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《传感器原理与应用》课后习题 课任老师：黄华 姓名：张川 学号：1143032002 第一章 2、一、按工作机理分类：结构型，物性型，复合型三大类。一般在研究物理化学和生物等科学领域的原理、规律、效应的时候，便于选择。 二、按被测量分类：物理量传感器，化学量传感器，生物量传感器。在对各领域的用途上很容易选择。 三、按敏感材料分类：半导体传感器、陶瓷传感器、光导纤维传感器、高分子材料传感器、金属传感器等。很明显不同的名字就代表着用法，不同的制造材料去不同使用。 四、按能量的关系分类：有源传感器、无源传感器。很明显是在能量转换的时候，也就是非电与电之间的转换时，还有就是非电与电能之间的调节作用的时候，需要用到此类传感器。 五、按应用领域分类：医学传感器、航天传感器。顾名思义，就是在医学领域的相关器械检查等方面和航空航天的整体过程中会用到。 六、其他分类法：按用途、科目、功能、输出信号的性质分类。当然按其所需要的类型使用此类传感器。 1）线性度： 2）灵敏度： 3）重复性：误差 4）迟滞（回差滞环）现象： 5）分辨率： 6）稳定性 7）漂移 它是传感器对输入激励的输出响应特性。通常从时域或者频域两方面采用瞬态响应法和频率响应法来分析。 系统： 通用形式： 式中τ——传感器的时间常数，τ=A/B，反映惯性; K——传感器的静态灵敏度或放大系数，k=C/B，反映静态特征； ?传递函数： ?频率特性： ?幅频特性： ?想频特性： ? ωτ 1 时，输入输出关系接近线性，输出较真实反映输入变化。A（ω）≈1, φ（ω）≈0; 输出y(t)反映输入x(t); ? 截至频率，指幅值比下降到零频率幅值比的0.707时对应的频率，为ωH=1/τ，所以时间常数τ越小，ωH越高，工作频率越宽，响应越好。 第二章 2、金属导体受到外力作用产生机械形变，电阻值会随着形变的变化而变化。应变片的敏感栅受力形变后使其电阻发生变化。将其粘贴在试件上，利用应变——电阻效应便能把试件表面的应变量直接变换为电阻的相对变化量，这样就把力的大小通过电阻改变转化为电信号再有电信号模拟出来数字显示，金属电阻应变片就是利用这一原理制成的传感元件。 灵敏度系数：，其中称为金属丝的灵敏度系数。其物理意义就是单位应变所引起的电阻相对变化。灵敏度系数由两个因素决定：一个是受力后材料几何尺寸的变化，即；另一个是受力后材料的电阻率发生的变化，即。 由公式，可以求得=0.02。而,题目中=4300，所以=4.65。 5、直流电桥的平衡条件：,其中是电桥的桥臂。 交流电桥的平衡条件：,式中为电阻、电感、电容任意组合的复阻抗。 电桥平衡时，损耗因数．从实验原理来看，没有出现在损耗因数表达式中，所以中可选定一个取固定值．若都取固定值，由可知，必然有唯一值相对应，那么交流电桥的平衡状态只有一种情况，不利于调节与教学。所以只能选定一个取固定值，这样在既不影响结果又能保证交流电桥有多种平衡状态可调的前提下，通过减少变量，提高了交流电桥的可调性，增加了我们对交流电桥实验的可操作性。 第三章 1、变极距型电容式传感器： 变极板面积型电容式传感器： 变介质型电容式传感器: 是线性的。由运算放大器测量电路推导出的输出电压与位移的关系为： 从式中可知，运算放大器的输出电压与动极板机械位移d成线性关系。 4、油料液位监测系统 摘要：设计和制作了一种油料液位监测系统，传感器部分采用电容式液位计，当液位高于最大安生高度时，鸣响振铃并点亮红色LED灯;当液位低于所要求的最小高度时，鸣响振铃并点亮黄色LED灯；当液位处于所要求的高度范围内时，点亮绿色LED灯。 油料液位是指油库或油箱中的油积存的相对高度．当油库或油箱需要充油时，若液位已达到最大安全容量所对应的高度，就需要给充油者以提示；若油的液位低于最低要求高度时，需要给以也提示，以便使油库或油箱得以及时补充．这种液位监测系统在储油库或汽车油箱等方面具有重要的作用。文设计和制作了一种油料液位监测系统，以在液位高于最大安全高度时，响振铃报警并点亮红色LED灯;当液位置低于某一高度时，鸣响振铃并点亮黄色LED灯;当液位处于所要求的高度范围内时，点亮绿色LED灯给以提示。 １电路设计及工作原理 　油料液位监测系统的电路设计如图１所示。整个电路可以分成两部分：①测量与转换电路。②控制电路、监测系统和振铃。 1.1测量与转换电路 如图１所示，虚线方框内为测量与转换电路部分．其中测量部分采用电容式液位计[1]，结构如图２所示，电容式液位计是一种电容式传感器，它是将被测介质的液面变化转换为电容器的电容变化，当油料的液面高度变化时，引起圆柱形电容器 的电容Cs发