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传感器技术后部分习题解答

潘光勇0909111621物联⽹1102班《传感器技术》作业

第⼀章习题⼀

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—4传感器有哪些组成部分？在检测过程中各起什么作⽤？

答：传感器通常由敏感元件、传感元件及测量转换电路三部分组成。

各部分在检测过程中所起作⽤是：敏感元件是在传感器中直接感受被测量，并输出与被测量成⼀定联系的另⼀物理量的元件，

如电阻式传感器中的弹性敏感元件可将⼒转换为位移。传感元件是能将敏感元件的输出量转换为适于传输和测量的电参量的元

件，如应变⽚可将应变转换为电阻量。测量转换电路可将传感元件输出的电参量转换成易于处理的电量信号。

1-5传感器有哪些分类⽅法？各有哪些传感器？

答：按⼯作原理分有参量传感器、发电传感器、数字传感器和特殊传感器；按被测量性质分有机械量传感器、热⼯量传感器、

成分量传感器、状态量传感器、探伤传感器等；

按输出量形类分有模拟式、数字式和开关式；按传感器的结构分有直接式传感器、差分式传感器和补偿式传感器。

1-6测量误差是如何分类的？

答：按表⽰⽅法分有绝对误差和相对误差；按误差出现的规律分有系统误差、随机误差和粗⼤误差按误差来源分有⼯具误差和

⽅法误差按被测量随时间变化的速度分有静态误差和动态误差按使⽤条件分有基本误差和附加误差按误差与被测量的关系分有

定值误差和积累误差。

第⼆章习题⼆

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：因为电桥的输出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

利⽤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：1、结构⽅⾯

a.设计敏感器件封