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第四章传感器原理习题
4-1以阻值R=120Ω,灵敏系数K=2.0的电阻应变片与阻值120Ω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灵
敏度。
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R和R,把这两片应变片接入差动电桥(题图4-2)。若钢的泊松比
12
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R的电阻变化值∆R=0.48Ω,试求电桥的输出电压U;若柱体直
10
112
径d=10mm,材料的弹性模量E210N/m,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,b=11mm,h=3mm,
0
42
E2.110N/mm,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=U/F)。当称重0.5kg时,电桥的输出电压U为多大?
00
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
112
比μ=0.285,弹性模量E210N/m。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位置,并画出位置示意图;
(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U;
0
(4)该压力传感器是否具有温度补偿作用?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,
灵敏度为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=10kΩ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)的结构参数为单个线圈匝数W=800匝,
l=10mm,l6mm,r=5mm,r1mm,设实际应用中铁芯的相对磁导率μ=3000,
c=c=r
试求:
(1)在平衡状态下单个线圈的电感量L=?及其电感灵敏度足K?
0L
(2)若将其接入变压器电桥,电源频率为1000Hz,电压E=1.8V,设电感线圈
有效电阻可忽略,求该传感器灵敏度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
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