测试与传感器作业答案.docx

1、第一章测试技术基础1.用测量范围为-5015OkPa的压力传感器测量14OkPa压力时，传感器测得示值为+142kPa,试求该示值的绝对误差、相对误差、标称相对误差和引用误差。解：绝对误差P 142140 2kPa相对误差标称相对误差引用误差P142 140100%1.43%PP0140P142140100%1.41%PP142PP-Pm14214015050100%1%2 某压力传感器静态标定的结果如下表所示。试求用端点连线拟合法拟合的该传感器输出压力（Pa）输出（mV）01020304050正行程039.779.2119.7159.8200.0反行程040.180.4120.1160.22

2、00.0平均值039.979.8119.9160.0200.0解：端点连线拟合法拟合的直线方程与输入关系的直线方程，并试计算其非线性误差、灵敏度和迟滞误差。U 20050P 4p非线性误差LmaX100% 2200100% 0.1%灵敏度S -U P4mWPa迟滞误差1 H max2YFS100% -212 100%0.3%200H maxYFS100% 竺200100% 0.6%3.玻璃水银温度计的热量是通过玻璃温包传导给水银的，其特性可用微分方程 3dy 2y 110 3X表示（式中y为水银柱高度，单位 m； X为输入温度，单位C）。T静态灵敏度k和传递函数及其频率响应函数。dt试确定温度

3、计的时间常数解:3罟2y 1 10 3x(3D32)y1 10 X(ID1 31)y 10 3X2时间常数1.5s静态灵敏度k0.5 10 3moC传递函数H(S)0.5 103频率响应函数H(j )0.5 10 31.5s 11.5j14.某热电偶测温系统可看作一阶系统，已知其时间常数为05s ,静态灵敏度k 1。试计算解:其幅频特性误差不大于1 A 5%A()0.335%的最高工作频率。(幅频特性误差为1 ( )2A 95%95%0.66rads5.某测力传感器可作为二阶振荡系统处理,其传递函数为H(S)-S1 A)0.5s0.10Hz22。已知2 oS o其固有频率为f。 1000HZ

4、,阻尼率0.7 ,试问用它测量频率为600Hz的正弦交变力时，其输出与输入幅值比A(和相位差( 是多少？(注意系统解:0.7 k 12 f。O 1000 HZ600Hz1 ()22 402( )2012 2 2 21(0.6) 4 0.70.60.952 ()arctan1-()202 O O*652.70arcta n21-0.6第二章 工程参数的检测技术(略)1. 接触式与非接触式测温装置主要有哪些？试比较接触式测温与非接触式测温的优缺点。2. 试简述光学高温计的原理、电测系统图和使用方法。3. 试说明真空区域的划分和其物理特征。测量低真空与高真空的真空计主要有哪些?第三章电阻式传感器u。

5、U-(；1R2)Rk X1.解：4RIRIRXJkXIk对试件：yX对R1电阻：R1R2k x2k ykXR1对R2电阻:RIRIIIU ZR1R2 XU 一R1U 0(2)(1)7.71mV4R1R14R12.解： 单臂时R1R1相邻桥臂时相对桥臂时3.解:RL0.0614.解:(1)R1R1Ek0.0052.5mVU。U。RL2U。2U。R1R12.5mV5.0mVERi2.5mV5.0mVmx(1 x)20k1.5%0.5 m0.0610.061RL12202.05 800101.64 10 3U01u国13 竺 1.25mV（2）4R14120L1k12.05 800 10 60.08

6、2%22Rtrk( gs) tL 5.解：RO15.010-62.05(14.9 10-6 11.0 10-6) 409.20 10-4R11.64R11.641200.210 310 3附加应变k( gs) t9.20 10-42.05449第四章电感式传感器1.请画出差动变气隙厚度式电感传感器的结构简图，并简述差动变气隙厚度式电感传感器的工作原理，推导电感总变化量L与气隙变化量的关系式，并计算其非线性误差和相对灵敏度。解：结构简图，原理简述略当衔铁向上移动使L1气隙减小L1LO-10-()20 0L1L。1当衔铁向上移动使L2气隙增大L2 LO L2LO10()20传感器电感总变化量非线性

7、误差相对灵敏度L2 2L0()202.紧耦合比例臂电桥有何优点？当负载Z。式中各项阻抗位置。答：略3.已知差动变气隙厚度式电感传感器线圈绕组2截面积AO 0.25Cm,气隙的磁导率 0(1)试求电感线圈的电感解：电感线圈的电感为t ttV* J-ftW豪越覺瓷电怜槽养()201)n()nO-10()20或灵敏度()40KL2鸟0时，写出电压输出 UO表达式，并画图标出L0( 2)若当气隙厚度变化IN2 0S0 12002LO1200匝，衔铁与铁芯气隙010 7HmO0.1mm时，总电感变化量4 17 025 10 4 2.262 1 10 31mm10 2H总电感变化量为L 2L。一04.若已

8、知变压器式交流电桥的工作臂为题20 132 2.26 104.52 10 H13中的差动电感传感器的传感器线圈，而变压器副边的电压值US 15v O(1) 请画出该传感器与测量电路的工作原理图;(2)并试求当气隙厚度变化0.1mm时，该测量电桥的输出电压U OUo解：变压器式交流电桥差动变气隙厚度式电感传感器U0电桥输出电压的有效值：US LT匚L 2L。0US150.1C、,0.75V20 215.试以差动变气隙式电感传感器为例，说明差动结构的好处。L ()2L答：非线性误差差动式0简单式021KL KL相对灵敏度差动式0简单式0可见：差动式结构可以改善线性、提高灵敏度，还对温度进行补偿，对

9、于干扰、电磁吸力有一定的补偿作用。6何谓涡流效应？涡流的形成范围和渗透深度与哪些因素有关？影响涡流传感器灵敏度的因素有哪些？答：电涡流效应：块状金属导体置于变化的磁场中或在磁场中作切割磁场线运动时，导体内将产生呈涡旋状的感应电流(电涡流)的现象。涡流的形成范围即是线圈与导体间距离X的函数，又是线圈半径方向 r的函数。被测体电阻率愈大， 相对磁导率愈小，传感器线圈的激磁电流频率愈低，则电涡流贯穿深度h愈大。灵敏度的影响因素：薄线圈比厚线圈灵敏度高；外径小时灵敏度高；减小线圈电阻，可提高线圈的品质因数；非磁性材料，被测体的电导率越高，灵敏度越高；磁性材料则相反；被测导体的平面不应小于传感器线圈外经 D的两倍，否则灵敏度下降；被测导体的厚度应在02mm以上,否则灵敏度下降；涡流强度随距离X的增大而迅速减小，为了