[讲解]_传感器习题及部分解答(shb)

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1、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-•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貝-有的独特优点。(1)这类传感器结构简单，使用方便，性能稳定、町靠；⑵易于实现测试过程口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

2、。已知梁的L=100mm,h=3mm,梁的弹性模量E=2.1xl04N/mm2o将应变片接入直流四臂电路，供桥电压Usr=12Vo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£=6FL/bh2E]///////3—个量程为10RN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=2.1xl011Pao要求；(

3、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10V时，计算传感器的输出电压解：仃).全桥电路如下图所示(2).圆桶截面积£=开(0—厂2)=59.7x10、应变片1、2、3、4感受纵向应变；勺=占2=昌=t=耳应变片5、6、7、8感受纵向应变；S=S=6=鬼=Ey满量程时:=2.0x10xl0359.7xlO^x2.1xlOnx!20=0.1910AE、R=A7?2==A&=上e*R=KAA5==bRq=△凤=—沁R=—0.3x0.191=—0.0573T7pA?7=—^(

4、1+a)—2'}AE=12x2.0x(l+0.3)鼻=1.037x10^2?2'/59.7xl0^x2.1xl011双臂差动电桥的输出电压，并比较两种悄4、以阻值R=120Q,灵敏系数K=2.0的电阻应变片与阻值120Q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2皿和2000^吋，分別求出单臂、况下的灵敏度。解：依题意单臂：并动:uoU3—Lks=—x2.0x8=443xlO“(V),3xIO"3(V),(£=2m£)(g=2000“g)U。丛kJx2.0xx226xW6(V),6x10-3(V),(£=

5、2000"w)灵敏度:_h(/r/4=1.5xlO-6(V///f),(单臂)—1*4/2=3x10“差动)2£可见，差动工作时，传感器及其测量的灵敏度加倍。5、一台采用等强度梁的电子称，在梁的上下两面各贴有两片电阻应变片，做成称重传感器，如图2・12（见教材，附卜）所示。已知l=10mm,bo=llmm,h=3mm,E=2.1X104N/mm2,K=2,接入直流四臂差动电桥，供桥电压6V,求其电压灵敏度（&=5压）。当称重0・5kg时，电桥的输出电压U。为多大？解：等强度梁受力F时的应变为6FI&—-Zh2bQE当上下各贴两片应变片，并

6、接入四臂差动电桥小时，具输出电压:匕KS甲-4h2b.E则其电压灵敏度为=K^=2.?6X100X64h2hoE32xllx2.1x104UoKu=—F=3.463x1O'3(V/N)=3.463(mV/N)当称重F=0.5kg=0.5x9.8N=4.9N时，输出电压为Uo=KuF=3・463x4・9=16.97(mV)第3章光电式传感器1.什么是光电效应？什么是内、外光电效应？当用光照射物体时，物体受到一连串具冇能量的光子的轰击，于是物体材料中的电子吸收光子能量而发生相应的电效应（如电阻率变化、发射电了或产生电动势等）。这种现象称为光电

7、效应。2试比较光敏电阻、光电池、光敏二极管和光敏三极管的性能差界.给出什么情况下应选用哪种器件最为合适的评述。3假如打算设计一种光电传感器，用于控制路灯的自动亮灭（天黑自动点亮，天明白动熄灭）。试问可以选择哪种光电器件?试设计电路。4光电转速传感器的测量原理是将被测轴的转速变换成相应频率的脉冲信号，然后，测出脉冲频率即可测得转速的数值。试根据这一思路画出光电转速传感器的检测变换部分的工作原理示意图，图中的光电转换元件选用哪种光电器件比较合适?为什么？5利用光敏器件制成的产品计数器，具有非接触、安全可靠的特点，可广泛应用于自动化生产线的产品

8、计数，如机械零件加工、输送线产品、汽水、瓶装酒类等。还可以用来统计出入口入员的流动情况。试利用光电传感器设计一产品自动计数系统，简述系统工作原理。产品计数器的工作原理，如图所示。产品在传送带上