传感器技术基础习题

PAGEPAGE51章传感器技术基础衡量传感器的静态特性主要有那些？说明它们的含义。答：衡量传感器的静态特性主要有：线性度、回差、重复性、灵敏度、分辨力、阈值、稳定性、漂移、静态误差等。线性度是表征传感器输出-输入校准曲线与所选定的拟合直线之间的吻合（或偏离）程度的指标。回差是反映传感器在正反行程过程中输出-输入取下的不重合程度的指标。次变动时，所得特性曲线间一致程度的指标。灵敏度是传感器输出量增量与被测输入量增量之比。的分辨力。稳定性是指传感器在相当长时间内保持其性能的能力。需要的变化。精度是指传感器在满量程内任一点的输入值相对其理论值的可能偏离程度。0.02V/Ω放大器：100(放大倍数)；笔式记录仪：0.2cm/V求：(1)测温系统的总灵敏度；(2)4cm化值。（1）K0.450.021000.20.18cm/C（2）Kt记录仪笔尖位移L4cm时，所对应的温度变化值为:tL 4 22.22CK 0.18有一只压力传感器的校准数据如下表：00.51.01.52.0正行程0.00200.20150.40050.60000.7995反行程0.00300.20200.40200.60100.8005正行程0.00250.20200.40100.60000.7995反行程0.00350.20300.40200.60150.8005正行程0.00350.20200.40100.60000.7995反行程0.00400.20300.40200.60100.8005xx/105Pa2.5i1次1.0000压2次0.9995y/Vi3次0.9990端点法平移直线法线性度；最小二乘法线性度；重复性；回差；总精度。（1）求端点法平移直线法线性度6（3个输出电压的平均值。由两个端点的数据，可求出端点直线截距为b=0.0031V，斜率为y 0.99950.0031k

0.39856105V/x 2.50输入压力x/105Pai00.51.01.52.02.5y/Vi0.00310.20230.40140.60060.80000.9995输出电压理论值y/Vti0.00310.20240.40170.60090.80020.9995端点直线法误差y/V0.0000-0.0001-0.0003-0.0003-0.00020.0000i输出电压理论值y/V0.002950.202230.401510.600790.799950.99935端点直线法误差y/V0.000150.00007-0.00011-0.00019-0.000050.00015itiy=kx+b出电压的平均值与理论值的差值ti绝对值相等，即让截距改变为b0.00310.000300.00295V2ykxb论值之间的误差，结果如上表所示。端点平移直线法线性度为y y 0.00019e L yF.S.

100% kxF.S.

100% 0.398562.5求最小二乘法线性度i求出各个校准点正反行程输出电压的算术平均值，将其作为yi，见下表。i输入压力x/105Pai00.51.01.52.02.5输出电压平均值y/Vi0.00310.20230.40140.60060.80000.9995y/Vti0.00300.20230.40150.60080.80000.9993最小二乘法误差y/V0.00010.0000-0.0001-0.00020.00000.0002x7.5，yi

3.0069，xyi i

5.5022， xi

13.75nx

x

65.50227.53.0069k

ix2i

ix)2i

i 0.39853105V/613.757.52x2yxx

13.753.00697.55.5022b in

ix2

ix)2

i i 613.757.52i iy=kx+byti平均值与理论值的差值最小二乘法线性度为y y 0.0002e L yF.S.

100% kxF.S.

100% 0.398532.5求重复性对于每个校准点，按照贝塞尔公式求得33个反（3次测量结果按照贝塞尔公式求如下表所示。输入压力x/105Pai00.51.01.52.02.5正行程标准偏差0.00080.00030.00030.00000.00000.0005反行程标准偏差0.00050.00060.00000.00030.00000.0005从上表可知， ，取置信系数2，按照最小二乘法所得数据max e R yF.S.

100% 20.0008 100%0.398532.5求回差求出各校准点正行程和反行程输出电压的平均值，见下表。输入压力x/105Pai00.51.01.52.02.5正行程输出电压平均值y/V0.00270.20180.40080.60000.79950.99952i/V0.00350.20270.40200.60120.80050.9995(H yy)/V0.00080.00090.00120.00120.00100.00001imax1i2i从上表可以正反行程的最大差值H 1imax1i2imax He H yF.S.

100% 0.0012 100%0.398532.5求总精度e2e2e2e2e2L H R0.000220.001220.00162s

0.0020.2%有一只温度传感器，其微分方程为30dy3y0.15dt式中，y灵敏度。解：将温度传感器微分方程两边同除以3，得10dyy0.05xdt与一阶传感器的微分方程dyykx相比较，可知该传感器的时间常数dt10s，静态灵敏度k0.05mV/。尼比=0.60Hz正弦变化的外力时会产生多大的振幅相对误差和相位误差？解：二阶传感器的幅频特性和相频特性分别为A()

1 ，()arctan /1/1/22/2nn2n

2fn

nf为被测信号角频率。代入数据，求得A()0.947，()52.7)15.3%（负值说明实际振幅小于理想振幅位误差为52.7（负值说明输出信号的相位落后于输入信号。25KHz和10KHz解：根据二阶传感器的幅频特性1/1/22/2nn25KHz10KHz正弦变化的外力时，A=1.14；用固有频率为35K