第一章習題答案
1．什麼是感測器？它由哪幾個部分組成？分別起到什麼作用？
解：感測器是一種以一定的精確度把被測量轉換為與之有確定對應關係的、便於應用的某種物理量的測量裝置，能完成檢測任務；感測器由敏感元件，轉換元件，轉換電路組成。敏感元件是直接感受被測量，並輸出與被測量成確定關係的物理量；轉換元件把敏感元件的輸出作為它的輸入，轉換成電路參量；上述電路引數接入基本轉換電路，便可轉換成電量輸出。
2．感測器技術的發展動向表現在哪幾個方面？
解：（1）開發新的敏感、感測材料：在發現力、熱、光、磁、氣體等物理量都會使半導體矽材料的效能改變，從而製成力敏、熱敏、光敏、磁敏和氣敏等敏感元件後，尋找發現具有新原理、新效應的敏感元件和感測元件。
（2）開發研製新型感測器及組成新型測試系統
mems技術要求研製微型感測器。如用於微型偵察機的ccd感測器、用於管道爬壁機械人的力敏、視覺感測器。 研製仿生感測器研製海洋探測用感測器研製成分分析用感測器研製微弱訊號檢測感測器
（3）研究新一代的智慧型化感測器及測試系統：如電子血壓計，智慧型水、電、煤氣、熱量表。它們的特點是感測器與微型計算機有機結合，構成智慧型感測器。系統功能最大程度地用軟體實現。
（4）感測器發展整合化：固體功能材料的進一步開發和整合技術的不斷發展，為感測器整合化開闢了廣闊的前景。
（5）多功能與多引數感測器的研究：如同時檢測壓力、溫度和液位的感測器已逐步走向市場。
3．感測器的效能引數反映了感測器的什麼關係？靜態引數有哪些？各種引數代表什麼意義？動態引數有那些？應如何選擇？
解：在生產過程和科學實驗中，要對各種各樣的引數進行檢測和控制，就要求感測器能感受被測非電量的變化並將其不失真地變換成相應的電量，這取決於感測器的基本特性，即輸出—輸入特性。衡量靜態特性的重要指標是線性度、 靈敏度，遲滯和重複性等。
1）感測器的線性度是指感測器的輸出與輸入之間數量關係的線性程度；
2）感測器的靈敏度s是指感測器的輸出量增量δy與引起輸出量增量δy的輸入量增量δx的比值；
3）感測器的遲滯是指感測器在正（輸入量增大）反（輸入量減小）行程期間其輸出-輸入特性曲線不重合的現象；
4）感測器的重複性是指感測器在輸入量按同一方向作全量程連續多次變化時，所得特性曲線不一致的程度。
5）感測器的漂移是指在外界的干擾下，輸出量發生與輸入量無關的、不需要的變化。漂移包括零點漂移和靈敏度漂移等。
感測器的動態特性是指其輸出對隨時間變化的輸入量的響應特性：頻率響應、時間常數、固有頻率和阻尼比等。
1）瞬態響應特性：感測器的瞬態響應是時間響應。在研究感測器的動態特性時，有時需要從時域中對感測器的響應和過渡過程進行分析。
這種分析方法是時域分析法，感測器對所加激勵訊號的響應稱瞬態響應。常用激勵訊號有階躍函式、斜坡函式、脈衝函式等。
2）頻率響應特性：感測器對正弦輸入訊號的響應特性，稱為頻率響應特性。頻率響應法是從感測器的頻率特性出發研究感測器的動態特性。
為了減小動態誤差和擴大頻率響應範圍，一般是提高感測器固有頻率ωn。
4．某位移感測器，在輸入量變化5 mm時，輸出電壓變化為300 mv，求其靈敏度。
解：其靈敏度
第二章習題答案
1．什麼是應變效應？什麼是壓阻效應？什麼是橫向效應？
解：應變效應，是指在導體產生機械變形時，它的電阻值相應發生變化。
壓阻效應，是指半導體材料在某一軸向受外力作用時，其電阻率ρ發生變化的現象。
橫向效應，是指將直的電阻絲繞成敏感柵後，雖然長度不變，應變狀態相同，但由於應變片敏感柵的電阻變化較小，因而其靈敏係數k較電阻絲的靈敏係數k0小的現象。
2、試說明金屬應變片與半導體應變片的相同和不同之處。
解：金屬應變片由敏感柵、基片、覆蓋層和引線等部分組成。金屬電阻應變片的敏感柵有絲式、箔式和薄膜式三種。
箔式應變片是利用光刻、腐蝕等工藝製成的一種很薄的金屬箔柵，其優點是散熱條件好，允許通過的電流較大，便於批量生產，可製成各種所需的形狀；缺點是電阻分散性大。薄膜式應變片是採用真空蒸發或真空沉澱等方法在薄的絕緣基片上形成0.1μm以下的金屬電阻薄膜的敏感柵，最後再加上保護層。
它的優點是應變靈敏度係數大，允許電流密度大，工作範圍廣。
半導體應變片是用半導體材料製成的，其工作原理是基於半導體材料的壓阻效應。半導體應變片的突出優點是靈敏度高，比金屬絲式應變片高50～80倍，尺寸小，橫向效應小，動態響應好。但它有溫度係數大，應變時非線性比較嚴重等缺點。
3、 應變片產生溫度誤差的原因及減小或補償溫度誤差的方法是什麼？
解：電阻應變片產生溫度誤差的原因：當測量現場環境溫度變化時，由於敏感柵溫度係數及柵絲與試件膨脹係數之差異性而給測量帶來了附加誤差。
電阻應變片的溫度補償方法：通常有線路補償法和應變片自補償兩大類。
1）電橋補償是最常用的且效果較好的線路補償法。電橋補償法簡單易行，而且能在較大的溫度範圍內補償，但上面的四個條件不一滿足，尤其是兩個應變片很難處於同一溫度場。
2）應變片的自補償法是利用自身具有溫度補償作用的應變片。
4、鋼材上貼上的應變片的電阻變化率為0.1%，鋼材的應力為10kg/mm2。試求
① 求鋼材的應變。
② 鋼材的應變為300×10-6時，貼上的應變片的電阻變化率為多少?
解：① 是δr/r=2（δl/l）。因為電阻變化率是δr/r=0.001，所以δl/l（應變）=0.0005=
② 因5、如係題圖1-1所示為等強度梁測力系統，為電阻應變片，應變片靈敏度係數，未受應變時，當試件受力時，應變片承受平均應變，求
（1）應變片電阻變化量和電阻相對變化量。（2）將電阻應變片置於單臂測量電橋，電橋電源電壓為直流3，求電橋輸出電壓是多少
（a） （b）
習題圖1-1等強度梁測力系統
解： （1），
解：（2）
設橋臂比，分母中可忽略，並考慮到平衡條件，則上式可寫為：
6、單臂電橋存在非線性誤差，試說明解決方法。
解：為了減小和克服非線性誤差，常採用差動電橋在試件上安裝兩個工作應變片，乙個受拉應變，乙個受壓應變，接入電橋相鄰橋臂，稱為半橋差動電路，由教材中的式（2-42）可知，uo與δr1/r1呈線性關係，差動電橋無非線性誤差，而且電橋電壓靈敏度kv=e/2，比單臂工作時提高一倍，同時還具有溫度補償作用。
第三章習題答案
1． 為什麼電感式感測器一般都採用差動形式?
解：差動式結構，除了可以改善非線性，提高靈敏度外，對電源電壓、頻率的波動及溫度變化等外界影響也有補償作用；作用在銜鐵上的電磁力，是兩個線圈磁力之差，所以對電磁力有一定的補償作用，從而提高了測量的準確性。
2. 交流電橋的平衡條件是什麼？
解：由交流電路分析可得
要滿足電橋平衡條件，即，則有：
3．渦流的形成範圍和滲透深度與哪些因素有關?被測體對渦流感測器的靈敏度有何影
響? 解：電渦流的徑向形成範圍大約在感測器線圈外徑的1.
8～2.5倍範圍內，且分布不均勻。渦流貫穿深度，定義在渦流密度最大值的處。
被測體的平面不應小於感測器線圈外d的2倍，厚度大於2倍貫穿度h時，感測器靈敏度幾乎不受影響。
4．渦流式感測器的主要優點是什麼?
解：電渦流式感測器最大的特點是能對位移、厚度、表面溫度、速度、 應力、材料損傷等進行非接觸式連續測量，另外還具有體積小，靈敏度高，頻率響應寬等特點，應用極其廣泛。
5．電渦流感測器除了能測量位移外，還能測量哪些非電量？
解：還可以對厚度、表面溫度、速度、 應力、材料損傷等進行非接觸式連續測量。
第四章習題答案
1．某電容感測器（平行極板電容器）的圓形極板半徑，工作初始極板間距離，介質為空氣。問：
（1）如果極板間距離變化量，電容的變化量是多少？
（2）如果測量電路的靈敏度，讀數儀表的靈敏度（格／mv）在時，讀數儀表的變化量為多少？
解：（1）根據公式 ，其中s=
（2）根據公式 ，可得到=
2．寄生電容與電容感測器相關聯影響感測器的靈敏度，它的變化為虛假訊號影響感測器的精度。試闡述消除和減小寄生電容影響的幾種方法和原理。
解：電容式感測器內極板與其周圍導體構成的「寄生電容」卻較大，不僅降低了感測器的靈敏度，而且這些電容（如電纜電容）常常是隨機變化的，將使儀器工作很不穩定，影響測量精度。因此對電纜的選擇、安裝、接法都有要求。
若考慮電容感測器在高溫、高濕及高頻激勵的條件下工作而不可忽視其附加損耗和電效應影響時，其等效電路如圖4-8所示。圖中l包括引線電纜電感和電容式感測器本身的電感；c0為感測器本身的電容；cp為引線電纜、所接測量電路及極板與外界所形成的總寄生電容，克服其影響，是提高電容感測器實用性能的關鍵之一；rg為低頻損耗併聯電阻，它包含極板間漏電和介質損耗；rs為高濕、高溫、高頻激勵工作時的串聯損耗電組，它包含導線、極板間和金屬支座等損耗電阻。
此時電容感測器的等效靈敏度為
4-28）
當電容式感測器的供電電源頻率較高時，感測器的靈敏度由kg變為ke，ke與感測器的固有電感（包括電纜電感）有關，且隨ω變化而變化。在這種情況下，每當改變激勵頻率或者更換傳輸電纜時都必須對測量系統重新進行標定。
3．簡述電容式感測器的優缺點。
解：優點：(1) 溫度穩定性好(2) 結構簡單(3) 動態響應好（4）可以實現非接觸測量，具有平均效應
缺點：（1）輸出阻抗高，負載能力差（2）寄生電容影響大
4．電容式感測器測量電路的作用是什麼？
解：電容式感測器中電容值以及電容變化值都十分微小，這樣微小的電容量還不能直接被目前的顯示儀表顯示，也很難被記錄儀接受，不便於傳輸。這就必須借助於測量電路檢出這一微小電容增量，並將其轉換成與其成單值函式關係的電壓、電流或者頻率。
電容轉換電路有調頻電路、運算放大器式電路、二極體雙t型交流電橋、脈衝寬度調製電路等
5．下圖為變極距型平板電容感測器的一種測量電路，其中cx為感測器電容，c為固定電容，假設運放增益a=∞，輸入阻抗z=∞；試推導輸出電壓u0與極板間距的關係，並分析其工作特點。
題圖4-1
式中負號表示輸出電壓的相位與電源電壓反相。上式說明運算放大器的輸出電壓與極板間距離d線性關係。運算放大器電路解決了單個變極板間距離式電容感測器的非線性問題。
但要求zi及放大倍數k足夠大。為保證儀器精度，還要求電源電壓的幅值和固定電容c值穩定。
第五章習題答案
1．簡述正、逆壓電效應。
解：某些電介質在沿一定的方向受到外力的作用變形時，由於內部電極化現象同時在兩個表面上產生符號相反的電荷，當外力去掉後，恢復到不帶電的狀態；而當作用力方向改變時，電荷的極性隨著改變。晶體受力所產生的電荷量與外力的大小成正比。
這種現象稱為正壓電效應。反之，如對晶體施加一定變電場，晶體本身將產生機械變形，外電場撤離，變形也隨之消失，稱為逆壓電效應。
2．壓電材料的主要特性引數有哪些？
感測技術 B答案
感測技術試題 b卷考試時間 90min 一 填空題 2 15 30 1 感測器是一種將輸入量轉換成與之有確定關係的輸出量的測量裝置。2 感測器的頻率相應特性評定指標有 通頻帶bw 時間常數 固有頻率 0。3 壓阻器件本身受到溫度影響後，要產生零點溫度漂移和靈敏度溫度漂移，因此需採用溫度補償措施。4 ...
電力電子技術課後習題答案 王兆安
機械工業出版社 第一章電力電子器件 1.1 使閘流體導通的條件是什麼？答 使閘流體導通的條件是 閘流體承受正相陽極電壓，並在門極施加觸發電流 脈衝 或者uak 0且ugk 0 1.2 維持閘流體導通的條件是什麼？怎樣才能使閘流體由導通變為關斷？答 維持閘流體導通的條件是使閘流體的電流大於能保持閘流體...
《感測器技術》課程標準
感測器與檢測技術 課程標準 目錄一 課程名稱 二 適用專業 三 必備基礎知識 四 課程的地位和作用 五 主要教學內容描述 模組一 感測器基礎知識 模組二 溫度量的檢測 模組三 力與壓力檢測 模組四 位移量檢測 模組五 位置與轉速的檢測 模組六 液體與流量的檢測 模組七 環境量的檢測 六 重點和難點 ...