传感器与测量系统的一般特性

第二章 传感器与测量系统的一般特性

2-1：有两个传感器测量系统，其动态特性可以分别用下面两个微分方程描述，试求这两个系统的时间常数和静态灵敏度K 。

（1）T y dt

dy 5105.1330-⨯=+ 式中y ：输出电压（V ），T ：输入温度（℃）

（2）x y dt

dy 6.92.44.1=+ 式中y ：输出电压（mV ），x ：输入压力（pa ）

2-2: 已知一热电偶的时间常数τ=10s ，如果用它来测量一台炉子的温度，炉内温度在540℃至500℃之间接近正弦曲线波动，周期为80s ，静态灵敏度K=1。试求该热电偶输出的最大值和最小值。以及输入与输出之间的相位差和滞后时间。 2-3: 某加速度传感器的动态特性可用如下的微分方程来描述：

x y t y t

y 1010322100.111025.2d d 100.3d d ⨯=⨯+⨯+ 式中y ：输出电荷量（pC ）x ：输入加速度值（m/s 2）试确定该传感器的ω0、ξ和k 的大小。

2-4:某压力传感器的校准数据如下表所示，试分别用端点连线法和最小二乘法求非线性误差。并计算迟滞和重复性误差；写出端点连线法和最小二乘法拟合直线方程。

2-5：一只二阶力传感器系统，已知其固有频率f 0=800Hz ，阻尼比ξ=0.14，现用它作工作频率f =400Hz 的正弦变化的外力测试时，其幅值比A(ω)和相位角φ(ω)各为多少；若该传感器的阻尼比ξ=0.7时，其A(ω)和φ(ω)又将如何变化?

2-6 设有两只力传感器均可作为二阶系统来处理，其固有振荡频率分别为800Hz 和1.2kHz ，阻尼比均为0.4。今欲测量频率为400Hz 正弦变化的外力，应选用哪一

只?并计算将产生多少幅度相对误差和相位差。

2-7 某一测量范围为0~1000 ºC的一体化热电偶温度仪表出厂前效验，其刻度标尺上的各点测量结果如下表所示：

(1)求出该温度仪表的最大绝对误差值；

(2)确定该温度仪表的精度等级；

(3)如果工艺上允许的最大绝对误差为±8ºC，问该温度仪表是否符合要求?

2-8 .某测温系统由铂电阻温度传感器、电桥、放大器和记录仪四个环节组成，各自的灵敏度分别为：0.4Ω/ºC、0.02V/Ω、100（放大倍数）、0.2cm/V。

（1）求该测温系统的总灵敏度；

（2）已知记录仪笔尖位移为8cm时，求所对应的温度变化值。

2-9 .有一传感器，其实测的输入/输出特性曲线（校准曲线）与拟合直线的最大偏差为∆L max=4ºC，而理论满量程测量范围为（-40~120）ºC，试求该传感器的线性度。

2-10 某压电加速度传感器，出厂时标出的电压灵敏度为100mV/g，由于测试需要需要加长导线，因此需要重新对加速度传感器的灵敏度进行标定，如果在能作50Hz和1g的振动标定台上进行标定，选用电压放大器的放大倍数为100，标定用晶体管毫伏表上指示电压为9V，试计算加速度传感器的电压灵敏度K，并与原灵敏度比较。

2-11.某测温系统由以下四个环节组成，各自灵敏度如下：铂电阻温度传感器：0.5 Ω/ºC；电桥：0.01V/Ω；放大倍数：100（放大倍数）；笔式记录仪：0.1cm/V。

求：（1）测温系统的总灵敏度；

（2）记录仪笔尖位移为4cm时，所对应的温度变化值。

2-12 某位移传感器，在输入量变化5mm时，输出电压变化为300mV，求其灵敏度。

2-13 .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：k1=0.2 mV/ºC 、k2=2.0V/mV、k3=5.0mm/V，求系统的总灵敏度。