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传感器复习题与答案

传感器原理与应⽤复习题

第⼀章传感器概述

1．什么是传感器？传感器由哪⼏个部分组成？试述它们的作⽤和相互关系。

（1）传感器定义：⼴义的定义：⼀种能把特定的信息（物理、化学、⽣物）按⼀定的规律转换成某种可⽤信号输出的器件和

装置。⼴义传感器⼀般由信号检出器件和信号处理器件两部分组成；狭义的定义：能把外界⾮电信号转换成电信号输出的器

件。

我国国家标准对传感器的定义是：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。

以上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。

（2）组成部分：传感器由敏感元件，转换元件，转换电路组成。

（3）他们的作⽤和相互关系：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。

2．传感器的总体发展趋势是什么？现代传感器有哪些特征，现在的传感器多以什么物理量输出？

（1）发展趋势：①发展、利⽤新效应；②开发新材料；③提⾼传感器性能和检测范围；④微型化与微功耗；⑤集成化与多功能

化；⑥传感器的智能化；⑦传感器的数字化和⽹络化。

（2）特征：由传统的分⽴式朝着集成化。数字化、多动能化、微型化、智能化、⽹络化和光机电⼀体化的⽅向发展，具有⾼

精度、⾼性能、⾼灵敏度、⾼可靠性、⾼稳定性、长寿命、⾼信噪⽐、宽量程和⽆维护等特点。

（3）输出：电量输出。

3．压⼒、加速度、转速等常见物理量可⽤什么传感器测量？各有什么特点？

本⾝发热⼩，缺点是输出⾮线性。

4（1）按传感器检测的量分类，有物理量、化学量，⽣物量；

（2）按传感器的输出信号性质分裂，有模拟和数字；

（3）按传感器的结构分类，有结构性、物性型、复合型；

（4）按传感器功能分类，单功能，多功能，智能；

（5）按传感器转换原理分类，有机电、光电、热电、磁电、电化学；

（6）按传感器能源分类，有有源和⽆源；

根据我国的传感器分类体系表，主要分为物理量传感器、化学量传感器、⽣物量传感器三⼤类。

5．了解传感器的图形符号，其中符号代表什么含义。

图a图b：电容式压⼒传感器

正⽅形表⽰转换元件，三⾓形表⽰敏感元件，“X”表⽰被测量，“*”表⽰转换原理，如图b。

压⼒⽤P，加速度⽤a,温度⽤t。

第⼆章传感器特性

1．传感器的性能参数反映了传感器的什么关系？

传感器的性能参数反映了传感器的输⼊输出关系。

2．静态特性特性参数有哪些？各种参数代表什么意义，描述了传感器的哪些特征？

（1）线性度：传感器的校准曲线与选定的拟合直线的偏离程度称为传感器的线性度，⼜称⾮线性误差。%100/max??±=FS

Lyye（yF.S.——传感器的满量程输出值；Δymax——校准曲线与拟合直线的最⼤偏差。）。

（2）灵敏度：指传感器在稳态⼯作情况下输出改变量与引起此变化的输⼊改变量之⽐。常⽤Sn表⽰灵敏度，其表达式为xy

Sddn/=。⼀般希望测试系统的灵敏度在满量程范围内恒定，这样才便于读数。也希望灵敏度较⾼，因为S越⼤，同样的输

⼊对应的输出越⼤。

（3）迟滞（迟环）：在相同⼯作条件下做全量程范围校准时，正⾏程（输⼊量由⼩到⼤）和反⾏程（输⼊量由⼤到⼩）所得

输出输⼊特性曲线不重合。表达式为%10021SFmax??±=..yyeh。迟滞是由于磁性材料的磁化和材料受⼒变形，机械部分

存在（轴承）间隙、摩擦、（紧固件）松动、材料内摩擦、积尘等造成的。

（4）重复性：指传感器在输⼊量按同⼀⽅向作全量程连续多次测试时,所得特性曲线不⼀致的程度。表达式为：%100SF

maxz??±=../yye。

（5）静态误差：指传感器在其全量程内任⼀点的输出值与其理论值的偏离程度。是评价传感器静态特性的综合指标。⽤⾮线

性、迟滞、重复性误差表⽰2

z2h2Lseeee++±=；系统误差加随机误差⽤Δymax表⽰校准曲线相对于拟合直线的最⼤偏差，即系统误差的极限值；⽤σ

表⽰按极差法计算所得的标准偏差%100SFmaxs?+?=..)/|(|yyeασ。

（6）漂移：指传感器被测量不变，⽽其输出量却发⽣了改变。漂移包括零点漂移与灵敏度漂移，零点漂移与灵敏度漂移⼜可

分为时间漂移（时漂）和温度漂移（温漂）。

（7）稳定性：表⽰传感器在⼀较长时间内保持性能参数的能⼒，故⼜称长期稳定性。

（