电大第一次作业电大第一次作业电大第一次作业电大第一次作业.doc

第一次作业 1.答：传感器作为测试系统的第一环节，将被测量转化为人们所熟悉的各种信号，通常传感器将被测量转换成电信号；信号变换部分是对传感器所送出的信号进行加工，如信号的放大、滤波、补偿、校正、模数转换、数模转换等，经过处理使传感器输出的信号便于传输、显示或记录；显示与记录部分将所测信号变为便于人们理解的形式，以供人们观测和分析。 2.答：1）灵敏度高，线性好。2）输出信号信噪比高，这要求其内噪声低，同事不应引入外噪声。3）滞后、漂移小。4）特性的复现性好，具有互换性。5）动态性能好。6）对测量对象的影响小，即“负荷效应”较低。 3.答：1）时间常数 2）上升时间 3）稳定时间（或响应时间） 4）超调量 4.答：1）非线性校正 2）温度补偿 3）零位法、微差法 4）闭环技术 5）平均技术 6）差动技术 7）集成化与智能化 8）采用屏蔽、隔离与抑制干扰措施 5.答：电阻丝在外力作用下发生机械变形时，其电阻值发生变化，这一现象就是电阻丝的应变效应。 设有一段长为 ，截面为 ，电阻率为 的金属丝，则它的电阻为 （3-1） 当它受到轴向力F而被拉伸(或压缩)时，其 、 、 均发生变化，如图3-1所示，如取金属丝是半径为 的圆形截面 ，那么  若金属丝沿长度方向受力而伸长 ，通常将 称为纵向应变，标为 。因为它的数值在通常的测量中甚小，故常用10-6作为单位来表示，称为微应变，标以 。例如ε=0.001就可以表示为 ，称为具有1000微应变。金属丝沿其轴向拉长使其径向缩小，二者之间的关系为 所以 令　　　　　 （3-4） 称为金属丝的灵敏系数，它表示金属丝发生单位轴向应变时所引起的电阻值的相对变化。　　由式(3-4)可知，因应变导致金属电阻值的变化，由两项组成：第一项 表示由于几何尺寸改变引起的电阻变化；另一项 表示单位轴向应变引起电阻率的变化。对于大多数金属电阻丝材料说 则有  上式表明：加载后金属丝电阻相对变化量与轴向应变成正比。 6解： 1） ΔR/R= Kε=2×1000×10-6=0.002 ΔR= KεR=0.002×120=0.24(Ω) 2）因为两金属应变片组成半桥双臂工作电桥，所以 U0=1/2×U×(ΔR/R)=0.005(V) 7. 答 1)恒压源供电： 电桥的输出为： U0=U×【ΔR/(R+ΔRT)】说明了，电桥输出与U成正比，这说明电桥的输出与电源的大小、精度都有关。同时电桥输出U0与ΔRT有关，而且与温度的关系是非线性的，所以用恒压源供电时，不能消除温度的影响。 2）恒流源供电 电阻的输出为：U0=IΔR 电桥的输出与电阻的变化量成正比，即与被测量成正比，当然也与电源电流成正比，即输出与恒流源供给的电流大小、精度有关。但是电桥的输出与温度无关，不受温度影响，这是恒流源供电的优点。恒流源供电时，一个传感器最好配备一个恒流源，这在使用中有时是不方便的。 答 电阻应便式 电阻应变式传感器所粘贴的金属电阻应变片主要有丝式应变片与箔式应变片。 箔式应变片是以厚度为0.002——0.008mm的金属箔片作为敏感栅材料，，箔栅宽度为0.003——0.008mm。丝式应变片是由一根具有高电阻系数的电阻丝(直径0．015--0．05mm)，平行地排成栅形(一般2——40条)，电阻值60——200 Ω，通常为120 Ω，牢贴在薄纸片上，电阻纸两端焊有引出线，表面覆一层薄纸，即制成了纸基的电阻丝式应变片。测量时，用特制的胶水将金属电阻应变片粘贴于待测的弹性敏感元件表面上，弹性敏感元件随着动态压力而产生变形时，电阻片也跟随变形。如下图所示。B为栅宽，L为基长。 　　材料的电阻变化率由下式决定： 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（1） 　　式中； 　　　 　　　由材料力学知识得； 　　 　　 　　　　式中K对于确定购金属材料在一定的范围内为一常数，将微分dR、dL改写成增量ΔR、ΔL,可得 　　　　 　　由式(2)可知，当弹性敏感元件受到动态压力作用后随之产生相应的变形ε,而形应变值可由丝式应变片或箔式应变片测出，从而得到了ΔR的变化，也就得到了动态压力的变化，基于这种应变效应的原理实现了动态压力的测量。 　　1　电阻应变式传感器的分类及特点 　　测低压用的膜片式压力传感器 　　常用的电阻应变式压力传感器包括测中压用的膜片——应变筒式压力传感器 测高压用的应变筒式压力传感器 　　1.1膜片——应变筒式压力传感器的特点 　　该传感器的特点是具有较高的强度和抗冲击稳定性，具有优良的静态特性、动态特性和较高的自震频率，可达30khz以上，测量的上限压力可达到9.6mpa。适