传感器电桥计算题

1. 某压力传感器的校准数据如下表如示。试用端基法求其基准直线，并确定该压力传感器的灵敏度和线性度。 压力(MPa) 输出电压（mV） 0.00 -2.7 0.02 0.6 0.04 4.0 0.06 7.4 0.08 10.9 0.10 14.4

2. 设一力传感器可作为二阶系统来处理，已知传感器的固有频率为?0=200Hz，阻尼比

?=0.6，静态灵敏度为k=9.6，试求： （1） 该传感器的动态输入输出方程； （2） 该传感器的频率传递函数；

（3） 如果该传感器用于测量力F=sin(400t)，试求该传感器的稳态输出； （4） 试分析当测量的外力为2000KHz时，此传感器的稳态输出。

3.设有两只力传感器，均可作为二阶系统来处理，自振频率分别为800Hz和1200Hz，阻尼比ξ均为0.4，今欲测量频率为400Hz正弦变化的外力，应选用哪一只？并计算将产生多大的振幅相对误差和相位误差。

4.一应变片的电阻R=100Ω，灵敏系数k=2.10，用作应变为1000με的传感元件

(1)求ΔR和ΔR/R；

(2)若惠斯登电桥初始时已平衡，电源电压U=4V，求在此应变下的输出电压UO；

-42

5.如将两个100Ω电阻应变片平等地粘贴在钢制

1. 某压力传感器的校准数据如下表如示。试用端基法求其基准直线，并确定该压力传感器的灵敏度和线性度。 压力(MPa) 输出电压（mV） 0.00 -2.7 0.02 0.6 0.04 4.0 0.06 7.4 0.08 10.9 0.10 14.4

2. 设一力传感器可作为二阶系统来处理，已知传感器的固有频率为?0=200Hz，阻尼比

?=0.6，静态灵敏度为k=9.6，试求： （1） 该传感器的动态输入输出方程； （2） 该传感器的频率传递函数；

（3） 如果该传感器用于测量力F=sin(400t)，试求该传感器的稳态输出； （4） 试分析当测量的外力为2000KHz时，此传感器的稳态输出。

3.设有两只力传感器，均可作为二阶系统来处理，自振频率分别为800Hz和1200Hz，阻尼比ξ均为0.4，今欲测量频率为400Hz正弦变化的外力，应选用哪一只？并计算将产生多大的振幅相对误差和相位误差。

4.一应变片的电阻R=100Ω，灵敏系数k=2.10，用作应变为1000με的传感元件

(1)求ΔR和ΔR/R；

(2)若惠斯登电桥初始时已平衡，电源电压U=4V，求在此应变下的输出电压UO；

-42

5.如将两个100Ω电阻应变片平等地粘贴在钢制

1、有一悬臂梁，在其中部上、下两面各贴两片应变片，组成全桥，如图所示。①请给出由这四个电阻构成全桥电路的示意图。

②若该梁悬臂长L=0.25m，宽b= 0.06m，厚h=0.003m，弹性模量E?7?1010Pa，应变片灵敏度系K=2，应变片空载电阻R?120?，应变片中心距固定端x= 0.4L，现受一向下力F =1N，试求此时四个应变片的电阻值。 (梁上各处应变??6(L?x)F) bh2ER1R4R2R3LFhR1R2+U0R3xR4-

??6(L?x)6?（1?0.4）?0.25m?5 F??1N?2.38?1022102bhE0.06m?(0.003m)?7?10N/m?R?K???R?RK??120Ω?2?2.38?10?5?0.005712Ω R对于R1,R4???0??R?0 R1?R4?120.005712Ω 对于R2,R3???0??R?0 R2?R3?119.994288Ω

2、阻值R?120?，灵敏系数K?2的电阻应变片与阻值120?的固定电阻组成电桥，供桥电压为3V，并假定负载电阻为无穷大，当应变片的应变为2??和2000??时，分别求出单臂、半桥差动电桥的输出电压，并比较两种情况下的灵

《传感器与传感器技术》计算题

解题指导（供参考）

第1章 传感器的一般特性

1-5 某传感器给定精度为2%F·S，满度值为50mV，零位值为10mV，求可能出现的最大误差?(以mV计)。当传感器使用在满量程的1/2和1/8时，计算可能产生的测量百分误差。由你的计算结果能得出什么结论? 解：满量程（F?S）为50~10=40(mV)

可能出现的最大误差为：

?m＝40?2%=0.8(mV)

当使用在1/2和1/8满量程时，其测量相对误差分别为：

0.8?1??100%?4%

140?20.8???100%?16%

240?181-6 有两个传感器测量系统，其动态特性可以分别用下面两个微分方程描述，试求这两个系统的时间常数?和静态灵敏度K。 （1） 30dy?3y?1.5?10?5T dtdy?4.2y?9.6x dt式中，y为输出电压，V；T为输入温度，℃。 （2） 1.4式中，y——输出电压，?V；x——输入压力，Pa。

解：根据题给传感器微分方程，得 (1) τ=30/3=10(s)，

课程设计初步报告

课题名称：应变片设计测力系统

一．电阻应变式压力传感器

电阻应变式压力传感器工作原理

电阻应变式压力传感器是由电阻应变片组成的测量电路和弹性敏感元件组合起来的传感器。当弹性敏感元件受到压力作用时，将产生应变，粘贴在表面的电阻应变片也会产生应变，表现为电阻值的变化。这样弹性体的变形转化为电阻应变片阻值的变化。把4 个电阻应变片按照桥路方式连接，两输入端施加一定的电压值，两输出端输出的共模电压随着桥路上电阻阻值的变化增加或者减小。一般这种变化的对应关系具有近似线性的关系。找到压力变化和输出共模电压变化的对应关系，就可以通过测量共模电压得到压力值。

因全桥工作时候输出的电压信号较大，线性稳定性较好，所以我们采用全桥工作，用四臂工作的全桥接法时测量电桥有较高的灵敏度应变片式位移传感器测 量精度也较高，能起到温度自动补偿的作用。

下图为悬梁式弹性体和全桥的基本结构：

电桥电阻失平衡

由工艺上的原因，扩散杂质通常在硅片上的分布是不均匀的。压力传感器芯片力敏屯阻之问往往肯一定的间距，其掺杂景也会出现筹别”1。在这种情况下，传感器制成后．使出现电桥的零点失平衡

电阻应变片的工作原理

电阻应变片的工作原理是吸附在基体材料上应变电阻随机械

1. 动物机体组织和体液都能导电，将心电描记器的记录电极放在体表的任何两个非等点部

位，都可记录出心电变化的图像，这种测量方法叫做双极导联。电极是用来提取人体各种生物电的金属导体。心电图的电极是表皮电极，为了准确、方便地记录心电信号，要求心电电极必须具有以下特性：

（1） 响应时间快，易于达到平衡；

（2） 阻抗低，信号衰减小，制造电极材料的电阻率低；

（3） 电位小而且稳定，重现性好，漂移小，不易对生物电信号产生干扰，没有噪声

和非线性；

（4） 交换电流密度大，极化电压值小；

（5） 机械性能良好，不易擦伤和磨损，使用寿命长，见光时不易分解老化，光电效

应小；

（6） 电极和电解液对人体无害；

2. 脉率随着睡眠周期的变化而改变，睡眠加深时脉率减小，和睡眠分期有很好的相关性。

3. 以不低于正常步速行走时，计步器可以精确记录步数，放置位置不同对步数记录无影响。

随着速度加快，步频加快，步幅加大，单位能耗增加。但在完成相同距离步行时，运动强度（速度）不同，总热量消耗不完全一致，能量消耗不仅与单位能耗有关，运动时间也是重要的因素。

步行能量消耗（kcal）=0.43*身高（cm）+0.57*体重（kg）+0.26*步频（步/min）+0.92*时间（min）-108.

最新传感器列表

遥感波段

? 紫外线：波长范围为0.01～0.38μm，太阳光谱中，只有0.3～0.38μm波长的光到达地面，对油污染敏感，但探测高度在2000 m以下。

? 可见光：波长范围：0.38～0.76μm，人眼对可见光有敏锐的感觉，是遥感技术应用中的重要波段。

? 红外线：波长范围为0.76～1000μm，根据性质分为近红外、中红外、远红外和超远红外。

? 微波：波长范围为1 mm～1 m，穿透性好，不受云雾的影响。 ? 近红外：0.76～3.0 μm，与可见光相似。 ? 中红外：3.0～6.0 μm，地面常温下的辐射波长，有热感，又叫热红外。 ? 远红外：6.0～15.0 μm，地面常温下的辐射波长，有热感，又叫热红外。 ? 超远红外：15.0～1 000 μm，多被大气吸收，遥感探测器一般无法探测。

大气窗口

大气窗口 紫外可见光 近红外 近红外 近-中红外 波段 透射率/% 应用举例 0.3～1.3 μm ＞90 TM1-4、SPOT的HRV 1.5～1.8 μm 2.0～3.5 μm 80 80 ??TM5 TM7 中红外 3.5～5.5 μm ㏒???琰茞??ü NOAA的AVHRR 远红外 微波 8～14 μm 0

《传感器原理及应用》试卷四

适用班级：（电子071 ，072，073，074，075） 题号 得分 一 二 三 四 五 六 总分 核分人 得分 评卷人

一、填空题：（共20空，每空1分，共20分）

1、传感器一般由 、 、 测量电路和辅助电源四个部分组成。

2、气敏电阻传感器是利用半导体对气体的__________作用而使其__________发生变化的现象来检测气体的成分和浓度。气敏电阻传感器通常由 、 和封装体等三部分组成。

3、为减少电容式传感器在使用中存在的______________，可以在结构上加保护电极，但要求保护电极和被保护电极要为______________。

4、变隙式电感式传感器与螺线管式电感式传感器都可以用来测位移， _____________线性范围大，______________测量灵敏度高。

5、霍尔片越厚其霍尔灵敏度系数越__________（大或小），霍尔灵敏度系数的含义是指____________________________________________。 6、热电偶产生的热电势一般由

1、通常希望传感器的输入和输出之间具有一一对应关系，这样的传感器才能如实反映待测的信息。

16 在规定条件下，传感器校准曲线与拟合曲线间最大偏差与满量程输出值的百分比称为线性度。

15、传感器就是通过敏感元件、传感元件和电子线路把非电生物信息转化成电学量的装置

17、电阻应变片式传感器测量电路采用差动电桥时，不仅可以温度补偿，同时还能起到提高测量灵敏度的作用。

2、直流电桥的补偿包括零位补偿、温漂补偿、非线性补偿、灵敏度温漂补偿。

2、金属丝在外力作用下发生机械形变时它的电阻值将发生变化，这种现象称应变效应；固体受到作用力后电阻率要发生变化，这种现象称压阻效应。直线的电阻丝绕成敏感栅后长度相同但应变不同，圆弧部分使灵敏度K下降了，这种现象称为横向效应。

16、在传感器测量电路中，应用电桥测量线路把电阻变化转化成电流或电压变化的线路。 20、电阻应变效应是指在一定的范围内，拉伸金属导体，金属导体的电阻变化和应变成正比。

电容传感器的输入被测量与输出被测量间的关系，除（①变面积型②变极距型③变介电常数型）外是线性的。

空气介质变隙式电容传感器中，提高灵敏度和减少非线性误差是矛盾的，为此实际中大都采用差动式电容传感器

3、一般电

传感器复习

一、填空题

1.在光的作用下，物质内的电子逸出物体表面向外发射的现象，称为外光电效应。 2.根据测量方式的不同，可分为偏差式测量零位式测量和微差式测量。

3.半导体材料受到光照时会产生电子空穴，光线愈强电阻值愈低，这种光照后电阻率发生变化的现象称为光电导效应。 4.常见的压电材料可分为压电晶体和压电陶瓷以及压电半导体。

5.电阻应变片的初始电阻R0是指应变片未粘贴时，在室温下测得的静态电阻。 6.金属或半导体薄片置于磁场中，当有电流流过时，在垂直于电流和磁场的方向将产生电动势，这种物理现象称为霍尔效应。

7.工业和计量部门常用的热电阻，我国统一设计的定型产品是铂热电阻和铜热电阻。 8.磁栅式传感器信号处理方式可分为鉴相型和鉴幅型。

9. 机械干扰是指系统受到一定程度的振动或冲击时带来的干扰，对于这种干扰应采取减振措施，一般可设置减振弹簧或减振橡胶等。

10. 由于受到电阻丝直径的限制，绕线式电位计分辨率不高。

11.当声源和工件之间有相对运动时，反射回来的超声波的频率将与声源发射超声波的频率有所不同，这种现象称为多普勒效应。

12.为了使光电器件能很好的工作，需要选择合适的光源。常用的光源有：发光钨丝灯泡、电弧