第3章应变式传感器。
3-5．解：（1）
3-6. 解：(1),
2）因为，于是
3）若要减小非线性误差，可采用半桥电路或者全桥电路。
半桥电路： 非线性误差为零。
全桥电路： 非线性误差为零。
3-7．由教材表3-1知，康铜灵敏系数为k0=1.9~2.1,不妨取k0=2.05。
第5章电容式传感器。
5-3.解：可采用运算放大电路（与教材图5-12略有不同）。
电路图如右：ui是交流电源，c1是外接固定电容，c是传感器电容，u0是输出电压。
理想运放：u+=u-，i+=i-=0
于是 又液位计满足
所以 即输出电压uo与液位h成线性关系。
说明：不能用双t形交流电桥和脉冲宽度调制电路，因为它们都只适用于差动式电容传感器。
解：参考教材图4-6，可得电路图如右。
差动变隙式传感器：
第4章电感式传感器。
4-5．①产生原因：
a)差动式传感器不对称，此时的零点残余电压对应基波成分。
b)磁饱和、磁滞现象和电源含有高次谐波成分，此时的零点残余电压对应高次谐波成分。
c)电源含有高次谐波成分。
补偿措施：a)根据产生原因有针对的采取措施：尽量使传感器对称，工作电压不能太高，使用高质量电源。(b)线路补偿。它只能补偿传感器不对称带来的零点残余电压(基波成分)。
第6章压电式传感器。
6-2.解：x轴叫做电轴，因为发生压电效应时，不论外力沿哪个方向，电荷总是出现在与x轴垂直的方向上，故叫电轴。
y轴叫做机械轴，当沿y轴加力fy时，则会在垂直于x轴的平面上产生电荷，式中的d12为常数，a、b是石英晶片的长度和厚度。于是，此时适当选取a和b的值，可以使得石英晶片的灵敏度较大。故通常外力加在y轴上，y轴叫做机械轴。
z轴叫做光轴，因为光只有沿该方向，才不会产生双折射现象，故叫光轴。外力沿光轴时，不发生压电效应。
6-3.解：1.结构：压电陶瓷是人工合成的多晶体压电材料。它是由许多自发极化的电畴组成，故电畴内部存在电场。没加外电场时，电畴杂乱无章，对外显电中性。
2.特点：（1）压电陶瓷只有加外电场进行极化后，才具有压电效应。
（2）压电陶瓷的压电系数比石英晶体的大得多， 故其灵敏度较高。（3）极化处理后的压电陶瓷材料的剩余极化强度和特性与温度有关，也随时间变化， 故其稳定性不如石英晶体。
6-5.解：1.电荷放大器要解决的核心问题是：①阻抗变换；②放大作用；
解决电压放大器存在的输出电压与连接电缆电容有关的缺点。
2.输入输出关系推导不要求。
第7章霍尔传感器。
7-8.解：r：外接电阻，ri和ro：霍尔传感器输入和输出电阻，rl：负载电阻。
us：恒流源，uh：霍尔电压，ul：负载电压。
所以 于是有。
分2种情况：(1)rl不大，可解出。
即外接电阻初始值r0随温度t变化而变化，这是不可能的，故无法达到温度补偿。
(2)rl很大(认为rl→∞，霍尔端开路)，于是有。
解得温度补偿条件：
解：u1，u2：被测电压，r1，r2：外接电阻。
于是2个回路中的电流为：，式中ri是霍尔元件输入电阻
设i1所在导线距霍尔传感器的距离为r，并把i1看成无限长直导线，则i1在传感器处的磁场为。
于是霍尔电势为
可见测出霍尔电压就可测出电压的乘积。
第8章光电式传感器。
8-2．解：1．工作原理：
1）光敏电阻：其工作原理是光电导效应，即：
光子照在半导体上，如果hν >eg，则电子从价带变到导带(价电子变成自由电荷)，电阻减小。
2）光敏二极管：使用时二极管加反向电压。
a)无光照时，二极管反向偏置， i 很小 ，此时是暗电流。
b)有光照且ν >eg/h时，电子从价带变到导带，反向电流（光电流）i增加。而且光强越大，光电流就越大。
对于光敏三极管，和光敏二极管工作原理（本质上也属于光生伏特效应）差不多，只是输出电流更大。
3）光电池：其工作原理是光生伏特效应，即：
有光照时且ν >eg/h时，半导体电子从价带变到导带，在节电场作用下，p区积累正电荷n区积累负电荷，这样就产生了光生电势。
2．特点：1）光敏电阻：优点是光谱特性好、允许的光电流大、灵敏度高、使用寿命长、体积小等优点。
缺点是型号相同的光敏电阻参数参差不齐，并且由于光照特性的非线性，不适宜于测量要求线性的场合，常用作开关式光电器件。
2）光敏二极管和光敏三极管：频率特性是所有光电器件最好的；其光照特性也很好，可用于线性传感器。
3）光电池：光电池在使用时不需要外接电源。
硅光电池：**便宜，光电转换效率高，寿命长，测量对象是红外线，目前应用最广泛。
硒光电池：效率低，寿命低，但峰值波长在0.56μm，可用于制造照度计。
砷化镓光电池：效率略高于硅光电池，光谱特性与太阳光谱吻合，且工作温度高，可用于宇宙航天器。
8-5．解：ccd具有电荷转移作用，在电荷转移作用下，一行像素所对应的电荷依次输出。这就像把一行的各个像点依次进行扫描并进行光电转换一样。故电荷耦合器具有“电子自扫描作用”。
8-9．解：（1）透过率特性图像的说明：
在温度为t1~t3时，当λ<λ1，透过率≈0，当λ>λ2，透过率=100%。此时透过率与温度无关。
当光源波长λ满足λ1 <λ2时，透过率随着温度升高而降低。
2）光纤温度传感器工作原理：
发光二极管发出光线1（波长λ必须满足λ1 <λ2），经光纤传输到半导体，经半导体吸收后再输出光线2，经过输出光纤传输到光电二极管，通过光敏二极管再转化为电流的变化。
当温度在t1~t3变化时，它会引起半导体透过率变化，从而引起输出光线2的光强变化，再通过光敏二极管引起输出电流的变化。测出输出电流变化，就可测出温度变化。
传感器作业答案
第二章测量误差与数据处理。1 测量数据中包含哪三种误差？它们各自的含义是什么？系统误差 对同一被测量进行多次重复测量时 等精度测量 绝对值和符号保持不变，或 在条件改变时，按一定规律变化的误差称为系统误差。随机误差 对同一被测量进行多次重复测量时 等精度测量 绝对值和符号不可预知的随 机变化，但就误...
传感器作业答案
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