传感器与检测技术 陈杰习题答案

r1 0.1, r2 0.2, r3 0.3, r4 0.4r5 0.5 r6 0.6r7 0.7 r8 0.8r9 0.9r10 1.0
10 15 30 10 6 , Y2 , Y3 , Y4 , Y5 , 103 79 109 27 13 5 70 60 90 Y6 , Y7 , Y8 , Y9 , Y10 1 9 107 79 103 Y1
( x i y i x i x i y i ) n x i ( x i ) 2
2
所以，
y kx b 1.98x 0.09
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第1章
1.11
i yi (kxi b)
1 0.07
2 0.05
3 0.05
4 0.11 5 0.11 6 0.08
0.11 Lmax 100% 0.09% L y FS 12.05
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第1章
1.12
解：
① H 0 .5 H max 100% yFS
H max 1 1.5 H max 2 1.3 H max 3 1.8
1.10
答：人们根据传感器的静特性来选择合适的传感器。
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第1章
1.11
LБайду номын сангаасax 12.05 2 6 解： ①理论线性度： 100% 0.4% L y FS 12.05
②端点线性度： 由两端点做拟和直线
y 1.97 x 0.23
中间四点与拟合直线误差：0.17 0.16 0.11 0.08 所以， Lmax 100% 0.17 1.41% L 12.05 y FS
2 2
2 n

2
500 500 2 0 .5 1 1000 1000
2 2
500 2 2 0.5 1000 3342' tg 1 n 2 tg 1 2 500 1 1 1000 n
解：设温差为R,测此温度传感器受幅度为R的阶跃响应 为(动态方程不考虑初态)
y t R(1 e t / 3 )
R 2 当 y t 时 t 3 ln 1.22 3 3
1 R 当 y t 时 t 3 ln 2.08 2 2
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第1章
1.5
解：此题与炉温实验的测飞升曲线类似:
yt 10 90(1 e
t / T
)
5 8.51 由 y 5 50 T 5 ln 9
1.6
解：
y t 25 20(1 e T 0.5
t / T
)
y 7.68 1
应变片 1,2,3,4 感受的是纵向应变,有
1 2 3 4 x
应变片 5,6,7,8 感受的是纵向应变,有
5 6 7 8 y
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第2章
2.5
U R1 R5 R2 R6 U U K 1 5 2 6 4 R 4
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第2章
2.9 答：①在外界温度变化的条件下，由于敏感栅温
度系数 t 及栅丝与试件膨胀系数（ g 与 s ） 之差异性而产生虚假应变输出有时会产生与 真实应变同数量级的误差。 ②方法：自补偿法 线路补偿法
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第2章
2.10
0.25 解： 6 (0.25 ) 0.5 6l x F 2 0.10 x 2 5 2 WEt 0.06 70 10 (0.003) R kR0 x 2.1120 0.10 25.2 R1 R3 R0 R 120 25.2 145.2 R2 R4 R0 R 120 25.2 94.8
第0章
0.1
答：传感器处于研究对象与测试系统的接口位置，即
检测与控制之首。传感器是感知、获取与检测信息 的窗口，一切科学研究与自动化生产过程要获取的 信息都要通过传感器获取并通过它转换成容易传输 与处理的电信号，其作用与地位特别重要。
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第0章
0.2
答：①敏感元件：指传感器中直接感受被测量的部分。 ②传感器：能感受规定的被测量并按照一定规 律转换成可用输出信号的器件或装置,通常由敏感元 件和转换元件组成。 ③信号调理器：对于输入和输出信号进行转换的 装置。 ④变送器：能输出标准信号的传感器。
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第1章
1.1
解：
U 300 10 3 k 60 3 X 5 10
1.2
解：
S S1 S 2 S 3 0.2 2.0 5.0 2mm / C
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第1章
1.3
解：
y kx b
i y i ( kxi b)
RP 100 0.2 ②当 RF 500 m RF 500 5 25 150 50 10 Y1 , Y2 , Y3 , Y4 , Y5 , 509 129 521 131 21 75 350 100 450 Y6 , Y7 , Y8 , Y9 , Y10 1 131 521 129 509 2.7 略
nxi yi xi yi k 2 nxi (xi ) 2
b ( x i y i x i x i y i )
2
n x i ( x i ) 2
2
带入数据得：
k 0.68 b 0.25
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第1章
1.3
∴ y 0.68 x 0.25
答：①金属电阻应变片由四部分组成：敏感栅、基底、 盖层、粘结剂、引线。分为金属丝式和箔式。 ②其主要特性参数：灵敏系数、横向效应、机械 滞后、零漂及蠕变、温度效应、应变极限、疲劳寿 命、绝缘电阻、最大工作电流、动态响应特性。
2.4 R ①m 答： R
②
max L
m 0.1 RL 10 Rmax
1 0.238 2 0.35
3 0.16
4 0.11 5 0.126 6 0.194
Lmax 0.35 100% 7% L y FS 5
拟合直线灵敏度 0.68,线性度 ±7%
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第1章
1.4
所求幅值误差为1.109,相位滞后 3342'
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第1章
1.8
答：静特性是当输入量为常数或变化极慢时，传感器 的输入输出特性，其主要指标有线性度、迟滞、重 复性、分辨力、稳定性、温度稳定性、各种抗干扰 稳定性。
1.9
答：传感器的静特性由静特性曲线反映出来，静特性 曲线由实际测绘中获得。
H 1 0.08%
H 2 0.07% H 3 0.09%
Rmax 1.1 ② R 100% 100% 0.11 % 965.7 yFS
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第1章
1.13
解：质量块(质量m),弹簧(刚度c),阻尼器(阻尼系数b) 根据达朗贝尔原理：
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第1章
1.11
③最小二乘线性度：
k
b
nxi yi xi y i n x i ( x i ) 2
2
2
6 182.54 21 42.23 208.41 1.98 6 91 21 21 105
91 42.23 21 182.54 9.59 0.09 6 91 21 21 105
y 2 5.36
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第1章
1.7
解：
n G（ j ） 2 2 s 2 n s n
2 s j

1 1 2 j n n
1 1.109
2
2
G j
1 1 n
r1 0.1, r2 0.2, r3 0.3, r4 0.4r5 0.5 r6 0.6r7 0.7r8 0.8r9 0.9r10 1.0
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第2章
2.6
5 5 15 10 1 Y1 , Y2 , Y3 , Y4 , Y5 , 59 33 71 37 3 15 35 20 45 Y6 , Y7 , Y8 , Y9 , Y10 1 37 71 33 59
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第2章
2.6
RP 100 解： 2 ①当 RF 50 m RF 50
Rxn rn RP
rn Yn 1 rn m(1 rn )
n [1,10], n N
Rx1 10, R x 2 20, Rx 3 30, Rx 4 40, Rx 5 50, Rx 6 60, Rx 7 70, R x8 80, Rx 9 90, Rx10 100
U U U F 1 1 K x y K x K 2 2 2 AE
其中 A 为圆桶的截面积, 为泊桑比,E 为弹性模量, F 为外加负载力,K 为灵敏系数.
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第2章
2.5
满量程时：R1 R2 R3 R4 K x R K
证： R R R R R R 1 4
U cd U cb U db
2 RR R R E E E 2 2 R R R R R R 4 R R
E R 2 R
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略去 R 的第二项，即可得 U cd
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第2章
2.3
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第2章
2.8
解： RP 1000 1 m
RF 3000 3
rn Rxn RP
Yn
rn 1 rn m(1 rn )
n [1,10], n N
Rx1 100, Rx 2 200, Rx 3 300, Rx 4 400, Rx 5 500, Rx 6 600, Rx 7 700, Rx8 800, Rx 9 900, Rx10 1000
Fm Fc Fb F 0 dv m c vdt bv F dt
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第2章
2.1
解： y 0.3mm , Rn 10.0004
Sr
y y 100% 1mm / 0.01% Rn x 100% Rn
2.2
1 1 100% 0.1 1 2 1 1 m
m 0.4 Rmax 0.4 RL
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第2章
2.5 解：①图 2-32(c)
A 2 r 2 59.7 10 6 R ②圆桶截面积
F R AE 10 10 3 2 .0 120 0.191 6 11 59.7 10 2.110 R5 R6 R7 R8 R1 0.3 0.191 0.057
③ U
U F 1 K 2 AE
10 F 2 . 0 0 . 3 1.037 10 6 F 1 2 59.7 10 6 2.1 10 4