筛选-传感器原理及应用 - 周四春 - 习题

11．解：

所求幅值误差为1.109,相位滞后33042,

所求幅值误差为1.109,相位滞后33042, 12．答：

dy/dx=1-0.00014x。微分值在x<7143Pa时为正，x>7143Pa时为负，故不能使用。 13．答：

⑴ 20。C时，0～100ppm对应得电阻变化为250～350 kΩ。V0在48.78～67.63mV之间变化。 ⑵ 如果R2=10 MΩ，R3=250 kΩ，20。C时，V0在0～18.85mV之间变化。30。C时V0在46.46mV（0ppm）～64.43mV（100ppm）之间变化。

⑶ 20。C时，V0为0～18.85mV，30。C时V0为0～17.79mV，如果零点不随温度变化，灵敏度约降低4.9%。但相对（2）得情况来说有很大的改善。 14．答：

感应电压=2πfCRSVN,以f=50/60Hz, RS=1kΩ, VN=100代入，并保证单位一致，得： 感应电压=2π*60*500*10-12*1000*100[V]=1.8*10-2V

第3章应变式传感器概述

1．什么是应变效应？什么是压阻效应？什么是横向效应？ 试说明金属应变片与半导体应变片的相同和不同之处。 2．有一吊车的拉力传感器如图所示，电阻应变片R1、R2、R3、

R4等截面轴上，已知R1—R4标称阻值为120Ω，桥路电压2V，物重m引起R1、R2变化增量为1.2Ω。 请画出应变片电桥电路，计算出测得的输出电压和电桥输出灵敏度，R3、R4起什么作用？

3．在传感器测量电路中，直流电桥与交流电桥有什么不同，如

何考虑应用场合？用电阻应变片组成的半桥、全桥电路与单桥相比有哪些改善？ 4。相敏检波电路与普通检波电路有什么不同？ 请叙述相敏检波电路工作原理。 （参考实验讲义p7电路原理图）

5。电桥如图所示：

试推导电桥平衡条件V0（R1,R2,R3,R4）=0V。

6。电桥预调平衡电路如图，初始不平蘅值： R1=348， R2=350 ，R3=120， R4=120，R5=1K， R6=20K，E=24V 求：调节滑片，平衡时R7，R8的值。 平衡后R1/R2=R3/R4，对吗？

7.在用直流电桥测量电阻的时候，若标准电阻Rn=10.0004Ω的电桥已经平衡（则被测电阻Rx=10.0004Ω），但是由于检流计指针偏转在±0.3mm以内时，人眼就很难观测出来，因此Rn的值也可能不是10.0004 Ω,而是Rn=10.0004Ω±ΔRn 。若已知电桥的相对灵敏度Sr=1mm/0.01% ，求对应检流计指针偏转±0.3mm时，ΔRn ？

8. 说明电阻应变片的组成和种类。电阻应变片有哪些主要特性参数？

9. 一个量程为10kN的应变式测力传感器，其弹性元件为薄壁圆筒轴向受力，外径20mm,内径18mm,在其表面粘贴八各应变片，四个沿周向粘贴，应变片的电阻值均为120Ω,灵敏度为2.0,波松比为0.3,材料弹性模量E=2.1×1011Pa。要求： ①绘出弹性元件贴片位置及全桥电路；

②计算传感器在满量程时，各应变片电阻变化；

③当桥路的供电电压为10V时，计算传感器的输出电压。

10. 应变片产生温度误差的原因及减小或补偿温度误差的方法是什么？

11. 今有一悬臂梁，如图所示，在其中上部上、下两面各贴两片应变片，组成全桥，该梁在其悬臂梁一端受一向下力F=0.5N,试求此时这四个应变片的电阻值。已知：应变片灵敏系数K=2.1;应变片空载电阻R0=120Ω。

12. 如图所示一受拉的10#优质碳素钢杆。试用允许通过的最大电流为30mA的康铜丝应变片组成一单臂受感电桥。试求出此电桥空载时的最大可能的输出电压（应变片的电阻为120Ω）。 13．钢材上粘贴的应变片的电阻变化率为0.1%，钢材的应力为10kg/mm2。 ① 求钢材的应变。

② 钢材的应变为300*10-6时，粘贴的应变片的电阻变化率为多少?

14．截面积为1mm2、长度为100m铜线的电阻为多少？具有和它相同电阻的100m铝线的截面积为多大？比较此时的铝线重量和铜线重量。

15．试推导惠斯顿电桥输入输出之间的关系。

16．参考有关书籍中的地震式加速度传感器的工作原理并推导出公式：

17。给出力平衡测量系统得一个应用实例，并给出系统的信号流方框图。