传感器计算题目总结答案.doc

传感器计算题目总结第二章1 一光电管与5k电阻串联，若光电管的灵敏度为30A/lm，试计算当输出电压为2V时的入射光通量。解：外光电效应所产生的电压为 RL负载电阻，I光电流，入射光通量。K光电管的灵敏度，单位A/lm。入射光通量为 2 光敏二极管的光照特性曲线和应用电路如图所示，图中l为反相器，RL为20k，求光照度为多少lx时Uo为高电平。【】解：当反相器的输入满足翻转条件时，反相器翻转，为高电平。现图中标明，所以必须小于2.5V，才能翻转为高电平。由于光敏二极管的伏安特性十分平坦，所以可以近似地用欧姆定律来计算与的关系。 从图中可以看出光敏二极管的光照特性是线性的，所以根据比例运算得到时的光照度所以 即光照度E必须大于时才为高电平。第四章1 一热敏电阻在0和100时，电阻值分别为200k和10k。试计算该热敏电阻在20时的电阻值。 2 将一支灵敏度为0.08mv/0C的热电偶与电压表相连，电压表接线端处温度为500C，电压表读数为60 mv，求热电偶热端温度？3 用一K型热电偶测量温度，已知冷端温度为40，用高精度毫伏表测得此时的热电动势为29.186mV，求被测的热端温度大小？温度()40739740741电势值(mV)1.61230.75730.79830.84解：29.186+1.612=30.798mV 热端温度为740 第五章1 图为一直流应变电桥，E = 4V，R1=R2=R3=R4=350， 求：R1为应变片其余为外接电阻， R1增量为R1=3.5 时输出U0=?。 R1、R2是应变片，感受应变极性大小相同，其余为电阻，电压输出U0=?。 R1、R2感受应变极性相反,输出U0=?。 R1、R2、R3、R4都是应变片,对臂同性，邻臂异性，电压输出U0=?。 2 如图所示为等强度梁测力系统，R1为电阻应变片，应变片灵敏度系数k = 2.05，未受应变时R1 = 120，当试件受力F 时，应变片承受平均应变 = 8104，求（1）应变片电阻变化量R1和电阻相对变化量R1 /R1 。（2）将电阻应变片置于单臂测量电桥，电桥电源电压为直流3V ，求电桥输出电压是多少。3 阻值R=120灵敏系数K=2.0的电阻应变片与阻值120的固定电阻组成电桥，供桥电压为3V，并假定负载电阻为无穷大，当应变片的应变为2和2000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。 解： 4 如图所示气隙型电感传感器，衔铁断面积S=44mm2，气隙总长度=0.8mm，衔铁最大位移 =0.08 mm，激励线圈匝数N=2500匝，导线直径d=0.06mm，电阻率=1.7510-6cm。当激励电源频率f=4000Hz时，忽略漏磁及铁损。空气磁导率。要求计算电感的最大变化量。 解： 5 已知变隙式电感传感器的铁芯截面积A1.5cm2，磁路长度L20cm，相对磁导率 =5000，每个气隙0=0.5cm，=1.0mm，真空磁导率0=4*10-7H/m，线圈匝数W=3000，如下图所示，求单端式传感器的灵敏度L/。若将其做成差动结构形式，灵敏度将如何变化？ 解： 灵敏度： 如果做成差动形式，灵敏度加倍。灵敏度变为：34*2=68 6 如图所示气隙型电感传感器，衔铁断面积S=44mm2，气隙总长度l=0.8mm，衔铁最大位移 l =0.08 mm，激励线圈匝数N=2500匝，导线直径d=0.06mm，电阻率=1.7510-6cm。当激励电源频率f=4 000Hz时，忽略漏磁及铁损。要求计算： (1)线圈电感值； (2)电感的最大变化量； (3)当线圈外断面积为11X11mm2时求其直流电阻值； (4)线圈的品质因数。解：（1）（2）当衔铁最大位移l=0.08mm时，分别计算 l=+0.08mm时电感L1为 l=0.08mm时电感L2为所以当衔铁最大位移变化0.08mm时相应的电感变化量L=L2L1=65mH （3）线圈直流电阻式中lCP为线圈的平均每匝长度。根据铁心截面积44mm2及线圈外断面1111mm2计算每匝总长度lCP=47.5=30mm。（4）线圈品质因数7 下图为变极距型平板电容传感器的一种测量电路，其中CX为传感器电容，C为固定电容，假设运放增益A=，输入阻抗Z=；试推导输出电压U0与极板间距的关系，并分析其工作特点。将电容传感器接于放大器反馈回路，输入电路接固定电容。构成反相放大器。能克服变极距型传感器的非线性。由运算放大器工作原理可知，在开环放大倍数为-A和输入阻抗较大的情况下，有式中，符号表示输出电压USC与电源电压U相位相反。可见配用运算放大器测量电路的最大特点是克服了变极距型电容传感器的非线性。上述电路要求电源电压稳定，固定电容量稳定，并要放大倍数与输入阻抗足够大。8 某电容传感器（平行极板电容器）的圆形极板半径r = 4(mm)，工作初始极板间距离0 =0.3 mm ，介质为空气。问：如果极板间距离变化量 = 1(m)，电容的变化量C 是多少？9 同心圆筒电容传感器，其外径为10mm，内径为9.8mm，高度为1mm，求其容值。绝缘介质为真空，0为真空介电常数，0=8.8510-12Fm，C=20H/(ln(D/d)） 解：第六章1 有一压电晶体，其面积S=3cm2，厚度t=0.3mm，在零度，x切型纵向石英晶体压电系数d11=2.3110-12C/N。求受到压力p=10MPa作用时产生的电荷q及输出电压U0。解：受力F作用后，石英晶体产生电荷量为 q=d11F=d11pS代入数据得 q=2.3110-1210106310-4晶体的电容量C=0rS/t 式中0真