传感器课后习题

第二章习题

某压力传感器测试数据如表所示，计算迟滞和重复性误差。 输出值/mV 压力/MPa 第一循环 第二循环 第三循环 正行程 反行程 正行程 反行程 正行程 反行程 0 -2.73 -2.71 -2.71 -2.68 -2.68 -2.69 0.02 0.56 0.66 0.61 0.68 0.64 0.69 0.04 3.96 4.06 3.99 4.09 4.03 4.11 0.06 7.40 7.49 7.43 7.53 7.45 7.52 0.08 10.88 10.95 10.89 10.93 10.94 10.99 0.10 14.42 14.42 14.47 14.47 14.46 14.46

第三章 电阻应变式传感器

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。

2.试述应变片温度误差的概念、产生原因和补偿方法。

3.什么是直流电桥？若按不同的桥臂工作方式，可分为哪几种？各自的输出电压如何计算？

4.拟在等截面的悬臂梁上粘贴四个完全相同的电阻应变片，并组成差动全桥电路，试问： （1）四个应变片应怎样粘贴在悬臂梁上？ （2）画出相应的电桥电路图。

5.下图为一直流应变电桥，图中E=4V，R1?R2?R3?R4?120?，试求：

① R1为金属应变片，其余为外接电阻，当R1的增量为?R1?1.2?时，电桥输出电压U0=？ ② R1 、R2都是应变片，且批号相同，感应应变的极性和大小都相同，其余为外接电阻，电桥输出电压U0=？

③ 题②中，如果R2与R1感受应变的极性相反，且?R1??R2?1.2?，电桥输出电压U0=？

6.等强度梁测力系统，R1为电阻应变片，应变片灵敏系数K=2.05，未受应变时，

R1?120?。当试件受力F时，应变片承受平均应变??800?m/m，试求：

①应变片电阻变化量?R1和电阻相对变化量?R1/R1。

②将电阻应变片R1置于单臂测量电桥，电桥 电源电源为直流3V，求电桥输出电压及电桥非线性误差。 ③若要减小非线性误差，应采取何种措施？分析其电桥输出电压及非线性误差大小。

7．如果试件材质为合金钢，线膨胀系数?g?11?10?6/?C，电阻应变片敏感栅材质为康铜，其电阻温度系数??15?10?6/?C，线膨胀系数?g?14.9?10?6/?C，灵敏度K=2.05。当传感器的环境温度从10℃变化到50℃时，所引起的附加电阻相对变化量（?R/R）t为多少？折合成附加应变?t为多少？

8．一个量程为10KN的应变式测力传感器，其弹性元件为薄壁圆筒轴向受力，外径为20mm，内径为18mm，在其表面粘贴八个应变片，四个沿轴向粘贴，四个沿周向粘贴，应变片的电阻值均为120?，灵敏度为2，泊松比为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，各应变片的电阻；

③当桥路的供电电压为10V，计算电桥负载开路时的输出电压。

9. 将一个阻值为120?的康铜丝应变片粘贴在10#优质碳素钢杆表面，轴向受力，该试件的直径为10mm，碳素钢的弹性模量E?200?109Pa，由应变片组成一个单臂应变电桥，设应变片允许通过的最大电流为30mA，求当碳素钢杆受到100N的力时电桥最大可能的输出开路电压。

第四章 电感式传感器

1. 说明差动变隙式电感传感器的主要组成、工作原理和基本特性。

2. 变隙式电感传感器的输出特性与哪些因素有关？怎样改善其非线性？怎样提高其灵敏度?

3. 差动变压器式传感器有哪几种结构形式？各有什么特点？

4. 差动变压器式传感器的等效电路包括哪些元件和参数？各自的含义是什么？ 5. 差动变压器式传感器的零点残余电压产生的原因是什么？怎样减小和消除它的影响？

6. 简述相敏检波电路的工作原理，保证其可靠工作的条件是什么？

7. 已知变隙式电感传感器的铁芯截面积A=1.5cm2，磁路长度L=20cm，相对磁导率?1?5000，气隙?0?0.5cm,????0.1mm，真空磁导率

?0?4??10?7H/m，线圈匝数W=3000，求单端式传感器的灵敏度?L/??。

若将其做成差动结构形式，灵敏度将如何变化？

8. 如图，已知空气隙的长度为x1和x2，空气隙的面积为A，磁导率为?，线圈匝数W不变。求当自感传感器的动铁芯左右移动（x1和x2发生变化）时自感L的变化情况。

9. 何谓涡流效应？怎样利用涡流效应进行位移测量？

10. 电涡流的形成范围包括哪些内容？它们的主要特点是什么？

11. 电涡流传感器常用的测量电路有哪几种？其测量原理如何？各有什么特点？

第五章 电容式传感器

1. 根据工作原理可将电容式传感器分为哪几种类型？每种类型各有什么特点？各适用于什么场合？

2. 如何改善单极式变极距型传感器的非线性？

3. 有一个以空气为介质的变面积型平板电容式传感器，如图3.3.3所示，其中a=8mm，b=12mm，两极板间距离为1mm。一块极板在原始位置上平移了5mm后，求该传感器的位移灵敏度K（已知空气相对介电常数??1F/m，真空时的介电常数?0?8.854?10?12F/m）。

4. 如图3.3.12，在电容式传感器的双T型电桥测量电路中，已知R?40K?，

RL?20K?,UE?10V,f?1MHz,C1?10PF,C2?10PF,?C?1PF。求

UL的表达式及对应上述已知参数的U0值。

5. 已知：圆盘形电容极板直径D=50mm，间距d0?0.2mm，在电极间置一块厚0.1mm的云母片（?r?7），空气（?r?1）。求：

①无云母片及有云母片两种情况下电容值C1及C2是多少？ ②当间距变化?d?0.025mm时，电容相对变化量

?C1?C2及是多少？ C1C2

6. 差动电容式传感器接入变压器交流电桥，当变压器副边两绕组电压有效值均为U时，式推导电桥空载输出电压U0与Cx1,Cx2的关系式。若采用变截距型

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