传感器·作业答案

第一章3.rm=2/50×100%=4%,因为rm=Δxm/x≤a%*xn/x=5%所以，合格5.=168.488mA=0.0826.=1.56σ=0.1046x=x±3σ=1.56±0.31381.2462x1.8738,无坏值9.拟合后：y=0.499x+1.02=0.04/30×100%=0.133%K=0.499第二章传感器第二章习题参考答案3.金属电阻应变片，其灵敏度S=2.5，R=120Ω，设工作时其应变为1200μe，问ΔR是多少？若将此应变片与2V直流电源组成回路，试求无应变时和有应变时回路的电流各是多少？解:无应变时I=E/R=2/120=16.7mAniinnxnxxxx121111222221nvnvvvniinniinnxnxxxx121%100)(MFSaxLLy有应变时:I=E/(R+ΔR)=2/(120+0.36)=16.6mA4应变片称重传感器，其弹性体为圆柱体，直径D=100mm,材料弹性模量E=205*10^9N/M^2,用它称500KN的物体，若用电阻丝式应变片，应变片的灵敏系数K=2,R=120欧姆，问电阻变化多少？7拟在等截面的悬臂梁上粘贴四个完全相同的电阻应变片，并组成差动全桥电路，试问：（1）四个应变片应怎样粘贴在悬臂梁上？（2）画出相应的电桥电路图。答：①如题图所示等截面悬梁臂，在外力F作用下，悬梁臂产生变形，梁的上表面受到拉应变，而梁的下表面受压应变。当选用四个完全相同的电阻应变片组成差动全桥电路，则应变片如题图（b）所示粘贴。图（a）图（b）②电阻应变片所构成的差动全桥电路接线如图﹙ｃ﹚所示，R1、R4所受应变方向相同,R2、R3所受应变方向相同，但与R1、R4所受应变方向相反。图（c）8.图示为一直流应变电桥。图中E=4V，R1=R2=R3=R4=120Ω，试求：（1）R1为金属应变片，其余为外接电阻。当R1的增量为∆R1=1.2Ω时，电桥输出电压U0=?（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，电桥输出电压U0=?（3）题（2）中，如果R2与R1感受应变的极性相反，且∆R1=∆R2=1.2Ω，电桥输出电压U0=?答：①如题2.1图所示图2.110141.20.01V44120REUR②由于R1，R2均为应变片，且批号相同，所受应变大小和方向均相同，则R1=R2=R,∆R1=∆R2=∆R。224401122343411200()()2()2240RRRRRRUEEERRRRRRRRRR③根据题意，设R1=R+∆R1，R2=R-∆R22240112234()()RRRUERRRRRR则224201234141.2V0.02V22120RRRRUEERRRRR（符号根据应变片的极性决定）9.题2.2图示为等强度梁测力系统，R1为电阻应变片，应变片灵敏系数K=2.05，未受应变时，R1=120Ω。当试件受力F时，应变片承受平均应变ε=800μm/m，求：（1）应变片电阻变化量ΔR1和电阻相对变化量ΔR1/R1。（2）将电阻应变片R1置于单臂测量电桥，电桥电源电压为直流3V，求电桥输出电压及电桥非线性误差。（3）若要减小非线性误差，应采取何种措施？并分析其电桥输出电压及非线性误差大小。答：①根据应变效应，有11RKR已知K=2.05，ε=800µm/m，R1=120Ω代入公式，则6112.05800101200.1968RKR6112.05800100.164%RKR③若将电阻应变片置于单臂测量桥路中，理想输出电压：=43×1.64×10-3=1.23×10-3V实际输出电压：=3×1968.0*2120*41968.0=1.229×10-3V非线性误差δ=13.8100UU×10-4（公式2.1.30）③若要减小非线性误差，可采用半桥差动电路，且选择R1=R2=R3=R4=120Ω∆R1=∆R2=0.1968ΩR1和R2所受应变大小相等，应变方向相反。此时1012.462REUmVR0L热电偶传感器补充题RRUU4'0RRRUU2401.用镍铬-镍硅(K)热电偶测量温度，已知冷端温度为40℃，用高精度毫伏表测得这时的热电动势为29.188mV，求被测点的温度。解：由镍铬-镍硅热电偶分度表查出E(40，0)=1.611mV，根据中间温度定律计算出30.799mV1.611)mV(29.188)0,40()40,(E(t,0)EtE再通过分度表查出其对应的实际温度为mv799.30E(740,0)740t℃2.热电偶产生的热电势由哪几种电势组成，试证明热电偶的标准电极定律。证明：由于两式相减有：又由于若一个热电偶由A、B、C三种导体组成，且回路中三个接点的温度都相同，则回路总电动势必为零，即：将式(4)代入式(3)有：3.下面是热电阻测量电路，试说明电路工作原理并计算1)已知Rt是Pt100铂电阻，且其测量温度为T=50℃，试计算出Rt的值和Ra的值2)电路中已知R1、R2、R3和E，试计算电桥的输出电压VAB其中（R1=10KΩ，R2=5KΩ，R3=10KΩ，E=5伏）0AC0ACTeTTT－，ACeE0BC0BCTeTTT－，BCeETeTTeTTT00AC00AC00ACTeTeeTeTeeTTEEBCBCACBCBCACBC－－－－－，－，TeTeT0AB00ACTeTeTeeBCABBCAC－－(2)(1)(3)(4)00AB00AC00ACeTeTTTTTETeTTeTeeTTEEABABBCBCACBC，－－－－，－，答：该热电阻测量温度电路由热敏电阻、测量电阻和显示电表组成。图中G为指示电表，R1、R2、R3为固定电阻，Ra为零位调节电阻。热电阻都通过电阻分别为r2、r3、Rg的三个导线和电桥连接，r2和r3分别接在相邻的两臂，当温度变化时，只要它们的Rg分别接在指示电表和电源的回路中，其电阻变化也不会影响电桥的平衡状态，电桥在零位调整时，应使R4=Ra+Rt0为电阻在参考温度（如0C）时的电阻值。三线连接法的缺点之一是可调电阻的接触电阻和电桥臂的电阻相连，可能导致电桥的零点不稳。(1)电桥在零位调整时，应使R4=Ra+Rt0为电阻在参考温度（如0C）时的电阻值，又由于电桥在温度为0时，电桥平衡，此时有：4321RRRR所以电桥在温度为0时，R4=5KΩ从而，Ra=R4-Rt0=5000-100=4900=4.9KΩ当温度为T=50℃时：70.119]50)10847.5(5010968.31[100)1(27320BtAtRRt(2)由于温度为T=50℃时，R4=Ra+Rt=4900+119.7=5019.7Ω=5.0197KΩR1、R2、R3为固定电阻，电桥不再平衡，其输出电压为：212413()5105()55.019710100.004924.92ABRRVERRRRVmv