0=0.3(mm),介质为空气。问:
a) 如果极板间距离变化量Δδ=士l(mm),电容的变化量ΔC是多少?
b) 如果测量电路的灵敏度k1=10O(mv/pF),读数仪表的灵敏度k2=5(格/mV),在Δδ=士1(um)时,读数仪表的变化量为多少? 答:1)已知ε0=8.85×1012(F/M),传感器的灵敏度为k
2)
14. 压电式加速度传感器的固有电容为Ca,电缆电容为Cc,电压灵敏度Ku=U0 /a(a为被测加速度),输出电荷灵敏度Kq=Q/a。试推导Ku和Kq的关系。 答:(1)压电式加速度传感器的灵敏度是指其输出变化量(电压或电流)与输入变化量(加速度a)的比值,故有两种表示方法:电荷灵敏度Kq(采用电荷放大器)和电压灵敏度Ku(采用电压放大器)。因为
(2)
15 圆柱形弹性元件,在拉、弯联合作用下,如题图4-1a,应变片应如何布片和正确接电桥才能测定拉力p和弯矩M,并能消除拉力和弯矩间的相互干扰?
答:1)原则上仅需在圆柱弹性元件上下表面各贴一片应变片R1和R2(见图),并与两阻值和应变片阻值相同的固定电阻组成电桥。没有力、弯矩作用时,R1=R2=R,电桥输出电压U0为零。 2)测拉力时,由于受拉,ΔR1=ΔR2,测弯矩时,由于受弯,ΔR1`=ΔR2`。测定拉力的电桥如图b,R1和R2组成电桥的相对臂。测定弯矩的电桥如图c,R1和R2组成相邻臂。测拉力的电桥输出电压U0
将ΔR2=-ΔR1代入上式有
可见,ΔRT互相抵消,对电桥的输出无影响。
16 以阻值
,灵敏度S=2的电阻丝应变片与阻值为
的固定电阻组成电桥,供
桥电压为2 V,并假定负载为无穷大,当应变片的应变为2με和2000με是,分别求出单臂、双臂电桥的输出电压,并比较两种情况下的灵敏度。
解:(1)对于电阻型应变片来说, 当应变片的应变为
时:
单臂电桥的输出电压为:
双臂电桥的输出电压为:
(2)当应变片的应变为 单臂电桥的输出电压为:
时:
双臂电桥的输出电压为:
通过计算可知:双臂电桥的灵敏度比单臂电桥高一倍。 17 有人在使用电阻应变片时,发现灵敏度不够,于是试图在工作电桥上增加电阻应变片数以提高灵敏度。试问,在下列情况下,是否可提高灵敏度?说明为什么? 1) 半桥双臂各串联一片。 2) 半桥双臂各并联一片。
解:(1)未增加电阻应变片时,半桥双臂的灵敏度为: 当半桥双臂各串联一片时:
简化电路,设 时,计算得:
,所以不能提高灵敏度。
(2)当半桥双臂各并联一片时:
简化电路,设
时,计算得:
,所以也不能提高灵敏度。
18 用电阻应变片接成全桥,测量某一构件的应变,已知其变化规律为 如果电桥激励电压是 解:(1)电桥输出电压 所以得:
,其中
。求此电桥输出信号的频谱。 为电阻应变片的灵敏度,
因为:
所以: (2)
19 已知调幅波 其中
,
试求:1)所包含的各分量的频率及幅值; 2)绘出调制信号与调幅波的频谱。
解:1) 各分量频率及幅值为:
, , , , ,
2)调制信号频谱图:
调幅波的频谱图:
图为利用乘法器组成的调幅解调系统的方框图。设载波信号是频率为 试求:1) 各环节输出信号的时域波形;2) 各环节输出信号的频谱图。
的正弦波,
解:(1)原信号时域波形: ,频谱图:
(2)第一次乘法运算后时域波形:
(3)第二次乘法运算后频谱图:
,频谱图:
低通处理后时域波形: (幅值为原信号的一半),频谱图:
20 交流应变电桥的输出电压是一个调幅波。设供桥电压为
,其中
。试求电桥输出电压
的频谱。
,电阻变化量为
解:(1)电桥输出电压
(2)因为
,所以: