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传感器和检测技术课后答案解析

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  • 2025/5/4 23:24:04

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解:1)传感器模型的建立:电阻应变片的工作原理是基于电阻应变效应,即在导体产生机械变形时,它的电阻值相应发生变化。应变片是由金属导体或半导体制成的电阻体,其阻值将随着压力所产生的变化而变化。在外力作用下,应变片产生变化,同时应变片电阻也发生相应变化。当测得阻值变化为△R时,可得到应变值ε,根据应力与应变关系,得到应力值为 ??E? 由此便得出了应变片电阻变化与重物质量的关系,即 ?R?k0gR*m ES2)桥路部分电路原理:电阻应变计把机械应变转换成ΔR/R后,应变电阻变化一般都很微小,这样小的电阻变化既难以直接精确测量,又不便直接处理。因此,必须采用转换电路,把应变计的ΔR/R变化转换成电压或电流变化。通常采用惠斯登电桥电路实现这种转换。

3)放大电路原理:该放大电路具有很强的共模抑制比。它由两级放大器组成,第一级由集成运放A1、A2,由于他们采用同一型号的运放,所以可进一步降低漂移。电阻R1、R2和R3组成同相输入式并联差分放大器,具有非常高的输入阻抗。第二级式由A3和4个电阻R4、R5、R6和R7组成的反向比例放大器,它将双端输入变成单端输出,并使阻值R1=R3,R4=R5,R6=R7。 4)综合电路设计:至此,基于金属电阻应变片的压力测量电路设计完成,可以参考书中图13-5所示。图中V1、V2、V3、V4指代的是同一电压V(因考虑电路绘制的方便及电路元件的符号不能重复,所以分开标号),它用来模拟物体重量m。由以上分析可知采用全桥电路能够有比较好的灵敏度,并且不存在非线性误差,所以由四个应变片两个受拉两个受压可组成全桥电路。

3、 试分析最终显示的重量值误差产生的原因。

解:每个设计过程中的失误和疏忽都可能导致电路仿真的失误,可是一些人为因素方面的失误在设计仿真制作时都应该要尽量避免。但是可能由于现实器件与理想器件之间有一定的误差,所以导致实际的电路分析的结果与仿真电路的结果存在一定的误差。

图1 RW1大小的确定

1、 分析最终测量误差的产生有哪些原因。

解:1)铂电阻在实际使用时都会有电流流过,电流流过会使电阻发热,使电阻阻值增大,这可能会引起的一定得误差。

2)传感器本身性能不十分优良,测量方法不十分完善,外界干扰的影响等,都会造成被测参数的测量值与真实值不一致,

3)在进行测量时环境的温度,湿度,电源电压的稳定性都会影响测量电路存在一定得误差。

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WORD完美格式编辑 解:1)传感器模型的建立:电阻应变片的工作原理是基于电阻应变效应,即在导体产生机械变形时,它的电阻值相应发生变化。应变片是由金属导体或半导体制成的电阻体,其阻值将随着压力所产生的变化而变化。在外力作用下,应变片产生变化,同时应变片电阻也发生相应变化。当测得阻值变化为△R时,可得到应变值ε,根据应力与应变关系,得到应力值为 ??E? 由此便得出了应变片电阻变化与重物质量的关系,即 ?R?k0gR*m ES2)桥路部分电路原理:电阻应变计把机械应变转换成ΔR/R后,应变

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