传感器技术习题答案

《传感器技术习题答案》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、传感器原理与应用习题参考答案1第1章21.5有一温度传感器，微分方程为30dy/dt+3y=0.15x，其中y为输出电压（mV），x为输入温度（C）。试求该传感器的时间常数和静态灵敏度。解：传感器的微分方程为30dy/dt+3y=0.15x即10dy/dt+y=0.05x与标准形式τdy/dt+y=S0x对比所以，时间常数τ=10s静态灵敏度S0=0.05mV/C31.6某力传感器属二阶传感器，固有频率为1000Hz，阻尼比为0.7，试求用他测量频率为600Hz的正弦交变力时的振幅相对误差和相位误差。解：振幅相对误差相对误差δ=0.9469-

2、1=-5.31%ω0=2π×1000rad/S，ξ=0.7，ω=2π×600rad/S41.7、已知某二阶系统传感器的自振频率f0=20kHz，阻尼比ξ=0.1，若求出传感器的输出幅值误差小于3%，试确定该传感器的工作频率范围。解：二阶系统传感器的幅频特性当ω=0时，A(ω)=1，无幅值误差，当ω>0时，A(ω)一般不等于1，即出现幅值误差。若要求传感器的幅值误差不大于3%，应满足0.97A(ω)1.03。5解方程得ω1=1.41ω0。解方程得ω2=0.172ω0，ω3=1.39ω0。6由于ξ=0.1，根据二阶传感器的特性曲线知，上面三个解确

3、定了两个频段，即0~ω2和ω3~ω1，前者在特性曲线谐振峰左侧，后者在特性曲线谐振峰右侧。对于后者，尽管在该频段内也有幅值误差不大于3%，但是，该频段相频特性很差而通常不被采用。所以，只有0~ω2频段为有用频段。由ω2=0.172ω0得fH=0.172f0=3.44kHz，工作频率范围即为0~3.44kHz。所以,频率范围ω＜＜ω071.8设有两只力传感器均可作为二阶系统处理，固有频率分别为800Hz和1.2kHz，阻尼比均为0.4，今欲测量频率为400Hz正弦变化的外力，应选用哪一只？并计算所产生的振幅相对误差和相位误差解：对二阶传感器系统处理

4、，欲使测量无失真，则工作频率应小小于固有频率，显然本题应选固有频率为1.2kHz的传感器8已知ω0=2π1200，ω=2π400，ξ=0.4，代入上式幅频特性即是传感器输出输入幅值的比，对于归一化方程，若要求传感器的输出幅值误差所以振幅相对误差δA=(A-1)/1=1.0776-1=0.0776=7.76%9相频特性即相位误差为-16.70°10第2章112.6材料为钢的实心圆柱形式试件上，沿轴线和圆周方向各贴一片电阻为120Ω的金属应变片R1和R2，把这两应变片接入电桥（见图2.3.2）。若钢的泊松系数，μ=0.285应变片的灵敏系数K=2，电

5、桥电源电压U=2V，当试件受轴向拉伸时，测得应变片R1的电阻变化值，△R1=0.48Ω,试求①轴向应变量；电桥的输出电压。图2.3212解：①轴向应变量电桥的输出电压。13142.9一测量吊车起吊重物的拉力传感器如题图2.34（a）所示。R1、R2、R3、R4按要求贴在等截面轴上。已知：等截面轴的截面积为0.00196m2，弹性模量E=21011N/m2，泊松比μ=0.3，且R1=R2=R3=R4=120Ω，K=2，所组成的全桥型电路如图2.34(b)所示，供桥电压U=2V。现测得输出电压U0=2.6mV。求：（1）等截面轴的纵向应变及横向

6、应变为多少？（2）力F为多少？图2.3415解答:(1)等截面轴的纵向应变等截面轴的横向应变1617(2)力F182.10已知：有四个性能完全相同的金属丝应变片（应变灵敏系数K=2），将其粘贴在梁式测力弹性元件上，如图2.35所示。在距梁端b处应变计算公式：，设力p=1000N，b=100mm，t=5mm，w=20mm，E=2105N/mm2。求：图2.34（1）在梁式测力弹性元件距梁端b处画出四个应变片粘贴位置，并画出相应的测量桥路原理图；（2）求出各应变片电阻相对变化量；（3）当桥路电源电压6V时，负载电阻为无穷大，求桥路输出电压U0是多少

7、？（4）这种测量法对环境温度变化是否有补偿作用？为什么？19解：（1）为了提高灵敏度，在梁式测力弹性元件距梁端b处四个应变片粘贴位置如图，R1和R3在上面，R2和R4在下面，位置对应。相应的测量桥路如图；（2）求各应变片电阻相对变化量20（4）当温度变化时，桥臂电阻的相对变化（3）当桥路电源电压6V时，负载电阻为无穷大，桥路输出电压U0是电桥的输出所以，这种测量法对环境温度变化有补偿作用，因为是全桥差动，温度的影响被抵消了。212.13图1.19（a）所示在悬臂梁距端部为L位置上下面各贴两片完全相同的电阻应变片R1、R2、R3、R4。试求，（c）

8、（d）（e）三种桥臂接法桥路输出电压对（b）种接法输出电压比值。图中U为电源电压，R是固定电阻并且R1=R2=R3=R4=R，U0为桥路