传感器应用作业

一、选择题1、回程误差表明的是在（）期间输出——输入特性曲线不重合的程度。

( D )A、多次测量B、同次测量C、不同测量D、正反行程2、传感器的下列指标全部属于静态特性的是（）( C )A、线性度、灵敏度、阻尼系数B、幅频特性、相频特性、稳态误差C、迟滞、重复性、漂移D、精度、时间常数、重复性3、（）是采用真空蒸发或真空沉积等方法，将电阻材料在基底上制成一层各种形式敏感栅而形成应变片。

这种应变片灵敏系数高，易实现工业化生产，是一种很有前途的新型应变片。

( D )A、箔式应变片B、半导体应变片C、沉积膜应变片D、薄膜应变片4、利用相邻双臂桥检测的应变式传感器，为使其灵敏度高、非线性误差小（）。

( C )A、两个桥臂都应当用大电阻值工作应变片B、两个桥臂都应当用两个工作应变片串联C、两个桥臂应当分别用应变量变化相反的工作应变片D、两个桥臂应当分别用应变量变化相同的工作应变片5、金属丝的电阻随着它所受的机械变形（拉伸或压缩）的大小而发生相应的变化的现象称为金属的（）。

( B )A、电阻形变效应B、电阻应变效应C、压电效应D、压阻效应6、下列说法正确的是（）。

( D )A、差动整流电路可以消除零点残余电压，但不能判断衔铁的位置。

B、差动整流电路可以判断衔铁的位置，但不能判断运动的方向。

C、相敏检波电路可以判断位移的大小，但不能判断位移的方向。

D、相敏检波电路可以判断位移的大小，也可以判断位移的方向。

7、随着人们对各项产品技术含量的要求的不断提高，传感器也朝向智能化方面发展，其中，典型的传感器智能化结构模式是（）。

( B )A、传感器+通信技术B、传感器+微处理器C、传感器+多媒体技术D、传感器+计算机二、判断题线性测量系统的灵敏度是时间的线性函数。

( F )涡流传感器一般不能用来测量钢板厚度。

( F )电感式传感器根据结构形式可分为自感式和互感式两种。

( F )光生伏特效应属于内光电效应的一种。

( T )引用误差反映了一个检测装置的综合性能指标，用来作为检测仪表的分类标准。

目录第三章 (5)3-1.什么是应变效应？什么是压阻效应？利用应变效应和压阻效应解释金属电阻应变片和半导体应变片的工作原理。

(5)3-2.试述应变片温度误差的概念，产生原因和补偿方法。

(5)3.试用应变片传感器实现一种应用。

(6)第四章 (6)4-1.说明差动变隙式电感传感器的主要组成、工作原理和基本特征。

(6)4 -3.差动变压器式传感器有哪几种结构形式？各有什么特点？ (6)4-10.何为涡流效应？怎用利用涡流效应进行位移测量？ (7)4-11.电涡流的形成范围包括哪些内容？他们的主要特点是什么？ (7)5.用电感式传感器设计应用 (8)第五章 (8)5-1.根据工作原理可以将电容式传感器分为哪几类？每种类型各有什么特点？各适用于什么场合？ (8)5-9.简述差动式电容测厚传感器系统的工作原理。

(8)第六章 (9)6-1.什么叫正压电效应和逆压电效应？什么叫纵向压电效应和横向压电效应？ (9)6-3.简述压电陶瓷的结构及其特性。

(9)3.利用压电式传感器设计一个应用系统 (10)第七章 (10)7-4.什么是霍尔效应？霍尔电势与哪些因素有关？ (10)7-6.温度变化对霍尔元件输出电势有什么影响？怎样补偿？ (10)第八章 (11)8-1.光电效应有哪几种？相对应的光电器件有哪些？ (11)8-2.试述光敏电阻、光敏二极管、光敏晶体管和光电池的工作原理，在实际应用时各有什么特点？ (11)8-6.光在光纤中是怎样传输的？对光纤及入射光的入射角有什么要求？ (12)8-7.试用光电开关设计一个应用系统。

(13)第九章 (13)9-1.简述气敏元件的工作原理 (13)9-2.为什么多数气敏元件都附有加热器 (13)9-3.什么叫湿敏电阻？湿敏电阻有哪些类型？各有什么特点？ (14)第十章 (14)10-1.超声波在介质中传播具有哪些特性？ (14)10-2.图10-3中，超声波探头的吸收块作用是什么？ (15)10-3.超声波物位测量有几种方式?各有什么特点？ (15)10-5.已知超声波探头垂直安装在被测介质底部，超声波在被猜测介质中的传播速度为1460m/s，测得时间间隔为28μs，试求物位高度？ (15)第十一章 (15)11-1.简述微波传感器的测量机理。

《传感器原理与应用》作业参考答案作业一1.传感器有哪些组成部分？在检测过程中各起什么作用？答：传感器通常由敏感元件、传感元件及测量转换电路三部分组成。

各部分在检测过程中所起作用是：敏感元件是在传感器中直接感受被测量，并输出与被测量成一定联系的另一物理量的元件，如电阻式传感器中的弹性敏感元件可将力转换为位移。

传感元件是能将敏感元件的输出量转换为适于传输和测量的电参量的元件，如应变片可将应变转换为电阻量。

测量转换电路可将传感元件输出的电参量转换成易于处理的电量信号。

2.传感器有哪些分类方法？各有哪些传感器？答：按工作原理分有参量传感器、发电传感器、数字传感器和特殊传感器；按被测量性质分有机械量传感器、热工量传感器、成分量传感器、状态量传感器、探伤传感器等；按输出量形类分有模拟式、数字式和开关式；按传感器的结构分有直接式传感器、差分式传感器和补偿式传感器。

3.测量误差是如何分类的？答：按表示方法分有绝对误差和相对误差；按误差出现的规律分有系统误差、随机误差和粗大误差按误差来源分有工具误差和方法误差按被测量随时间变化的速度分有静态误差和动态误差按使用条件分有基本误差和附加误差按误差与被测量的关系分有定值误差和积累误差。

4.弹性敏感元件在传感器中起什么作用？答：弹性敏感元件在传感器技术中占有很重要的地位，是检测系统的基本元件，它能直接感受被测物理量〔如力、位移、速度、压力等〕的变化，进而将其转化为本身的应变或位移，然后再由各种不同形式的传感元件将这些量变换成电量。

5.弹性敏感元件有哪几种基本形式？各有什么用途和特点？答：弹性敏感元件形式上基本分成两大类，即将力变换成应变或位移的变换力的弹性敏感元件和将压力变换成应变或位移的变换压力的弹性敏感元件。

变换力的弹性敏感元件通常有等截面轴、环状弹性敏感元件、悬臂梁和扭转轴等。

实心等截面轴在力的作用下其位移很小，因此常用它的应变作为输出量。

它的主要优点是结构简单、加工方便、测量范围宽、可承受极大的载荷、缺点是灵敏度低。

高空作业车是指3米以上，由液压或电动系统支配多支液压油缸，能够上下举升进行作业的一种车辆。

采用液压传动的载人高空作业车，是当代先进的物种机械设备。

对于高空作业的人员，安全是最重要的，当高空车负载超重时，很可能发生倾翻倒塌事故，预防安全事故发生尤为重要，压力传感器用来监测伸缩臂压力情况，当平台负载达到额定压力时，压力传感器监测系统并会报警提示，以免超重发生事故。

压力传感器是工业实践中最为常用的一种传感器，其广泛应用于各种工业自控环境，涉及水利水电、铁路交通、智能建筑、生产自控、航空航天、军工、石化、油井、电力、船舶、机床、管道等众多行业。

压力传感器的特点：
1、重工业CE认证
2、100V/m电磁干扰保护
3、反向极性保护
4、工作温度范围宽
5、结构小巧
6、1%综合误差
7、-40℃～125℃工作温度范围
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第六章 3 实验：传感器的应用基础达标一、选择题(在每小题给出的四个选项中，第1～4题只有一项符合题目要求，第5～6题有多项符合题目要求)1．如图所示，R T为半导体热敏电阻，其他电阻都是普通电阻，当灯泡L的亮度变暗时，说明( )A．环境温度变高B．环境温度变低C．环境温度不变D．都有可能【答案】B【解析】当灯泡L的亮度变暗时，说明通过灯泡L的电流变小，R T的阻值变大，只有环境温度变低，R T 的阻值才变大，所以选B.2．如图所示为一测定液面高低的传感器示意图，A 为固定的导体芯，B 为导体芯外面的一层绝缘物质，C 为导电液体，把传感器接到图示电路中，已知灵敏电流表指针偏转方向与电流方向相同．如果发现指针正向右偏转，则导电液体的深度h 变化为( )A ．h 正在增大B ．h 正在减小C ．h 不变D ．无法确定 【答案】B【解析】由电源极性及电流方向可知，A 、B 构成的电容器上的电荷量减小，据C ＝Q U，电容C 在减小，可推知正对面积S 减小，即h 在减小．3．某仪器内部电路如图所示，其中M 是一个质量较大的金属块，左右两端分别与金属丝制作的弹簧相连，并套在光滑水平细杆上，a 、b 、c 三块金属片间隙很小(b 固定在金属块上)，当金属块处于平衡状态时，两根弹簧均处于原长状态，若将该仪器固定在一辆汽车上，下列说法中正确的是( )A．当汽车加速前进时，甲灯亮B．当汽车加速前进时，乙灯亮C．当汽车刹车时，乙灯亮D．当汽车刹车时，甲、乙两灯均不亮【答案】B【解析】汽车向右加速时，M向左移动，与a接触，乙灯亮；当汽车刹车时，M向右移动，与c接触，甲灯亮．4．某电容式话筒的原理示意图如图所示，E为电源，R为电阻，薄片P和Q为两金属极板，对着话筒说话时，P振动而Q可视为不动，在P、Q间距增大过程中( )A．P、Q构成的电容器的电容增大B．P上电荷量保持不变C ．M 点的电势比N 点的低D ．M 点的电势比N 点的高【答案】D【解析】薄片P 和Q 为两金属极板，构成平行板电容器，由C ＝εr S 4πkd可知，在P 、Q 间距增大过程中即d 增大，电容C 减小，A 错误；电容器始终与电源连接，两极板电压不变，据电容的定义式C ＝Q U知电荷量减少，B 错误；Q 板上的正电荷流向M 点经N 点到电源正极，故φM ＞φN ，C 错误，D 正确．5．(2019·贵州校级检测)传感器是一种采集信息的重要器件，如图所示是一种测定压力的电容式传感器，当待测压力F 作用于可动膜片电极上时，可使膜片产生形变，引起电容的变化．将电容器、灵敏电流计和电源串接成闭合电路，那么以下说法正确的是( )A ．当F 向上压膜片电极时，电容将减小B ．若电流计有示数，则压力F 发生变化C ．若电流计有向右的电流通过，则压力F 在增大D ．若电流计有向右的电流通过，则压力F 在减小【答案】BC【解析】根据电容的决定式C ＝εS4πkd可知，当F 向上压膜片电极时，电极间的距离d 变小，电容将增大，故选项A 错误；若电流计有示数，说明电容的大小在发生变化，从而使电极上的电荷在不断地充电、放电，而使电容的大小不断变化的因素就是力F 发生变化，从而使电极间的距离变化，故选项B 正确；若电流计有向右的电流，说明电源在对电容充电，电极上的电荷量在增加，由于电极间的电压就是电源电压，是不变的，故根据电容的定义式C ＝Q U可知，电容C 在增大，所以电极间的距离在减小，说明压力F 在增大，故选项C 正确，D 错误．6．有定值电阻、热敏电阻、光敏电阻三个元件，将这三个元件分别接入如图所示电路中的A 、B 两点后，用黑纸包住元件或者把元件置入热水中，观察欧姆表的示数，下列说法中正确的是( )A ．置入热水中与不置入热水中相比，欧姆表示数变化较大，这个元件一定是热敏电阻B ．置入热水中与不置入热水中相比，欧姆表示数不变化，这个元件一定是定值电阻C ．用黑纸包住元件与不用黑纸包住元件相比，欧姆表示数变化较大，这个元件一定是光敏电阻D ．用黑纸包住元件与不用黑纸包住元件相比，欧姆表示数相同，这个元件一定是定值电阻【答案】AC【解析】热敏电阻的阻值随温度变化而变化，定值电阻和光敏电阻的阻值不随温度变化；光敏电阻的阻值随光照变化而变化，定值电阻和热敏电阻的阻值不随光照变化．故正确答案为AC.二、非选择题7．如图是热水器中的恒温集成电路，R 0是热敏电阻，温度较低时其阻值很大，温度较高时阻值很小．如图热水器中没有水或水温较高时，继电器会放开弹簧片，发热器断路，反之会吸住簧片接通发热器．如果热水器中没有水时，电路中BC部分就处于__________(填“断路”或“短路”)，则在电路图的虚线框内的门电路应是__________门，当温度较低时，门电路的输入端A是__________电势(填“高”或“低”)．【答案】断路与高【解析】热水器没有水时，电路中BC部分处于断路，B处于低电势，电路图中的虚线框内为“与”门，则继电器中没电流，继电器放开簧片，发热器断路．当热水器有水时，B 处于高电势；若水温较高，R0阻值很小，A处于低电势，因“与”门使继电器放开弹簧片，发热器断路；若水温低，R0阻值很大，A处于高电势，此时继电器接通发热器．8．如图甲所示，斯密特触发器可以将连续变化的模拟信号转换为突变的数字信号，当加在它的输入端A的电势逐渐上升到1.6 V，输出端Y会突然从高电平跳到低电平0.25 V，而当输入端A的电势下降到0.8 V时，输出端Y会从低电平跳到高电平3.4 V.(1)斯密特触发器相当于一种“________”门电路．(2)如图乙所示是一个温度报警器的简易电路图，R T为热敏电阻，R1为可变电阻(最大阻值为1 kΩ)，蜂鸣器工作电压3～5 V，热敏电阻的阻值随温度变化如图丙所示，若要求热敏电阻在感测到80 ℃时报警，则R1应调至________kΩ；若要求热敏电阻在感测到更高的温度时才报警，R1的阻值应________(选填“增大”“减小”或“不变”)．【答案】(1)非 (2)0.42 减小【解析】(1)输出状态和输入状态相反，相当于“非”门电路．(2)热敏电阻在80 ℃时的电阻是R T ＝80 Ω，斯密特触发器输入端A 的电势是0.8 V 时，输出端Y 的电压为3.4 V ，这时蜂鸣器开始工作．由串联电路分压特点知：R 1R T ＝U 1U T ＝5－0.80.8所以R 1＝80×4.20.8Ω＝420 Ω＝0.42 k Ω. 由热敏电阻的阻值随温度变化的图象可知，温度升高时，热敏电阻的阻值减小，而斯密特触发器输入端的电压仍保持不变，则电阻R 1的阻值应减小．能力提升9．温度传感器广泛应用于室内空调、电冰箱等家用电器中，它是利用热敏电阻的阻值随温度变化的特殊性来工作的．如图甲所示，电源的电动势E＝9 V，内阻不计；G为灵敏电流表，内阻保持不变；R为热敏电阻，其电阻阻值与温度的变化关系如图乙所示．闭合开关S，当R的温度等于20 ℃时，电流表示数I1＝2 mA.当电流表的示数I2＝3.6 mA时，热敏电阻的温度是( )A．60 ℃B．80 ℃C．100 ℃D．120 ℃【答案】D【解析】在20 ℃时，E＝(R G＋R1)I1，即R G＝500 Ω；当I2＝3.6 mA时，E＝(R G ＋R2)I2，即9 V＝(500＋R2)×3.6×10－3V，所以R2＝2 000 Ω.从题图乙中可以看出t ＝120 ℃，故选D.10．(多选)图甲为斯密特触发器，当加在它的输入端A的电压逐渐上升到某个值(1.6 V)时，输出端Y会突然从高电平跳到低电平(0.25 V)，而当输入端A的电压下降到另一个值的时候(0.8 V)，Y会从低电平跳到高电平(3.4 V)．图乙为一光控电路，用发光二极管LED 模仿路灯，R G为光敏电阻．关于斯密特触发器和光控电路的下列说法中正确的是( )A．斯密特触发器的作用是将数字信号转换为模拟信号B．斯密特触发器是具有特殊功能的非门C．要想在天更暗时路灯才会亮，应该把R1的阻值调大些D．当输出端Y突然从高电平跳到低电平时，二极管发光【答案】BCD【解析】斯密特触发器是一种特殊的非门，它把连续变化的模拟信号转换为突变的数字信号，A项说法错误，B项说法正确．把R1的阻值调大些，只有R G的阻值达更大，才能使斯密特触发器的A端电压达到某个值(1.6 V)，即天更暗；当输出端Y突然跳到低电平时，发光二极管导通就发光，C、D项正确．11．如图所示用电磁继电器设计一个高温报警器，要求是：正常情况绿灯亮，有险情时电铃报警．可供选择的器材如下：热敏电阻、绿灯泡、小电铃、学生用电源、继电器、滑动变阻器、开关、导线．【答案】如图所示．【解析】将热敏电阻、学生用电源、滑动变阻器、开关串联接入继电器的a、b端；将学生用电源与电铃、绿灯泡分别接入c、d、e之间．正常时热敏电阻阻值大，ab间电流小，磁性弱，ce接通，绿灯亮．温度升高时，热敏电阻阻值变小，ab间电流变大，磁性变强，吸住衔铁，cd接通，ce断开，绿灯灭，电铃响．12．如图所示，小铅球P系在细金属丝下，悬挂在O点，开始时小铅球P沿竖直方向处于静止状态．当将小铅球P放入水平流动的水中时，球向左摆动一定的角度θ，水流速度越大，θ越大．为了测定水流对小球作用力的大小，在水平方向固定一根电阻丝BC，其长为L，它与金属丝接触良好，不计摩擦和金属丝的电阻，C端在O点正下方处，且OC＝h.图中还有电动势为E的电源(内阻不计)和一只电压表．请你连接一个电路，使得当水速增大时，电压表示数增大．【答案】见解析【解析】电路图如图所示．设CD＝x，P球平衡时，由平衡条件可得tan θ＝Fmg＝x h①根据闭合电路欧姆定律和部分电路欧姆定律可得I＝ER L＝U R x②根据电阻定律可得R L＝ρLS③R x ＝ρx S④ 由①②③④式可得U ＝tan θ·Eh L. 因为水流速度越大，θ越大，所以U 越大．。

《传感器及其应用》作业设计方案第一课时一、教学目标：1. 理解传感器的基本原理和分类；2. 精通传感器在不同领域的应用；3. 能够设计并实现简易的传感器应用项目。

二、教学内容：1. 传感器的定义和分类；2. 传感器的原理和工作方式；3. 传感器在工业、农业、医疗等领域的应用案例；4. 传感器应用项目设计与实现。

三、教学方法：1. 理论讲解结合实例分析；2. 小组谈论与合作实践；3. 实地考察与案例探究；4. 教室展示与总结评判。

四、作业设计：1. 作业一：传感器分类探究要求：同砚选择一种传感器，对其原理、工作方式和应用领域进行探究，撰写一份1000字的报告，并结合实例进行展示。

2. 作业二：传感器应用案例分析要求：同砚选择一个领域（如工业、农业、医疗等），调研该领域中传感器的应用案例，撰写一份800字的分析报告，并结合实地考察进行展示。

3. 作业三：传感器应用项目设计要求：同砚自由组队，设计一个基于传感器的应用项目，包括项目名称、功能描述、原理分析、硬件搭建和软件编程等内容，最终进行教室展示并进行评判。

五、评判方式：1. 作业一、作业二依据报告质量和展示效果进行评分；2. 作业三依据项目设计的创新性和实现效果进行评分；3. 每个作业占总效果的30%，教室表现占总效果的10%。

六、参考资料：1. 《传感器技术与应用》（王明华，电子工业出版社）2. 《传感器原理与应用》（李强，机械工业出版社）3. 《传感器应用案例分析》（张小明，清华高校出版社）七、作业设计说明：本作业设计旨在通过理论进修、实践操作和案例探究，援助同砚深度了解传感器的原理和应用，培育同砚的创新能力和实践能力，提高同砚的综合素养和应用能力。

期望同砚能够勤勉完成每个作业，并在教室上展示自己的效果，共同分享进修效果。

愿大家在这个过程中收获知识，提升能力，实现自我价值的增长。

第二课时一、设计目标：通过本次作业设计，旨在援助同砚深度了解传感器的原理、分类、应用及将来进步趋势，培育同砚的动手能力和创新认识，提高同砚的实践能力和解决问题的能力。

传感器原理及工程应用作业传感器是一种能够感知、检测和响应特定外部物理量或化学量的装置。

它通过将外部物理量或化学量转换为电信号来实现传感功能。

传感器的原理可以分为多种类型，包括电阻、电容、电磁、光电等。

电阻传感器是通过测量电阻值的变化来检测外部物理量的。

例如，温度传感器可以通过测量热敏电阻的电阻变化来测量温度。

电容传感器则是通过测量电容器的电容值来检测外部物理量的变化。

例如，湿度传感器可以通过测量湿度对介质电容值的影响来测量湿度。

电磁传感器利用材料的磁性质来检测外部物理量。

例如，磁场传感器可以通过测量磁感应强度来检测磁场的存在。

光电传感器则是利用光的特性来检测外部物理量。

例如，光电开关可以通过光电效应来实现光的检测。

传感器在工程中有广泛的应用。

其中一个常见的应用是在工业领域中的自动控制系统中。

例如，温度传感器可以用于检测机器设备的温度，并根据温度变化来控制设备的工作状态。

湿度传感器可以用于检测空气中的湿度，并根据湿度变化来控制空调系统的工作状态。

光电传感器可以用于检测物体的位置和速度，并根据检测结果来控制自动化生产过程。

另一个常见的应用是在环境监测领域中。

传感器可以用于检测大气污染物的浓度，例如二氧化碳、甲醛等。

这可以帮助人们了解环境质量，并采取相应的措施来改善环境。

传感器还可以用于检测水质、土壤质量等，以保护生态环境。

此外，传感器还广泛应用于医疗领域。

例如，心率传感器可以用于监测患者的心率，并根据心率的变化来判断患者的健康状态。

血糖传感器可以用于监测糖尿病患者的血糖水平，并根据检测结果调整药物剂量。

总的来说，传感器作为一种重要的工程技术手段，在各个领域都有着广泛的应用。

通过感知、检测和响应外部物理量或化学量，传感器帮助我们实现了许多自动化、智能化的控制和监测功能，为人们的生活和工作带来了便利和安全。

未来随着技术的不断发展，传感器的应用将会更加广泛和多样化。

《传感器的应用》作业设计方案（第一课时）一、作业目标本作业设计旨在通过《传感器的应用》课程的学习，使学生掌握传感器的基本概念和功能，了解传感器的类型及应用领域，通过实际操作锻炼学生动手实践的能力，为后续课程打下坚实基础。

二、作业内容1. 基础知识掌握：要求学生复习并理解传感器的基本概念、原理及其分类，通过课本及网络资源收集至少三种不同类型传感器的应用实例，并对其工作原理进行简要描述。

2. 实验操作实践：开展一次传感器应用的小实验。

以光敏传感器为例，指导学生制作一个简易的光照度检测装置。

实验中应包括传感器的选择、电路连接、代码编写以及数据的读取和展示。

3. 作品创作：学生需以小组形式（每组3-4人）设计并制作一个简单的传感器应用作品。

作品应包含传感器、微控制器（如Arduino）和其他必要的电子元件，并能够展示传感器的实际功能。

4. 报告撰写：每组学生需撰写一份关于作品设计、制作过程及功能的报告，报告中应详细记录实验步骤、数据记录及分析结果，并阐述传感器在作品中的作用和意义。

三、作业要求1. 学生在完成作业过程中，需遵循安全操作规程，确保实验过程中的人身和设备安全。

2. 实验报告需条理清晰，数据准确，分析深入，能够体现出学生对传感器应用的理解和创新能力。

3. 作品制作应注重实用性和美观性，能够真实反映传感器的应用效果。

4. 小组合作中需明确分工，确保每位成员都能参与到作品的制作和报告的撰写中。

四、作业评价1. 教师根据学生的实验报告、作品的实际效果和小组合作的情况进行评价。

2. 评价标准包括基础知识的掌握程度、实验操作的熟练度、作品的创新性和实用性以及报告的撰写质量。

3. 对于优秀的学生作品和报告，将在课堂上进行展示，并给予表扬和鼓励。

五、作业反馈1. 教师将在课堂上对学生的作业进行点评，指出存在的问题和不足，并给出改进建议。

2. 对于学生在作业中表现出的优点和进步，教师将给予肯定和赞扬，激励学生继续努力。

《传感器及其应用》作业设计方案第一课时一、设计背景：随着科技的发展，传感技术在各行各业中得到了广泛应用，传感器作为传感技术中的核心部件，具有检测、测量、控制等功能，在工业、医疗、农业等领域发挥着重要作用。

本次作业旨在让学生深入了解传感器的原理、分类、应用，并通过实践操作，加深对传感器的理解和应用能力。

二、设计目标：1. 理解传感器的基本原理和分类；2. 掌握传感器在不同领域的应用情况；3. 能够进行传感器的实际搭建和调试；4. 提高学生的创新能力和动手能力。

三、设计内容：1. 理论学习：学生通过教师的讲解和学习资料的阅读，了解传感器的基本原理、分类和工作原理，以及在工业、医疗、环保等领域的应用情况。

2. 实验操作：a. 实验一：温度传感器的搭建与调试学生在实验室内使用热敏电阻和模拟转换电路搭建一个温度传感器，通过调节电路参数和测量温度数据，验证传感器的测量准确性，并观察传感器在不同温度下的响应特性。

b. 实验二：光敏传感器的应用学生通过搭建光敏传感器与LED灯光控制电路，实现对光线强度的检测和控制，了解光敏传感器在自动照明系统中的应用，并探讨其在智能家居领域的潜在应用。

c. 实验三：声波传感器的距离测量学生利用超声波模块和微控制器搭建一个声波传感器系统，实现对物体距离的测量，学习声波传感器的工作原理和在无人车、智能停车系统中的应用。

3. 案例分析：学生选择一个特定领域，如环境监测、智能交通等，结合所学传感器知识，撰写一份应用案例分析报告，深入探讨传感器在该领域的应用现状及发展趋势。

4. 设计实践：学生在小组合作的基础上，自主选择一个主题，设计并制作一个基于传感器技术的实际应用产品原型，包括产品概念、功能设计、外观设计和技术验证等内容，并进行展示和评比。

四、评价方式：1. 实验报告评分：包括实验结果记录、数据处理及分析、问题讨论等内容，占总成绩的40%。

2. 案例报告评分：对于提出的案例进行深入分析和讨论，展现对传感器应用的理解和思考，占总成绩的20%。

《传感器及其应用》作业设计方案第一课时一、设计背景：传感器是一种能够感知外界环境并将感知信号转化成电信号的器件，广泛应用于各个领域。

了解和掌握传感器的工作原理及应用是提高学生对现代科技的了解和认识的重要途径。

因此，设计这样一份《传感器及其应用》的作业，希望能够引导学生对传感器的认识和理解，并培养他们的实验和动手能力。

二、设计目的：1. 帮助学生了解传感器的种类、原理和应用领域；2. 提高学生的实验动手能力，培养他们对科技的兴趣；3. 引导学生独立思考、解决问题的能力。

三、设计内容：1. 传感器基本知识讲解：包括传感器的定义、分类、工作原理等；2. 传感器应用案例介绍：介绍几种常见的传感器及其在不同领域的应用；3. 设计实验：设计一个简单的实验，让学生自行制作一个温度传感器，并测试其测温准确性；4. 传感器创意设计：让学生自由发挥想象力，设计一个新颖的传感器，并说明其原理和应用场景。

四、设计步骤：1. 学生预习阶段：老师首先介绍传感器的定义、分类和工作原理，让学生在预习阶段对传感器有一个初步的了解；2. 课堂讲解：老师在课堂上介绍传感器的应用案例，引导学生了解传感器在日常生活和工业生产中的广泛应用；3. 实验操作：老师指导学生进行温度传感器的制作实验，让学生亲自动手操作，提高其实验能力和动手能力；4. 课堂展示：学生展示自己设计的传感器作品，并进行讨论和交流；5. 作业要求：要求学生完成一份传感器创意设计作业，包括设计图纸、原理说明和应用场景描述。

五、评价方式：1. 实验报告评分：评分标准包括实验设计、操作流程、数据记录和分析；2. 传感器创意设计评分：评分标准包括设计创意、原理说明和应用场景描述的合理性。

六、总结反思：通过这样一份《传感器及其应用》的作业设计，不仅可以让学生了解传感器的基本知识和应用领域，还可以培养他们的实验能力和创新思维。

希望通过这样的设计，可以激发学生对科技的兴趣，提高其动手实践能力，为将来的科学研究和创新工作打下良好基础。

作业3：3．问答题（1）什么是电阻的应变效应？利用应变效应解释金属应变式电阻传感器的工作原理。

答：金属导体在外力的作用下发生机械变形，其电阻值随着机械变形（伸长或缩短）的变化而发生变化，这种现象称为金属的应变效应。

现有一根长度为l ，截面积为A ，电阻率为ρ的金属丝，如图2-5所示。

图2-5 金属应变效应 未受力时，电阻值为S l R ρ= 当金属丝受到拉力F 作用时，将引起电阻值发生变化，电阻的相对变化量为SS l l R R ΔΔΔΔ-+=ρρ，当材料一定时，ρ不发生变化，电阻值的变化仅与金属丝长度和金属丝截面积的变化有关。

（2）弹性元件在应变式电阻传感器中起什么作用？答：弹性敏感元件是电阻式传感器的敏感元件，能直接感受到被测的量的变化。

（3）简述应变式电阻传感器测量电路的功能。

答：由于弹性敏感元件和应变片的应变量一般都很小，电阻值的变化量也很小，不易被观察、记录和传输，需要通过电桥电路将该电阻值的变化量放大，并转换成电压或电流信号。

（4）应变式电阻称重传感器的工作原理是什么？（5）电阻应变传感器测量加速度的原理是什么?答：当被测物体以加速度a 运动时，质量块受到一个与加速度方向相反的惯性力作用，悬臂梁在惯性力作用下产生弯曲变形，该变形被粘贴在悬臂梁上的应变片感受到并随之产生应变，从而使应变片的电阻值发生变化。

悬臂梁的应变在一定的频率范围内与质量块的加速度成正比，通过测量质量块悬臂梁的应变，便可知加速度的大小。

（6）试比较金属应变式传感器和半导体压电式传感器的异同点。

答：相同点：两者都是将应变力转换为电阻的变化。

不同点：金属应变式传感器是由于导体的长度和半径发生改变而引起电阻值的变化，而半导体应变式传感器是由于其载流子的迁移率发生变化而引起电阻值的变化。

作业4：3．问答题（1）简述电容式传感器的工作原理。

答：两平行极板组成的电容器，如果不考虑边缘效应，其电容量为 式中，ε为极板间介质的介电常数，A 为两电极互相覆盖的有效面积，d 为两电极之间的距离。

《传感器的应用》作业设计方案第一课时一、主题简介本作业设计旨在援助同砚深度理解传感器的基本原理和应用途景，提高他们的动手能力和解决问题的能力。

通过本次作业设计，同砚将学会如何利用传感器得到各种环境参数，并将其应用于实际问题中，从而培育他们的实践能力和创新思维。

二、作业设计内容1. 同砚将分为小组进行合作，每个小组由3-4人组成。

2. 每个小组将选择一个传感器进行探究，包括但不限于温度传感器、湿度传感器、光照传感器等，并探究其应用领域和性能特点。

3. 同砚将设计一个实践项目，结合所选传感器，解决一个实际问题。

例如，利用温度传感器监测室内温度，设计一个智能温控系统。

4. 同砚需要编写详尽的试验规划书，包括试验目标、试验步骤、数据采集方法、数据处理及分析等内容。

5. 同砚需要撰写试验报告，总结试验过程中遇到的问题及解决方法，以及试验结果的分析和结论。

三、作业设计步骤1. 分组确定课题：每个小组选择一个传感器和相应的应用途景。

2. 调研传感器知识：小组成员分工合作，收集关于所选传感器的资料，并进行整理和总结。

3. 设计试验方案：依据所选传感器的特点和应用途景，设计一个切实可行的试验方案，并列出所需材料和技术支持。

4. 实施试验：按照试验规划书的步骤进行试验，并记录试验数据。

5. 数据处理和分析：对试验数据进行处理和分析，得出结论并撰写试验报告。

6. 展示效果：每个小组向全班进行试验效果展示，分享试验过程中的心得体会和解决问题的阅历。

四、评分标准1. 试验设计合理性：20分2. 试验过程规范性：20分3. 数据处理和分析能力：30分4. 试验报告质量：20分5. 效果展示及团队合作：10分五、作业总结通过本次作业设计，同砚不仅能够深度了解传感器的原理和应用，还能够提高他们的实践能力和团队合作精神。

期望通过这样的实践活动，激发同砚对科学技术的爱好，培育他们解决实际问题的能力，为将来的科研和创新打下坚实基础。

“传感技术及应用”作业与习题一、绪论作业习题1.什么是传感器？（传感器定义）传感器由哪几个部分组成？分别起到什么作用？2.解释下列名词术语：敏感元件;2)传感器; 3)信号调理器;4)变送器。

讨论习题1.什么是传感器？常用的分类方法有哪两种？思考题1. 传感器特性在检测系统中起到什么作用？二、传感器的一般特性作业习题判断以下各题正确与否：1.传感器是一种测量器件或装置，它将被测量按一定规律转换成可用输出，一般系统有输入和输出，所以均可看作传感器。

2.传感器的静态特性曲线表示法一般有方程表示法，曲线表示法，列表表示法三种，但是它们严格意义上是等效的。

3.迟滞误差、非线性误差和重复性误差都会给测量结果带来误差，但它们都可用统计平均的办法减少。

4.传感器的阈值，实际上就是传感器在零点附近的分辨力。

5.某位移传感器的测量量程为1mm，分辨力为0.001 mm，这说明传感器的灵敏度很高，其灵敏度为0.1 %。

6.传感器A采用最小二乘法拟合算得线性度为土0.6%，传感器B采用端点直线法算得线性度为±0.8%，则可以肯定传感器A的线性度优于传感器B。

7.无论何种传感器，若要提高灵敏度必然会增加非线性误差。

8.幅频特性优良的传感器，其动态范围大，故可以用于高精度测量。

讨论习题1.传感器的性能参数反映了传感器的什么关系？2.静态参数有哪些？各种参数代表什么意义？3.动态参数有那些？应如何选择？思考题1.对于一阶传感器而言，传感器的时间常数越小，工作频域越宽，动态响应越好。

2.对于二阶传感器而言，可以通过减小传感器运动部分质量和增加弹性敏感元件的刚度来提高传感器的固有频率。

三、电阻式传感器作业习题1．什么是应变效应？什么是压阻效应？什么是横向效应？2. 说明电阻应变片的组成和种类。

电阻应变片有哪些主要特性参数？3．一个量程为10kN的应变式测力传感器，其弹性元件为薄壁圆筒轴向受力，外径20mm,内径18mm,在其表面粘贴八各应变片，四个沿周向粘贴，应变片的电阻值均为120Ω,灵敏度为2.0,波松比为0.3,材料弹性模量E=2.1×1011Pa 。

《传感器的应用》作业设计方案一、设计背景：传感器是一种能够感知环境信息并将其转化为电信号的装置，被广泛应用于各个领域，如工业控制、医疗诊断、环境监测等。

本次作业旨在通过设计一系列实践性的任务，让学生深入了解传感器的原理、分类、应用及实验操作。

二、设计目标：1. 了解传感器的基本原理和分类；2. 掌握传感器在不同领域的应用；3. 能够独立设计并实施简单的传感器实验。

三、设计内容：1. 课前准备：让学生通过阅读相关教材和资料，了解传感器的基本原理、分类及应用领域，为实验做好准备。

2. 实验一：温度传感器的应用要求学生设计一个实验，应用温度传感器测量不同温度下水的温度，并记录数据。

学生需要分析实验结果，探讨温度传感器的测量原理及误差来源。

3. 实验二：光敏传感器的应用让学生设计一个实验，应用光敏传感器测量不同光照条件下LED灯的亮度，并记录数据。

学生需要比较不同光敏传感器的灵敏度和响应速度。

4. 实验三：声音传感器的应用要求学生设计一个实验，应用声音传感器测量不同声音强度下的声音信号，并记录数据。

学生需要分析声音传感器的灵敏度和频率响应特性。

5. 实验四：压力传感器的应用让学生设计一个实验，应用压力传感器测量不同压力下气体的压强，并记录数据。

学生需要探讨压力传感器的工作原理及测量范围。

四、实验要求：1. 学生需要独立完成实验设计、数据采集和分析；2. 学生需要撰写实验报告，包括实验目标、方法、结果和结论；3. 学生需要展示实验过程并进行口头答辩。

五、评估方式：1. 实验设计的合理性和创新性；2. 实验操作的熟练水平和数据准确性；3. 实验报告的完备性和逻辑性；4. 口头答辩的表达能力和思维深度。

六、总结：通过本次作业设计，学生将能够深入了解传感器的应用领域及实验操作，提高他们的实践能力和创新思维。

希望学生能够在实验中获得更多的收获，为将来的科研和工程实践奠定基础。

“传感技术及应用”作业与习题一、绪论作业习题1.什么是传感器（传感器定义）传感器由哪几个部分组成分别起到什么作用2.解释下列名词术语：敏感元件;2)传感器; 3)信号调理器;4)变送器。

讨论习题1.什么是传感器常用的分类方法有哪两种思考题1. 传感器特性在检测系统中起到什么作用二、传感器的一般特性作业习题判断以下各题正确与否：1.传感器是一种测量器件或装置，它将被测量按一定规律转换成可用输出，一般系统有输入和输出，所以均可看作传感器。

2.传感器的静态特性曲线表示法一般有方程表示法，曲线表示法，列表表示法三种，但是它们严格意义上是等效的。

3.迟滞误差、非线性误差和重复性误差都会给测量结果带来误差，但它们都可用统计平均的办法减少。

4.传感器的阈值，实际上就是传感器在零点附近的分辨力。

5.某位移传感器的测量量程为1mm，分辨力为0.001 mm，这说明传感器的灵敏度很高，其灵敏度为 %。

6.传感器A采用最小二乘法拟合算得线性度为土%，传感器B采用端点直线法算得线性度为±%，则可以肯定传感器A的线性度优于传感器B。

7.无论何种传感器，若要提高灵敏度必然会增加非线性误差。

8.幅频特性优良的传感器，其动态范围大，故可以用于高精度测量。

讨论习题1.传感器的性能参数反映了传感器的什么关系2.静态参数有哪些各种参数代表什么意义3.动态参数有那些应如何选择思考题1.对于一阶传感器而言，传感器的时间常数越小，工作频域越宽，动态响应越好。

2.对于二阶传感器而言，可以通过减小传感器运动部分质量和增加弹性敏感元件的刚度来提高传感器的固有频率。

三、电阻式传感器作业习题1．什么是应变效应什么是压阻效应什么是横向效应2. 说明电阻应变片的组成和种类。

电阻应变片有哪些主要特性参数3．一个量程为10kN的应变式测力传感器，其弹性元件为薄壁圆筒轴向受力，外径20mm,内径18mm,在其表面粘贴八各应变片，四个沿周向粘贴，应变片的电阻值均为120Ω,灵敏度为,波松比为,材料弹性模量E=×1011Pa。

霍尔传感器1．填空题（1）霍尔传感器是利用霍尔效应来进行测量的。

通过该效应可测量电流的变化、磁感应强度的变化和电流、磁感应强度的变化。

（2）霍尔传感器由半导体材料制成，金属和绝缘体不能用作霍尔传感器。

（3）当一块半导体薄片置于磁场中有电流流过时，电子将受到洛伦兹力的作用而发生偏转，在半导体薄片的另外两端将产生霍尔电动势。

2．选择题（1）常用（ b ）制作霍尔传感器的敏感材料。

a．金属b．半导体c．塑料（2）下列物理量中可以用霍尔传感器来测量的是（ a ）。

a．位移量b．湿度c．烟雾浓度（3）霍尔传感器基于（ a ）。

a．霍尔效应b．热电效应c．压电效应d．电磁感应（4）霍尔电动势与（a,d ）。

a．激励电流成正比b．激励电流成反比c．磁感应强度成反比d．磁感应强度成正比3．问答题（1）什么是霍尔效应？霍尔电动势与哪些因素有关?答：在半导体薄片两端通以控制电流I，并在薄片的垂直方向上施加磁感应强度为B的磁场，那么，在垂直于电流和磁场的方向上将产生电势UH(称为霍尔电势电压),这种现象称为霍尔效应。

霍尔电动势的大小正比于控制电流和磁感应强度。

如果流过的电流越大，则电荷量就越多，霍尔电动势越高；如果磁感应强度越强，电子受到的洛仑兹力也越大，电子参与偏转的数量就越多，霍尔电动势也越高。

此外，薄片的厚度、半导体材料中的电子浓度对霍尔电动势的大小也会有影响。

（2）如图7-15所示，简述液位控制系统的工作原理。

图7-15液位控制系统的工作原理答：根据图7-15可以看出，储存罐的液体由液体源通过电磁阀向罐内提供，储存罐的液位增加，与之相通的偏管液位也升高，磁铁也随之升高，液位越高，磁铁越靠近霍尔传感器，磁铁作用于霍尔传感器的磁感应强度就越强，霍尔集成电路输出的电压就越大，当储液罐的额液位达到最高液位时，电压将达到设定值，电磁阀关闭，使液体无法流入储液罐。

如果液位没有达到最高位，开关型霍尔集成电路输出的电压无法达到系统所设定的电压值，电磁阀不关闭，液体源继续输送液体，直到达到最高液位为止。

《传感器的应用》作业设计方案（第一课时）一、作业目标本作业设计旨在通过《传感器的应用》课程的学习，使学生掌握传感器的基本概念、工作原理及在日常生活中的应用。

通过实践操作，培养学生分析问题、解决问题的能力，以及动手实践和创新能力。

二、作业内容1. 理论学习：学生需认真阅读教材中关于传感器的内容，了解传感器的基本概念、分类及工作原理。

2. 视频观看：观看关于传感器应用的视频资料，了解传感器在日常生活中的应用实例。

3. 实践操作：选择一种传感器（如温度传感器、光敏传感器等），通过实验操作了解其工作过程及实际应用。

学生需记录实验过程及结果，并撰写实验报告。

4. 作品制作：以小组形式设计一个简单的传感器应用项目，如智能照明系统、温度报警器等。

项目需包含传感器的选择、电路设计、代码编写及实际运行等环节。

三、作业要求1. 理论学习要求：学生需认真阅读教材，理解并掌握传感器的基本概念及工作原理。

2. 视频观看要求：观看视频后需回答相关问题，加深对传感器应用的理解。

3. 实践操作要求：实验操作需细致，记录实验过程及结果，实验报告需条理清晰，重点突出。

4. 作品制作要求：小组内成员需分工合作，项目设计需具有实用性及创新性，作品需在规定时间内完成。

四、作业评价1. 教师评价：教师根据学生提交的作业（包括实验报告、作品等）进行评价，对学生在理论学习、实践操作及创新能力等方面进行综合评价。

2. 同学互评：小组间成员互相评价作品，从实用性、创新性、团队合作等方面进行评价，提出改进意见。

3. 自评：学生需对自己的作品进行自评，总结自己在本次作业中的收获及需要改进的地方。

五、作业反馈1. 教师反馈：教师根据评价结果，对学生在作业中表现出的优点及不足进行反馈，提出改进意见及建议。

2. 同学间反馈：小组间成员互相交流作品及评价结果，分享经验及心得，共同进步。

3. 学生自我反馈：学生根据自评及教师、同学的反馈，对自己的学习情况进行总结，明确下一步学习目标及方向。

第三章作业一．名词解释1.应变效应2.压阻效应二．选择题1.电子秤中所使用的应变片应选择应变片。

A. 金属丝式B. 金属箔式C. 电阻应变仪D. 固态压阻式传感器2.为提高集成度，测量气体压力应选择；A. 金属丝式B. 金属箔式C. 电阻应变仪D. 固态压阻式传感器3.一次性、几百个应力试验测点应选择应变片。

A. 金属丝式B. 金属箔式C. 电阻应变仪D. 固态压阻式传感器4. 应变测量中，希望灵敏度高、线性好、有温度自补偿功能，应选择测量转换电路。

A. 单臂半桥B. 双臂半桥C. 四臂全桥D. 独臂三．填空题1．电阻应变片的配用测量电路采用差动电桥时，不仅可以消除，同时还能起到和的作用。

2.应变片可分为和两大类。

3.电桥电路有1、2、3、三种工作方式。

4.金属应变片分为、、三种。

5.金属应变片的灵敏度比半导体应变片的灵敏度。

6.电桥的三种工作方式中，的灵敏度最高，次之，灵敏度最低。

7.应变片由、和等主要组成部分构成。

8. 是.应变片的核心部分，覆盖层与基底的作用是。

9. 金属丝式应变片有和两种。

10. 应变片产生温度误差的原因有、。

11.温度自补偿应变片包括和两种。

12.单丝自补偿应变片的补偿原理是。

13.双丝自补偿应变片由和的两种材料串联在一起构成，同时这两段电阻丝的电阻大小应满足以下关系：。

14. 常用的黏结剂分为和两大类。

15. 有机黏结剂用于环境中。

无机黏结剂用于环境中。

16. 压阻式传感器主要有3种类型：、和。

17. 零位温漂是由于造成的。

一般采用的方法进行补偿。

18.压阻传感器的灵敏度温度漂移是由于引起的。

为补偿灵敏度温度漂移，可采用的方法。

四．简答1.简述电阻应变片的粘贴步骤。

2. 简述电阻应变式传感器的工作原理。

3. 试述应变片温度误差的概念、产生原因及补偿办法？4.画出串联调平衡法和并联调平衡法的电路图。

5.在图1中画出应变片粘贴的位置和相应的测量电路。

6.画出桥式测量电路图，并写出直流电桥平衡条件，以及电桥3种工作方式的输出电压表达式。