《传感器与检测技术(第2版)》课后习题8 热电式传感器(113)

第8章热电式传感器

一、单项选择题

1、热电偶的基本组成部分是（）。

A. 热电极

B. 保护管

C. 绝缘管

D. 接线盒

2、在实际应用中，用作热电极的材料一般应具备的条件不包括（）。

A. 物理化学性能稳定

B. 温度测量范围广

C. 电阻温度系数要大

D. 材料的机械强度要高

3、为了减小热电偶测温时的测量误差，需要进行的温度补偿方法不包括（）。

A. 补偿导线法

B. 电桥补偿法

C. 冷端恒温法

D. 差动放大法

4、用热电阻测温时，热电阻在电桥中采用三线制接法的目的是（）。

A．接线方便

B. 减小引线电阻变化产生的测量误差

C. 减小桥路中其它电阻对热电阻的影响

D. 减小桥路中电源对热电阻的影响

5、目前，我国生产的铂热电阻，其初始电阻值有（）。

A．30Ω B．50Ω

C．100Ω D．40Ω

6、我国生产的铜热电阻，其初始电阻R0为（）。

A．50ΩB．100Ω

C．10ΩD．40Ω

7、目前我国使用的铂热电阻的测量范围是（）

A．－200～850℃ B．－50～850℃

C．－200～150℃ D．－200～650℃

8、我国目前使用的铜热电阻，其测量范围是（）。

A．－200～150℃ B．0～150℃

C．－50～150℃ D．－50～650℃

9、热电偶测量温度时（）

A. 需加正向电压

B. 需加反向电压

C. 加正向、反向电压都可以

D. 不需加电压

10、热敏电阻测温的原理是根据它们的( )。

A．伏安特性 B．热电特性

C．标称电阻值 D．测量功率

11、热电偶中热电势包括（）

A．感应电势 B．补偿电势

C．接触电势 D．切割电势

12、用热电阻传感器测温时，经常使用的配用测量电路是（）。

A．交流电桥 B．差动电桥

C．直流电桥 D. 以上几种均可

13、一个热电偶产生的热电势为E0，当打开其冷端串接与两热电极材料不同的第三根金属导体时，若保证已打开的冷端两点的温度与未打开时相同，则回路中热电势（）。

A．增加 B．减小

C．增加或减小不能确定 D．不变

14、热电偶中产生热电势的条件有（）。

A．两热电极材料相同 B．两热电板材料不同

C．两热电极的几何尺寸不同 D．两热电极的两端点温度相同

15、利用热电偶测温时，只有在（）条件下才能进行。

A．分别保持热电偶两端温度恒定 B．保持热电偶两端温差恒定

C．保持热电偶冷端温度恒定 D．保持热电偶热端温度恒定

16、通常用热电阻测量（）。

A．电阻 B．扭矩 C．温度 D．流量

17、实用热电偶的热电极材料中，用的较多的是（）。

A．纯金属 B．非金属 C．半导体 D．合金

18、工程（工业）中，热电偶冷端处理方法不包括（）。

A．热电势修正法 B．温度修正法

C．0℃恒温法 D．补偿导线法

19、下列关于热电偶传感器的说法中，（）是错误的。

A.热电偶必须由两种不同性质的均质材料构成

B.计算热电偶的热电势时，可以不考虑接触电势

C.在工业标准中，热电偶参考端温度规定为0℃

D.接入第三导体时，只要其两端温度相同，对总热电势没有影响

20、在实际的热电偶测温应用中，引用测量仪表而不影响测量结果是利用了热电偶的哪个基本定律（）。

A. 中间导体定律

B. 中间温度定律

C. 标准电极定律

D. 均质导体定律

21、热电偶温度计采用补偿导线的目的是为了（）

A．节省热电偶的长度 B. 避免使用冷端补偿

《传感器》7作业与答案

第七章 光电式传感器 班级 学号 姓名 成绩 一 填空 1利用外光电效应制成的常见器件有 和 。 （答案：光电管，光电倍增管） 2外光电效应的光电子能否产生，取决于光子的能量是否大于该物体的表面电子逸出功0A ，不同的物质具 有不同的逸出功，因此对某一特定物质将对应有一个光频率阈值，称为 。 （答案：红限频率） 3当光照在半导体材料上，材料中处于价带的电子吸收光子能量，跃过禁带到达导带。为实现能级跃迁，入射光的能量必须 半导体材料的禁带宽度g E ?。 （答案：大于） 4光电池是在光照下，直接能将光量转变为电动势的光电元件，它实质上就是 。光电池的种类很多，最重要的是 光电池和 光电池。 （答案：电压源，硅，硒） 选择 对于光电管说法正确的是（） A 阴极涂料可以是氧铯或锑铯 B 要使光电流为零，阳极上必须加正电压 C 光照一定时，随着阳极电压的增加光电流不会出现饱和 A 二 判断题 1在光电管内充入少量的惰性气体，可使其灵敏度增加，且充气光电管比真空光电管的线性度好。（ ） 错。线性度变差，且易老化。 2光电倍增管工作时，阴极电位最高，各倍增级的电位依次升高，阳极电位最低。（ ） 错误。应该是阴极电位最低，阳极电位最高。 3光敏二极管在电路中一般是处于正向工作状态。（ ） 错误。应该是反向。 4光敏三极管的发射极一边做得很大，以扩大光的照射面积，且基极往往不接引线。（ ） 正确。 5光敏电阻的光照特性曲线是非线性的，因此不宜作线性测量元件，一般用作开关式的光电转换器。（ ） 正确。 三 名称解释 1外光电效应，内光电效应。 答：当光照射到物体时，会有电子逸出物体表面，这种现象叫外光电效应。内光电效应可分为光电导效应和光生伏特效应。光照在半导体材料上，引起材料电导率变化的现象，就称为光电导效应。光照使得半导体产生一定方向电动势的现象叫光生伏特效应。 四 计算分析题 1下图是光电数字转速表的工作原理图，在待测转速轴上固定一个带孔的调制盘，在调制盘一边由发光元件（白炽灯或发光二极管）产生恒定光，透过盘上小孔到达光敏二极管组成的光电转换器上，转换成相应的电脉冲信号。若孔数600N =，光电转换器输出的脉冲信号频率为f = 4.8 kHz ，求每分钟转子的转速。 解：34.8106060480 600f n N ?= ?=?=（转）

第八章__电磁感应习题及答案大学物理

8章习题及答案 1、如图所示，一矩形金属线框，以速度v 从无场空间进入一均匀磁场中，然后又从磁场中出来，到无场空间中．不计线圈的自感，下面哪一条图线正确地表示了线圈中的感应电流对时间的函数关系？(从线圈刚进入磁场时刻开始计时，I 以顺时针方向为正) 2、一块铜板垂直于磁场方向放在磁感强度正在增大的磁场中时，铜板中出现的涡流(感应电流)将 (A) 加速铜板中磁场的增加． (B) 减缓铜板中磁场的增加． (C) 对磁场不起作用． (D) 使铜板中磁场反向． ［ ］ 3、半径为a 的圆线圈置于磁感强度为B 的均匀磁场中，线圈平面与磁场方向垂直， 线圈电阻为R ；当把线圈转动使其法向与B 的夹角=60°时，线圈中通过的电荷与线圈面积及转动所用的时间的关系是 (A) 与线圈面积成正比，与时间无关． (B) 与线圈面积成正比，与时间成正比． (C) 与线圈面积成反比，与时间成正比． (D) 与线圈面积成反比，与时间无关． ［ ］ 4、在无限长的载流直导线附近放置一矩形闭合线圈，开始时线圈与导线在同一平面内，且线圈中两条边与导线平行，当线圈以相同的速率作如图所示的三种不同方向的平动时，线圈中的感应电流 (A) 以情况Ⅰ中为最大． (B) 以情况Ⅱ中为最大． (C) 以情况Ⅲ中为最大． (D) 在情况Ⅰ和Ⅱ中相同． B I (D) I (C) b c d b c d b c d v v I

5、一矩形线框长为a 宽为b ，置于均匀磁场中，线框绕OO ′轴， 以匀角速度旋转(如图所示)．设t =0时，线框平面处于纸面 内，则任一时刻感应电动势的大小为 (A) 2abB | cos ω t |． (B) ω abB (C)t abB ωωcos 2 1． (D) ω abB | cos ω t |． (E)ωabB |sin ωt |． 6、如图所示，导体棒AB 在均匀磁场B 中绕通过C 点的垂直于棒长且沿磁场方向的轴OO ' 转动（角速度ω 与B 同方向）， BC 的长度为棒长的3 1 ，则 (A) A 点比B 点电势高． (B) A 点与B 点电势相等． (B) A 点比B 点电势低． (D) 有稳恒电流从A 点流向B 点． [ ] 7、如图，长度为l 的直导线ab 在均匀磁场B 中以速度v 移动，直导线ab 中的电动势为 (A) Blv ． (B) Blv sin ． (C) Blv cos ． (D) 0． ［ ］ 8、如图所示，M 、N 为水平面内两根平行金属导轨，ab 与cd 为 垂直于导轨并可在其上自由滑动的两根直裸导线．外磁场垂直水 平面向上．当外力使ab 向右平移时，cd (A) 不动． (B) 转动． (C) 向左移动． (D) 向右移动．［ ］ 9、如图所示，直角三角形金属框架abc 放在均匀磁场中，磁场B 平行于ab 边，bc 的长度为l ．当金属框架绕ab 边以匀角速度转动 时，abc 回路中的感应电动势和a 、c 两点间的电势差U a – U c 为： (A) =0，U a – U c =221l B ω． (B) =0，U a – U c =221l B ω-． (C) =2l B ω，U a – U c =221l B ω． (D) =2l B ω，U a – U c =22 1l B ω-． v c a b d N M B B a b c l ω

传感器原理与应用习题课后答案-第2章到第8章

《传感器原理与应用》及《传感器与测量技术》习题集与部分参考答案 教材：传感器技术（第3版）贾伯年主编，及其他参考书 第2章 电阻式传感器 2-1 金属应变计与半导体应变计在工作机理上有何异同？试比较应变计各种灵敏系数概念的不同物理意义。 答：（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K0=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K0=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K0=Ks=πE 。半导体材料的应变电阻效应主要基于压阻效应。 2-2 从丝绕式应变计的横向效应考虑，应该如何正确选择和使用应变计？在测量应力梯度较大或应力集中的静态应力和动态应力时，还需考虑什么因素？ 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：原因：)(211)(44 433221144332211R R R R R R R R R R R R R R R R U U ?+?+?+?+?-?+?-?=? 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？ 答：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。

测试与传感器作业答案.docx

第一章 测试技术基础 1. 用测量范围为-50～150kPa 的压力传感器测量140kPa 压力时，传感器测得示值为+142kPa ，试求该示值的绝对误差、相对误差、标称相对误差和引用误差。 解：绝对误差 2kPa 140142=-=?p 相对误差 1.43%100%140 140 1420=?-=?= p p p δ 标称相对误差 1.41%100%142 140142=?-=?= 'p p p δ 引用误差 1%100%50 150140142m =?+-=?= p p p γ 2．某压力传感器静态标定的结果如下表所示。试求用端点连线拟合法拟合的该传感器输出与输入关系的直线方程，并试计算其非线性误差、灵敏度和迟滞误差。 解： 端点连线拟合法拟合的直线方程 p p U 450 == 非线性误差 0.1%100%200 0.2 100%=?=??= FS Y L max γ 灵敏度 4mV /Pa =??= p U S 迟滞误差 0.3%100%2001.2 21100%21=??=??= FS H Y H max γ 或 0.6%100%200 1.2 100%max =?=??= FS H Y H γ 3. 玻璃水银温度计的热量是通过玻璃温包传导给水银的，其特性可用微分方程 x y dt dy 310123 -?=+表示（式中y 为水银柱高度，单位m ；x 为输入温度，单位℃）。试确定温度计的时间常数τ、静态灵敏度k 和传递函数及其频率响应函数。

解：x y dt dy 310123 -?=+ x y D 3101)23(-?=+ x y D 31021 )123(-?=+ 时间常数 s 51.=τ 静态灵敏度 C m/1050o 3-?=.k 传递函数 1 511050(s)3 +?=-s H .. 频率响应函数 15.1105.0)(j 3+?=-ωωj H 4. 某热电偶测温系统可看作一阶系统，已知其时间常数为0.5s ，静态灵敏度1=k 。试计算其幅频特性误差不大于5%的最高工作频率。(幅频特性误差为A -=1η) 解： 5%1≤-=A η 95%≥A 95%) (1)(2 =+= ωτωk A 而 1=k 0.5s =τ 0.33=ωτ 0.66rad/s =ω 0.10Hz 2π == ω f 5. 某测力传感器可作为二阶振荡系统处理，其传递函数为2 o o 22 o 2)(ωξωω++=s s s H 。已知其固有频率为Hz 1000o =f ，阻尼率7.0=ξ，试问用它测量频率为600Hz 的正弦交变力时，其输出与输入幅值比A(ω)和相位差Ψ(ω)是多少？（注意系统1=k ） 解： 7.0=ξ 1=k 002f πω= Hz 1000o =f f πω2= 600Hz =f 20 2220)(4])( [1)(ωωξωωω+-= k A 0.950.6 0.74](0.6)[11 2 2 2 2=??+-= 2 0)(-1)( 2arctan )(ωωωω ξω-=ψ02 52.70.6-10.6 0.72arctan -=??-= 第二章 工程参数的检测技术（略） 1. 接触式与非接触式测温装置主要有哪些？试比较接触式测温与非接触式测温的优缺点。 2. 试简述光学高温计的原理、电测系统图和使用方法。 3. 试说明真空区域的划分和其物理特征。测量低真空与高真空的真空计主要有哪些？

传感器课后题答案

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

传感器作业及答案

霍尔传感器 1．填空题 （1）霍尔传感器是利用霍尔效应来进行测量的。通过该效应可测量电流的变化、磁感应强度的变化和电流、磁感应强度的变化。 （2）霍尔传感器由半导体材料制成，金属和绝缘体不能用作霍尔传感器。 （3）当一块半导体薄片置于磁场中有电流流过时，电子将受到洛伦兹力的作用而发生偏转，在半导体薄片的另外两端将产生霍尔电动势。 2．选择题 （1）常用（ b ）制作霍尔传感器的敏感材料。 a．金属b．半导体c．塑料 （2）下列物理量中可以用霍尔传感器来测量的是（ a ）。 a．位移量b．湿度c．烟雾浓度 （3）霍尔传感器基于（ a ）。 a．霍尔效应b．热电效应c．压电效应d．电磁感应 （4）霍尔电动势与（a,d ）。 a．激励电流成正比b．激励电流成反比 c．磁感应强度成反比d．磁感应强度成正比 3．问答题 （1）什么是霍尔效应？霍尔电动势与哪些因素有关? 答：在半导体薄片两端通以控制电流I，并在薄片的垂直方向上施加磁感应强度为B的磁场，那么，在垂直于电流和磁场的方向上将产生电势UH(称为霍尔电势电压),这种现象称为霍尔效应。 霍尔电动势的大小正比于控制电流和磁感应强度。如果流过的电流越大，则电荷量就越多，霍尔电动势越高；如果磁感应强度越强，电子受到的洛仑兹力也越大，电子参与偏转的数量就越多，霍尔电动势也越高。此外，薄片的厚度、半导体材料中的电子浓度对霍尔电动势的大小也会有影响。 （2）如图7-15所示，简述液位控制系统的工作原理。 图7-15液位控制系统的工作原理 答：根据图7-15可以看出，储存罐的液体由液体源通过电磁阀向罐内提供，储存罐的液位增加，与之相通的偏管液位也升高，磁铁也随之升高，液位越高，磁铁越靠近霍尔传感器，磁铁作用于霍尔传感器的磁感应强度就越强，霍尔集成电路输出的电压就越大，当储液罐的额液位达到最高液位时，电压将达到设定值，电磁阀关闭，使液体无法流入储液罐。 如果液位没有达到最高位，开关型霍尔集成电路输出的电压无法达到系统所设定的电压值，电磁阀不关闭，液体源继续输送液体，直到达到最高液位为止。

传感器作业答案

第一章 3.r m =2/50×100%=4% , 因为 r m =Δx m /x ≤a%*x n /x=5% 所以，合格 5. =168.488mA =0.082 6. =1.56 σ=0.1046 x=x ±3σ=1.56±0.3138 1.2462

有应变时: I=E/(R+ΔR)=2/(120+0.36)=16.6mA 4应变片称重传感器，其弹性体为圆柱体，直径D=100mm,材料弹性模量E=205*10^9 N/M^2,用它称500KN的物体，若用电阻丝式应变片，应变片的灵敏系数K=2,R=120欧姆，问电阻变化多少？ 7 拟在等截面的悬臂梁上粘贴四个完全相同的电阻应变片，并组成差动全桥电路，试问：（1 ）四个应变片应怎样粘贴在悬臂梁上？ （2 ）画出相应的电桥电路图。 答： ①如题图所示等截面悬梁臂，在外力F作用下，悬梁臂产生变形，梁的上表面受到拉应变， 而梁的下表面受压应变。当选用四个完全相同的电阻应变片组成差动全桥电路，则应变片如题图（b）所示粘贴。 图（a）

传感器作业答案

第二章 测量误差与数据处理 1、测量数据中包含哪三种误差它们各自的含义是什么 系统误差：对同一被测量进行多次重复测量时（等精度测量），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。 随机误差：对同一被测量进行多次重复测量时（等精度测量），绝对值和符号不可预知的随 机变化，但就误差的总体而言，具有一定的统计规律性的误差称为随机误差。 粗大误差：明显偏离测量结果的误差称为粗大误差，又称疏忽误差。这类误差是由于测量者 疏忽大意或环境条件的突然变化产生的。对于粗大误差，首先应设法判断是否存在，然后将其剔除。 2、对某轴直径d 的尺寸进行了15次测量，测得数据如下（单位mm ）：, , , , , , , ,, , , , ,,。试用格罗布斯准则判断上述数据是否含有粗大误差，并写出测量结果。 解：1）求算术平均值 2）求单次测量值的标准差估计值 3）按格罗布斯准则判别是否存在粗大误差（查书P61 表3－2） 经检查，存在 ， 故剔除120.30mm 。 4）重新求解上述各值，得： ； mm x x i i 404.12015 15 1 == ∑=- ∧ σmm 033.01 )(12 ＝--= ∑=∧ n x x n i i σmm g n g K G 080.0033.041.2)05.0,15(),(00≈?===∧ ∧ σσα)15,...,2,1(=>i K v G i mm x 41.120=- mm 016.0＝∧ σmm g n g K G 038.0016.037.2)05.0,14(),(00≈?===∧ ∧σσα

经检查所有的 ，故无粗大误差。 5）按照马利科夫准则，判断有无系统误差 因n ＝14，故mm v v M i i i i 02.0002.014 8 7 1 =-=-=∑∑==，M 值较小，故可判断测量列中无系统误差。 6）求算术平均值的标准差的估计值 7）P ＝ 时，查t 分布表，v ＝n －1＝14－1＝13，查表得t α＝，最后的测量结果： 3、一台精度等级为，量程范围为600～1200℃的温度传感器，其最大允许绝对误差是多少检验时某点最大绝对误差是3.5 ℃，问此表是否合格 解： 即此传感器的最大允许绝对误差为3℃，检验时某点最大绝对误差是3.5 ℃，大于3 ℃，则此传感器不合格 第三章 信号分析与处理 1.对余弦信号分别推导出傅里叶级数的 1）三角函数展开式的幅频谱和相频谱； 2）复指数展开式并画出其实频谱和虚频谱图以及幅频谱、相频谱。 解： 2）余弦信号的傅里叶级数复指数展开式为 在－w 0处，C nR ＝1/2 C nI =0 在w 0处， C nR ＝1/2 C nI =0 )14,...,2,1(=

第八章 光电式传感器练习答案

第八章光电式传感器 §8-1 真空光电器件 作业题 1.光电管由一个和一个封装在一个内组成。它 的技术特性主要取决于。（阴极；阳极；光电阴极材料） 2.光电管的光谱特性主要取决于的特性，光电管对入射光的 具有选择性，这是因为对入射光的有选择性。（光 电阴极材料；频谱；光电阴极；频谱） 3.光电管的伏安特性是指，与的关系。当阳极 电压较小时，光电流随而增加。到电压以后，光电流，这是因为单位时间内发射的光电子全部被阳极收集了。（一定光适量照 射下；阴极电压；光电流；阳极电压增加；饱和；饱和；发射的光电子） 4.光倍增管的结构与基本一样，也是在壳内，安装 和，只是在之间再安装几个。（光电管；玻璃； 阳极；阴极；阳极与阴极；倍增级） 5.光电倍增管倍增系数大约为数量级，故光电倍增管的 极高。随着的升高，倍增系数也增加。（106；灵敏度；工作电 压） 6.当入射光不变时，被照物体在单位时间内与 成正比。（频谱；发射的光电子数；入射光强度） §8-2 光敏元件 作业题 1.物体受到光照以后，物体内部的原子释放出电子，这些电子仍留在物体 内部，使物体的或产生的现象称为。（电阻率 发生变化；光电动势；内光电效应） 2.在光线的作用下，半导体的的现象称光电导效应。（电导率增加）

3.光照射使半导体原子中的吸收光子能量激发出的现象，称本 征光导效应；光照射使半导体杂质吸收光子能量激发出的现象，称非本征光导效应，它的激发比本征光导效应。（价电子； 自由电子同时产生空穴；自由电子；容易） 4.某种半导体能否产生光电效应，决定于照射光的，而光的强 度只取决于产生的。（频率；光子数目的多少） 5.光敏电阻是用制成的，极性，是个电阻。使用时可 以加电压，亦可加电压。不同下电阻值不同，对不同的入射光有的灵敏度。（光导体；没有；纯；直流； 交流；材料；波长；不同） 6.将光敏电阻置于室温、条件下，经过一定稳定时间后，测得的 阻值称暗电阻；在条件下，测得的阻值称为。（无光照全暗；光照；亮电阻） 7.一定电压作用下，与的关系称为光敏电阻的光电特 性。因为它具有性，光敏电阻不宜做测量元件。（光适量；光通量；非线） 8.光敏电阻的频率特性中的频率是指。（光强度变化的频率） §8—3 光电池 作业题 1.光电池是基于直接将转换成的一种有源器 件。（光生伏特效应；光能；电能） 2.硅光电池是在N型硅片上渗入形成一个 PN结附近激发出 光生电子、空穴对时，由PN结将光生电子、空穴对进行漂移，使 PN结两边半导体产生。（P型杂质；大面积；光照射PN结区；阻挡层；电动势） 3.硅光电池的光谱比硒大。它的光照度与短路电流的关系呈，光 照度与开路电压的关系有。使用硅光电池做测量变换元件时，最 好使其工作在。它在温度特性是指与随的特

传感器作业答案知识讲解

传感器作业答案

第二章 测量误差与数据处理 1、测量数据中包含哪三种误差？它们各自的含义是什么？ 系统误差：对同一被测量进行多次重复测量时（等精度测量），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。 随机误差：对同一被测量进行多次重复测量时（等精度测量），绝对值和符号不可预知的随 机变化，但就误差的总体而言，具有一定的统计规律性的误差称为随机误差。 粗大误差：明显偏离测量结果的误差称为粗大误差，又称疏忽误差。这类误差是由于测量者 疏忽大意或环境条件的突然变化产生的。对于粗大误差，首先应设法判断是 否存在，然后将其剔除。 2、对某轴直径d 的尺寸进行了15次测量，测得数据如下（单位mm ）：120.42, 120.43, 120.40, 120.42, 120.43, 120.39, 120.30, 120.40,120.43, 120.41, 120.43, 120.42, 120.39,120.39,120.40。试用格罗布斯准则判断上述数据是否含有粗大误差，并写出测量结果。 解：1）求算术平均值 2）求单次测量值的标准差估计值 mm x x i i 404.12015151==∑=-∧σ mm 033.01)(12＝--=∑=∧n x x n i i σ

3）按格罗布斯准则判别是否存在粗大误差（查书P61 表3－2） 经检查，存在 ， 故剔除 120.30mm 。 4）重新求解上述各值，得： ； 经检查所有的 ，故无粗大误差。 5）按照马利科夫准则，判断有无系统误差 因n ＝14，故mm v v M i i i i 02.0002.014 871=-=-=∑∑==，M 值较小，故可判断测量列中无系统误差。 6）求算术平均值的标准差的估计值 7）P ＝0.95 时，查t 分布表，v ＝n －1＝14－1＝13，查表得t α＝2.16，最后的测量结果： 3、一台精度等级为0.5，量程范围为600～1200℃的温度传感器，其最大允许绝对误差是多少？检验时某点最大绝对误差是3.5 ℃，问此表是否合格？ 解： 即此传感器的最大允许绝对误差为3℃，检验时某点最大绝对误差是3.5 ℃，大于3 ℃，则此传感器不合格？ mm g n g K G 080.0033.041.2)05.0,15(),(00≈?===∧∧σσα)15,...,2,1(=>i K v G i mm x 41.120=-mm 016.0＝∧ σmm g n g K G 038.0016.037.2)05.0,14(),(00≈?===∧ ∧σσα)14,...,2,1(=

传感器·作业答案

第一章3.r m=2/50×100%=4% , 因为r m=Δx m/x≤a%*x n/x=5% 所以，合格 =0.082 σ=0.1046 x=x±3σ=1.56±0.3138 1.2462

（ 2 ） 画出相应的电桥电路图。 答： ① 如题图所示 等截面悬梁臂，在外力F 作用下，悬梁臂产生变形，梁的上表面受到拉应变， 而梁的下表面受压应变。当选用四个完全相同的电阻应变片组成差动全桥电路，则应变片如题图（b ）所示粘贴。 图（a ） 图（b ） ② 电阻应变片所构成的差动全桥电路接线如图﹙ｃ﹚所示，R 1、R 4所受应变方向相同,R 2、R 3所受应变方向相同，但与R 1、R 4所受应变方向相反。 图（c ） 8. 图示为一直流应变电桥。图中E=4V ，R 1=R 2 =R 3=R 4=120，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 R 1 =1. 2 时，电桥输出电压U 0= （2）R 1，R 2都是应变片，且批号相同，感应应变的极性和大小都相同，其余为外接电阻，电桥输出电压U 0 = （3）题（2）中，如果R2与R1感受应变的极性相反，且R1=R2=1. 2 ，电桥输出电压U 0 = 答： ① 如题 2.1 图所示 图2.1 ② 由于R 1， R 2均为应变片，且批号相同，所受应变大小和方向均相同，则 R 1=R 2=R , R 1=R 2=R 。 ③ 根据题意，设R 1=R+R 1 ，R 2=R - R 2 则 22420123414 1.2V 0.02V 22120R R R R U E E R R R R R ??+??=-=?=?= ?++??（符号根据应变片的极性决定） 9 . 题2.2图示为等强度梁测力系统，R 1为电阻应变片，应变片灵敏系数K=2.05，未受应变时，R 1=120Ω。当试件受力F 时，应变片承受平均应变ε=800μm/m ，求： （1）应变片电阻变化量ΔR 1和电阻相对变化量ΔR 1 /R 1。 （2）将电阻应变片R 1置于单臂测量电桥，电桥电源电压为直流3V ，求电桥输出电压及电桥非线性误差。 （3）若要减小非线性误差，应采取何种措施？并分析其电桥输出电压及非线性误差大小。 答：① 根据应变效应，有 已知K=2. 05 ，ε=800μm/m ，R 1 = 120 代入公式，则 611 2.0580*******.1968R K R ε-?=??=???=Ω ③ 若将电阻应变片置于单臂测量桥路中， 理想输出电压 ： =4 3×1.64×10-3=1.23×10-3 V 实际输出电压 ： =3×1968 .0*2120*41968.0+=1.229×10-3V 非线性误差 δ= 13.8100-=-' U U ×10-4（公式） ③ 若要减小非线性误差，可采用半桥差动电路，且选择R 1 = R 2 = R 3 = R 4 = 120 R 1 =R 2 =0. 1968 R 1和R 2所受应变大小相等，应变方向相反。 R R U U ??=4'0R R R U U ?+?=240

传感器作业答案

第1章 传感器与检测技术基础思考题答案 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 ，求该仪器的灵敏度。 解：该仪器的灵敏度为 25 .40.55.35.2-=--= S mV/mm 5.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 18.02.010002.045.0=???=S cm/℃ （2）记录仪笔尖位移4cm 时，所对应的温度变化值为 22.2218 .04== t ℃ 6.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? 解：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。

第2章 电阻式传感器思考题答案 4.采用阻值为120Ω灵敏度系数K =2.0的金属电阻应变片和阻值为120Ω的固定电阻组成电桥，供桥电压为4V ，并假定负载电阻无穷大。当应变片上的应变分别为1和1 000时，试求单臂、双臂和全桥工作时的输出电压，并比较三种情况下的灵敏度。 解：单臂时4 U K U ε=，所以应变为1时6 6 010 24 10 244 --?=??= = U K U ε/V ，应变为 1000时应为3 3 010 24 10 244 --?=??= = U K U ε/V ；双臂时2 U K U ε= ，所以应变为1 时6 6 10 42 10 242 --?=??= = U K U ε/V ，应变为1000时应为 3 3 10 42 10 242 --?=??= = U K U ε/V ；全桥时U K U ε=0，所以应变为1时 6 10 8-?=U /V ，应变为1000时应为3 010 8-?=U /V 。从上面的计算可知：单臂时灵敏度 最低，双臂时为其两倍，全桥时最高，为单臂的四倍。 5.采用阻值R =120Ω灵敏度系数K =2.0的金属电阻应变片与阻值R =120Ω的固定电阻组成电桥，供桥电压为10V 。当应变片应变为1000时，若要使输出电压大于10mV ，则可采用何种工作方式（设输出阻抗为无穷大）？ 解：由于不知是何种工作方式，可设为n ，故可得： 1010 1023 n n U K U -??= =εmV 得n 要小于2，故应采用全桥工作方式。 6.如图所示为一直流电桥，供电电源电动势E =3V ，R 3=R 4=100Ω，R 1和R 2为同型号的电阻应变片，其电阻均为50Ω，灵敏度系数K =2.0。两只应变片分别粘贴于等强度梁同一截面的正反两面。设等强度梁在受力后产生的应变为5 000，试求此时电桥输出端电压U 0。

第8章习题答案

第八章 电磁感应习题（答案） 一、填空题 1. 感应电动势根据磁场的变化和回路所围面积的变化，分为两种，一种是 动生电动势 ；另一种是 感生电动势 。 2. 引起动生电动势的非静电力是洛伦兹力，引起感生电动势的非静电力是 感生电场（涡旋电场） 力。 3. 麦克斯韦提出了 有旋电场 和 位移电流 两个假设，揭示了电场和磁场之间的内在联系。 4. 静电场的能量密度e ω=2021E ε或221E ε或ED 21；磁场的能量密度m ω=20 21B μ或221B μ或BH 21。 5. 电磁感应现象的发现改变了人类的生活。在我们的生活和生产中利用这个基本物理知识的例子很多，如 交流发电机、 感应圈、变压器 。 二、选择题 1. 一无铁芯的长直螺线管，在保持其半径和长度不变的情况下，减少线圈的匝数，则它的自感系数将 B A ．增大； B ．减小； C ．不变 ； D ．不能确定。 2. 在感生电场中，电磁感应定律可表达为 t Φl E L i d d d -=?? ，式中i E 为感生电场的场强，此式表明： B (A)闭合曲线L 上i E 处处相等； (B) 感生电场中不能像静电场那样引入电势的概念；(C) 感生电场是保 守力场； (D) 感生电场i E 线不闭合。 3. 尺寸相同的铁环和铜环所包围的面积中，通以相同变化率的磁通量，环中 D （A ）感应电动势不同，感应电流不同；（B ）感应电动势相同，感应电流相同； （C ）感应电动势不同，感应电流相同；（D ）感应电动势相同，感应电流不同。 4. 下列叙述中，正确的是( C ) （A ）流过线圈的电流强度为I 时，通过该线圈的磁通量LI m =φ，因而线圈的自感系数与回路的电流成反比； （B ）由LI m =φ可知，通过回路的磁通量越大，回路的自感系数也一定大； （C ）感应电场的电场线是一组闭合曲线； （D ）感应电场是保守场。 5. 激发涡旋电场的是：（ C ） （A ）静止电荷； （B ）运动电荷； （C ）变化的磁场； （D ）电流。

《传感器技术》习题答案(上)

《传感器技术》习题答案 目录 第一章传感器的基本概念及一般特性 (1) 第二章电阻式传感器 (3) 第三章电容式传感器 (5) 第四章电感式传感器 (6) 第五章磁电式传感器 (8) 第六章压电式传感器 (9) 第七章光电式传感器 ...................................................................... 错误!未定义书签。第八章热电及红外辐射传感器........................................................ 错误!未定义书签。第九章数字式传感器 ...................................................................... 错误!未定义书签。第十章气敏和湿敏传感器............................................................... 错误!未定义书签。第十三章传感器的标定与校准........................................................ 错误!未定义书签。

第一章 传感器的基本概念及一般特性 4. 解：对于一阶传感器，其幅频特性为 2 1j ) ()()(ωτωω+= =k H A 要求幅值误差不超过5%，即 a (j )115% H X k ω=- =≤ 因为ω=2πf=200π，带入解得0≤τ≤5.23×10-4 s = 523 μs 5. 解：一阶传感器，其微分方程为 )()() (t x b t y a dt t dy a 001 =+ 对照题目所给微分方程可见：a 1=1，a 0=3，b 0=0.15。 静态灵敏度00a b k =；时间常数01a a =τ。于是可求得 ∴ τ=a 1/a 0=1/3=0.33 （s ） k=b 0/a 0=0.15/3=0.05 (mV/ o C ) 6. / （）/