唐文彦《传感器》习题答案

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1、第一章思考题与习题1、什么是传感器的静态特性？它有哪些性能指标？答：输入量为常量或变化很慢情况下，输出与输入两者之间的关系称为传感器的静态特性。它的性能指标有：线性度、迟滞、重复性、灵敏度与灵敏度误差、分辨率与阈值、稳定性、温度稳定性、抗干扰稳定性和静态误差（静态测量不确定性或精度）。2、传感器动特性取决于什么因素？答：传感器动特性取决于传感器的组成环节和输入量，对于不同的组成环节（接触环节、模拟环节、数字环节等）和不同形式的输入量（正弦、阶跃、脉冲等）其动特性和性能指标不同。3、某传感器给定相对误差为2

2、%FS，满度值输出为50mV，求可能出现的最大误差δ（以mV 计）。当传感器使用在满刻度的1/2 和1/8 时计算可能产生的百分误差。并由此说明使用传感器选择适当量程的重要性。已知：g=2%FS,y FS=50mV；求：δm=？解：dm ∵g=´100%；yFS∴d=g·y ´100%=1 mVmFS1dm 1 若:y=y 则: g=´100 %=´100 %=4 %FS1FS2y25 FS11dm 1 若:y=y 则: g=´100 %=´100 %=16 %FS2FS8y6 .25 FS2由此说明,在

3、测量时一般被测量接近量程(一般为量程的 2/3 以上),测得的值误差小一些。04、有一个传感器，其微分方程为30dy/ dt +3 y =0 .15 x ，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τ和静态灵敏度 k。已知：30dy/ dt +3 y =0 .15 x ；求：τ=？，k=?解：将30dy/ dt +3 y =0 .15 x 化为标准方程式为：10dy/ dt +y =0 .05 x dy与一阶传感器的标准方程：t+y =kx比较有：dtìt=10(s)í0îk =

4、0. 05(mV /C)5、已知某二阶系统传感器的自振频率 f0=20kHz,阻尼比ξ=0.1，若要求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。已知：f0=20kHz, ξ=0.1。求：g<3%时的工作频率范围。解：二阶传感器频率特性(p141—30 式)k ∵k(w)=2222(1-wt)(2xwt)1 k -k (w)1∴g==1-<3% k (1-w2t2)2(2xwt)2ìw=2pf=125. 6kHz 00ïï1式中：ít==8ms wï0ïîx=0. 1则有：1 1 -<3

5、 %2222(1 -wt)+(2 xwt)1 -3 %<1 -<3 %2222(1 -wt)+(2 xwt)ì1 1 ->-0 .03 ï2222ï(1 -wt)+(2 xwt)íï1 1 -<0 .03 ï(1 -w2t2)2+(2 xwt)2îì(1 -w2t2)2+(2 xwt)2>1 / 1 .03 ïí2222ïî(1 -wt)+(2 xwt)<1 / 0 .97 2222ìï(1 -wt)+(2 xwt)>0 .943 í2222ïî(1 -wt)+(2 xwt)<1 .063 2244ìï1

6、 -1 .96 wt+wt>0 .943 í2244ïî1 -1 .96 wt+wt<1 ,063 222ìï(0 .98 -wt)>0 .903 í222ïî(0 .98 -wt)<1 .023 ì220 .98 -wt>0 .95 (1 )ïí22ïî0 .98 -wt<1 .011 (2 )由（1）式：22ìï0 .98 -wt>0 .95 í22ïî0 .98 -wt<-0 .95 ìw1<21 .7 kHzíw>173 .7 kHzî2由（2）式：2 22ìï0 .98 -wt<1 .011 í

7、22ïî0 .98 -wt>-1 .011 ìw1>0 íw<176 .3 kHzî2即：æ0£w£21 .7 kHzççè173 .7 kHz£w£176 .3 kHz取：0£w£21. 7kHz则有：0£f£21 .7 kHz/ 2 p=3 .44 kHz第二章思考题与习题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？答：（1）当金属丝在外力作用下发生机械变形时，其电阻值将发生变化，这种现象称为金属的电阻应变效应。（2）应变片是利用金属的电阻应变效应，将金属丝绕成栅形，称为敏感栅。并将其粘贴

8、在绝缘基片上制成。把金属丝绕成栅形相当于多段金属丝的串联是为增大应变片电阻，提高灵敏度，2、什么是应变片的灵敏系数？它与电阻丝的灵敏系数有何不同？为什么？答：（1）应变片的灵敏系数是指应变片安装于试件表面，在其轴线方向的单向应力作用下，应变片的阻值相对变化与试件表面上安装应变片区域的轴向应变之比。DR /R k=e（2）实验表明，电阻应变片的灵敏系数恒小于电阻丝的灵敏系数其原因除了粘贴层传递变形失真外，还存在有恒向效应。3、对