专题三 传感器静态特性与性能指标（讲义） 山东省（春季高考）《传感器及应用》（高教版）考纲讲练测

编写说明：本套资料严格依据山东省（春季高考）电子技术类专业考试标准（知识模块 传感器应用技术）及《传感器及应用》编写，围绕“考点解读—思维导图—知识梳理—背诵—常考题—高考模拟—课堂练习—课堂小结”组织内容。题目范围不超出考纲，讲解突出中职学生的识记、辨析、计算和综合应用能力。 山东省电子技术类 《传感器及应用》考纲讲练测 专题三 传感器静态特性与性能指标 讲义 [环节1 考点解读] 一、考纲再现 了解传感器的分类和性能指标。 二、微目标拆解 掌握静态特性、线性度、灵敏度、迟滞、分辨率、分辨力和动态特性的含义。 能根据公式、单位和曲线特征辨析性能指标。 三、考情提示 常考定义辨析、公式计算和单位判断。 重点区分线性度与灵敏度、分辨率与分辨力、静态与动态特性。 [环节2 思维导图] [环节3 知识梳理] 知识点1 静态特性与动态特性 【知识再现】输入被测量不随时间变化或随时间变化很缓慢时，输出量与输入量之间的关系，称为静态特性。传感器跟踪输入信号变化的特性称为动态特性。 【讲解】静态特性用于稳定或缓慢变化的输入；动态特性用于随时间变化的输入。 【易错提醒】输入缓慢变化仍可按静态特性研究，不能限定为绝对不变。 1. 输入变化很慢时，重点评价传感器输出—输入关系的（ ）。 A. 静态特性 B. 动态特性 C. 机械强度 D. 绝缘等级 【答案】A 【解析】静态特性针对不随时间变化或变化很慢的输入。 2. 若输入变化太快，传感器输出跟不上输入，主要说明其（ ）不足。 A. 动态特性 B. 线性度 C. 分辨率 D. 迟滞 【答案】A 【解析】跟踪快速变化输入的能力属于动态特性。 知识点2 线性度 【知识再现】传感器线性度是输出—输入实际特性曲线和拟合直线之间的最大偏差与输出量程范围之比，通常用百分数表示。 【讲解】实际曲线越接近拟合直线，线性度越好。 图3-1 线性度示意图 【易错提醒】线性度看曲线偏离拟合直线的程度，不是曲线斜率。 3. 实际特性曲线与拟合直线的最大偏差所反映的指标是（ ）。 A. 灵敏度 B. 线性度 C. 迟滞 D. 分辨力 【答案】B 【解析】线性度以实际曲线偏离拟合直线的最大程度衡量。 4. 满量程输出范围为8 V，实际曲线最大偏差为0.08 V，线性度为（ ）。 A. 0.1% B. 1% C. 8% D. 10% 【答案】B 【解析】线性度=0.08/8×100%=1%。 知识点3 灵敏度 【知识再现】传感器灵敏度是稳定标准条件下输出变化量与输入变化量的比值，即 K=Δy/Δx。线性传感器的灵敏度是常数。 【讲解】曲线斜率反映灵敏度，单位为输出量单位除以输入量单位。 【易错提醒】灵敏度描述变化快慢，不能与线性度、分辨率混淆。 5. 输出变化量与输入变化量之比称为（ ）。 A. 灵敏度 B. 稳定度 C. 迟滞 D. 分辨率 【答案】A 【解析】灵敏度定义为输出变化量与输入变化量的比值。 6. 某传感器输入增加10 kPa，输出增加2 V，则该工作段灵敏度为（ ）。 A. 0.2 V/kPa B. 5 V/kPa C. 20 V/kPa D. 12 V/kPa 【答案】A 【解析】灵敏度K=Δy/Δx=2/10=0.2 V/kPa。 知识点4 迟滞 【知识再现】传感器的迟滞是正向特性与反向特性的不一致程度，主要由机械部分的间隙、摩擦及松动造成。 【讲解】同一输入在加载和卸载方向不同而得到不同输出，就是迟滞。 【易错提醒】正向/反向曲线不一致判定为迟滞，不是线性度。 7. 正向加载和反向卸载时特性曲线不重合，说明存在（ ）。 A. 线性度 B. 迟滞 C. 分辨力 D. 动态响应 【答案】B 【解析】正、反向特性不一致就是迟滞。 8. 迟滞可能由机械部分的间隙、摩擦及松动引起。 【答案】正确 【解析】这是教材列出的迟滞主要原因。 知识点5 分辨率与分辨力 【知识再现】分辨率和分辨力都表示能够检测被测量的最小量值；分辨率以最大量程百分数表示、无量纲，分辨力以最小量程单位值表示、有量纲。 【讲解】看到百分数通常判断分辨率，看到带单位的最小量值通常判断分辨力。 【易错提醒】分辨率与分辨力相关但不相同。 9. 下列关于分辨率的说法正确的是（ ）。 A. 有量纲，等于最小可检测量 B. 以最大量程百分数表示，通常无量纲 C. 就是灵敏度 D. 只适用于动态测量 【答案】B 【解析】教材区分：分辨率用满量程百分数表示，分辨力用量程单位值表示。 10. 某仪表能分辨最小0.1 mm，量程为0～100 mm，其分辨率为（ ）。 A. 0.01% B. 0.1% C. 1% D. 10% 【答案】B 【解析】分辨率=0.1/100×100%=0.1%；分辨力为0.1 mm。 知识点6 性能指标综合辨析 【知识再现】静态性能指标包括线性度、灵敏度、迟滞、分辨率和分辨力等；动态特性反映对时间变化输入的跟踪能力。 【讲解】先判断输入是否随时间变化，再按关键词选择指标。 【易错提醒】不要把动态响应、线性度和分辨能力当作同一指标。 11. 下列属于静态输入的是（ ）。 A. 恒定液位 B. 高速振动 C. 快速脉冲 D. 瞬态冲击 【答案】A 【解析】恒定或缓慢变化的被测量用于评价静态特性。 12. 某曲线斜率在不同区段明显不同，能否直接说传感器灵敏度恒定？ 【答案】不能。灵敏度是输出变化量与输入变化量之比；斜率随工作区段变化说明灵敏度可能随输入变化，只有在线性工作段才可近似视为常数。 【解析】灵敏度恒定是线性传感器的特征，不能由单个点或单一区段推及全量程。 [环节4 背诵环节] 背诵条目（先遮盖答案背诵，再逐条核对） 1. 传感器的静态特性是什么？ 【答案】输入被测量不随时间变化或变化很慢时，传感器输出量与输入量之间的关系。 2. 传感器静态特性主要包括哪些指标？ 【答案】线性度、灵敏度、迟滞、分辨率与分辨力等。 3. 什么是线性度？ 【答案】输出—输入实际特性曲线与拟合直线之间的最大偏差，通常以满量程输出范围的百分数表示。 4. 什么是灵敏度？ 【答案】在稳定标准条件下，输出变化量与输入变化量的比值；线性传感器的灵敏度可视为常数。 5. 什么是迟滞？ 【答案】传感器正向特性与反向特性的不一致程度，常由机械间隙、摩擦和松动等造成。 6. 分辨率和分辨力如何区别？ 【答案】二者都表示能检测的最小被测量；分辨率以最大量程百分数表示、无量纲，分辨力以最小量程单位值表示、有量纲。 7. 什么是动态特性？ 【答案】传感器跟踪随时间变化输入信号的特性，也称响应特性。 8. 静态特性与动态特性的适用输入有何不同？ 【答案】静态特性研究不变或变化很慢的输入；动态特性研究随时间变化、需要跟踪的输入。 [环节5 常考题（中档题）] 1. 输入变化很慢时，重点评价传感器输出—输入关系的（ ）。 A. 静态特性 B. 动态特性 C. 机械强度 D. 绝缘等级 【答案】A 【解析】静态特性针对不随时间变化或变化很慢的输入。 2. 实际特性曲线与拟合直线的最大偏差所反映的指标是（ ）。 A. 灵敏度 B. 线性度 C. 迟滞 D. 分辨力 【答案】B 【解析】线性度以实际曲线偏离拟合直线的最大程度衡量。 3. 输出变化量与输入变化量之比称为（ ）。 A. 灵敏度 B. 稳定度 C. 迟滞 D. 分辨率 【答案】A 【解析】灵敏度定义为输出变化量与输入变化量的比值。 4. 正向加载和反向卸载时特性曲线不重合，说明存在（ ）。 A. 线性度 B. 迟滞 C. 分辨力 D. 动态响应 【答案】B 【解析】正、反向特性不一致就是迟滞。 5. 下列关于分辨率的说法正确的是（ ）。 A. 有量纲，等于最小可检测量 B. 以最大量程百分数表示，通常无量纲 C. 就是灵敏度 D. 只适用于动态测量 【答案】B 【解析】教材区分：分辨率用满量程百分数表示，分辨力用量程单位值表示。 6. 传感器输出—输入曲线的斜率主要表示（ ）。 A. 灵敏度 B. 迟滞 C. 分辨率 D. 稳定度 【答案】A 【解析】在线性段，曲线斜率就是单位输入引起的输出变化，即灵敏度。 7. 静态特性只研究输入完全恒定的情况，输入缓慢变化时不能研究。 【答案】错误 【解析】教材将“随时间变化很缓慢”的输入也归入静态特性研究。 8. 线性度越好，实际输出—输入曲线越接近拟合直线。 【答案】正确 【解析】线性度反映实际曲线与拟合直线的最大偏差，偏差越小线性越好。 [环节6 高考模拟题] 以下题目按山东省职教高考常见命题方式编制，用于训练“关键词定位—概念对应—情境应用”。 1. 某传感器输入增加10 kPa，输出增加2 V，则该工作段灵敏度为（ ）。 A. 0.2 V/kPa B. 5 V/kPa C. 20 V/kPa D. 12 V/kPa 【答案】A 【解析】灵敏度K=Δy/Δx=2/10=0.2 V/kPa。 2. 满量程输出范围为8 V，实际曲线最大偏差为0.08 V，线性度为（ ）。 A. 0.1% B. 1% C. 8% D. 10% 【答案】B 【解析】线性度=0.08/8×100%=1%。 3. 某仪表能分辨最小0.1 mm，量程为0～100 mm，其分辨率为（ ）。 A. 0.01% B. 0.1% C. 1% D. 10% 【答案】B 【解析】分辨率=0.1/100×100%=0.1%；分辨力为0.1 mm。 4. 若输入变化太快，传感器输出跟不上输入，主要说明其（ ）不足。 A. 动态特性 B. 线性度 C. 分辨率 D. 迟滞 【答案】A 【解析】跟踪快速变化输入的能力属于动态特性。 5. 分辨力0.5 ℃表示该指标一定是0.5%，没有单位。 【答案】错误 【解析】0.5 ℃是有量纲的分辨力；用百分数表示且无量纲的是分辨率。 6. 迟滞可能由机械部分的间隙、摩擦及松动引起。 【答案】正确 【解析】这是教材列出的迟滞主要原因。 7. 比较线性度与灵敏度的含义。 【答案】线性度描述实际输出—输入曲线偏离拟合直线的程度，偏差越小越好；灵敏度描述输出变化量与输入变化量的比值，反映单位输入引起的输出变化。 【解析】一个评价曲线接近直线的程度，一个评价曲线变化快慢，含义不同。 8. 某传感器正向和反向测量曲线不重合，应如何命名并分析？ 【答案】这是迟滞现象，迟滞表示正向特性与反向特性的不一致程度，可能由机械间隙、摩擦或松动造成。 【解析】题干的“正向/反向不重合”是迟滞的直接判据。 [环节7 课堂练习] 课堂练习建议用时15—25分钟。先独立作答，再核对答案与解析。 1. 下列属于静态输入的是（ ）。 A. 恒定液位 B. 高速振动 C. 快速脉冲 D. 瞬态冲击 【答案】A 【解析】恒定或缓慢变化的被测量用于评价静态特性。 2. 若实际曲线在量程内最大偏离拟合直线0.2%，则该数值可作为（ ）。 A. 线性度指标 B. 灵敏度单位 C. 分辨力 D. 动态响应时间 【答案】A 【解析】线性度就是最大偏差相对满量程输出的百分数。 3. 传感器灵敏度单位通常由（ ）决定。 A. 输出量单位/输入量单位 B. 输入量单位/时间 C. 量程百分数 D. 无量纲固定为1 【答案】A 【解析】K=Δy/Δx，单位为输出单位除以输入单位。 4. 下列组合中有量纲的是（ ）。 A. 分辨率 B. 线性度 C. 分辨力 D. 百分误差 【答案】C 【解析】分辨力以最小量程单位值表示，具有量纲。 5. 同一传感器的正向曲线和反向曲线完全重合时，迟滞为零。 【答案】正确 【解析】迟滞表示两者不一致程度，完全重合即无迟滞。 6. 动态特性越好，传感器越能跟踪快速变化的输入。 【答案】正确 【解析】动态特性就是跟踪输入变化的响应能力。 7. 用一句话区分分辨率和分辨力，并各举一个表达例子。 【答案】分辨率是最小可检测量占最大量程的百分数，如0.1%；分辨力是能检测的最小量值，如0.1 mm。 【解析】要同时写出表示方式和单位/无量纲差异。 8. 某曲线斜率在不同区段明显不同，能否直接说传感器灵敏度恒定？ 【答案】不能。灵敏度是输出变化量与输入变化量之比；斜率随工作区段变化说明灵敏度可能随输入变化，只有在线性工作段才可近似视为常数。 【解析】灵敏度恒定是线性传感器的特征，不能由单个点或单一区段推及全量程。 [环节8 课堂小结] 复习建议：静态看缓慢输入，动态看时间响应。 线性度看偏离，灵敏度看斜率，迟滞看正反向。 分辨率是百分数，分辨力是带单位的最小量值。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $