传感器作业习题.docVIP

习题1 1-1衡量传感器静态特性的主要指标有哪些？说说它们的含义。 答： 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、 灵敏度：传感器输出量增量与被测输入量增量之比。 3、 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。 4、回差：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指标。 5、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程连续多次变动时，所得特性曲线间一致程度的指标。 6、阈值：是能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：传感器在相当长时间内仍保持其性能的能力。 8、漂移：指在一定时间间隔内，传感器输出量存在着与被测输人量无关的、不需要的变化。 9、静态误差(精度）：指传感器在满量程内任一点输出值相对其理 论值的可能偏离(逼近)程度。它表示采用该传感器进行静态测量时所得数值的不确定度。 ? 1-2 计算传感器线性度的方法有哪几种？差别何在？ 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。 优点是简单、方便，但输出平均值与拟合直线间的最大偏差很大。 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。 y=b+kx b截距k为斜率 与理论直线发一样 简便 偏差很大 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，但是只能用图解法和计算机结算来获得。（断电平行法） 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。最小二乘法的拟合程度很高，但是校准曲线相对拟合直线的最大偏差绝对值并不一定最小，最大正、负偏值差的绝对值也不一定相同。 1-4怎样评价传感器的综合静态特性和动态特性？ 答： （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??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。 1-5为什么要对传感器进行标定和校准？举例说明传感器静态标定和动态标定的方法。 答： 因为新研制或生产的传感器需对其技术性能进行全面的检定;经过一段时间储存或使用的传感器也需对其性能进行复测。通常，在明确输入-输出变换对应关系的前提下，利用某种标准量或标准器具对传感器的量值进行标度称之为标定。 静态标定：静态标定主要用于检测、测试传感器(或传感器系统)的静态特性指标，如静态灵敏度、 非线性、回差、重复性等。进行静态标定首先要建立静态标定系统。如应变式测力传感器静态标定系统。测力机产生标准力，高精度稳压电源经精密电阻箱衰减后向传感器提供稳定的供 桥电压，其值由数字电压表读取，传感器的输出电压由另一数字电压表指示。 动态标定：主要用于检验、测试传感器(或传感器系统）的动态特性，如动态灵敏度、频率 响应和固有频率等。对传感器进行动态标定，需要对它输入一标准激励信号。例如测振传感器的动态标定常采用振动台（通常为电磁振动台）产生简谐振动作传感器的输人量。振动的振幅由读数显微镜读得，振动频率由频率计指示。若测得传感器的输出电量，即可通过计算得到位移传感器、速度传感器、加速度传感器的动态灵敏度。若改变振动频率，设法保持振幅、速度或加速度幅值不变，可相应获得上述各种传感器的频率响应。 标定的基本方法：P29 最下面 习题2 2-1金属应变计与半导体应变计在工作原理上有何异同？试比较应变计各种灵敏系数（指材料的和应变片的）概念的不同物理意义。 答：相同点，两者都由外力作用产生形变而使得电阻变化。不同点，金属材料的应变效应以机械形变为主；而半导体材料的应变效应以机械形变导致的电阻率的相对变化为主。? 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。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。 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