西交大传感器与检测技术教学包习题答案

1章l.检测系统由哪几部分组成?依次为主称（传感器）—转换原理—序号主称——C；2依次为主称（传感器）—转换原理—序号主称——C；2；例：应变式位移传感器：CWY-YB-20；光纤压力传感器：C法?如何进行?U来讲为一小量。如图中使用了高灵敏度电压表——毫伏表和电位差计RrE分别表示稳压电源的内阻和电动势，凡表示稳压电源的负载，E1、R1EE1 ΔEE1 4.5mm5.0mm时，位移测3.5V2.5V，求该仪器的灵敏度。S2.53.52 4cm时，所对应的温度变化值。S0.450.021000.2

t 4％；2.016500℃时的相对2.41.5级的测温仪器。什么是系统误差和随机误差?正确度和精密度的含义是什么?它们答：服从正态分布规律的随机误差的特性有：对称性随机误差f(δ)-δ曲线对称于纵轴。有界性在一定测量条件下，随机误差的绝对值即 0。单峰性绝对值小的随机误差比绝对值大的随机误niδ=0处随机误差概率10Rσ和算术平均s。解：(1)10次测量的算术平均值Rσ和算术s。10R

R1R2167.95167.45167.60167.60167.87167.88168.00167.85167.82167.611nn(1nn(xx)2i1nnvi19vi 1(0.18720.313220.16320.10720.10820.23720.08720.05720.15329nsn

R0167.7633s(167.763Rm167.7633167.763R1、R2、R3、R4。U为R1=R2=R3=R4=RR1=R2=R,R3=R4=R’(R≠R’)R1=R4=RR2=R3AADCBU33oU o

(R1R2)(R3R4R1为应变片，其余桥臂均为固定电

（1U0

R

(RR

(R1R

R1=R2=R,R3=R4=R’R1臂的电阻产生变化ΔR1=ΔR，根据（2）可得到输出电压为U

(R)U(R

(R 对于电源对称电桥，R1=R4=R,R2=R3=R’R1U0

(R

(RR

U

(R)U(R

(R ΔR<<R时，电桥的输出电压与应变成测信号接成两个差动对称的全桥工作形式，U4URUR

4

R

R 4倍，所以大大提高了测量的灵敏度。第2 热电阻测量时采用何种测量电路?为什么要采用这种测量电路?明这种电路的工作原理。12RtRt12 120ΩK=2.04V11000时，试求单臂、双臂和全桥工作解：单臂时

U

，所以应变为 U0

4

42442

2

/V，应变为 时应U0

442

2

/V；双臂时U0

12U0U0

2

2422

44

/V，应变为 时应/V；全桥时U0KU1 U8106/V1000时应为U8103/V 采用阻值R=120Ω灵敏度系数K=2.0的金属电阻应变片与阻值R=120Ω的固定电阻组成电桥，供桥电压为10V。当应变片应变为U0

210n

得n2 Ｅ6

32

第3 CC

bxC

K

0xaxad12dC12d1–固定极 2--活动极d

xCAx

1

x<<d

1dx2

2 d2由式（1）Cx不是线性关系，只有当x<<ddd过小时，又容易引起击穿，同时加有一平面直线位移差动传感器特性其测量电路采用变压器交流电桥，结构组成如图所示。电容传感器起始时b1=b2=b=200mm，a1=a2=20mm极距d=2mmu1=3sin，且u0。试求当动极板上输入一位移量△x=5mm时,电桥输出电压u0。uud3u

Cu

xi i

53sint750sint变间隙电容传感器的测量电路为运算放大器电路，如图所示。运算放大器为理想放大器即K→∞,Zi→∞),Rf极大输入电压减小时,u0为多少?+Ｎ-uC0u u

5sint45sin C

x00 d0 ax如图3-22所示正方形平板电容器,极板长度a=4cm,极板间距离δ=0.2mm.x,试计算该传感器的灵敏度并画出传感器的特性曲线.极板间介质为空气08.8510-12F/maxC028.32C40aC028.32

kx28.32

(x的单位为米C

C 4

48.8510124K 0 0

2CxCx0 当衔铁处于中间位置时，Z1=Z2=Z，电桥处于平衡状态，C点电位等于D点地位，指示为零。CZ1CA-F-D-B支极管V2、V3导通，V1、V4A-F-C-B支，C点电位由DC点电位，电压表正向~~如图所示的差动电感式传感器的桥式测量电路，L1、L2为传感器的L0。R1、R2为标准电阻，u

u u[2f(L[2f(LL)] 01[2f(LL)] 02 fL) 00fL) 00uV题4 题5第5 AB组成一个回AB两种不同材料的导体接触时，由于两者内部单位上扩散的速率就不一样。现假设导体A的自由电子密度大于导体BABB扩散AAB得到A、BA到B的电场。该电场的方向与扩散进行的方向相反，它将引起反方AB的自由电子数与在电场作用下在这种状态下，A与B两导体的接触处就产生了电位差称为接触电动势对于导体A或将其两端分别置于不同的温度场tt0中(t>t0)。 t、tn和tn、t0时的相应热电动势的代数和。答热电偶冷端温度补偿的方法主要有一是冷端恒温法这种方法将热电偶的冷端放在恒温场合有0℃恒温器和其他恒温器两种；二是补偿导 。将热电偶的冷端延伸到温度恒定的场所(如仪表室)，其实质是相当于将热电极延长。根据中间温度定律，只要热电偶和补偿导线的二个接点温度一致是不会影响热电动势输出的三是计算 。修 为：EAB(t,t0)EAB(t,t1)EAB(t1,t0

+e+eU -+I图中，e为热电偶产生的热电动势，U为回路的输出电压。回路R1=R2R1、R2的阻值要UeRCMUeURCM-RCMURCM增大，由此达到

e29.188mV，求被测点的温度。已知铂铑10-铂(S)热电偶的冷端温度t0＝25℃，现测得热电动势7t＝8007t＝800E(8000)=33.275mVE(25，0)=1.024mV，故可得用镍铬-镍硅(K)热电偶测量某炉温的测量系统如图5.150℃，t0＝30210℃，后t为多少度?3060℃。

tBˊ t0 t1 第6 为电压信号输出，其是要解决微弱信号的转换与放大，得到足够3．一压电式传感器的灵敏度K1＝10pCMPa，连接灵敏度K2=0.008VpC的电荷放大器，所用的笔式记录仪的灵敏度K9130

7章光敏二极 光敏三极 光电VUVU光敏二极管测量电 b)光敏三极管测量电

c）Ф1是光源发出的光信号，Ф2是光电器件接受的光信x1x2，它们能够分别造成光源本身或光学通 光 光学通 参数，如图a所示。这种型式的光电传感器可用于 图b所示。可用于测量 投射到被测物上，由被测物表面反射后再投射到光电元件上，如图c通量减弱光电元件的输出反映了被测物的尺寸或位置如图d所示。12121231 123122

3-恒光8章·霍尔在1879μρ很小，故不宜做成元件，ρμ很小，故也不宜做成元件。NKH

1 IRR度系数,β为输入电阻的温度系数。当温度变化Δt时，其增量为:IR