传感器与检测技术习题解析

"包含传感器与检测技术的习题和模拟试题，涵盖了传感器技术的相关知识点，适合学习和复习使用。" 在传感器与检测技术的学习中，掌握以下几个核心知识点至关重要： 1. 自动检测系统定义及组成：自动检测系统是利用传感器和其他设备获取被测对象的信息，并进行处理、分析和显示的系统。其主要组成部分包括传感器、信号处理单元、数据采集系统以及显示和控制装置。 2. 误差分类：误差分为系统误差和随机误差。系统误差是由于仪器、方法或环境等因素的恒定或可预测的偏差；随机误差则是不可预知的，呈现出无规律的变化。准确度是系统误差和随机误差综合影响的结果，而精密度则反映了随机误差的大小。 3. 传感器定义：传感器是一种能感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成。敏感元件直接感受被测量，转换元件则将敏感元件感受到的被测量转换为电信号。 4. 传感器组成：传感器由敏感元件、转换元件、信号调理电路和接口电路四部分组成。敏感元件直接与被测对象接触，转换元件负责将敏感元件的输出转换为易于处理的信号，信号调理电路用于改善信号质量，接口电路则用于与外部系统通信。 5. 检测系统的性能参数：性能参数包括静态参数（如量程、零点误差、灵敏度、非线性度等）和动态参数（如上升时间、带宽、固有频率等）。这些参数反映了系统的测量能力和响应特性，选择时需根据具体应用场景来确定。 6. 测量误差与精度等级：例如，要测量250V电压，要求±0.5%的误差，那么选择的电压表精度等级应能满足这一要求。不同量程的电压表有不同的精度等级，选择时需要权衡量程和精度的关系。 7. 压力传感器的分析：通过题目给出的输出特性方程和参数，可以计算出仪表的输出特性、灵敏度以及线性度，这有助于了解传感器的实际性能。 8. 传感器的精度与误差：对于精度为2%FS的传感器，满度值为50mV，最大误差即为满度值的2%，计算在不同使用刻度下的百分误差，可以评估其在不同工作条件下的准确度。 9. 二阶传感器的工作频率：二阶传感器的固有频率和阻尼比决定了其稳定性和响应速度。根据幅度误差的要求，可以计算出传感器的实际工作频率范围。 10. 灵敏度计算：位移传感器的灵敏度是指输入量变化单位量时输出量的变化量，例如输入变化5mm时输出变化300mV。 11. 系统总灵敏度：由传感器、放大器和记录仪组成的测量系统，其总灵敏度等于各环节灵敏度的乘积。 第二章主要讨论的是电阻式传感器，尤其是应变式传感器。学习电阻式传感器需要理解以下概念： 1. 应变效应：材料在外力作用下发生形状改变，导致电阻率发生变化的现象。 2. 压阻效应：某些材料在受到压力时，电阻率发生变化的现象。 3. 横向效应：当材料受力产生应变时，不仅沿受力方向产生应变，还可能在垂直方向产生应变，导致电阻变化。 4. 金属应变片与半导体应变片的异同：金属应变片对温度敏感，而半导体应变片对温度不敏感且灵敏度高；金属应变片一般用于静态测量，半导体应变片适用于动态测量。 5. 半桥、全桥与单桥电桥：半桥和全桥电路能有效补偿温度影响，提高测量精度，适用于高精度测量。 6. 固态压阻式传感器：基于半导体材料的压阻效应，常用于力、压力的测量。 以上知识点涵盖了传感器与检测技术的基础内容，通过习题和模拟试题的练习，可以深入理解和掌握这些概念，从而提升在实际工程应用中的技能。