傳感器計(jì)算習(xí)題

1、1 傳感器由哪幾部分組成?英各部分的作用是什么？答:傳感器一般由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件、轉(zhuǎn)換電路等幾部分組成。組成框圖如下圖所示。敏感元件：它是直接感受被測(cè)量，并輸出與被測(cè)量成確定關(guān)系的某一物理量的元件© 轉(zhuǎn)換元件：敏感元件的輸出就是它的輸入，它把輸入轉(zhuǎn)換成電路參數(shù)。轉(zhuǎn)換電路：將轉(zhuǎn)換元轉(zhuǎn)換成的電路參數(shù)接入轉(zhuǎn)換電路，便可轉(zhuǎn)換成電量輸岀2.某線性位移測(cè)量?jī)x，當(dāng)被測(cè)位移X由3.0mm變到4. 0mm時(shí)，位移測(cè)量?jī)x的輸岀電壓V由3. 0V減至 2. 0V,求該儀器的靈敏度。解：該儀器的靈敏度為 AV 2.0-3.0S = 1 V/mmAX 4.0-3.03.采用阻值為120 Q靈敏度系數(shù)廬20的

2、金屬電阻應(yīng)變片和阻值為120 Q的固左電阻組成電橋，供橋 電壓"為5V,假左負(fù)載電阻無(wú)窮大。當(dāng)應(yīng)變片上的應(yīng)變£分別為1和1 000時(shí)，試求單臂、雙臂和 全橋工作時(shí)的輸出電壓，并比較三種情況下的靈敏度。解：(1)單臂電橋時(shí)KeU=,所以應(yīng)變?yōu)?時(shí)4：5X2X，O_6=2.5X1O-V4應(yīng)變?yōu)?000時(shí)應(yīng)為(2)雙臂電橋時(shí)KsU 5x2xl02 2= 5xlO"3V6%=,所以應(yīng)變?yōu)?時(shí)= 5X2X1O_6=5X1O-V2應(yīng)變?yōu)?000時(shí)應(yīng)為(3)全橋時(shí)時(shí)Uo = KsU ,所以應(yīng)變?yōu)?時(shí)Uo =10xl0-6V應(yīng)變?yōu)?000時(shí)應(yīng)為UQ =8xlO"3V從上

3、而的三種電橋的計(jì)算結(jié)果可知：?jiǎn)伪蹠r(shí)靈敏度最低.雙骨時(shí)為其兩倍，全橋時(shí)最高，為單臂的 四倍。4.采用阻值用120Q靈敏度系數(shù)從20的金屬電阻應(yīng)變片與阻值用120Q的固左電阻組成電橋，供橋 電壓為8V。當(dāng)應(yīng)變片應(yīng)變?yōu)?000時(shí)，若要使輸岀電壓大于10mV,則可采用哪種工作方式（設(shè)輸出 阻抗為無(wú)窮大）？解：由于不知是哪種工作方式.可設(shè)為n,故可得112x8x10-3 >ioraVn得n要小于1.6,所以應(yīng)該釆用全橋工作方式。5如下圖所示為一直流電橋，供電電源電動(dòng)勢(shì)A4V,尼那二100Q,尼和尼為同型號(hào)的電阻應(yīng)變片， 苴電阻均為50Q,靈敏度系數(shù)胯2.0。兩只應(yīng)變片分別粘貼于等強(qiáng)度梁同一截而的正

4、反兩而。設(shè)等 強(qiáng)度梁在受力后產(chǎn)生的應(yīng)變?yōu)? 000,試求此時(shí)電橋輸出端電壓氐RaR4Rz解：由電路圖可知，此電橋?yàn)檩敵鲭p臂半橋電路故U嚴(yán)耳二.2x4x5x10-3 =2omv26.試分析變而積式電容傳感器的靈敏度?怎么提髙傳感器的靈敏度？答：如下圖所示是一直線位移型電容式傳感器的示意圖，其長(zhǎng)度為人寬為a,厚度為d,平平移動(dòng) 為m。當(dāng)動(dòng)極板移動(dòng)后，則動(dòng)極板與靜極板的重合而積就發(fā)生變化，電容量也隨之改變，英值為£ 1 (a-Aa) /由 £ la/d _ £ l/a/d= Or £ I $/電容因位移而產(chǎn)生的變化量為其靈敏度為C 刃K =d d由此可見(jiàn)增加2

5、或減小d均可提高傳感器的靈敏度。7變間隙電容傳感器的測(cè)量電路為運(yùn)算放大器電路，如圖所示。G二500pF,傳感器的起始電容量 G。二lOOpF,左動(dòng)極板距離古1mm,運(yùn)算放大器為理想放大器極大，輸入電壓MlOsin® tVo當(dāng)在電容 傳感器動(dòng)極板上輸入一位移量w02mm使/減小時(shí)，試求電路輸出電壓S為多少？解：由上圖的測(cè)量電路可知Ciu.=6C1 x 10sinc7r =40sin 頷 100x1.0d Av 1.0 0.28如圖所示極板長(zhǎng)度護(hù)4cm,極板間距離由02mm的正方形平板電容器若用此變面積型傳感器測(cè)量 位移餡試計(jì)算該傳感器的靈敏度.已知極板間介質(zhì)為空氣£ =8.8

6、5xl0 ,2F/mo解：由圖可知這是個(gè)變而積型電容傳感器共有4個(gè)小電容并聯(lián)組成，由此可知W=4x8.85x10-x4x4x10-=283 2d0.2 xlO'3(X的單位為米)AC = Cv-C0=-4s a(a - x)Cx = C0+A:x= 283.2 - 708%0.2x10“j< = S-S = _4g,=_4x8.85xl()-x4xl0-=_708X9. 為什么說(shuō)壓電式傳感器只適用于動(dòng)態(tài)測(cè)量而不能用于靜態(tài)測(cè)量？答：因?yàn)閴弘娛絺鞲衅魇菍⒈蛔訙y(cè)量轉(zhuǎn)換成壓電晶體的電荷量，可等效成一左的電容，如被測(cè)疑為 靜態(tài)時(shí)，很難將電荷轉(zhuǎn)換成一建的電壓信號(hào)輸岀，故只能用于動(dòng)態(tài)測(cè)量。10

7、. 壓電式傳感器測(cè)疑電路的作用是什么？其核心是解決什么問(wèn)題？答：壓電式傳感器測(cè)量電路的作用是將壓電晶體產(chǎn)生的電荷轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)輸出，其核心是要解決 微弱信號(hào)的轉(zhuǎn)換與放大，得到足夠強(qiáng)的輸出信號(hào)。11. 用銀珞-線硅(K)熱電偶測(cè)量爐溫時(shí)，其冷端溫度為30°C,用髙精度亳伏表測(cè)得這時(shí)的熱電動(dòng)勢(shì) 為38. 505mV,試求爐溫為多少？解：査礫絡(luò)-謀硅熱電偶K分度表可知E(30, 0)=1.203mV根據(jù)式中間溫度定律可計(jì)算出E(t,O)= E(t,30)+ E(30,0)= (3& 505+ 1.203)mV= 39.708mV反査分度表可知其對(duì)應(yīng)的實(shí)際溫度為t=960 °

8、;C13. 光電效應(yīng)有哪幾種?與之對(duì)應(yīng)的光電元件各有哪些？答：光電效應(yīng)有外光電效應(yīng)、內(nèi)光電效應(yīng)和光生伏特效應(yīng)三種?；谕夤怆娦?yīng)的光電元件有光電管、光電倍增管等；基于內(nèi)光電效應(yīng)的光電元件有光敏電阻、光敏晶體管等；基于光生伏特效應(yīng)的光電元件有光電池等。14. 你認(rèn)為可以用霍爾傳感器來(lái)檢測(cè)的物理量？答：可以用霍爾傳感器來(lái)檢測(cè)的物理量有力、力矩、壓力、應(yīng)力、位置、位移、速度、加速度、角 度、轉(zhuǎn)速、磁場(chǎng)量等等。15. 電渦流式轉(zhuǎn)速傳感器輸入軸髙頻放大器整形電路電渦流式轉(zhuǎn)速傳感工作原理圏上圖所示為電渦流式轉(zhuǎn)速傳感器工作原理圖。在軟磁材料制成的輸入軸上加工一鍵槽，在距輸 入表面do處設(shè)置電渦流傳感器，輸入軸與被測(cè)旋轉(zhuǎn)軸相連，請(qǐng)分析其工作原理。答：當(dāng)被測(cè)旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，輸出軸的距離發(fā)生dO+Ad的變化。由于電渦流效應(yīng)，這種變化將導(dǎo) 致振蕩諧振回路的品質(zhì)因素變化，使傳感器線圈電感隨Ad的變化也發(fā)生變化，它們將直接影響振 蕩器的電壓幅值和振蕩頻率。