传感器试题和答案.docx

已知一等强度梁测力系统，Rx为电阻应变片，应变片灵敏系数K=2，未 受应变时，Rx = 100?。当试件受力F时，应变片承受平均应变ε = 1000μm/m，求： （1）应变片电阻变化量?Rx和电阻相对变化量?Rx/Rx 。 （2）将电阻应变片Rx置于单臂测量电桥，电桥电源电压为直流3V， 求电桥输出电压及电桥非线性误差。 （3）若要使电桥电压灵敏度分别为单臂工作时的两倍和四倍，应采取 哪些措施？分析在不同措施下的电桥输出电压及电桥非线性误差大小。 解：（1） （2）将电阻应变片Rx置于单臂测量电桥，取其他桥臂电阻也为Rx。当Rx有?Rx的变化时，电桥输出电压为 ： 非线性误差： （3）要使电桥电压灵敏度为单臂工作时的2倍，则应该在等强度梁的正反面对应贴上两个相同的应变片，一个受拉应变，一个受压应变，接入电桥相邻桥臂，形成半桥差动电桥，且取其他桥臂电阻也为Rx。 此时，， 要使电桥电压灵敏度为单臂工作时的4倍，则应该在等强度梁的正反面对应贴上四个相同的应变片，2个受拉应变，2个受压应变，形成全桥差动电桥。 此时，， 有一个以空气为介质的变面积型平板电容传感器（见下图）。其中 a=16mm,b=24mm,两极板间距为4mm。一块极板分别沿长度和宽度方向在原始位置上平移了5mm，求： （1）极板未移动时，电容的初始电容值。 （2）极板沿不同方向移动时，传感器的位移灵敏度K（已知空气相对介电常数，真空的介电常数）。 解： （1） （2）当一块极板沿长度方向在原始位置上平移时，有 当一块极板沿宽度方向在原始位置上平移时，有 或： 或： 4、一个以空气为介质的平板电容式传感 器结构如右图所示，其中a=10mm，b=16mm， 两极板间距d=1mm。测量时，若上极板在 原始位置(Δx=0mm）上向左平移了2mm （即Δx=2mm），求该传感器的电容变化量、 电容相对变化量和位移相对灵敏度K0 （已知空气的相对介电常数εr=1F/m，真 空时的介电常数ε0=8.854×10-12F/m） 解：电容变化量为： 即电容减小了 电容相对变化量为： 位移相对灵敏度为： 5、镍铬—镍硅热电偶，工作时冷端温度为30℃，测得热电动势E(t,t0)=38.560mv，求被测介质实际温度。(E(30,0)=1.203mv) 工作端 温度(℃) 0 20 40 60 70 80 90 热电动势 (mv) 900 37.325 38.122 38.915 39.703 40.096 40.488 40.897 解：由已知条件可知：t0=30℃，E（t,t0）=38.560mv ∴ 根据中间温度定律: E(t,t0)= E(t,0)- E(t0,0)= E(t,0)- E(30,0)=38.560 ∴ E(t,0)=38.560+ E(30,0)=38.560+1.203=39.763(mv) ∵ 39.703 < 39.763 < 40.096 ∴ EM=39.763,EL=39.703,EH=40.096 tL=960, tH=970 ∴ 被测介质实际温度为： （℃） 6、有一台变间隙非接触式电容测微仪，其传感器的极板半径r=5mm，假设与被测工件的初始间隙d0=0.5mm。已知试真空的介电常数等于8.854×10-12F/m，求： （1）如果传感器与工件的间隙变化量增大△d=10μm，电容变化量为多少？ （2）如果测量电路的灵敏度Ku=100mV/pF,则在间隙增大△d=1μm时的输出电压为多少？ 解：① 电容式传感器的电容量： 则初始电容量： 间隙变化后的电容量： 则电容变化量： ② 灵敏度，所以 则： 7、使用镍铬-镍硅热电偶，其基准接点为30 ℃ ，测温接点为400 ℃时的温差电动势为多少？若仍使用该热电偶，测得某接点的温差电动势为10.275mV，则被测接点的温度为多少？ 镍铬-镍硅热电偶分度表 （参考端温度为0℃） 工作端温度/℃ 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 热电动势/mV 0 0.000 0.397 0.798 1.203 1.611 2.022 2.436 2.850 3.266 3.681 100 4.095 4.508 4.919 5.327 5.733 6.137 6.539 6.939 7.338 7.737 200 8.137 8.537 8.9