《传感器与检测技术》习题集10及答案

传感器与检测技术习题10

一、简答题（30分，6分/题）

1、传感器（或测试仪表）在第一次使用前和长时间使用后

需要进行标定工作，请问标定的意义？

2、压电式传感器的前置放大器的作用是什么？电压式与电

荷式前置放大器各有何特点？

3、简述霍尔电动势产生的原理。

4、如何减少测量系统误差，随机误差对传感器性能的影响？

5、什么是金属应变片的灵敏系数？请解释它与金属丝灵敏

系数的区别。

二、计算题（20分，10分/题）

1、设7次测量某物体的长度，其测量的结果分别为：9.8

10.010.19.910.310.115厘米，若忽略粗大误差和系统

误差，试求在99.73%的置信概率下，对被测物体长度的最小估

计区间。

2、将一只灵敏度为0.08mv/°C的热电偶与毫伏表相连，已知

接线端温度为50℃,毫伏表的输出为60mv,求热电偶热端的温

度为多少？

三、分析/证明题（32分，8分/题）

1、系统的系统响应带宽与传感器的响应带宽无关，请问这

种说法正确吗？试述理由。

2、PtlOO和Cu50各代表什么传感器？分析热电阻传感器测

量电桥之三线、四线连接法的主要作用。

3、温度对光电流影响不大，所以光电传感器在使用中不需

要进行温度补偿，此观点正确否，为什么？

4、智能传感器只是将被测信号数字化，意义不大，你同意

此观点否？分析说明你的理由。

四、设计题（18分）

根据你所掌握传感器知识，设计一套湿度测量传感器（包括

敏感元件的选择、测量电路的设计、采用的温度补偿及抗干扰措

施）。

传感器与检测技术习题10答案

一、简答题（30分，6分/题）

1、传感器（或测试仪表）在第一次使用前和长时间使用后

需要进行标定工作，请问标定的意义？

答：传感器的标定分为静态标定和动态标定两种。静态标定

的目的是确定传感器静态特性指标，如线性度、灵敏度、滞后和

重复性等。动态标定的目的是确定传感器的动态特性参数，如频

率响应、时间常数、固有频率和阻尼比等。

2、压电式传感器的前置放大器的作用是什么？电压式与电

荷式前置放大器各有何特点？

答：作用是将输出电压放大，并与输入电压或输入电流成正

比。

电压放大器将压电式传感器的高输出阻抗经放大器变换为

低阻抗输出，并将微弱的电压信号进行适当放大，但其所接配的

压电式传感器的电压灵敏度将随电缆分布电容及传感器自身电

容的变化而变化，而且电缆的的更换得引起重新标定的麻烦。

电荷放大器是一种具有深度电容负反馈的高增益运算放大

器，其虽然允许使用很长的电缆，并且电容Ce变化不影响灵敏

度，但它比电压放大器价格高，电路较复杂，调整也比较困难。

2、简述霍尔电动势产生的原理。

答：将一块半导体薄片置于磁感应强度为B的磁场中，当有

垂直于磁场的电流I通过时，在垂直于电流和磁场的方向上将产

生电动势UH，称为霍尔电动势。

3、如何减少测量系统误差，随机误差对传感器性能的影响？

答：1.引入更正值法；2.替换法；3.差值法；4.正负误差相

消法；5.选择最佳测量方案。

4、什么是金属应变片的灵敏系数？请解释它与金属丝灵敏

系数的区别。

答：应变片一般做成丝栅状，测量应变时，将应变片贴在

试件表面上，试件的变形很容易传到应变片上。金属应变片的灵

敏系数与金属丝灵敏系数是不同的。第一，零件的变形是通过剪

力传到金属丝上的。第二，丝沿长度方向承受应变时，应变片弯

角部分也承受应变，其截面积变大，则应变片直线部分电阻增加

时，弯角部分的电阻值减少，也使变化的灵敏度下降。因此，应

变片的灵敏系数比金属丝灵敏系数低。

二、计算题（20分，10分/题）

1、设7次测量某物体的长度，其测量的结果分别为：9.8

10.010.19.910.310.115厘米，若忽略粗大误差和系统

误差，试求在99.73%的置信概率下，对被测物体长度的最小估

计区间。

答：忽略最后一个值，平均值

.9.8+1。+1。.1+9.9+1。.3+1。.1二］003,

6

Pi=9.8-10.03=-0.23,p2=-0.03,p3=0.07,p4=-0.13,p5=0.27,p6=0.07

ZIAI

^=-5-^—-=0.18,

2

则最小估计区间x=H第=10.03±3x0.18=9.49-10.57。

2、将一只灵敏度为0.08mv/°C的热电偶与毫伏表相连，已知

接线端温度为50℃,毫伏表的输出为60mv,求热电偶热端的温

度为多少？

答：AT=—+50=2000℃

0.08

三、分析/证明题（32分，8分/题）

1、系统的系统响应带宽与传感器的响应带宽无关，请问这

种说法正确吗？试述理由。

答：不正确。传感器的响应带宽会限制系统的系统响应带宽。

2、PH00和Cu50各代表什么传感器？分析热电阻传感器测

量电桥之三线、四线连接法的主要作用。

答：粕电阻和铜电阻热电势传感器。

三线连接法的作用是使电桥不会产生温度误差；四线连接法

使调零电位器的接触电阻和指示电表串联，接触电阻的不稳定不

会破坏电桥的的平衡和正常的工作状态。

3、温度对光电流影响不大，所以光电传感器在使用中不需

要进行温度补偿，此观点正确否，为什么？

答：不正确。因为半导体材料容易受温度影响，而其直接影

响光电流的值，所以还需要温度补偿装置。

4、智能传感器只是将被测信号数字化，意义不大，你同意

此观点否？分析说明你的理由。

答：不同意。智能传感器具有一定的人工智能，可使用电路

代替一部分脑力劳动。和微机的结合使智能传感