【正文】 p?I1?I2?R2?R2?I2 ?4??4??2?? ?計算結(jié)果說明， R R rp的系統(tǒng)誤差對被測電勢 Ex的綜合影響使得 Ex值 20mv 大于實際值 Ex，故消除 系統(tǒng)誤差的影響后，被測電勢應(yīng)為 Ex?== I=，電壓 U=，標準差分別為 ?=， ?=，求所耗功率及其標準差。由于傳感器輸出信號一般都很微弱，需要有信號調(diào)理與轉(zhuǎn)換電路，進行放大、運算調(diào)制等，此外信號調(diào)理轉(zhuǎn)換電路以及傳感器的工作必須要有輔助的電源，因此信號調(diào)理轉(zhuǎn)換電路以及所需的電源都應(yīng)作為傳感器組成的一部份。即傳感器在全量程范圍內(nèi)最大的遲滯差值Δ Hmax與滿量程輸出值 Y之比稱為遲滯誤 FS ?HmaxrH??100%YrFS 差，用 L表示，即： ④重復(fù)性是指傳感器在輸入量按同一方向作全量程連續(xù)多次變化時，所得特性曲線不一致的程度。 2)由子樣方差公式知 1n S?(yjiI?yj)2?n?1i?1 2jI S2 jD1n?(yjiD?yj)2?n?1i?1 上式中的 n=3， j分別為 0， ， ， ， ， ( 105Pa)壓力 。 ? ?(??) ∴ ?? 22A(?)?1? ②在上面的時間常數(shù)及 50Hz 的正弦信號輸入代入幅頻特性方程可知振幅誤差： A(?)?1 ?(??)2?1?(50?)2? 振幅誤差為 =%。 若要求傳感器的幅值誤差不大于 3％，應(yīng)滿足 ?A????。 答：在外力作用下，導(dǎo)體或半導(dǎo)體材料產(chǎn)生機械變形，從而引起材料電阻值發(fā)生相應(yīng)變化的現(xiàn)象，稱 dR?K??為應(yīng)變效應(yīng)。電橋補償法是最常用且效果較好的線路補償法，應(yīng)變片自補償法是采用溫度自補償應(yīng)變片或雙金屬線柵應(yīng)變片來代替一般應(yīng)變片，使之兼顧溫度補償作用。 題圖 34（ a）等截面懸臂梁 （ b）應(yīng)變片粘貼方式 （ c）測量電路 ②電阻應(yīng)變片所構(gòu)成的差動全橋電路接線如圖 34 ﹙ｃ﹚所示， R、 R所受應(yīng)變方向相同， R、 R、所受 1423 應(yīng)變方向相同，但與 R、 R所受應(yīng)變方向相反。 此時 U0???R1?? ?L?0 6 條件下，如果試件材質(zhì)為合金鋼，線膨脹系數(shù) ?g?11?10?6/℃，電阻應(yīng)變片敏感柵材質(zhì)為康銅，其電阻溫度系數(shù) ??15?10/℃，線膨漲系數(shù) ??6s??10?6/℃。 R R應(yīng)變片 4 感受軸向應(yīng)變： ?應(yīng)變片 8 感受周向應(yīng)變： ?滿量程時， a) (b) 1 (c) RR5 (d) ?R1??R2??R3??R4?K?xR?K F10kNR???120?????10mm??10Pa ?R5??R6??R7??R8?K?yR????R1??????? 電橋的輸出為： ???R1??R1???R3??R3??R6??R6???R8??R8? U0?Ui??? ?R1??R1?R3??R3?R5??R5?R7??R7R6??R6?R8??R8?R2??R2?R4??R4? ???? ?10V?????10mV ???????? 第四章電感式傳感器 1. 說明差動變隙電壓傳感器的主要組成，工作原理和基本特性。當選定鐵芯，銜鐵材料及尺寸，確定線圈的匝數(shù)及電氣特性，則 ?L?f????。因此可以測量大位移范 圍。③將傳感器磁回電 路工作區(qū)域設(shè)計在鐵芯曲線的線性段。當 ?x0 時， U與 U同頻同相。橋路的一個對角接有交流電 O 源 U，另一個對角線為輸出端 U，試分析該電路的工作原理。 所以該測量電路輸出電壓幅值反映了被測量的大 ?小，而 U的符號則反映了該被測量的變化方向。測量出等效阻抗 Z，就可實現(xiàn)對位移量 x的測量。 電渦流的軸向貫穿深度按指數(shù)規(guī)律分布，即電渦流密度在被測體表面最大，隨著深度的增加，按指數(shù)規(guī)律衰減。 ？ 答：采用差動式結(jié)構(gòu)，可以使非線性誤差減小一個數(shù)量級。當 h=0 環(huán)形二極管電容測量電路原理圖 時調(diào)節(jié) Cd?C0? 2??HD1nd ，則輸出電 壓 U與液位 h之間呈 線性關(guān)系。 Z1?Z0Z2?Z0 Z0?Z2?Z1?C0?C1?C2? ?UpZ1?Z0Z2?Z0C0?C1C0?C2eAB＝ UB?UA?Up ∵ C ∴ e0??C1， C0??C2 ?C1?C21?CUp?Up 2C02C0AB 當 C1?C2 時， Z1?Z2， UA＝ UB， eAB＝ 0； ?C2 時， Z1?Z2， UpA?B0?UA?UBUpA?BUA?UB?0 當 C1，所以 eAB?0； 當 C1?C2 時， Z1?Z2， UpA?BUA?UB?0UpA?B0?UA?UB，所以 eAB?0。 第七章 磁電式傳感器 ？霍爾電勢與哪些因素有關(guān)？ 答：金屬或半導(dǎo)體薄片置于磁場中，當有電流通過時，在垂直于電流和磁場的方向上將產(chǎn)生電動勢，這種物理現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)。反之，在電介質(zhì)的極化方向上施加交變電場或電壓，它會產(chǎn)生機械變形，當去掉外加電場時，電介質(zhì)變形隨之消失，這種現(xiàn)象稱為“逆壓電效應(yīng)”。 解： 題 5— 8 圖 Up t UpU（ a） Up為正半周時 （ b） Up為負半周時 當 Up為正半周時， D D3 導(dǎo)通，等效電路如圖（ a）所示。 可見 C與液面高度 h呈線性關(guān)系。 調(diào)幅式測 量電路如題圖 4— 11﹙ｂ﹚所示，石英晶體振蕩器起恒流源作用，給諧振回路提供了一個激勵頻率 ?f?穩(wěn)定的 0 激勵電流 i，由傳感器線圈 L、電容器 C構(gòu)成一個 LC振 0 蕩電路，其輸出電壓 U0?i0?f?z?，當金屬導(dǎo)體遠離電渦流傳感器或去掉時， LC并聯(lián)諧振回路的諧振頻率即為石英振蕩頻率 f，回路呈現(xiàn)的阻抗最大，諧振回路上的輸 0 出電壓也最大；當金屬導(dǎo)體靠近傳感器線圈時，線圈的等效電感 L 發(fā)生變化，導(dǎo)致回路失諧而偏離了激勵頻率，從而使輸出電壓降低， L的數(shù)值隨距離 x的變化而變化，因此，輸出電壓也隨 x 而變化。③電渦流密度的最大值在 r?r附近的一個狹窄區(qū)域 as 內(nèi)。 電渦流式傳感器的測試系統(tǒng)由電渦流式傳感器和被測金屬兩部分組成。若 ?Ui為負半周，則 VD VD4 導(dǎo)通， VD VD3 截止，電流 I?1?流 ?V， Z， V， Z， R經(jīng) R，而電流 I??流經(jīng) R，此時 U 1 D2 1 2 2D42 1 ??R?I11， ??I??RUR222 ，且如圖所示 ?UR1 與 ?UR2 方向相反， ??U??U??0U0R1R2。（ n1為 變壓器 T的變比）。圖 中 V， V， V， V 為四 D1D2D3D4 個性能相同的二極管。 2a2a2b2b 5. 差動變壓器式傳感器的零點殘余電壓產(chǎn)生的原因是什么？怎樣減小和消除它的影響？ 答：差動電壓器在零位移時的輸出電壓稱為零點殘余電壓。應(yīng)綜合考慮； U 與 ?成反比關(guān)系， 因此要求 ?越小越好，但較小的 ?使測量范圍受到約 00 束，通常在 左右。工作時，銜鐵與被測件相連，當被測體上下移動時，帶動銜鐵也以相同的位移上下移動，使兩個磁回路中磁阻發(fā)生大小相等方向相反的變化。則 ?s??0?1??s?t???01??10?6??50?10?，當兩者粘貼在一起時， ?? 電阻絲產(chǎn)生附加電阻變化 ?R?為： ?R??K0R1??g??s???t ??120?11?10?6??10?6??50?10????? = ? 當測量的環(huán)境溫度從 10℃變化到 50℃時，金屬電阻絲自身溫度系數(shù) ??15?10/℃。當試件受力 F時， 應(yīng)變片承受平均應(yīng)變ε =800μ m/m，求： （ 1） 應(yīng)變片電阻變化量Δ R1 和電阻相對變化量Δ R1/ R1。其輸出壓為 1U0?E?R1?4R1 ⑵差動半橋電路， R、 R為兩個所受應(yīng)變方向相反 2 的應(yīng)變片， R、 R為電橋固定電阻。 答：由于測量現(xiàn)場環(huán)境溫度偏離應(yīng)變片標定溫度而 給測量帶來的附加誤差，稱為應(yīng)變片溫度誤差。對于后者，盡管在該頻段內(nèi)也有幅值誤差不大于 3％，但是該頻段的相頻特性很差而通常不被采用。 求：傳感器的工作頻率范圍。 答：由題可知該測溫傳感器為典型的一階系統(tǒng)，則傳感器的輸出 y(t)與時間滿足如下關(guān)系： y(t)?1?e?。 70等。 ①靈敏度是指傳感器輸出量增量△ y 與引起輸出量增量△ y的相應(yīng)輸入量增量△ x的之比。 ?(b0?12b)??(b0?13b)????(b0?14b)??(b0?15b)???(b0?16b)?? ?(b0?18b)??(b0?20b)????(b0?22b)??(b0?24b)???(b0?26b)?? ?5b0?70b???5b0?110b? b0???b?? 故所求的經(jīng)驗公式為 ??? y 方法二： 應(yīng)用最小二乘法求取經(jīng)驗公式的 b0 和 b 時，應(yīng)使各測量數(shù)據(jù)點與回歸直線的偏差平方和為最小，見教材圖 110。 G??== 所有 vi?值均小于 G??，故已無壞值。 v7?； v7?3? 3?=3= 故可判斷 d7= 含有粗大誤差，應(yīng)予剔除。 而被測量的真值為未知，故不能求得標準差 ?，在有限次測量情況下，可用殘余誤差代替真誤差，從而得到標準差的估計值 ?，標準差的估計值 ?含義同標 ss 準差 ?，也是作為測量列中單次測量不可靠性的評定標準。 7． 什么是直接測量、間接測量和組合測量？ 答：在使用儀表或傳感器進行測量時，測得值直接與標準量進行比較，不需要經(jīng)過任何運算，直接得到被測量，這種測量方法稱為直接測量。 在測量過程中形成系統(tǒng)誤差的因素是復(fù)雜的，通常人們難于查明所有的系統(tǒng)誤差，發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)誤差必須根據(jù)具體測量過程和測量儀器進行全面的仔細的分析，這是一件 困難而又復(fù)雜的工作，目前還沒有能夠適用于發(fā)現(xiàn)各種系統(tǒng)