传感器与检测技术(第二版)陈杰黄鸿习题.pps
习题与答案,第0章第1章第2章第3章第4章第5章第6章第7章第8章,返回,第9章第10章第11章第12章第13章第14章第15章第16章,下页,第0章,0.1 传感器在检测系统中有什么作用和地位？0.2 解释下列名词术语：1)敏感元件;2)传感器;3)信号调理器;4)变送器。,下页,上页,图库,返回,第1章,1.1 某位移传感器，在输入量变化5 mm时，输出电压变化为300 mV,求其灵敏度。1.2 某测量系统由传感器、放大器和记录仪组成，各环节的灵敏度为：S1=0.2mV/、S2=2.0V/mV、S3=5.0mm/V，求系统的总的灵敏度。1.3 测得某检测装置的一组输入输出数据如下：a)试用最小二乘法拟合直线，求其线性度和灵敏度；b)用C语言编制程序在微机上实现。,下页,上页,返回,图库,第1章,1.4 某温度传感器为时间常数 T=3s 的一阶系统，当传感器受突变温度作用后，试求传感器指示出温差的1/3和1/2所需的时间。1.5 某传感器为一阶系统，当受阶跃函数作用时，在t=0时，输出为10mV;t时，输出为100mV;在t=5s时，输出为50mV,试求该传感器的时间常数。1.6 某一阶压力传感器的时间常数为0.5s,若阶跃压力从25MPa,试求二倍时间常数的压力和2s后的压力。,下页,上页,返回,图库,第1章,1.7 某压力传感器属于二阶系统，其固有频率为1000Hz,阻尼比为临界值的50%,当500Hz的简谐压力输入后，试求其幅值误差和相位滞后。1.8 什么是传感器的静特性？有哪些主要指标？1.9 如何获得传感器的静特性？1.10 传感器的静特性的用途是什么？,下页,上页,返回,图库,第1章,1.11 试求下列一组数据的各种线性度：1)理论（绝对）线性度，给定方程为y=2.0 x;2)端点线性度；3)最小二乘线性度。,下页,上页,返回,图库,第1章,1.12 试计算某压力传感器的迟滞误差和重复性误差（工作特性选端基直线，一组标定数据如下表示）,下页,上页,返回,图库,第1章,1.13 建立以质量、弹簧、阻尼器组成的二阶系统的动力学方程，并以此说明谐振现象和基本特点。,下页,上页,返回,图库,第2章,2.1 在用直流电桥测量电阻的时候，若标准电阻Rn=10.0004的电桥已经平衡（则被测电阻Rx=10.0004），但是由于检流计指针偏转在0.3mm以内时，人眼就很难观测出来，因此Rn的值也可能不是10.0004,而是Rn=10.0004Rn。若已知电桥的相对灵敏度Sr=1mm/0.01%，求对应检流计指针偏转0.3mm时，Rn 的值。,下页,上页,返回,图库,第2章,2.2 如图F1-1所示电路是电阻应变仪中所用的不平衡电桥的简化电路，图中R2=R3=R是固定电阻，R1与R4是电阻应变片，工作时R1受拉，R4受压，R表示应变片发生应变后，电阻值的变化量。当应变片不受力，无应变时R=0，桥路处于平衡状态，当应变片受力发生应变时，桥路失去了平衡，这时，就用桥路输出电压Ucd表示应变片应变后的电阻值的变化量。试证明:Ucd=-(E/2)(R/R),下页,上页,返回,图库,第2章,2.3 说明电阻应变片的组成和种类。电阻应变片有哪些主要特性参数？2.4 当电位器负载系数M0.1时，求RL与Rmax的关系。若负载误差L 0.1,且电阻相对变化=1/2时求RL与Rmax的关系。,下页,上页,返回,图库,第2章,2.5 一个量程为10kN的应变式测力传感器，其弹性元件为薄壁圆筒轴向受力，外径20mm,内径18mm,在其表面粘贴八各应变片，四个沿周向粘贴，应变片的电阻值均为120,灵敏度为2.0,泊松比为0.3,材料弹性模量E=2.11011Pa。要求：绘出弹性元件贴片位置及全桥电路；计算传感器在满量程时，各应变片电阻变化；当桥路的供电电压为10V时，计算传感器的输出电压。,下页,上页,返回,图库,第2章,2.6 试设计一电位器的电阻RP特性。它能在带负载情况下给出y=x的线性关系。给定电位器的总电阻RP=100。负载电阻RF分别为50和500。计算时取x的间距为0.1,x,y分别为相对输入和相对输出，如图F1-2所示。2.7 试设计一分留电阻式非线性电位器的电路及其参数，要求特性如下图F1-3所示。2.8 一带负载的线性电位器的总电阻为1000。输出为空载。试用解析和数值方法（可把整个行程分成10段），求下面两种电路情况下的线性度，如图F1-4所示。,下页,上页,返回,图库,第2章,2.9 应变片产生温度误差的原因及减小或补偿温度误差的方法是什么？2.10 今有一悬臂梁，在其中上部上、下两面各贴两片应变片，组成全桥，如图F1-5所示。该梁在其悬臂梁一端受一向下力F=0.5N,试求此时这四个应变片的电阻值。已知：应变片灵敏系数K=2.1;应变片空载电阻R0=120。,下页,上页,返回,图库,第2章,2.11 图F1-6所示一受拉的10#优质碳素钢杆。试用允许通过的最大电流为30mA的康铜丝应变片组成一单臂受感电桥。试求出此电桥空载时的最大可能的输出电压（应变片的电阻为120）。,下页,上页,返回,图库,第3章,3.1 电感式传感器有哪些种类？它们的工作原理是什么？3.2 推导差动自感式传感器的灵敏度，并与单极式相比较。3.3 试分析差分变压器相敏检测电路的工作原理。3.4 分析电感传感器出现非线性的原因，并说明如何改善。,下页,上页,返回,图库,第3章,3.5 图F1-7所示一简单电感式传感器。尺寸已示于图中。磁路取为中心磁路，不记漏磁，设铁心及衔铁的相对磁导率为104，空气的相对磁导率为1，真空的磁导率为410-7Hm-1,试计算气隙长度为零及为2mm时的电感量。图中所注尺寸单位均为mm.,下页,上页,返回,图库,第3章,3.6 今有一种电涡流式位移传感器。其输出为频率。特性方程形式为f=e(bx+a)+f,今知其中 f=2.333MHz及一组标定数据如下：,试求该传感器的工作特性方程及符合度（利用曲线化直线的拟合方法，并用最小二乘法作直线拟合）。,下页,上页,返回,图库,第3章,3.7 简述电涡流效应及构成电涡流传感器的可能的应用场合。3.8 简述压磁效应，并与应变效应进行比较。,下页,上页,返回,图库,第4章,4.1 推导差分式电容传感器的灵敏度，并与单极式电容传感器相比较。4.2 根据电容传感器的工作原理说明它的分类，电容传感器能够测量哪些物理参量？4.3 有一个直径为2m、高5m的铁桶，往桶内连续注水，当注水数量达到桶容量的80%时就应当停止，试分析用应变片式或电容式传感器系统来解决该问题的途径和方法。4.4 总结电容式传感器的优缺点，主要应用场合以及使用中应注意的问题。,下页,上页,返回,图库,第4章,4.5 试推导图F1-8所示变电介质电容式位移传感器的特性方程C=f(x)。设真空的介电系数为0,21，以及极板宽度为W。其他参数如图F1-8所示。4.6 在上题中，设=d=1mm，极板为正方形（边长50mm)。1=1,2=4试在x=0到50mm范围内，输出磁位移传感器的特性曲线，并给以适当说明。4.7 简述电容式传感器用差分脉冲调宽电路的工作原理及特点。,下页,上页,返回,图库,第5章,5.1 磁电式传感器与电感式传感器有哪些不同？磁电式传感器主要用于测量哪些物理参数？5.2 霍尔元件能够测量哪些物理参数？霍尔元件的不等位电动势的概念是什么？温度补偿的方法有哪几种？5.3 简述霍尔效应及构成以及霍尔传感器可能的应用场合。,下页,上页,返回,图库,第6章,6.1 什么是压电效应？压电效应有哪些种类？压电传感器的结构和应用特点是什么？能否用压电传感器测量静态压力？6.2 为什么压电传感器通常都用来测量动态或瞬态参量？6.3 试比较石英晶体和压电陶瓷的压电效应。6.4 设计压电式传感器检测电路的基本考虑点是什么？为什么？6.5 画出(111)晶面和晶向。并计算(111)晶面内和 晶向的纵向压阻系数和横向压阻系数。,下页,上页,返回,图库,第7章,7.1 什么是光电效应？7.2 光纤损耗是如何产生的？它对光纤传感器有哪些影响？7.3 光导纤维为什么能够导光？光导纤维有哪些优点？光纤式传感器中光纤的主要优点有哪些？7.4 论述CCD的工作原理。,下页,上页,返回,图库,第8章,8.1 热电阻传感器主要分为几种类型？它们应用在什么不同场合？8.2 什么叫热电动势、接触电动势和温差电动势？说明热电偶测温原理及其工作定律的应用。分析热电偶测温的误差因素，并说明减小误差的方法。8.3 试述热电偶测温的基本原理和基本定理。8.4 试比较电阻温度计与热电偶温度计的异同点。,下页,上页,返回,图库,第8章,8.5 什么是测温用的平衡电桥、不平衡电桥和自动平衡电桥，各有什么特点？8.6 试解释负电阻温度系数热敏电阻的伏安特性，并说明其用途。8.7 有一串联的热敏电阻测温电路，如图F1-9所示。试设计其最佳线性工作特性，并计算其线性度，最后，用坐标纸每5一点绘出电路图F1-9中u=f(t)的曲线。,下页,上页,返回,图库,第8章,8.8 图F1-10所示一并联的热敏电阻测温电路。它具有一定的线性化功能，所用的热敏电阻Rt的特性，试求等效的总电阻Re与温度的关系式。今取并联电阻RP=Rt=40。试求Re在2060工作范围内的独立线性度（可用数值方法作），最后对串联和并联线性化电路作一比较全面而实用的比较。,下页,上页,返回,图库,第9章,9.1 什么是核辐射传感器？9.2 简述核辐射传感器的功能及优缺点。9.3 核辐射传感器能用于哪些非电量的测量？试举例说明之。9.4 如何防护放射性辐射？,下页,上页,返回,图库,第10章,10.1 什么是生物传感器？10.2 简述生物传感器的类型及优点?10.3 DNA传感器的工作原理是什么？DNA在固体电极上的固定方法有哪些？,下页,上页,返回,图库,第11章,11.1 什么是智能传感器？11.2 智能传感器有哪些主要功能？有哪些特点？11.3 如何获取指纹图像？11.4 指纹识别的过程分为哪几步？,下页,上页,返回,图库,第12章,12.1 传感器静态校准的条件是什么？12.2 如何确定标定仪器设备的精度等级？12.3 静态特性标定方法是什么？12.4 什么是传感器的动态特性标定？12.5 什么是绝对标定法？什么是比较标定法？,返回,上页,下页,图库,第13章,13.1 什么是传感器的可靠性？13.2 失效分析的方法有哪几种？13.3 可靠性设计程序核原则是什么？13.4 什么是传感器的失效？失效有哪几种？,下页,上页,返回,图库,第14章,14.1 什么是测量原理？测量方法有哪几种？14.2 什么是系统误差？系统误差产生的原因是什么？如何减小系统误差？14.3 给出一只0.1级150V电压表的检定结果，试编制修正值表并绘制其误差曲线，求出指示在105及135分度时，经过修正后的电压值。,下页,上页,返回,图库,第14章,14.4 检定一只精度为1.0级100mA的电流表，发现最大误差在50mA处为1.4mA，试问这只表是否合格？14.5 被测电压的实际值为10V，现有150V,0.5级和15V,2.5级两只电压表，选择哪一只表误差较小？14.6 用晶体管毫伏表30V挡，分别测量6V和20V电压，已知该挡的满量程误差为2%，求示值的相对误差。,下页,上页,返回,图库,第14章,14.7 有一测量范围为0至1000kPa的压力计，由制造厂进行校准时，发现15kPa的绝对误差，试计算：a)该压力计的引用误差；b)在测量压力中读数为200kPa时，可能产生的示值相对误差。14.8 用MF-30型普通万用表的DC.5V挡及25V挡分别测量高内阻等效电路（25k与5V电压源串联）的输出电压。已知DC.V.挡的电压灵敏度20k/V,精度为2.5级，试计算：a)由于仪表本身精度造成的相对误差；b)由于仪表内阻对被测电路的影响引起的相对误差；c)综合最大相对误差；d)分析误差因素的影响。,下页,上页,返回,图库,第15章,15.1 什么是传感器的信息融合技术？15.2 传感器信息融合技术的分类有哪几种？15.3 传感器的信息融合有哪几种方法？,下页,上页,返回,图库,第16章,16.1 一个15位逐次逼近式A/D转换器，分辨率为0.05V,若模拟输入电压为2.2V,试求其数字输出量的数值。16.2 采用12位A/D转换器对10Hz信号进行取样，若不加采样保持器，同时要求A/D采样孔径误差小于1/2LSB时，A/D转换器的转换时间最大不能超过多少？16.3 如果要求一个D/A转换器能分辨5mV的电压，设其满量程电压为10V，试问其输入端数字量至少要多少位？,下页,上页,返回,图库,第16章,16.4 说明逐次逼近式A/D转换器的工作原理，试设计一软件模拟该A/D转换器的转换过程。16.5 简要说明计算机测试系统各组成环节的主要功能及其技术要求。,上页,返回,图库,结束,
