机械工程测试技术-课后习题及答案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：主要因素是性敏感元件的蠕变、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、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。

电阻丝应变片土要优点是性能稔定，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Sg=2,R=120Q°设工作时其应变为10()0吟问AR=?

设将此应变片接成如下图的电路，试求：I)无应变时电流表示值；2)有应变时甩流表示值；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？

解：根据应变效应表达式AR/R=Sg£得

△R=S距R=2x1OOOx106x120=0.24Q

I)Zi=1.5/R=1.5/120=0.0125A=12.5mA

2)/=1.5/(/?+A/?)=1.5/(120+0.24)=0.012475A=12.475mA

2

3)》(12-/I)〃IX100%=0.2%

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，那么量程不够，

无法测量12.5mA的电流；如果采用亳安表，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。

又因为线圈阻抗2=口心所以灵敏度又可写成

由上式可见，灵敏度与磁路横截面积4、线圈匝数、电源角频率办铁芯磁导率外，气隙席有关。

如果加大磁路横截面积A。、线圈匝数、电源角频率如铁芯磁导率减小气隙8,都可提高灵敏

度。

加大磁路横截面积4、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：减小气隙5

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

自感型变磁阻式电感传感器的测量电路：

电阻应变式传感器的测量电路：电桥电路直（流电桥和交流电桥）。

相同点：都可使用电桥电路，都可输出调幅波。电容、电感式传感器都可使用调幅电路、调频电路

等。

不同点：电阻应式传感器可以使用直流电桥电路，而电容式、电感式那么不能。另外电容式、电

感式传感器测量电路种类繁多。

3-7一个电容测微仪，其传感器的圆形极板半径r=4mm,工作初始间隙6=0.3mm,问：1）工作时，如

果传感器与工件的间隙化量A3=±Wm时，电容化量是多少？2）如果测量电路的灵敏度

S,=100mV/pF,读数仪表的灵敏度52=5格/mV,在△6=±1即］时，读数仪表的指示值化多少格？

解：1）

3

2）B=5I5AC=100x5x±（4.94x10±2.47格

2

答：

3-8把一个阻器式传感器按图3-85接线。它的输人量是什么？输出量是什么？在什么样条件下它的输

出量与输人量之间有较好的线性关系？

解答：输入量是电刷相对电阻元件的位移■输出量为电刷到端点电阻凡。如果接入分压式测量电路,

那么输出量可以认为是电压