《傳感器與檢測(cè)技術(shù)》第二版部分計(jì)算題解答

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上第一章 傳感器與檢測(cè)技術(shù)概論作業(yè)與思考題1某線性位移測(cè)量?jī)x，當(dāng)被測(cè)位移由4.5mm變到5.0mm時(shí)，位移測(cè)量?jī)x的輸出電壓由3.5V減至2.5V，求該儀器的靈敏度。依題意：已知X1=4.5mm； X2=5.5mm； Y1=3.5V； Y2=2.5V求：S；解：根據(jù)式（1-3）有：V/mm答：該儀器的靈敏度為-1V/mm。2某測(cè)溫系統(tǒng)由以下四個(gè)環(huán)節(jié)組成，各自的靈敏度如下：鉑電阻溫度傳感器：0.35/；電橋：0.01V/；放大器：100（放大倍數(shù)）；筆式記錄儀：0.1cm/V求：（1）測(cè)溫系統(tǒng)的總靈敏度；（2）紀(jì)錄儀筆尖位移4cm時(shí)。所對(duì)應(yīng)的溫度變化值。依題意：已知S1=0

2、.35/； S2=0.01V/； S3=100； S4=0.1cm/V； T=4cm求：S；T 解：檢測(cè)系統(tǒng)的方框圖如下：鉑電阻S1電橋S2放大器S3記錄儀S4 T R U1 U2 L （3分） （1）S=S1×S2×S3×S4=0.35×0.01×100×0.1=0.035（cm/） （2）因?yàn)椋?所以：（） 答：該測(cè)溫系統(tǒng)總的靈敏度為0.035cm/；記錄筆尖位移4cm時(shí)，對(duì)應(yīng)溫度變化114.29。 3有三臺(tái)測(cè)溫儀表，量程均為0_600，引用誤差分別為2.5%、2.0%和1.5%，現(xiàn)要測(cè)量500的溫度，要求相對(duì)誤差不超過2.5%，

3、選哪臺(tái)儀表合理？依題意，已知：R=600； 1=2.5%； 2=2.0%； 3=1.5%； L=500； M=2.5%求：M1 M2 M3 解：（1）根據(jù)公式（1-21）這三臺(tái)儀表的最大絕對(duì)誤差為：（2）根據(jù)公式（1-19）該三臺(tái)儀表在500時(shí)的最大相對(duì)誤差為：可見，使用2.0級(jí)的儀表最合理。原因是，即滿足了儀表誤差要求，又不浪費(fèi)精度指標(biāo)。答：使用2.0級(jí)的儀表最合理。原因是，即滿足了儀表誤差要求，有不浪費(fèi)精度指標(biāo)。第二章 電阻式傳感器技術(shù)作業(yè)與思考題5電阻應(yīng)變片阻值為100，靈敏系數(shù)K2，沿縱向粘貼于直徑為0.05m的圓形鋼柱表面，鋼材的E=2X1011N/m2，=0.3。求鋼柱受10t拉力

4、作用時(shí)，應(yīng)變片的相對(duì)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(shí)，應(yīng)變片電阻的相對(duì)變化量為多少？依題意：已知：F=10*103kgf； E=2X1011N/m2； R=100； K=2； =0.3； r=0.05m求：L/L，R/R。解：1）由于圓形鋼柱截面積為：2）所以鋼柱受10t拉力作用時(shí)，其拉應(yīng)變?yōu)椋?）根據(jù)公式（2-8） 有：所以：4）根據(jù)公式（2-7）答：鋼柱受10t拉力作用時(shí)，應(yīng)變片的相對(duì)變化量為6.75X10-5。若應(yīng)變片沿鋼柱圓周方向粘貼、受同樣拉力作用時(shí)，應(yīng)變片電阻的相對(duì)變化量為1.25X10-4。6有一額定負(fù)荷為2t的圓筒荷重傳感器，在不承載時(shí)，四片應(yīng)變片阻值均為

5、120，傳感器靈敏度為0.82mV/V，應(yīng)變片的K2，圓筒材料的=0.3，電橋電源電壓Ui=2V，當(dāng)承載為0.5t時(shí)（R1、R3軸向粘貼，R2、R4圓周方向粘貼），求：1）R1、R3的阻值；2）R2、R4的阻值；3）電橋輸出電壓Uo；4）每片應(yīng)變片功耗Pw。依題意：已知：R=120； Ku=0.82mV/V； K=2.0；=0.3； Ui=4V； F=500kgf； Fm=2000kgf求：R1，R2，R3，R4，Uo，Pw解：（1）由于 所以Uom=0.82X2= 1.64mV 則在承載為500kgf時(shí)，=0.41mV=4.1X10-4V（2）根據(jù)公式（2-16），則：所以：R=2.05 X

6、10-4R=2.05 X10-4X120=0.0246 R1=R3=R+R=120.0246R2=R4= R-R=119.9754（2）根據(jù)公式，則：=0.0083W=8.3mW答：R1、R3的阻值約為120.0246歐姆；R2、R4的阻值約為119.9754歐姆；電橋輸出電壓Uo為0.41mV；每片應(yīng)變片功耗約為8.3毫瓦。10采用阻值為120、靈敏度系數(shù)K=2.0的金屬電阻應(yīng)變片和阻值為120的固定電阻組成電橋，供橋電壓為4V，并假定負(fù)載電阻無窮大。當(dāng)應(yīng)變片上的應(yīng)變分別為1和1000時(shí)，試求單臂工作電橋、雙臂工作電橋以及全橋工作時(shí)的輸出電壓，并比較三種情況下的靈敏度。依題意：已知：R=12

7、0； K=2.0； E=4V； 1=1； 2=1000求：U1D，U1S，U1Q，U2D，U2S，U2Q解：1、設(shè)應(yīng)變片上的應(yīng)變?yōu)?：由式（2-7）得：1）當(dāng)單臂工作時(shí)：式（2-15）靈敏度：=2）當(dāng)雙臂工作時(shí)：式（2-22）靈敏度：3）當(dāng)全橋工作時(shí)：式（2-23）靈敏度：2、設(shè)應(yīng)變片上的應(yīng)變?yōu)?000：由式（2-7）得：1）當(dāng)單臂工作時(shí)：式（2-15）靈敏度：2）當(dāng)雙臂工作時(shí)：式（2-22）靈敏度：3）當(dāng)全橋工作時(shí)：式（2-23）靈敏度：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(shí)最大。2、在應(yīng)變分別為1時(shí)，單臂工作電橋、雙臂工作電橋、全橋工作時(shí)，輸出電壓為2V，4V，8V。

8、3、在應(yīng)變分別為1000時(shí)，單臂工作電橋、雙臂工作電橋、全橋工作時(shí)，輸出電壓為2000V，4000V，8000V。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(shí)最大。5、無論應(yīng)變?yōu)?還是1000，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(zhǎng)度a=4cm，極板間距離=0.2mm。若用此變面積型傳感器測(cè)量位移x，試計(jì)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=8.85x10-12F/m。依題意已知：a=4cm； d=0.2mm； o=8.85x10-12F/m求：kx解：根據(jù)式（3-1

9、0）有：答：該傳感器的靈敏度為0.17x10-9F/m。7有一變極距型電容傳感器，兩極板的重合面積為8cm2，兩極板間的距離為1mm，已知空氣的相對(duì)介電常數(shù)為1.0006，試計(jì)算該傳感器的位移靈敏度。依題意已知：S=8cm2； d=1mm； o=1.0006x10-12F/m求：kd解：根據(jù)式（3-6）有：由于：則 答：該傳感器的靈敏度為8.0048x10-8F/mm。8一電容測(cè)微儀，其傳感器的圓形極板半徑r=4mm，工作初始間隙=0.3mm，問：1）工作時(shí)，如果傳感器與工作的間隙變化量=±1µm時(shí)，電容變化量是多少？2）如果測(cè)量電路的靈敏度S1=100mV/pF，讀數(shù)儀表

10、的靈敏度S2=5格/mV，在=±1µm時(shí)，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9一壓電式傳感器的靈敏度K1=10pC/mPa，連接靈敏度K2=0.008V/pC的電荷放大器，所用的筆式記錄儀的靈敏度K3=25mm/V，當(dāng)壓力變化p=8mPa時(shí)，紀(jì)錄筆在記錄紙上的偏移為多少？已知：K1=10pC/mPa，K2=0.008V/pC，K3=25mm/V，p=8mPa求：L解：依題意，此壓電式壓力測(cè)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：K1=10pC/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：K

11、3=25mm/V，根據(jù)式（1-15）有：答：當(dāng)壓力變化p=8mPa時(shí)，紀(jì)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(cè)量轉(zhuǎn)速，當(dāng)傳感器輸出頻率為1KhZ的正弦波信號(hào)時(shí)，被測(cè)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），有則：轉(zhuǎn)/分答：被測(cè)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6用鎳鉻-鎳硅（K）熱電偶測(cè)溫度，已知冷端溫度為40，用高精度毫伏表測(cè)得這時(shí)的熱電動(dòng)勢(shì)為29.188mV，求被測(cè)點(diǎn)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(shí)，T=740答：被測(cè)點(diǎn)溫度為740。7如圖7-23所示鎳鉻-鎳硅熱電偶，A、B為補(bǔ)償導(dǎo)線，Cu為銅導(dǎo)線，已知接線盒1的溫度t1=40.0，冰水溫度t2=0.0，接線盒2的溫度t3=20.0。圖7-23 采用補(bǔ)償導(dǎo)線的鎳鉻鎳硅熱電偶測(cè)溫示意圖當(dāng)U3=39.310mV時(shí)，計(jì)算被測(cè)點(diǎn)溫度t。如果A、B換成銅導(dǎo)線，