傳感器與檢測(cè)技術(shù) 傳感器基本特性參考答案

1、第3章 傳感器基本特性一、單項(xiàng)選擇題1、衡量傳感器靜態(tài)特性的指標(biāo)不包括（ ）。A. 線性度 B. 靈敏度C. 頻域響應(yīng) D. 重復(fù)性2、下列指標(biāo)屬于衡量傳感器動(dòng)態(tài)特性的評(píng)價(jià)指標(biāo)的是（ ）。A. 時(shí)域響應(yīng) B. 線性度C. 零點(diǎn)漂移 D. 靈敏度3、一階傳感器輸出達(dá)到穩(wěn)態(tài)值的50%所需的時(shí)間是（ ）。A. 延遲時(shí)間 B. 上升時(shí)間C. 峰值時(shí)間 D. 響應(yīng)時(shí)間4、一階傳感器輸出達(dá)到穩(wěn)態(tài)值的90%所需的時(shí)間是（ ）。A. 延遲時(shí)間 B. 上升時(shí)間C. 峰值時(shí)間 D. 響應(yīng)時(shí)間5、傳感器的下列指標(biāo)全部屬于靜態(tài)特性的是（ ）A線性度、靈敏度、阻尼系數(shù)B幅頻特性、相頻特性、穩(wěn)態(tài)誤差C遲滯、重復(fù)性、漂移D

2、精度、時(shí)間常數(shù)、重復(fù)性6、傳感器的下列指標(biāo)全部屬于動(dòng)態(tài)特性的是（ ）A遲滯、靈敏度、阻尼系數(shù)B幅頻特性、相頻特性C重復(fù)性、漂移D精度、時(shí)間常數(shù)、重復(fù)性7、不屬于傳感器靜態(tài)特性指標(biāo)的是（ ）A重復(fù)性 B固有頻率 C靈敏度 D漂移8、對(duì)于傳感器的動(dòng)態(tài)特性，下面哪種說(shuō)法不正確（ ）A變面積式的電容傳感器可看作零階系統(tǒng)B一階傳感器的截止頻率是時(shí)間常數(shù)的倒數(shù)C時(shí)間常數(shù)越大，一階傳感器的頻率響應(yīng)越好D提高二階傳感器的固有頻率，可減小動(dòng)態(tài)誤差和擴(kuò)大頻率響應(yīng)范圍9、屬于傳感器動(dòng)態(tài)特性指標(biāo)的是（ ）A重復(fù)性 B固有頻率 C靈敏度 D漂移10、無(wú)論二階系統(tǒng)的阻尼比如何變化，當(dāng)它受到的激振力頻率等于系統(tǒng)固有頻率時(shí)，

3、該系統(tǒng)的位移與激振力之間的相位差必為（ ）A. 0° B.90° C.180° D. 在0°和90°之間反復(fù)變化的值11、傳感器的精度表征了給出值與( )相符合的程度。A.估計(jì)值 B.被測(cè)值 C.相對(duì)值 D.理論值12、傳感器的靜態(tài)特性，是指當(dāng)傳感器輸入、輸出不隨( )變化時(shí)，其輸出-輸入的特性。A.時(shí)間 B.被測(cè)量 C.環(huán)境 D.地理位置13、非線性度是測(cè)量裝置的輸出和輸入是否保持( )關(guān)系的一種度量。A.相等 B.相似 C.理想比例 D.近似比例14、回程誤差表明的是在( )期間輸出-輸入特性曲線不重合的程度。 A.多次測(cè)量 B.同次測(cè)量

4、C.正反行程 D.不同測(cè)量15、已知某溫度傳感器為時(shí)間常數(shù)秒的一階系統(tǒng)，當(dāng)受到突變溫度作用后，傳感器輸出指示溫差的三分之一所需的時(shí)間為（ ）秒 A3 B1 C 1.2 D1/3 二、多項(xiàng)選擇題1階躍輸入時(shí)表征傳感器動(dòng)態(tài)特性的指標(biāo)有哪些？（ ） A.上升時(shí)間 B.響應(yīng)時(shí)間 C.超調(diào)量 D.重復(fù)性2動(dòng)態(tài)響應(yīng)可以采取多種方法來(lái)描述，以下屬于用來(lái)描述動(dòng)態(tài)響應(yīng)的方法是：（ ） A.精度測(cè)試法 B.頻率響應(yīng)函數(shù) C.傳遞函數(shù) D.脈沖響應(yīng)函數(shù)3. 傳感器靜態(tài)特性包括許多因素，以下屬于靜態(tài)特性因素的有（ ）。A遲滯 B.重復(fù)性 C.線性度 D.靈敏度4. 傳感器靜態(tài)特性指標(biāo)表征的重要指標(biāo)有：（ ） A.靈敏

5、度 B.非線性度 C.回程誤差 D.重復(fù)性5一般而言，傳感器的線性度并不是很理想，這就要求使用一定的線性化方法，以下屬于線性化方法的有:（ ） A.端點(diǎn)線性 B.獨(dú)立線性 C.自然樣條插值 D.最小二乘線性三、填空題1、靈敏度是傳感器在穩(wěn)態(tài)下 對(duì) 的比值。2、系統(tǒng)靈敏度越 ，就越容易受到外界干擾的影響，系統(tǒng)的穩(wěn)定性就越 。3、 是指?jìng)鞲衅髟谳斎肓坎蛔兊那闆r下，輸出量隨時(shí)間變化的現(xiàn)象。4、要實(shí)現(xiàn)不失真測(cè)量，檢測(cè)系統(tǒng)的幅頻特性應(yīng)為 ，相頻特性應(yīng)為 。5、傳感器的靈敏度是指 。6、衡量傳感器的靜態(tài)特性的指標(biāo)包含 、 、 、 和 。（要求至少列出兩種）7、一個(gè)高精度的傳感器必須有良好的 和_ _，才能

6、完成信號(hào)無(wú)失真的轉(zhuǎn)換。8、傳感器的動(dòng)態(tài)特性是指?jìng)鞲衅鳒y(cè)量動(dòng)態(tài)信號(hào)時(shí)，傳感器輸出反映被測(cè)量的 和 變化的能力。研究傳感器的動(dòng)態(tài)特性有兩種方法： 和 。9、階躍響應(yīng)特性是指在輸入為 時(shí)，傳感器的輸出隨 的變化特性。常用響應(yīng)曲線的 、 、 等參數(shù)作為評(píng)定指標(biāo)。10、頻率響應(yīng)特性是指將 不同而 相等的正弦信號(hào)時(shí)間輸入傳感器，其輸出正弦信號(hào)的幅值、相位與頻率之間的關(guān)系。頻率響應(yīng)特性常用的評(píng)定指標(biāo)是 、 、 。11、某位移傳感器，當(dāng)輸入量變化5mm時(shí)，輸出電壓變化300mv，其靈敏度為 。12、某傳感器為一階系統(tǒng)，當(dāng)受階躍信號(hào)作用時(shí)，在t=0時(shí)，輸出為10mV；t時(shí)，輸出為100mV；在t=5s時(shí)，輸出為

7、50mV，則該傳感器的時(shí)間常數(shù)為： 。13、已知某一階壓力傳感器的時(shí)間常數(shù)為0.5s，若階躍輸入壓力從25MPa變到5MPa，則二倍時(shí)間常數(shù)時(shí)的輸出壓力為 。 14、某測(cè)力傳感器屬于二階系統(tǒng)，其固有頻率為1000Hz，阻尼比為臨界值的50%，當(dāng)用它測(cè)量500Hz的正弦交變力時(shí)，其輸出與輸入幅值比和相位差分別為： 及 。 四、簡(jiǎn)答題1、什么是傳感器的靜態(tài)特性？它有哪些性能指標(biāo)？ 如何用公式表征這些性能指標(biāo)？ 2、什么是傳感器的動(dòng)態(tài)特性？ 其分析方法有哪幾種？3、什么是傳感器的靜特性？主要指標(biāo)有哪些？有何實(shí)際意義？ 4、什么是傳感器的基本特性?傳感器的基本特性主要包括哪兩大類？解釋其定義并分別列出

8、描述這兩大特性的主要指標(biāo)。(要求每種特性至少列出2種常用指標(biāo)) 五、計(jì)算題1、用某一階環(huán)節(jié)的傳感器測(cè)量100Hz的正弦信號(hào)，如要求幅值誤差限制在±5%以內(nèi)，時(shí)間常數(shù)應(yīng)取多少？如果用該傳感器測(cè)量50Hz的正弦信號(hào)，其幅值誤差和相位誤差各為多少？2、某溫度傳感器為時(shí)間常數(shù)=3s的一階系統(tǒng)，當(dāng)傳感器受突變溫度作用后，試求傳感器指示出溫差的三分之一和二分之一所需的時(shí)間。3、在某二階傳感器的頻率特性測(cè)試中發(fā)現(xiàn)，諧振發(fā)生在頻率216Hz處，并得到最大幅值比為1.4：1，試估算該傳感器的阻尼比和固有角頻率的大小。4、設(shè)某力傳感器可作為二階振蕩系統(tǒng)處理，已知傳感器的固有頻率為800Hz，阻尼比=0.

9、14，問使用該傳感器測(cè)試400Hz的正弦力時(shí)，其幅值比A（）和相角差（）各為多少？ 若該傳感器的阻尼比可改為=0.7，問A（）和（）又將如何變化？ 5、當(dāng)被測(cè)介質(zhì)溫度為 ,測(cè)溫傳感器示值溫度為時(shí)，有下列方程式成立：當(dāng)被測(cè)介質(zhì)溫度從25突然變化到300時(shí)，測(cè)溫傳感器時(shí)間常數(shù)，試確定經(jīng)過480s后的動(dòng)態(tài)誤差。6、若一階傳感器的時(shí)間常數(shù)為0.01s，傳感器響應(yīng)的幅值百分誤差在10范圍內(nèi)，此時(shí)，最高值達(dá)0.5，試求此時(shí)輸入信號(hào)的工作頻率范圍。7、設(shè)一力傳感器可以簡(jiǎn)化成典型的質(zhì)量彈簧阻尼二階系統(tǒng)，巳知該傳感器的固有頻率為，若其阻尼比為，試問用它測(cè)量頻率為600Hz的正弦交變力時(shí)，其輸出與輸入幅值比和相位

10、差各為多少。8、通過某檢測(cè)裝置測(cè)得的一組輸入輸出數(shù)據(jù)如下表所示。試用最小二乘法擬合直線,并求其線性度和靈敏度。 x1234y2.24.15.88.09、試求下列一組數(shù)據(jù)的各種線性度： 端點(diǎn)線性度； 最小二乘線性度。x12345y2.204.005.987.9010.1010、試計(jì)算某壓力傳感器的遲滯誤差和重復(fù)性誤差（一組測(cè)試數(shù)據(jù)如下表示）。行 程輸入壓力（×105Pa）輸出電壓(mV)正行程2.0190.9191.1191.34.0382.8383.2383.56.0575.8576.1576.68.0769.4769.8770.410.0963.9964.6965.2反行程10.0

11、964.4965.1965.78.0770.6771.0771.46.0577.3577.4578.44.0384.1384.2384.72.0191.6191.6192.0第3章 傳感器基本特性一、單項(xiàng)選擇題1、C 2、A 3、A 4、B 5、C 6、B 7、B 8、C 9、B 10、B 11、B 12、A 13、C14、C 15、C二、多項(xiàng)選擇題1、ABC 2、BCD 3、ABCD 4、ABCD 5、ABD三、填空題1、輸出量變化；輸入量變化 2、高；差 3、漂移 4、常數(shù)；線性 5、在穩(wěn)態(tài)信號(hào)下輸出量變化對(duì)輸入量變化的比值 6、線性度；靈敏度；遲滯；重復(fù)性；漂移 7、靜態(tài)特性；動(dòng)態(tài)特性

12、8、大??；波形；時(shí)域的階躍響應(yīng)法；頻率響應(yīng)法 9、階躍函數(shù)；時(shí)間；上升時(shí)間；響應(yīng)時(shí)間；超調(diào)量 10、頻率；幅值；通頻帶；時(shí)間常數(shù)；固有頻率11、60mv/mm 12、8.5s 13、7.7 MPa 14、；-33.69°四、簡(jiǎn)答題1、 答：傳感器的靜態(tài)特性是它在穩(wěn)態(tài)信號(hào)作用下的輸入-輸出關(guān)系。靜態(tài)特性所描述的傳感器的輸入、輸出關(guān)系式中不含有時(shí)間變量。 傳感器的靜態(tài)特性的性能指標(biāo)主要有： 線性度：非線性誤差 靈敏度： 遲滯： 重復(fù)性： 漂移：傳感器在輸入量不變的情況下，輸出量隨時(shí)間變化的現(xiàn)象。2、答：傳感器的動(dòng)態(tài)特性是指?jìng)鞲衅鲗?duì)動(dòng)態(tài)激勵(lì)（輸入）的響應(yīng)（輸出）特性，即其輸出對(duì)隨時(shí)間變化的

13、輸入量的響應(yīng)特性。傳感器的動(dòng)態(tài)特性可以從時(shí)域和頻域兩個(gè)方面分別采用瞬態(tài)響應(yīng)法和頻率響應(yīng)法來(lái)分析。3、答：傳感器的靜特性是當(dāng)其輸入量為常數(shù)或變化極慢時(shí)，傳感器的輸入輸出特性，其主要指標(biāo)有線性度、遲滯、重復(fù)性、分辨力、穩(wěn)定性、溫度穩(wěn)定性、各種抗干擾穩(wěn)定性等。傳感器的靜特性由靜特性曲線反映出來(lái)，靜特性曲線由實(shí)際測(cè)繪中獲得。通常人們根據(jù)傳感器的靜特性來(lái)選擇合適的傳感器。4、答：傳感器的基本特性是指?jìng)鞲衅鞯妮斎?輸出關(guān)系特性。傳感器的基本特性主要包括靜態(tài)特性和動(dòng)態(tài)特性。其中，靜態(tài)特性是指?jìng)鞲衅髟诜€(wěn)態(tài)信號(hào)作用下的輸入-輸出關(guān)系，描述指標(biāo)有：線性度（非線性誤差）、靈敏度、遲滯、重復(fù)性和漂移；動(dòng)態(tài)特性是指?jìng)鞲?/p>

14、器對(duì)動(dòng)態(tài)激勵(lì)（輸入）的響應(yīng)（輸出）特性，即其輸出對(duì)隨時(shí)間變化的輸入量的響應(yīng)特性，主要描述指標(biāo)有：時(shí)間常數(shù)、延遲時(shí)間、上升時(shí)間、峰值時(shí)間、響應(yīng)時(shí)間、超調(diào)量、幅頻特性和相頻特性。 五、計(jì)算題1、解：一階傳感器頻率響應(yīng)特性：幅頻特性：由題意有：，即又所以：取， 幅值誤差：所以有：相位誤差：所以有：2、解：對(duì)傳感器施加突變信號(hào)屬于階躍輸入：?jiǎn)挝浑A躍信號(hào)：進(jìn)行拉氏變換：一階系統(tǒng)傳遞函數(shù)：所以：對(duì)上式進(jìn)行拉氏逆變換：設(shè)溫差為R，則此溫度傳感器的階躍響應(yīng)為：當(dāng)時(shí)，則；當(dāng)時(shí)，則。3、解：二階系統(tǒng)當(dāng)時(shí)共振，則 ，所以：4、解：二階系統(tǒng)傳遞函數(shù)：，由題意：則當(dāng)時(shí)，當(dāng)時(shí)，5、解：把輸入看作從0到275的階躍輸入信號(hào)

15、，則 ； 輸入信號(hào)的拉氏變換為: 又即 進(jìn)行拉氏反變換后，有 動(dòng)態(tài)誤差（） 6、解：傳感器響應(yīng)的幅值百分誤差在10范圍內(nèi)即相當(dāng)于幅值比應(yīng)大于07，可用05來(lái)確定輸入信號(hào)工作頻率范圍的上限。因而得出上限頻率為：可知：所求工作頻率范圍為08Hz。7、解：8、解：設(shè)擬合直線方程為由已知輸入輸出數(shù)據(jù)，根據(jù)最小二乘法，有：， 方程有解 ， 擬合直線為 輸入: 1 2 3 4 輸出: 2.2 4.1 5.8 8.0理論值: 2.16 4.07 5.98 7.89: 0.04 0.03 0.18 0.11 非線性誤差為： 靈敏度為: 9、解： 端點(diǎn)線性度：設(shè)擬合直線為：，根據(jù)兩個(gè)端點(diǎn)(1,2.20)和(5,10.10)，則擬合直線斜率 端點(diǎn)擬合直線為 x12345y實(shí)際2.204.005.987.9010.10y理論2.204.1756.158.12510.10=y實(shí)際-y理論0-0.175-0.17-0.2250 最小二乘線性度：設(shè)擬合直線方程為由已知輸入輸出數(shù)據(jù)，根據(jù)最