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传感器的作业题

第⼀⼆三章

1.传感器的定义

：能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或装置

：传感器是感知各种化学和物理的⾮电量并按照⼀定规律将其转换为可⽤电信号输出的装置或器件。

2.变送器的定义

当传感器的输出为标准信号（DC4-20mA）时，则称作变送器。

3线性度（⾮线性误差）：输出-输⼊校准曲线与某⼀选定拟合直线不吻合的程度称为传感器的⾮线性误差“”，或称为线性度“”。

4迟滞：迟滞表⽰传感器在正（输⼊量最⼤）、反（输⼊量减⼩）⾏程期间，输出-输⼊曲线不重合的程度。

5重复性：重复性表⽰传感器在同⼀⼯作条件下，被测输⼊量按同⼀⽅向作全程连续多次重复测量时，所得输出值（或校准曲线）的⼀致程度。

6精度：精度是反映系统误差和随机误差的综合误差指标。⼀般⽤重复性、线性度、迟滞三项的⽅和根或简单代数和表⽰。

7灵敏度：灵敏度是传感器输出量增量与输⼊量增量之⽐。

8阈值：⼀个传感器的输⼊从零开始缓慢地增加时，只有在达到某⼀最⼩值后才测得出输出变化，这个最⼩值就称为传感器的阈值。

9分辨率（⼒）：是指当⼀个传感器的输⼊从⾮零的任意值缓慢地增加时，只有在超过某⼀输⼊增量后输出才显⽰有变化，这个输⼊增量称为传感器的分

辨⼒。有时⽤该值相对满量程输⼊值之百分⽐表⽰，则称为分辨率。

10时漂：时间漂移通常是指传感器零位随时间变化⽽变化的现象。

11零点温漂：通常是指传感器零位随温度变化⽽变化的现象。

12灵敏度温漂：是指传感器灵敏度随温度变化⽽变化的现象。

13最⼩⼆乘法原理的核⼼思想是：校准数据与拟合直线上相应值之间的残差平⽅和最⼩。

13最⼩⼆乘法原理可简述为估计应满⾜残“差（剩余）平⽅和为最⼩”。

14通常在阶跃函数作⽤下测定传感器动态性能的时域指标。通常在正弦函数作⽤下测定传感器动态性能的频域指标。

15通常⽤哪四个指标来表⽰传感器动态性能的时域指标？

答：(1)时间常数Ｔ：输出值上升到稳态值y(∞的)63％所需的时间。(2)上升时间：输出值从稳态值y(∞的)10％上升到90%所需的时间。

(3)响应时间t5、t2：输出值达到稳态值的95％或98％所需的时间。

(4)超调量σ：

第四章

1简述半导体压阻效应及其特性。答：对半导体施加应⼒时，半导体的电阻率会发⽣改变，这种现象称为压阻效应。半导体压阻效应⼀个很重要的特点是

效应的各向异性。

2对⽐全桥压阻压⼒传感器的恒压、恒流供电的特点。

当⽆外加应⼒时，电桥的输出为R1＝R2＝R3＝R4＝R，

当膜⽚受到应⼒作⽤时，R1、R3与R2、R4有相反的等量变化，即R1→R1＋ΔR1，R3→R3＋ΔR3，R2→R2-ΔR2，R4→R4-ΔR4。于是在压⼒

的作⽤下，电桥

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失去平衡，产⽣的电压输出为

若设计上保证R1＝R2＝R3＝R4＝R，并且在受到应⼒作⽤时满⾜ΔR1＝ΔR2＝ΔR3＝ΔR4＝ΔR，则

上式表明，当以恒压源⽅式供电时，电桥的输出与因压阻效应引起的电阻变化的相对量以及电源电压成正⽐。因此，传感器的输出精度直接受电源电压

精度的限制。同时，因桥臂电阻对温度敏感，所以输出也会受温度的影响。

采⽤恒流源供电时的零输出电压为

若设计上保证R1＝R2＝R3＝R4＝R，并且在受到应⼒作⽤时满⾜ΔR1＝ΔR2＝ΔR3＝ΔR4＝ΔR，则

上式表明，恒流源供电时，输出电压与⼒敏电阻的增量以及恒流源电流成正⽐。恒流源精度会影响到传感器的精度。这种供电⽅式的优点是电桥的输出

与桥臂电阻⽆关，所以⽐恒压源供电⽅式的温度稳定性好。

3困扰硅压阻传感器设计的难题是？答：传感器温度漂移的补偿。

4简述图⽰带温度补偿电路的压⼒传感器的温度补偿原理？P80

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5电容压⼒传感器的⼯作原理？

答：敏感电容器的电容量由两个极板的⾯积和间距决定。当膜⽚两侧存在压⼒差时，硅膜⽚发⽣形变，电容器极板间的间距发⽣变化，从⽽引起电容器

容量的变化。电容的变化量与