传感器课后习题 姜香菊版
传感课后习题
传感课后习题1 1、比较结构型传感器和物性型传感器。
、比较结构型传感器和物性型传感器。
2 2、举例说明传感器在家用电器中的应用。
、举例说明传感器在家用电器中的应用。
3-1. 3-1.电阻应变片的直接测量量是什么?如何利用电阻电阻应变片的直接测量量是什么?如何利用电阻应变片构成测力传感器的加速度传感器?3-2. 3-2.金属丝型电阻应变片与半导体电阻应变片的异同金属丝型电阻应变片与半导体电阻应变片的异同点。
3-3. 3-3.什么是金属的电阻应变效应?利用应变效应解释什么是金属的电阻应变效应?利用应变效应解释金属电阻应变片的工作原理。
金属应变片灵敏系数的物理意义是什么?3-4举例说明用应变片进行测量时为什么要温度补偿?常采用的温度补偿方法有哪几种?常采用的温度补偿方法有哪几种? 3-5. 3-5. 3-5.应变片传感器的测应变片传感器的测量电桥按应变片的工作方式和数量的不同,一般有哪几种类型?各有何特点?3-6. 3-6.交、直流电桥的平衡条件是什么?简述直流电桥和交、直流电桥的平衡条件是什么?简述直流电桥和交流电桥的异同点。
3-7. 3-7.应变效应和压阻效应二者有何不同?电阻丝应变应变效应和压阻效应二者有何不同?电阻丝应变片与半导体应变片在工作原理上有何区别?各有何优缺点? 3-8. 3-8.什么是半导体的压阻效应?半导体应变片灵敏系什么是半导体的压阻效应?半导体应变片灵敏系数有何特点?3-9. 3-9.简要说明应变测量中信号转变的历程。
简要说明应变测量中信号转变的历程。
3-10. 3-10.用图表示一等强度梁来做一荷重传感器,以四片用图表示一等强度梁来做一荷重传感器,以四片应变片R1=R2=R3=R4作变换元件组成全桥形式,其供桥电压为6V 6V,,问:a)a)其应变片如何粘贴组成全桥比较合理?画出应其应变片如何粘贴组成全桥比较合理?画出应变片布置图及桥路连接图b)b)求其电压输出值。
求其电压输出值。
(完整版)传感器课后答案
第1章概述1.什么是传感器?传感器定义为能够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和装置,通常由敏感元件和转换元件组成。
1.2传感器的共性是什么?传感器的共性就是利用物理规律或物质的物理、化学、生物特性,将非电量(如位移、速度、加速度、力等)输入转换成电量(电压、电流、电容、电阻等)输出。
1.3传感器由哪几部分组成的?由敏感元件和转换元件组成基本组成部分,另外还有信号调理电路和辅助电源电路。
1.4传感器如何进行分类?(1)按传感器的输入量分类,分为位移传感器、速度传感器、温度传感器、湿度传感器、压力传感器等。
(2)按传感器的输出量进行分类,分为模拟式和数字式传感器两类。
(3)按传感器工作原理分类,可以分为电阻式传感器、电容式传感器、电感式传感器、压电式传感器、磁敏式传感器、热电式传感器、光电式传感器等。
(4)按传感器的基本效应分类,可分为物理传感器、化学传感器、生物传感器。
(5)按传感器的能量关系进行分类,分为能量变换型和能量控制型传感器。
(6)按传感器所蕴含的技术特征进行分类,可分为普通型和新型传感器。
1.5传感器技术的发展趋势有哪些?(1)开展基础理论研究(2)传感器的集成化(3)传感器的智能化(4)传感器的网络化(5)传感器的微型化1.6改善传感器性能的技术途径有哪些?(1)差动技术(2)平均技术(3)补偿与修正技术(4)屏蔽、隔离与干扰抑制 (5)稳定性处理第2章传感器的基本特性2.1什么是传感器的静态特性?描述传感器静态特性的主要指标有哪些?答:传感器的静态特性是指在被测量的各个值处于稳定状态时,输出量和输入量之间的关系。
主要的性能指标主要有线性度、灵敏度、迟滞、重复性、精度、分辨率、零点漂移、温度漂移。
2.2传感器输入-输出特性的线性化有什么意义?如何实现其线性化?答:传感器的线性化有助于简化传感器的理论分析、数据处理、制作标定和测试。
常用的线性化方法是:切线或割线拟合,过零旋转拟合,端点平移来近似,多数情况下用最小二乘法来求出拟合直线。
传感器技术课后习题答案.doc
2-4 2-5 原因:U (® NR 、 △氏斗=亍————+—△R, 1 A/?. 一 △七 A/?.R\ R 2 R$ M 衡量传感器静态特性的主要指标。
说明含义。
1、 线性度一一表征传感器输出■输入校准曲线与所选定的拟合直线之间的吻合(或偏离)程度的指标。
2、 灵敏度一一传感器输出量增量与被测输入量增量之比。
3、 分辨力一一传感器在规定测量范围内所能检测出的被测输入量的最小变化量。
1・2计算传感器线性度的方法,差别。
1、 理论直线法:以传感器的理论特性线作为拟合直线,与实际测试值无关。
2、 端点直线法:以传感器校准曲线两端点间的连线作为拟合直线。
3、 “最佳直线”法:以“最佳直线”作为拟合直线,该直线能保证传感器正反行程校准曲线对它的正负偏差相等 并且最小。
这种方法的拟合精度最高。
4、 最小二乘法:按最小二乘原理求取拟合直线,该直线能保证传感器校准数据的残差平方和最小。
2- 1金属应变计与半导体工作机理的异同?比较应变计各种灵敏系数概念的不同意义。
(1)相同点:它们都是在外界力作用下产生机械变形,从而导致材料的电阻发生变化所;不同点:金属材料的应变效应以机械形变为主,材料的电阻率相对变化为辅;而半导体材料则正好相反,其应变效应以机械形变导致的电阻率的 相对变化为主,而机械形变为辅。
(2)对于金属材料,灵敏系数Ko-Km=(l+2u)+C(l-2u)o 前部分为受力后金属几何尺寸变化,一•般U ^0. 3,齿I 匕(1+2 U )=1.6;后部分为电阻率随应变而变的部分。
金属丝材的应变电阻效应以结构尺寸变化为主。
对于半导体材料,灵敏系数K 。
二Ks=(l+2u)+ nE 。
前部分同样为尺寸变化,后部分为半导体材料的压阻效应所致, 而JiE 》(1+2 u),因此Ko=Ks=JiEo 半导体材料的应变电阻效应主要基于压阻效应。
2-3简述电阻应变计产生热输出(温度误差)的原因及其补偿办法。
(完整版)传感器课后题答案
第一章1.何为准确度、精密度、精确度?并阐述其与系统误差和随机误差的关系。
答:准确度:反映测量结果中系统误差的影响程度。
精密度:反映测量结果中随机误差的影响程度。
精确度:反映测量结果中系统误差和随机误差综合的的影响程度,其定量特征可用测量的不确定度表示。
4.为什么在使用各种指针式仪表时,总希望指针偏转在全量程的2/3以上范围内使用?答:选用仪表时要考虑被测量的大小越接近仪表上限越好,为了充分利用仪表的准确度,选用仪表前要对被测量有所了解,其被测量的值应大于其测量上限的2/3。
14.何为传感器的静态标定和动态标定?试述传感器的静态标定过程。
答:静态标定:确定传感器的静态特性指标,如线性度、灵敏度、滞后和重复性等。
动态标定:确定传感器的动态特性参数,如频率响应、时间常数、固有频率和阻尼比等。
静态标定过程:①将传感器全量程分成如干等间距点。
②根据传感器量程分点情况,由小到大一点一点地输入标准量值,并记录与各输入值相应的输出值。
③将输入值由大到小一点一点减小,同时记录与各输入值相对应的输出值。
④按②、③所述过程,对传感器进行正反行程往复循环多次测试,将得到的输出-输入测试数据用表格列出或作出曲线。
⑤对测试数据进行必要的处理,根据处理结果就可以确定传感器的线性度、灵敏度、迟滞和重复性等静态特性指标。
第二章1.什么叫应变效应?利用应变效应解释金属电阻应变片的工作原理。
答:应变效应:金属丝的电阻随着它所受的机械形变的大小而发生相应的变化的现象称为金属应变效应。
工作原理:在电阻丝拉伸极限内,电阻的相对变化与应变成正比,即:∆R=K0ε(K0:电阻丝的灵敏系数、ε:导体的纵向应变)R2.金属电阻应变片与的工作原理有何区别?各有何优缺点?答:区别:金属电阻变化主要是由机械形变引起的;半导体的阻值主要由电阻率变化引起的。
优缺点:金属电阻应变片的主要缺点是应变灵敏系数较小,半导体应变片的灵敏度是金属电阻应变片50倍左右。
传感器技术课后习题答案
传感器技术课后习题答案传感器技术课后习题答案在传感器技术的学习中,习题是帮助我们巩固知识、检验理解程度的重要方式。
然而,有时候我们可能会遇到一些难题,无从下手。
在这篇文章中,我将为大家提供一些传感器技术课后习题的答案,希望能够帮助大家更好地理解和掌握这门课程。
1. 什么是传感器?传感器是一种能够将物理量或化学量转化为可感知的电信号的装置。
它可以通过测量、检测和感知来获取与环境相关的信息,并将其转化为可用于控制、监测和诊断等应用的电信号。
2. 传感器的分类有哪些?传感器可以根据其测量原理、传感器类型和应用领域进行分类。
按照测量原理,传感器可以分为电阻式、电容式、电感式、压力式、温度式等。
按照传感器类型,可以分为光学传感器、声学传感器、生物传感器等。
按照应用领域,可以分为汽车传感器、医疗传感器、环境传感器等。
3. 传感器的工作原理是什么?传感器的工作原理基于不同的物理效应,如电阻、电容、电感、压力、温度等。
当受测量物理量作用于传感器时,传感器内部的物理效应会发生变化,进而导致传感器输出信号的变化。
通过测量输出信号的变化,就可以得到受测量物理量的信息。
4. 传感器的应用领域有哪些?传感器广泛应用于各个领域,如工业自动化、环境监测、医疗诊断、航空航天等。
在工业自动化中,传感器可以用于测量温度、压力、流量等参数,实现对生产过程的监测和控制。
在环境监测中,传感器可以用于测量空气质量、水质、土壤湿度等,帮助我们了解和改善环境状况。
在医疗诊断中,传感器可以用于监测心率、血压、血氧等生理参数,辅助医生进行诊断和治疗。
5. 传感器的性能指标有哪些?传感器的性能指标包括灵敏度、精度、分辨率、响应时间、线性度等。
灵敏度是指传感器输出信号对输入物理量变化的敏感程度;精度是指传感器输出信号与实际值之间的偏差;分辨率是指传感器能够分辨的最小变化量;响应时间是指传感器从受到输入物理量变化到输出信号稳定所需的时间;线性度是指传感器输出信号与输入物理量之间的线性关系程度。
传感器课后习题答案最全版
第一章传感器的一般特性1-1:答:传感器在被测量的各个值处于稳定状态时,输出量和输入量之间的关系称为传感器的静态特性;其主要指标有线性度、灵敏度、精确度、最小检测量和分辨力、迟滞、重复性、零点漂移、温漂。
1-2:答:(1)动态特性是指传感器对随时间变化的输入量的响应特性;(2)描述动态特性的指标:对一阶传感器:时间常数对二阶传感器:固有频率、阻尼比。
1-7:解:Y FS=200-0=200由A=ΔA/Y FS*100%有A=4/200*100%=2%。
精度特级为2.5级。
1-8:解:根据精度定义表达式:A=ΔA/Ay FS*100%,由题意可知:A=1.5%,Y FS=100所以ΔA=A Y FS=1.5因为 1.4<1.5所以合格。
第二章应变式传感器2-1:答:(1)金属材料在受到外力作用时,产生机械变形,导致其阻值发生变化的现象叫金属材料的应变效应。
(2)半导体材料在受到应力作用后,其电阻率发生明显变化,这种现象称为压阻效应。
2-2:答:相同点:它们都是在外界力作用下产生机械变形,从而导致材料的电阻发生变化所;不同点:金属材料的应变效应以机械形变为主,材料的电阻率相对变化为辅;而半导体材料则正好相反,其应变效应以机械形变导致的电阻率的相对变化为主,而机械形变为辅。
2-3:答:金属应变片单位应变引起的应变片电阻的相对变化叫金属应变片的灵敏度系数;它与金属丝应变灵敏度函数不同,应变片由于由金属丝弯折而成,具有横向效应,使其灵敏度小于金属丝的灵敏度。
2-4:答:因为(1)金属的电阻本身具有热效应,从而使其产生附加的热应变;(2)基底材料、应变片、粘接剂、盖板等都存在随温度增加而长度应变的线膨胀效应,若它们各自的线膨胀系数不同,就会引起附加的由线膨胀引起的应变;常用的温度补偿法有单丝自补偿,双丝组合式自补偿和电路补偿法。
2-6:答;(1)直流电桥根据桥臂电阻的不同分成:等臂电桥、第一对称电桥和第二等臂电桥;(2)等臂电桥在R>>ΔR的情况下,桥路输出电压与应变成线性关系;第一对称电桥(邻臂电阻相等)的输出电压等同于等臂电桥;第二对称电桥(对臂电阻相等)的输出电压的大小和灵敏度取决于邻臂电阻的比值,当k小于1时,输出电压、线性度均优于等臂电桥和第一对称电桥。
传感课后习题
1、比较结构型传感器和物性型传感器。
2、举例说明传感器在家用电器中的应用。
3-1.电阻应变片的直接测量(敏感)量是什么?如何利用电阻应变片构成测力传感器的加速度传感器?3-2.金属丝型电阻应变片与半导体电阻应变片的异同点。
3-3.什么是金属的电阻应变效应?利用应变效应解释金属电阻应变片的工作原理。
金属应变片灵敏系数的物理意义是什么?3-4举例说明用应变片进行测量时为什么要温度补偿?常采用的温度补偿方法有哪几种? 3-5.应变片传感器的测量电桥(直流)按应变片的工作方式和数量的不同,一般有哪几种类型?各有何特点?3-6.交、直流电桥的平衡条件是什么?简述直流电桥和交流电桥的异同点。
3-7.应变效应和压阻效应二者有何不同?电阻丝应变片与半导体应变片在工作原理上有何区别?各有何优缺点?3-8.什么是半导体的压阻效应?半导体应变片灵敏系数有何特点?3-9.简要说明应变测量中信号转变的历程。
3-10.用图表示一由等强度梁来做一荷重(测力)传感器,以四片应变片R 1=R 2=R 3=R 4作变换元件组成全桥形式,其供桥电压为6V ,问:a)其应变片如何粘贴组成全桥比较合理?画出应变片布置图及桥路连接图b)求其电压输出值(K 1=K 2=K 3=K 4=2.0)。
3-11.R 1、R 2是性能完全相同的两个应变片,R 为R 1、R 2同阻值的无感电阻,若按题11图方式布片,试问:(1)测拉力但不受弯矩影响应如何构成测量桥路。
(2)欲测其弯矩而不受拉力的影响,应如何接桥。
(3)上述两种接桥方式中,是否有温度补偿作用。
3-12.两金属片和阻值均为120,灵敏系数K =2,两应变片一个受拉、另一个受压,应变均为800×10-6ε。
两者接入差动直流电桥,电源电压u =6V 。
求:(1) 和 ;(2)电桥输出电压。
3-13.一个电阻值为250Ω的电阻应变片,当感受到应变为 时,其阻值变化为0.15Ω,问这个电阻应变片的灵敏度系数是多少?3-14.将100Ω的一个应变计粘贴在低碳钢制的拉伸试件上,若试件的等截面积为0.5×10- 4m2,低碳钢的弹性模量E =200×109N/m2,由50kN 的拉力所引起的应变计电阻变化为1Ω,试求该应变计的灵敏系数。
传感器课后习题答案
习题1 传感器及其特性1-1 什么叫传感器?它由哪几部分组成?并说出各部分的作用及其相互间的关系。
答:传感器是能感受规定的被测量并按照一定的规律将其转换成可用输出信号的器件或装置。
通常传感器由敏感元件和转换元件组成。
敏感元件是指传感器中能直接感受或响应被测量的部分,转换元件是指传感器中将敏感元件感受或响应的被测量转换成适于传输或测量的电信号部分。
由于传感器的输出信号一般都很微弱, 因此需要有信号调节与转换电路对其进行放大、运算调制等。
随着半导体器件与集成技术在传感器中的应用,传感器的信号调节与转换电路可能安装在传感器的壳体里或与敏感元件一起集成在同一芯片上。
此外,信号调节转换电路以及传感器工作必须有辅助的电源,因此信号调节转换电路以及所需的电源都应作为传感器组成的一部分。
1-2 简述传感器的作用和地位及其传感器技术的发展方向。
答:传感器位于信息采集系统之首,属于感知、获取及检测信息的窗口,并提供给系统赖以进行处理和决策所必须的原始信息。
没有传感技术,整个信息技术的发展就成了一句空话。
科学技术越发达,自动化程度越高,信息控制技术对传感器的依赖性就越大。
发展方向:开发新材料,采用微细加工技术,多功能集成传感器的研究,智能传感器研究,航天传感器的研究,仿生传感器的研究等。
1-3 传感器的静态特性指什么?衡量它的性能指标主要有哪些?答:传感器的静态特性是指被测量的值处于稳定状态时的输出—输入关系。
与时间无关。
主要性能指标有:线性度、灵敏度、迟滞和重复性等。
1-4 传感器的动态特性指什么?常用的分析方法有哪几种?答:传感器的动态特性是指其输出与随时间变化的输入量之间的响应特性。
常用的分析方法有时域分析和频域分析。
时域分析采用阶跃信号做输入,频域分析采用正弦信号做输入。
1-5 解释传感器的无失真测试条件。
答:对于任何一个传感器(或测试装置),总是希望它们具有良好的响应特性,精度高、灵敏度高,输出波形无失真的复现输入波形等。
传感器 课后题及答案
第1章传感器特性1.什么是传感器?(传感器定义)2.传感器由哪几个部分组成?分别起到什么作用?3. 传感器特性在检测系统中起到什么作用?4.解释下列名词术语:1)敏感元件;2)传感器; 3)信号调理器;4)变送器。
5.传感器的性能参数反映了传感器的什么关系?静态参数有哪些?各种参数代表什么意义?动态参数有那些?应如何选择?6.某传感器精度为2%FS ,满度值50mv ,求出现的最大误差。
当传感器使用在满刻度值1/2和1/8 时计算可能产生的百分误差,并说出结论。
7.一只传感器作二阶振荡系统处理,固有频率f0=800Hz,阻尼比ε=0.14,用它测量频率为400的正弦外力,幅植比,相角各为多少?ε=0.7时,,又为多少?8.某二阶传感器固有频率f0=10KHz,阻尼比ε=0.1若幅度误差小于3%,试求:决定此传感器的工作频率。
9. 某位移传感器,在输入量变化5 mm时,输出电压变化为300 mV,求其灵敏度。
10. 某测量系统由传感器、放大器和记录仪组成,各环节的灵敏度为:S1=0.2mV/℃、S2=2.0V/mV、S3=5.0mm/V,求系统的总的灵敏度。
11.测得某检测装置的一组输入输出数据如下:a)试用最小二乘法拟合直线,求其线性度和灵敏度;b)用C语言编制程序在微机上实现。
12.某温度传感器为时间常数 T=3s 的一阶系统,当传感器受突变温度作用后,试求传感器指示出温差的1/3和1/2所需的时间。
13.某传感器为一阶系统,当受阶跃函数作用时,在t=0时,输出为10mV;t→∞时,输出为100mV;在t=5s时,输出为50mV,试求该传感器的时间常数。
14.某一阶压力传感器的时间常数为0.5s,若阶跃压力从25MPa,试求二倍时间常数的压力和2s后的压力。
15.某压力传感器属于二阶系统,其固有频率为1000Hz,阻尼比为临界值的50%,当500Hz的简谐压力输入后,试求其幅值误差和相位滞后。
_传感器习题及部分解答(shb)共12页文档
第1章传感器的一般特性1、什么是传感器?由几部分组成?试画出传感器组成方块图。
2、传感器的静态性能指标有哪一些,试解释各性能指标的含义。
作业3、传感器的动态性能指标有哪一些,试解释各性能指标的含义第2章电阻应变式传感器1 说明电阻应变测试技术具有的独特优点。
(1)这类传感器结构简单,使用方便,性能稳定、可靠;(2)易于实现测试过程自动化和多点同步测量、远距测量和遥测;(3)灵敏度高,测量速度快,适合静态、动态测量;(4)可以测量各种物理量。
2、一台采用等强度梁的电子秤,在梁的上下两面各贴有两片灵敏系数均为k = 2 的金属箔式应变片做成秤重传感器。
已知梁的L = 100mm,b=11mm,h= 3mm,梁的弹性模量E=2.1×104 N/mm2。
将应变片接入直流四臂电路,供桥电压Usr =12V。
试求:⑴秤重传感器的灵敏度(V/kg)?;⑵当传感器的输出为68mv时,问物体的荷重为多少?[提示:等强度梁的应变计算式为ε=6FL/bh2E]3 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.在其表面粘贴八个应变片,4个沿轴向粘贴,4个沿周向粘贴,应变片的电阻值均为120欧,灵敏度为2,泊松系数0.3,材料弹性模量E=2.1x1011Pa。
要求;(1)给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l0V时,计算传感器的输出电压解:(1).全桥电路如下图所示(2).圆桶截面积应变片1、2、3、4感受纵向应变;应变片5、6、7、8感受纵向应变;满量程时:(3)4、以阻值R=120Ω,灵敏系数K=2.0的电阻应变片与阻值120Ω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2µε和2000µε时,分别求出单臂、双臂差动电桥的输出电压,并比较两种情况下的灵敏度。
《传感器》习题答案
For personal use only in study and research; not for commercial use第一章 思考题与习题1、什么是传感器的静态特性?它有哪些性能指标?答:输入量为常量或变化很慢情况下,输出与输入两者之间的关系称为传感器的静态特性。
它的性能指标有:线性度、迟滞、重复性、灵敏度与灵敏度误差、分辨率与阈值、稳定性、温度稳定性、抗干扰稳定性和静态误差(静态测量不确定性或精度)。
2、传感器动特性取决于什么因素?答:传感器动特性取决于传感器的组成环节和输入量,对于不同的组成环节(接触环节、模拟环节、数字环节等)和不同形式的输入量(正弦、阶跃、脉冲等)其动特性和性能指标不同。
3、某传感器给定相对误差为2%FS ,满度值输出为50mV ,求可能出现的最大误差δ(以mV 计)。
当传感器使用在满刻度的1/2和1/8时计算可能产生的百分误差。
并由此说明使用传感器选择适当量程的重要性。
已知:FS %2=γ, mV y FS 50=;求:δm =?解:∵ %100⨯=FS my δγ; ∴ mV y FS m 1%100=⨯∙=γδ若: FS FS y y 211= 则: %4%100251%1001=⨯=⨯=FS m y δγ 若: FS FS y y 812=则: %16%10025.61%1002=⨯=⨯=FS m y δγ 由此说明,在测量时一般被测量接近量程(一般为量程的2/3以上),测得的值误差小一些。
4、有一个传感器,其微分方程为x y dt dy 15.03/30=+,其中y 为输出电压(mV ),x 为输入温度(0C ),试求该传感器的时间常数τ和静态灵敏度k 。
已知:x y dt dy 15.03/30=+;求:τ=?,k =?解:将x y dt dy 15.03/30=+化为标准方程式为:x y dt dy 05.0/10=+与一阶传感器的标准方程:kx y dt dy =+τ 比较有: ⎩⎨⎧==)/(05.0)(100C mV k s τ 5、已知某二阶系统传感器的自振频率f 0=20k Hz,阻尼比ξ=0.1,若要求传感器的输出幅值误差小于3%,试确定该传感器的工作频率范围。
传感器课后习题-姜香菊版
2-1 试述金属电阻应变片与半导体的应变效应有什么不同答:电阻应变片的工作原理是金属在受力的情况下,截面会发生变化,从而电阻发生变化,通过这个原理,配合应变测试仪和软件,可以测量出被测试物的变形量。
半导体应变片是利用半导体结构形变导致载流子密度变化制成的形变传感器。
电阻应变片的特点是抗批量强度高,应变系数稳定,但是应变系数相比半导体应变片较小,因此应变测试时应变值比较小,对小应变测试,精度没有半导体应变片高。
而半导体应变片的优点是灵敏度高,但是受外界因素影响较大。
2-2 采用阻值为120Ω,灵敏系数K=的金属电阻片和阻值为120Ω的固定电阻组成的电桥,供桥电压为4V ,并联负载电阻无穷大。
当应变片上的应变分变为1u 和1000u 时,试求单臂,双臂和全桥工作时输出电压,并比较三种情况下的灵敏度。
解:单臂时40UK U ε=,所以应变为1时660102410244--⨯=⨯⨯==U K U ε/V ,应变为1000时应为33010*******--⨯=⨯⨯==U K U ε/V ;双臂时20U K U ε=,所以应变为1时660104210242--⨯=⨯⨯==U K U ε/V ,应变为1000时应为330104210242--⨯=⨯⨯==U K U ε/V ; 全桥时U K U ε=0,所以应变为1时60108-⨯=U /V ,应变为1000时应为30108-⨯=U /V 。
从上面的计算可知:单臂时灵敏度最低,双臂时为其两倍,全桥时最高,为单臂的四倍。
2-5 如图所示为一直直流电桥,供电电源电动势E=3V,R3=R4=100Ω,R1和R2位同型号的电阻应变片,其阻值均为50Ω,灵敏系数K=.两只应变片分别粘贴于等强度梁同一截面的正反两面。
设等强度梁在受力后产生的应变为5000u ,试求此时电桥输出端电压U0。
解:此电桥为输出对称电桥,故15210532230=⨯⨯⨯==-U K U ε/mV 2-6 有一起重机的拉力传感器如图所示,电阻应变片R1,R2,R3,R4粘贴于等截面轴上,已知R1--R4标称阻值为120Ω桥路电压为2V ,物重m 引起R1,R2变化增量为Ω。
传感器课后习题-姜香菊版
2-1 试述金属电阻应变片与半导体的应变效应有什么不同答:电阻应变片的工作原理是金属在受力的情况下,截面会发生变化,从而电阻发生变化,通过这个原理,配合应变测试仪和软件,可以测量出被测试物的变形量。
半导体应变片是利用半导体结构形变导致载流子密度变化制成的形变传感器。
电阻应变片的特点是抗批量强度高,应变系数稳定,但是应变系数相比半导体应变片较小,因此应变测试时应变值比较小,对小应变测试,精度没有半导体应变片高。
而半导体应变片的优点是灵敏度高,但是受外界因素影响较大。
2-2 采用阻值为120Ω,灵敏系数K=的金属电阻片和阻值为120Ω的固定电阻组成的电桥,供桥电压为4V ,并联负载电阻无穷大。
当应变片上的应变分变为1u 和1000u 时,试求单臂,双臂和全桥工作时输出电压,并比较三种情况下的灵敏度。
解:单臂时40UK U ε=,所以应变为1时660102410244--⨯=⨯⨯==U K U ε/V ,应变为1000时应为33010*******--⨯=⨯⨯==U K U ε/V ;双臂时20U K U ε=,所以应变为1时660104210242--⨯=⨯⨯==U K U ε/V ,应变为1000时应为330104210242--⨯=⨯⨯==U K U ε/V ; 全桥时U K U ε=0,所以应变为1时60108-⨯=U /V ,应变为1000时应为30108-⨯=U /V 。
从上面的计算可知:单臂时灵敏度最低,双臂时为其两倍,全桥时最高,为单臂的四倍。
2-5 如图所示为一直直流电桥,供电电源电动势E=3V,R3=R4=100Ω,R1和R2位同型号的电阻应变片,其阻值均为50Ω,灵敏系数K=.两只应变片分别粘贴于等强度梁同一截面的正反两面。
设等强度梁在受力后产生的应变为5000u ,试求此时电桥输出端电压U0。
解:此电桥为输出对称电桥,故15210532230=⨯⨯⨯==-U K U ε/mV 2-6 有一起重机的拉力传感器如图所示,电阻应变片R1,R2,R3,R4粘贴于等截面轴上,已知R1--R4标称阻值为120Ω桥路电压为2V ,物重m 引起R1,R2变化增量为Ω。
传感器课后习题参考答案2011-9-26
传感器与检测技术思考题参考答案第一章1. 传感器由那几部分组成?并说明各组成部分的功能。
答:传感器一般由敏感元件、转换元件、转换电路等几部分组成。
敏感元件:它是直接感受被测量,并输出与被测量成确定关系的某一物理量的元件。
转换元件:敏感元件的输出就是它的输入,它把输入转换成电路参数。
转换电路:将转换元转换成的电路参数接入转换电路,便可转换成电量输出。
2. 什么是传感器动态特性和静态特性,简述在什么条件下只研究静态特性就能够满足通常的需要,而在什么条件下一般要研究传感器的动态特性?在时域条件下研究静态,在频域条件下研究动态 3. 请使用性能指标描述检测系统的静态特性。
(P9-P11)4. 某线性位移测量仪,当被测位移由4.5mm 变到5.0mm 时,位移测量仪的输出电压由3.5V 减至2.5V ,求该仪器的灵敏度。
解:该仪器的灵敏度为25.40.55.35.2-=--=S mV/mm5. 某测温系统由以下四个环节组成,各自的灵敏度如下:铂电阻温度传感器: 0.45Ω/℃ 电桥: 0.02V/Ω放大器: 100(放大倍数) 笔式记录仪: 0.2cm/V 求:(1)测温系统的总灵敏度;(2)记录仪笔尖位移4cm 时,所对应的温度变化值。
解:(1)测温系统的总灵敏度为18.02.010002.045.0=⨯⨯⨯=S cm/℃(2)记录仪笔尖位移4cm 时,所对应的温度变化值为22.2218.04==t ℃ 第二章 检测系统的误差合成1.什么是系统误差?产生系统误差的原因是什么?如何发现系统误差?减少系统误差有哪几种方法?答:系统误差是指在相同的条件下,多次重复测量同一量时,误差的大小和符号保持不变,或按照一定的规律变化的误差。
…2.服从正态分布规律的随机误差有哪些特性?答:服从正态分布规律的随机误差的特性有:对称性 随机误差可正可负,但绝对值相等的正、负误差出现的机会相等。
也就是说f (δ)- δ曲线对称于纵轴。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
2-1 试述金属电阻应变片与半导体的应变效应有什么不同?
答:电阻应变片的工作原理是金属在受力的情况下,截面会发生变化,从而电阻发生变化,通过这个原理,配合应变测试仪和软件,可以测量出被测试物的变形量。
半导体应变片是利用半导体结构形变导致载流子密度变化制成的形变传感器。
电阻应变片的特点是抗批量强度高,应变系数稳定,但是应变系数相比半导体应变片较小,因此应变测试时应变值比较小,对小应变测试,精度没有半导体应变片高。
而半导体应变片的优点是灵敏度高,但是受外界因素影响较大。
2-2 采用阻值为120Ω,灵敏系数K=2.0的金属电阻片和阻值为120Ω的固定电阻组成的电桥,供桥电压为4V ,并联负载电阻无穷大。
当应变片上的应变分变为1u 和1000u 时,试求单臂,双臂和全桥工作时输出电压,并比较三种情况下的灵敏度。
解:单臂时40U
K U ε=,所以应变为
1时66
01024
10244--⨯=⨯⨯==U K U ε/V ,应变为1000时应为
33
010*******--⨯=⨯⨯==U K U ε/V ; 双臂时20U K U ε=,所以应变为1时66
01042
10242--⨯=⨯⨯==U K U ε/V ,应变为1000时应为33
01042
10242--⨯=⨯⨯==U K U ε/V ; 全桥时U K U ε=0,所以应变为1时60108-⨯=U /V ,应变为1000时
应为30108-⨯=U /V 。
从上面的计算可知:单臂时灵敏度最低,双臂时为其两倍,全桥时最高,为单臂的四倍。
2-5 如图所示为一直直流电桥,供电电源电动势E=3V,R3=R4=100Ω,R1和R2位同型号的电阻应变片,其阻值均为50Ω,灵敏系数K=2.0.两只应变片分别粘贴于等强度梁同一截面的正反两面。
设等强度梁在受力后产生的应变为5000u ,试求此时电桥输出端电压U0。
解:此电桥为输出对称电桥,故152
1053223
0=⨯⨯⨯==-U K U ε/mV 2-6 有一起重机的拉力传感器如图所示,电阻应变片R1,R2,R3,R4粘贴于等截面轴上,已知R1--R4标称阻值为120Ω桥路电压为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,并说明R3,R4起什么作用?
解:由311o 114322R (R R )E R 21.2U E []0.01V (R R )R R (R R )2R 2120+∆∆Ω=⋅-=⋅=⋅=+∆+++∆Ω o u U E K 1R /R 2
===∆ R3、R4可以进行温度补偿。
2-11 一台采用等强度梁的电子秤,在梁的上下面各贴有两片电阻应变片,做成称重传感器,如图所示。
已知
l=100mm,b=11mm,t=3mm,E=2.1*104N/mm 2,接入直流四臂差动电桥,供电电压为6V 。
当称重0.5kg ,电桥的输出电压U0为多大?
解:由U0=UKM/(EM)=UKFI/(Ebt 2/6)=6x6x
2x0.5x9.8x100/(2.1x104x11x32)=17mv。