《傳感器與檢測技術(shù)簡明教程》-胡蓉 習(xí)題及答案 CH2 傳感器基本特性

第2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．一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．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°B.90°C.180°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D.不同測量15、已知某溫度傳感器為時(shí)間常數(shù)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．1.2D．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)換。8、傳感器的動態(tài)特性是指傳感器測量動態(tài)信號時(shí)，傳感器輸出反映被測量的和變化的能力。研究傳感器的動態(tài)特性有兩種方法：和。9、階躍響應(yīng)特性是指在輸入為時(shí)，傳感器的輸出隨的變化特性。常用響應(yīng)曲線的、、等參數(shù)作為評定指標(biāo)。10、頻率響應(yīng)特性是指將不同而相等的正弦信號時(shí)間輸入傳感器，其輸出正弦信號的幅值、相位與頻率之間的關(guān)系。頻率響應(yīng)特性常用的評定指標(biāo)是、、。11、某位移傳感器，當(dāng)輸入量變化5mm時(shí)，輸出電壓變化300mv，其靈敏度為。12、某傳感器為一階系統(tǒng)，當(dāng)受階躍信號作用時(shí)，在t=0時(shí)，輸出為10mV；t→∞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0.5s，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1000Hz，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。15、某測量系統(tǒng)由傳感器、放大器和記錄儀組成，各環(huán)節(jié)的靈敏度分別為：S1=0.2mV/℃、S2=2.0V/mV、S3=5.0mm/V，則系統(tǒng)總的靈敏度為。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±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)τ=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。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216Hz處，并得到最大幅值比為1.4：1，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統(tǒng)處理，已知傳感器的固有頻率為800Hz，阻尼比ξ=0.14，問使用該傳感器測試400Hz的正弦力時(shí)，其幅值比A（ω）和相角差φ（ω）各為多少？若該傳感器的阻尼比可改為ξ=0.7，問A（ω）和φ（ω）又將如何變化？5、當(dāng)被測介質(zhì)溫度為,測溫傳感器示值溫度為時(shí)，有下列方程式成立：當(dāng)被測介質(zhì)溫度從25℃突然變化到300℃時(shí)，測溫傳感器時(shí)間常數(shù)，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0.01s，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)0.5，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－彈簧－阻尼二階系統(tǒng)，巳知該傳感器的固有頻率為，若其阻尼比為，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和相位差各為多少。8、通過某檢測裝置測得的一組輸入輸出數(shù)據(jù)如下表所示。試用最小二乘法擬合直線,并求其線性度和靈敏度。x1234y2.24.15.88.09、試求下列一組數(shù)據(jù)的各種線性度：端點(diǎn)線性度；最小二乘線性度。x12345y2.204.005.987.9010.1010、試計(jì)算某壓力傳感器的遲滯誤差和重復(fù)性誤差（一組測試數(shù)據(jù)如下表示）。行程輸入壓力（×105Pa）輸出電壓(mV)⑴⑵⑶正行程2.0190.9191.1191.34.0382.8383.2383.56.0575.8576.1576.68.0769.4769.8770.410.0963.9964.6965.2反行程10.0964.4965.1965.78.0770.6771.0771.46.0577.3577.4578.44.0384.1384.2384.72.0191.6191.6192.0第2章傳感器基本特性一、單項(xiàng)選擇題題號答案知識點(diǎn)1C傳感器的靜態(tài)特性2A傳感器的動態(tài)特性3A傳感器的動態(tài)特性4B傳感器的動態(tài)特性5C傳感器的靜態(tài)特性6B傳感器的動態(tài)特性7B傳感器的靜態(tài)特性8C傳感器的動態(tài)特性9B傳感器的動態(tài)特性10B傳感器的動態(tài)特性11B傳感器的動態(tài)特性12A傳感器的靜態(tài)特性13C傳感器的靜態(tài)特性14C傳感器的靜態(tài)特性15C傳感器的動態(tài)特性二、多項(xiàng)選擇題題號答案知識點(diǎn)1ABC傳感器的動態(tài)特性2BCD傳感器的動態(tài)特性3ABCD傳感器的靜態(tài)特性4ABCD傳感器的靜態(tài)特性5ABD傳感器的靜態(tài)特性三、填空題題號答案知識點(diǎn)1輸出量變化；輸入量變化傳感器的靜態(tài)特性2高；差傳感器的靜態(tài)特性3漂移傳感器的靜態(tài)特性4常數(shù)；線性傳感器的動態(tài)特性5在穩(wěn)態(tài)信號下輸出量變化對輸入量變化的比值傳感器的靜態(tài)特性6線性度；靈敏度；遲滯；重復(fù)性；漂移傳感器的靜態(tài)特性7靜態(tài)特性；動態(tài)特性傳感器的基本特性概述8大??；波形；時(shí)域的階躍響應(yīng)法；頻率響應(yīng)法傳感器的動態(tài)特性9階躍函數(shù)；時(shí)間；上升時(shí)間；響應(yīng)時(shí)間；超調(diào)量傳感器的動態(tài)特性10頻率；幅值；通頻帶；時(shí)間常數(shù)；固有頻率傳感器的動態(tài)特性1160mv/mm傳感器的靜態(tài)特性128.5s傳感器的動態(tài)特性137.7MPa傳感器的動態(tài)特性14；-33.69°傳感器的動態(tài)特性152.0mm/℃靈敏度四、簡答題1、答：傳感器的靜態(tài)特性是它在穩(wěn)態(tài)信號作用下的輸入-輸出關(guān)系。靜態(tài)特性所描述的傳感器的輸入、輸出關(guān)系式中不含有時(shí)間變量。傳感器的靜態(tài)特性的性能指標(biāo)主要有：①線性度：非線性誤差②靈敏度：③遲滯：④重復(fù)性：⑤漂移：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。知識點(diǎn)：傳感器的靜態(tài)特性2、答：傳感器的動態(tài)特性是指傳感器對動態(tài)激勵(lì)（輸入）的響應(yīng)（輸出）特性，即其輸出對隨時(shí)間變化的輸入量的響應(yīng)特性。傳感器的動態(tài)特性可以從時(shí)域和頻域兩個(gè)方面分別采用瞬態(tài)響應(yīng)法和頻率響應(yīng)法來分析。知識點(diǎn)：傳感器的動態(tài)特性3、答：傳感器的靜態(tài)特性是當(dāng)其輸入量為常數(shù)或變化極慢時(shí)，傳感器的輸入輸出特性，其主要指標(biāo)有線性度、遲滯、重復(fù)性、分辨力、穩(wěn)定性、溫度穩(wěn)定性、各種抗干擾穩(wěn)定性等。傳感器的靜特性由靜特性曲線反映出來，靜特性曲線由實(shí)際測繪中獲得。通常人們根據(jù)傳感器的靜特性來選擇合適的傳感器。知識點(diǎn)：傳感器的靜態(tài)特性4、答：傳感器的基本特性是指傳感器的輸入-輸出關(guān)系特性。傳感器的基本特性主要包括靜態(tài)特性和動態(tài)特性。其中，靜態(tài)特性是指傳感器在穩(wěn)態(tài)信號作用下的輸入-輸出關(guān)系，描述指標(biāo)有：線性度（非線性誤差）、靈敏度、遲滯、重復(fù)性和漂移；動態(tài)特性是指傳感器對動態(tài)激勵(lì)（輸入）的響應(yīng)（輸出）特性，即其輸出對隨時(shí)間變化的輸入量的響應(yīng)特性，主要描述指標(biāo)有：時(shí)間常數(shù)、延遲時(shí)間、上升時(shí)間、峰值時(shí)間、響應(yīng)時(shí)間、超調(diào)量、幅頻特性和相頻特性。知識點(diǎn)：傳感器的基本特性概述五、計(jì)算題1、解：一階傳感器頻率響應(yīng)特性：幅頻特性：由題意有：，即又所以：取，幅值誤差：所以有：相位誤差：所以有：知識點(diǎn)：傳感器的動態(tài)特性2、解：對傳感器施加突變信號屬于階躍輸入：單位階躍信號：進(jìn)行拉氏變換：一階系統(tǒng)傳遞函數(shù)：所以：對上式進(jìn)行拉氏逆變換：設(shè)溫差為R，則此溫度傳感器的階躍響應(yīng)為：當(dāng)時(shí)，則；當(dāng)時(shí)，則。知識點(diǎn)：傳感器的動態(tài)特性3、解：二階系統(tǒng)當(dāng)時(shí)共振，則，所以：知識點(diǎn)：傳感器的動態(tài)特性4、解：二階系統(tǒng)傳遞函數(shù)：，由題意：則當(dāng)時(shí)，當(dāng)時(shí)，，知識點(diǎn)：傳感器的動態(tài)特性5、解：把輸入看作從0到275的階躍輸入信號，則；輸入信號的拉氏變換為:又即進(jìn)行拉氏反變換后，有動態(tài)誤差（℃）知識點(diǎn)：傳感器的動態(tài)特性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，可用＝0．5來確定輸入信號工作頻率范圍的上限。因而得出上限頻率為：可知：所求工作頻率范圍為0～8Hz。知識點(diǎn)：傳感器的動態(tài)特性7、解：8、解：設(shè)擬合直線方程為由已知輸入輸出數(shù)據(jù)，根據(jù)最小二乘法，有：，，∴∵∴方程有解∴∴，∴擬合直線為∴輸入:1234輸出:2.24.15.88.0理論值:2.164.075.987.89:0.040.030.180.11∴∴非線性誤差為：靈敏度為:9、解：