传感器的原理及应用有哪些

传感器种类太多了，不过原理大致都是一样的，是把一种信息转变为另一种信息。比如说电阻的阻值是受温度影响的，当温度变化时，电阻变化，引起电路中电流改变，那么通过电流的变化就可以间接得到温度的变化了。那么这种电路装置就可以认为是一种传感器，将温度信号转化为电流信号，又从电流信号得到温度信号。

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传感器（英文名称：transducer/sensor）是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。

传感器的特点包括：微型化、数字化、智能化、多功能化、系统化、网络化。它是实现自动检测和自动控制的首要环节。

传感器的存在和发展，让物体有了触觉、味觉和嗅觉等感官，让物体慢慢变得活了起来。通常根据其基本感知功能分为热敏元件、光敏元件、气敏元件、力敏元件、磁敏元件、湿敏元件、声敏元件、放射线敏感元件、色敏元件和味敏元件等十大类。

人们为了从外界获取信息，必须借助于感觉器官。

而单靠人们自身的感觉器官，在研究自然现象和规律以及生产活动中它们的功能就远远不够了。为适应这种情况，就需要传感器。因此可以说，传感器是人类五官的延长，又称之为电五官。

新技术革命的到来，世界开始进入信息时代。在利用信息的过程中，首先要解决的就是要获取准确可靠的信息，而传感器是获取自然和生产领域中信息的主要途径与手段。

在现代工业生产尤其是自动化生产过程中，要用各种传感器来监视和控制生产过程中的各个参数，使设备工作在正常状态或最佳状态，并使产品达到最好的质量。因此可以说，没有众多的优良的传感器，现代化生产也就失去了基础。

在基础学科研究中，传感器更具有突出的地位。现代科学技术的发展，进入了许多新领域：例如在宏观上要观察上千光年的茫茫宇宙，微观上要观察小到fm的粒子世界，纵向上要观察长达数十万年的天体演化，短到 s的瞬间反应。

此外，还出现了对深化物质认识、开拓新能源、新材料等具有重要作用的各种极端技术研究，如超高温、超低温、超高压、超高真空、超强磁场、超弱磁场等等。显然，要获取大量人类感官无法直接获取的信息，没有相适应的传感器是不可能的。

许多基础科学研究的障碍，首先就在于对象信息的获取存在困难，而一些新机理和高灵敏度的检测传感器的出现，往往会导致该领域内的突破。一些传感器的发展，往往是一些边缘学科开发的先驱。

传感器早已渗透到诸如工业生产、宇宙开发、海洋探测、环境保护、资源调查、医学诊断、生物工程、甚至文物保护等等极其之泛的领域。可以毫不夸张地说，从茫茫的太空，到浩瀚的海洋，以至各种复杂的工程系统，几乎每一个现代化项目，都离不开各种各样的传感器。

由此可见，传感器技术在发展经济、推动社会进步方面的重要作用，是十分明显的。世界各国都十分重视这一领域的发展。相信不久的将来，传感器技术将会出现一个飞跃，达到与其重要地位相称的新水平。

一、填空（30分，每空1.5分）
1、有一温度计，它的量程范围为0∽200℃，精度等级为0.5级。该表可能出现的最大误差为 ，当测量100℃ 时的示值相对误差为 。
2、在选购线性仪表时，必须考虑应尽量使选购的仪表量程为欲测量的
倍左右为宜。
3、传感器由 、 、 三部分组成。
4、利用热敏电阻对电动机实施过热保护，应选择 型热敏电阻。
5、已知某铜热电阻在0℃时的阻值为50Ω，则其分度号是 ，对
于镍铬-镍硅热电偶其正极是 。
6、霍尔元件采用恒流源激励是为了 。
7、用水银温度计测量水温,如从测量的具体手段来看它属于 测量。
二、选择题(30分，每题2分)
1、在以下几种传感器当中 属于自发电型传感器。
A、电容式 B、电阻式 C、压电式 D、电感式
2、 的数值越大,热电偶的输出热电势就越大。
A、热端直径 B、热端和冷端的温度
C、热端和冷端的温差 D、热电极的电导率
3、将超声波（机械振动波）转换成电信号是利用压电材料的 。
A、应变效应 B、电涡流效应 C、压电效应 D、逆压电效应
4、在电容传感器中，若采用调频法测量转换电路，则电路中 。
A、电容和电感均为变量 B、电容是变量，电感保持不变
C、电感是变量，电容保持不变 D、电容和电感均保持不变
5、在两片间隙为1mm的两块平行极板的间隙中插入 ，可测得最大的容量。
A、塑料薄膜 B、干的纸 C、湿的纸 D、玻璃薄片
6、热电阻测量转换电路采用三线制是为了
A、提高测量灵敏度 B、减小非线性误差
C、提高电磁兼容性 D、减小引线电阻的影响
7、当石英晶体受压时，电荷产生在 。
A、Z面上 B、X面上 C、Y面上 D、X、Y、Z面上
8、汽车衡所用的测力弹性敏感元件是 。
A、悬臂梁 B、弹簧管 C、实心轴 D、圆环
9、在热电偶测温回路中经常使用补偿导线的最主要的目的是 。
A、补偿热电偶冷端热电势的损失 B、起冷端温度补偿作用
C、将热电偶冷端延长到远离高温区的地方 D、提高灵敏度
10、减小霍尔元件的输出不等位电势的办法是 。
A、减小激励电流 B、减小磁感应强度 C、使用电桥调零电位器
11、测得某检测仪表的输入信号中,有用信号为20毫伏,干扰电压也为20毫伏, 则此时的信噪比为 。
A、20dB B、1 dB C、0 dB
12、发现某检测仪表机箱有麻电感,必须采取 措施。
A、接地保护环 B、将机箱接大地 C、抗电磁干扰
13、在仿型机床当中利用电感式传感器来检测工件尺寸，该加工检测装置是采了
测量方法。
A、微差式 B、零位式 C、偏差式
15、在实验室中测量金属的熔点时,冷端温度补偿采用 。
A、计算修正法 B、仪表机械零点调整法 C、冰浴法
三、证明热电偶的参考电极定律：EAB（t,t0）= EAC（t,t0）- EBC（t,t0）,并画出原理图（本题10分）
四、有一额定荷重为20×103N的等截面空心圆柱式荷重传感器，其灵敏度KF为2mV/V。激励源电压为12V，求：
1、在额定荷重时的输出电压Uom,
2、当承载为5×103N时的输出电压Uo。(本题10分）
六、已知待测拉力约为70N左右，现有两只测力仪表，一只为0.5级，测量范围为0∽500N；另一只为1.0级，测量范围为0∽100N。问选用哪一只测力仪表较好?为什么?(写出计算过程)(本题10分）
参考答案一、填空题：
1、±1℃，±1% 2、1．5倍 3、敏感元件、传感元件、测量转换电路
4、NTC突变 5、CU50，镍铬 6、减小温漂 7、偏位式 8、干扰源，干扰途径，敏感接收器 9、屏蔽，浮置，接地，滤波，光电隔离 10、X面
二、选择题
1、C 2、C 3、C 4、B 5、D 6、D 7、B 8、C 9、C 10、C
11、C 12、B 13、B 14、C 15、C
四、24 mV，6 mV
五、K拨至1位，反复调节R0，使仪表指示为0，K拨至3位，反复调节RF，使仪表指示为满偏，K拨至2位，进行测量。
六、选用1.0级，测量范围为0∽100N的测力仪表。
一、填空（本题共39分，每空1.5分）
1、传感器由 、 、 三部分组成。
2、在选购线性仪表时，必须考虑应尽量使选购的仪表量程为欲测量的 倍左右为宜。
3、有一温度计，它的量程范围为0∽200℃，精度等级为0.5级。该表可能出现的最大误差为 ，当测量100℃ 时的示值相对误差为 。
4、利用热敏电阻对电动机实施过热保护，应选择 型热敏电阻。
5、在压电晶片的机械轴上施加力,其电荷产生在 。
6、霍尔元件采用恒流源激励是为了 。
7、用水银温度计测量水温,如从测量的具体手段来看它属于 测量。
8、已知某铜热电阻在0℃时的阻值为50Ω，则其分度号是 ，对于镍铬-镍硅热电偶其正极是 。
9、压电材料在使用中一般是两片以上，在以电荷作为输出的地方一般是把压电元件 起来，而当以电压作为输出的时候则一般是把压电元件 起来。
10、热电阻主要是利用电阻随温度升高而 这一特性来测量温度的。
12、金属电阻的 是金属电阻应变片工作的物理基础。
14、在动圈式表头中的动圈回路中串入由NTC组成的电阻补偿网络，其目
的是为了 。
二、选择题（本题共30分，每题2分）
3、在电容传感器中，若采用调频法测量转换电路，则电路中 。
A、电容和电感均为变量 B、电容是变量，电感保持不变
C、电感是变量，电容保持不变 D、电容和电感均保持不变
4、在仿型机床当中利用电感式传感器来检测工件尺寸，该加工检测装置是采用了 测量方法。
A、微差式 B、零位式 C、偏差式
5、热电阻测量转换电路采用三线制是为了
A、提高测量灵敏度 B、减小引线电阻的影响
C、减小非线性误差 D、提高电磁兼容性
10、在实验室中测量金属的熔点时,冷端温度补偿采用 。
A、冰浴法 B、仪表机械零点调整法 C、计算修正法
11、自感传感器或差动变压器采用相敏检波电路最重要的目的是为了 。
A、提高灵敏度 B、将输出的交流信号转换为直流信号
C、使检波后的直流电压能反映检波前交流信号的幅度和相位
12、要测量微小的气体压力之差，最好选用 变换压力的敏感元件。
A、悬臂梁 B、平膜片 C、弹簧管 D、膜盒
13、以下四种传感器中，属于四端元件的是 。
A、霍尔元件 B、压电晶体 C、应变片 D、热敏电阻
14、下列 不能用做加速度检测传感器。
A、电容式 B、压电式 C、电感式 D、热电偶
15、将超声波（机械振动波）转换成电信号是利用压电材料的 。
A、应变效应 B、电涡流效应 C、压电效应 D、逆压电效应
三、我国的模拟仪表有哪些精度等级？现欲测量240V左右的电压，要求测量示值相对误差的绝对值不大于0.6%，问：若选用量程为250V的电压表，其精度应选哪一级？若选用量程为500V的电压表，其精度又应选哪一级？（本题10分）
四、热电偶参考电极定律有何实际意义？以知在某特定条件下材料A与铂配对的
热电动势为13.967mv, 材料B与铂配对的热电动势为8.345mv,求出在此特定条
件下材料A与B配对后的热电动势？此时哪种材料为正极？（本题10分）
五、根据你所学的传感器相关知识，请分别列出下列物理量可以使用什么传感器来测量？（本题11分）
1、加速度：2、温度： 3、工件尺寸： 4、压力：
参考答案一、填空题：
1、敏感元件、传感元件、测量转换电路 2、1．5倍 3、±1℃，±1%
4、NTC突变 5、X面 6、减小温漂 7、偏位式 8、CU50，镍铬
9、并联，串联 10、增大 11、屏蔽，浮置，接地，滤波，光电隔离
12、应变效应 13、干扰源，干扰途径，敏感接收器 14、温度补偿
二、选择题
1、C 2、D 3、B 4、B 5、B 6、A 7、C 8、C 9、A 10、C
11、D 12、A 13、D 14、C 15、C
三、0．1 0．2 0．5 1．0 1．5 2．5 5．0
选用量程为250V的电压表，其精度应选0．5级，
选用量程为500V的电压表，其精度应选0．2级
四、大大简化了热电偶的选配工作，5．622 mv，A为正极
五、1、电阻应变片，电容等
2、热电偶，热电阻等
3、电感，电容等
4、压电，霍尔等
二、如图所示电路是电阻应变仪中所用的不平衡电桥的简化电路，图中R2=R3=R是固定电阻，R1与R4是电阻应变片，工作时R1受拉，R4受压，ΔR=0，桥路处于平衡状态，当应变片受力发生应变时，桥路失去平衡，这时，就用桥路输出电压Ucd表示应变片变后电阻值的变化量。试证明：Ucd=-（E/2）(ΔR/R)。（10分）
证明：

略去 的二次项,即可得

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19361303263：《传感器原理与应用习题解答》周真 苑惠娟
沃奇曼 ：答：传感器也称为变换器、换能器或探测器。如前所述．感受被测量、并将被测量转换为易于测量、传输和处理的信号的装置或器件称为传感器。2.简述传感器的主要分类方法。答：(1)据传感器与外界信息和变换效应的工作原理，可分为物理传感器、

19361303263：传感器原理及其应用(第二版)部分习题答案
沃奇曼 ：答：答：传感器通常由敏感元件、转换元件以及基本转换电路所组成。敏感元件：指传感器中能直接感受或响应被测量（输入量）的部分，并以确定关系输出某一物理量。转换元件：指传感器中能将敏感元件感受的或响应的被探测量(如位移、应变、光强等)转换成适于传输和测量的电信号（如电阻、电感等）的部分。基本转换...

19361303263：传感器原理与应用习题_第2章电阻式传感器
沃奇曼 ：答：《传感器原理与应用》及《传感器与测量技术》习题集与部分参考答案教材：传感器技术（第3版）贾伯年主编，及其他参考书第2章电阻式传感器2-1金属应变计与半导体应变计在工作机理上有何异同？试比较应变计各种灵敏系数概念的不同物理意义。答：（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...

19361303263：传感器原理习题与答案
沃奇曼 ：答：10．根据电容传感器的工作原理说明它的分类，电容传感器能够测量哪些物理参量？11．有一个直径为2m、高5m的铁桶，往桶内连续注水，当注水数量达到桶容量的80%时就应当停止，试分析用应变片式或电容式传感器系统来解决该问题的途径和方法。12．总结电容式传感器的优缺点，主要应用场合以及使用中应注意的问题。

19361303263：最新《传感器原理及工程应用》第四版(郁有文)课后答案
沃奇曼 ：答：第一章传感与检测技术的理论基础1．什么是测量值的绝对误差、相对误差、引用误差？答：某量值的测得值和真值之差称为绝对误差。相对误差有实际相对误差和标称相对误差两种表示方法。实际相对误差是绝对误差与被测量的真值之比；标称相对误差是绝对误差与测得值之比。引用误差是仪表中通用的一种误差表示方法...

19361303263：《传感器原理及应用》试卷四 答案 http://wenku.baidu.com/view/ae...
沃奇曼 ：答：敏感元件，转换电路，转换元件 压力 电荷分布 气敏半导体 检测电路 4.螺线管 变隙式 6.两导体的接触电势 单一导体的温差电势 7.电容 电源 可以 8.光电阴极、电子倍增系统、阳极

19361303263：传感器试题及答案
沃奇曼 ：答：《传感器与测试技术》参考答案 一、简答题（每小题5分，共20分）1．传感器：传感器是一种以一定的精确度把被测量转换为与之有确定对应关系的、便于精确处理和应用的另一种量的测量装置或系统。2．静特性：指传感器在输入量的各个值处于稳定状态时的输出与输入关系，即当输入量是常量或变化极慢时，...

19361303263：谁有《传感器原理及应用》的试题及答案
沃奇曼 ：答：豆丁网有。传感器（英文名称：transducer/sensor）是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。传感器的特点包括：微型化、数字化、智能化、多功能化、系统化、网络化。它是实现...

19361303263：大学传感器原理及其应用科目题目简答题
沃奇曼 ：答：不知道你说的是哪种传感器，只能给你讲讲霍尔效应的基本原理。霍尔效应从本质上讲是运动的带电粒子在磁场中受洛仑兹力作用而引起的偏转。当带电粒子（电子或空穴）被约束在固体材料中，这种偏转就导致在垂直电流和磁场方向上产生正负电荷的聚积，从而形成附加的横向电场，即霍尔电场EH。霍尔传感器基本原理...

19361303263：传感器原理及应用
沃奇曼 ：答：传感器是一种用于感知环境和物理量的电子器件，通过将物理量转换为电信号来实现测量和控制。传感器的原理分为许多种类，例如压力传感器、温度传感器、光传感器等。不同的传感器采用的原理不同，但本质上都是将被测量的物理量转换为电信号，然后将这些信号传递给处理器或控制器进行分析和操作。传感器的应用范围...