傳感器計(jì)算題目總結(jié)答案

本文格式為Word版，下載可任意編輯——傳感器計(jì)算題目總結(jié)答案?jìng)鞲衅饔?jì)算題目總結(jié)

其次章

1一光電管與5kΩ電阻串聯(lián)，若光電管的靈敏度為30μA/lm，試計(jì)算當(dāng)輸出電壓為2V時(shí)的入射光通量。解：外光電效應(yīng)所產(chǎn)生的電壓為Uo?IRL?K?RLRL負(fù)載電阻，I光電流，?入射光通量。K光電管的靈敏度，單位A/lm。入射光通量為??Uo2??13.13lm?6KRL30?10?50002光敏二極管的光照特性曲線和應(yīng)用電路如下圖，圖中l(wèi)為反相器，RL為20kΩ，求光照度為多少lx

時(shí)Uo為高電平。2

解：當(dāng)反相器的輸入U(xiǎn)i滿足翻轉(zhuǎn)條件Ui?1VDD時(shí)，反相器翻轉(zhuǎn)，Uo為高電平?，F(xiàn)圖中標(biāo)明UDD?5V，2所以Ui必需小于2.5V，Uo才能翻轉(zhuǎn)為高電平。由于光敏二極管的伏安特性十分平坦，所以可以近似地用歐姆定律來(lái)計(jì)算I?與Uo的關(guān)系。

?VDD1VDD?VDD5?2.512??0.125?10?3A?0.125mA?I?RL?VDDI??3RL220?10?從圖中可以看出光敏二極管的光照特性是線性的，所以根據(jù)比例運(yùn)算得到I??0.125mA時(shí)的光照度E0

E03000?0.1250.3所以E0?3000?0.125?1250lx即光照度E必需大于E0?1250lx時(shí)Uo才為高電平。0.3

第四章

1一熱敏電阻在0℃和100℃時(shí)，電阻值分別為200kΩ和10kΩ。試計(jì)算該熱敏電阻在20℃時(shí)的電阻值。

2將一支靈敏度為0.08mv/C的熱電偶與電壓表相連，電壓表接線端處溫度為50C，電壓表讀數(shù)為60mv，

求熱電偶熱端溫度？

3用一K型熱電偶測(cè)量溫度，已知冷端溫度為40℃，用高精度毫伏表測(cè)得此時(shí)的熱電動(dòng)勢(shì)為29.186mV，求被測(cè)的熱端溫度大??？

溫度(℃)40739740741

電勢(shì)

(mV)1.61230.75730.79830.84值

0

0

解：29.186+1.612=30.798mV熱端溫度為740℃

第五章

1圖為一直流應(yīng)變電橋，E=4V，R1=R2=R3=R4=350Ω，求：

①R1為應(yīng)變片其余為外接電阻，R1增量為△R1=3.5Ω時(shí)輸出U0=?。

②R1、R2是應(yīng)變片，感受應(yīng)變極性大小一致，其余為電阻，電壓輸出U0=?。③R1、R2感受應(yīng)變極性相反,輸出U0=?。

④R1、R2、R3、R4都是應(yīng)變片,對(duì)臂同性，鄰臂異性，電壓輸出U0=?。

2如下圖為等強(qiáng)度梁測(cè)力系統(tǒng)，R1為電阻應(yīng)變片，應(yīng)變片靈敏度系數(shù)k=2.05，未受應(yīng)變時(shí)R1=120Ω，當(dāng)試件受力F時(shí)，應(yīng)變片承受平均應(yīng)變?chǔ)?8×10?4，求（1）應(yīng)變片電阻變化量ΔR1和電阻相對(duì)變化量ΔR1/R1。

（2）將電阻應(yīng)變片置于單臂測(cè)量電橋，電橋電源電壓為直流3V，求電橋輸出電壓是多少。

3阻值R=120Ω靈敏系數(shù)K=2.0的電阻應(yīng)變片與阻值120Ω的固定電阻組成電橋，供橋電壓為3V，并假

定負(fù)載電阻為無(wú)窮大，當(dāng)應(yīng)變片的應(yīng)變?yōu)?με和2000με時(shí)，分別求出單臂、雙臂差動(dòng)電橋的輸出電壓，并比較兩種狀況下的靈敏度。解：

單臂：U01?U02?3K?1?3*10?6V43K?2?3*10?3V4

3K?1半橋：U01??6*10?6V23K?2U01??6*10?3V24如下圖氣隙型電感傳感器，銜鐵斷面積S=4×4mm2，氣隙總長(zhǎng)度δ=0.8mm，銜鐵最大位移△δ=0.08mm，鼓舞線圈匝數(shù)N=2500匝，導(dǎo)線直徑d=0.06mm，電阻率ρ=1.75×10-6Ω·cm。當(dāng)鼓舞電源頻率f=4000Hz

?7時(shí)，忽略漏磁及鐵損。空氣磁導(dǎo)率?0=4??10H/m。要求計(jì)算電感的最大變化量。

解：Rm?

l?0S?0.8mm7?4*10?74*3.14*16*10mmW22500*2500L???0.15H67Rm4*10?L???0.08*L?*0.156?0.0312H?/20.4

5已知變隙式電感傳感器的鐵芯截面積A＝1.5cm2，磁路長(zhǎng)度L＝20cm，相對(duì)磁導(dǎo)率?r=5000，每個(gè)

?7氣隙δ0=0.5cm，△δ=1.0mm，真空磁導(dǎo)率μ0=4π*10-7H/m，線圈匝數(shù)W=3000，?0=4??10H/m，如

下圖所示，求單端式傳感器的靈敏度△L/△δ。若將其做成差動(dòng)結(jié)構(gòu)形式，靈敏度將如何變化？

W2?0S?LL0.16956解：L????34?0.16956H靈敏度：

???0.0052?0假使做成差動(dòng)形式，靈敏度加倍。靈敏度變?yōu)椋?4*2=68

6如下圖氣隙型電感傳感器，銜鐵斷面積S=4×4mm2，氣隙總長(zhǎng)度lδ=0.8mm，銜鐵最大位移△lδ

=0.08mm，鼓舞線圈匝數(shù)N=2500匝，導(dǎo)線直徑d=0.06mm，電阻率ρ=1.75×10-6Ω·cm。當(dāng)鼓舞電源頻率f=4000Hz時(shí)，忽略漏磁及鐵損。要求計(jì)算：(1)線圈電感值；

(2)電感的最大變化量；

(3)當(dāng)線圈外斷面積為11X11mm2時(shí)求其直流電阻值；(4)線圈的品質(zhì)因數(shù)。

N2?0S25002?4??10?7?4?4?10?6??157mH解：（1）L0??3l?0.8?10

（2）當(dāng)銜鐵最大位移Δlδ=±0.08mm時(shí)，分別計(jì)算Δlδ=+0.08mm時(shí)電感L1為22?7?6N?S2500?4??10?4?4?100L1???131mH?3l??2?l?（0.8?2?0.08）?10

Δlδ=－0.08mm時(shí)電感L2為N2?0S25002?4??10?7?4?4?10?6L???196mH?32l－2?l（0.8－2?0.08）?10??所以當(dāng)銜鐵最大位移變化±0.08mm時(shí)相應(yīng)的電感變化量ΔL=L2－L1=65mH（3）線圈直流電阻4?NlCP4?1.75?10－6?2500?3R???464?e?d2??(0.06?10?1)2式中l(wèi)CP為線圈的平均每匝長(zhǎng)度。根據(jù)鐵心截面積4×4mm2及線圈外斷面11×11mm2計(jì)算每匝總長(zhǎng)度lCP=4×7.5=30mm。（4）線圈品質(zhì)因數(shù)?3?L2?fL2??4000?157?10Q????8.5ReRe464

將電容傳感器接于放大器反饋回路，輸入電路接固7下圖為變極距型平板電容傳感器的一種測(cè)量電路，其中CX為傳感器電容，C為固定電容，假設(shè)運(yùn)放增益定電容。構(gòu)成反相放大器。能戰(zhàn)勝變極距型電容式傳感器的非線性。A=∞，輸入阻抗Z=∞；試推導(dǎo)輸出電壓U0與極板間距的關(guān)系，并分析其工作特點(diǎn)。2．運(yùn)算放大器式電路2．運(yùn)算放大器式電路由運(yùn)算放大器工作原理可知，在開(kāi)環(huán)放大倍數(shù)為－A將電容傳感器接于放大器反饋回路，輸入電路接固定電容。構(gòu)成將電容傳感器接于放大器反饋回路，輸入電路接固和輸入阻抗較大的狀況下，有將電容傳感器接于放大器反饋回路，輸入電路接固定電容。構(gòu)成反相放大器。能戰(zhàn)勝變極距型電容式傳感反相放大器。能戰(zhàn)勝變極距型傳感器的非線性。定電容。構(gòu)成反相放大器。能戰(zhàn)勝變極距型電容式傳感1/j?CxC電容傳器的非線性。u??u??u感器Csc器的非線性。由運(yùn)算放大器工作原理可知，在開(kāi)環(huán)放大倍數(shù)為-A和輸入阻抗較1/j?CCxC由運(yùn)算放大器工作原理可知，在開(kāi)環(huán)放大倍數(shù)為－A由運(yùn)算放大器工作原理可知，在開(kāi)環(huán)放大倍數(shù)為－A?-A大的狀況下，有和輸入阻抗較大的狀況下，有若把C=?A/d代入ux2．運(yùn)算放大器式電路x和輸入阻抗較大的狀況下，有uscu式中，負(fù)號(hào)表示輸出電壓u與電源電壓u相位相CdscCdusc??u反。可見(jiàn)配用運(yùn)算放大器測(cè)量電路的最大特點(diǎn)是戰(zhàn)勝了u???uscA?A變極距型電容傳感器的非線性。上述電路要求電源電壓穩(wěn)定，固定電容量穩(wěn)定，并要放大倍數(shù)與輸入阻抗足夠式中，負(fù)號(hào)表示輸出電壓u與電源電壓u相位相scu與電源電壓大。式中，負(fù)號(hào)表示輸出電壓u相位相sc反?？梢?jiàn)配用運(yùn)算放大器測(cè)量電路的最大特點(diǎn)是戰(zhàn)勝了反?？梢?jiàn)配用運(yùn)算放大器測(cè)量電路的最大特點(diǎn)是戰(zhàn)勝了式中，符號(hào)表示輸出電壓USC與電源電壓U相位相反。可見(jiàn)配用運(yùn)算放大器測(cè)量電路的最大特點(diǎn)是克變極距型電容傳感器的非線性。上述電路要求電源電壓變極距型電容傳感器的非線性。上述電路要求電源電壓服了變極距型電容傳感器的非線性。上述電路要求電源電壓穩(wěn)定，固定電容量穩(wěn)定，并要放大倍數(shù)與輸入穩(wěn)定，固定電容量穩(wěn)定，并要放大倍數(shù)與輸入阻抗足夠穩(wěn)定，固定電容量穩(wěn)定，并要放大倍數(shù)與輸入阻抗足夠大。由于阻抗足夠大。按冪級(jí)數(shù)展開(kāi)得?d/d0??1，大。sc若把C代入x=?A若把C/d=?A/d代入x1/j?CxC1u/j????C?xuCCdu1???uuC/j??CCusc??uxsc1/j?CCxC?-A?Auusc電感器Cx感器Cx?-Auusc?d??d??d?2??d?3??C????1??＝??????d??d?C08dd0某電容傳感器（平行極板電容器）的圓形極板半徑?0?0?0?????略去非線性項(xiàng)（高次項(xiàng)），則得近似的線性關(guān)系式?C?d?C0d0r=4(mm)，工作初始極板間距離δ0=0.3mm，介質(zhì)為空氣。問(wèn)：假使極板間距離變化量Δδ=±1(μm)，電容的變化量ΔC是多少？而電容傳感器的靈敏度為?C19同心圓筒電容傳感器，其外徑為10mm，內(nèi)徑為9.8mm，高度為1mm，求其容值。[絕緣介質(zhì)為真空，ε0K?/?d?C0d0-12為真空介電常數(shù)，ε0=8.85×10F／m，C=2πε0H/(ln(D/d)）]電容式傳感器靈敏度系數(shù)K的物理意義是：?jiǎn)挝晃灰埔???0H2*3.14*8.85*10?12*10?3??2.75*10?12F解：C?起的電容量的相對(duì)變化量的大小。lnDdln10098

第六章

1有一壓電晶體，其面積S=3cm2，厚度t=0.3mm，在零度，x切型縱向石英晶體壓電系數(shù)d11=2.31×10-12C/N。求受到壓力p=10MPa作用時(shí)產(chǎn)生的電荷q及輸出電壓U0。解：受力F作用后，石英晶體產(chǎn)生電荷量為q=d11×F=d11×p×S代入數(shù)據(jù)得

q=2.31×10-12×10×106×3×10-4晶體的電容量C=ε0εrS/t

式中ε0真空介電常數(shù)，ε0=8.85×10-12F／m；εr石英晶體相對(duì)介電常數(shù)εr=4.5。則

?12?48.85?1