机械工程测试技术基础（第三版）段富海-第三章.ppt

第三章习题 3 1在机械式传感器中 影响线性度的主要因素是什么 试举例说明 答 机械式传感器的弹性元件具有蠕变 弹性后效等现象 材料的蠕变与承载时间 载荷大小 环境温度等因素有关 弹性后效则与材料应力 松弛和内部阻尼等因素有关 这些因素都影响最终输入与输出的线性关系 同时 应保证传感器工作在弹性元件的弹性限内 应从材料的选择 结构设计和处理工艺上综合考虑 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 答 由电阻的相对变化公式知 对电阻丝式应变片传感器 主要是通过电阻丝尺寸变化引起电阻的变化 电阻丝式应变片的应变系数为1 2 等于常数 对半导体应变片 灵敏度为 E 主要是电阻率变化而引起电阻的变化 灵敏度一般比电阻丝式应变片大50 70倍 半导体应变片与电阻丝应变片相比 优点 灵敏度高 滞后小 体积小 横向应变小 缺点 温度稳定性差 灵敏度分散大 在较大应变作用下非线性误差大等 选用时 如要灵敏度高的选半导体应变片 如需温度稳定性好时 选金属丝电阻丝式应变片 3 4有电阻应变片 其灵敏度Sg 2 R 120 设工作时其应变为1000 问 R 设将此应变片接成图中所示的电路 见图3 84 试求 1 无应变时电流表示值 2 有应变时电流表示值 3 电流表示值相对变化量 4 试分析这个变量能否从表中读出 解 因电阻应变片的灵敏度Sg R R 所以 电阻变化量 R R Sg 120 1000 10 6 2 0 24 1 无应变时电流表示值I U R 1 5 120 12 5mA2 有应变时电流表示值I U R R 1 5 120 24 12 475mA3 电流表示值相对变化量4 这个变换量比较小 必须用高灵敏度的微安表才能读出 一般接入电桥 图3 84题3 4图 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那些措施 采取这些措施会带来什么样的后果 答 电感传感器的灵敏度 由上式可知 如果加大磁路截面积A0 线圈匝数N 空气隙导磁率 0以及减小间隙等都可提高灵敏度 但需注意 当加大A0 N时都会使传感器尺寸加大 减小则会增大特性曲线的非线性 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 0 3mm 问 1 工作时 如果传感器与工件的间隙变化量时 电容变化量是多少 2 如果测量电路的灵敏度S1 100mV pF 读数仪表的灵敏度S2 5格 mV 在时 读数仪表的指示值变化多少格 解 1 因为电容式传感器 所以电容变化量 又电容极板面积 在空气中 1 初始间隙 所以电容变化量 2 传感器的灵敏度 仪表指示变化范围 格 输入量是位移x 输出量电压uy 3 8把一个变阻器式传感器按图3 85接线 它的输入量是什么 输出量是什么 在什么样条件下它的输出量与输入量之间有较好的线性关系 解 u0激励电压uy传感器输出电压xp变阻器总长度Rp变阻器总电阻RL测量电路输入电阻 图3 85题3 8图 输出电压 当RP RL 0时 接入表头的输入阻抗RL相对于RP很大时 则 输出uy与输入x之间呈线性关系 3 11一压电式传感器的灵敏度S 90pC MPa 把它和一台灵敏度调到0 005V pC的电荷放大器