传感器试题库2011(13)

mmH2O，测量范围为0~100 mmH2O，输出电压为0~300 mV，噪声系数C=2。问：哪个传感器噪声电平大？大多少？

362解：根据传感器灵敏度计算式K=△Y/△X，得

电感压力传感器 K1=（500－0）/（250－0）=2Mv/mmH2O 电容药理传感器 K2=（300－0）/（100－0）=3Mv/mmH2O

由最小检测量计算式M=CN/K，得噪声电平N=KM/C，分别计算结果如下：

KM2?0.5?0.5mv 电感压力传感 N1?11?C2KM2?0.5?0.5mv 电容压力传感器 N1?11?C2答：电感压力传感器噪声电平大，?N?N2?N1?0.25mv 。

dQ0+2Q0=2310-3 Qi ，式中为水银柱高dt度（m）；Qi 为被测温度（℃）。试确定该温度计的时间常数和静态灵敏度系数。

dY?a0Y?b0X，此363解：该温度计为一阶传感器，其微分方程基本形式为a1dt式与已知微分方程比较可知时间常数与静态灵敏度系数，即：

363、某玻璃水银温度计微分方程式为4

?=K?a14??2sa02b02?10??10?3m?Ca02?3

364、某压电式加速器计动态特性可用下述微分方程描述；

?2q3dq1010?3.0?10?2.25?10q?11.0?10a，式中q为输出电荷量（PC）；a为输2?tdt入加速度（m/s2 ）.

试确定该加速度计的静态灵敏度系数K值；测量系统的固有振荡频率ω0 及阻尼比数?。

364解：该加速度计为二阶传感器，其微分方程基本形式为：

?2YdYa22?a1?a0Y?b0X ?tdt此式与已知微分方程式比较可得： 静态灵敏度系数K=

b0=11.031010 /2.2531010 =4.89pC/（m/s2 ） a0固有振荡频率W0 =?0?aa022.25*105??1.5?10rad/s

110 36

阻尼比?=

a12a0a2?3.0?10322.25?10?110?0.01

365、已知某一阶传感器的传递函数ω（p）=1/（?p+1），?=0.001s 。求该传感器输入信号工作频率范围。

365解：由题目可知该一阶传感器的频率传递函数ω（jω）=1/（1+jω?）,幅频特性B/A=|ω(jω)|=1/1+(j? )2 。曲线如图所示。由图可知当B/A B/A>0.707时1 输出信号失真较小，测量

结果比较精确，故取此范围为工作段。则

0.707

又ωτ=1，即ω=1/τ=2*f故

所以输入信号工作范围0~159Hz。 计算题365题图

366、已知某温度计测量范围0~200℃。检测测试其最大误差△Ymax=4℃，求其满度相的误差，并根据精度等级标准判断精度等级。 366解：YFS=200－0=200 由A=ΔA/YFS＊100％有 A＝4/200＊100％＝2％。 精度特级为2.5级。

367、检定一台1.5级刻度0~100Pa压力传感器，现发现50Pa处误差最大为1.4Pa，问这台压力传感器是否合格？

367解：根据精度定义表达式：A＝ΔA/AyFS*100%,由题意可知：A＝1.5％，YFS＝100

所以 ΔA＝A YFS＝1.5 因为 1.4＜1.5 所以 合格。

368、检验一台量程为0~250mmH2O的差压变送器，当差压由0上升至100 mmH2O时，差压变送器读数为98 mmH2O；当差压由250 mmH2O下降至100 mmH2O时差压变送器读数为103 mmH2O，问此仪表在该点迟滞（变差）是多少？ 368解：Δhmax＝103－98＝5 YFS＝250－0＝250

故δH＝Δhmax/YFS*100%＝2% 故此在该点的迟滞是2％。

369若一阶传感器的时间τ=0.01s，传感器响应幅值差在10%范围内，此时ωτ最高值为0.5，试求此时输入信号的工作频率范围？

37

B0.1 1 2

ωτ

369解：因为传感器响应幅值差值在10％以内，且Wτ≤0.5，W≤0.5/τ，而w=2πf,

所以 f=0.5/2πτ≈8Hz

即传感器输入信号的工作频率范围为0∽8Hz

370、某测量系统的动态微分方程为30dY/dX+3y=1.5315-5X，式中Y为输出电压（V）；X为输入压力（Pa）。求该系统的时间常数和静态灵敏度。 370解：此为一阶传感器，其微分方程为a1dy/dx+a0y=b0x 所以 时间常数τ＝a1/a0=10s

K=b0/a0=5*10-6V/Pa

371、己知某位移传感器，当输入量△X= 10μm，其输出电压变化量△U=50 mV。求其平均灵敏度K1为多少?若采用两个相同的上述传感器组成差动测量系统则该差动式位移传

感器的平均灵敏度K2为多少?

371解：由传感器灵敏度的定义有： K＝

?y50mv??5mv/?m ?x10?m若采用两个相同的传感器组成差动测量系统时，输出仅含奇次项，且灵敏度提高了2倍，为10mv/μm.

372、如果将100Ω电阻应变片贴在弹性试件上，若试件受力横截面积S=0.5310-4m2，弹性模量 E=231011N/m2，若有F=53104N的拉力引起应变电阻变化为1Ω。试求该应变片的灵敏度系数？

372解：由题意得应变片电阻相对变化量△R/R=1/100。

根据材料力学理论可知：应变? =?/E（ ?为试件所受应力， ? =F/S），故应变 ? =F/S2E=53104/0.5310-43231011=0.005 应变片灵敏度系数

K=△R/R/ ? =1/100/0.005=2

l?3373、一台用等强度梁作为弹1性元件的电子秤，在梁上、下面各

r贴两片相同的电

?24F阻应变片

（K=2）如图（a）所示。已知l=100mm、b=11mm、t=3mm，E=23计算题373题图 42

10N/mm。现将四个应变片接入图（b）直流桥路中，电桥电源电压U=6V。当力F=0.5kg时，求电桥输RR出电压UO=？

373解：由图（a）所示四片相同电阻应变片贴于等强度梁U上、下面各两片。当重力F作用梁端部后，梁上面R1和

R3产生正应变电阻变化而下表面R2和R4则产生负应变

RRbtRR 12

0R 3R4 38

电阻变化，其应变绝对值相等，即 ?1= ? 3=│- ? 2┃=┃- ? 4┃ 电阻相对变化量为

△R1/R1=△R3/R3=┃-△R2/R2┃ =┃-△R4/R4┃=△R/R=K2 ?

现将四个应变电阻按图（b）所示接入桥路组成等臂全桥电路，其输出桥路电压为

UO=U?*△R/R=K??*U =K?*??*6Fl/bt2E

=2363（630.539.83100）/（11332323104） =0.0178=17.8mv

374、采用四片相同的金属丝应变片（K=2），将其贴在实心圆柱形测力弹性元件上。如图（a）所示，力F=1000kg。圆柱断面半径r=1cm，杨F 氏模量E=23107N/cm2，泊松比? =0.3。求（1）画出应变片在圆柱上贴粘位置及相应测量桥路原理图；（2）各应变片的应变? =？RR3 1 电阻相对变化量△R/R=？ 374解：（1）按题意采用四个相同应变片测力弹性元件，贴的位

置如图374（a）所示。 R2 R4 R1、R3沿轴向受力F作用下产生正应变 * 1＞0， ? 3＞0；

R2、R4沿圆周方向贴则产生负应变

F ? 2＜0， ? 4＜0。

四个应变电阻接入桥路位置入图（b）所示。从而组成全桥测量

计算题374题图

电路可以提高输出电压灵敏度。

（2） ?1＝? 3＝?/E ＝F/(SE)＝100039.8/（233.14312323107）＝1.56310－4＝156 ? ?

?2＝ ?4＝－ ? F/SE＝－0.331.56310－4

=－0.47310－4＝－47 ? ?

△R1/R1＝△R3/R3＝k1 ? ＝231.56310－4 =3.12310－4

△R2/R2＝△R4/R4＝－k2 ?＝-230.47310－4＝-0.94310－4

375、采用四片相同的金属丝应变片（K=2），将其贴在实心圆柱形测力弹性元件上。如图（a）所示，力F=1000kg。圆柱断面半径r=1cm，杨氏模量E=23107N/cm2，泊松比? =0.3。应变片在圆柱上贴粘位置及相应测量桥路原理如图所F 示，若各应变片的应变为?1＝? 3＝156 ? ?， ?2＝?4＝－47 ? ?，（1）若供电桥压U=6V，求桥路输出电压UO＝？

R3 （2）此种测量方式能否补偿环境温度对测量的影响？说明原因。 R1 375解： 1?R1?R2?R3?R41?R1?R2( …… 此处隐藏：2445字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……