河南工業(yè)大學(xué)傳感器考試提綱

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第1章1.1某位移傳感器，在輸入量變化5mm時(shí)，輸出電壓變化為300mV,求其靈敏度。

解：

U30010k603X5103

1.2某測(cè)量系統(tǒng)由傳感器、放大器和記錄儀組成，各環(huán)節(jié)的靈敏度為：S1=0.2mV/℃、S2=2.0V/mV、S3=5.0mm/V,求系統(tǒng)的總的靈敏度。

解：

SS1S2S30.22.05.02mm/C返回上頁(yè)下頁(yè)圖庫(kù)

1.3測(cè)得某檢測(cè)裝置的一組輸入輸出數(shù)據(jù)如下：xy0.92.53.34.55.76.71.11.62.63.24.05.0

a)試用最小二乘法擬合直線，求其線性度和靈敏度；b)用C語(yǔ)言編制程序在微機(jī)上實(shí)現(xiàn)。解：ykxby(kxb)iii

nxiyixiyik2nxi(xi)2b(xiyixixiyi)nxi(xi)2返回22

k0.68b0.25上頁(yè)下頁(yè)圖庫(kù)

第1章1.3

∴y0.68x0.2510.23820.35

30.16

40.1150.12660.194Lmax0.35100%7%LyFS5擬合直線靈敏度0.68,線性度7%返回上頁(yè)下頁(yè)圖庫(kù)

第1章1.4某溫度傳感器為時(shí)間常數(shù)T=3s的一階系統(tǒng)，當(dāng)傳感器受突變溫度作用后，試求傳感器指示出溫差的1/3和1/2所需的時(shí)間。解：設(shè)溫差為R,測(cè)此溫度傳感器受幅度為R的階躍響應(yīng)為(動(dòng)態(tài)方程不考慮初態(tài))ytR(1et/3)

R2當(dāng)yt時(shí)t3ln1.22331R當(dāng)yt時(shí)t3ln2.0822返回上頁(yè)下頁(yè)圖庫(kù)

第1章1.5某傳感器為一階系統(tǒng)，當(dāng)受階躍函數(shù)作用時(shí)，在t=0時(shí)，輸出為10mV;t→∞時(shí)，輸出為100mV;在t=5s時(shí)，輸出為50mV,試求該傳感器的時(shí)間常數(shù)。

解：此題與爐溫試驗(yàn)的測(cè)飛升曲線類(lèi)似:yt1090(1et/T)58.51由y550T5ln9

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第1章1.8什么是傳感器的靜特性？有哪些主要指標(biāo)？答：靜特性是當(dāng)輸入量為常數(shù)或變化極慢時(shí)，傳感器的輸入輸出特性，其主要指標(biāo)有線性度、遲滯、重復(fù)性、分辯力、穩(wěn)定性、溫度穩(wěn)定性、各種抗干擾穩(wěn)定性。

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第1章1.11試求以下一組數(shù)據(jù)的各種線性度：xy

12.20

24.00

35.98

47.9

5

6

10.1012.05

1)理論(絕對(duì))線性度，給定方程為y=2.0x;2)端點(diǎn)線性度；3)最小二乘線性度。

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第1章1.11Lmax12.0526解：①理論線性度：100%0.4%LyFS12.05

②端點(diǎn)線性度：由兩端點(diǎn)做擬和直線

y1.97x0.23

中間四點(diǎn)與擬合直線誤差：0.170.160.210.08所以，Lmax100%0.211.74%LyFS12.05返回上頁(yè)下頁(yè)圖庫(kù)

第1章1.1

1③最小二乘線性度：

kb

nxiyixiyinxi(xi)22

2

6182.542142.23208.411.9869121211059142.2321182.549.590.096912121105

(xiyixixiyi)nxi(xi)22

所以，

ykxb1.98x0.09返回上頁(yè)下頁(yè)圖庫(kù)

第1章1.11

yyi((kxib)iikxb)iiiyi(kxib)

0.070.050.130.0530070.05121110.0720.05330.052

0.05

0.080.110.6080.11.110.0.11110.080.11406554654LL0.011.130.11maxmaxL00100%.09%%LL100%1.08.11LmaxmaxyFS100LL12.05yFS12.05100%%0.09%0.09%

yFSyFS

12.05

12.05

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第2章2.2如圖F1-1所示電路是電阻應(yīng)變儀中所用的不平衡電橋的簡(jiǎn)化電路，圖中R2=R3=R是固定電阻，R1與R4是電阻應(yīng)變片，工作時(shí)R1受拉，R4受壓，ΔR表示應(yīng)變片發(fā)生應(yīng)變后，電阻值的變化量。當(dāng)應(yīng)變片不受力，無(wú)應(yīng)變時(shí)ΔR=0,橋路處于平衡狀態(tài)，當(dāng)應(yīng)變片受力發(fā)生應(yīng)變時(shí)，橋路失去了平衡，這時(shí)，就用橋路輸出電壓Ucd表示應(yīng)變片應(yīng)變后的電阻值的變化量。試證明:Ucd=-(E/2)(ΔR/R)

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第2章2.2證：R1RRR4RRUcdUcbUdb2RRRREEE22RRRRRR4RR

略去R的其次項(xiàng)，即可得UcdER2R

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第2章2.3說(shuō)明電阻應(yīng)變片的組成和種類(lèi)。電阻應(yīng)變片有哪些主要特性參數(shù)？答：①金屬電阻應(yīng)變片由四部分組成：敏感柵、基底、蓋層、粘結(jié)劑、引線。分為金屬絲式和箔式。②其主要特性參數(shù)：靈敏系數(shù)、橫向效應(yīng)、機(jī)械滯后、零漂及蠕變、溫度效應(yīng)、應(yīng)變極限、疲乏壽命、絕緣電阻、最大工作電流、動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性。

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第2章2.5一個(gè)量程為10kN的應(yīng)變式測(cè)力傳感器，其彈性元件為薄壁圓筒軸向受力，外徑20mm,內(nèi)徑18mm,在其表面粘貼八各應(yīng)變片，四個(gè)沿周向粘貼，應(yīng)變片的電阻值均為120Ω,靈敏度為2.0,波松比為0.3,材料彈性模量E=2.11011Pa。要求：1)繪出彈性元件貼片位置及全橋電路；2)計(jì)算傳感器在滿量程時(shí)，各應(yīng)變片電阻變化；3)當(dāng)橋路的供電電壓為10V時(shí)，計(jì)算傳感器的輸出電壓。

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第2章2.5解：①圖2-32(c)622

ARr59.710②圓桶截面積

應(yīng)變片1,2,3,4感受的是縱向應(yīng)變,有

1234x應(yīng)變片5,6,7,8感受的是縱向應(yīng)變,有

5678y返回上頁(yè)下頁(yè)圖庫(kù)

第2章2.5解：

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第2章2.5UR1R5R2R6UUK15264R4UUUF1KxyK1xK222AE

其中A為圓桶的截面積,為泊桑比,E為彈性模量,F為外加負(fù)載力,K為靈敏系數(shù).返回上頁(yè)下頁(yè)圖庫(kù)

第2章2.5滿量程時(shí)：R1R2R3R4KxRKFRAE

101032.01200.19161159.7102.110R5R6R7R8R10.30.1910.057③UUF1K2AE

10F62.010.31.03710F46259.7102.110

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第2章2.9應(yīng)變片產(chǎn)生溫度誤差的原因及減小或補(bǔ)償溫度誤差的方法是什么？答：

①在外界溫度變化的條件下，由于敏感柵溫度系數(shù)t及柵絲與試件膨脹系數(shù)(g與s)之差異性而產(chǎn)生虛假應(yīng)變輸出有時(shí)會(huì)產(chǎn)生與真實(shí)應(yīng)變同數(shù)量級(jí)的誤差。②方法：自補(bǔ)償法線路補(bǔ)償法返回上頁(yè)下頁(yè)圖庫(kù)

第2章2.10今有一懸臂梁，在其中上部上、下兩面各貼兩片應(yīng)變片，組成全橋，如圖F1-5所示。該梁在其懸臂梁一端受一向下力F=0.5N,試求此時(shí)這四個(gè)應(yīng)變片的電阻值。已知：應(yīng)變片靈敏系數(shù)K=2.1;應(yīng)變片空載電阻R0=120Ω。

6(lx)t3mmxF2WEtE70105PaΩl25cm1xlW6cm2圖F1-52.10題圖

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2.10

0.256(0.25)