传感器与测试技术作业参考答案

1、第一次作业答案 1 V2 V3X4X 5X 6X 7X 8J9J 10 V 1、敏感元件、转换元件 2、电容式3、被测构件4、线性度5、图6、输出、输入7、传感器的分辨率、分辨率 &高精度 9、电压、电流 10、直流电桥和交流电桥 三、1.模拟信号和数字信号，模拟信号的如电阻式传感器、电容式传感器等，数字信号的如光电式编码器 2. p41页，常用的分类方法有按选频作用进行分类（低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器、带阻滤波器）、根据构成滤波器的元器件类型进行分类（CR LC或晶体谐振滤波潜）、根据构成滤波器的电路性质 进行分类（有源滤波器、无源滤波器）、根据滤波器所处理信号的性质进行分类

2、（模拟滤波器和数字滤波器） 3.电阻应变片的工作原理是基于应变一电阻效应制作的，即导体或半导体材料在外力的作用下产生机械变形时，其电阻值相应的发生变化,这种现象称为应变电阻效应。 电阻应变片的工作原理是基于应变效应。电阻应变片的测量原理为：金属丝的电阻值除了与材料的性质有关之外，还与金属丝的长度，横截面积有关.将金属丝粘贴在构件上，当构件受力变形时,金属丝 的长度和横截面积也随着构件一起变化，进而发生电阻变化.dR/R=Ks* £其中,KS为材料的灵敏系数,其物理 意义是单位应变的电阻变化率，标志着该类丝材电阻应变片效应显着与否。£为测点处应变，为无量纲的量，但习惯上仍给以

3、单 位微应变，常用符号U表示.由此可知，金属丝在产生应变效应时，应变£与电阻变化率dR/R成线性关系,这就是利用金属应变片来测量构件应变的理论基础。 4 课本74页傅：以上电棒中L IV兄量海对：对加.邛U善试伴柏时的桥卜播据电桥输出的加减待性产生的辙出电压为：童力后.电桥毛古平断5课本71页f示的其“织电“为5灵” “ 2 生5 IMMfcf由戎（3 一切可知：T 松=0. 021 ，/? = d/f =OtO21 ng兰灵生单住轴向拉伸应变后的金属建电阻僵为1.。21 Qi6当金属线材受到单位拉力时，由于整根金属线的每段都受到同样大小的拉力，其应变也是相同的，故线材总电阻 的增加

4、值为各微段电阻增加之和。但整根金属线材弯折成栅状，制成应变片后,在应变片的灵敏轴向施以拉力，则直线段部分的电阻丝仍产生沿轴向的拉伸应变，其电阻式增加的，而各圆弧段，除了有沿轴向产生的应变外，还有在与轴向垂直的方向上产 生的压 缩应变，使得圆弧段截面积增大，电阻值减小.虽然金属丝敏感栅的电阻总的变现为 增加，但是，由于各圆弧段电阻减小的影响，使得应变片的灵敏系数要比同样长度单纯受轴向力的金属丝的灵敏系数小，这种由弯折处应变的变化使灵敏系数减小的现象称为应变片的横向效应。H1金屈电阻应变丝的结构7和8课本23页两相对桥壁的阻抗的乘积相等n即当电桥+而虻械.轴欠-机"八.火电口 卬,若关健

5、出力°，由此吁借HT出电日/ R9金属丝的灵敏系数KS是发生金属丝单位应变所引起的电阻值得相应变化。课本72(37)到晞变圈歉的愉度其理鹭!空向力引起的应变片电，相b变化（AN/腐）与只，;I起泊“科表 磴建片的灵It条敷.通常J A表小.即：2）灵敏系数呼成全月减安装C被刑试件，o但必勺杲敏系数K改晟 小10o课A去示应变片的电阻变化与试件应变的关系 它癖接关系优秀的市要标志一般要求人他屋M大而II隐置j*于髀修机/；:变的矢rr17%'1月的横向交淮等因靠的彩响,应变片白于其内部金R A13-4）人值一般是件性产厂家给出。On O- 3-14 供电的电愣由门M;对等号电桥

6、内;电桥的稔出为:U.二曲=v/(w + AK + 4勺- A« = /AK可更.果用怛流罪供电的等臂电椅的输出电用与电阻殳化.和恒流源电流南关.而 与温度无关.故得不受温度的给叫.这是怛浓毒健电电低的一大优点,但这料电路 中.一个传感d就要占用一个恒流源,这在实际应用中有时限不方便电第二次作业答案X V V 4课本116页输出阻抗X 5J6电动势式传感器X 7X 8 X 9V V 1热电效应2热电效应3汤姆逊电动势4弱、局5电源U、电容器Ca6电荷发生器7逆压电效应8压电效应9超声波换能器10o开磁路、角速度1并联和串连，并联的特点为：输出电容为单片电容的两倍,输出电压等于单片电压

7、.极板上的电荷为单片电压的两倍.串连接法的特点：输出电荷等于单片电荷，输出电压为单片电压的两倍,总电容为单片电容的一半。2根据压电式传感器的等效电路，其输出可以是电压，也可以是电荷。其前置放大器也有两种形式：电压放大器和电荷 放大潜3输出电荷与输入压强成正比关系（课本120）讣中间温度定律R果内同的两种中时热电动势为。小（.斑点度为A 一时% 1-2 A中间卷IS定律示盒图在由A、B两种导体组成的热电偶回路中，将冷端断开，接入第三体或更多种导体，只要保 证接入端的温度相同，则回 路的总电动势不变，又被称为第三导体定律。5有标准电极定律可知，银倍合金与考铜热电偶的热电动势应等于银铭合金与纯铝热电

8、偶及其纯伯与考铜热电偶的热电动势之和，即馍铝合金与考铜组合而成的热电偶所产生的热电动势为 1. 8+31 =4. 9mV对轨元件可貌朋琬求恒压酿-如新-11所示.恒压嗯动电悯单J目性皴卷我肝鬻要求P高挟合；随懿昵强8JM谶寿麻主妾驱是因A1淤元胸入作fl瞬戟代靶Io曲牌环恒就麟啪度者且勰高T雍度郸小 St三5il%i%八%弹昶瓢魄I吼啡耦电压的靛性性压IfW常'咖式各有脐I点应腿工假定皈动方式.图/T/霍耳元件观动电路M fe三(b <<1EVS/3TI& 135页查K型热电偶分度表得cab （ 30, 0） 1 o 203mV可得eAB（-0）= eAB （To）

9、 + sab （ To, 0）=24. 124+1. 203二25. 327 MV由K型热电偶分度表反查得T=610C9热电偶电动势的大小是热端温度和冷端温度的函数差，为保证输出热电动势是被测温度的单值函数，必须使冷端温度保持恒定；热电偶分度表给出的热电势是以冷端温度0摄氏度为依据的，否则会产生误差.10课本138页n.J J t J I- Via 3 If S 5 . ，乂f f r J f fjU ;t % 0,-篇图437所4 滋if-啾;薄时* FF 双的两站 逊以先翳名M在薄片的垂直方向上施 梵电哲G强徵为R怛 磁场。那么在薄片的号外荷供会X生一个与控制电流/和磁惑 用以度R的盍更成

10、比例的电动勿"这个电动孙称为木尔电 动, &一现象称为霍尔毁应该半导体谏片为嬴尔元件。第三作业答案1 J2J3J4X 5 J6X说的不全面，共有三种，电离室，闪烁探测器和G-M计数管7、X温度8J 9 J 10 J 11X是伽马丫射线12 J 13、X光电效应14、X精度高15、X球心 做阳极二、1、金属探伤、密度2、红外辐射量、电量3、光电效应4、外光电效应5、CCD图像传 感器6、半导体的光电效应7、中红外区和近红外区8、光栅栅距、移动方向和位移量课本159页9、P193页三种，分别为电离室、闪烁探测器和G-M计数管10、P181页，交变，交变11、P159页，移动方向和

11、位移量12、P186页弱、强13、P186页高、短、不明显、好14、P147页光敏电阻、15、P148页光电池16、P151页光纤传感器17、P155页光电编码器18、P155页数字信号、计算机和显示装置、19、P158页标尺光栅、光路系统20、P158页莫尔条纹现象1、P151页光纤传感器是近儿年来迅速发展起来的一种新型传感器，他具有抗电磁干扰、电绝缘性好。灵敏度高等一系列优点，而且还有广泛的应用前景。邂光导纤维购传光特性'将密测物理蛮化殊换俎避坦1强度位、倜振态感器就足光纤传感器& _光纤传感器是近几十年来迅速廉稣前二种新型传感器，它具除馨燮J芒芟一t W）等一系列优点乞因

12、型宾卷匚迦馨闭F%景一光纤具有很叠绢的性能如抗射丽%wt%性能绝缘、无感应的电气性歉能倏细质它腿够在人达不到的地方（如高温区）或者纯的化警麴C H亦用而且还能超越人的生理U又度次站人M的地！ X （如核辆射区）起到人舸耳H的作用、 血HS映八-人阿感官所感受不到的外界信息DSM：2、P168电荷耦合元件也可以成为CCD图像传感器。CCD是一种半导体器件，能够将光学影像转化成数字信号，CCD上植入的微小光敏物质成为像素，一块CCD上包含的像素数越多，其提供的画面分辨率越高.CCD的作用好比胶片，但它将图像像素转换为数字信号.3、 P148迪也艮二种d%各光能割曲走的架电器件”光电迪的丁作原理及符

13、先f%J所示。硅光电池是在一块忡型 (或F型)硅片上，用扩敢的方迭掺人一些P型或、孙 杂质*而形成的一个大面积的PN结。当人射光Hft %PN 结上时，形成P1X为正，讨区械的光生电动势口若PN结口负靴相连接+则在电路上有电流通过。U= R- HM光Xz 7-/一 I(a)(b)4、P146 一是先将非电量的变化装换成光电量的变化；二是通过光电器件的作用，将光量的变化转化成电量的变 化.这样就实现了将非电量的变化转化成电量的变化的目的.5、P146光电效应现象的不同特征，可将光电效应分为了类：(!)外光电效应C外光电效应是指在光线的照射T'使电子从物体炭面逸出的厩衣 如光电管、光电倍增

14、管等 都属于这光光电器件”(2)内光电效傥。内光电效应是指在光线的照射F,使物休的电阻率绘生改变的现轨如光敏电阻等就属于这 类光电器件。(3)光生伏特效应。光左伏持效应呈指在光线的照射F,使物体产生-一定方向的电曲势的现象*如光敏二极 誓，光敏三极管、光电池等都属于这类光电器件6、A PZT热电元件B FET管(场效应管是电压控制元件，而晶体管是电流控制元件。在只允许从信号源取较少电流的情况下，应选用场效应管;而在信号电压较低，乂允许从信号源取较多电流的条件下，应选用晶体管.)C滤光器7、 P181 页如册一所g热盹探制是探测”*匚羸忑春羲二舄二痂何右局判用T门右极化现获的热隔体(“铁屯体比实

15、现的铁电井的(中很匕的电蔺'WAAHt柑JtiW红外辐射照射到Li经枇化的恢电体樽片占面上时、卷训屈薄宙扯度升 高便极化换度降低+ VSfij电荷减少，这就相当尸释枚I一部，砂如辗将口勺载电用与铁胸片相连、则负载电la上 会产生电俏子输出输出仗号的大小取i夬J独%眼度变化瞬快从向反映出人射红外辐射前强弱由此町见* 的电 巫响炖率正比于人崎辆射出巧忸定的红外”(q寸胆口寸存热帝电榇鹉黠【一时探剧器喷弟电佶话输出，冈为只令啪铁电 体胡度d f-%匕过程中才佥输出电估砖所乩盂哥勺狂业铜射一一进行调制求便+H电辐射射.不断地引起蜷电体的温俭症 4，H%如露(T事TFWTn立塑岱号，一，-，一口

16、 tto第四次作业一、IX 2JP205页，这种出现较晚，3' J P207页4、X P209页5、万物1页加速度传感器6 V P212 7、X P234 页电信号 8> V P248 页 9J P250 10、X P250 开发时间少二、1、CCD课本P234页2、检测和识别 课本P236页3、课本P239页冷热和软硬4、气 敏传感器阵列和分析处 理器 课本的P240 5、金属氧化物半导体传感器 课本P240页6、种 类和浓度 课本P241 7、味觉传感P242 8、 硬件、软件平台课本P248 9、模糊传感器、 网络传感器10、声波、电信号课本P244页三、1、课本P245页

17、B52语音识别轨址谣音识别技术就是让机器强传惑器血过识别和理解过程转嘴为相他的采集的语音%施勺技术H其以的 "飞所屁号1 j转|g矩阵一比校 4% M邛1待征提卓j话普LW-JT语音诛别的过程如下匕程从语音st形中1t%c I三时闻弃化的选音喘解娜的握肮肩息罔摆压*令特征摄耳（的H菇魁京书声学特hE%.取既圮耆信号的时蜃特性.特姗的it丙-也AffiisfF'曾?丁蕈过取必彳直在-小厚谒音韦麻协/幢与袖Ja扒号IW；指的甘柝区闾逋褊又赖忆直|哪时审音段曲的能札、T ”的1/2>1£l-3p并山占V%戡认为兄¥ F焉颤的社理 号贼行提“砒MIJ Ua

18、Ie MLJi 址谄 /识音建立发濠? ift艮%WW的时快由廿的特的语弄特袖的时同别系吧产；目的白己岬个握怔受序列和每个sew之阎的h啤:害凉M未粤”J进耸好的特M刖jMeef的披什肿谢柏“目出加加禺”曲凯“濯的“睦通M杓。口2、包括数值型、布尔型、字符串型、枚举型、动态数据类型；数值型数据类型用于表示各 种不问类型的数字，3、信号发生和信号的调 3理课本P267页1）信号发生*很冬情况需要在没有硕件的条件下对系统进行仍直或验证系统罡否iE忽;在臬些情况卜可能还缶要通过WA变换向哽件输入波积这时候就需鉴用波形0俩数来模拟产“川我的波形了洁号按不同的需求既嗣用波形数据搪妣示也可纱“维3-维数组但是,渡数据类型还包雷了采样率信息：山熬示采样实际上.数数组S波形数据的y分就是周期。采样率“皿因此。L A VIEW有两个“信号发数据类型表示的波-发生M函数面板，其申H波形生成精面板用于产生波形信号上成”面板用T 产主一维数纽表示的波形信号T通过这两（用户很容易就町以得到需要的各种波形”；a%- A-%ifr ItZ 13-lrfi 1 计 F