传感器试题和答案解析.docxVIP

` ` Word Word 文档 1、 已知一等强度梁测力系统，R 为电阻应变片，应变片灵敏系数K=2，未 x 受应变时，R = 100? 。当试件受力 F 时，应变片承受平均应变 ε = 1000μm/m， x 求： 应变片电阻变化量? R 和电阻相对变化量? R /R 。 x x x 将电阻应变片R 置于单臂测量电桥，电桥电源电压为直流3V， x 求电桥输出电压及电桥非线性误差。 若要使电桥电压灵敏度分别为单臂工作时的两倍和四倍，应采取 哪些措施？分析在不同措施下的电桥输出电压及电桥非线性误差大小。 ?R 解：（1） R X ? K? X ??R ? K ? ? ? R ? 2 ? 1000 ? 100 ? 0.2(?) X X ? ?RX R ? 0.2 100 ? 0.2% X 将电阻应变片 Rx 置于单臂测量电桥，取其他桥臂电阻也为 Rx。当 Rx 有? Rx 的变 化时，电桥输出电压为U O ： R U ? ( X ?R X ? 1 ) ? E ? 3 ? (100 ? 0.2 ? 1 ) ? 0.0015(V ) O 2R X ?R X 2 200 ? 0.2 2 非线性误差： r ? ?RX 1 / 2R X ? 100% ? 0.1% L ? ?R X / 2R X 要使电桥电压灵敏度为单臂工作时的 2 倍，则应该在等强度梁的正反面对应贴上两个相同的应变片，一个受拉应变，一个受压应变，接入电桥相邻桥臂，形成半桥差动电桥， 且取其他桥臂电阻也为Rx。 此时，U ? ? 1 E ? ?RX ? 0.003(V ) ， r? ? 0 O 2 R L X 要使电桥电压灵敏度为单臂工作时的4 倍，则应该在等强度梁的正反面对应贴上四个相同的应变片，2 个受拉应变，2 个受压应变，形成全桥差动电桥。 ?R ，此时，U ， ? ? E ? X O R X ? 0.006(V ) r ? ? 0 L 2、 有一个以空气为介质的变面积型平板电容传感器（见下图）。其中 a=16mm,b=24mm,两极板间距为 4mm。一块极板分别沿长度和宽度方向在原始位置上平移了 5mm，求： ` 极板未移动时，电容的初始电容值。 极板沿不同方向移动时，传感器的位移灵敏度K（已知空气相对介电常数ε ? 1 ， 真空的介电常数ε ? 8.854? 10?12 F/m ）。 0 解： C  ? ?0 ?r ? A ?0 d ? ? 8.854 ? 10?12 ? 1 ? 16 ? 10?3 ? 24 ? 10?3 4 ? 10?3 ? 0.85(PF) 当一块极板沿长度方向在原始位置上平移时，有 ?C1 ? ?b C b 0 当一块极板沿宽度方向在原始位置上平移时，有 ?C2 ? ?a C a 0 ? k ? ΔC1 ? C0  ? 0.85 ? 10?12  ? 3.542 ? 10?11 (F/m) 1 Δb b 24 ? 10?3 或： k ΔC / C ?1 0 ? ? ? ? 41.67(m-1 ) 1 11 Δb b 24 ? 10? 1 1 ΔC C k ? 2 ? 0 ? 0.85 ? 10?12 ? 0.53125 ? 10?10 (F/m) 2 Δa a 16 ? 10?3 Word 文档 ` ` Word Word 文档 或： k ? ΔC2 / C0 ? ? ? 62.5(m-1 ) 1 12 Δa a 16 ? 10?3 1 1 ad a d b ?x S 器结构如右图所示，其中a=10mm，b=16mm， 两极板间距d=1mm。测量时，若上极板在 原始位置(Δx=0mm）上向左平移了 2mm （即Δx=2mm），求该传感器的电容变化量、 电容相对变化量和位移相对灵敏度K 0 （已知空气的相对介电常数ε =1F/m，真 r 空时的介电常数ε =8.854×10-12F/m） 0 解：电容变化量为： ?C ? C ? C ? ? r ? 0 (a ? ?x)b ab ? ?r ? ? ? ? ? ? ?xb r 0 0 d d d 1? 8.854 ?10?12 ? 2 ?10?3 ?16 ?10?3 ? ? ? ?2.83 ?10?13 (F ) 1?10?3 即电容减小了2.83 ?10?13 F 电容相对变化量为：  ?C ?  ? ? ?xb r 0 d  ? ?x ?  2 ?10?3  ? 0.2 C ? ? ab 0 r 0 a 10 ?10?3 位移相对灵敏度为：  d ?C ?x C K ? 0 ? a ? 1 ? 1 ? 100 0 ?x ?x a 10 ?10?3 5、镍铬—镍硅热电偶，工作时冷端温度为30℃，测得热