传感器技术课后题答案贾伯年第3版.doc

传感器技术课后题答案贾伯年第3版.doc传感器技术课后题答案-贾伯年-第3版
衡量传感器静态特性的主要指标。说明含义。
回差（滞后）—反应传感器在正（输入量增大）反（输入量减小）行程过程中输出-输入曲线的不重合程度。
重复性——衡量传感器在同一工作条件下，输入量按同一方向作全量程连续多次变动时，所得特性曲线间一致程度。各条特性曲线越靠近，重复性越好。
灵敏度——传感器输出量增量与被测输入量增量之比。
分辨力——传感器在规定测量范围内所能检测出的被测输入量的最小变化量。
线性度——表征传感器输出-输入校准曲线与所选定的拟合直线之间的吻合（或偏离）程度的指标。
阀值——使传感器输出端产生可测变化量的最小被测输入量值，即零位附近的分辨力。
稳定性——即传感器在相当长时间内仍保持其性能的能力。
漂移——在一定时间间隔内，传感器输出量存在着与被测输入量无关的、不需要的变化。
静态误差（精度）——传感器在满量程内任一点输出值相对理论值的可能偏离（逼近）程度。
计算传感器线性度的方法，差别。
理论直线法：以传感器的理论特性线作为拟合直线，与实际测试值无关。
端点直线法：以传感器校准曲线两端点间的连线作为拟合直线。
“最佳直线”法：以“最佳直线”作为拟合直线，该直线能保证传感器正反行程校准曲线对它的正负偏差相等并且最小。这种方法的拟合精度最高。
最小二乘法：按最小二乘原理求取拟合直线，该直线能保证传感器校准数据的残差平方和最小。
什么是传感器的静态特性和动态特性？为什么要分静和动？
（1）静态特性：表示传感器在被测输入量各个值处于稳定状态时的输出-输入关系。
动态特性：反映传感器对于随时间变化的输入量的响应特性。
（2）由于传感器可能用来检测静态量（即输入量是不随时间变化的常量）、准静态量或动态量（即输入量是随时间变化的变量），于是对应于输入信号的性质，所以传感器的特性分为静态特性和动态特性。
Z-1 分析改善传感器性能的技术途径和措施。
（1）结构、材料与参数的合理选择（2）差动技术（3）平均技术（4）稳定性处理（5）屏蔽、隔离与干扰抑制
（6）零示法、微差法与闭环技术（7）补偿、校正与“有源化”（8）集成化、智能化与信息融合
2-1 金属应变计与半导体工作机理的异同？比较应变计各种灵敏系数概念的不同意义。
（1）相同点：它们都是在外界力作用下产生机械变形，从而导致材料的电阻发生变化所；不同点：金属材料的应变效应以机械形变为主，材料的电阻率相对变化为辅；而半导体材料则正好相反，其应变效应以机械形变导致的电阻率的相对变化为主，而机械形变为辅。
（2）对于金属材料，灵敏系数Ko=Km=(1+2μ)+C(1-2μ)。前部分为受力后金属几何尺寸变化，一般μ≈，因此（1+2μ）=；后部分为电阻率随应变而变的部分。金属丝材的应变电阻效应以结构尺寸变化为主。
对于半导体材料，灵敏系数Ko=Ks=(1+2μ)+ πE。前部分同样为尺寸变化，后部分为半导体材料的压阻效应所致，而πE 》(1+2μ)，因此Ko=Ks=πE。半导体材料的应变电阻效应主要基于压阻效应。
2-3 简述电阻应变计产生热输出（温度误差）的原因及其补偿办法。
电阻应变计的温度效应及其热输出由两部分组成：前部分为热阻效应所造成；后部分为敏感栅与试件热膨胀失配所引起。在工作温度变化较大时，会产生温度误差。
补偿办法：1、温度自补偿法 （1）单丝自补偿应变计(2) 双丝自补偿应变计
2、桥路补偿法 （1）双丝半桥式（2）补偿块法
2-4 试述应变电桥产生非线性的原因及消减非线性误差的措施。
原因：
上式分母中含ΔRi/Ri，是造成输出量的非线性因素。无论是输出电压还是电流，实际上都与ΔRi/Ri呈非线性关系。
措施：(1) 差动电桥补偿法
差动电桥呈现相对臂“和”，相邻臂“差”的特征，通过应变计合理布片达到补偿目的。常用的有半桥差动电路和全桥差动电路。
(2) 恒流源补偿法
误差主要由于应变电阻ΔRi的变化引起工作臂电流的变化所致。采用恒流源，可减小误差。
2-5 如何用电阻应变计构成应变式传感器？对其各组成部分有何要求？
一是作为敏感元件，直接用于被测试件的应变测量；另一是作为转换元件，通过弹性敏感元件构成传感器，用以对任何能转变成弹性元件应变的其他物理量作间接测量。
要求：非线性误差要小（<%~%），力学性能参数受环境温度影响小，并与弹性元件匹配。
2-9 四臂平衡差动电桥。说明为什么采用。
全桥差动电路，R1,R3受拉，R2,R4受压，代入，得

由全等桥臂，得