传感器期末复习题及答案(2)

2018-12-17 16:00

?KH?22V/(A?T),I?1.0mA,B?0.3T?输出霍尔电势: UH?KHIB?6.6mV?L?10mm,b?3.5mm,de?1.0mm,e?1.6?10?19?载流子浓度为: n??IB0.001?0.319??28.41?10UHed0.0066?1.6?10?19?0.001

2.在以钢为材料的实心圆柱形试件上,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(如图所示),把这两应变片接入电桥。若钢的泊松系数??0.285,应变片的灵敏系数k =2,电桥电源电压U=2V,当试件受轴向拉伸时,测得应变片R1的电阻变化值

?R1?0.48?。试求:①轴向应变;②电桥的输出电压。

图3-28

3.6解1:

1)k??R1/R1? 则轴向应变为:

???R1/R0.48/120??0.002 k22)电桥的输出电压为:

11U0?Uk?(1??)??2?2?0.002?1.285?5.14mV

22

解2:

?k?2;R1?120?;?R1?0.48?;U?2V

?R1/R10.002k

U电桥输出电压: U0???R1/R1?4mV2轴向应变: ??

3.设负载电阻为无穷大(开路),图中E=4V, R1=R2=R3=R4=100Ω。

(1)R1为金属应变片,其余为外接电阻,当R1的增量为△R1=1.0Ω时,试求电桥的输出电压Uo。

(2)R1,R2都是应变片,且批号相同,感应应变的极性和大小都相同,其余为外接电阻,试求电桥的输出电压Uo。

(3)R1,R2都是应变片,且批号相同,感应应变的大小为△R1=△R2=1.0Ω,但极性相反,其余为外接电阻,试求电桥的输出电压Uo。

BR1AR3DER4R2Io+CRLUo-

解: (1)U0?E??R3?R1??R1?V ??0.01?(R1??R1)?R2R3?R4??R3?R1??R1???0

?(R1??R1)?(R2??R2)R3?R4?(2)U0?E?(3)当R1受拉应变,R2受压应变时:

?R3?R1??R1U0?E????0.02V

?(R1??R1)?(R2??R2)R3?R4?

当R1受压应变,R2受拉应变时:

?R3?R1??R1U0?E?????0.02V

(R??R)?(R??R)R?R12234??1

4.如图所示自感传感器当动铁心左右移动时自感L变化情况(已知空气隙的长度为x1和x2,

空气隙的面积为S,磁导率为μ,线圈匝数W不变)。

lX1X2W

?W2b?W2b解:动铁心不移动时,L1?x1,L2?x2,b为铁心厚度。

2?02?0?W2b?W2b?W2b则总的自感L?L1?L2?x1?x2?(x1?x2)

2?02?02?0''(1)动铁心左移?x时,x1?x1??x,x2?x2??x

?W2b'?W2b?W2b'?W2b'x1?(x1??x),L2?x2?(x2??x) 则L1?2?02?02?02?0'?W2b'?W2b'?W2bx1?x2?(x1?x2)?L 所以L?L1?L2?2?02?02?0'''

(2)同理,当动铁心右移?x时,x1?x1??x,x2?x2??x

''?W2b'?W2b'?W2bL?L1?L2?x1?x2?(x1?x2)?L

2?02?02?0'''由上可知,无论动铁心怎么左右移动,自感L是不变的。

5已知:有四个性能完全相同的金属丝应变片(应变灵敏系数k?2), 将其粘贴在梁式测力弹性元件上,如图所示。在距梁端l0处应变计算公式为

6Fl0 Eh2b52设力F?100N,l0?100mm,h?5mm,b?20mm,E?2?10N/mm。求:

??①说明是一种什么形式的梁。在梁式测力弹性元件距梁端l0处画出四个应变片粘贴位置,并画出相应的测量桥路原理图;②求出各应变片电阻相对变化量;③当桥路电源电压为6V时,负载电阻为无穷大,求桥路输出电压U0是多少?

解:

①梁为一种等截面悬臂梁;应变片沿梁的方向上下平行各粘贴两个;

②?k?2;F?100N;l0?100mm;h?5mm;b?2mm;E?2?105N/m2

6Fl?R?应变片相对变化量为:?k??220?0.012

REhb?R③桥路电压6V时,输出电压为:U0?6??0.072V

R

6差动式变极距型电容传感器,若初始容量

C1?C2?80pF,初始距离?0?4mm,当动极

板相对于定极板位移了???0.75mm时,试计算其非线性误差。若改为单极平板电容,初始值不变,其非线性误差有多大?

解:若初始容量C1?C2?80pF,初始距离?0?4mm,当动极板相对于定极板位移了

???0.75mm时,非线性误差为:

?L?(???0)2?100%?(0.752)?100%?3.5% 4改为单极平板电容,初始值不变,其非线性误差为:

?L?

???0?100%?0.75?100%?18.75% 4


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