傳感器習(xí)題及答案(共14頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上1.用測(cè)量范圍為-50150kPa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、實(shí)際相對(duì)誤差、標(biāo)稱相對(duì)誤差和引用誤差。解：真值L=140kPa, 測(cè)量值x=142 kPa 絕對(duì)誤差=x-L=142-140=2 kPa 實(shí)際相對(duì)誤差 標(biāo)稱相對(duì)誤差 引用誤差2 .用電位差計(jì)測(cè)量電勢(shì)信號(hào)（如圖所示）,已知: 電路中電阻的定值系統(tǒng)誤差分別為設(shè)檢流計(jì)、上支路電流和下支路電流的誤差忽略不計(jì)。求修正后的的大小。解：當(dāng)不考慮系統(tǒng)誤差時(shí)，有已知存在系統(tǒng)誤差，按照誤差合成理論，可得修正后的Ex為3. 某壓力傳感器測(cè)試數(shù)據(jù)如表所示，計(jì)算非線性誤差、遲

2、滯和重復(fù)性誤差。壓力/MPa輸出值/mV第一循環(huán)第二循環(huán)第三循環(huán)正行程反行程正行程反行程正行程反行程0-2.73-2.71-2.71-2.68-2.68-2.690.020.560.660.610.680.640.690.043.964.063.994.094.034.110.067.407.497.437.537.457.520.0810.8810.9510.8910.9310.9410.990.1014.4214.4214.4714.4714.4614.46解：1)先分別求出三次測(cè)量正行程、反行程及正反行程的平均值：壓力/MPa()正行程平均值反行程平均值遲滯值()正反行程平均值()理論值

3、正行程偏差反行程偏差0-2.70667-2.693330.01334-2.7-2.770.063330.076670.020.0.0.073330.640.66-0.056670.0.043.4.0.093334.044.09-0.09667-0.003330.067.7.0.086677.477.52-0.09333-0.006670.0810.9033310.956670.0533410.9310.95-0.046670.006670.1014.4514.45014.4514.380.070.07正行程子樣方差平方根反行程子樣方差平方根0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.2)

4、再用最小二乘法擬合直線：設(shè)擬合直線為：則誤差方程為：其正規(guī)方程為：解得所以，用最小二乘法擬合后的直線為：3)滿量程值為：由表知，所以：非線性誤差為：；又，所以：遲滯誤差為：；求重復(fù)性誤差的標(biāo)準(zhǔn)差：正反行程的子樣方差的平方根：其標(biāo)準(zhǔn)差；所以重復(fù)性誤差為：4. 當(dāng)被測(cè)介質(zhì)溫度為t1，測(cè)溫傳感器示值溫度為t2時(shí)，有下列方程式成立：。當(dāng)被測(cè)介質(zhì)溫度從25突然變化到300時(shí)，測(cè)溫傳感器的時(shí)間常數(shù)，試確定經(jīng)過350s后的動(dòng)態(tài)誤差。已知：，求：t=350s時(shí)，解：靈敏度k=1時(shí)，一階傳感器的單位階躍響應(yīng)為。類似地，該測(cè)溫傳感器的瞬態(tài)響應(yīng)函數(shù)可表示為：。當(dāng)時(shí)，。所以，動(dòng)態(tài)誤差。5. 交流電路的電抗數(shù)值方程為

5、當(dāng)角頻率； ； ；試用最小二乘法求電感L、電容C的值。6. 對(duì)某軸直徑進(jìn)行了15次測(cè)量，測(cè)量數(shù)據(jù)如下：26.2，26.2，26.21，26.23，26.19，26.22，26.21，26.19，26.09，26.22，26.21，26.23，26.21，26.18試用格拉布斯準(zhǔn)則判斷上述數(shù)據(jù)是否含有粗大誤差，并寫出其測(cè)量結(jié)果。解: (1)求算數(shù)平均值及標(biāo)準(zhǔn)差估計(jì)值15次算數(shù)平均值:標(biāo)準(zhǔn)差的估計(jì)值:(2)判斷有無粗大誤差：采用格拉布斯準(zhǔn)則 取置信概率查表2-4，可得系數(shù)G=2.41，則有：故剔除U9 (3)剔除粗大誤差后的算術(shù)平均值及標(biāo)準(zhǔn)差估計(jì)值如下：算數(shù)平均值為：標(biāo)準(zhǔn)差的估計(jì)值為：重新判斷粗大

6、誤差：取置信概率查表2-4，可得系數(shù)G=2.41，則有：故無粗大誤差。(4) 測(cè)量結(jié)果表示：算術(shù)平均值的標(biāo)準(zhǔn)差：所以測(cè)量結(jié)果為：7. 有一個(gè)以空氣為介質(zhì)的變面積型平板電容傳感器,其中a=8mm，b=12mm，兩極板間距離為1mm。一塊極板在原始位置上平移了5mm后，求該傳感器的位移靈敏度K（已知空氣相對(duì)介電常數(shù)，真空時(shí)的介電常數(shù)）解： 改為58.用一個(gè)時(shí)間常數(shù)為0.355秒的一階傳感器去測(cè)量周期分別為1秒、2秒和3秒的正弦信號(hào)，問幅值誤差為多少？解：9. 如下圖（a）所示為傳感器上的圓形實(shí)芯彈性體，四個(gè)應(yīng)變片粘貼方向?yàn)镽1、R4軸向，R2、R3圓周向。應(yīng)變片的初始值R1= R2=R3=R420

7、0，靈敏度系數(shù)K3，彈性體的泊松系數(shù)0.35，當(dāng)彈性體受拉時(shí)，測(cè)得R1、R4的變化為，如將四個(gè)應(yīng)變片如圖（b）所示接入電橋，當(dāng)供電電壓U=5V時(shí)，試求輸出電壓U0。10. 一應(yīng)變片的電阻R=120，K=2.05，用做最大應(yīng)變?yōu)榈膫鞲性?。?dāng)彈性體受力形變至最大應(yīng)變時(shí)，（1）求；（2）若將應(yīng)變片接入電橋單臂，其余橋臂電阻均為120固定電阻，供橋電壓U=3V，求傳感元件最大應(yīng)變時(shí)單臂電橋的輸出電壓和非線性誤差。解：(1)(2)11. 用等強(qiáng)度梁作為彈性元件的電子秤，在梁的上方貼一個(gè)應(yīng)變片，如題4-4圖所示，應(yīng)變片的靈敏度系數(shù)K=2,每受1kg力在應(yīng)變片處產(chǎn)生的平均應(yīng)變=8×10-311/

8、kg。已知電子秤末放置重物時(shí)，應(yīng)變片的初始電阻R1=100 ,當(dāng)電子秤上放置500g重物時(shí)，求（1）應(yīng)變片的電阻變化量R1和相對(duì)變化R1/R1 ;（2）用單臂電橋做轉(zhuǎn)換電路（R2=R3=R4=100）,電橋電壓U=5V時(shí)的輸出電壓U。，以及考慮非線性因素時(shí)單臂電橋的實(shí)際輸出；（3）用單臂電橋做轉(zhuǎn)換電路導(dǎo)致的非線性誤差。解：（1）12. 一應(yīng)電阻應(yīng)變片的電阻R=120，靈敏度系數(shù)K=2，粘貼在某鋼質(zhì)彈性元件上，已知電阻應(yīng)變絲的材料為鋼鎳合金，其電阻溫度系數(shù)為，線膨脹溫度系數(shù)為；鋼質(zhì)彈性元件的線膨脹系數(shù)為，試求：（1） 溫度變化時(shí)，引起的附加電阻變化；（2） 單位溫度變化引起的虛應(yīng)變。解：(1)若

9、假設(shè)電阻應(yīng)變與鋼質(zhì)彈性元件不粘貼，溫度變化20之后長(zhǎng)度變化為：(2)應(yīng)變片粘貼后的電阻溫度系數(shù)為：與書本的公式中的減數(shù)與被減數(shù)位置顛倒13.對(duì)光速進(jìn)行測(cè)量，的到如下四組測(cè)量結(jié)果：求光速的加權(quán)平均值及其標(biāo)準(zhǔn)差。解：權(quán)重計(jì)算：用各組測(cè)量列的標(biāo)準(zhǔn)差平方的倒數(shù)的比值表示。加權(quán)算術(shù)平均值為：加權(quán)算術(shù)平均值的標(biāo)準(zhǔn)差為：14. 某中變壓器油的粘度隨溫度的升高而降低，經(jīng)測(cè)量得到不同溫度下的粘度值數(shù)據(jù)，如下表所示，求粘度與溫度之間的經(jīng)驗(yàn)公式。溫度xi101520253035404550556065707580粘度yi4.243.512.922.52 2.202.001.811.71.6 1.51.431.371

10、.321.29 1.25解：用矩陣求解由最小二乘法估計(jì)的矩陣解 得：由于則：所以：15.已知變化氣隙電感傳感器的鐵心截面積，磁路長(zhǎng)度，相對(duì)磁導(dǎo)率 氣隙寬度真空磁導(dǎo)率線圈匝數(shù)求單端式傳感器的靈敏度。若將其做成差動(dòng)結(jié)構(gòu)形式，靈敏度將如何變化？解：初始電感量為：氣隙變化后的電感量為：?jiǎn)味耸絺鞲衅鞯撵`敏度：差動(dòng)結(jié)構(gòu)傳感器的靈敏度：因此差動(dòng)結(jié)構(gòu)比單端結(jié)構(gòu)傳感器靈敏度提高一倍16.用石英晶體加速度計(jì)及電荷放大器測(cè)量機(jī)器的振動(dòng)，已知加速度計(jì)的靈敏度為5pC/g,電荷放大器的靈敏度為50mV/pC，當(dāng)機(jī)器達(dá)到最大加速度值時(shí)相應(yīng)的輸出電壓為2V，試求該機(jī)器的振動(dòng)加速度（用重力加速度的相對(duì)值表示）。17. 石英晶體壓電式傳感器的面積為1cm2 厚度為1mm,固定在兩金屬板之間，用來測(cè)量通過晶體兩面力的變化。材料彈性模量為9×10