本文格式為Word版，下載可任意編輯——傳感器總復(fù)習(xí)題

總復(fù)習(xí)題

1-7.一數(shù)字溫度測(cè)量系統(tǒng)的測(cè)溫范圍為－55℃～＋150℃，在此范圍內(nèi)的最大線性偏差為±1℃,試求該系統(tǒng)的測(cè)溫線性度。

1-8.某壓力傳感器的量程范圍為50KPa～0.2MPa，精度等級(jí)為0.2級(jí)（0.2%），試求其在量程范圍內(nèi)的最大絕對(duì)誤差。

1-9.用測(cè)量范圍為50~150kPa的壓力傳感器測(cè)量140kPa壓力時(shí)，傳感器測(cè)得示值為142kPa，求該示值的絕對(duì)誤差，相對(duì)誤差。

2-1.一絲繞應(yīng)變計(jì)的靈敏系數(shù)為2，初始阻值100?，試求當(dāng)試件受力后的應(yīng)變?yōu)?.8?10?3時(shí)該應(yīng)變計(jì)的電阻變化ΔR。

2-2.一試件受力后的應(yīng)變?yōu)??10?3；絲繞應(yīng)變計(jì)的靈敏系數(shù)為2，初始阻值120?，溫度

系數(shù)?50?10?6?線膨脹系數(shù)為14?10?6?C；試件的線膨脹系數(shù)為12?10?6?C。C，

試求：溫度升高20℃時(shí)，應(yīng)變計(jì)相對(duì)熱輸出。

2-3.在懸臂梁的上下方各貼一片電阻為120Ω的金屬應(yīng)變片R1和R2。若應(yīng)變片的靈敏系數(shù)

k=2，電源電壓U=2V，當(dāng)懸臂梁頂端受到向下的力F時(shí)，電阻R1和R2的變化值ΔR1=ΔR2=0.48Ω，試求電橋的輸出電壓。

BR1??R1A

R2??R2CUOR1?R2?R1

R4DUR3R2

2-4.圖為一直流應(yīng)變電橋，圖中U=4V，

R1?R2?R3?R4?120?，試求：

①R1為金屬應(yīng)變片，其余為外接電阻，當(dāng)R1的增量為?R1?1.2?時(shí)，電橋輸出電壓UO。

②R1R2都是應(yīng)變片，且批號(hào)一致，感應(yīng)應(yīng)變的極性和大小都一致?R1??R2?1.2?，其余為外接電阻，電橋輸出電壓UO。

ABR1R2CUOR4DUR3③題②中，假使R2與R1的感受應(yīng)變的極性相反，且大小一致，即?R1??R2?1.2?，電橋輸出電壓UO。

2-5.圖為等強(qiáng)度梁測(cè)力系統(tǒng)，R1為電阻應(yīng)變片，應(yīng)變片靈敏度系數(shù)

K=2.05，未受應(yīng)變時(shí)，R1=120Ω，當(dāng)試件受力F時(shí)，應(yīng)變片承受平均應(yīng)變?chǔ)?800μm/m，試求：

①應(yīng)變片的電阻變化量?R1和電阻相對(duì)變化量?R1/R1

②將電阻應(yīng)變片R1置于單臂測(cè)量電橋，電橋電流電壓為直流

3V，求電橋輸出電壓及電橋非線性誤差。③若要減小非線性誤差，應(yīng)采取何種措施？分析其電橋輸出電壓及非線性誤差的大小。2-6.利用懸臂梁結(jié)構(gòu)可以構(gòu)成稱(chēng)重傳感器。試就在懸臂梁的上下方各貼一片金屬應(yīng)變片組成

差動(dòng)半橋和各貼二片金屬應(yīng)變片組成差動(dòng)全橋時(shí)的應(yīng)變電阻片的布貼方式、電橋連接方法和相應(yīng)的輸出電壓大小做出說(shuō)明,并說(shuō)明其差動(dòng)和溫度補(bǔ)償?shù)脑怼?-8一個(gè)初始阻值為120Ω的應(yīng)變片，靈敏度為K=2.0，假使將該應(yīng)變片用總阻值為12Ω的導(dǎo)線連接到測(cè)量系統(tǒng)，求此時(shí)應(yīng)變片的靈敏度K’。2-9采用四片一致的金屬絲應(yīng)變片（K=2），將其粘貼在如下圖的實(shí)心圓柱形測(cè)力彈性元件上。已知力F=10kN，圓柱橫截面半徑r=1cm，材料的彈性模量E?2?10?7N/cm2，泊松比μ=0.3。

（1）畫(huà)出應(yīng)變片在圓柱上的粘貼位置及相應(yīng)的測(cè)量橋路原理圖。（2）求各應(yīng)變片得應(yīng)變及電阻相對(duì)變化量。

（3）若電橋供電電壓U=6V，求橋路輸出電壓Uo。

（4）此種測(cè)量方法能否補(bǔ)償環(huán)境溫度對(duì)測(cè)量的影響，說(shuō)明理由。

3-1.分別畫(huà)出正負(fù)半周下二極管環(huán)形相敏檢波電路的等效電路并據(jù)此說(shuō)明其工作原理（如何

反映銜鐵運(yùn)動(dòng)的大小和方向）。

3-2.試推導(dǎo)差動(dòng)變壓器的輸出電壓與△M之間的關(guān)系。3-3.利用電渦流式傳感器測(cè)量金屬板的厚度時(shí)，為什么測(cè)薄板時(shí)應(yīng)選擇較高的頻率，測(cè)厚板

時(shí)則選較低的頻率。

3-4.利用電渦流式傳感器測(cè)量厚度，試述低頻透射式和高頻反射式測(cè)量的工作原理。3-5已知變氣隙電感傳感器的鐵心截面積S=1.5cm2，磁路長(zhǎng)度L=20cm，相對(duì)磁導(dǎo)率μ

-7

i=5000，氣隙δ0=0.5cm，?δ=±0.1mm，真空磁導(dǎo)率μ0=4π*10H/m，線圈匝數(shù)N=3000，

求?L/?δ，若做成差動(dòng)結(jié)構(gòu)形式，其靈敏度將如何變化？

3-6如圖為氣隙式電感傳感器，鐵心截面積S=4mm*4mm，氣隙總長(zhǎng)度lδ=0.8mm,銜鐵最大位移?lδ=±0.08mm,鼓舞線圈匝數(shù)N＝2500匝，導(dǎo)線直徑d＝0.06mm，電阻率，當(dāng)鼓舞電源頻率f＝4000Hz時(shí)，()，??1.75?10?6??cm?0?4??10?7H/m忽略漏磁及鐵損，要求計(jì)算：（1）線圈電感值

（2）電感的最大變化量

（3）當(dāng)線圈外截面積為11mm*11mm時(shí)，其直流電阻值（4）線圈的品質(zhì)因數(shù)

3-7利用電渦流式傳感器測(cè)板材厚度，已知鼓舞電源頻率f=1MHz，被測(cè)材料相對(duì)磁導(dǎo)率

?6μr=1，電阻率??2.9?10??cm，被測(cè)板材厚度為1.2mm。（1）計(jì)算采用高頻反射法測(cè)量時(shí)，渦流穿透深度h為多大？

（2）能否采用低頻透射法測(cè)板厚?若可以需要采取什么措施？畫(huà)出檢測(cè)示意圖。

4-1.同心圓筒電容傳感器如下圖其可動(dòng)極筒外徑為9.8mm，定極筒內(nèi)徑為10mm，遮蓋

長(zhǎng)度為1mm時(shí)，試求電容值C。當(dāng)供電電源頻率為60KHz時(shí)，求它的容抗值。

4-2.一個(gè)圓形平板電容式傳感器，其極板半徑為5mm，工作初始間隙為0.3mm，空氣介質(zhì)，

所采用的測(cè)量電路的靈敏度為100mV/pF，讀數(shù)儀表靈敏度為5格/mV。假使工作時(shí)傳感器的間隙產(chǎn)生2μm的變化量，則讀數(shù)儀表的指示值變化多少格？

4-3.當(dāng)差動(dòng)式變極距型電容傳感器動(dòng)極板相對(duì)于定極板移動(dòng)了?d＝0.75mm時(shí)，若初始電容

量C1＝C2＝80pF，初始距離d＝4mm，計(jì)算其非線性誤差。若改為單平板電容，初始值不變，其非線性誤差為多大？

4-4.已知極板電容傳感器，其極板面積為A，兩極板間介質(zhì)為空氣，極板間距1mm，當(dāng)極

距減少0.1mm時(shí)，求其電容變化量和傳感器的靈敏度。若參數(shù)不變，將其改為差動(dòng)結(jié)構(gòu)，當(dāng)極距變化0.1mm時(shí)，求其電容變化量和傳感器的靈敏度？并說(shuō)明差動(dòng)傳感器為什么能提高靈敏度并減少非線性誤差。

4-5.平板式電容位移傳感器如下圖。已知極板尺寸a＝b＝4mm，間隙d0＝0.5mm，極板

間介質(zhì)為空氣。求該傳感器的靜態(tài)靈敏度。若極板沿x方向移動(dòng)2mm，求此時(shí)的電容量。

4-6.如圖為電容式傳感器的雙T型電橋測(cè)量電路，已知R1＝R2＝R=40kΩ，RL=20KΩ，E=10V，

f＝1MHz，C2＝10pF，C1＝10pF，?C1＝1pF。求UL值。

5-1某磁電感應(yīng)式速度傳感器總剛度為3200N/m，測(cè)得其固有頻率為20Hz，今欲將其固有頻率減小為10Hz，問(wèn)剛度應(yīng)為多大？

5-2已知磁電式速度傳感器的技術(shù)參數(shù)如下：頻率范圍20~1000Hz，幅值范圍為5mm（峰峰值），加速度幅值范圍為0.1~30g（g=9.8m/s2為重力加速度），無(wú)阻尼固有頻率為5Hz，線圈電阻為600Ω，橫向靈敏度最大為20%，靈敏度為4.88±0.2V/（m/s），質(zhì)量為170g。

（1）在有效載荷作用下測(cè)得最低頻率時(shí)位移的振幅為5mm，試計(jì)算這時(shí)的輸出電壓值。（2）頻率為100Hz時(shí)測(cè)得輸出電壓幅值為0.5V，確定這時(shí)的速度和相應(yīng)的位移。5-3霍爾元件靈敏度KH=40V/（A·T），控制電流I=3.0mA，將它置于變化范圍為

?4?4T的線性變化的磁場(chǎng)中，它輸出的霍爾電勢(shì)范圍為多大？1?10~5?10

5-4某霍爾元件L×b×d為?4mm?0.2mm,其靈敏度系數(shù)為1.2mV/(mA?T),8mm沿L方向通過(guò)工作電流I=5mA,垂直于b×d面方向的均勻磁場(chǎng)B=0.6T.求其輸出的霍爾電勢(shì)是多少?

6-1.以鈦酸鋇為例，在y軸受到1N/m2的切應(yīng)力。試求出在各方向產(chǎn)生的電荷密度。

6-2.已知電壓前置放大器輸入電阻及總電容分別為Ri＝1MΩ，Ci＝100pF，求與壓電加速度計(jì)相配測(cè)量1Hz的振動(dòng)時(shí)幅值誤差為多大？

6-3.將壓電式傳感器與一只靈敏度為Sv且可調(diào)的電荷放大器連接，然后接到靈敏度為Sx=20mm/V的光線示波器上記錄，現(xiàn)知壓電式壓力傳感器靈敏度為Sp=5pc/Pa，該測(cè)試系統(tǒng)的總靈敏度為S=0.5mm/Pa，試問(wèn)：

(1)電荷放大器的靈敏度為Sv應(yīng)調(diào)為何值（V/pc）?

(2)用該測(cè)試系統(tǒng)測(cè)40Pa的壓力變化時(shí)，光線示波器上光點(diǎn)的移動(dòng)距離是多少？6-4一只壓電晶體的電容為Ca＝1000pF，電荷靈敏度為Sq＝2.5pc/N，電纜電容為Cc＝3000pF，示波器的輸入阻抗為1MΩ，輸入電容為50pF。(1)求壓電晶體的電壓靈敏度。(2)分析測(cè)量系統(tǒng)的頻率響應(yīng)特性。

(3)假使系統(tǒng)允許的測(cè)量幅值誤差為5％，可以測(cè)量的最低頻率為多大？

(4)假使頻率為10Hz，允許誤差為5％，用并聯(lián)連接方式，并聯(lián)電容的值為多大？

6-5.一只壓電式加速度計(jì)，供它專(zhuān)用的電纜的長(zhǎng)度為1.2m，電纜電容為100pF，壓電片本身的電容為1000pF。出廠時(shí)標(biāo)定的電壓靈敏度為100V/g(g=9.8m/s2為重力加速度)，若使用中改用另一根長(zhǎng)2.9m的電纜，其電容量為300pF，問(wèn)電壓靈敏度如何改變？

6-6.用石英晶體加速度計(jì)測(cè)量機(jī)器的振動(dòng)，已知加速度計(jì)的靈敏度為2.5pC/g（g＝9.8m/s2），電荷放大器的靈敏度為80mV/pC，當(dāng)機(jī)器達(dá)到最大加速度時(shí)，相應(yīng)的輸出電壓的幅值為4V。試計(jì)算該機(jī)器的振動(dòng)加速度為多大？

6-7.有一塊壓電晶體，其面積S=20mm2，厚度δ＝10mm，當(dāng)受到p＝10MPa的壓力作用時(shí)，求它所產(chǎn)生的電荷量Q及輸出電壓。

（1）壓電晶體為0度x切型的縱向石英晶體。（2）壓電晶體為利用縱向效應(yīng)的BaTiO3。

7-1.一光電管與5kΩ電阻串聯(lián)，若光電管的靈敏度為30μA/lm，試計(jì)算當(dāng)輸出電壓為2V時(shí)的入射光通量。

7-2.如下圖電路為光控繼電器開(kāi)關(guān)電路。光敏電阻為硫化鎘器件，其暗電阻R0?M?，10在照度E=100lx時(shí)，亮電阻RLt?5k?，三極管的β值為50，繼電器J的吸合電流為10mA，計(jì)算繼電器吸合時(shí)需要多大照度？

7-3．光敏二極管的光照特性曲線和應(yīng)用電路如下圖，圖中l(wèi)為反相器，RL為20kΩ，求光照度為多少lx時(shí)Uo為高電平。

7-4.光電二極管的等效電路如下圖，在入射照度一定時(shí)，光電二極管相當(dāng)于一個(gè)恒流源，以Is