检测与转换技术习题

1、1、压力传感器，测量压力范围为、压力传感器，测量压力范围为0 100 k Pa,输出输出电压范围为电压范围为0 100mV, 实测压力值，传感器输出电实测压力值，传感器输出电压为压为51.2mV，标准传感器，标准传感器 输出电压为输出电压为51.0 mV。假。假设此点测量误差最大。设此点测量误差最大。（1）非线性误差。）非线性误差。（2）若重复）若重复10次测量，最大误差为次测量，最大误差为0.1 mV。重复性。重复性误差。误差。（3）若正反行程各）若正反行程各10次测量，正反形成间最大误差次测量，正反形成间最大误差为为0.3 mV，求迟滞。，求迟滞。（4）设传感器为线性传感器，求灵敏度。）设

2、传感器为线性传感器，求灵敏度。4、一直流应变电桥。、一直流应变电桥。U=4V，R1=R2=R3=R4=120，试求：，试求：（1）R1为金属应变片，其余为外接电阻。当为金属应变片，其余为外接电阻。当R1的的增量为增量为R=1.2时时,电桥输出电压电桥输出电压U。（2）R1、R2都是金属应变片，且特性一致，感受都是金属应变片，且特性一致，感受应变的极性和大小相同，其余为外接电阻，电桥的应变的极性和大小相同，其余为外接电阻，电桥的输出电压输出电压U0为多少？为多少？（3）第（）第（2）问中，如果）问中，如果R2与与R1的极性相反，且的极性相反，且R1=1.2，R2=-1.2电桥的输出电压电桥的输出

3、电压U0为多少？为多少？C R1R2AADR3R4U0B5、图、图2为一悬臂梁式电阻应变传感器，在悬臂为一悬臂梁式电阻应变传感器，在悬臂梁上下表面轴向各贴两片特性一致的应变片，梁上下表面轴向各贴两片特性一致的应变片， R1、R2贴在下表面，贴在下表面，R3、R4贴在上表面。端部贴在上表面。端部作用力向下。作用力向下。 当当R1=R2=R3=R4，且，且RiRi 。（1）画出对应的全臂桥电路）画出对应的全臂桥电路（2）写出受应力后应变电桥输出电压表达式。）写出受应力后应变电桥输出电压表达式。（3）试用连线将图）试用连线将图3（B）调零电阻接于电桥电）调零电阻接于电桥电路中。说明调零原理。路中。说

4、明调零原理。（4）说明电桥电路能否实现温度补偿。）说明电桥电路能否实现温度补偿。 R1R2R3R4F解答（解答（1）电路如图。）电路如图。312401234(2)()iRRRRUURRRR（3）连线如图。）连线如图。微调微调R2与与R4电阻，使调电阻，使调整后电桥达到平衡。整后电桥达到平衡。1234R RR R（4）能实现温度补偿。）能实现温度补偿。温度作为共模信号，差动温度作为共模信号，差动消除。消除。6、在材料为刚的实心圆柱形试件上，沿轴线和圆、在材料为刚的实心圆柱形试件上，沿轴线和圆周方向各贴一片电阻为周方向各贴一片电阻为120的金属应变片的金属应变片R1和和R2，把这两片应变片接在电桥

5、。若刚的泊松系数把这两片应变片接在电桥。若刚的泊松系数=0.285，应变片的灵敏系数，应变片的灵敏系数K=2，电桥电源电压，电桥电源电压U=2V，当试件受轴向拉伸时，测得应变片，当试件受轴向拉伸时，测得应变片R1的电的电阻变化值阻变化值R1=0.24，试求（试求（1）轴向应变量；）轴向应变量； （2）电桥的输出电压。）电桥的输出电压。R1R27、单组式变面积型平板形线位移电容传感器，两极板相互、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覆盖的宽度为4mm。两极板的间隙为。两极板的间隙为0.5mm，极板间介质，极板间介质为空气，试求其静态灵敏度？若极板相对移动为空气，试求其静态

6、灵敏度？若极板相对移动2mm，求其，求其电容变化量？电容变化量？已知：已知：128.85 10128.85 10/F m1233133312113()8.85 104 102 101.416 100.5 104 108.85 107.08 10/0.5 10gabaa bb aCFCbKF ma 8、用铂铑、用铂铑-铂热电偶测温，当冷端为铂热电偶测温，当冷端为tn=20时，时，在热端温度为在热端温度为t时测得热电势时测得热电势E(t,20)=5.351mV，求，求被测对象的真实温度。（已知被测对象的真实温度。（已知E(20,0)=0.113mV）0000( ,0 )( ,20 )(20 ,0

7、)5.351 0.1135.464622ABABABETETEmVTC查铂铑铂分度表，得由中间温度定律由中间温度定律9、用石英晶体加速度计及电荷放大器测量机器、用石英晶体加速度计及电荷放大器测量机器的振动，已知加速度计灵敏度为的振动，已知加速度计灵敏度为5PC/g，电荷放，电荷放大器灵敏度为大器灵敏度为50mv/PC当机器达到最大加速度值当机器达到最大加速度值时相应的输出电压幅值为时相应的输出电压幅值为2V，试求该机器的振动，试求该机器的振动加速度。加速度。31235/50/5 50 10/285 50 10KKKPC gmV PCV gUagK 10、用光电转速传感器测轴的转速，若传感器一、

8、用光电转速传感器测轴的转速，若传感器一周开缝数为周开缝数为600，5秒内测得计数值为秒内测得计数值为5000个，求个，求轴的转速轴的转速6060 5000/5100( /min)600fnrZ解答：11、光栅尺栅距为、光栅尺栅距为0.02mm，主光栅与指示光栅，主光栅与指示光栅相对位移，计数器计得脉冲数为相对位移，计数器计得脉冲数为500，求位移。，求位移。 12、光电编码器为何采用循环码盘？精度要求不、光电编码器为何采用循环码盘？精度要求不高时，若要求码盘能分辨角度高时，若要求码盘能分辨角度0.36度，应至少用度，应至少用几位二进制码盘？几位二进制码盘？( 20.301) 500 0.021

9、0()xN Wmm解答：23600.363log 109.97102nnn解答：取13、一个、一个12位二进制光电码盘，若光电元件测得位二进制光电码盘，若光电元件测得信号编码是信号编码是000011000011，试确定转轴的转角。，试确定转轴的转角。1118 17 12 11 1122360(2222)217.14niiiC由公式12360236019517.144096D由公式14、超声波复合探头测量液位，设超声波探头置、超声波复合探头测量液位，设超声波探头置于液面上方，距离罐低于液面上方，距离罐低4m，超声波在空气中的声，超声波在空气中的声速为速为340m/s。从发射到接收声波的渡越时间为

10、。从发射到接收声波的渡越时间为2ms。求液面的高度。求液面的高度。15、两只超声波复合探头测量管道流速，斜安装、两只超声波复合探头测量管道流速，斜安装于管道外侧，设管道直径为于管道外侧，设管道直径为300mm，超声波射线，超声波射线于轴线夹角为于轴线夹角为450。声速为。声速为340m/s。顺流时间为。顺流时间为4us，逆流时间为，逆流时间为6us，求水流速。，求水流速。16.17、光栅尺栅距为、光栅尺栅距为0.02mm，主光栅与指示光栅相，主光栅与指示光栅相对位移，计数器计得脉冲数为对位移，计数器计得脉冲数为500，求位移。，求位移。加加10细分电路，细分电路，计数器计得脉冲数为计数器计得脉

11、冲数为2000，求位移。，求位移。18.18.某电容式液位传感器由直径为某电容式液位传感器由直径为40mm40mm和和8mm8mm的两个的两个同心圆柱体组成。储存灌也是圆柱形，直径为同心圆柱体组成。储存灌也是圆柱形，直径为50cm50cm，高为高为1.2m1.2m。被储存液体的。被储存液体的r r 2.12.1。计算传感器的。计算传感器的最小电容和最大电容以及当用在储存灌内传感器的最小电容和最大电容以及当用在储存灌内传感器的灵敏度灵敏度(pF/L)(pF/L)pFmmpFrrHC46.415ln2 . 1)/85. 8(2ln2120minpFmmpFrrHC46.415ln2 . 1)/85. 8(2ln2120minLmmHdV6 .2352 . 14)5 . 0(422LpFLpFpFVCCK/19. 06 .23546.4107.87minmax)(),(),(0,0TTETTETTEnnCTCTTTEnn03000，）中，（在查分