测试与传感器作业答案

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1、第一章测试技术基础1.用测量范围为-50～150kPa的压力传感器测量140kPa压力时，传感器测得示值为+142kPa，试求该示值的绝对误差、相对误差、标称相对误差和引用误差。解：绝对误差相对误差标称相对误差引用误差2．某压力传感器静态标定的结果如下表所示。试求用端点连线拟合法拟合的该传感器输出与输入关系的直线方程，并试计算其非线性误差、灵敏度和迟滞误差。压力(Pa)输出(mV)01020304050正行程039.779.2119.7159.8200.0反行程040.180.4120.1160.2200.0平均值039.979.8119.9160.0200.0解：端点连线拟合法拟合

2、的直线方程非线性误差灵敏度迟滞误差或3.玻璃水银温度计的热量是通过玻璃温包传导给水银的，其特性可用微分方程表示（式中y为水银柱高度，单位m；x为输入温度，单位℃）。试确定温度计的时间常数τ、静态灵敏度k和传递函数及其频率响应函数。解：时间常数静态灵敏度传递函数频率响应函数4.某热电偶测温系统可看作一阶系统，已知其时间常数为0.5s，静态灵敏度。试计算其幅频特性误差不大于5%的最高工作频率。(幅频特性误差为)解：而5.某测力传感器可作为二阶振荡系统处理，其传递函数为。已知其固有频率为，阻尼率，试问用它测量频率为600Hz的正弦交变力时，其输出与输入幅值比A(ω)和相位差Ψ(ω)是多少？

3、（注意系统）解：第二章工程参数的检测技术（略）1.接触式与非接触式测温装置主要有哪些？试比较接触式测温与非接触式测温的优缺点。2.试简述光学高温计的原理、电测系统图和使用方法。3.试说明真空区域的划分和其物理特征。测量低真空与高真空的真空计主要有哪些？第三章电阻式传感器1.解：对试件：对R1电阻：对R2电阻：2.解：单臂时①相邻桥臂时②相对桥臂时3.解：，，，，4.解：（1）（2）5.解：附加应变第四章电感式传感器1.请画出差动变气隙厚度式电感传感器的结构简图，并简述差动变气隙厚度式电感传感器的工作原理，推导电感总变化量与气隙变化量的关系式，并计算其非线性误差和相对灵敏度。解：结构简

4、图，原理简述略当衔铁向上移动使L1气隙减小Dd时当衔铁向上移动使L2气隙增大Dd时传感器电感总变化量非线性误差相对灵敏度或灵敏度2.紧耦合比例臂电桥有何优点？当负载时，写出电压输出U0表达式，并画图标出式中各项阻抗位置。答：略3.已知差动变气隙厚度式电感传感器线圈绕组匝，衔铁与铁芯气隙，截面积，气隙的磁导率。（1）试求电感线圈的电感L0。（2）若当气隙厚度变化时，总电感变化量解：电感线圈的电感为总电感变化量为4.若已知变压器式交流电桥的工作臂为题3中的差动电感传感器的传感器线圈，而变压器副边的电压值。（1）请画出该传感器与测量电路的工作原理图；（2）并试求当气隙厚度变化时，该测量电桥

5、的输出电压解：变压器式交流电桥差动变气隙厚度式电感传感器电桥输出电压的有效值：5.试以差动变气隙式电感传感器为例，说明差动结构的好处。答：非线性误差差动式简单式相对灵敏度差动式简单式可见：差动式结构可以改善线性、提高灵敏度，还对温度进行补偿，对于干扰、电磁吸力有一定的补偿作用。6.何谓涡流效应？涡流的形成范围和渗透深度与哪些因素有关？影响涡流传感器灵敏度的因素有哪些？答：电涡流效应：块状金属导体置于变化的磁场中或在磁场中作切割磁场线运动时，导体内将产生呈涡旋状的感应电流（电涡流）的现象。涡流的形成范围即是线圈与导体间距离x的函数，又是线圈半径方向r的函数。被测体电阻率愈大，相对磁导率

6、愈小，传感器线圈的激磁电流频率愈低，则电涡流贯穿深度h愈大。灵敏度的影响因素：薄线圈比厚线圈灵敏度高；外径小时灵敏度高；减小线圈电阻，可提高线圈的品质因数；非磁性材料，被测体的电导率越高，灵敏度越高；磁性材料则相反；被测导体的平面不应小于传感器线圈外经D的两倍，否则灵敏度下降；被测导体的厚度应在0.2mm以上，否则灵敏度下降；涡流强度随距离x的增大而迅速减小，为了获得较好的线性和较高的灵敏度，应使x/R<<1，一般取x/R=0.05～0.15。7.试说明电涡流式转速传感器的工作原理和使用特点。答：略第五章电容式传感器1.为什么电感式传感器和电容式传感器一般都采用差动形式？请画出差动变

7、极距型电容传感器的结构简图，并简述其工作原理，推导电容总变化量与极板间距变化量的关系式，并计算其非线性误差和灵敏度。解：差动结构的好处：提高灵敏度、减小非线性误差、温度补偿及电磁吸引力补偿。图略、简述略、推导略。传感器电容总变化量非线性误差相对灵敏度，或灵敏度2.如何改善单极式变极距型电容传感器的非线性？答：（1）由知，增大d0且减小；（2）采用差动结构；（3）采用运算放大器式测量电路。3.图1为电容式液面计传感器原理图。在被测介质放入两个同心园柱状电极，