机械工程测试技术_课后习题与答案B.pdfVIP

第三章 常用传感器与敏感元件 3-1 在机械式传感器中，影响线性度的主要因素是什么？可举例说明。 解答：主要因素是弹性敏感元件的蠕变、弹性后效等。 3-2 试举出你所熟悉的五种机械式传感器，并说明它们的变换原理。 解答：气压表、弹簧秤、双金属片温度传感器、液体温度传感器、毛发湿度计等。 3-3 电阻丝应变片与半导体应变片在工作原理上有何区别？各有何优缺点？应如何针对具 体情况来选用？ 解答：电阻丝应变片主要利用形变效应，而半导体应变片主要利用压阻效应。 电阻丝应变片主要优点是性能稳定，现行较好；主要缺点是灵敏度低，横向效应大。 半导体应变片主要优点是灵敏度高、 机械滞后小、 横向效应小； 主要缺点是温度稳定性 差、灵敏度离散度大、非线性大。 选用时要根据测量精度要求、现场条件、灵敏度要求等来选择。 3-4 有一电阻应变片（见图 3-84），其灵敏度 S ＝2，R＝120 。设工作时其应变为 1000 ， g 问 R＝？设将此应变片接成如图所示的电路，试求： 1）无应变时电流表示值； 2）有应变 时电流表示值； 3）电流表指示值相对变化量； 4）试分析这个变量能否从表中读出？ 1.5V 图3-84 题 3-4 图 解：根据应变效应表达式 R/R=S 得 g R=S R=2 1000 10 -6 120=0.24 g 1）I =1.5/R=1.5/120=0.0125A=12.5mA 1 2）I =1.5/(R+ R)=1.5/(120+0.24) 0.012475A=12.475mA 2 3） =(I-I )/I 100%=0.2% 2 1 1 4）电流变化量太小，很难从电流表中读出。如果采用高灵敏度小量程的微安表，则量 程不够，无法测量 12.5mA 的电流；如果采用毫安表，无法分辨 0.025mA 的电流变化。一般 需要电桥来测量， 将无应变时的灵位电流平衡掉， 只取有应变时的微小输出量， 并可根据需 要采用放大器放大。 3-5 电感传感器 （自感型）的灵敏度与哪些因素有关？要提高灵敏度可采取哪些措施？采取 这些措施会带来什么样后果？ 解答：以气隙变化式为例进行分析。 dL 2 S N A d 0 0 2 2 又因为线圈阻抗 Z= L，所以灵敏度又可写成 dZ 2 S N A d 0 0 2 2 由上式可见，灵敏度与磁路横截面积 A 、线圈匝数 N、电源角频率 、铁芯磁导率 ， 0 0 气隙 等有关。 如果加大磁路横截面积 A 、线圈匝数 N、电源角频率 、铁芯磁导率 ，减小气隙 ， 0 0 都可提高灵敏度。 加大磁路横截面积 A 、线圈匝数 N会增大传感器尺寸，重量增加，并影响到动态特性； 0 减小气隙 会增大非线性。 3-6 电容式、电感式、电阻应变式传感器的测量电路有何异同？举例说明。 解答：电容式传感器的测量电路 谐振式调幅电路 调幅电路 电桥电路 直放式 调频电路 外差式 运算放大器电路 二极管 型网络