河南工业大学传感器考试提纲

第1章 1.1 某位移传感器，在输入量变化5 mm时，输出电压变 化为300 mV,求其灵敏度。

解：

U 300 10 k 60 3 X 5 103

1.2 某测量系统由传感器、放大器和记录仪组成，各环 节的灵敏度为：S1=0.2mV/℃、S2=2.0V/mV、S3=5.0mm/V, 求系统的总的灵敏度。

解：

S S1 S 2 S 3 0.2 2.0 5.0 2mm / C返回 上页 下页 图库

1.3 测得某检测装置的一组输入输出数据如下：x y 0.9 2.5 3.3 4.5 5.7 6.7 1.1 1.6 2.6 3.2 4.0 5.0

a)试用最小二乘法拟合直线，求其线性度和灵敏度； b)用C语言编制程序在微机上实现。 解： y kx b y ( kx b)i i i

n xi yi xi yi k 2 n xi ( xi ) 2b ( xi y i xi xi y i ) n x i ( x i ) 2返回2 2

k 0.68 b 0.25上页 下页 图库

第1章 1.3

∴ y 0.68 x 0.25 1 0.238 2 0.35

3 0.16

4 0.11 5 0.126 6 0.194 Lmax 0.35 100% 7% L yFS 5拟合直线灵敏度 0.68,线性度 ±7%返回 上页 下页 图库

第1章 1.4 某温度传感器为时间常数 T=3s 的一阶系统， 当传感器受突变温度作用后，试求传感器指示出 温差的1/3和1/2所需的时间。解：设温差为R,测此温度传感器受幅度为R的阶跃响应 为(动态方程不考虑初态)y t R(1 e t / 3 )

R 2 当 y t 时 t 3 ln 1.22 3 31 R 当 y t 时 t 3 ln 2.08 2 2返回 上页 下页 图库

第1章 1.5某传感器为一阶系统，当受阶跃函数作用时，在 t=0时，输出为10mV;t→∞时，输出为100mV;在t=5s时， 输出为50mV,试求该传感器的时间常数。

解：此题与炉温实验的测飞升曲线类似:y t 10 90(1 e t / T )5 8.51 由 y 5 50 T 5 ln 9

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第1章 1.8 什么是传感器的静特性？有哪些主要指标？答：静特性是当输入量为常数或变化极慢时，传感器的 输入输出特性，其主要指标有线性度、迟滞、重复性、 分辨力、稳定性、温度稳定性、各种抗干扰稳定性。

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第1章 1.11 试求下列一组数据的各种线性度：xy

12.20

24.00

35.98

47.9

5

6

10.10 12.05

1)理论(绝对)线性度，给定方程为y=2.0x; 2)端点线性度； 3)最小二乘线性度。

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第1章 1.11 Lmax 12.05 2 6 解： ①理论线性度： 100% 0.4% L y FS 12.05

②端点线性度： 由两端点做拟和直线

y 1.97 x 0.23

中间四点与拟合直线误差：0.17 0.16 0.21 0.08 所以， Lmax 100% 0.21 1.74% L yFS 12.05返回 上页 下页 图库

第1章 1.1

1③最小二乘线性度：

k b

n xi yi xi yi n xi ( xi ) 22

2

6 182.54 21 42.23 208.41 1.98 6 91 21 21 10591 42.23 21 182.54 9.59 0.09 6 91 21 21 105

( xi yi xi xi yi ) n xi ( xi ) 22

所以，

y kx b 1.98x 0.09返回 上页 下页 图库

第1章 1.11

y y i ( ( kx i b) ii kx b ) i i i yi (kxi b)

0 . 07 0 . 05 0 . 13 0 . 05 3 0 07 0 . 05 1 2 1 11 0.07 2 0.05 3 3 0.05 2

0.05

0 . 08 0 . 11 0.6 08 0 .11 . 11 0.0 .11 11 0 . 08 0 . 11 4 0 6 5 5 4 6 5 4LL 0.0 11 .130.11 max max L 0 0 100 % .09 %% L L 100 % 1.08 .11 Lmax max yFS 100 LL 12 .05 yFS 12 .05 100% % 0.09% 0.09%

yFSy FS

12.05

12.05

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第2章 2.2 如图F1-1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， Δ R表示应变片发生应变后，电阻值的变化量。 当应变片不受力，无应变时Δ R=0,桥路处于平 衡状态，当应变片受力发生应变时，桥路失去了 平衡，这时，就用桥路输出电压 Ucd 表示应变片 应变后的电阻值的变化量。试证明: Ucd=-(E/2)(Δ R/R)

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第2章 2.2证： R1 R R R4 R RU cd U cb U db 2 R R R R E E E 2 2 R R R R R R 4 R R

略去 R 的第二项，即可得U cd E R 2 R

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第2章 2.3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？答：①金属电阻应变片由四部分组成：敏感栅、基底、 盖层、粘结剂、引线。分为金属丝式和箔式。 ②其主要特性参数：灵敏系数、横向效应、机械 滞后、零漂及蠕变、温度效应、应变极限、疲劳寿 命、绝缘电阻、最大工作电流、动态响应特性。

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第2章 2.5 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。要求： 1) 绘出弹性元件贴片位置及全桥电路； 2) 计算传感器在满量程时，各应变片电阻变化； 3) 当桥路的供电电压为10V时，计算传感器的输出 电压。

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第2章 2.5 解：①图 2-32(c) 6 2 2

A R r 59 . 7 10 ②圆桶截面积

应变片 1,2,3,4 感受的是纵向应变,有

1 2 3 4 x应变片 5,6,7,8 感受的是纵向应变,有

5 6 7 8 y返回 上页 下页 图库

第2章 2.5解：

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第2章 2.5U R1 R5 R2 R6 U U K 1 5 2 6 4 R 4U U U F 1 K x y K 1 x K 2 2 2 AE

其中 A 为圆桶的截面积, 为泊桑比,E 为弹性模量, F 为外加负载力,K 为灵敏系数.返回 上页 下页 图库

第2章 2.5满量程时： R1 R2 R3 R4 K x R KF R AE

10 10 3 2 .0 120 0.191 6 11 59.7 10 2.1 10 R5 R6 R7 R8 R1 0.3 0.191 0.057③ U U F 1 K 2 AE

10 F 6 2.0 1 0.3 1 . 037 10 F 4 6 2 59.7 10 2.1 10

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第2章 2.9 应变片产生温度误差的原因及减小或补偿 温度误差的方法是什么？答：

①在外界温度变化的条件下，由于敏感栅温 度系数 t 及栅丝与试件膨胀系数( g 与 s ) 之差异性而产生虚假应变输出有时会产生与 真实应变同数量级的误差。 ②方法：自补偿法 线路补偿法返回 上页 下页 图库

第2章 2.10 今有一悬臂梁，在其中上部上、下两面各贴两片应 变片，组成全桥，如图F1-5所示。该梁在其悬臂梁一端 受一向下力F=0.5N,试求此时这四个应变片的电阻值。已 知：应变片灵敏系数K=2.1;应变片空载电阻R0=120Ω 。

6(l x) t 3m m x F 2 WEt E 70 105 PaΩ l 25cm 1 x l W 6cm 2图F1-5 2.10题图

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2.10

0.25 6 (0.25 ) 0.5 6 l x F 2 图F1-5 0 . 10 x 2 5 2 WEt 0.06 70 10 (0.003) R kR0 x 2.1 120 0.10 25.2 R1 R3 R0 R 120 25.2 145.2 R2 R4 R0 R 120 25.2 94.8 返回 上页

解：

2.10题图

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