傳感器與檢測技術(shù)(陳杰)課后習(xí)題答案2

第0章

?o.1

答：傳感器處于研究對象與測試系統(tǒng)的接口位置，即

檢測與控制之首。傳感器是感知、獲取與檢測信息

的窗口，一切科學(xué)研究與自動化生產(chǎn)過程要獲取的

信息都要通過傳感器獲取并通過它轉(zhuǎn)換成容易傳輸

與處理的電信號，其作用與地位特別重要。

第0章

?0.2

答：①敏感老件：指傳感器中直接感受被測量的部分。

②傳感器：能感受規(guī)定的被測量并按照一定規(guī)

律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的器件或裝置,通常由敏感元

件和轉(zhuǎn)換元件組成。

③信號調(diào)理器：對于輸入和輸出信號進(jìn)行轉(zhuǎn)換的

裝置。

④變送器：能輸出標(biāo)準(zhǔn)信號的傳感器。

第1章

ei.1

解：\U300x10,

=60

AX5x10-3

?1.2

解：

S=S,xS2xS、=0.2x2.0x5.0=2席〃/。。

第1章

?1.3

解：

y=kx-\-bAz=y.-(kxj+b)

k=心M-￡田

匕=(￡\/￡匕一二1,￡勺/)

-(Ei;)2專

帶入數(shù)據(jù)得：^=0.68h=0.25

/.y=0.68x4-0.25

A,=0.238A,=-0,35A3=-O.I6

A4="0.11A5=^0.126A6=-0.194

士生^100%=±"=±7%-

■Ikm5O

擬合宜線靈敏度0.68,線性度土7%

第1章

?1.4

解：設(shè)溫差為R,測此溫度傳感器受幅度為R的階躍響應(yīng)

為（動態(tài)方程不考慮初態(tài)）

八R2

當(dāng)）（）=—時=>z=-31n—=1.22

3

當(dāng)W）=g時n/=-31n；=2.08

第1章

◎1.5

解：此題與爐溫實驗的測飛升曲線類似:

y(t)=10+90(1-e~l,T)由y(5)=50=>7=--.=851

ln-

9

?1.6

解快

>(/)=25-20(1-產(chǎn)))(1)=7.68

.r=0-5y(2)=5.36

所求幅值誤差為L109,相位滯后33°42,

第1章

?1.8

答：靜特性是當(dāng)輸入量為常數(shù)或變化極慢時，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。

?1.9

答：傳感器的靜特性由靜特性曲線反映出來，靜特性

曲線由實際測繪中獲得。

<1.10

答：人們根據(jù)傳感器的靜特性來選擇合適的傳感器。

第1章

?1.11

解：①理論線性度：「土強300%=士一任;±0.4%

九人12.05

②端點線性度：

由兩端點做擬和直線『=1.97x+0.23

中間四點與擬合直線誤差：0.170.160.110.08

I

所以，z=±^\X1OO%=±^^=±1.41%

*加12.05

第1章

?1.11

③最小二乘線性度：渺

,心,上一口以6X182.54-21X42.23208.41

〃小：一(％)2-6x91-21x21-105

<L(EY；EY,-Lx-Liv')91x42.23-21x182.549.59

心2TM)26x91-21x21~~IO5

所以，y=k+/?=1.98A+0.09

第1章

ei.ii

，=%—的+〃)

A1=0.07A2=0.05%=0.05

A4=0.11AJS=-0.11oA6=-0.08

v,=土也”X100%=±211=±0.09%

.Vre12.05

第1章

ei.12

解：AM

①y〃=±0.5-2^X100%

AWttml=1.5AHz=l.3A，a3=L8

為“=0.08%加2=0.07%rW3=0.09%

XI00%=±_LLXIOO%==±O.II%

解：質(zhì)量塊（質(zhì)量ID）,彈簧（剛度C）,阻尼器（阻尼系數(shù)b）

根據(jù)達(dá)朗貝爾原理：

工,+￡.十居一產(chǎn)二。

dvf7,L

m-----Fcvat+PV=r

dtJ

第2章

?2.1

解：?.?Ay=0.3〃"〃,R'=10.0004C

.?.S,=8x100%=----Av——=Imm10.01%

加股xlOO%

?2.2&

證：R尸R+AR&=R-AR

U—〃〃RuRr23

Uz-Ub-Udb-------------E-----------------E=--------；-----rEr

R+AR+RR-AR+R4/?2-A/?2

CAD

略去A/?的第二項，即可得4尸一弓?萬

LK

第2章

02.3

答：①金屬電阻應(yīng)變片由四部分組成：敏感柵、基底、

蓋層、粘結(jié)劑、引線。分為金屬絲式和箔式。

②其主要特性參數(shù)：靈敏系數(shù)、橫向效應(yīng)、機械

滯后、零漂及蠕變、溫度效應(yīng)、應(yīng)變極限、疲勞壽

命、絕緣電阻、最大工作電流、動態(tài)響應(yīng)特性。

?2.4

答：①，“=誓v,rt<O.I.-./?,>IO/?mux

②片“=1-----^7——：xioo%<0.1

2[_1+"認(rèn)1一7)

m>0.4/?niax>0.4A?.

--"ir—-「v

第2章

02.5

解：①圖2-32(c)1

②圓桶截面枳A=^(R2-r2)=59.7x1CT6

應(yīng)變片1,2,3,4感受的是縱向應(yīng)變,有

第2章

?2.5

AU=1——―=-^-￡+￡-￡)

41R翔4526

二,￡+J)《K(I+〃K=9(i+〃冷

■其中A為圓桶的截面積，4為泊桑比,E為彈性模量，

F為外加負(fù)載力,K為靈敏系數(shù).

第2章

◎2.5

滿量程時：A/?|=A&=A/?|=A/?4=KZR=K±R

AF1

ccIOxlOJ

=2.0x----------------------------xl2O=O.I9IQ

59.7x10^x2.1x10'

A/?5=A/?(t=A/?7==-0.3x0.191=0.057

③△U=?K(I+〃生

=—x2.0x(l+0.3)-------------1-------------=1.037xlO-*F

2S^xlO^xZlxlO4r

第2章

?2.6

解：⑴、“|Rh=5OQm-=2

Rh50

R..

ry=----------&---------n=[]J0],neN

"Rpn1+W〃)

=10,&2=20,&3=3(),&4=40,RX5=50.

R、6=60,Rs=70,/?、8=80,RX9=90./?A|U=100

/■]=0.l,r2=0.2,△=0.3,r4=0.4q=0.5

rb=0.6-7=0,7%—0.8q=0.9/*10=1.0

第2章

Rp_10()

=0.2

②當(dāng)彩二500C^7~50()

至尊為史

509'"129'_521''131'§21'

350100450

131'7521T]29'9509'>

第2章

02.8

R,,1000

解:ni=——=----「塌y=-----------

RF30003“Rp"l+rHm(l-rn)

=100應(yīng)2=200,Re=300.&4=400,Rt5=500,

院=600,凡7=700,%8=800,Re=900,&由=1000

八=0.l.r;=0.2.r3=0.3,/=0.4弓=0.5

r=0.6r7=0.7rs=0.8%=0.9rlo=1.0

1103-79310927513

y5y7060v90.

'9，107x79910310

第2章

?2.9

答：①在外界溫度變化的條件下，由于敏感柵溫

度系數(shù)/及柵絲與試件膨脹系數(shù)（A弓4）

之差異性而產(chǎn)生虛假應(yīng)變輸出有時會產(chǎn)生與

第2章

?2.10

()25

解：

_6(/_x)F_6x(0.25-^)x0.5

號=0.10

WEr0.06X70XI05X(0.003)2

△R=kRq=2.1x120x0.10=25.2Q

R、=%=+△汽=120+25.2=145.2Q

&=/?t=/?o-A/?=l2O-25.2=94.8Q

第2章

?2.11

解：

6（/-A）F_12.5

E

WEr0.63

AC,r?c,212.5350

AR=kRe=2.1x20x------=-----

0.630.3

—=30/7/4x120Q=3.6V,U=7.2V

UNR7.23501

U=—xX-----x-=---1-7.5V

4R40.3120

第3章

?3.2「

單極式傳感器靈敏度：s=-4]-—+—v|+...

，o，0V07

比較后可見靈敏度提高一倍，非線性大大減少。

03.3

答：相敏檢測電路原理是通過鑒別相位來辨別位移的

方向，即差分變壓器輸出的調(diào)幅波經(jīng)相敏檢波后，

便能輸出既反映位移大小，又反映位移極性的測量

信號。經(jīng)過相敏檢波電路，正位移輸出正電壓，負(fù)

位移輸出負(fù)電壓，電壓值的大小表明位移的大小，

電壓的正負(fù)表明位移的方向。

第3章

?3.4

答：①原因是改變了空氣隙長度

②改善方法是讓初始空氣隙距離盡量小，同時靈

敏度的非線性也將增加，這樣的話最好使用差動式

傳感器，「，1

第3章

?3.5

解：-/w，甲w中w2

中=，L=—==

E3太=K+凡

R=Z3

0.0450.0160.045

=.■一

IO4XO.(X)2x().003I04X0.0I5X0.003IO4x0.010x0.003

=1.256。

第3章

?3.5

0.002

=2x=7.O7C

4^-xlO7X30X15

①空氣氣隙為零時:

(200)

L==3.2x10%

R-1.256

②空氣氣隙為2mm時:

(2ooy

=4.8x10'，

1.256+7.07

第3章

03.6

解：設(shè).丫=瓜+4又有/=/""+(,幾=2.333

重寫表格如下：

x0.30.51.01.52.03.04.05.06.0

f2.5232.5022.4612.4322.4102.3802.3622.3512.343

y-1.66-1.78-2.06-2.31-2.56-3.06-3.54-4.02-4.61

最小二乘法做直線擬和：

_9x(-83.133)-23.3x(-25.6)_

^7U~-9x93.59-542.89--

廣”口v,)9359x(-25.6)-23.3x(-83.I33)_?§,

2

nLr/-(Er()9x93.59-542.89

第3章

?3.6

y=ax+b=-O.5\x-\.53

A=丫一(句+份

A,=0.023Ah=0.005A3=-0.02A4=-().()15

A5=-O.OI4=0.00A?=0.034=0.06=-().02

1.-.y.=±^j_xl()0%=±—=±().()2%

屋方2.95

工作特性方程：/=°~°5tt-兇+2.333

第3章

?3.7

答：應(yīng)用場合有低頻透射渦流測厚儀，探傷，描述轉(zhuǎn)

軸運動軌跡軌跡儀。

?3.8

答：①壓磁效應(yīng)：某些鐵磁物質(zhì)在外界機械力的作用

下，其內(nèi)部產(chǎn)生機械應(yīng)力，從而引起磁導(dǎo)率的改變

的現(xiàn)象。只有在一定條件下壓磁效應(yīng)才有單位特性,

但不是線性關(guān)系。

②應(yīng)變效應(yīng)：導(dǎo)體產(chǎn)生機械變形時，它的電阻值

相應(yīng)發(fā)生變化。在電阻絲拉伸比例極限內(nèi)，電阻的

相對變化與應(yīng)變成正比。

第4章

。4.1

解：差動式電容傳感器的靈敏度:

單極式電容傳感器…，嗯吟

可見差動式電容傳感器的靈敏度比單極式提高一幅,

第4章

?4.2

答：原理：由物理學(xué)知，兩個平行金屬極板組成的電

容器。如果不考慮其邊緣效應(yīng)，其電容為C=￡S/D

式中￡為兩個極板間介質(zhì)的介電常數(shù)，s為兩個極板

對有效面積，D為兩個極板間的距離。由此式知，改

變電容C的方法有三：

其一為改變介質(zhì)的介電常數(shù)；其二為改變形成電

容的有效面積；其三為改變各極板間的距離，而得

到的電參數(shù)的輸出為電容值的增量這就組成了電

容式傳感器。

第4章

?4.2

類型：變極距型電容傳感器、變面積型（電容傳感

器、變介電常數(shù)型電容傳感器。

電容傳感器可用來測量直線位移、角位移、振動

振幅。尤其適合測溫、高頻振動振幅、精密軸系回

轉(zhuǎn)精度、加速度等機械量。還可用來測量壓力、差

壓力、液位、料面、糧食中的水分含量、非金屬材

料的涂層、油膜厚度、測量電介質(zhì)的濕度、密度、

厚度等

第4章

?4.3

答：可選用差分式電容壓力傳感器，通過測量筒內(nèi)水

的重力，來控制注水?dāng)?shù)量?；蛘哌x用應(yīng)變片式液徑

傳感器。

?4.4

答：①優(yōu)點：a溫度穩(wěn)定性好

蚪二,:b結(jié)構(gòu)簡單、適應(yīng)性強

上c動響應(yīng)好

②缺點：a可以實現(xiàn)非接觸測量，具有平均效應(yīng)

b輸出阻抗高、負(fù)載能力差

第4章

◎4.4

③輸出特性非線性：-第*

電容傳感器作為頻響寬、應(yīng)用廣、非接觸測量的

一種傳感器，在位移、壓力、厚度、物位、濕度、

振動、轉(zhuǎn)速、流量及成分分析的測量等方面得到了

廣泛的應(yīng)用。

使用時要注意保護絕緣材料的的絕緣性能；消除

和減小邊緣效應(yīng)；消除和減小寄生電容的影響；防

止和減小外界的干擾。

，5￡；￡自（!一。丫%￡/一

解：一（“小―4~~S~

第4章

?4.6略

◎4.7

答：工作原理：假設(shè)傳感器處于初始狀態(tài)，即c“=Q=c°

且A點為高電平，即Ua=U;而B點為低電平，即Ub=O

差分脈沖調(diào)寬型電路的特點就在于它的線性變換特性。

答：磁電式傳感器是通過磁電作用將被測量轉(zhuǎn)換為電

信號的一種傳感器。

電感式傳感器是利用線圈自感或互感的變化來測

量的一種裝置。

磁電式傳感器具有頻響寬、動態(tài)范圍大的特點。

而電感式傳感器存在交流零位信號，不宜于高頻動

態(tài)信號檢測；其響應(yīng)速度較慢，也不宜做快速動態(tài)

測量。

磁電式傳感器測量的物理參數(shù)有：磁場、電流、

位移、壓力、振動、轉(zhuǎn)速。

第5章

05.2

答：霍爾組件可測量磁場、電流、位移、壓力、振動、

轉(zhuǎn)速等。

霍爾組件的不等位電勢是霍爾組件在額定控制電

流作用下，在無外加磁場時，兩輸出電極之間的空

載電勢，可用輸出的電壓表示。

溫度補償方法：

a分流電阻法：

.適用于恒流源供給控制電流的情況。

b電橋補償法

第5章

35.3

答：一塊長為1、寬為d的半導(dǎo)體薄片置于磁感應(yīng)強度

為磁場（磁場方向垂直于薄片）中，當(dāng)有電流I流過

時，在垂宜于電流和磁場的方向上將產(chǎn)生電動勢Uh。

這種現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)?；魻柦M件多用'型半導(dǎo)體材

料，且比較薄。

霍爾式傳感器轉(zhuǎn)換效率較低，受溫度影響大，但

其結(jié)構(gòu)簡單、體積小、堅固、頻率響應(yīng)寬、動態(tài)范

圍（輸出電勢變化）大、無觸點，使用壽命長、可

靠性高、易微型化和集成電路化，因此在測量技術(shù)、

自動控制、電磁測量、計算裝置以及現(xiàn)代軍事技術(shù)

等領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用。

第6章

W6.1

答：某些電介質(zhì)在沿一定的方向受到外力的作用變形

時，由于內(nèi)部電極化現(xiàn)象同時在兩個表面上產(chǎn)生符

號相反的電荷，當(dāng)外力去掉后，恢復(fù)到不帶電的狀

態(tài)；而當(dāng)作用力方向改變時，電荷的極性隨著改變。

晶體受力所產(chǎn)生的電荷量與外力的大小成正比。這

種現(xiàn)象稱為正壓電效應(yīng)。反之，如對晶體施加一定

變電場，晶體木身將產(chǎn)生機械變形，外電場撤離，

變形也隨之消失，稱為逆壓電效應(yīng)。

壓電材料仃：石英晶體、一系列單晶硅、多晶陶

瓷、有機高分子聚合材料

第6章

?6.1

結(jié)構(gòu)和應(yīng)用特點：?

在壓電式傳感器中，為了提高靈敏度，往往采用

多片壓電芯片構(gòu)成一個壓電組件。其中最常用的是

兩片結(jié)構(gòu)；根據(jù)兩片壓電芯片的連接關(guān)系，可分為

串聯(lián)和并聯(lián)連接，常用的是并聯(lián)連接，可以增大輸

出電荷，提高靈敏度。

使用時，兩片壓電芯片上必須有一定的預(yù)緊力，

以保證壓電組件在工作中始終受到壓力作用，同時

可消除兩片壓電芯片因接觸不良而引起的非線性誤

差」保證輸出信號與輸入作用力間的線性關(guān)系

第6章

?6.1

因此需要測量電路具有無限大的輸入阻抗。但實

際上這是不可能的，所以壓電傳感器不宜作靜態(tài)測

量，只能在其上加交變力，電荷才能不斷得到補充,

并給測量電路一定的電流。故壓電傳感器只能作動

態(tài)測量。

6.2

答：如作用在壓電組件上的力是靜態(tài)力，則電荷會泄

露，無法進(jìn)行測量°所以壓電傳感器通常都用來測

量動態(tài)或瞬態(tài)參量。

第6章

?6.3

答：石英晶體整個晶體是中性的，受外力作用而變形

時，沒有體積變形壓電效應(yīng)，但它具有良好的厚度

變形和長度變形壓電效應(yīng)，壓電陶瓷是一種多晶鐵

電體。原始的壓電陶瓷材料并不具有壓電性，必須

在一定溫度下做極化處理，才能使其呈現(xiàn)出壓電性。

所謂極化，就是以強電場使“電疇”規(guī)則排列，而

電疇在極化電場除去后基本保持不變，留下「很強

的剩余極化。

當(dāng)極化后的鐵電體受到外力作用時，其剩余極化

強度將隨之發(fā)生變化，從而使一定表面分別產(chǎn)生正

負(fù)電荷。

第6章

?6.3

在極化方向上壓電效應(yīng)最明顯。鐵電體的參數(shù)也

會隨時間發(fā)生變化一老化，鐵電體老化將使壓電效

應(yīng)減弱。

?6.4

答：基本考慮點是如何更好的改變傳感器的頻率特性,

以使傳感器能用于更廣泛的領(lǐng)域。

6.5略

第7章

?7.1

答：當(dāng)用光照射物體時，物體受到一連串具有能量的

光子的轟擊，于是物體材料中的電子吸收光子能量

而發(fā)生相應(yīng)的電效應(yīng)（如電阻率變化、發(fā)射電子或

產(chǎn)生電動勢等）。這種現(xiàn)象稱為光電效應(yīng)。

07.2

答：①吸收性損耗：吸收損耗與組成光纖的材料的中

子受激和分子共振有關(guān)，當(dāng)光的頻率與分子的振動

頻率接近或相等時，會發(fā)生共振，并大量吸收光能

量，引起能量損耗。

②散射性損耗：是由于材料密度的微觀變化、成

—I

第7章

?7.2

分起伏，以及在制造過程中產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)上的不均勻

性或缺陷引起。一部分光就會散射到各個方向去，

不能傳輸?shù)浇K點，從而造成散射性損耗。

③輻射性損耗：當(dāng)光纖受到具有一定曲率半徑的

彎曲時，就會產(chǎn)生輻射磁粒。

a彎曲半徑比光纖直徑大很多的彎曲

b微彎曲：當(dāng)把光纖組合成光纜時，可能使光纖的

軸線產(chǎn)生隨機性的微曲。

第7章

?7.3

答：光導(dǎo)纖維工作的基礎(chǔ)是光的全內(nèi)反射，當(dāng)射入的

光線的入射角大于纖維包層間的臨界角時，就會在

光纖的接口上產(chǎn)生全內(nèi)反射，并在光纖內(nèi)部以后的

角度反復(fù)逐次反射，直至傳遞到另一端面。

優(yōu)點：

a具有優(yōu)良的傳旋光性能，傳導(dǎo)損耗小

b頻帶寬，可進(jìn)行超高速測量，靈敏度和線性度好

c能在惡劣的環(huán)境下工作，能進(jìn)行遠(yuǎn)距離信號的傳

送

第7章

?7.3

功能型光纖傳感器其光纖不僅作為光傳播的波導(dǎo),

而且具有測量的功能。它可以利用外界物理因素改

變光纖中光的強度、相位、偏振態(tài)或波長，從而對

外界因素進(jìn)行測量和數(shù)據(jù)傳輸。

第7章

?7.4

答：CCD是一種半導(dǎo)體器件，在N型或P型硅襯底上生長

一層很薄的SiO2,再在SiO2薄層上依次序沉積金屬

電極，這種規(guī)則排列的MOS電容數(shù)組再加上兩端的輸

入及輸出二極管就構(gòu)成了CCD芯片

CCD可以把光信號轉(zhuǎn)換成電脈沖信號。每一個脈沖

只反映一個光敏元的受光情況，脈沖幅度的高低反

映該光敏元受光的強弱，輸出脈沖的順序可以反映

光敏元的位置，這就起到圖像傳感器的作用。

第8章

?8.1

答：熱電阻傳感器分為以下幾種類型：.1

①鉗電阻傳感器：特點是精度高、穩(wěn)定性好、性

能可靠。主要作為標(biāo)準(zhǔn)電阻溫度計使用，也常被用

在工業(yè)測量中。此外，還被廣泛地應(yīng)用于溫度的基

準(zhǔn)、標(biāo)準(zhǔn)的傳遞，是目前測溫復(fù)現(xiàn)性最好的一種。

②銅電阻傳感器：價錢較伯金屬便宜。在測溫范

圍比較小的情況下，有很好的穩(wěn)定性。溫度系數(shù)比

較大，電阻值與溫度之間接近線性關(guān)系。材料容易

提純，價格便宜。不足之處是測量精度較鉗電阻稍

低、電阻率小。

第8章

?8.1

③鐵電阻和銀電阻：鐵和鐵兩種金屬的電阻溫度

系數(shù)較高、電阻率較大，故可作成體積小、靈敏度

高的電阻溫度計，其缺點是容易氧化，化學(xué)穩(wěn)定性

差，不易提純，復(fù)制性差，而且電阻值與溫度的線

性關(guān)系差。目前應(yīng)用不多

第8章

?8.2

答：①熱電動勢：兩種不同材料的導(dǎo)體（或半導(dǎo)體）A、

B串接成一個閉合回路，并使兩個結(jié)點處于不同的溫

度下，那么|可路中就會存在熱電勢。有電流產(chǎn)生相

應(yīng)的熱電勢稱為溫差電勢或塞貝克電勢，通稱熱電

勢。

②接觸電動勢：接觸電勢是由兩種不同導(dǎo)體的自

由電子，其密度不同而在接觸處形成的熱電勢。它

的大小取決于兩導(dǎo)體的性質(zhì)及接觸點的溫度，而與

導(dǎo)體的形狀和尺寸無關(guān)。

③溫差電動勢：是在同一根導(dǎo)體中，由于兩端溫

度不同而產(chǎn)生的?種電勢。

第8章

?8.2

④熱電偶測溫原理：熱電偶的測溫原理基于物理的”

熱電效應(yīng)"。所謂熱電效應(yīng)，就是當(dāng)不同材料的導(dǎo)體組

成一個閉合I可路時，若兩個結(jié)點的溫度不同，那么在

同路中將會產(chǎn)生電動勢的現(xiàn)象。

兩點間的溫差越大，產(chǎn)生的電動勢就越大。引入適

當(dāng)?shù)臏y量電路測量電動勢的大小，就可測得溫度的大

小。

⑤熱電偶:定律：

a中間導(dǎo)體定律:

熱電偶測溫時，若在網(wǎng)路中插入中引導(dǎo)體，只要中

間導(dǎo)體兩端的溫度相同，則對熱電偶回路總的熱電勢

不產(chǎn)生影響。在用熱電偶測溫時，連接導(dǎo)線及顯示一

起等均可看成中間導(dǎo)體。

UU?一二【i—八一

第8章

?8.2

b中間溫度定律：

任何兩種均勻材料組成的熱電偶，熱端為T,冷端

為To時的熱電勢等于該熱電偶熱端為T冷端為Tn時的

熱電勢與同一熱電偶熱端為Tn,冷端為To時熱電勢

的代數(shù)和。

應(yīng)用：對熱電偶冷端不為0度時，可用中間溫度定

律加以修正。熱電偶的長度不夠時，可根據(jù)中間溫

度定律選用適當(dāng)?shù)难a償線路。

c參考電極定律：

如果A、B兩種導(dǎo)體（熱電極）分別與第三種導(dǎo)體C

第8章

?8.2

（參考電極）組成的熱電偶在結(jié)點溫度為（T,To）

時分別為￡式（7,1）和邑（伍十），那么受相同溫度下,

又A、B兩熱電極配對后的熱電勢為

EH（7，"）=（丁，"）一/<（7,"）

實用價值：可大大簡化熱電偶的選配工作。在實

際工作中，只要獲得有關(guān)熱電極與標(biāo)準(zhǔn)鉗電極配對

的熱電勢，那么由這兩種熱電極配對組成熱電偶的

熱電勢便可由上式求得，而不需逐個進(jìn)行測定。

⑥誤差因素：參考端溫度受周圍環(huán)境的影響

第8章

?8.2

減小誤差的措施有：

a0。（：恒溫法

b計算修正法（冷端溫度修正法）

c儀表機械零點調(diào)整法

d熱電偶補償法

e電橋補償法

f冷端延長線法

8.3見8.2

第8章

?8.4

答：電阻溫度計利用電阻隨溫度變化的特性來測量溫

度。熱電偶溫度計是根據(jù)熱電效應(yīng)原理設(shè)計而成的。

前者將溫度轉(zhuǎn)換為電阻值的大小，后者將溫度轉(zhuǎn)換

為電勢大小。

相同點：都是測溫傳感器，精度及性能都與傳感

器材料特性有關(guān)。

第8章

?8.5

答：在不平衡電橋中，"檢流計"改稱為"電流計"，其

作用而不是檢查有無電流而是測量電流的大小?？?/p>

見，不平衡電橋和平衡電橋的測量原理有原則上的

區(qū)別。利用電橋除可精確測量電阻外，還可測量一

些非電學(xué)量。例如，為了測量溫度變化，只需用一

種"熱敏組件"把它轉(zhuǎn)化為電阻的變化，然后用電橋

測量。不平衡電橋往往用于測量非電學(xué)量，此外還

可用于自動控制和遠(yuǎn)距離聯(lián)動機構(gòu)中。

第8章

?8.6

答：伏安特性表征熱敏電阻在恒溫介質(zhì)下流過的電流I

與其上電壓降U之間的關(guān)系。當(dāng)電流很小時不足以引

起自身發(fā)熱，阻值保持恒定，電壓降與電流間符合

歐姆定律。當(dāng)電流Dis時，隨著電流增加，功耗增

大，產(chǎn)生自熱，阻值隨電流增加而減小，電壓降增

加速度逐漸減慢，因而出現(xiàn)非線性的正阻區(qū)ab。電

流增大到Is時，電壓降達(dá)到最大值Um。此后，電流

繼續(xù)增大時，自熱更為強烈，由于熱敏電阻的電阻

溫度系數(shù)大，阻值隨電流增加而減小的速度大于電

樂降增加的速度，于是就出現(xiàn)負(fù)阻區(qū)be段。

第8章

08.6

研究伏安特性，有助于正確選擇熱敏電阻的工

作狀態(tài)。對于測溫、控溫和溫度補償，應(yīng)工作于伏

安特性的線性區(qū)，這樣就可以忽略自熱的影響，使

電阻值僅取決于被測溫度。對于利用熱敏電阻的耗

散

原理工作的場合，例如測量風(fēng)速、流量、真空等，

則應(yīng)工作于伏安特性的負(fù)阻區(qū)。

8.7略

8.8略

產(chǎn)產(chǎn)回Ik下正|■國庫|

第9章

09.1

答：核輻射傳感器是基于射線通過物質(zhì)時產(chǎn)生的電離

作用，或利用射線能使某些物質(zhì)產(chǎn)生熒光，再配以

光電組件，將光信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘柕膫鞲衅鳌?/p>

69.2

答：核輻射傳感器可以實現(xiàn)氣體成分、材料厚度、物

質(zhì)密度、物位、材料內(nèi)傷等的測量。但是要注意放

射性輻射的防護。

9.3

答：可用來檢測厚度、液位、物位、轉(zhuǎn)速、材料密度、

重量、氣體壓力、流速、溫度及濕度等參數(shù)。

第9章

?9.4

答：盡量減小輻射強度，也要考慮輻射類型和性質(zhì)。

在實際工作中要采取多種方式來減少射線的照射強

度和照射時間，如采用屏蔽層，利用輔助工具，或

是增加與輻射源的距離等各種措施。

第10章

?10.1

答：智能傳感器集信息采集，信息的記憶、辨別、存

儲、處理于一體，是一種將普通傳感器與微處理器

一體化，兼有檢測和信息處理功能的新型傳感器，

具有一定的自適應(yīng)能力。

010.2

答：①功能分為：

a自補償功能：如非線性、溫度誤差響應(yīng)時間等

的補償

b自診斷功能：如在接通電源時自檢

第10章

?10.2

c微處理器和基本傳感器之間具有雙向通信功能,

構(gòu)成一死循環(huán)工作系統(tǒng)

d信息存儲和記憶功能

e數(shù)字量輸出和顯示

②優(yōu)點有：

a精度高，可通過軟件來修正非線性，補償溫度

等系統(tǒng)誤差，還可補償隨機誤差，從而使精度大為

提高。

b有一定的可編程自動化能力。包括指令和數(shù)據(jù)

存儲、自動調(diào)零、自檢等。

第10章

?10.2

c功能廣。智能傳感器可以有多種形式輸出，通

過串口、并口、面板數(shù)字控制數(shù)或CRT顯示，并配打

印機保存資料。

d功能價格比大。在相同精度條件下，多功能智

能傳感器比單功能普通傳感器性能價格比大。

.10.3

答：三條途徑：非集成化實現(xiàn)、集成化實現(xiàn)和混合實

現(xiàn)。

第10章

?10.4

答：包括以下內(nèi)容：itiir

①資料收集：匯集所需要的信息

②資料轉(zhuǎn)換：把信息轉(zhuǎn)換成適用于微處理器使用

的方式

③資料分組：按有關(guān)信息進(jìn)行有效的分組

④資料組織：整理資料或用其它方法安排資料，

以便進(jìn)行處理和誤差修正

⑤資料計算：進(jìn)行各種算術(shù)和邏輯運算，以便得

到進(jìn)一步的信息

第10章

?10.4

⑥資料存儲：保存原始資料和計算結(jié)果，供以后

使用

⑦資料搜索：按要求提供有用格式的信息，然后

將結(jié)果按用戶要求輸出。

第10章

?10.5

答：①線性參數(shù)的標(biāo)度變換，其變換公式為:

y=y+（y-

0mNjN.

②非線性參數(shù)的標(biāo)度變換，公式為：

■：.y=y0+6?,+凡）/[-：：[

③多項式變換法

第10章

?10.6

答：線性溫度特性補償方法：

①溫度特性曲線擬合法

②溫度特性查表法

非線性溫度特性補償方法：一般采用分段線性插

值法（列表法）

第10章

◎10.7

答：硬件設(shè)計：/尸"

①正確選擇微處理器：常用單片機作為智能傳感

器的中央處理器。

②除了中央處理器CPU外，還必須引入輸入輸出的

各種功能要求。故它又可看成一個微處理器小系統(tǒng),

廣泛采用鍵盤、LED顯示器、打印、串并口輸出等，

一起構(gòu)成了人機對話的工具。

第11章

◎11.1

答：條件：沒有加速度、振動、沖擊(除非這些參數(shù)

本身就是被測物理量)及環(huán)境溫度一般為室溫

(20±5℃)相對濕度不大于855大氣壓力為7Kpa的

情況。

011.2

答：對傳感器進(jìn)行標(biāo)定，是根據(jù)試驗資料確定傳感器

的各項性能指針，實際上也是確定傳感器的測量精

度，所以在標(biāo)定傳感器時，所用的測量儀器的精度

至少要比被標(biāo)定傳感器的精度高一個等級。

第11章

011.3>'

答：標(biāo)定方法：首先是創(chuàng)造一個靜態(tài)標(biāo)準(zhǔn)條件，其次

是選擇與被標(biāo)定傳感器的精度要求相適應(yīng)的一定等

級的標(biāo)定用儀器設(shè)備。然后開始對傳感器進(jìn)行靜態(tài)

特性標(biāo)定。

?11.4

答：傳感器的動態(tài)標(biāo)定主要是研究傳感器的動態(tài)響應(yīng)，

而與動態(tài)響應(yīng)有關(guān)的參數(shù)，一階傳感器為時間常數(shù)了

二階傳感器為固有頻率①“和阻尼比J兩個參數(shù)。

第11章

ail.5rj

答：絕對標(biāo)定法：振動計量基準(zhǔn)是采用激光光波長度

作為振幅量值的絕對基準(zhǔn)。

比較標(biāo)定法：將被標(biāo)的傳感器和標(biāo)準(zhǔn)傳感器相比

較。是一種最常用的方法。

第12章

?12.1

答：傳感器的可靠性是指傳感器在規(guī)定條件、規(guī)定時

間，完成規(guī)定功能的能力。

?12.2

答：失效分析的方法：

①失效模式、效應(yīng)及危害度分析

②工藝過程FMMEA及質(zhì)量反饋分析

③失效樹分析方法

第12章

?12.3

答：可靠性設(shè)計程序：

①建立系統(tǒng)可靠性模型

②可靠性分配

③可靠性分析

④可靠性預(yù)測

⑤可靠性設(shè)計評審

⑥試制品的可靠性試驗

⑦最終的改進(jìn)設(shè)計

第12章

?12.3

可靠性設(shè)計原則：

①盡量簡單、組件少、結(jié)構(gòu)簡單

②工藝簡單

③使用簡單

④維修簡單

/⑤技術(shù)上成熟

⑥選用合乎標(biāo)準(zhǔn)的原材料和組件

⑦采用保守的設(shè)計方案

第12章

?12.4

答：產(chǎn)品喪失完成規(guī)定功能能力所有狀態(tài)及事件的總

和叫失效。

失效的分類：

①按失效發(fā)生場合分：試驗失效、現(xiàn)場失效

②按失效的程度分：完全失效、局部失效

③按失效前功能或參數(shù)變化的性質(zhì)分：突然失效、

退化失效

④按失效排除的性質(zhì)分：穩(wěn)定性失效、間歇失效

⑤按失效的外部表現(xiàn)分：明顯失效、隱蔽失效

，逐回？^卜面展jk下頁應(yīng)h圖庫|

第12章

?12.4

⑥按失效發(fā)生的原因分：設(shè)計上的失效、工藝上

的失效、使用上的失效

⑦按失效的起源分：自然失效、人為失效

⑧按與其它失效的關(guān)系分：獨立失效、從屬失效

⑨按失效浴盆曲線上不同階段分：早期失效、偶

然失效、耗損失效等

第13章

?13.1rj

答：測量原理是指用什么樣的原理去測量被測量。

測量方法：

①按測量手段分類：直接測量、間接測量和聯(lián)立

測量

②按測量方式分類：偏差式測量、零位式測量和

微差式測量。

第13章

?13.2

答：當(dāng)我們對同一物理量進(jìn)行多次重復(fù)測量時，如果

誤差按照一定的規(guī)律性出現(xiàn)，則把這種誤差稱為系

統(tǒng)誤差。

系統(tǒng)誤差出現(xiàn)的原因行：

①工具誤差：指由于測量儀表或儀表組成組件本

身不完善所引起的誤差。

②方法誤差：指由于對測量方法研究不夠而引起

的誤差。

③定義誤差：是由于對被測量的定義不夠明確而

形成的誤差。

④理論誤差：是由于測量理論本身不夠完善而只

能進(jìn)行近似的測量所幽繆差。

而向.之上而產(chǎn)"不而冉—庇I

第13章

?13.2

⑤環(huán)境誤差：是由于測量儀表工作的環(huán)境（溫度、

氣壓、濕度等）不是儀表校驗時的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)，而是

隨時間在變化，從而引起的誤差。

⑥安裝誤差：是由于測量儀表的安裝或放置不正

確所引起的誤差。

⑦個人誤差：是指由于測量者本人不良習(xí)慣或操

作不熟練所引起的誤差。

減小系統(tǒng)誤差的方法：

①引入更正值法：若通過對測量儀表的校準(zhǔn)，知

道了儀表的更正值，則將測量結(jié)果的指示值加上更

第13章

?13.2

正值，就可得到被測量的實際值。；

②替換法：是用可調(diào)的標(biāo)準(zhǔn)量具代替被測量接入

測量儀表，然后調(diào)整標(biāo)準(zhǔn)量具，使測量儀表的指針

與被測量接入時相同，則此時的標(biāo)準(zhǔn)量具的