傳感器及檢測技術(shù)第3章傳感器基本特性參考

傳感器及檢測技術(shù)第3章傳感器基本特征參照傳感器及檢測技術(shù)第3章傳感器基本特征參照12/12傳感器及檢測技術(shù)第3章傳感器基本特征參照第3章傳感器基本特點一、單項選擇題1、衡量傳感器靜態(tài)特點的指標(biāo)不包括（）。A.線性度

B.矯捷度C.頻域響應(yīng)

D.重復(fù)性2、以下指標(biāo)屬于衡量傳感器動向特點的議論指標(biāo)的是（A.時域響應(yīng)B.線性度C.零點漂移D.矯捷度3、一階傳感器輸出達到穩(wěn)態(tài)值的50%所需的時間是（A.延緩時間B.上升時間C.峰值時間D.響應(yīng)時間4、一階傳感器輸出達到穩(wěn)態(tài)值的90%所需的時間是（

）。）。）。A.延緩時間

B.上升時間C.峰值時間

D.響應(yīng)時間5、傳感器的以下指標(biāo)全手下于靜態(tài)特點的是（）A．線性度、矯捷度、阻尼系數(shù)B．幅頻特點、相頻特點、穩(wěn)態(tài)誤差C．遲滯、重復(fù)性、漂移D．精度、時間常數(shù)、重復(fù)性6、傳感器的以下指標(biāo)全手下于動向特點的是（）A．遲滯、矯捷度、阻尼系數(shù)B．幅頻特點、相頻特點C．重復(fù)性、漂移D．精度、時間常數(shù)、重復(fù)性7、不屬于傳感器靜態(tài)特點指標(biāo)的是（）A．重復(fù)性B．固有頻率C．矯捷度D．漂移8、對于傳感器的動向特點，下面哪一種說法不正確（）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間常數(shù)的倒數(shù)C．時間常數(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，可減小動向誤差和擴大頻率響應(yīng)范圍9、屬于傳感器動向特點指標(biāo)的是（）A．重復(fù)性B．固有頻率C．矯捷度D．漂移10、無論二階系統(tǒng)的阻尼比方何變化，

當(dāng)它碰到的激振力頻率等于系統(tǒng)固有頻率時，

該系統(tǒng)的位移與激振力之間的相位差必為（

）A.0°

°

°D.在

0°和

90°之間屢次變化的值11、傳感器的精度表征了給出值與

(

)相吻合的程度。A.估計值

B.被測值

C.相對值

D.理論值12、傳感器的靜態(tài)特點，是指當(dāng)傳感器輸入、輸出不隨

(

)變化時，其輸出

-輸入的特性。A.時間

B.被測量

C.環(huán)境

D.地理地址13、非線性度是測量裝置的輸出和輸入可否保持

(

)關(guān)系的一種胸襟。A.相等

B.相似

C.理想比率

D.近似比率14、回程誤差表示的是在

(

)時期輸出

-輸入特點曲線不重合的程度。A.多次測量

B.同次測量

C.正反行程

D.不同樣測量15、已知某溫度傳感器為時間常數(shù)3秒的一階系統(tǒng)，當(dāng)碰到突變溫度作用后，傳感器輸出指示溫差的三分之一所需的時間為（）秒A．3B．1C．D．1/3二、多項選擇題1．階躍輸入時表征傳感器動向特點的指標(biāo)有哪些（）A.上升時間B.響應(yīng)時間C.超調(diào)量D.重復(fù)性2．動向響應(yīng)可以采用多種方法來描述，以手下于用來描述動向響應(yīng)的方法是：（）A.精度測試法B.頻率響應(yīng)函數(shù)C.傳達函數(shù)D.脈沖響應(yīng)函數(shù)3.傳感器靜態(tài)特點包括好多因素，以手下于靜態(tài)特點因素的有（）。A．遲滯B.重復(fù)性C.線性度D.矯捷度4.傳感器靜態(tài)特點指標(biāo)表征的重要指標(biāo)有：（）A.矯捷度B.非線性度C.回程誤差D.重復(fù)性5．一般而言，傳感器的線性度其實不是很理想，這就要求使用必然的線性化方法，以手下于線性化方法的有:（）A.端點線性B.獨立線性C.自然樣條插值D.最小二乘線性三、填空題1、矯捷度是傳感器在穩(wěn)態(tài)下

對

的比值。2、系統(tǒng)矯捷度越

，就越簡單碰到外界攪亂的影響，系統(tǒng)的牢固性就越

。3、是指傳感器在輸入量不變的情況下，輸出量隨時間變化的現(xiàn)象。4、要實現(xiàn)不失真測量，檢測系統(tǒng)的幅頻特點應(yīng)為，相頻特點應(yīng)為。5、傳感器的矯捷度是指

。6、衡量傳感器的靜態(tài)特點的指標(biāo)包括

、

、

、和

。（要求最少列出兩種）7、一個高精度的傳感器必定有優(yōu)異的

和__

__，才能完成信號無失真的變換。8、傳感器的動向特點是指傳感器測量動向信號時，傳感器輸出反響被測量的和變化的能力。研究傳感器的動向特點有兩種方法：和。9、階躍響應(yīng)特點是指在輸入為時，傳感器的輸出隨的變化特點。常用響應(yīng)曲線的、、等參數(shù)作為評定指標(biāo)。10、頻率響應(yīng)特點是指將不同樣而相等的正弦信號時間輸入傳感器，其輸出正弦信號的幅值、相位與頻率之間的關(guān)系。頻率響應(yīng)特征常用的評定指標(biāo)是、、。11、某位移傳感器，當(dāng)輸入量變化5mm時，輸出電壓變化300mv，其矯捷度為。12、某傳感器為一階系統(tǒng)，當(dāng)受階躍信號作用時，在t=0時，輸出為10mV；t→∞時，輸出為100mV；在t=5s時，輸出為50mV，則該傳感器的時間常數(shù)為：。13、已知某一階壓力傳感器的時間常數(shù)為，若階躍輸入壓力從25MPa變到5MPa，則二倍時間常數(shù)時的輸出壓力為。14、某測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)用它測量500Hz的正弦交變力時，其輸出與輸入幅值比和相位差分別為：及。四、簡答題1、什么是傳感器的靜態(tài)特點它有哪些性能指標(biāo)如何用公式表征這些性能指標(biāo)2、什么是傳感器的動向特點其解析方法有哪幾種3、什么是傳感器的靜特點主要指標(biāo)有哪些有何實質(zhì)意義4、什么是傳感器的基本特點傳感器的基本特點主要包括哪兩大類講解其定義并分別列出描述這兩大特點的主要指標(biāo)。(要求每種特點最少列出2種常用指標(biāo))五、計算題1、用某一階環(huán)節(jié)的傳感器測量常數(shù)應(yīng)取多少若是用該傳感器測量

100Hz的正弦信號，如要求幅值誤差限制在±5%以內(nèi)，時間50Hz的正弦信號，其幅值誤差和相位誤差各為多少2、某溫度傳感器為時間常數(shù)τ

=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間。3、在某二階傳感器的頻率特點測試中發(fā)現(xiàn)，諧振發(fā)生在頻率

216Hz處，并獲得最大幅值比為：1，試估計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)辦理，已知傳感器的固有頻率為800Hz，阻尼比ξ=，問使用該傳感器測試400Hz的正弦力時，其幅值比A（ω）和相角差φ（ω）各為多少若該傳感器的阻尼比可改為ξ=，問A（ω）和φ（ω）又將如何變化5、當(dāng)被測介質(zhì)溫度為t1,測溫傳感器示值溫度為t2時，有以下方程式建立：t1t20(dt2)/(d)當(dāng)被測介質(zhì)溫度從25℃突然變化到300℃時，測溫傳感器時間常數(shù)120s，試確定經(jīng)過480s后的動向誤差。6、若一階傳感器的時間常數(shù)為，傳感器響應(yīng)的幅值百分誤差在10％范圍內(nèi)，此時，最高值達，試求此時輸入信號的工作頻率范圍。7、設(shè)一力傳感器可以簡化成典型的質(zhì)量－彈簧－阻尼二階系統(tǒng)，巳知該傳感器的固有頻率為f01000Hz，若其阻尼比為，試問用它測量頻率為600Hz的正弦交變力時，其輸出與輸入幅值比A( )和相位差( )各為多少。8、經(jīng)過某檢測裝置測得的一組輸入輸出數(shù)據(jù)以下表所示。試用最小二乘法擬合直線,并求其線性度和矯捷度。x1234y9、試求以下一組數(shù)據(jù)的各種線性度：①端點線性度；②最小二乘線性度。x12345y10、試計算某壓力傳感器的遲滯誤差和重復(fù)性誤差（一組測試數(shù)據(jù)以下表示）。輸出電壓(mV)行程輸入壓力⑵⑶⑴（×105Pa）正行程反行程第3章傳感器基本特點一、單項選擇題1、C2、A3、A4、B5、C6、B7、B8、C9、B10、B11、B12、A13、C14、C15、C二、多項選擇題1、ABC2、BCD3、ABCD4、ABCD5、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)信號下輸出量變化對輸入量變化的比值6、線性度；矯捷度；遲滯；重復(fù)性；漂移7、靜態(tài)特點；動向特點8、大小；波形；時域的階躍響應(yīng)法；頻率響應(yīng)法9、階躍函數(shù)；時間；上升時間；響應(yīng)時間；超調(diào)量10、頻率；幅值；通頻帶；時間常數(shù)；固有頻率11、60mv/mm12、13、MPa14、4/13；°四、簡答題1、答：傳感器的靜態(tài)特點是它在穩(wěn)態(tài)信號作用下的輸入-輸出關(guān)系。靜態(tài)特點所描述的傳感器的輸入、輸出關(guān)系式中不含有時間變量。傳感器的靜態(tài)特點的性能指標(biāo)主要有：①線性度：非線性誤差LLmax100%YFS②矯捷度：Sn=dydx③遲滯：Hmax100%HYFS④重復(fù)性：RRmax100%YFS⑤漂移：傳感器在輸入量不變的情況下，輸出量隨時間變化的現(xiàn)象。2、答：傳感器的動向特點是指傳感器對動向激勵（輸入）的響應(yīng)（輸出）特點，即其輸出對隨時間變化的輸入量的響應(yīng)特點。傳感器的動向特點可以從時域和頻域兩個方面分別采用瞬態(tài)響應(yīng)法和頻率響應(yīng)法來分析。3、答：傳感器的靜特點是當(dāng)其輸入量為常數(shù)或變化極慢時，傳感器的輸入輸出特點，其主要指標(biāo)有線性度、遲滯、重復(fù)性、分辨力、牢固性、溫度牢固性、各種抗攪亂牢固性等。傳感器的靜特點由靜特點曲線反響出來，靜特點曲線由實質(zhì)測繪中獲得。平時人們依照傳感器的靜特點來選擇合適的傳感器。4、答：傳感器的基本特點是指傳感器的輸入-輸出關(guān)系特點。傳感器的基本特點主要包括靜態(tài)特點和動向特點。其中，靜態(tài)特點是指傳感器在穩(wěn)態(tài)信號作用下的輸入-輸出關(guān)系，描述指標(biāo)有：線性度（非線性誤差）、矯捷度、遲滯、重復(fù)性和漂移；動向特點是指傳感器對動向激勵（輸入）的響應(yīng)（輸出）特點，即其輸出對隨時間變化的輸入量的響應(yīng)特點，主要描述指標(biāo)有：時間常數(shù)、延緩時間、上升時間、峰值時間、響應(yīng)時間、超調(diào)量、幅頻特點和相頻特點。五、計算題1、解：一階傳感器頻率響應(yīng)特點：H(j)

1(j)1幅頻特點：( )arctan( )1由題意有：A( )15%，即15%21( )又22f200T所以：0<取2f250100，111(幅值誤差：A()2)1100%1.32%所以有：1.32%A( )0相位誤差：( )arctan( )所以有：( )02、解：對傳感器施加突變信號屬于階躍輸入：x(t)0t<0單位階躍信號：{t01進行拉氏變換：X(s)L[x(t)]x(t)estdt10s一階系統(tǒng)傳達函數(shù)：H(s)Y(s)1X(s)1s所以：Y(s)H(s)X(s)1111ssss1對上式進行拉氏逆變換：y(t)1et/設(shè)溫差為R，則此溫度傳感器的階躍響應(yīng)為：y(t)R(1et/)R(1et/3)y(t)R時，則3y(t)R時，則2

t3ln21.22s；3t3ln12.08s。213、解：二階系統(tǒng)A(){[1()2]42()2}2nn當(dāng)n時共振，則A()max1，21所以：n2f22161357rad/sY(s)214、解：二階系統(tǒng)傳達函數(shù)：H(s)n，H(j)X(s)2+2ns+2sn[1(2]2j( ))nn由題意：n800Hz,則當(dāng)400Hz時，1{[1(400)2]211A( ){[1( )2]242()2}242(400)2}20.7582nn8008002()20.14(400)14()arctannarctan800arctan4001()2)2751(n800[911當(dāng)時，A()0.49]21.05220.975，161.4(1)( )arctan2114

14arctan155、解：把輸入看作從0到275的階躍輸入信號，則x(t)0,t0；x(t)275,t0輸入信號的拉氏變換為275:X(s)s又dt2t2t10d(0s1)t2st1(s)t2(s)1H(s)(s)0s1t11275Y(s)H(S)X(S)0S1St進行拉氏反變換后，有y(t)275(1e120)480動向誤差y(480)275275e120

5.04（℃）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0．7，可用＝0．5來確定輸入信號工作頻率范圍的上限。所以得出上限頻率為：0.50.5rad/s50rad/s50Hz8Hz2可知：所求工作頻率范圍為0～8Hz。7、解：A(j)1222160040.72600100010002600tan110002600110008、解：設(shè)擬合直線方程為ya0a1x由已知輸入輸出數(shù)據(jù)，依照最小二乘法，有：1112a0L，A3，X1a11411111112410∴AA234131030114∵AA410200∴方程有解1030(AA)11A11A1213010AAA21A2220104AL11111234∴X(AA)1AL∴a0，a1∴擬合直線為y∴輸入x:1234輸出y:理論值y?:yy?:Lmax非線性誤差為：Lmax100%L100%2.25%YFS8矯捷度為:Sndydx9、解：①端點線性度：設(shè)擬合直線為：ykxb，依照兩個端點(1,和(5,，則擬合直線斜率y2y1kx15x21∴端點擬合直線為yx12345y實質(zhì)y理論=y實質(zhì)-y理論00Lmax∴LLmax100%100%2.23%yFS②最小二乘線性度：設(shè)擬合直線方程為ya0a1x由已知輸入輸出數(shù)據(jù)，依照最小二乘法，有：1112a0L，A13，X14a115111111121515∴AA234135515151415∵AA515500∴方程有解1555(AA)11A11A1215515AAA21A22501551111AL112345∴X(AA)1AL∴a0，a1∴擬合直線為y1.97x∴輸入x:12345輸出y:理論值y?:yy?:Lmax∴非線性誤差為：Lmax100%L100%1.23%