扰误差，测量定标误差，接入系统时的负载误差，人员操作误差等。由环境，原理，噪声干扰，人员等造成。
系统误差，随机误差，(也称偶然误差)和粗大误差三类
在同一条件下,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,按一定规律变化的误差称为系统误差；在同一条件下,多次测量同一量值时,绝对值和符号以不可预定方式变化着的误差称为随机误差；超出在规定条件下预期的误差称为粗大误差,或称“寄生误差”。（绝对误差，相对误差和引用误差三类标准量具的误差；仪器误差；附件误差；环境误差；方法误差；人员误差）
5.简述传感器线性化的主要方法及其原理。
6.说明差动技术的原理及技术环节。
原理：采用两个（或两个以上）性能完全相同的敏感元件，同时感受相同的环境影响量和方向相反的被测量。测量时输入信号是同时加到原理相同、性能一致的两个敏感元件上的，但对于输入信号，两个敏感元件的参数变化是成相反方向的；而对于环境变化，两个敏感元件的变化则是成相同方向的，通过变换电路，使有用输出量增加，干扰量相减便可以消除环境变动的影响。
技术环节：反串或接入电桥相邻的两臂。
7.举例说明误差平均效应的原理。（温度传感器）
误差平均效应原理是利用n个相同的传感器单元同时感受被测量，因而其输出将是这n个单元输出的总和。若将每个单元可能带来的误差均可看作随机误差且服从正态分布，根据误差理论，对n个单元来说，总的误差
将减小为：
8.相对于开环测量系统，说明闭环技术的原理和特点。
闭环系统与开环系统相比较，增加了“反馈环节”。利用反馈技术与传感器相结合，构成闭环的“反馈—测量”系统，可提高传感器测量系统的性能。
特点：①精度高、稳定性好；②动态特性好。
9.说明传感器标定与校准的概念及标定的基本方法。
答：利用标准器具对传感器性能进行定度的过程，称为标定。
传感器使用一段时间以后或经过修理，需要利用标准器具对其性能指标重新进行确认，看其是否可以继续使用或仍符合原先技术指标所规定的要求，这一性能复测过程称为校准。
基本方法：利用标准设备或装置产生已知的标准量（一般为非电量，如标准力，标准位移等），作为输入量输入到待定的传感器，然后将得到的传感器输出量与输入量作比较，从而得到一系列的标准数据或曲线。
10.常见的传感器噪声有哪些？如何抑制这些噪声？（必考，三要素）
噪声形成干扰必须具备三个条件（三要素）：有噪声源、有对噪声敏感的接受电路和噪声源到接收电路之间的耦合通道。
按产生原因：
机械噪声——减振措施；热噪声——热屏蔽，恒温措施，对称平衡结构，温度补偿技术；光噪声——光屏蔽；音响噪声——消音，隔音器材或真空容器，远离声源，改变声指向；温
度噪声——防潮措施；化学噪声——密封和保持传感器的清洁；电磁噪声——屏蔽，隔离，使用双绞线，正确且良好的接地；射线辐射噪声——对射线进行防护；电路噪声——
11.接地设计应注意哪些问题？
答：（1）屏蔽外壳的接地要与系统信号的参考点相接，而且只能在一处相接；（2）所有具有相同参考点的电路单元必须全部置入同一个屏蔽层内，其引出线应采用屏蔽线。（3）接地参考点不同的单元应当分别屏蔽，不可置于同一屏蔽层。
12.屏蔽的作用是什么？有哪些屏蔽方法？（静态、电磁）
屏蔽的作用是隔断“场”的耦合，抑制各种场的干扰。有静电屏蔽，电磁屏蔽，低频磁屏蔽，驱动屏蔽，信号的屏蔽传输，屏蔽与接地。
13.滤波的方法有哪些？选择滤波器的类型时一般应考虑哪些因素？
答：高频率波，低频率波，数字滤波
14.在实际应用中如何改善传感器的技术性能？（列举几个）
答：结构、材料与参数的合理选择；差动技术，平均技术，补偿与校正，稳定性处理，屏蔽隔离和干扰抑制，零示法微差法与闭环技术。
15.选择传感器时应注意哪些问题？
答：（1）根据测量目的，对象与测量环境确定传感器的类型；
（2）根据传感器的性能指标确定传感器的种类；
（3）根据测试系统要求确定传感器的种类；
（4）传感器的商品环境；
（5）购买自制。
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/℃、
4.1 应变效应和应变式传感器 何为电阻应变效应？电阻丝阻值公式，由哪些参数决定？ 电阻丝灵敏度系数由哪两部分构成？与电阻丝材质的关系？ 温度如何影响应力传感器的输出电阻？
应力传感器的温度补偿方法有哪些？ 常用的温度补偿方法有三种： 1) 桥路补偿法，它主要是通过贴片和接桥方法消除温度的影响，补偿原理和方法将在后文中详细介绍； 2) 应变片的自补偿，它是从电阻应变片的敏感栅材料及制造工艺上采取措施，使应变片在一定的温度范围内满足的0)(21=++ββα S 关系； 3) 热敏电阻法，利用热敏电阻的特性和选择合适的分流电阻达到温度补偿的目的。 电阻应变式传感器在设计过程中，应该考虑哪些问题？ 1） 结构简单。 2） 有很好的刚性。 3） 结构的整体性。 4） 对作用力位置的变化和干扰力的影响不敏感。 5） 弹性元件有效工作区应有良好的线性。 6） 弹性元件有效工作区应具有最大应变值。 7） 工作区的最佳额定应变值。 8） 弹性元件工作区的工艺性能好。 9） 弹性元件自身具有过载保护能力或便于设置过载保护装置。 10） 安装方便，互换性好。 常用应变式传感器的工作原理。 在测力传感器中有一个弹性元件，利用它可把被测力的变化转换成应变量的变化，由于弹性元件上粘贴有应变片，因此可把应变量的变化转换成应变片电阻的变化。 4.2 电容、电感式传感器 电容式传感器的工作原理。电容的公式，由哪些参数决定？ 电容式传感器是将被测量(如位移、压力等)的变化转换成电容量变化的一种传感器。 电容式传感器实质上就是一个可变参数的电容器。由物理学可知，两平行极板组成的电容器，如果不考虑边缘效应，其电容量为： A C εδ= 若A 、δ或ε任一参数发生变化，电容C 也随之变化。在交流电路中， 电容C 的变化改变了容抗X C ，从而使输出电流或电压发生变化。 常见电容式传感器的类型及其工作原理。 变极距式：动极板因测量值变化极板间距改变 变面积式：受到外力作用相对面积改变 差动结构的优点有哪些？
《传感器技术与应用第3版》习题参考答案 习题1 1.什么叫传感器？它由哪几部分组成？ 答：传感器是能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置。传感器通常由敏感元件和转换元件组成。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适于传输或测量的电信号部分。 2. 传感器在自动测控系统中起什么作用？ 答：自动检测和自动控制技术是人们对事物的规律定性了解、定量分析预期效果所从事的一系列技术措施。自动测控系统是完成这一系列技术措施之一的装置。一个完整的自动测控系统，一般由传感器、测量电路、显示记录装置或调节执行装置、电源四部分组成。传感器的作用是对通常是非电量的原始信息进行精确可靠的捕获和转换为电量，提供给测量电路处理。 3. 传感器分类有哪几种？各有什么优、缺点？ 答：传感器有许多分类方法，但常用的分类方法有两种，一种是按被测输入量来分，如温度传感器、湿度传感器、压力传感器、位移传感器、流量传感器、液位传感器、力传感器、加速度传感器、转矩传感器等；另一种是按传感器的工作原理来分，如电学式传感器、磁学式传感器、光电式传感器、电势型传感器、电荷传感器、半导体传感器、谐振式传感器、电化学式传感器等。还有按能量的关系分类，即将传感器分为有源传感器和无源传感器；按输出信号的性质分类，即将传感器分为模拟式传感器和数字式传感器。 按被测输入量分类的优点是比较明确地表达了传感器的用途，便于使用者根据其用途选用；缺点是没有区分每种传感器在转换机理上有何共性和差异，不便使用者掌握其基本原理及分析方法。 按工作原理分类的优点是对传感器的工作原理比较清楚，有利于专业人员对传感器的深入研究分析；缺点是不便于使用者根据用途选用。 4. 什么是传感器的静态特性？它由哪些技术指标描述？ 答：传感器测量静态量时表现的输入、输出量的对应关系为静态特性。它有线性度、灵敏度、重复性、迟滞现象、分辨力、稳定性、漂移等技术指标。 5. 为什么传感器要有良好的动态特性？什么是阶跃响应法和频率响应法？ 答：在动态（快速变化）的输入信号情况下，要求传感器能迅速准确地响应和再现被测信号的变化。因此，需要传感器具有良好的动态特性。 测试和检验传感器的动态特性有瞬态响应法和频率响应法。阶跃响应法即瞬态响应法，是给传感器输入一个单位阶跃函数的被测量，测量其输出特性。动态特性优良的传感器的输出特性应该上升沿陡，顶部平直。 频率响应法是给传感器输入各种频率不同而幅值相同，初相位为零的正弦函数的被测量，测量其输出的正弦函数输出量的幅值和相位与频率的关系。动态特性优良的传感器，输出的正弦函数输出量的幅值对于各频率是相同的，相位与各频率成线性关系。
第1章概述 1.什么是传感器？ 传感器定义为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，通常由敏感元件和转换元件组成。 1.2传感器的共性是什么？ 传感器的共性就是利用物理规律或物质的物理、化学、生物特性，将非电量（如位移、速度、加速度、力等）输入转换成电量（电压、电流、电容、电阻等）输出。 1.3传感器由哪几部分组成的？ 由敏感元件和转换元件组成基本组成部分，另外还有信号调理电路和辅助电源电路。 1.4传感器如何进行分类？ （1）按传感器的输入量分类，分为位移传感器、速度传感器、温度传感器、湿度传感器、压力传感器等。（2）按传感器的输出量进行分类，分为模拟式和数字式传感器两类。（3）按传感器工作原理分类，可以分为电阻式传感器、电容式传感器、电感式传感器、压电式传感器、磁敏式传感器、热电式传感器、光电式传感器等。（4）按传感器的基本效应分类，可分为物理传感器、化学传感器、生物传感器。（5）按传感器的能量关系进行分类，分为能量变换型和能量控制型传感器。（6）按传感器所蕴含的技术特征进行分类，可分为普通型和新型传感器。 1.5传感器技术的发展趋势有哪些？ （1）开展基础理论研究（2）传感器的集成化（3）传感器的智能化（4）传感器的网络化（5）传感器的微型化 1.6改善传感器性能的技术途径有哪些？ （1）差动技术（2）平均技术（3）补偿与修正技术(4)屏蔽、隔离与干扰抑制 (5)稳定性处理 第2章传感器的基本特性 2.1什么是传感器的静态特性？描述传感器静态特性的主要指标有哪些？ 答：传感器的静态特性是指在被测量的各个值处于稳定状态时，输出量和输入量之间的关系。主要的性能指标主要有线性度、灵敏度、迟滞、重复性、精度、分辨率、零点漂移、温度漂移。 2.2传感器输入-输出特性的线性化有什么意义？如何实现其线性化？ 答：传感器的线性化有助于简化传感器的理论分析、数据处理、制作标定和测试。常用的线性化方法是：切线或割线拟合，过零旋转拟合，端点平移来近似，多数情况下用最小二乘法来求出拟合直线。 2.3利用压力传感器所得测试数据如下表所示，计算其非线性误差、迟滞和重复性误差。设压力为0MPa 时输出为0mV,压力为0.12MPa时输出最大且为16.50mV. 非线性误差略 正反行程最大偏差?Hmax=0.1mV，所以γH=±?Hmax0.1100%=±%=±0.6%YFS16.50 重复性最大偏差为?Rmax=0.08，所以γR=±?Rmax0.08=±%=±0.48%YFS16.5 2.4什么是传感器的动态特性？如何分析传感器的动态特性？ 传感器的动态特性是指传感器对动态激励（输入）的响应（输出）特性，即输出对随时间变化的输入量的响应特性。
《传感器与传感器技术》计算题答案 第1章传感器的一般特性 1—5 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(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： m＝402%=(mV) 当使用在1/2和1/8满量程时，其测量相对误差分别为： 1—6 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和静态灵敏度K。 （1） 式中, y——输出电压，V；T——输入温度，℃。 （2） 式中，y——输出电压，V；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=105/3=105(V/℃)； (2) τ==1/3(s)， K==(V/Pa)。 1—7已知一热电偶的时间常数=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(t)℃ 由周期T=80s，则温度变化频率f=1/T，其相应的圆频率=2f=2/80=/40； 温度传感器（热电偶）对炉内温度的响应y(t)为 y(t)=520+Bsin(t+)℃ 热电偶为一阶传感器，其响应的幅频特性为 因此，热电偶输出信号波动幅值为 B=20A()==15.7℃
由此可得输出温度的最大值和最小值分别为 y(t)|=520+B=520+=535.7℃ y(t)|=520﹣B==504.3℃ 输出信号的相位差为 (ω)= arctan(ω)= arctan(2/8010)= 相应的时间滞后为 t = 1—8 一压电式加速度传感器的动态特性可以用如下的微分方程来描述，即 式中，y——输出电荷量，pC；x——输入加速度，m/s2。试求其固有振荡频率n和阻尼比。 解: 由题给微分方程可得 1—9 某压力传感器的校准数据如下表所示，试分别用端点连线法和最小二乘法求非线性误差，并计算迟滞和重复性误差；写出端点连线法和最小二乘法拟合直线方程。 压力(MPa) 输出值 (mV) 第一次循环第二次循环第三次循环正行程反行程正行程反行程正行程反行程 解校验数据处理（求校验平均值）： 压力(MPa) (设为x) 输出值 (mV) 第一次循环第二次循环第三次循环校验平 均值 (设为 y)正行程 反行 程 正行 程 反行 程 正行 程 反行 程
第五章 3.试述霍尔效应的定义及霍尔传感器的工作原理。 霍尔效应：将半导体薄片置于磁场中，当它的电流方向与磁场方向不一致时，半导体薄片上平行于电流和磁场方向的两个面之间产生电动势，这种现象称为霍尔效应。 霍尔传感器工作原理：霍尔传感器是利用霍尔效应原理将被测物理量转换为电动势的传感器。在垂直于外磁场B的方向上放置半导体薄片，当半导体薄片流有电流I时，在半导体薄片前后两个端面之间产生霍尔电势Uho霍尔电势的大小与激励电流I和磁场的磁感应强度成正比，与半导体薄片厚度d成反比。 4?简述霍尔传感器的组成，画出霍尔传感器的输出电路图。 组成：从矩形薄片半导体基片上的两个相互垂直方向侧面上，引出一对电极，其中1-1'电极用于加控制电流，称控制电流，另一对2-2'电极用于引出霍尔电势。在基片外面用金属或陶瓷、环氧树脂等封装作为外壳。 电路图： 5.简述霍尔传感器灵敏系数的定义。 答：它表示一个霍尔元件在单位激励电流和单位磁感应强度时产生霍尔电势的大小。 7?说明单晶体和多晶体压电效应原理，比较石英晶体和压电陶瓷各自的特点。原理：石英晶体是天然的六角形晶体，在直角坐标系中，x轴平行于它的棱线，称为电轴，通常把沿电轴方向的作用下产生电荷的压电效应称为纵向压电效应；y轴垂直于它的棱面，称为机械轴，把沿机械轴方向的力作用下产生电荷的压电效应称为横向压电效应；z轴表示其纵轴，称为光轴，在光轴方向时，不产生压电效应。 压电陶瓷是人工制造的多晶体，在极化处理以前，各晶粒的电畴按任意方向排列，当陶瓷施加外电场时，电畴由自发极化方向转到与外加电场方向一致，此时，压电陶瓷具有一定极化强度，这种极化强度称为剩余极化强度。由于束缚电荷的作用，在陶瓷片的电极表面上很快就吸附了一层来自外界的自由电荷，正负电荷距离大小因压力变化而变化，这种由机械能转变成电能的现象就是压电陶瓷的正压电效应，放电电荷的多少与外力的大小成比例关系，Q=d33F 特点：石英晶体：（1）压电常数小，时间和温度稳定性极好；（2）机械强度和品质因素高，且刚度大，固有频率高，动态特性好；（3）居里点573°C,无热释电性，且绝缘性、重复性均好。压电陶瓷的特点是：压电常数大，灵敏度高；制造工艺成熟，可通过合理配方和掺杂等人工控制来达到所要求的性能；成形工艺性也好，成本低廉，利于广泛应用。 压电陶瓷除有压电性外，还具有热释电性。因此它可制作热电传感器件而用于红外探测器中。但作
第一章 1、何为传感器及传感技术？ 人们通常将能把被测物理量或化学量转换为与之有对应关系的电量输出的装置称为传感器，这种技术被称 为传感技术。 2、传感器通常由哪几部分组成？通常传感器可以分为哪几类？若按转换原理分类，可以分成几类？ 传感器通常由敏感元件、传感元件和其他辅助元件组成，有时也把信号调节和转换电路、辅助电源作为传 感器的组成部分。 传感器一般按测定量和转换原理两种方法进行分类。 按转换原理分类可以分为能量转换型传感器和能量控制型传感器。 3、传感器的特性参数主要有哪些？选用传感器应注意什么问题？ 传感器的特性参数：1 静态参数：精密度，表示测量结果中随机误差大小的程度。 正确度,表示测量结果中系统误差大小程度。 准确度，表示测量结果与被测量的真值之间的一致程度。 稳定度、鉴别度、分辨力、死区、回程误差、线性误差、零位误差等。 动态参数：时间常数t:在恒定激励理 第二章 1、光电效应有哪几种？与之对应的光电器件和有哪些？ 光电传感器的工作原理基于光电效应。 光电效应总共有三类：外光电效应（光电原件有：光电管、光电倍增管等、内光电效应（光敏电阻）、光生 伏特效应（光电池、光敏二极管和光敏三极管） 2、什么是光生伏特效应？ 光生伏特效应：在光线的作用下能使物体产生一定方向电动势的现象。 3、试比较光敏电阻、光电池、光敏二极管和光敏三极管的性能差异，并简述在不同的场和下应选用哪种器 件最为合适。 光敏二极管：非线性器件，具有单向导电性。（PN 结装在管壳的顶部，可以直接爱到光的照射）通常处于 反向偏置状态，当没有交照射时，其反向电阻很大反向，反向电流很小，这种电流称为暗电流。当有光照 射时，PN 结及附近产生电子-空穴对，它们的反向电压作用下参与导电，形成比无光照时大得多的反向电 流，该反向电流称为光电流。 不管硅管还是锗管，当入射光波长增加时，相对灵敏度都下降。，因为光子能量太小不足以激发电子-空穴 对，而不能达到PN 结，因此灵敏度下降。 探测可见光和赤热物时，硅管。对红外光进行探测用锗管。光敏三极管：有两个PN 结，比光敏二极管拥有更高的灵敏度。 光敏电阻：主要生产的光敏电阻为硫化镉。 7、简述光纤的结构和传光原理。光纤传感器有哪些类型？他们之间有什么区别？
现代传感技术复习思考题 1.传感器的基本概念是什么？一般情况下由哪几部分组成？ 答：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，转换元件和转换电路组成。 2.传感器有几种分类形式，各种分类之间有什么不同？ 答：根据传感器的工作机理（包括物理，化学，生物传感器等）；根据传感器的构成原理（结构型，物性型传感器）；根据传感器的能量转换情况（能量控制，能量转换传感器）。 3.举例说明结构型传感器与物性型传感器的区别。 答：结构型传感器是利用物理学中场的定律构成的，包括动力场的运动定律，电磁场的电磁定律等。物理学中的定律一般是以方程式给出的。特点是传感器的工作原理是以传感器中元件相对位置变化引起场的变化为基础，而不是以材料特性变化为基础。 物性型传感器是利用物质定律构成的,如虎克定律、欧姆定律等。定律、法则大多数是以物质本身的常数形式给出。这些常数的大小，决定了传感器的主要性能。 4.电阻传感器（应变式（电位器式）、热电式、光电式）工作原 理、测量电路及应用。 答：基本原理是将被测物理量的变化转换成电阻值的变化，再经相应的测量电路而最后显示被测量值的变化。 电位器式（应变式）：工作原理是将物体的位移转换为电阻的变化。测量电路即为桥式电路。主要用于测量压力、高度、加速度、航面角
等各种参数。 热电式：通过温度的变化转换为电压的变化，接入测量电路。主要用于测温装置。 光电式：通过被测量的变化转换为光信号的变化最后转换为电信号的变化。应用：能转换成光量变化的其他非电量。 5.电容传感器、电感传感器工作原理、测量电路及应用。（差动 机构）。 6.压电式传感器工作原理、测量电路及应用。 7.磁电式传感器（霍尔传感器、变磁阻式传感器）工作原理、测 量电路及应用。 8.热电偶工作原理、测量电路及应用。 9.光电传感器工作原理、测量电路及应用。 10.光栅的工作原理、测量电路及应用。 11.传感器与传感技术概念有什么不同？ 答：传感器是获取信息的工具。传感器技术是关于传感器设计、制造及应用的综合技术。
传感器技术与应用习题答案 习题1 l.1 检测系统由哪几部分组成? 说明各部分的作用。 答：检测系统是由被测对象、传感器、数据传输环节、数据处理环节和数据显示环节构成。 传感器是把被测量转换成电学量的装置，显然，传感器是检测系统与被测对象直接发生联系的部件，是检测系统最重要的环节，检测系统获取信息的质量往往是由传感器的性能确定的。 数据传输、处理环节，又称之为测量电路，它的作用是将传感器的输出信号转换成易于测量的电压或电流信号。 数据显示记录环节是检测人员和检测系统联系的主要环节，主要作用是使人们了解被测量的大小或变化的过程。常用的有模拟显示、数字显示和图像显示三种。 1.2 传感器的型号有几部分组成？各部分有何意义? 答：传感器是由敏感元件、转换元件和测量电路组成，敏感元件：直接感受被测量的变化，并输出与被测量成确定关系的某一物理量的元件，它是传感器的核心。转换元件：将敏感元件输出的物理量转换成适于传输或测量电信号的元件。测量电路：将转换元件输出的电信号进行进一步转换和处理的部分，如放大、滤波、线性化、补偿等，以获得更好的品质特性，便于后续电路实现显示、记录、处理及控制等功能。 1.3 测量稳压电源输出电压随负载变化的情况时，应当采用何种测量方法? 如何进行? 答：直接测量。使用电压表进行测量，对仪表读数不需要经过任何运算，直接表示测量所需要的结果。 1.4 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，试求该仪器的灵敏度。 解: 灵敏度s=(3.5-2.5)v/(5.0-4.5)mm=2v/mm 1.5 有三台测温仪表，量程均为0~800℃，精度等级分别为 2.5级、2.0级和1.5级，现要测量500℃的温度，要求相对误差不超过2.5％，选那台仪表合理? 答：2.5级时的最大绝对误差值为20℃，测量500℃时的相对误差为4％；2.0级时的最大绝对误差值为16℃，测量500℃时的相对误差为3.2％；1.5级时的最大绝对误差值为12℃，测量500℃时的相对误差为2.4％。因此，应该选用1.5级的测温仪器 1.6 什么是系统误差和随机误差?准确度和精密度的含义是什么? 它们各反映何种误差? 答：系统误差(简称系差)：在一定的条件下，对同一被测量进行多次重复测量，如果误差按照一定的规律变化，则把这种误差称为系统误差。系统误差决定了测量的准确度。系统误差是有规律性的，因此可以通过实验或引入修正值的方法一次修正给以消除。 随机误差(简称随差，又称偶然误差)：由大量偶然因素的影响而引起的测量误差称为随机误差。对同一被测量进行多次重复测量时，随机误差的绝对值和符号将不可预知地随机变
2-4 2-5 原因：U (? NR 、 △氏斗=亍————+— △ R, 1 A/?. 一 △七 A/?.R\ R 2 R$ M 衡量传感器静态特性的主要指标。说明含义。 1、 线性度一一表征传感器输出■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、 灵敏度一一传感器输出量增量与被测输入量增量之比。 3、 分辨力一一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。 1?2计算传感器线性度的方法，差别。 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。 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。 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。 2- 1金属应变计与半导体工作机理的异同？比较应变计各种灵敏系数概念的不同意义。 (1)相同点：它们都是在外界力作用下产生机械变形，从而导致材料的电阻发生变化所；不同点：金属材料的应变效 应以机械形变为主，材料的电阻率相对变化为辅；而半导体材料则正好相反，其应变效应以机械形变导致的电阻率的 相对变化为主，而机械形变为辅。 (2)对于金属材料，灵敏系数Ko-Km=(l+2u)+C(l-2u)o 前部分为受力后金属几何尺寸变化，一?般U ^0. 3,齿I 匕(1+2 U )=1.6；后部分为电阻率随应变而变的部分。金属丝材的应变电阻效应以结构尺寸变化为主。 对于半导体材料，灵敏系数K 。二Ks=(l+2u)+ nE 。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JiE 》(1+2 u),因此Ko=Ks=JiEo 半导体材料的应变电阻效应主要基于压阻效应。 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。 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 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。 业业? 2上式分母中含△Ri/Ri,是造成输出量的非线性因素。无论是输出电压还是电流，实际上都与△ Ri/Ri 呈非线性关 措施:(1)差动电桥补偿法 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ARi 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。 如何用电阻应变计构成应变式传感器？对其各组成部分有何要求？ 一是作为敏感元件，直接用于被测试件的应变测量；另一是作为转换元件，通过弹性敏感元件构成传感器，用以 对任何能转变成弹性元件应变的其他物理量作间接测量。 要求：非线性误差要小(〈0.05『0.1%F ?S),力学性能参数受环境温度影响小，并与弹性元件匹配。 2-9四臂平衡差动电桥。说明为什么采用。 全桥差动电路，RER3受拉，R2,R4受压，代入，得 U (\R, △& 1 A/?. A/?. ? AR 4) 4 I /?. R 、 R. 2 R, 由全等柝唇，得 4 K K 可见输出电压Uo 与ARi/Ri 成严格的线性关系，没有非线性误差。即Uo=f(AR/R)o 因为四臂差动工作，不仅消除了飞线性误差，而且输出比单臂工作提高了4倍，故常采用此方法。 3- 7电感传感器产生零位电压的原因和减小零位电压的措施。 差动自感式传感器当衔铁位于中间位置时，电桥输出理论上应为零，但实际上总存在零位不平衡电压输出(零位电 压)，造成零位误差。 措施：一种常用的方法是采用补偿电路，其原理为： (1)串联电阻消除基波零位电压；2)并联电阻消除高次谐波零位电压；(3)加并联电容消除基波正交分量或 高 次谐波分量。 另一种有效的方法是采用外接测量电路来减小零位电压。如前述的相敏检波电路，它能有效地消除基波正交 分 量与偶次谐波分量，减小奇次谐波分量，使传感器零位电压减至极小。此外还可采用磁路调节机构(如可调端 盖)保 证磁路的对称性，来减小零位电压。 4- 2变极距型电容传感器产生非线性误差的原因及如何减小？ 原因：灵敏度S 与初始极距。。的平方成反比，用减少°°的办法来提高灵敏度，但。。的减小会导致非线性误差增大。 采用差动式，可比单极式灵敏度提高一倍，且非线性误差大为减小。由于结构上的对称性，它还能有效地补偿温度变 化所= 4 1 < R1 R 2 斗 -A /?4 U 4A/?f - T — —U
思考题 1.传感器一般包括哪些部分，各部分的作用是什么？ 答：1、敏感元件：直接感受被测量，以确定的关系输出某一物理量（包括电学量）。 2、转换元件：将敏感元件输出的非电量物理量转换为电学量（包括电路参数量）。 3、转换电路：将电路参数（如电阻、电容、电感）量转换成便于测量的电学量（如电压、电流、频率等）。 2.从传感器的结构形式来划分，可将传感器按其构成方法分为哪几类？各类型的特点是什么？并画出各类型的结构简图。 答:1.通用型、2.参比型、3.差动型、4.反馈型。 1.通用型根据组成可分为：能量变换基本型、能量控制基本型、能量变换特殊型（辅助能源型）、电路参数型和多级变换型。 （1）能量变换基本型 特点：（1）只由敏感元件构成。（2）不需外 加电源，敏感元件就是能量变换元件，能量从被测对象获得，输出能量较弱。（3）利用热平衡现象或传输现象中的一次效应制成是可逆的。（4）对被测对象有负荷效应（因输出逆效应而影响输入）。（5）输出能量不可能大于被测对象的能量。 （2）能量控制基本型特点： （1）也由敏感元件组成，但需外加电源才能将被测非电量转换成电量输出。（2）输出能量可大于被测对象具有的能量。（3）无需变换电路即可有较大的电量输出。 （3）能量变换特殊型（辅助能源型）特点：（1）只由敏感元件构成。（2）能量从被测对象获得，属能量变换型。（3）辅助能源是为了增加抗干扰能力或提高稳定性，或取出信号，或为原理所需要而使用固定磁场。 （4）电路参数型特点：(1) 敏感元件对输入非电信号进行阻抗变换。(2) 转换电路含有该敏感元件。(3) 电源向转换电路提供能量从而输出电量，属于能量控制型。(4) 输出能量远大于输入能量。(5) 利用传输现象中的二次效应都属于此类传感器。
传感器课后题及答案 第1章传感器特性 1．什么是传感器？（传感器定义） 2．传感器由哪几个部分组成？分别起到什么作用？3. 传感器特性在检测系统中起到什么作用？4．解释下列名词术语： 1)敏感元件;2)传感器; 3)信号调理器;4)变送器。5．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？ 6．某传感器精度为2%FS ，满度值50mv ，求出现的最大误差。当传感器使用在满刻度值1/2和1/8 时计算可能产生的百分误差，并说出结论。 7．一只传感器作二阶振荡系统处理，固有频率f0=800Hz，阻尼比ε=0.14，用它测量频率为400的正弦外力，幅植比ε=0.7时， ， 又为多少？ ，相角 各为多少？ 8．某二阶传感器固有频率f0=10KHz，阻尼比ε=0.1若幅度误差小于3%，试求：决定此传感器的工作频率。 9. 某位移传感器，在输入量变化5 mm时，输出电压变化为300 mV,求其灵敏度。 10. 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/℃、S2=2.0V/mV、S3=5.0mm/V，求系统的总的灵敏度。11．测得某检测装置的一组
输入输出数据如下：a)试用最小二乘法拟合直线，求其线性度和灵敏度；b)用C语言编制程序在微机上实现。 12．某温度传感器为时间常数T=3s 的一阶系统，当传感器受突变温度作用后，试求传感器指示出温差的1/3和1/2所需的时间。 13．某传感器为一阶系统，当受阶跃函数作用时，在t=0时，输出为10mV;t→∞时，输出为100mV;在t=5s时，输出为50mV,试求该传感器的时间常数。14．某一阶压力传感器的时间常数为0.5s,若阶跃压力从25MPa,试求二倍时间常数的压力和2s 后的压力。 15．某压力传感器属于二阶系统，其固有频率为1000Hz,阻尼比为临界值的50%,当500Hz的简谐压力输入后，试求其幅值误差和相位滞后。16.已知某压力传感器的测定范围为0～10000Pa，输入特性表示为：y=10(x-0.00007x2+2000)请问这种传感器能使用吗？ 17.某CO2气体传感器在20。C，浓度范围为0～100ppm时的输入特性表示为Rx=x+250(kΩ),用差动法回答以下问题（其中R1=10MΩ,E=2V）: ⑴利用最简单的电阻-电压变换电路，绘出X，V0的关系图。 ⑵利用电桥进行电阻-电压变换电路，绘出20 。C时X，V0的关系图。另外，当30。C时，Rx=x+500(kΩ)，在同一张图上再加上X，V0的关系图，然后进行比较。 ⑶采用两个差动法的传感器电路绘出20。C，30。C时X，V0的关系，然后与（2）中的图形进行比较。 18.设阻抗Rs为1 kΩ俄信号源与100V的动力线有50m的并行走线距离，静电感应所产生的噪声电压为多少？分布电容设为10pF/m。 第3章电感式传感器 1.叙述变磁阻式传感器的工作原理。
1-1 衡量传感器静态特性的主要指标。说明含义。 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、 回差（滞后）—反应传感器在正（输入量增大）反（输入量减小）行程过程中输出-输入曲线的不重合程度。 3、 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量程连续多次变动时，所得特性曲线间一致 程度。各条特性曲线越靠近，重复性越好。 4、 灵敏度——传感器输出量增量与被测输入量增量之比。 5、 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。 6、 阀值——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——即传感器在相当长时间内仍保持其性能的能力。 8、 漂移——在一定时间间隔内，传感器输出量存在着与被测输入量无关的、不需要的变化。 9、 静态误差（精度）——传感器在满量程内任一点输出值相对理论值的可能偏离（逼近）程度。 1-2 计算传感器线性度的方法，差别。 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。 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。 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。 1-3 什么是传感器的静态特性和动态特性？为什么要分静和动？ （1）静态特性：表示传感器在被测输入量各个值处于稳定状态时的输出-输入关系。 动态特性：反映传感器对于随时间变化的输入量的响应特性。 （2）由于传感器可能用来检测静态量（即输入量是不随时间变化的常量）、准静态量或动态量（即输入量是随时间变化的变量），于是对应于输入信号的性质，所以传感器的特性分为静态特性和动态特性。 Z-1 分析改善传感器性能的技术途径和措施。 （1）结构、材料与参数的合理选择（2）差动技术（3）平均技术（4）稳定性处理（5）屏蔽、隔离与干扰抑制 （6）零示法、微差法与闭环技术（7）补偿、校正与“有源化”（8）集成化、智能化与信息融合 2-1 金属应变计与半导体工作机理的异同？比较应变计各种灵敏系数概念的不同意义。 （1）相同点：它们都是在外界力作用下产生机械变形，从而导致材料的电阻发生变化所；不同点：金属材料的应变效应以机械形变为主，材料的电阻率相对变化为辅；而半导体材料则正好相反，其应变效应以机械形变导致的电阻率的相对变化为主，而机械形变为辅。 （2）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。金属丝材的应变电阻效应以结构尺寸变化为主。 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 。半导体材料的应变电阻效应主要基于压阻效应。 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。 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。 原因： 上式分母中含ΔRi/Ri ，是造成输出量的非线性因素。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 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。 2-5 如何用电阻应变计构成应变式传感器？对其各组成部分有何要求？ 一是作为敏感元件，直接用于被测试件的应变测量；另一是作为转换元件，通过弹性敏感元件构成传感器，用以对任何能转变成弹性元件应变的其他物理量作间接测量。 要求：非线性误差要小（<0.05%~0.1%F.S ），力学性能参数受环境温度影响小，并与弹性元件匹配。 2-9 四臂平衡差动电桥。说明为什么采用。 全桥差动电路，R1,R3受拉，R2,R4受压，代入，得 由全等桥臂，得 可见输出电压Uo 与ΔRi/Ri 成严格的线性关系，没有非线性误差。即Uo=f(ΔR/R)。 因为四臂差动工作，不仅消除了飞线性误差，而且输出比单臂工作提高了4倍，故常采用此方法。 331241240123412341142R R R R R R R R U U R R R R R R R R ?????????????=-+-+++ ? ?????331241240123412341142R R R R R R R R U U R R R R R R R R ?????????????=-+-++++ ? ?????33124124012341234111111424U 4R R R R R R R R U U R R R R R R R R R R U R R ???????-?-??-?-??=-+-++++ ? ???????==
第一章 1.何为准确度、精密度、精确度？并阐述其与系统误差和随机误差的关系。 答：准确度：反映测量结果中系统误差的影响程度。 精密度：反映测量结果中随机误差的影响程度。 精确度：反映测量结果中系统误差和随机误差综合的的影响程度，其定量特征可用测量的不确定度表示。 4.为什么在使用各种指针式仪表时，总希望指针偏转在全量程的2/3以上范围内使用？答：选用仪表时要考虑被测量的大小越接近仪表上限越好，为了充分利用仪表的准确度，选用仪表前要对被测量有所了解，其被测量的值应大于其测量上限的2/3。 14.何为传感器的静态标定和动态标定？试述传感器的静态标定过程。 答：静态标定：确定传感器的静态特性指标，如线性度、灵敏度、滞后和重复性等。 动态标定：确定传感器的动态特性参数，如频率响应、时间常数、固有频率和阻尼比等。 静态标定过程： ①将传感器全量程分成如干等间距点。 ②根据传感器量程分点情况，由小到大一点一点地输入标准量值，并记录与各输入值相应的输出值。 ③将输入值由大到小一点一点减小，同时记录与各输入值相对应的输出值。 ④按②、③所述过程，对传感器进行正反行程往复循环多次测试，将得到的输出-输入测试数据用表格列出或作出曲线。 ⑤对测试数据进行必要的处理，根据处理结果就可以确定传感器的线性度、灵敏度、迟滞和重复性等静态特性指标。 第二章 1.什么叫应变效应？利用应变效应解释金属电阻应变片的工作原理。 答：应变效应：金属丝的电阻随着它所受的机械形变的大小而发生相应的变化的现象称为金属应变效应。 工作原理：在电阻丝拉伸极限内，电阻的相对变化与应变成正比， 即：?R =K0ε(K0：电阻丝的灵敏系数、ε：导体的纵向应变) R
2010年春季学期研究生课程考试试题 Q1 填空题（共10分，每空1分） a)现代信息技术的三大支柱是传感技术、通讯技术和计算机技术，它们分别构成信息系统 的“( ①感觉器官)”、“神经”和“（大脑②）”。 b)往往一种量值在传感或检测技术上的突破，会带来对另外一种量值的突破。例如，约瑟 夫森效应器件的出现，不仅解决了对于10-13T超弱（磁场③）的检测，同时还解决了对微弱（电压④）量的检测。 c)汽车气囊安全系统的启动，应该依据汽车安装的（压力⑤）和（加速度⑥）等 传感器输出的信号值。 d)传感技术的发展主要体现在以下几个方面，如集成化智能化、无线化（网络⑦）化、 微机械微（电子⑧）化。 e)传感器结构设计采用反馈形式，可以使传感器的延迟时间常数（变小⑨）；采用双 敏感元件差动方式，不仅可以改善传感器的非线性问题，还可以抑制例如（温度⑩）等变量参数的干扰。 Q2 简答题（共10分，每小题2分） a)如果使用霍尔传感器测量小电流，请简述原理或给出测量示意图。 是霍尔元件在聚集磁路中检测到与原边电流成比例关系的磁通量后输出霍尔电压信号，经放大电路放大后输送到仪表显示或计算机采集来直观反映电流的大小。 b)比较说明热电阻和热敏电阻的测温特点。 热电阻是金属材料，热敏电阻是半导体材料。热电阻比热敏电阻测温范围大（如铂热电阻-200~960℃，热敏电阻只有-50~300℃左右）。热电阻线性好，热敏电阻非线性严重,且热敏电阻互换性较差。热电阻比热敏电阻灵敏度低。(因热电阻温度系数较小，＜1%/℃；热敏电阻－2%/℃至－6%/℃)。热电阻都是正温度系数（即阻值随温度的上升而上升），而热敏电阻
传感器技术绪论习题 一、单项选择题 1、下列属于按传感器的工作原理进行分类的传感器是（ B ）。 A. 应变式传感器 B. 化学型传感器 C. 压电式传感器 D. 热电式传感器 2、通常意义上的传感器包含了敏感元件和（ C ）两个组成部分。 A. 放大电路 B. 数据采集电路 C. 转换元件 D. 滤波元件 3、自动控制技术、通信技术、连同计算机技术和（C ），构成信息技术的完整信息链。 A. 汽车制造技术 B. 建筑技术 C. 传感技术 D.监测技术 4、传感器按其敏感的工作原理，可以分为物理型、化学型和（ A ）三大类。 A. 生物型 B. 电子型 C. 材料型 D. 薄膜型 5、随着人们对各项产品技术含量的要求的不断提高，传感器也朝向智能化方面发展，其中，典型的传感器智能化结构模式是（ B ）。 A. 传感器＋通信技术 B. 传感器＋微处理器 C. 传感器＋多媒体技术 D. 传感器＋计算机 6、近年来，仿生传感器的研究越来越热，其主要就是模仿人的（D ）的传感器。 A. 视觉器官 B. 听觉器官 C. 嗅觉器官 D. 感觉器官 7、若将计算机比喻成人的大脑，那么传感器则可以比喻为(B )。 A．眼睛 B. 感觉器官 C. 手 D. 皮肤 8、传感器主要完成两个方面的功能：检测和（D ）。 A. 测量 B. 感知 C. 信号调节 D. 转换 9、传感技术与信息学科紧密相连，是（C ）和自动转换技术的总称。 A. 自动调节 B. 自动测量 C. 自动检测 D. 信息获取 10、以下传感器中属于按传感器的工作原理命名的是（ A ） A．应变式传感器B．速度传感器 C．化学型传感器D．能量控制型传感器 二、多项选择题 1、传感器在工作过程中，必须满足一些基本的物理定律，其中包含（ABCD）。 A. 能量守恒定律 B. 电磁场感应定律 C. 欧姆定律 D. 胡克定律 2、传感技术是一个集物理、化学、材料、器件、电子、生物工程等学科于一体的交叉学科，涉及（ABC ）等多方面的综合技术。 A. 传感检测原理 B. 传感器件设计 C. 传感器的开发和应用 D. 传感器的销售和售后服务 3、目前，传感器以及传感技术、自动检测技术都得到了广泛的应用，以下领域采用了传感技术的有：（ABCD ）。 A. 工业领域 B. 海洋开发领域 C. 航天技术领域 D. 医疗诊断技术领域 4、传感器有多种基本构成类型，包含以下哪几个（ABC ） A. 自源型 B. 带激励型 C. 外源型 D. 自组装型 5、下列属于传感器的分类方法的是：（ABCD ） A. 按输入量分 B. 按工作原理分 C. 按输出量分 D. 按能量变换关系分 6、下列属于传感器的分类方法的是：（ABCD ） A. 按输入量分 B. 按工作原理分 C. 按构成分 D. 按输出量分
衡量传感器静态特性的主要指标。说明含义。 回差（滞后）—反应传感器在正（输入量增大）反（输入量减小）行程过程中输出-输入曲线的不重合程度。 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量程连续多次变动时，所得特性曲线间一致程度。各条特性曲线越靠近，重复性越好。 灵敏度——传感器输出量增量与被测输入量增量之比。 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。 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。 阀值——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。 稳定性——即传感器在相当长时间内仍保持其性能的能力。 漂移——在一定时间间隔内，传感器输出量存在着与被测输入量无关的、不需要的变化。 静态误差（精度）——传感器在满量程内任一点输出值相对理论值的可能偏离（逼近）程度。 计算传感器线性度的方法，差别。 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。 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。 “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。 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。 什么是传感器的静态特性和动态特性？为什么要分静和动？ （1）静态特性：表示传感器在被测输入量各个值处于稳定状态时的输出-输入关系。 动态特性：反映传感器对于随时间变化的输入量的响应特性。 （2）由于传感器可能用来检测静态量（即输入量是不随时间变化的常量）、准静态量或动态量（即输入量是随时间变化的变量），于是对应于输入信号的性质，所以传感器的特性分为静态特性和动态特性。 Z-1 分析改善传感器性能的技术途径和措施。 （1）结构、材料与参数的合理选择（2）差动技术（3）平均技术（4）稳定性处理（5）屏蔽、隔离与干扰抑制 （6）零示法、微差法与闭环技术（7）补偿、校正与“有源化”（8）集成化、智能化与信息融合 2-1 金属应变计与半导体工作机理的异同？比较应变计各种灵敏系数概念的不同意义。 （1）相同点：它们都是在外界力作用下产生机械变形，从而导致材料的电阻发生变化所；不同点：金属材料的应变效应以机械形变为主，材料的电阻率相对变化为辅；而半导体材料则正好相反，其应变效应以机械形变导致的电阻率的相对变化为主，而机械形变为辅。 （2）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。金属丝材的应变电阻效应以结构尺寸变化为主。 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 。半导体材料的应变电阻效应主要基于压阻效应。 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。 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。 原因： 上式分母中含ΔRi/Ri ，是造成输出量的非线性因素。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 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。 2-5 如何用电阻应变计构成应变式传感器？对其各组成部分有何要求？ 一是作为敏感元件，直接用于被测试件的应变测量；另一是作为转换元件，通过弹性敏感元件构成传感器，用以对任何能转变成弹性元件应变的其他物理量作间接测量。 331241240123412341142R R R R R R R R U U R R R R R R R R ?????????????=-+-+++ ? ?????