传感器计算题.doc

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1、有一悬臂梁，在其中部上、下两面各贴两片应变片，组成全桥，如图所示。

①请给出由这四个电阻构成全桥电路的示意图。

②若该梁悬臂长L=0.25m，宽b=0.06m，厚h=0.003m，弹性模量，应变片灵敏度系K=2，应变片空载电阻，应变片中心距固定端x=0.4L，现受一向下力F=1N，试求此时四个应变片的电阻值。

(梁上各处应变)

对于

对于

2、阻值，灵敏系数的电阻应变片与阻值的固定电阻组成电桥，供桥电压为3V，并假定负载电阻为无穷大，当应变片的应变为和时，分别求出单臂、半桥差动电桥的输出电压，并比较两种情况下的灵敏度。

单臂时

当应变为电桥输出为

当应变为时电桥输出为

电桥电压灵敏度为

半桥时

当应变为电桥输出为

当应变为时电桥输出为

电桥电压灵敏度为

显然半桥电桥电压灵敏度为单臂的2倍。

3、有一钢板，原长L=1m弹性模量，使用BP-3箔式应变片，敏度

系数K=2，测出的拉伸应变值为。试求：钢板伸长量ΔL，应力，及。如果要测出应变值则相应的是多少？

若要测出应变值，则

4、

5、

6、

7、

8、

9、注:该题中的BaTiO3按照教材中的数据为，此答案中的数据有误，请同学自行改正。

10、

11、已知铜热电阻的百度电阻比，当用此热电阻测量温度时，其电阻值为多少？若测温时的电阻值为，则被测温度是多少？

由可得：已知

由,将和代入得到电阻温度系数/℃

当测量的温度为50℃时，则＝121

当电阻值为92时，有＝－19℃

12、若某光栅的栅线密度为50线/mm，主光栅与指示光栅之间的夹角为0.2度。

①说明莫尔条纹形成原理及特点。

②求其形成的莫尔条纹间距BH是多少？

③当指示光栅移动时，莫尔条纹移动的距离？

①该答案在简答题时已经给出，不再赘述。

②光栅的栅距为：

莫尔条纹宽度为

当标尺光栅移动100微米时，莫尔条纹移动的距离为

13、压电式加速度传感器与电荷放大器连接，电荷放大器又与函数记录仪连接。已知：传感器的电荷灵敏度Kq=100pc/g，反馈电容Cf=0.001μF，被测加速度a=0.5g

①电荷放大器的输出电压是多少？电荷放大器的灵敏度（每库仑输出的电压）是多少？

②若函数记录仪的灵敏度Kg=2mm/mV，求测量系统总灵敏度K。（单位g是重力加速度）

①电荷放大器输出电压：

电荷放大器灵敏度：

②系统总灵敏度：

14、图示为光纤传光示意图，若空气的光折射率为n0，要使光纤的入射光在光纤纤芯内全反射，则q0至多为多少？写出推导过程。

当光线以入射角进入光纤的端面时，在端面处发生折射，设折射角为，然后光线以角入射至纤芯与包层的界面。当角大于纤芯与包层间的临界角时，，则射入的光线在光纤的界面上发生全反射。

根据斯涅耳（Snell）光的折射定律

，

n0一般皆空气，故n0≈1

当θr=90°，的临界状态时，

上式所示，称为光纤的数值孔径，用NA表示。它表示当入射光从折射率为的外部介质进入光纤时，只有入射角小于的光才能在光纤中传播。否则，光线会从包层中逸出而产生漏光。NA是光纤的一个重要参数，NA值越大，光源到光纤的耦合效率越高。光纤的数值孔径仅决定于光纤的折射率，与光纤的几何尺寸无关。