传感器计算题目总结答案

传感器计算题目总结第二章1一光电管与5kQ电阻串联，若光电管的灵敏度为30pA/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U=IR=K中RRl负载电阻，I光电流，中入射光通量。K光电管的灵敏度，单位A/lm。入射光通量为中一"o= =13.13加KRl30X10-6X50002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20kQ，求光照度为多少ix时uo为高电平。【气＜2vdd】解：当反相器的输入U.满足翻转条件气＜2VDD时，反相器翻转，U。为高电平。现图中标明Udd=5V，所以U.必须小于2.5V，U。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勺与U。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I广0.125湖时的光照度E0所以E=迎0x0.125=1250及 即光照度E必须大于E=1250lx时U才为0 0.3 0 o高电平。第四章1一热敏电阻在0°C和100°C时，电阻值分别为200kQ和10kQ。试计算该热敏电阻在20C时的电阻值。2将一支灵敏度为0.08mv/oC的热电偶与电压表相连，电压表接线端处温度为50oC，电压表读数为60mv，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40C，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(C)40739740741电势值(mV)1.61230.75730.79830.8429.186+1.612=30.798mV 热端温度为740°C第五章1图为一直流应变电桥，E=4V,R1=R2=R3=R4=350Q,求：R1为应变片其余为外接电阻，R1增量为△R1=3・5C时输出U0二?。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U0二?。R1、R2、R3、R4都是应变片，对臂同性，邻臂异性，电压输出U0=?o2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=120Q，当试件受力F时，应变片承受平均应变e=8X10?4,求应变片电阻变化量AR1和电阻相对变化量AR1/R1o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=120Q灵敏系数K=2.0的电阻应变片与阻值120Q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〉e和2000Me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=4X4rnm2，气隙总长度8=0.8mm，

衔铁最大位移^8=0.08mm,激励线圈匝数N=2500匝，导线直径d=0.06mm,电阻率e=1.75X10-6Q-cm。当激励电源频率f=4000Hz时，忽略漏磁及铁损。空气0.8mm磁导率*=4兀X10一7H/m0.8mm解：Rm~~^~S-4*3.14*16*10-7mm-"顶70=0.156H,W22500*2500L=0.156HR 4*107m5已知变隙式电感传感器的铁芯截面积A=1.5cm2，磁路长度L=20cm，相对磁导率^=5000，每个气隙80=0.5cm，△8=1.0mm，真空磁导率M=4n*10-7H/m，线圈匝数W=3000，*=4兀X10-7H/m，如下图所示，求单端式传感器的灵敏度△L/^8O若将其做成差动结构形式，灵敏度将如何变化？解：L=牛=0.16956H 灵敏度：马===01竺6=3428 A55 0.0050如果做成差动形式，灵敏度加倍。灵敏度变为：34*2=686如图所示气隙型电感传感器，衔铁断面积S=4X4mm2，气隙总长度l8=0.8mm，衔铁最大位移△l8=0.08mm，激励线圈匝数N=2500匝，导线直径d=0.06mm，电阻率9=1.75X10-60-cm。当激励电源频率f=4000Hz时，忽略漏磁及铁损。要求计算：⑴线圈电感值；电感的最大变化量；当线圈外断面积为11X11mm2时求其直流电阻值；线圈的品质因数。解：(1)

⑵当衔铁最大位移Al8=±0.08mm时，分别计算Al8=+0.08mm时电感L1为△18=—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AL=L2—L1=65mH（3）线圈直流电阻式中1CP为线圈的平均每匝长度。根据铁心截面积4X4mm2及线圈外断面11X11mm2计算每匝总长度1CP=4X7.5=30mm。矗路放大器反馈回路，输入电路接固5式（4）线圈品质因数逐2f矗路放大器反馈回路，输入电路接固5式Q= = =RR7下图为变极距型平板电容运算放大器工作原理可知，在开环放大倍数为一A定电容，假设运放增益入=8,椭入阻掀=8；的试推导输出1/j&C C电压U0与极板间距的关系，并分:把工二d代ru=「cx"■乙电压U0与极板间距的关系，并分:将电容传感器接于放大器反馈回路：输入电路接固定u=—usc£A电容。构成反相放大器。能克服变极距，传感器的输出电羸与电源电压曦位相由运算放大器工作原理条距蹦环放大倍大非段藕入阻蠢特求情赢稳定，固定电容量稳定，并要放大倍数与输入阻抗足够有 大。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80=0.3mm，介质为空气。问：如果极板间距离变化量A8=±1（呻），电容的变化量^。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，e0为真空介电常数，％=8.85X10-i2F/m,C=2n%H/(ln(D/d))]2双H2*3.14*8.85*10-12*10-3解：C=-D~= -T00 =2・75*10-12FIn— In d 98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=2.31X10-12C/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=d11XF=d11XpXS代入数据得q=2.31X10-12X10X106X3X10-4晶体的电容量C=e0erS/t式中e0真空介电常数，/r/