发布时间 : 星期二 文章传感器与检测技术习题答案--周杏鹏更新完毕开始阅读
2.8
答：测量误差总是客观存在的，但是真值一般是无法准确得到的，因此也就不可能准确的知道测量误差的准确值，由此引出测量不确定度的概念。
2.9
答：A类不确定度的评定时应用统计的方法，一般对同一被测参量进行n次等精度测量得到。 B类不确定度是在测量次数较少，不能用统计方法计算测量结果的不确定度时。
2.10
?
An
22u?u?u=0.17(cm)
??0.4218.18X? ，1 ??(?x?u)(x)=1/3*0.42=0.14(cm)
BCA
选取置信率为P=0.95，k=1.65
u=0.28(cm) U=k*则C该工件结果为 ?
?0.3（cm）（X=18.2P=0.95）
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第三章3.1
答：测量范围：是传感器或检测仪器按规定的精度对被测变量进行测量的允许范围。 上下限：测量范围的最小值和最大值分别称为测量下限和测量上限。
量程：用来表示测量范围大小，用测量上限和下限值的代数差表示。
反之只给出传感关系：给出传感器或者检测仪器的测量范围便值其测量上下限及量程， 器或者检测仪器的量程，却无法确定其上下限及测量范围。 3.2
答：灵敏度：是指测量系统在静态测量时，输出量的增量与输入量的增量之比。 分辨力：输出量发生变化时，输入量的最小变化量 二者不存在必然联系。3.3
，最差的是理论直线答：有理论直线法、端基法和最小二乘法。精度最高的是最小二乘法， 法。
3.4 ?
???，，阻尼比，对于二阶系统，取决于固有角频率答：对于一阶系统，决定于时间常数ntttt。等，，
响应时间放大倍数k.，峰值时间对于一个系统而言，延迟时间、上升时间rssp 是一个系统动态性能好坏的反映。3.5
k)(sY?)(H?s答： ?1)X(s21ss??22??nn 幅度特性表达式为k??)|?|H(jA(?) ??222?)]2((1[?[])???nn 专业文档供参考，如有帮助请下载。． k)A(?1000
kk.?11?1A(500)11% ，误差为134k?800)14kA(?1.14% ，误差为481253.6
答：不失真测量，需要检测系统的频率响应形为：?)(Y????j)j?(??e??)eH(()?AA 0?)(X3.7 ??5 C°），相对湿度不大于85%答：条件：没有加速度、振动、冲击及室温环境（20，大气?7）
kPa压力为（101。 步骤：略（P54）
3.8 略 3.9
答：主要因素：略（见P57）
可靠性指标：可靠度、失效率、平均寿命。
第四章
4.1 ?
?成正比的这种效应。 答：金属电阻丝的应变效应是指金属材料的电阻相对变化与其线应变 dR?C??K??(1?2)]??[(?12) mR金属电阻丝的应变灵敏度系数是指公式 专业文档供参考，如有帮助请下载。． K?C?)?2((?1?21)?。 中电阻应变量与几何应变量之间的比例系数m 同理，由教程公式（4-9）知半导体丝材的应变灵敏度系数为： K??E??2)?(1 s4.2
答：横向效应：将直的金属丝绕成敏感栅后，虽然长度相同，但应变状态不同，应变片敏感栅的电阻变化要比直的金属丝要小；横向效应使得测试的灵敏系数降低了；为了减小横向效应的影响可采用短接式或直角式横栅，采用箔式应变片也可有效地克服横向效应的影响。
4.3
答：电阻应变片温度误差是指当应变片的工作温度变化时应变计的输出会在正常输出基础上发生偏移的效应。
产生原因主要有两点：（1）温度变化引起应变片敏感栅电阻变化而产生附加应变。（2）试件材料与敏感材料的线膨胀系数不同，使应变片产生附加应变。
补偿方法可采用3中方法：（1）应变片自补偿可采用单丝自补偿或者双丝自补偿（2）桥路补偿法（3）热敏电阻补偿法。
4.4
答：直流电桥的基本形式如教程P75图4-10所示。
按桥臂工作方式的不同可分为：单臂工作电桥、双臂工作电桥和全臂工作电桥，分别如图本教材4-12、4-14、4-15所示。 电压输出计算公式：
nRRR???KUKU111??????? ?102RRRn)1(?111 单臂工作电桥：RRn32?? 此公式是忽略次要因素的简化公式。 其中UR?U1?? RR41。 0R21，此公式为精确公式。 双臂工作电桥：R?UU1?? 0R1，此公式为精确公式。全臂工作电
桥：
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4.5
FF
4?
SSE??
dL? L ）解：杨氏模量…………（1dR?K? sR ）…………
（ 2
SdR1010.5?12EK2??2?0.?10???式（14.6
）（2= 由公 s5FR10010.5?0 ）得：
解：产生正应变电阻变化而和R3a)所示，当重力F作用梁端部后，梁上表面R1 由图（ R4则产生负应变电阻变化，其应变绝对值相等。下表面R2和Fl6 ???????????? 42132Ebt RRRRR??????K4213??????? RRRRR4231FlR6?UUUUK?K??? 02REbt6?0.5?9.8?100mV8?217.???6 2411?3?2?10 4.7
解：如图﹙ａ﹚所示等截面悬梁臂，在外力F作用下，悬梁臂产生变形，梁的上表面受拉应变，而梁的下表面受压应变。当选用四个完全相同的电阻应变片组成差动全桥电路，则应变片如图﹙ｂ﹚所示粘贴。
（a）等截面悬臂梁
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应变片应变片
应变片粘贴方式(b)
测量电路 (c)
RR、所受应变方向相同， 电阻应变片所构成的差动全桥电路接线如图3-4﹙ｃ﹚所示，41RRRR、、
所受应变方向相同，但与所受应变方向相反。4231 该电路可采用桥路补偿法克服温度误差。
4.8
之～100pF变极距型电容传感器, 一般变极板间距离电容式传感器的起始电容在20答：① ，故在微位移测量中1/10?200m的范围内。最大位移应小于间距的间，极板间距离在25～ 应用最广。 ②变面积型电容式传感器，能够进行力、位移和转角的测量。绝可以用来测量纸张、③变介质型电容式传感器，变介质型电容传感器有较多的结构形式， 缘薄膜等的厚度，也可用来测量粮食、纺织品、木材或煤等非导电固体介质的湿度。4.9
形电路、差动运算放大式电路、二极管双T答：电容式传感器的测量电路主要有调频电路、 脉冲调宽电路等。 调频电路特点：
）转换电路生成频率信号，可远距离传输不受干扰。（1 0.01μm级位移变化量。）具有较高的灵敏度，可以测量高至（2 ）但非线性较差，可通过鉴频器（频压转换）转化为电压信号后，进行补偿。（3 运算放大式电路特点： ）解决了单个变极板间距离式电容传感器的非线性问题（1 专
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（2）要求Zi及放大倍数足够大
（3）为保证仪器精度，还要求电源电压的幅值和固定电容稳定 （4）由于Cx变化小，所以该电路实现起来困难
（5）输入阻抗高（避免泄漏）、放大倍数大（接近理想放大器） 二极管双T形电路特点和使用要求参见本教材P92~p93。 差动脉冲调宽电路特点参见本教材P94。
4.10
答：改变传感器总的电容量，甚至有时远大于应该传递的信号引起的电容的变化；使传感器电容变的不稳定，易随外界因素的变化而变化。可以采取静电屏蔽措施和电缆驱动技术。
4.11
边缘效应使电容传感器的灵敏度降低，而且产生非线性，绝缘结构可消除边缘效应的影响；屏蔽和电缆，消除寄生电容的影响，抗干扰。
解决办法：1、驱动电缆法；2、整体屏蔽法；3、采用组合式与集成技术。
4.12
答：采用可以差动式结构，可以使非线性误差减小一个数量级，且非线性误差大为减小。由于结构上的对称性，它还能有效地补偿温度变化所造成的误差。
4.13
答: 参见本教材P93~P94。
4.14
XX减小，等R可忽略。而高频时容抗答：低频时容抗和电阻较大，传输线的等效电感Lccf存这时接在传感器输出端相当于一个串联谐振，有一个谐振频率效电感和电阻不可忽略，0ff?
谐振频率时，串联谐振阻抗最小，电流最大，谐振对传感器的输在，当工作频率0L以上就要考
虑电缆线等效电感10MHz使电路不能正常工作。出起破坏作用，通常工作频率0的影响。
4.15
解：变极距平板型电容传感器输出的线性表达式
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dC??? dC 0 忽略高阶项非线性表达式为?Cdd???]1??[?CC???d?CCe?? lCd?0C
由题意得测量允许变化量mmdde001??0?. L04.16
解：?
1?1?
2?
dCd 00 线性度 ?
C 10S4*4*)PF/cm0.707(K???? 0r
1?1?
?d*aa*3.6*1010 *3.6*3.14*0.5*4*?2? 10S4*2*r)0.142(PF?C?? ?d*3.6*1010*3.6*3.14*0.5*4*
4.17
其工作原理是在被测带材电容测厚传感器是用来对金属带材在轧制过程中厚度的检测，答：这样极板与带材就构成了两个电的上下两侧各置放一块面积相等，与带材距离相等的极板，。把两块极板用导线连接起来成为一个极，而带材就是电容的另一个极，其总、C2容器C1，如果带材的