傳感器與檢測技術(shù)第3章傳感器基本特性參考答案

1、第 3 章 傳感器基本特性 一、單項(xiàng)選擇題 1、衡量傳感器靜態(tài)特性的指標(biāo)不包括（）。 A. 線性度B. 靈敏度 C. 頻域響應(yīng)D. 重復(fù)性 2、下列指標(biāo)屬于衡量傳感器動態(tài)特性的評價(jià)指標(biāo)的是（）。 A. 時(shí)域響應(yīng)B.線性度 C. 零點(diǎn)漂移D.靈敏度 3、一階傳感器輸出達(dá)到穩(wěn)態(tài)值的50%所需的時(shí)間是（）。 A. 延遲時(shí)間B.上升時(shí)間 C. 峰值時(shí)間D.響應(yīng)時(shí)間 4、一階傳感器輸出達(dá)到穩(wěn)態(tài)值的90%所需的時(shí)間是（）。 A. 延遲時(shí)間B.上升時(shí)間 C. 峰值時(shí)間D.響應(yīng)時(shí)間 5、傳感器的下列指標(biāo)全部屬于靜態(tài)特性的是（） A. 線性度、靈敏度、阻尼系數(shù) B. 幅頻特性、相頻特性、穩(wěn)態(tài)誤差 C. 遲滯、重

2、復(fù)性、漂移 D. 精度、時(shí)間常數(shù)、重復(fù)性 6、 傳感器的下列指標(biāo)全部屬于動態(tài)特性的是（） A. 遲滯、靈敏度、阻尼系數(shù) B. 幅頻特性、相頻特性 C. 重復(fù)性、漂移 D. 精度、時(shí)間常數(shù)、重復(fù)性 7、 不屬于傳感器靜態(tài)特性指標(biāo)的是（） A.重復(fù)性B.固有頻率C.靈敏度D.漂移 8、 對于傳感器的動態(tài)特性，下面哪種說法不正確（） A. 變面積式的電容傳感器可看作零階系統(tǒng) B. 階傳感器的截止頻率是時(shí)間常數(shù)的倒數(shù) C. 時(shí)間常數(shù)越大，一階傳感器的頻率響應(yīng)越好 D. 提高二階傳感器的固有頻率，可減小動態(tài)誤差和擴(kuò)大頻率響應(yīng)范圍 9、 屬于傳感器動態(tài)特性指標(biāo)的是（） A.重復(fù)性B.固有頻率C.靈敏度D.

3、漂移 10、 無論二階系統(tǒng)的阻尼比如何變化，當(dāng)它受到的激振力頻率等于系統(tǒng)固有頻率時(shí)，該系統(tǒng) 的位移與激振力之間的相位差必為（） A. 0 D.在0和90之間反復(fù)變化的值 11、 傳感器的精度表征了給出值與（）相符合的程度。 A.估計(jì)值B.被測值C相對值D.理論值 12、 傳感器的靜態(tài)特性，是指當(dāng)傳感器輸入、輸出不隨（）變化時(shí)，其輸出-輸入的特 性。 A.時(shí)間B.被測量C環(huán)境D.地理位置 13、 非線性度是測量裝置的輸出和輸入是否保持（）關(guān)系的一種度量。 A.相等B.相似C.理想比例D近似比例 14、 回程誤差表明的是在（）期間輸出-輸入特性曲線不重合的程度。 A.多次測量B.同次測量C正反行程

4、D.不同測量 15、 已知某溫度傳感器為時(shí)間常數(shù)3秒的一階系統(tǒng)，當(dāng)受到突變溫度作用后，傳感器輸 出指示溫差的三分之一所需的時(shí)間為（）秒 A. 3B. 1C.D. 1/3 二、多項(xiàng)選擇題 1 階躍輸入時(shí)表征傳感器動態(tài)特性的指標(biāo)有哪些（） A.上升時(shí)間B.響應(yīng)時(shí)間C超調(diào)量D.重復(fù)性 2 動態(tài)響應(yīng)可以采取多種方法來描述，以下屬于用來描述動態(tài)響應(yīng)的方法是：（） A.精度測試法B頻率響應(yīng)函數(shù)C傳遞函數(shù)D.脈沖響應(yīng)函數(shù) 3. 傳感器靜態(tài)特性包括許多因素，以下屬于靜態(tài)特性因素的有（）。 A.遲滯 B.重復(fù)性 C.線性度D.靈敏度 4. 傳感器靜態(tài)特性指標(biāo)表征的重要指標(biāo)有：（） A.靈敏度 B.非線性度C.回

5、程誤差D.重復(fù)性 5 一般而言，傳感器的線性度并不是很理想，這就要求使用一定的線性化方法，以下屬于 線性化方法的有：（） A.端點(diǎn)線性B.獨(dú)立線性C.自然樣條插值D.最小二乘線性 三、填空題 1、 靈敏度是傳感器在穩(wěn)態(tài)下 對的比值。 2、 系統(tǒng)靈敏度越 ，就越容易受到外界干擾的影響，系統(tǒng)的穩(wěn)定性就越 。 3、 是指傳感器在輸入量不變的情況下，輸出量隨時(shí)間變化的現(xiàn)象。 4、 要實(shí)現(xiàn)不失真測量，檢測系統(tǒng)的幅頻特性應(yīng)為 ，相頻特性應(yīng)為 。 5、 傳感器的靈敏度是指。 6、 衡量傳感器的靜態(tài)特性的指標(biāo)包含 、 和。（要求至少列出兩種） 7、 一個(gè)高精度的傳感器必須有良好的 和，才能完成信號無失 真的轉(zhuǎn)

6、換。 tis時(shí)，輸出 為100mV;在t=5s時(shí)，輸出為50mV，則該傳感器的時(shí)間常數(shù)為： 。 13、 已知某一階壓力傳感器的時(shí)間常數(shù)為，若階躍輸入壓力從 25MPa變到5MPa,則二倍時(shí) 間常數(shù)時(shí)的輸出壓力為 。 14、 某測力傳感器屬于二階系統(tǒng)，其固有頻率為1000H z,阻尼比為臨界值的 50%，當(dāng)用它 測量500Hz的正弦交變力時(shí)，其輸出與輸入幅值比和相位差分別為： 及。 四、簡答題 1、 什么是傳感器的靜態(tài)特性它有哪些性能指標(biāo)如何用公式表征這些性能指標(biāo) 2、 什么是傳感器的動態(tài)特性其分析方法有哪幾種 3、什么是傳感器的靜特性主要指標(biāo)有哪些有何實(shí)際意義 4、什么是傳感器的基本特性傳感器

7、的基本特性主要包括哪兩大類解釋其定義并分別列出描 述這兩大特性的主要指標(biāo)。（要求每種特性至少列出 2種常用指標(biāo)） 五、計(jì)算題 1、 用某一階環(huán)節(jié)的傳感器測量100Hz的正弦信號，如要求幅值誤差限制在土5%以內(nèi)，時(shí)間 常數(shù)應(yīng)取多少如果用該傳感器測量50Hz的正弦信號，其幅值誤差和相位誤差各為多少 2、 某溫度傳感器為時(shí)間常數(shù)t=3s的一階系統(tǒng)，當(dāng)傳感器受突變溫度作用后，試求傳感器 指示出溫差的三分之一和二分之一所需的時(shí)間。 216Hz處，并得到最大幅值比 3、在某二階傳感器的頻率特性測試中發(fā)現(xiàn)，諧振發(fā)生在頻率 為：1,試估算該傳感器的阻尼比和固有角頻率的大小。 4、 設(shè)某力傳感器可作為二階振蕩系

8、統(tǒng)處理，已知傳感器的固有頻率為800Hz，阻尼比E =, 問使用該傳感器測試 400Hz的正弦力時(shí)，其幅值比 A（3 ）和相角差）各為多少若 該傳感器的阻尼比可改為E =，問A（3 ）和0（3 ）又將如何變化 5、當(dāng)被測介質(zhì)溫度為ti ,測溫傳感器示值溫度為t2時(shí)，有下列方程式成立： ti t2 0（dt2）/（d ）當(dāng)被測介質(zhì)溫度從25 C突然變化到 300 C時(shí)，測溫傳感器時(shí)間常數(shù) 0120s，試確定經(jīng)過480s后的動態(tài)誤差。 6、 若一階傳感器的時(shí)間常數(shù)為，傳感器響應(yīng)的幅值百分誤差在10%范圍內(nèi)，此時(shí)，最 高值達(dá)，試求此時(shí)輸入信號的工作頻率范圍。 7、設(shè)一力傳感器可以簡化成典型的質(zhì)量一彈

9、簧一阻尼二階系統(tǒng)，巳知該傳感器的固有頻率 為f。 1000 Hz，若其阻尼比為0.7，試問用它測量頻率為 600Hz的正弦交變力時(shí)，其 輸出與輸入幅值比 A（）和相位差（）各為多少。 x(t) 275,t0 輸入信號的拉氏變換為 X(s)亜 s t1(s) 1 0S 1 tl 又0咚t2 d 即(0s 1)t2S H(s)血 t1(s) Y(s) H(S)X(S) 275 S 進(jìn)行拉氏反變換后，有y(t) 275(1 480 動態(tài)誤差y(480) 275275e 120 5.04 (C) 可用 6、解：傳感器響應(yīng)的幅值百分誤差在10%范圍內(nèi)即相當(dāng)于幅值比應(yīng)大于0. 7, 0. 5來確定輸入信號

10、工作頻率范圍的上限。因而得出上限頻率為： 50rad /s 0.50.5- rad / s 0.01 50 f Hz 8Hz 2 可知：所求工作頻率范圍為 08Hz。 7、解: A(j ) 2 2 600 1000 4 0.72 2 600 0.95 tan 600 2 0.7 1 1000 600 1000 &解：設(shè)擬合直線方程為 a0 a1x 由已知輸入輸出數(shù)據(jù), 根據(jù)最小二乘法, 有: 2.2 5.8 8.0 10 52.7 10 30 a。 a1 AA 10 20 10 30 方程有解 (AA) AA A11 A21 A12 A22 30 10 1.5 0.5 AL 2.2 4.1 5

11、.8 8.0 (A A) 1 A L 1.5 0.5 a。 0.25 擬合直線為y 0.25 輸入x:1 20 10 20.1 59.8 0.5 0.2 0.5 20.1 0.259.8 a11.91 1.91x 0.25 1.91 輸出y : 理論值?： l y ?： Lmax 0.18 非線性誤差為: 018 100% 2.25% 靈敏度為：Sn 型 1.91 dx 9、解：端點(diǎn)線性度: 設(shè)擬合直線為：y kx b , 根據(jù)兩個(gè)端點(diǎn)（1,和（5,則擬合直線斜率 丫2 % X2X1 10.10 2.20 5 1 1.975 1.975 1 b 2.20 b 0.225 0.225 端點(diǎn)擬合直

12、線為y 1.975x 0.225 x 1 2 3 4 5 y實(shí)際 y理論 =y實(shí)際-y理論 0 0 Lmax 100%0225 100%2.23% y fs10.10 最小二乘線性度: 設(shè)擬合直線方程為 y a0 a1x 由已知輸入輸出數(shù)據(jù)，根據(jù)最小二乘法，有: AA AA 15 50 15 55 2.20 4.00 5.98 7.90 10.10 ao a1 15 方程有解 15 55 1 1 aA AI1 A21 AI2 A225 15515 50155 1.1 0.3 2.20 4.00 1 1 1 1 1 30.18 5.98 1 2 3 4 5 110.24 7.90 10.10 1

13、.1 0.330.18 0.126 (A A) AL 0.3 0.1110.24 1.97 a。 0.126 , a11.97 0.3 (A A) 0.1 AL 二 X 擬合直線為 0.126 1.97x y 輸入x : 輸出y : 理論值?： Lmax 0.124 非線性誤差為: 100%罰 100%123% 10、解：遲滯誤差： /遲滯誤差 H H max 2 yFS 100% A第一次測量：由所給數(shù)據(jù)可得 H1 H max 2 yFS 100% 11.5 100% B第二次測量：由所給數(shù)據(jù)可得 2 964.4 H max 1.3， y FS 100%100% 2 yFS2 965.1 C第三次測量：由所給數(shù)據(jù)可得 H max 1.8， y