《传感器原理》计算题.doc

1、传感器原理计算题1. 某压力传感器的校准数据如下表如示。试用端基法求其基准直线， 并确定该压力传感器的灵敏度和线性度。压力(MPa) 输出电压 -2. 设一力传感器可作为二阶系统来处理，已知传感器的固有频率为 ?0=200Hz，阻尼比?=，静态灵敏度为k=，试求：该传感器的动态输入输出方程；该传感器的频率传递函数；如果该传感器用于测量力F=sin(400t)，试求该传感器的稳态输出；试分析当测量的外力为2000KHz 时，此传感器的稳态输出。3. 设有两只力传感器，均可作为二阶系统来处理，自振频率分别为 800Hz 和 1200Hz，阻尼比 均为，今欲测量频率为 400Hz 正弦变化的外力，应

2、选用哪一只？并计算将产生多大的振幅相对误差和相位误差。4. 一应变片的电阻 R=100，灵敏系数 k=，用作应变为1000 的传感元件(1) 求 R和 R/R；(2) 若惠斯登电桥初始时已平衡，电源电压 U=4V，求在此应变下的输出电压 UO；-422016 全新精品资料 - 全新公文范文 -全程指导写作独家原创1 / 65. 如将两个 100 电阻应变片平等地粘贴在钢制试件上，试件截面积为 10m，弹性模量2E=100GN/m ，100kN 的拉力所引起的应变片电阻变化为1。把它们接入交流电桥中，电桥电源电压为1V，求应变片灵敏系数和电桥输出电压。6. 有一台变极距非接触式电容测微仪，其极板

3、为圆形，半径为 r=3mm，假设与被测工件的初始间隙为 ?0=，试求：1)若极板与工件的间隙变化量为?=10?m，电容的相对变化量为多少？C02)若测量电路的灵敏度为Ku=100mV/pF，则在 ?=1?m时的输出电压为多少？已知空气的介电常数为?1?10?9F/m?9?10?12F/m 36?7. 在压力比指示系统中采用差动式变极距型电容传感器，已知原始极距为 ?1=?2=，正方形极板的边长为 a=20mm，采用电桥电路作为其转换电路 ( 如右图所示 ) 。电容传感器的两个电容分别接 R=5K?的电阻后作为电桥的两个桥臂，并接有效值为 U1=50V的电源电压， 其频率为 f=400Hz ，电

4、桥的另两臂为相同的固定电容 C=?F，试求3) 电容传感器的电压灵敏度；4)当电容传感器的输出电压U0=1V 时，电容传感器活动极板的位移。8. 试推导差动电容式传感器接入变压器电桥，当变压器2016 全新精品资料 - 全新公文范文 -全程指导写作独家原创2 / 6二次侧电压有效值均第1页共3页为 U 时，其空载输出电压 Uo 与电容 Cx1，Cx2 的关系式。若采用变极距型电容传感器， 设初始极距均为 ?0，极距变化 ?后，空载输出电压Uo 与 ?的关系式。9. 当差动式变极距电容传感器动极板相对于定极板位移了 ?=时，若初始电容C1=C2=80pF，初始极距 ?=5mm，试计算其非线性误差

5、，若将差动电容改为单只平板电容，初始值不变，其非线性误差有多大？10. 表中单组式变面积型平板形线位移电容传感器，两极板相互覆盖的宽度为 4mm，两极板的间隙为，极板间介质为空气，试求其静态灵敏度？若极板相对移动 2mm，求电容变化量？11. 在右图中，电感 L=200mH 的纯电感线圈中通入一个不断变化的电流 i 。电流 i 为一正弦信号，其幅值为2，频率 f=200Hz ，当 t=0 时，相位为? 。试求：在线圈 2 上产生的自感电压为多大？212. 一个铁氧体环形磁心，平均长度为 10cm，截面积为2cm，平均相对磁导率 ?r=2000 ，求：均匀绕线 1000 匝时的电感；匝数增加 1

6、 倍时的电感。-82016 全新精品资料 - 全新公文范文 -全程指导写作独家原创3 / 6取真空磁导率为1 10H/cm。13. 某螺管型差动式自感传感器的结构参数为总匝数为N=200 匝， h=10mm， t=5mm， d2=10mm，-7d1=4mm 。已知空气的导磁率为4?10H/m，铁芯的相对导磁率为 4000。试求在平衡状态下单个线圈的电感量L0； 若将其接入变压器电路，电桥变压器一次线圈一侧电源频率为1000HZ，u=2V，设电感线圈有效电阻可忽略，求该传感器的电压灵敏度 Ku；若要控制理论线性度在%以内，最大量程为多少.为简化计算，在的计算中，假设此传感器的相对电感变化量可下面

7、的公式描述：?l?l?L?4c?2(c)3 L0lclc14. 试推导右图所示差动型电感传感器电桥的输出特性 UO=f(?L) ，已知电源角频率为 ?，Z1、Z2 为传感器两线圈的阻抗，零位时 Z1=Z2=R+j?L。若以变气隙式传感器接入该电桥，求灵敏度表达式 k=UO/?为多大。第2页共3页15. 有一差动变压器式传感器，设已知h=h1=15mm，l1=30mm，r2=10mm，r1=2mm，N1=N2=1000匝，反串接线，励2016 全新精品资料 - 全新公文范文 -全程指导写作独家原创4 / 6磁电压有效值U=3V，频率 4000Hz，试求：平衡点的互感系数 Ma、Mb； 平衡点的传

8、感器灵敏度 k；当最大位移 x=时，理论线性度相对误差 L。16. 某 压 电 晶 体 的电 容为 1000pF ， 电 荷 灵 敏 度 为Kq=2C/cm，连接电缆电容为Ce=1000pF，示波器的输入阻抗为1M?，并联电容为50pF，求压电晶体的电压灵敏度；测量系统的高频响应；如系统允许的测量幅值误差为1%，可测量的最低频率是多少？如频率为10HZ，允许误差为1%，用并联连接方式，电容值为多大？217. 石英晶体压电式传感器， 面积为 1cm，厚度为 1mm，固定在两金属板之间，用来测量通10过晶体两面力的变化。材料的弹性模量为5 10Pa，电荷灵敏度为2pC/N，相对介电14常数为5，材料相对两面间电阻是10?。一个10pF的电容和一个100M?的电阻与极板并联。若所加力F=(1000t)N，求：(1)两极板间电压峰值；(2)晶体厚度的最大变化。18. 分析压电式加速度传感器的频率响应特性。又若测2016 全新精品资料 - 全新公文范文 -全程指导写作独家原创5 / 6量电路的C 总 =1000pF， R 总 =500M?，传感器固有频率f0=30KHZ，相对阻尼系数 ?=，求幅值误差在2%以内的使用频率范围。19. 学完本课程后，对传