《传感器原理及应用》课后答案.doc

第1章 传感器基础理论思考题与习题答案 1.1什么是传感器？（传感器定义） 解：能够感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置，通常由敏感元件、转换元件和调节转换电路组成。 1.2传感器特性在检测系统中起到什么作用？ 解：传感器的特性是指传感器的输入量和输出量之间的对应关系通常把传感器的特性分为两种：静态特性和动态特性。静态特性是指输入不随时间而变化的特性，它表示传感器在被测量各个值处于稳定状态下输入输出的关系。动态特性是指输入随时间而变化的特性，它表示传感器对随时间变化的输入量的响应特性。，，，，—输入特性。衡量静态特性的重要指标是线性度、 灵敏度，解： 1.6某测量系统由传感器、放大器和记录仪组成，各环节的灵敏度为：S1=0.2mV/℃、S2=2.0V/mV、S3=5.0mm/V，求系统的总的灵敏度。 1.7某线性位移测量仪，当被测位移由4.5mm变到5.0mm时，位移测量仪的输出电压由3.5V减至2.5V，求该仪器的灵敏度。 解：该仪器的灵敏度为 V/mm 1.8某测温系统由以下四个环节组成，各自的灵敏度如下： 铂电阻温度传感器： 0.45Ω/℃ 电桥： 0.02V/Ω 放大器 ： 100(放大倍数) 笔式记录仪：0.2cm/V 求：(1)测温系统的总灵敏度； (2)记录仪笔尖位移4cm时，所对应的温度变化值。 解： （1）测温系统的总灵敏度为 cm/℃ （2）记录仪笔尖位移4cm时，所对应的温度变化值为 ℃ 1.9有三台测温仪表，量程均为0~800℃，精度等级分别为2.5级、2.0级和1.5级，现要测量500℃的温度，要求相对误差不超过2.5％，选那台仪表合理? 解：2.5级时的最大绝对误差值为20℃，测量500℃时的相对误差为4％；2.0级时的最大绝对误差值为16℃，测量500℃时的相对误差为3.2％；1.5级时的最大绝对误差值为12℃，测量500℃时的相对误差为2.4％。因此，应该选用1.5级的测温仪器。 1.10某温度传感器为时间常数 T=3s 的一阶系统，当传感器受突变温度作用后，试求传感器指示出温差的1/3和1/2时所需的时间。 解：设温差为A，测此温度传感器受幅度为A的阶跃响 应为(动态方程不考虑初态) 当时， 当时， 1.11某传感器为一阶系统，当受阶跃函数作用时，在t=0时，输出为10mV；t→∞时，输出为100mV；在t=5s时，输出为50mV，试求该传感器的时间常数。 解：由题意知： 第2章 应变式传感器思考题与习题答案 2.1试述金属电阻应变片与半导体电阻应变效应有什么不同? 2.2试述金属电阻应变片直流测量电桥和交流测量电桥有什么区别? 2.3采用阻值为120Ω灵敏度系数K=2.0的金属电阻应变片和阻值为120Ω的固定电阻组成电桥，供桥电压为4V，并假定负载电阻无穷大。当应变片上的应变分别为1με和1000με时，试求单臂、双臂和全桥工作时的输出电压，并比较三种情况下的灵敏度。， 所以应变为1μ时V， 应变为1000μ时应为V； 双臂时，所以应变为1时V， 应变为1000μ时应为V； 全桥时，所以应变为1μ时V， 应变为1000μ时应为V。 从上面的计算可知：单臂时灵敏度最低，双臂时为其两倍，全桥时最高，为单臂的四倍。 2.4采用阻值R=120Ω灵敏度系数K=2.0的金属电阻应变片与阻值R=120Ω的固定电阻组成电桥，供桥电压为10V。当应变片应变为1000με时，若要使输出电压大于10mV，则可采用（设输出阻抗为无穷大）？mV 得n要小于2，故应采用全桥工作方式。 2.5如题2.5图所示为一直流电桥，供电电源电动势E=3V，R3=R4=100Ω，R1和R2为同型号的电阻应变片，其电阻均为50Ω，灵敏度系数K=2.0。两只应变片分别粘贴于等强度梁同一截面的正反两面。设等强度梁在受力后产生的应变为5000με，试求此时电桥输出端电压Uo。 题2.5图 mV 2.6有一吊车的拉力传感器如题2.6图所示，电阻应变片R1、R2、R3、R4等截面轴上，已知R1—R4标称阻值为120Ω，桥路电压2V，物重m引起R1、R2变化增量为1.2Ω。请画出应变片电桥电路，计算出测得的输出电压和电桥输出灵敏度，R3、R4起什么作用？ 题2.6图应变片电桥电路R2与R4对换一下位置。 又因为较小，可忽略 R3、R42.7试述金属应变片产生温度误差的原因及减小或补偿温度误差的方法是什么？ 电阻应变片的温度补偿方法：通常有线路补偿法和应变片自补偿两大类。 1）电桥补偿是最常用的且效果较好的线路补偿法。电桥补偿法简单易行，而且能在较大的温度范围内补偿，但上面的四个条件不一满足，尤其是两个应变片很难处于同一温度场。 2）应变片的自补偿法是利用自身具有温度补偿作用的应变片。 2.8如图所示