传感器的PPT

习题及思考题

1、 从某直流测速发电机试验中获得如下结果：

转速（r/min） 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 输出电压（V）0 9.1 15.0 23.3 29.9 39.0 47.5 试绘制转速和输出电压的关系曲线，并确定： （1） 该测速发电机的灵敏度

（2） 该测速发电机的线性度

2、 一只压力传感器的较准数据如下，试求其迟滞误差、线性度、灵敏度，并画出其输入输

出曲线。

输入压力Xi (×105Pa) 0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 正行程输出电压Yi (V) 0.0020 0.2015 0.4005 0.6000 0.7995 1.0000 反行程输出电压Yi (V) 0.0030 0.2020 0.4020 0.6010 0.8005 1.0000

3、 如将两个100Ω电阻应变片平行地粘贴在钢制试件上， 试件初载等截面积为0.5×

10-4m2，弹性模量E=200GN/m2，由50KN的拉力所引起的应变片电阻变化为1Ω，把它们接入直流电桥中，电桥电源电压为1V，求应变片灵敏系数和电桥输出电压为多少？ 4、 一应变片的R=120Ω，K=2.05，用作应变为800μm/m的传感元件，求△R和△R/R。如

将其接入直流电桥中，电桥电源电压U=9V，求电桥的输出电压U。，如要使电桥输出电压U。为2mv，应变值应减小到多少？ 5、 一电阻应变片R=120Ω，K=2，粘贴在某钢质弹性元件上，已知电阻应变丝的材料为钢镍

合金，其电阻温度系数为20×10-6/oC，线膨胀温度系数为16×10-6/oC，钢的弹性极限为400MN/m2，弹性模量为200GN/m2，线膨胀温度系数为12×10-6/oC，试求此应变片在下述两种情况下的电阻变化：

（1） 当应力变化等于弹性应力范围的1/K时； （2） 当温度变化20oC时。

6、 在材料为钢的实心圆柱形试件上，沿轴线和圆周方向各粘贴一片电阻为120Ω的金属电

阻应变片，把这两应变片接入差动电桥，已知钢的泊松比μ=0.285，应变片的灵敏系数

K=2，电桥电源电压U=6V，当试件受轴向拉伸时，测得应变片R1的电阻变化值ΔR1=0.48Ω，试求电桥的输出电压。

7、 为了测量悬臂梁的应变，把一个电阻R=1KΩ，K=2.0以及室温时温度系数为10-5/oC的

应变片安装在梁上，并接成图示电桥，求：

（1） 如果应变片电阻变化为0.1℅，计算电桥输出电压；

（2） 假定应变片中电阻的变化主要是由于温度变化引起

的，试计算温度上升10oC时等效应变的变化量；

（3） 提出一种减小此温度影响的方法。

8、 将一R=120Ω，K=2.0的应变片粘贴于轴向拉伸试件表面，应变片轴线与试件轴线平行，

试件材料为钢，弹性模量E=2.1×1011 N/m2，若加载到应力σ=3000×105 N/m2，应变片的阻值变化多少？另一半导体应变片的R=120Ω，K=100，也粘贴于上述钢试件，当试件应力σ=30000 N/m2时，应变片电阻值变化多少？ 9、 如图a所示，拉伸试件上粘贴4枚相同的应变片，

图b、c、d、e是四种可能的接桥方法，其中R

是固定电阻，试求图b、c、d、e四种接法的电 桥输出电压。计算时考虑温度误差并设四枚应变 片的阻值R1=R2=R3=R4=R。

10． 如图所示4片相同的应变片R1—R4分别平行粘贴在悬臂梁上构成一位移传感器，

试问：

（1） 选择其中两片应变片组成直流电桥的 两个工作臂，可以有几种接法？试画出电路图并 写出电桥输出电压表达式；

（2）要将上述四片应变片接成全臂工作电桥，应变片应如何接电桥才会有最大的输出电压？试画出电路图并写出电桥输出电压表达式；

11、有一只螺管式差动电感传感器，已知电源电压U=4V，f=400Hz,传感器线圈的电阻R=40Ω，电感L=30mH，用两只匹配电阻设计成4臂电桥，如图，试求：

（1） 匹配电阻R1和R2的值为多大才能使电压灵敏度达到最大？ （2） 当ΔZ=10Ω时，分别接成单臂和差动电桥后的输出电压值。

12、某线性差动变压器式传感器采用的频率为100Hz,峰—峰值为6V的电源激励。假设衔铁的输入运动是频率为10Hz的正弦运动，它的位移幅值为±3mm，已知传感器的灵敏度为2V/mm，试画出激励电压、输入位移和输出电压的波形。

13、有一只变极距式电容传感元件，两极板重叠有效面积为8×10-4m2，两极板的间距为1mm，已知空气的相对介电常数是1.0006,试计算该传感器的位移灵敏度。

14、某电容传感元件及其电桥测量线路如图所示，已知δ。=0.25mm,D=38.2mm,

R=5.1KΩ,U=60V(AC),f=400Hz,试求：

（1） 该电容传感器的电压灵敏度（V/m）Ku=？

（2） 当电容传感器活动极板位移△δ=10μm时，输出电压U。的值。

15、变极距式电容传感元件的初始极板间隔d。=1mm，当电容C的线性度规定为：（1）0.1%，

（2）1 %，求允许的间隙最大变化量△dmax=?

16、有一压电晶体，其面积S=20mm2，厚度δ=10mm，当受到压力p=10Mpa作用时，求产生

的电荷量Q及输出电压。（1）纵向石英晶体；（2）纵向效应的BaTiO3压电陶瓷。 17、某 石英晶体受纵向压力Fx=9.8N,其截面积Sx=5cm2,厚度δ=0.5cm，试求： （1） 此压电元件两极片间的电压值；

（2） 若压电元件与高阻抗运算放大器之间连接电缆的电容为Cc=4PF，求此压电式传

感器的输出电压。 18、用压电式传感器测量最低频率为1Hz的振动，要在1Hz时灵敏度下降不超过5%，若测

量回路的总电容为100PF，求所用电压前置放大器的输入电阻为多大？ 19、将一只铬镍—康铜热电偶与电压表相连，电压表接线端是50oC，若电位计上读数是60mv,问热电偶热端温度是多少？已知热电偶的灵敏度为0.08mv/oC。

20、铂电阻温度计在100oC时电阻值为139Ω，当它与热的气体接触时，电阻值增至281Ω，试确定气体的温度。设0oC时的电阻值为100Ω。

21、对于铂电阻温度计来说，在0—600oC的温度范围内，在温度t时的铂电阻Rt可用式Rt=R。（1+At+Ct2）Ω来表示，如果铂的电阻值在0℃、100℃、400℃时分别为25.0Ω、34.6Ω、61.68Ω，问电阻与温度的关系怎样？

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