傳感器與檢測技術(shù)第二版部分計算題解答

第一章傳感器與檢測技術(shù)概論作業(yè)與思考題.4.5mm

變到5.0mm時，位移測量儀的輸出電壓依題意：已知Xi=4.5mm;求：S;解：根據(jù)式（1-3）

X2=5.5mm; Yi=3.5V; Y2=2.5V有：S

Y 丫X

2Yi

1V/mm3.5V2.5V,求該儀器的靈敏度。-1V/mm。.某測溫系統(tǒng)由以下四個環(huán)節(jié)組成，各自的靈敏度如下：鉗電阻溫度傳感器：0.35QTC;電橋：0.01V/Q;放大器：100（放大倍數(shù)）；筆式記錄儀：0.1cm/V求：（1）測溫系統(tǒng)的總靈敏度；（2）紀錄儀筆尖位移4cm時。所對應(yīng)的溫度變化值。依題意：已知S1=0.35Q℃；S2=0.01V/RS3=100;S4=0.1cm/V;AT=4cm求：S;怎解：檢測系統(tǒng)的方框圖如下：(1) S=SX&x&x0=0.35x0.01x100X0.1=0.035(cm/C)(2)因為：S—(3分)T114.29Co

~,L4所以：T—114.29(C)S0.035答：該測溫系統(tǒng)總的靈敏度為0.035cm/C；記錄筆尖位移4cm時，對應(yīng)溫度變化.0_600C,2.5%、2.0%1.5%,現(xiàn)要500c2.5%,選哪臺儀表合理？依題意，已知：R=600C;&=2.5%;也=2.0%;骸=1.5%;L=500C;^=2.5%求：TM1-M2W3解：（1）根據(jù)公式（1-21）—100%6002.5%6002.5%15.0C6002.0%12.0C6001.5%9.0Cm2m3(2) 根據(jù)公式（1-19）R這三臺儀表的最大絕對誤差為：

100%該三臺儀表在500C時的最大相對誤差為:m1m1 L

100% 15 500

2.75%m1 m2L

12500

100%

2.4%m1 100% 9m3L 500

100% 2.25%可見，使用2.0級的儀表最合理。原因是，即滿足了儀表誤差要求，又不浪費精度指標。答：使用2.0級的儀表最合理。原因是，即滿足了儀表誤差要求，有不浪費精度指標。第二章電阻式傳感器技術(shù)作業(yè)與思考題.100K=2,0.05m的圓形鋼柱表面，鋼材的E=2X1011N/m2,科=0.310t拉力作用時，應(yīng)變片的相對變化量。又若應(yīng)變片沿鋼柱圓周方向粘貼、受同樣拉力作用時，應(yīng)變片電阻的相對變化量為多少？依題意：已知：F=10*103kgf；E=2X1011N/m2；R=100Q;K=2;科=0.3r=0.05m求：從/L,AR/Ro解：由于圓形鋼柱截面積為：_2232Sr3.140.057,8510m10t拉力作用時，其拉應(yīng)變?yōu)椋骸?F10109.8067.85 1033) 根據(jù)公式(2-8)

721.2一510N/mE?1.25有:11

107

56.7510所以:L

2106.75 1054) 根據(jù)公式(2-7)26.75105 1.25104答:鋼柱受10t拉力作用時,應(yīng)變片的相對變化量為6.75X10-5。若應(yīng)變片沿鋼柱圓周方向粘(12貼、受同樣拉力作用時，應(yīng)變片電阻的相對變化量為1.25X10-4。6 .2t120Q,0.82mV/V,K=2,0.3Ui=2V,0.5t（R1、R3軸向粘貼，R2R4圓周方向粘貼），R3R4電橋輸出電Uo；4）Pw。依題意：已知：R=120;Ku=0.82mV/V;K=2.0;=0.3Ui=4V;F=500kgf;Fm=2000kgf求：RI,R2,R3,R4,Uo,Pw解：（1）由于UoKUUi所以Uom=0.82X2=1.64mVo則在承載為500kgf時，U UomoFm 1.64=0.41mV=4.1X10-4V2000（2）根據(jù)公式（2-16）KU0■，則:

500,4八U00.41103-2.05R

104所以：AR=2.05X10-4R=2.05X10-4X120=0.0246QR2=R4=R-AR=119.9754Q

Ui2U2 （萬） 1（2）根據(jù)公式P——，則: P— 120

=0.0083W=8.3mW、R、120.0246答：R1、R3的阻值約為120.0246

歐姆；R2

R4的阻值約為119.9754歐姆；電橋輸出Uo0.41mV;8.3毫瓦。10120K=2.0120◎的固定電4V,1科肆口1000科時，試求單臂工作電橋、雙臂工作電橋以及全橋工作時的輸出電壓，并比較三種情況下的靈敏度。依題意：已知：R=120;K=2.0;E=4V;1=1WE2=1000^e求：U1D,UIS,U1Q,U2D,U2S,U2Q解：由式（2-7）K

_R （12）R1、設(shè)應(yīng)變片上的應(yīng)變?yōu)?p：erRR得：——K2106R當(dāng)單臂工作時：式U1DE—-R14^-22106V靈敏度：K1D

U 2106VO 1VR 210RI（1n）R4II當(dāng)雙臂工作時：式（2-22）ER4I66IU210410VISUO靈敏度：K1S RO1S IR

4106V2V10I2R2II當(dāng)全橋工作時：式（ 2-23）U1QE-R1421068106VRI靈敏度：KU0-1QRRi2、設(shè)應(yīng)變片上的應(yīng)變?yōu)?000WER由式（2-7）K-R-（12）一Ra。得：——K210001062103R當(dāng)單臂工作時：式U2DE-J-R14U2103V靈敏度：K2D

U。 2103V1VR1 210R1當(dāng)雙臂工作時：式（2-22）E_R2S 2R1

4_33-21034103V2U靈敏度：K 02s R2S R1

4103V2V2103靈敏度：K2Q

。R1（1n）R14

3810V 4V2103當(dāng)全橋工作時：式（2-23）U2QE-R1421038103VR答:1、輸出電壓：隨著應(yīng)變的增加而增加，輸出值在全橋工作時最大。2、在應(yīng)變分別為1科時，單臂工作電橋、雙臂工作電橋、全橋工作時，輸出電壓為2^V,4^V,8^V。3、在應(yīng)變分別為1000d時，單臂工作電橋、雙臂工作電橋、全橋工作時，輸出電壓為2000^V,4000^V,8000^V。4、靈敏度：不隨著應(yīng)變的變化而變化，輸出值在全橋工作時最大。5、無論應(yīng)變?yōu)?科還是1000科,￡單臂工作電橋、雙臂工作電橋、全橋工作的靈敏度分別為1V,2V,4V。第七章電容式傳感器技術(shù)作業(yè)與思考題4.正方形平板電容器，極板長度a=4cm,極板間距離8=0.2mm若用此變面積型傳感器測量位移x,試計算該傳感器的靈敏度并畫出傳感器的特性曲線。極板間介質(zhì)為空氣，o=8.85x102F/m?！暌李}意已知：a=4cm；d=0.2mm;eo=8.85x102F/m求：kx解：根據(jù)式（3-10）有：CC°b8.854129.kx————10F/m0.1710F/mxad0.2答：該傳感器白勺靈敏度為0.17x10-9F/m。8cm2,1mm,1.0006依題意已知：S=8cm2;d=1mm；eo=.0006x10-12F/m求：kd解：根據(jù)式（3-6）有：kd

CC0dd0S8104128C o-1.000610F8.004810FOd1C8.0048100 8r貝Ukd—8.004810F/mmd1o答：該傳感器白勺靈敏度為8.0048x10-8F/mm。r=4mm,8=0.3mm,問：1）Apm時，電容變化量是多少？2）S1=100mV/pFS2=5格/mVA葬士師時，讀數(shù)儀表的指示值變化多少格？第五章壓變式傳感器技術(shù)作業(yè)與思考題Ki=10pC/mPaK2=0.008V/pC的電荷放大器,K3=25mm/V,Ap=8mPa時，紀錄筆在記錄紙上的偏移為多少？已知：Ki=i0pC/mPa,K2=0.008V/pC,K3=25mm/V,Ap=8mPa求：從解：依題意，此壓電式壓力測量系統(tǒng)組成如下：傳感變送環(huán)節(jié)的壓電式傳感器靈敏度：Ki=i0pC/mPa,放大環(huán)節(jié)的電荷放大器靈敏度：K2=0.008V/pC,顯示環(huán)節(jié)的筆式記錄儀靈敏度：K3=25mm/V,根據(jù)式（I-I5）LK1K2K3p I00.008252mm答：當(dāng)壓力變化Ap=8mPaM,紀錄筆在記錄紙上的偏移為2mm。第七章磁電式傳感器技術(shù)作業(yè)與思考題4.采用SZMB-3型磁電式傳感器測量轉(zhuǎn)速，當(dāng)傳感器輸出頻率為時，被測軸的轉(zhuǎn)速是多少？依題意：已知：Z=60（SZMB-3型磁電式傳感器）；f=1000Hz求：n解：根據(jù)式（6-25）,有zn60

1KhZ的正弦波信號60f 60

1000轉(zhuǎn)/分yk1k2k3x有:答：被測軸的轉(zhuǎn)速是1000轉(zhuǎn)/分。第七章熱電式傳感器技術(shù)作業(yè)與思考題.用饃銘-饃硅(K)40C,29.188mV,求被測點溫度。依題意已知：E(T,40)=29.188mV求：t解：根據(jù)中間溫度定律，公式(7-7),有，E(T,0)=E(T,40)+E(40,0)查表得：E(40,0)=1.612mV所以：E(T,0)=E(T,40)+E(40,0)=29.188+1.612=30.800mV查表得知，E(T,0)=30.800mV時，T=740C答：被測點溫度為740C。.如圖3'u1的溫度t1冰水溫度t2=0.0C,2的溫度t3=20.0Co圖7-23 采用補償導(dǎo)線的銀銘一銀硅熱電偶測溫示意圖①當(dāng)U3=39.310mV時，計算被測點溫度to②如果A'、B'換成銅導(dǎo)線，此時U3=37.699mV,再求t.依題意：已知：t〔=40.0C；t2=0.0C；t3=20.0C；U3a=39.310mV;U3c=37.699mV求：ta,tc解：根據(jù)熱電偶定義：3ABUE (t,40)E(40.