检测与传感技术练习题及解答学习教案.pptx
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1、会计学1检测与传感技术检测与传感技术(jsh)练习题及解答练习题及解答第一页,共26页。一、电阻一、电阻(dinz)式式传感器传感器1 1、何为金属的电阻应变效应?怎样利用这种效应、何为金属的电阻应变效应?怎样利用这种效应、何为金属的电阻应变效应?怎样利用这种效应、何为金属的电阻应变效应?怎样利用这种效应制成应变片?制成应变片?制成应变片?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解:金属的电阻应变效应是指当应变片的结构尺解:金属的电阻应变效应是指当应变片的结构尺解: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。寸发生变化时,其电阻也发生相应的变化。寸
2、发生变化时,其电阻也发生相应的变化。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,当弹将应变片粘贴在各种弹性敏感元件上,当弹将应变片粘贴在各种弹性敏感元件上,当弹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、加速度等参数性敏感元件感受到外力、位移、加速度等参数性敏感元件感受到外力、位移、加速度等参数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,再通过粘贴作用时,弹性敏感元件产生应变,再通过粘贴作用时,弹性敏感元件产生应变,再通过粘贴作用时,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。在上面的电阻应
3、变片将其转换成电阻的变化。在上面的电阻应变片将其转换成电阻的变化。在上面的电阻应变片将其转换成电阻的变化。通常,它主要通常,它主要通常,它主要通常,它主要(zh(zh yo)yo)由敏感元件、基底、引由敏感元件、基底、引由敏感元件、基底、引由敏感元件、基底、引线和覆盖层等组成,其核心元件是电阻应变片线和覆盖层等组成,其核心元件是电阻应变片线和覆盖层等组成,其核心元件是电阻应变片线和覆盖层等组成,其核心元件是电阻应变片(敏感元件),主要(敏感元件),主要(敏感元件),主要(敏感元件),主要(zh(zh yo)yo)作用是实现应变作用是实现应变作用是实现应变作用是实现应变电阻的变换。电阻的变换。电
4、阻的变换。电阻的变换。第1页/共25页第二页,共26页。2 2、两金属应变片、两金属应变片R1R1和和R2R2阻值均为阻值均为120120,灵敏系数,灵敏系数K=2K=2;两应变片一受拉,另一受压,;两应变片一受拉,另一受压,应变均为应变均为800800。两者接入差动直流电桥,电源电压。两者接入差动直流电桥,电源电压(diny)U=6V(diny)U=6V。求:(求:(1 1)RR和和R/RR/R;(;(2 2)电桥输出电压)电桥输出电压(diny)UO(diny)UO。已知条件:已知条件:(1 1)R1=R2=120R1=R2=120,(2 2)灵敏系数)灵敏系数(3 3)轴向应变)轴向应变
5、(4 4)电源电压)电源电压(diny)U=6V(diny)U=6V解:由上述公式可知解:由上述公式可知 R1R3R4R2U=6VUOAB+第2页/共25页第三页,共26页。3 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、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120120的金属应变片的金属应变片R1R1和和R2R2,把这两个应变片接入差动电桥如右图。若钢的泊松,把这两个应变片接入差动电桥如右图。若钢的泊松系数系数 0.2850.285,应变片的灵敏系数,应变片的灵敏系数k k2 2,电桥电源电压,电桥电源电压U U2V2V,当试件受,当试件受轴向拉伸
6、轴向拉伸(l shn)(l shn)时,测得应变片时,测得应变片R1 R1 的电阻变化值的电阻变化值 ,试求电桥的,试求电桥的输出电压输出电压U0U0。解:有轴向形变和径向形变,是半桥双臂,解:有轴向形变和径向形变,是半桥双臂,所以所以第3页/共25页第四页,共26页。4、金属应变片与半导体应变片在工作原理上有何不同(b tn)?解:金属应变片主要由几何尺寸的形变决定,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页第五页,共26页。二、电容式传感器作业二、电容式传感器作业(zuy)1 1、上图为变介电常数式电容传感器、上图为变介电常数式电容传感器
7、 ,其中,其中 若有若有 :(1 1)(2 2)(3 3)并如何设计成差动式?)并如何设计成差动式?解:解:并有并有 所以所以(su(su y y):进而可知:进而可知:差动式的设计如下:差动式的设计如下:2 1CA CBxlxd2d12 1CA CBlx+xd2d1x+x2 1xld2lx第5页/共25页第六页,共26页。2 2、如图,、如图,C1C1与与C2C2是两个差动式传感器的两个电容,是两个差动式传感器的两个电容,A1A1、A2A2是电压两个比较器,是电压两个比较器,UrUr是参考是参考(cnk(cnk o)o)电压,电源电压,电源电压为电压为U U,设接通电源时,设接通电源时,QQ
8、为高电平。试作图分析为高电平。试作图分析uAuA、uBuB、uABuAB、UFUF、UGUG的电压波形图(分的电压波形图(分C1=C2C1=C2与与C1=C2C1=C2两种情况)两种情况)解:先解:先A A高,对高,对C1C1充电,充电,当当UFUrUFUr时翻转,于是时翻转,于是A A低,低,C1C1放电。放电。B B与与A A相反。相反。图略图略双稳态触发器A1A2UrQ A R1Q B R2VD1VD1C1C2uABFG第6页/共25页第七页,共26页。3 3、如右图(、如右图(1 1、3 3为固定极,为固定极,2 2为可动极板)所示电容式传感为可动极板)所示电容式传感器,其可动极筒外径
9、为器,其可动极筒外径为9.8mm9.8mm,定极内径为,定极内径为10mm10mm,上下,上下遮盖长度各为遮盖长度各为1mm1mm,试求两个电容值?当供电频率为,试求两个电容值?当供电频率为60KHz60KHz时,求它们时,求它们(t men)(t men)的容抗值?的容抗值?解:解:容抗值容抗值第7页/共25页第八页,共26页。4 4如右图(如右图(1 1为固定极,为固定极,2 2为可动极板)所示的电容式传感器,为可动极板)所示的电容式传感器,极板宽度极板宽度b b4mm4mm,间隙,极板间介质,间隙,极板间介质(jizh)(jizh)为空气,试为空气,试求其静态灵敏度。若动极板移动求其静态
10、灵敏度。若动极板移动2mm2mm,求其电容变量。,求其电容变量。解:解:第8页/共25页第九页,共26页。三、电感式传感器三、电感式传感器n n某螺管型差动式自感传感器(如右图,某螺管型差动式自感传感器(如右图,1 1、4 4为圆盖,为圆盖,2 2为磁筒,为磁筒,3 3为为磁心)的结构参数为磁心)的结构参数为NN800800匝,匝,h h10mm10mm、t t6mm6mm、2mm2mm(磁心(磁心直径)、直径)、10mm10mm(螺管线圈(螺管线圈(xinqun)(xinqun)内径),并设内径),并设 1.301.30,(1 1)试求在平衡状态下单个线圈)试求在平衡状态下单个线圈(xinq
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