传感器技术习题解析：精度、动态特性和应用

"《传感器与传感器技术》课后习题答案提供了对传感器技术学习的辅助，涵盖计算题和系统分析，旨在帮助学习者深入理解传感器的工作原理和性能评估。" 在传感器技术的学习中，准确理解和应用传感器的特性至关重要。习题中的问题1-5讨论了传感器的精度和误差。给定精度为2%F·S的传感器，满度值为50mV，零位值为10mV。最大误差可通过计算满量程的2%得到，即40mV * 2% = 0.8mV。当传感器工作在满量程的1/2和1/8时，相对误差分别计算为[(50mV - 25mV) / 25mV] * 100% 和 [(50mV - 6.25mV) / 6.25mV] * 100%。这些计算揭示了随着工作范围减小，相对误差会增加，提示我们在实际应用中需考虑传感器在不同工作范围内的精度表现。 问题1-6涉及动态特性的分析。两个传感器系统的动态特性分别通过微分方程表示，时间常数τ和静态灵敏度K是关键参数。第一个系统的τ为10秒，K为0.5 * 10^5 V/℃；第二个系统的τ为1/3秒，K为2.29 V/Pa。时间常数τ决定了传感器响应速度，而静态灵敏度K反映了输入变化对输出的影响程度。 问题1-7探讨了一热电偶在温度监测中的表现。热电偶的时间常数为10秒，用于测量周期为80秒、振幅为20℃的温度波动。热电偶作为一阶系统，其响应遵循指数函数关系，输出的温度波动幅值可以通过幅频特性计算得出，最大值和最小值分别为535.7℃和504.3℃。同时，计算出的相位差和滞后时间有助于理解热电偶在动态响应中的延迟。 问题1-8涉及压电式加速度传感器，其动态特性由微分方程描述，这通常涉及到传感器的固有频率和阻尼比，是分析传感器动态性能的关键。 这些习题解答涵盖了传感器的基本概念、精度评估、动态响应以及在实际应用中的性能表现，是学习和掌握传感器技术的重要参考资料。通过解决这些问题，学习者可以深化对传感器工作原理的理解，提升在实际工程中选择和使用传感器的能力。