传感器与检测技术第3章传感器基本特性参考答案

传感器与检测技术第3章传感器基本特点参照答案第3章传感器基本特点一、单项选择题1、衡量传感器静态特点的指标不包括（）。A.线性度B.矫捷度C.频域响应D.重复性2、以下指标属于衡量传感器动向特点的讨论指标的是（）。A.时域响应B.线性度C.零点漂移D.矫捷度3、一阶传感器输出达到稳态值的50%所需的时间是（）。A.延缓时间B.上升时间C.峰值时间D.响应时间4、一阶传感器输出达到稳态值的90%所需的时间是（）。A.延缓时间B.上升时间C.峰值时间D.响应时间5、传感器的以下指标全手下于静态特点的是（）A．线性度、矫捷度、阻尼系数B．幅频特点、相频特点、稳态误差C．迟滞、重复性、漂移D．精度、时间常数、重复性6、传感器的以下指标全手下于动向特点的是（）A．迟滞、矫捷度、阻尼系数B．幅频特点、相频特点C．重复性、漂移D．精度、时间常数、重复性7、不属于传感器静态特点指标的是（）A．重复性B．固有频率C．矫捷度D．漂移8、对于传感器的动向特点，下面哪一种说法不正确（）A．变面积式的电容传感器可看作零阶系统B．一阶传感器的截止频率是时间常数的倒数C．时间常数越大，一阶传感器的频率响应越好D．提高二阶传感器的固有频率，可减小动向误差和扩大频率响应范围9、属于传感器动向特点指标的是（）A．重复性B．固有频率C．矫捷度D．漂移1/12传感器与检测技术第3章传感器基本特点参照答案10、无论二阶系统的阻尼比方何变化，当它碰到的激振力频率等于系统固有频率时，该系统的位移与激振力之间的相位差必为（）A.0°°°D.在0°和90°之间屡次变化的值11、传感器的精度表征了给出值与()相切合的程度。A.估计值B.被测值C.相对值D.理论值12、传感器的静态特点，是指当传感器输入、输出不随()变化时，其输出-输入的特性。A.时间B.被测量C.环境D.地理地址13、非线性度是测量装置的输出和输入可否保持()关系的一种胸襟。A.相等B.相似C.理想比率D.近似比率14、回程误差表示的是在()时期输出-输入特点曲线不重合的程度。A.多次测量B.同次测量C.正反行程D.不同样样测量15、已知某温度传感器为时间常数3秒的一阶系统，当碰到突变温度作用后，传感器输出指示温差的三分之一所需的时间为（）秒A．3B．1C．D

1/3二、多项选择题1．阶跃输入时表征传感器动向特点的指标有哪些（）A.上升时间B.响应时间C.超调量D.重复性2．动向响应可以采用多种方法来描述，以手下于用来描述动向响应的方法是：（）A.精度测试法B.频率响应函数C.传达函数D.脉冲响应函数3.传感器静态特点包括好多因素，以手下于静态特点因素的有（）。A．迟滞B.重复性C.线性度D.矫捷度4.传感器静态特点指标表征的重要指标有：（）A.矫捷度B.非线性度C.回程误差D.重复性5．一般而言，传感器的线性度其实不是很理想，这就要求使用必定的线性化方法，以手下于线性化方法的有:（）A.端点线性B.独立线性C.自然样条插值D.最小二乘线性三、填空题12、系统矫捷度越，就越简单碰到外界搅乱的影响，系统的牢固性就越。3、是指传感器在输入量不变的情况下，输出量随时间变化的现象。4、要实现不失真测量，检测系统的幅频特点应为，相频特点应为。2/12传感器与检测技术第3章传感器基本特点参照答案5、传感器的矫捷度是指。6、衡量传感器的静态特点的指标包括、、、和。（要求最少列出两种）7、一个高精度的传感器必定有优异的和____，才能完成信号无失真的变换。8、传感器的动向特点是指传感器测量动向信号时，传感器输出反响被测量的和变化的能力。研究传感器的动向特点有两种方法：和。9、阶跃响应特点是指在输入为时，传感器的输出随的变化特点。常用响应曲线的、、等参数作为评定指标。10、频率响应特点是指将不同样样而相等的正弦信号时间输入传感器，其输出正弦信号的幅值、相位与频率之间的关系。频率响应特点常用的评定指标是、、。11、某位移传感器，当输入量变化5mm时，输出电压变化300mv，其矫捷度为。12、某传感器为一阶系统，当受阶跃信号作用时，在t=0时，输出为10mV；t→∞时，输出为100mV；在t=5s时，输出为50mV，则该传感器的时间常数为：。13、已知某一阶压力传感器的时间常数为，若阶跃输入压力从25MPa变到5MPa，则二倍时间常数时的输出压力为。14、某测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%，当用它测量500Hz的正弦交变力时，其输出与输入幅值比和相位差分别为：及。四、简答题1、什么是传感器的静态特点它有哪些性能指标如何用公式表征这些性能指标2、什么是传感器的动向特点其剖析方法有哪几种3、什么是传感器的静特点主要指标有哪些有何实质意义4、什么是传感器的基本特点传感器的基本特点主要包括哪两大类讲解其定义并分别列出描述这两大特点的主要指标。(要求每种特点最少列出2种常用指标)五、计算题1、用某一阶环节的传感器测量常100Hz的正弦信号，如要求幅值误差限制在±5%以内，时间数应取多少若是用该传感器测量50Hz的正弦信号，其幅值误差和相位误差各为多少2、某温度传感器为时间常数τ=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三分之一和二分之一所需的时间。3、在某二阶传感器的频率特点测试中发现，谐振发生在频率216Hz处，并获得最大幅值比3/12传感器与检测技术第3章传感器基本特点参照答案为：1，试估计该传感器的阻尼比和固有角频率的大小。4、设某力传感器可作为二阶振荡系统办理，已知传感器的固有频率为800Hz，阻尼比ξ=，问使用该传感器测试400Hz的正弦力时，其幅值比A（ω）和相角差φ（ω）各为多少若该传感器的阻尼比可改为ξ=，问A（ω）和φ（ω）又将如何变化5、当被测介质温度为t1,测温传感器示值温度为t2时，有以下方程式建立：t1t20(dt2)/(d)当被测介质温度从25℃突然变化到300℃时，测温传感器时间常数120s，试确定经过480s后的动向误差。6、若一阶传感器的时间常数为，传感器响应的幅值百分误差在10％范围内，此时，最高值达，试求此时输入信号的工作频率范围。7、设一力传感器可以简化成典型的质量－弹簧－阻尼二阶系统，巳知该传感器的固有频率为f01000Hz，若其阻尼比为0.7，试问用它测量频率为600Hz的正弦交变力时，其输出与输入幅值比A()和相位差()各为多少。8、经过某检测装置测得的一组输入输出数据以下表所示。试用最小二乘法拟合直线,并求其线性度和矫捷度。x1234y9、试求以下一组数据的各种线性度：①端点线性度；②最小二乘线性度。x12345y10、试计算某压力传感器的迟滞误差和重复性误差（一组测试数据以下表示）。输出电压(mV)行程输入压力⑴⑵⑶（×105Pa）正行程4/12传感器与检测技术第3章传感器基本特点参照答案反行程第3章传感器基本特点一、单项选择题1、C2、A3、A4、B5、C6、B7、B8、C9、B10、B11、B12、A13、C14、C15、C二、多项选择题1、ABC2、BCD3、ABCD4、ABCD5、ABD三、填空题1、输出量变化；输入量变化2、高；差3、漂移4、常数；线性5、在稳态信号下输出量变化对输入量变化的比值6、线性度；矫捷度；迟滞；重复性；漂移7、静态特点；动向特点8、大小；波形；时域的阶跃响应法；频率响应法9、阶跃函数；时间；上升时间；响应时间；超调量、频率；幅值；通频带；时间常数；固有频率、60mv/mm12、13、MPa14、4/13；°四、简答题1、答：传感器的静态特点是它在稳态信号作用下的输入-输出关系。静态特点所描述的传感器的输入、输出关系式中不含有时间变量。传感器的静态特点的性能指标主要有：L①线性度：非线性误差Lmax100%YFS②矫捷度：Sn=dydxHmax100%③迟滞：HYFS5/12传感器与检测技术第3章传感器基本特点参照答案R④重复性：Rmax100%YFS⑤漂移：传感器在输入量不变的情况下，输出量随时间变化的现象。2、答：传感器的动向特点是指传感器对动向激励（输入）的响应（输出）特点，即其输出对随时间变化的输入量的响应特点。传感器的动向特点可以从时域和频域两个方面分别采用瞬态响应法和频率响应法来分析。3、答：传感器的静特点是当其输入量为常数或变化极慢时，传感器的输入输出特点，其主要指标有线性度、迟滞、重复性、分辨力、牢固性、温度牢固性、各种抗搅乱牢固性等。传感器的静特点由静特点曲线反响出来，静特点曲线由实质测绘中获得。平时人们依照传感器的静特点来选择合适的传感器。4、答：传感器的基本特点是指传感器的输入-输出关系特点。传感器的基本特点主要包括静态特点和动向特点。其中，静态特点是指传感器在稳态信号作用下的输入-输出关系，描述指标有：线性度（非线性误差）、矫捷度、迟滞、重复性和漂移；动向特点是指传感器对动向激励（输入）的响应（输出）特点，即其输出对随时间变化的输入量的响应特点，主要描述指标有：时间常数、延缓时间、上升时间、峰值时间、响应时间、超调量、幅频特点和相频特点。五、计算题11、解：一阶传感器频率响应特点：H(j)(j)1幅频特点：()arctan()1由题意有：A()15%，即215%1()22f200又T所以：0<<0.523ms0.523ms2f250100取，11A(1()2幅值误差：)1100%1.32%所以有：1.32%A()06/12传感器与检测技术第3章传感器基本特点参照答案相位误差：()arctan()9.3所以有：9.3()02、解：对传感器施加突变信号属于阶跃输入：0t<0单位阶跃信号：x(t){1t0进行拉氏变换：X(s)L[x(t)]0x(t)estdt1s一阶系统传达函数：H(s)Y(s)1X(s)1s所以：111Y(s)H(s)X(s)1ssss1对上式进行拉氏逆变换：y(t)1et/设温差为R，则此温度传感器的阶跃响应为：y(t)R(1et/)R(1et/3)当y(t)R时，则t3ln21.22s；33当y(t)Rt3ln12.08s时，则。2213、解：二阶系统A(){[1()2]42()2}2nn)11.4，0.36当n时共振，则A(max12所以：n2f22161357rad/sY(s)24、解：二阶系统传达函数：H(s)2nX(s)2s+2ns+n由题意：n800Hz,0.14则当400Hz时，1A(){[1()2]242()2}2{[1(400)2]2nn800

，H(j)1[1(2]2j())nn4001140.142(2}20.75821.15)8007/12传感器与检测技术第3章传感器基本特点参照答案2()20.14(400)80014()arctannarctanarctan40010.571()2)2751(n800911当0.7时，A()[0.49]21.05220.975，1161.4()14()arctan2arctan43.025111545、解：把输入看作从0到275的阶跃输入信号，则x(t)0,t0；x(t)275,t0输入信号的拉氏变换为:275X(s)s又dt2t2t10d即(0s1)t2st1(s)t2(s)1H(s)0s1t1(s)1275Y(s)H(S)X(S)0S1St进行拉氏反变换后，有()275(1120)yte480动向误差y(480)275275e1205.04（℃）6、解：传感器响应的幅值百分误差在10％范围内即相当于幅值比应大于0．7，可用＝0．5来确定输入信号工作频率范围的上限。所以得出上限频率为：0.50.5rad/s50rad/s0.0150fHz8Hz2可知：所求工作频率范围为0～8Hz。7、解：A(j)10.95222160040.72600100010008/12传感器与检测技术第3章传感器基本特点参照答案26000.71100052.7tan2600110008、解：设拟合直线方程为ya0a1x由已知输入输出数据，依照最小二乘法，有：2.211L4.112a0，A，X5.813a18.01411111112410∴AA234131030114410∵AA200∴方程有解103011A11A12130101.50.5(AA)AAA21A22201040.50.22.211114.120.1AL2345.859.818.0∴X(AA)1AL1.50.520.10.250.50.259.81.91∴a00.25，a11.91∴拟合直线为y0.251.91x∴输入x:1234输出y:理论值y?:9/12传感器与检测技术第3章传感器基本特点参照答案Ly∴L

y?:max0.18∴非线性误差为：Lmax0.18L100%100%2.25%YFS8矫捷度为:Sndy1.91dx9、解：①端点线性度：设拟合直线为：ykxb，依照两个端点(1,和(5,，则拟合直线斜率y2y110.102.20k1.975x2x1511.9751b2.20∴b0.225∴端点拟合直线为y1.975x0.225x12345y实质y理论=y实质-y理论00∴Lmax0.225L∴Lmax100%0.225100%2.23%yFS10.10②最小二乘线性度：设拟合直线方程为ya0a1x由已知输入输出数据，依照最小二乘法，有：10/12传感器与检测技术第3章传感器基本特点参照答案2.20114.0012a0L5.98，A13，X7.9014a110.1015111111112515∴AA131234515551