1 传感器的静态特性是什么？由哪些性能指标描述？它们一般可用哪些公式表示 静特性是当输入量为常数或变化极慢时，传感器的输入输出特性，其主要指标有线性度、迟滞、重复性、分辨力、稳定性、温度稳定性、各种抗干扰稳定性。传感器的静特性由静特性曲线反映出来，静特性曲线由实际测绘中获得。人们根据传感器的静特性来选择合适的传
感器。
2 传感器的线性度是如何确定的？确定拟合直线有哪些方法？传感器的线性度表征了什么含义？为什么不能笼统的说传感器的线性度是多少。 1）实际传感器有非线性存在，线性度是将近似后的拟合直线与实际曲线进行比较，其中存在偏差，这个最大偏差称为传感器的非线性误差，即线性度，2）选取拟合的方法很多，主要有：理论线性度(理论拟合）；端基线性度(端点连线拟合)；独立线性度(端点平移拟合)；最小二乘法线性度。3）线性度L
是表征实际特性与拟合直线不吻合的参数。4）传感器的非线性误差是以一条理想直线作基准，即使
是同一传感器基准不同时得出的线性度也不同，所以不能笼统地提出线性度, 当提出线性度的非线性误差时，必须说明所依据的基准直线。
3 传感器的动态特性主要技术指标有哪些？它们的意义是什么？ 1）传感器动态特性主要有：时间常数τ；固有频率Wn；阻尼系数响应曲线上升越快；当Wn为常数时响应特性取决于阻尼比，阻尼系数
越大，过冲现象减弱，
>=1
。2）含义：τ越小系统需要达到稳定的时间越少；固有频率n越高
时无过冲，不存在振荡，阻尼比直接影响过冲量和振荡次数。
4. 传递函数、频率响应函数和脉冲响应函数的定义是什么？它们之间有何联系与区别？ 5 某力传感器属二阶传感器，固有频率为l000Hz，阻尼比为0.7，试求用它测量频率为600Hz的正弦交变力时的振幅相对误差和相位误差。
所求幅值误差为0.947,相位滞后52°70′
G?j???2?n2s2?2??ns??ns?j??1????1????2j??n??n?
2则，频率为600Hz时的幅值为
|G(j?)|?1??[1?()2]2?[2?]2?n?n?1600226002[1?()]?[2?0.7?]10001000?0.947
相对误差为
（1-0.947）×100%=5.3%
?600)2?0.7??1000??5270'n???tg?1??tg?1?260021?()1?()?1000
2?(6 有一温度传感器，当被测介质温度为t1，测温传感器显示温度为t2时，可用下列方程表示：τ0 Y(t)/dt+ Y(t)=x(t) 当被测介质温度从25℃突然变化到300℃时，测温传感器的时间 常数τ0 =120s，试求经过350s后该传感器的动态误差。
动态误差由稳态误差和暂态误差组成。先求稳态误差：
对方程两边去拉氏变换得：
则传递函数为
对于一阶系统，阶跃输入下的稳态误差 当t=350s时，暂态误差为
故所求动态误差为：
，再求暂态误差：
7 已知某二阶传感器系统的固有频率为20kHz，阻尼比为0.1，若要求传感器的输出幅值误差不大于3%，试确定该传感器的工作频率范围。
2?nG?j???22s?2??ns??ns?j??1????1????2j??n??n?12解：
|G(j?)|?[1?(?
1?22?)]?[2?]2?n?n1?[1?()2]2?[2?0.1?]21000010000??[1?()2]2?[2?0.1?]21000010000??
|G(jw)|?1.03，10000 令
2(?)2??′ 则
?1.93，?2′?0.03 代入上式，得 ?0.0574?0 解得?1′ ?′?1.96?′ ?1?1389Hz，?2?173Hz 令
|G(jw)|?0.97，则
2?1.99（舍负）?′?1.96?′?0.0628?0 解得?3′ 代入上式，得
?3?1411Hz
由图2-18二阶传感器系统的幅频特性曲线知，该传感器的工作频率范围为：
1389Hz＜?＜1411Hz 或 ?＜173Hz
8 设有两只力传感器均可作为二阶系统处理，固有频率分别为800Hz和2.2 kHz,阻尼比均为0.4，欲测量频率为400Hz正弦变化的外力，应选用哪一只？并计算所产生的振幅相对误差和相位误差。
解：ξ=0.4＜1，由二阶传感器的频率特性，固有频率比被测信号频率越大越好，故应选固有频率为2.2kHz的那只。
2?nG?j???22s?2??ns??ns?j??1????1????2j??n??n?1400224002[1?()]?[2?0.4?]220022002
|G(jw)|?
1??[1?()2]2?[2?]2?n?n??0.940
相对误差为（1-0.940）×100%=6.0%
?400)2?0.4??n2200??833'???tg?1??tg?1?240021?()1?()?2200
2?(故相位滞后8°33′。
9 何为电阻应变效应？怎样利用这种效应制成应变片？ 导体在受到拉力或压力的外界力作用时，会产生机械变形，同时机械变形会引起导体阻值的变化，这种导体材料因变形而使其电阻值发生变化的现象称为电阻应变效应。当外力作用时，导体的电阻率?、长度l、截面积S都会发生变化，从而引起电阻值R的变化，通过测量电阻值的变化，检测出外界作用力的大小。
10 什么是应变片的灵敏系数？它与电阻丝的灵敏系数有何不同？为什么？ 答：金属丝灵敏系数
k0主要由材料的几何尺寸决定的。受力后材料的几何尺寸变化为
(1?2?)，电阻率的变化为???/??/?。而实际应
变片的灵敏系数应包括基片、粘合剂以及敏感栅的横向效应。虽然长度相同，但应变状态不同，金属丝做成成品的应变片（粘贴到试件上）以后，灵敏系数降低了。
11为什么增加两端电阻条的横截面积便能减小横向效应？ 答敏感栅越窄，基长越长的应变片，横向效应越小，因为结构上两端电阻条的横截面积大的应变片横向效应较小。
12 用应变片测量时，为什么必须采取温度补偿措施？
温度变化时，电阻应变片的电阻也会变化，而且，由温度所引起的电阻变化与试件 应变所造成的电阻变化几乎具有相同数量级，如果不采取温度补偿措施，就会错误地把温度引起的电阻变化当作应变引起的电阻变化，即产生“虚假视应变”
13金属应变片与半导体应变片在工作原理上有何不同？ 金属导体应变片的电阻变化是利用机械形变产生的应变效应，对于半导体而言，应变传感器主要是利用半导体材料的压阻效应。
14半导体应变片灵敏系数范围是多少，金属应变片灵敏系数范围是多少？为什么有这种差别？半导体应变片的最大缺点是什么？
金属电阻丝的灵敏系数可近似写为
k0?1?2?，即k0?1.5～2；半导体灵敏系数近似为 k0????/??/???E≈50～100。
15一应变片的电阻R=120Ω,灵敏系数 k=2.05,用作应变为 800μm/m的传感元件。 求：①△R和△R /R；② 若电源电压U=3V，初始平衡时电桥的输出电压U0。
解：
k?2.05;??800?m/m
??R/R?k???0.0164;应变引起的电阻变化?R?0.2?
当电源电压U?3V时，电桥输出电压 U0?3?R??1.23mV4R
16什么是金属应变效应？什么是压阻效应？什么是横向效应？金属应变片产品灵敏系数称“标称灵敏系数”与金属丝灵敏系数有何不同？
吸附在基体材料上应变电阻随机械形变而产生阻值变化的现象,俗称为电阻应变效应
所谓压阻效应，是指当半导体受到应力作用时，由于应力引起能带的变化，能谷的能量移动，使其电阻率发生变化的现象。
应变片的核心部分是敏感栅。将电阻丝绕成敏感栅后，虽然长度不变，但其直线段和圆弧段的应变状态不同，其灵敏系数K较整长电阻丝的灵敏系数K0小，该现象称为横向效应。
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。
17应变仪主要电路由哪几个部分组成，请画出电路原理框图及各单元电路输出波形。说明相敏检波器在传感器检测电路中的作用。 18有一吊车的拉力传感器如图所示：其中电阻应变片 R1、R2、R3、R4 贴在等截面轴上。已知 R1、R2、R3、R4标称阻值均为120Ω，桥路电压为2V，物重M引起R1、R2变化增量为1.2Ω。请完成以下内容： 画出应变片组成的电桥电路, 标出各应变片； 计算电桥输出电压和电桥的输出灵敏度； 说明R3、R4起到什么作用？ 应变片组成半桥电路
19下图所示悬臂梁，距梁端部为L位置上下各粘贴完全相同的电阻应变片 R1、R2、R3、R4。 已知电源电压U=4V，R是固定电阻；并且R1=R2=R3=R4=R=250Ω ，当有一个F力作用时，应变片电阻变化量为ΔR=2.5Ω。分别求出(b)、(c)、(d)、(e)四种桥臂接法的桥路输出电压U0。
20 已知一平板式电容位移传感器：极板间介质为空气， 极板尺寸a=b=4mm，极板间隙δ0= 0.5mm。求: 传感器静态灵敏度。若极板沿 a 方向移动=2mm 时电容量是多少？
21电容式料位计如何通过电容量进行料位检测？ 电容器由两个相互绝缘的同轴圆柱极板内电极和外电极组成，在两筒之间充以介电常数为ε的电介质，液位变化时就会引起电容的变化。即可知道液位的高低（书P81 介质变化型）
22 电容式压力传感器结构有哪些特征，怎样设计可测量压差。
它一般采用圆形金属薄膜或镀金属薄膜作为电容器的一个电极，当薄膜感受压力而变形时，薄膜与固定电极之间形成的电容量发生变化，通过测量电路即可输出与电压成一定关系的电信号。电容式压力传感器属于极距变化型电容式传感器，可分为单电容式压力传感器和差动电容式压力传感器
23 力平衡加速度传感器用于哪些系统的测量，属于几阶系统？ 用于桥梁、建筑、舰船等交通工具以及防地震等的长周期振动测量
还可用于水准角和倾斜角的精确测量。
24新型电容式指纹传感器与其它指纹传感器相比有什么特点？ 指纹识别是当前进行身份认证的一种比较可靠的方法具有体积小、成本低、功耗少和成像清晰等优点,因而具有广泛的应用。
25 传感器在机器系统中可以起到感官作用，请说明可以相当于人的哪些感觉器官。
传感器应用传感器的目的，是要将各种被检测量转换成便于测量和处理的量。在检测和自动控制系统中，传感器的使用非常普遍，其作用相当于人的各种感觉器官的延伸。根据传感器感知外界信息的原理不同，可将传感器分为物理传感器、化学传感器和生物传感器等。其中物理传感器中的压力传感器和超声波传感器是应用最广泛的
26什么是金属应变效应？金属应变片工作是利用什么效应；半导体应变片是利用什么效应。金属应变片的灵敏系数k0主要什么变化由引起的，半导体应变片的灵敏系数k0主要由什么变化引起的？
金属导体的电阻值随着它受力所产生机械变形(拉伸或压缩)的大小而发生变化的现象称之为金属的电阻应变效应。
金属电阻的应变效应主要是由于其几何形状的变化而产生的，半导体材料的应变效应则主要取决于材料的电阻率随应变所引起的变化产生的。
金属应变片的灵敏系数k0主要横向效应变化由引起的 半导体应变片的灵敏系数k0主要由压阻效应变化引起的
27电阻式传感器主要有哪两种应用方式？ 变阻器式和电阻应变式 28根据电容的定义，电容传感器可以有哪三种形式？分别可以进行那些物理量的测量？ （p79-p81）
29 什么是正压电效应和逆压电效应？纵向压电效应和横向压电效应的区别是什么？试结合压电晶体加以说明。
某些电介质在沿一定的方向受到外力的作用变形时，由于内部电极化现象同时在两个表面上产生符号相反的电荷，当外力去掉后，恢复到不带电的状态；而当作用力方向改变时，电荷的极性随着改变。晶体受力所产生的电荷量与外力的大小成正比。这种现象称为正压电效应。如对晶体施加一定变电场，晶体本身将产生机械变形，外电场撤离，变形也随之消失，称为逆压电效应
30 压电传感器能否用于静态测量？为什么？说明压电式传感器可测动 态信号频率范围与哪些因素有关。
由压电传感器的等效电路可见，要保证输出信号与输入作用力间的线性关系，只有在负载电阻较大，工作频率较高时，传感器电荷才能得以保存补充，需要测量电路具有无限大的输入阻抗。但实际上这是不可能的，故压电传感器只能作动态测量，不宜作静态信号测量，只能在其上加交变力，电荷才能不断得到补充，并给测量电路一定的电流。
31电荷放大器和电压放大器各有何特点？它们分别适用于什么场合？ 电压放大器特点:
电缆电容C变化对整个测量系统影响大,导致传感器输出电压u的变化，使仪器的灵敏度也发生变化。 电荷放大器特点：要把电荷量变成与之相应的输出电压，要求输入阻抗极高，输出对输入具有良好的积分关系
32 压电元件在使用时常采用多片串联或并联的结构形式。试述在不同 接法下输出电压、电荷、电容的关系，它们适用于何种应用场合？ 在压电式传感器中，为了提高灵敏度，往往采用多片压电芯片构成一个压电组件。其中最常用的是两片结构；根据两片压电芯片的连接关系，可分为串联和并联连接，常用的是并联连接，可以增大输出电荷，提高灵敏度。
2）如果按相同极性粘贴，相当两个压电片（电容）串联。输出总电容为单片电容的一半，输出电荷与单片电荷相等，输出电压是单片的两倍；若按不同极性粘贴，相当两个压电片（电容）并联，输出电容为单电容的两倍，极板上电荷量是单片的两倍，但输出电压与单片相等。
33何谓电感式传感器？电感式传感器分为哪几类？各有何特点？