传感器计算题目总结答案

传感器计算题目总结答案

传感器计算题目总结

第二章

1 一光电管与5k Ω电阻串联，若光电管的灵敏度为30µA/lm，试计算当输出电压为2V 时的入射光通量。 解：外光电效应所产生的电压为L

L o

R K IR U ϕ==

R L 负载电阻，I 光电流，ϕ入射光通量。K 光电管的灵敏

度，单位A/lm 。

入射光通量为lm

KR

U

L

o 13.135000

10

3026

=⨯⨯=

=-ϕ

2 光敏二极管的光照特性曲线和应用电路如图所示，图

中l 为反相器，R L 为20kΩ，求光照度为多少lx 时U o 为高电平。【DD

i

V U

2

1

<】

解：当反相器的输入i

U 满足翻转条件DD

i

V U

2

1<时，反相器

翻转，o U 为高电平。现图中标明V

U

DD

5=，所以i

U 必须小于

2.5V ，o

U 才能翻转为高电平。由于光敏二极管的伏安特性十分平坦，所以可以近似地用欧姆定律来计算φ

I 与o

U 的

关系。

()DD

L DD

V R I V

2

1

<-

φ

mA

A R V V I L DD

DD 125.010125.010205.252133

=⨯=⨯-=->-φ

从图中可以看出光敏二极管的光照特性是线性的，所以根据比例运算得到mA

I

125.0=φ

时的光照度0

E

3

.03000

125.00=E

所以lx E

1250125.03

.03000

=⨯=

即光照度E 必须大于

lx

E 12500=时o

U 才为高电平。

第四章

1 一热敏电阻在0℃和100℃时，电阻值分别为200kΩ和10kΩ。试计算该热敏电阻在20℃时的电阻值。

2 将一支灵敏度为0.08mv/0C 的热电偶与电压表相连，

电压表接线端处温度为500C ，电压表读数为60 mv ，求热电偶热端温度？

3 用一K 型热电偶测量温度，已知冷端温度为40℃，用高精度毫伏表测得此时的热电动势为29.186mV ， 求被测的热端温度大小？

解：

29.186+1.612=30.798mV 热端温度为740℃

第五章

1 图为一直流应变电桥，E = 4V ，R1=R2=R3=R4=350Ω， 求：

①R1为应变片其余为外接电阻， R1增量为△R1=3.5Ω 时输出U 0=?。

②R1、R2是应变片，感受应变极性大小相同，其余为电阻，电压输出U 0=?。

③R1、R2感受应变极性相反,输出U 0=?。

④R1、R2、R3、R4都是应变片,对臂同性，邻臂异性，电压输出U 0=?。

温度 (℃) 40 739 740 741

电势值

(mV )

1.612 30.757 30.798 30.84

2 如图所示为等强度梁测力系统，R1为电阻应变片，应变片灵敏度系数k = 2.05，未受应变时R1 = 120Ω，当试件受力F 时，应变片承受平均应变ε= 8×10−4，求（1）应变片电阻变化量ΔR1和电阻相对变化量ΔR1

/R1。

（2）将电阻应变片置于单臂测量电桥，电桥电源电压为直流3V ，求电桥输出电压是多少。

3 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。

解：

6

1

01

3

2

02

6

1

01

3

2

01

3

3*10

4

3

3*10

4

3

6*10

2

3

6*10

2

K

U V

K

U V

K

U V

K

U V

ε

ε

ε

ε

-

-

-

-

==

==

==

==

单臂：

半桥：

4 如图所示气隙型电感传感器，衔铁断面积S=4×4mm2，气隙总长度δ=0.8mm，衔铁最大位移△δ =0.08 mm，激励线圈匝数N=2500匝，导线直径d=0.06mm，电阻率ρ=1.75×10-6Ω·cm。当激励电源频率f=4000Hz时，

忽略漏磁及铁损。空气磁导率7

=410/m

H

μπ-

⨯。要求计算电感的最大变化量。

解：7

7

0.8

4*10

4*3.14*16*10

m

l mm

R

S mm

μ-

===

2

7

2500*2500

0.156

4*10

m

W

L H

R

===

0.08

**0.1560.0312

/20.4

L L H

δ

δ

∆

∆===

5 已知变隙式电感传感器的铁芯截面积A＝1.5cm2，磁

路长度L＝20cm，相对磁导率

r

μ=5000，每个气隙δ0=0.5cm，△δ=1.0mm，真空磁导率μ0=4π*10-7H/m，线圈匝数W=3000，7

=410/m

H

μπ-

⨯，如下图所示，求单端