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第四章传感器原理习题 4-1以阻值R=120?，敏捷系数K=2.0的电阻应变片与阻值120?的固定电阻组成 电桥，供桥电压为3V，并假定负载电压为无穷大，当应变片的应变为2με和 2000με时，分别求出单臂、双臂差动电桥的输出电压，并比较两种情况下的敏捷度。 4-2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，把这两片应变片接入差动电桥(题图4-2)。若钢的泊松比 μ=0.285，应变片的敏捷系数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=0.48?，试求电桥的输出电压U0；若柱体直 径d=10mm，材料的弹性模量E21011N/m2，求其所受拉力大小。 题图4-2差动电桥电路 4-3一台采用等强度的梁的电子称，在梁的上下两面各贴有两片电阻应变片，做 成称重量的传感器，如习题图4-3所示。已知l=10mm，b0=11mm，h=3mm， E2.1104N/mm2 ，K=2，接入直流四臂差动电桥，供桥电压 6V，求其电压灵 敏度(Ku=U0 。当称重 0.5kg 时，电桥的输出电压 U 0为多大? /F) 题图4-3悬臂梁式力传感器 4-4有四个性能完全相同的应变片(K=2.0)，将其贴在习题图4-4所示的压力传感器圆板形感压膜片上。已知膜片的半径R=20mm，厚度h=0.3mm，材料的泊松 比μ=0.285，弹性模量E21011N/m2。现将四个应变片组成全桥测量电路，供 桥电压Ui=6V。求： (1)确定应变片在感压膜片上的地点，并画出地点示意图； (2)画出相应的全桥测量电路图； (3)当被测压力为0.1MPa时，求各应变片的应变值及测量桥路输出电压U0； (4)该压力传感器是否拥有温度补偿作用?为什么? (5)桥路输出电压与被测压力按是否存在线性关系? 题图4-4膜片式压力传感器 4-5一测量线位移的电位器式传感器，测量范围为0~10mm，分辨力为0.05mm， 敏捷度为2.7V/mm，电位器绕线骨架外径d=0.5mm，电阻丝材料为铂铱合金，其电阻率为ρ3.25104Ωmm。当负载电阻RL=10k?时，求传感器的最大负载误差。 4-6某差动螺管式电感传感器(题图4-6)的构造参数为单个线圈匝数W=800匝，l=10mm，lc=6mm，r=5mm，rc=1mm，设实际应用中铁芯的相对磁导率μr=3000， 试求： (1)在平衡状态下单个线圈的电感量L0=?及其电感敏捷度足KL? (2)若将其接入变压器电桥，电源频次为1000Hz，电压E=1.8V，设电感线圈有效电阻可忽略，求该传感器敏捷度K。 (3)若要控制理论线性度在1%以内，最大量程为多少? 题图4-6差动螺管式电感传感器 4-7有一只差动电感位移传感器，已知电源电压Usr=4V，?=400Hz，传感器线圈铜电阻与电感量分别为R=40?，L=30mH，用两只匹配电阻设计成四臂等阻抗电桥，如题图4-7所示，试求： (1)匹配电阻R3和R4的值； (2)当?Z=10时，分别接成单臂和差动电桥后的输出电压值； (3)用相量图表示输出电压Usc与输入电压Usr之间的相位差。 题图4-7差动电感位移传感器四臂等阻抗电桥 4-8如题图4-8所示气隙型电感传感器，衔铁截面积S 44mm2 ,气隙总长度 δ=0.8mm，衔铁最大位移?δ=±0.08mm，激励线圈匝数 W=2500匝，导线直径 d=0.06mm，电阻率ρ1.75106Ωcm，当激励电源频次 ?=4000Hz时，忽略漏 磁及铁损，求： (1)线圈电感量； (2)电感的最大变化量； (3)线圈的直流电阻值； (4)线圈的品质因数； (5)当线圈存在200pF散布电容与之并联后其等效电感值。 题图4-8气隙型电感式传感器(变隙式) 4-9试计算题图4-9所示各电容传感元件的总电容表达式。 4-9 4-10在压力比指示系统中采用差动式变空隙电容传感器和电桥测量电路，如题图 4-10所示。已知：δ0=0.25mm，D=38.2mm，R=5.1k?；Usr=60V(沟通)，频次?=400Hz。 试求： (1)该电容传感器的电压敏捷度Ku(V/μm)； (2)当电容传感器的动极板位移?δ=10μm时，输出电压Usc值。 题图4-10 4-11有一台变空隙非接触式电容测微仪，其传感器的极板半径r=4mm，假定与 被测工件的初始空隙d0=0.3mm。试求： (1)如果传感器与工件的空隙变化量?d=±10μm，电容变化量为多少? (2)如果测量电路的敏捷度足Ku=100mV/Pf,则在?d=±1μm时的输出电压为多 少? 4-12有一变空隙式差动电容传感器，其构造如图13所示。采用变压器沟通电桥 作测量电路。差动电容器参数：r=12mm，d1=d2