【正文】 第1章 傳感器基礎(chǔ)理論思考題與習(xí)題答案？（傳感器定義）解：能夠感受規(guī)定的被測(cè)量并按照一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的器件或裝置，通常由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件和調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)換電路組成。？解：傳感器的特性是指?jìng)鞲衅鞯妮斎肓亢洼敵隽恐g的對(duì)應(yīng)關(guān)系，所以它在檢測(cè)系統(tǒng)中的作用非常重要。通常把傳感器的特性分為兩種：靜態(tài)特性和動(dòng)態(tài)特性。靜態(tài)特性是指輸入不隨時(shí)間而變化的特性，它表示傳感器在被測(cè)量各個(gè)值處于穩(wěn)定狀態(tài)下輸入輸出的關(guān)系。動(dòng)態(tài)特性是指輸入隨時(shí)間而變化的特性，它表示傳感器對(duì)隨時(shí)間變化的輸入量的響應(yīng)特性。？說明各部分的作用。解：傳感器通常由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件和調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)換電路三部分組成。其中，敏感元件是指?jìng)鞲衅髦心苤苯痈惺芑蝽憫?yīng)被測(cè)量的部分，轉(zhuǎn)換元件是指?jìng)鞲衅髦心軐⒚舾性惺芑蝽憫?yīng)的被測(cè)量轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的部分，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)換電路是指將非適合電量進(jìn)一步轉(zhuǎn)換成適合電量的部分。？靜態(tài)參數(shù)有哪些？各種參數(shù)代表什么意義？動(dòng)態(tài)參數(shù)有那些？應(yīng)如何選擇？解：在生產(chǎn)過程和科學(xué)實(shí)驗(yàn)中，要對(duì)各種各樣的參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)和控制，就要求傳感器能感受被測(cè)非電量的變化并將其不失真地變換成相應(yīng)的電量，這取決于傳感器的基本特性，即輸出—輸入特性。衡量靜態(tài)特性的重要指標(biāo)是線性度、 靈敏度，遲滯和重復(fù)性等。意義略（見書中）。動(dòng)態(tài)參數(shù)有最大超調(diào)量、延遲時(shí)間、上升時(shí)間、響應(yīng)時(shí)間等，應(yīng)根據(jù)被測(cè)非電量的測(cè)量要求進(jìn)行選擇。，在輸入量變化5mm時(shí)，輸出電壓變化為300mV，求其靈敏度。解：其靈敏度、放大器和記錄儀組成，各環(huán)節(jié)的靈敏度為：S1=℃、S2=、S3=，求系統(tǒng)的總的靈敏度。，，求該儀器的靈敏度。解：該儀器的靈敏度為V/mm，各自的靈敏度如下：鉑電阻溫度傳感器： ℃電橋： 放大器 ： 100(放大倍數(shù)) 筆式記錄儀：求：(1)測(cè)溫系統(tǒng)的總靈敏度；(2)記錄儀筆尖位移4cm時(shí)，所對(duì)應(yīng)的溫度變化值。解：（1）測(cè)溫系統(tǒng)的總靈敏度為cm/℃（2）記錄儀筆尖位移4cm時(shí)，所對(duì)應(yīng)的溫度變化值為℃，量程均為0~800℃，、現(xiàn)要測(cè)量500℃的溫度，％，選那臺(tái)儀表合理?解：℃，測(cè)量500℃時(shí)的相對(duì)誤差為4％；℃，測(cè)量500℃％；℃，測(cè)量500℃％。因此。 T=3s 的一階系統(tǒng)，當(dāng)傳感器受突變溫度作用后，試求傳感器指示出溫差的1/3和1/2時(shí)所需的時(shí)間。解：設(shè)溫差為A，測(cè)此溫度傳感器受幅度為A的階躍響 應(yīng)為(動(dòng)態(tài)方程不考慮初態(tài))當(dāng)時(shí)，當(dāng)時(shí)，當(dāng)受階躍函數(shù)作用時(shí)，在t=0時(shí)，輸出為10mV；t→∞時(shí)，輸出為100mV；在t=5s時(shí)，輸出為50mV，試求該傳感器的時(shí)間常數(shù)。解：由題意知：第2章 應(yīng)變式傳感器思考題與習(xí)題答案?答：金屬電阻的應(yīng)變效應(yīng)主要是由于其幾何形狀的變化而產(chǎn)生的，半導(dǎo)體材料的應(yīng)變效應(yīng)則主要取決于材料的電阻率隨應(yīng)變所引起的變化產(chǎn)生的。?答：它們的區(qū)別主要是直流電橋用直流電源，只適用于直流元件，交流電橋用交流電源，適用于所有電路元件。=，供橋電壓為4V，并假定負(fù)載電阻無窮大。當(dāng)應(yīng)變片上的應(yīng)變分別為1με和1000με時(shí)，試求單臂、雙臂和全橋工作時(shí)的輸出電壓，并比較三種情況下的靈敏度。解：?jiǎn)伪蹠r(shí)，所以應(yīng)變?yōu)?μ時(shí)V，應(yīng)變?yōu)?000μ時(shí)應(yīng)為V；雙臂時(shí)，所以應(yīng)變?yōu)?時(shí)V，應(yīng)變?yōu)?000μ時(shí)應(yīng)為V；全橋時(shí)，所以應(yīng)變?yōu)?μ時(shí)V，應(yīng)變?yōu)?000μ時(shí)應(yīng)為V。從上面的計(jì)算可知：?jiǎn)伪蹠r(shí)靈敏度最低，雙臂時(shí)為其兩倍，全橋時(shí)最高，為單臂的四倍。=120Ω靈敏度系數(shù)K==120Ω的固定電阻組成電橋，供橋電壓為10V。當(dāng)應(yīng)變片應(yīng)變?yōu)?000με時(shí)，若要使輸出電壓大于10mV，則可采用單臂、半橋和全橋的哪種方式（設(shè)輸出阻抗為無窮大）？解：由于不知是何種工作方式，可設(shè)為n，故可得：mV得n要小于2，故應(yīng)采用全橋工作方式。，供電電源電動(dòng)勢(shì)E=3V，R3=R4=100Ω，R1和R2為同型號(hào)的電阻應(yīng)變片，其電阻均為50Ω，靈敏度系數(shù)K=。兩只應(yīng)變片分別粘貼于等強(qiáng)度梁同一截面的正反兩面。設(shè)等強(qiáng)度梁在受力后產(chǎn)生的應(yīng)變?yōu)?000με，試求此時(shí)電橋輸出端電壓Uo。解：此電橋?yàn)檩敵鰧?duì)稱電橋，故mV，電阻應(yīng)變片RRRR4等截面軸上，已知R1—R4標(biāo)稱阻值為120Ω，橋路電壓2V，物重m引起R請(qǐng)畫出應(yīng)變片電橋電路，計(jì)算出測(cè)得的輸出電壓和電橋輸出靈敏度，RR4起什么作用？解：)，把R2與R4對(duì)換一下位置。又因?yàn)檩^小，可忽略RR4可以進(jìn)行溫度補(bǔ)償和減小非線性誤差的作用。？解：電阻應(yīng)變片產(chǎn)生溫度誤差的原因：①敏感柵金屬絲電阻本身隨溫度發(fā)生變化②試件材料和電阻絲材料的線膨脹系數(shù)的影響電阻應(yīng)變片的溫度補(bǔ)償方法：通常有線路補(bǔ)償法和應(yīng)變片自補(bǔ)償兩大類。1）電橋補(bǔ)償是最常用的且效果較好的線路補(bǔ)償法。電橋補(bǔ)償法簡(jiǎn)單易行，而且能在較大的溫度范圍內(nèi)補(bǔ)償，但上面的四個(gè)條件不一滿足，尤其是兩個(gè)應(yīng)變片很難處于同一溫度場(chǎng)。 2）應(yīng)變片的自補(bǔ)償法是利用自身具有溫度補(bǔ)償作用的應(yīng)變片。，已知鋼材的彈性模量E=F/S，E＝2l011N／m2，應(yīng)變片的電阻為120Ω，試用允許通過的最大電流為30mA的康銅絲應(yīng)變片組成一單臂受感電橋。試求出此電橋空載時(shí)的最大可能的輸出電壓。解：應(yīng)變片所受應(yīng)力：V，%，鋼材的應(yīng)力為10kg/mm2。①求鋼材的應(yīng)變及應(yīng)變片的靈敏度系數(shù)。解：②鋼材的應(yīng)變?yōu)?00106時(shí)，粘貼的應(yīng)變片的電阻變化率為多少?解：，靈敏度K=2，鋼材的彈性模量E＝2l011N／m2，泊松比μ=，當(dāng)鋼柱承受外力98l03N時(shí)。求：①該鋼柱的軸向應(yīng)變?chǔ)藕蛷较驊?yīng)變?chǔ)舝；②此時(shí)電阻應(yīng)變片電阻的相對(duì)變化量ΔR/R；③應(yīng)變片的電阻值變化了多少歐?是增大了還是減少了?④如果應(yīng)變片是沿圓柱的圓周方向(徑向)粘貼，鋼柱受同樣大小的拉力作用，此時(shí)應(yīng)變片電阻的相對(duì)變化量為多少?電阻是增大了還是減少了?解：①②③電阻是增大了。④電阻是減小了。，在梁的上下兩面各貼有兩片電阻應(yīng)變片，做成秤重傳感器。已知l=100mm，b=11mm，t=3mm，E=104N/mm2，接入直流四臂差動(dòng)電橋，供電電壓6V，電橋的輸出電壓Uo為多大？解：對(duì)于等強(qiáng)度梁，粘貼應(yīng)變片處的應(yīng)變?yōu)閙V第3章 電感式傳感器思考題與習(xí)題答案？解：影響差動(dòng)變壓器輸出線性度和靈敏度的主要因素是：傳感器幾何尺寸、線圈電氣參數(shù)的對(duì)稱性、磁性材料的殘余應(yīng)力、測(cè)量電路零點(diǎn)殘余電動(dòng)勢(shì)等。？它的主要優(yōu)點(diǎn)是什么？解：電渦流式傳感器的靈敏度主要受導(dǎo)體的電導(dǎo)率、磁導(dǎo)率、幾何形狀，線圈的幾何參數(shù)，激勵(lì)電流頻率以及線圈到被測(cè)導(dǎo)體間的距離等因素影響。電渦流式傳感結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、頻率響應(yīng)寬、靈敏度高、測(cè)量范圍大、抗干憂能力強(qiáng)，特別是有非接觸測(cè)量的優(yōu)點(diǎn)，因此在工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的各個(gè)領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。解:將非電量轉(zhuǎn)換成自感系數(shù)變化的傳感器通常稱為自感式電感傳感器，自感式電感傳感器又稱為電感式傳感器，它由線圈、鐵心和銜鐵三部分組成。當(dāng)銜鐵隨被測(cè)量變化而移動(dòng)時(shí)，鐵心與銜鐵之間的氣隙磁阻隨之變化，從而引起線圈的自感發(fā)生變化。因此，自感式傳感器實(shí)質(zhì)上是一個(gè)具有可變氣隙的鐵心線圈。（螺線管式）傳感器的結(jié)構(gòu)形式與輸出特性。解:螺線管式互感傳感器它由初級(jí)線圈，兩個(gè)次級(jí)線圈和插入線圈中央的圓柱形鐵芯等組成。螺線管式差動(dòng)變壓器按線圈繞組排列的方式不同可分為一節(jié)、二節(jié)、三節(jié)、四節(jié)和五節(jié)式等類型，一節(jié)式靈敏度高，三節(jié)式零點(diǎn)殘余電壓較小，通常采用的是二節(jié)式和三節(jié)式兩類。理想的差動(dòng)變壓器輸出電壓與位移成線性關(guān)系，實(shí)際上由于線圈、鐵心、骨架的結(jié)構(gòu)形狀、材質(zhì)等諸多因素的影響，不可能達(dá)到完全對(duì)稱，使得實(shí)際輸出電壓呈非線性狀態(tài)，但在變壓器中間部分磁場(chǎng)是均勻的且較強(qiáng)，因而有較好的線性段，此線性段的位移范圍Δx約為線圈骨架的1/10～1/4。提高兩次級(jí)線圈磁路和電路的對(duì)稱性，可改善輸出電壓的線性度。采用相敏整流電路對(duì)輸出電壓進(jìn)行處理，可進(jìn)一步改善互感式電感傳感器輸出電壓的線性。，有哪些方法可以進(jìn)行殘余電壓補(bǔ)償？解: 差動(dòng)變壓器輸出電壓在零點(diǎn)總有一個(gè)最小的輸出電壓。一般把這個(gè)最小的輸出電壓稱為零點(diǎn)殘余電壓，即指銜鐵位于中間位置時(shí)