(医用传感器期末复习资料）传感器答案.doc

以下为传感器课件上的例题及答案（答案已经让老师校对过，但不代表会出里面的题型哦！仅供参考） 第一章没有 第二章 2.1、 2.2、有两个传感器测量系统，其动态特性可以分别用下面两个微分方程描述，试求这两个系统的时间常数(和静态灵敏度K。 2.3、一压电式加速度传感器的动态特性可以用如下的微分方程来描述，即 式中，y——输出电荷量，pC；x——输入加速度，m/s2。试求其固有振荡频率(n和阻尼比(。 2.4、已知一热电偶的时间常数(=10s，如果用它来测量一台炉子的温度，炉内温度在540℃至500℃之间接近正弦曲线波动，周期为80s，静态灵敏度K=1。试求该热电偶输出的最大值和最小值。以及输入与输出之间的相位差和滞后时间。(已知热电偶为一阶传感器) 解：依题意，炉内温度变化规律可表示为 x(t) =520+20sin((t)℃ 由周期T=80s，则温度变化频率f=1/T，其相应的圆频率 (=2(f=2(/80=(/40； 温度传感器（热电偶）对炉内温度的响应y(t)为 y(t)=520+Bsin((t+()℃ 热电偶为一阶传感器，其动态响应的幅频特性为 因此，热电偶输出信号波动幅值为 B=20A(()=200.786=15.7℃ 由此可得输出温度的最大值和最小值分别为 y(t)|=520+B=520+15.7=535.7℃ y(t)|=520﹣B=520-15.7=504.3℃ 输出信号的相位差(为 ((ω)= (arctan(ω)= (arctan(2(/80(10)= (38.2( 相应的时间滞后为 (t = 2.5、一只二阶力传感器系统，已知其固有频率f0=800Hz，阻尼比(=0.14，静态灵敏度K=1，现用它作工作频率f=400Hz的正弦变化的外力测试时，其幅值比A(()和相位角((()各为多少；若该传感器的阻尼比(=0.7时，其A(()和((()又将如何变化? 解: 所以，当ξ=0.14时 当ξ=0.7时 第三章 3.1、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 = 0.5×10-4 m2，弹性模量E =2×1011 N/m2 ，若有F=5×104 N的拉力引起应变电阻变化为1.2Ω。试求该应变片的灵敏度系数？ 解：应变片电阻的相对变化为 柱形弹性试件的应变为 应变片的灵敏系数为 K= 3.2、一应变片的电阻R0=120Ω，K=2.05，用作应变为800μm/m的传感元件。(1)求△R与△R/R；(2)若电源电压Ui=3V,求其惠斯通测量电桥的输出电压U0 3.3、在材料为钢的实心圆柱试件上，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，把这两应变片接入差动电桥。若钢的泊松比μ=0.285，应变片的灵敏系数K=2，电桥的电源电压Ui=2V，当试件受轴向拉伸时，测得应变片R1的电阻变化值△R=0.48Ω，试求电桥的输出电压U0；若柱体直径d=10mm，材料的弹性模量E=2×1011N/m2，求其所受拉力大小。 3.4、一台用等强度梁作为弹性元件的电子秤，在梁的上面、下面各贴两片相同的电阻应变片（灵敏度为K＝2），如图，已知l=100mm,b=11mm,h=3mm,E=2*104N/mm2,现将四个应变片接入图（b)直流桥路中，电源电压U＝6V，当力F＝4.9N时，求电桥输出电压U0为多少？ 第四章 4.1、（书本P47例题4-1）置于某储存罐的电容式液位传感器由半径为20mm和4mm的两个同心圆柱体组成，并于存储罐等高。存储罐也是圆柱体，半径为25cm，高为1.2m，被储存液体的介电常数为2.1.试计算传感器的最大电容和最小电容以及传感器用在该存储器内时的灵敏度。 4.2、（书本P54例题4-2）现有一只电容位移传感器，其结构如图4-18(a)所示。已知Ｌ =25mm，R=6mm，r=2mm。其中圆柱C为内电极，圆筒A、B 为两个外电极，D为屏蔽套筒，CBC构成一个固定电容CF，CAC是随 活动屏蔽套筒伸人位移量x而变的可变电容CX。并采用理想运放检 测电路如图4-18(b)所示，其信号源电压有效值USC=6V。问： ⑴ 在要求运放输出电压USC与输入位移x成正比时，标出CF和CX在（b）图应连接的位置； ⑵ 求该电容传感器的输出电容——位移灵敏度KC是多少？ ⑶ 求该电容传感器的输出电压——位移灵敏度KV是多少？ 4.3在压力比指示系统中采用差动式变间隙电容传感器和电桥测量电路，如下图所示。已知：δ0