检测与传感技术练习题及解答.pptx
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1、一、电阻式传感器1、何为金属的电阻应变效应?怎样利用这种效应制成应变片?解:金属的电阻应变效应是指当应变片的结构尺寸发生变化时,其电阻也发生相应的变化。将应变片粘贴在各种弹性敏感元件上,当弹性敏感元件感受到外力、位移、加速度等参数作用时,弹性敏感元件产生应变,再通过粘贴在上面的电阻应变片将其转换成电阻的变化。通常,它主要由敏感元件、基底、引线和覆盖层等组成,其核心元件是电阻应变片(敏感元件),主要作用是实现应变电阻的变换。第1页/共25页2、两金属应变片R1和R2阻值均为120,灵敏系数K=2;两应变片一受拉,另一受压,应变均为800。两者接入差动直流电桥,电源电压U=6V。求:(1)R和R/
2、R;(2)电桥输出电压UO。已知条件:(1)R1=R2=120,(2)灵敏系数(3)轴向应变(4)电源电压U=6V解:由上述公式可知 R1R3R4R2U=6VUOAB+第2页/共25页 3、在材料为钢的实心圆柱形试件上,沿轴线和圆周方向各贴一片电阻为120的金属应变片R1和R2,把这两个应变片接入差动电桥如右图。若钢的泊松系数 0.285,应变片的灵敏系数k2,电桥电源电压U2V,当试件受轴向拉伸时,测得应变片R1 的电阻变化值 ,试求电桥的输出电压U0。解:有轴向形变和径向形变,是半桥双臂,所以第3页/共25页4、金属应变片与半导体应变片在工作原理上有何不同?解:金属应变片主要由几何尺寸的形
3、变决定,其电阻率的变化很小,忽略不计;半导体应变片是基于压阻效应,由电阻率的变化决定。第4页/共25页二、电容式传感器作业 1、上图为变介电常数式电容传感器 ,其中 若有 :(1)(2)(3)并如何设计成差动式?解:并有 所以:进而可知:差动式的设计如下:2 1CA CBxlxd2d12 1CA CBlx+xd2d1x+x2 1xld2lx第5页/共25页2、如图,C1与C2是两个差动式传感器的两个电容,A1、A2是电压两个比较器,Ur是参考电压,电源电压为U,设接通电源时,Q为高电平。试作图分析uA、uB、uAB、UF、UG的电压波形图(分C1=C2与C1=C2两种情况)解:先A高,对C1充
4、电,当UFUr时翻转,于是A低,C1放电。B与A相反。图略双稳态触发器A1A2UrQ A R1Q B R2VD1VD1C1C2uABFG第6页/共25页3、如右图(1、3为固定极,2为可动极板)所示电容式传感器,其可动极筒外径为9.8mm,定极内径为10mm,上下遮盖长度各为1mm,试求两个电容值?当供电频率为60KHz时,求它们的容抗值?解:容抗值第7页/共25页4如右图(1为固定极,2为可动极板)所示的电容式传感器,极板宽度b4mm,间隙,极板间介质为空气,试求其静态灵敏度。若动极板移动2mm,求其电容变量。解:第8页/共25页三、电感式传感器某螺管型差动式自感传感器(如右图,1、4为圆盖
5、,2为磁筒,3为磁心)的结构参数为N800匝,h10mm、t6mm、2mm(磁心直径)、10mm(螺管线圈内径),并设 1.30,(1)试求在平衡状态下单个线圈的电感量 =?(2)若将其接入变压器电路,电桥变压器二次侧电源频率为10000Hz,u/20.9V,设电感线圈有效电阻可以忽略,求该传感器的灵敏系数?解:(1)第9页/共25页(2)实质为调相电路10总灵敏度:当铁芯发生位移后:当铁芯发生位移后:即第10页/共25页五、热电偶传感器1、将一灵敏度为0.08mV/的热电偶与电压表相连接,电压表接线端是50,若电位计上读数为60mV,热电偶的热端温度是多少?解:冷端温度为50,等效热电势:0
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