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1、第 三 章 習(xí) 題3-1 在機(jī)械式傳感器中，影響線性度的主要因素是什么？試舉例說明。答：機(jī)械式傳感器的彈性元件具有蠕變、彈性后效等現(xiàn)象。材料的蠕變與承載時(shí)間、載荷大小、環(huán)境溫度等因素有關(guān)。彈性后效則與材料應(yīng)力、松弛和內(nèi)部阻尼等因素有關(guān)，這些因素都影響最終輸入與輸出的線性關(guān)系。同時(shí)，應(yīng)保證傳感器工作在彈性元件的彈性限內(nèi)。應(yīng)從材料的選擇、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和處理工藝上綜合考慮。 3-3 電阻絲應(yīng)變片與半導(dǎo)體應(yīng)變片在工作原理上有何區(qū)別？各有何優(yōu)缺點(diǎn)？應(yīng)如何針對具體情況來選用？ 答：由電阻的相對變化 公式知： 對電阻絲式應(yīng)變片傳感器，主要是通過電阻絲尺寸變化引起電阻的變化，電阻絲式應(yīng)變片的應(yīng)變系數(shù)為1+2，等于
2、常數(shù)； 對半導(dǎo)體應(yīng)變片，靈敏度為E，主要是電阻率變化而引起電阻的變化，靈敏度一般比電阻絲式應(yīng)變片大50-70倍。 半導(dǎo)體應(yīng)變片與電阻絲應(yīng)變片相比，優(yōu)點(diǎn)：靈敏度高、滯后小、體積小、橫向應(yīng)變小。缺點(diǎn)：溫度穩(wěn)定性差、靈敏度分散大、在較大應(yīng)變作用下非線性誤差大等。 選用時(shí)，如要靈敏度高的選半導(dǎo)體應(yīng)變片，如需溫度穩(wěn)定性好時(shí)，選金屬絲電阻絲式應(yīng)變片。 )21(/ ERdR 3-4 有電阻應(yīng)變片，其靈敏度Sg=2, R=120,設(shè)工作時(shí)其應(yīng)變?yōu)?000，問R =?設(shè)將此應(yīng)變片接成圖中所示的電路（見圖3-84），試求：1）無應(yīng)變時(shí)電流表示值；2）有應(yīng)變時(shí)電流表示值；3）電流表示值相對變化量；4）試分析這個(gè)變量
3、能否從表中讀出？解：因電阻應(yīng)變片的靈敏度Sg= R/R/， 所以，電阻變化量 R= RSg=120100010-62=0.24 1）無應(yīng)變時(shí)電流表示值 I=U/R=1.5/120=12.5mA 2）有應(yīng)變時(shí)電流表示值 I=U/ (R +R )=1.5/120.24=12.475mA 3）電流表示值相對變化量 4）這個(gè)變換量比較小，必須用高靈敏度的微安表才能讀出，一般接入電橋。%2.0%1005.12 475.125.12 I圖3-84 題3-4圖 3-5 電感傳感器（自感型）的靈敏度與哪些因素有關(guān)？要提高靈敏度可采取那些措施？采取這些措施會(huì)帶來什么樣的后果？ 2 0022 ANddLS 答：電
4、感傳感器的靈敏度 由上式可知，如果加大磁路截面積A0、線圈匝數(shù)N、空氣隙導(dǎo)磁率0以及減小間隙 等都可提高靈敏度。 但需注意，當(dāng)加大A0 、N時(shí)都會(huì)使傳感器尺寸加大，減小 則會(huì)增大特性曲線的非線性。 3-7 一個(gè)電容測微儀其傳感器的圓形極板半徑r=4mm,工作初始間隙 =0.3mm，問：1）工作時(shí)，如果傳感器與工件的間隙變化量 時(shí)，電容變化量是多少？2）如果測量電路的靈敏度S1=100mV/pF, 讀數(shù)儀表的靈敏度S2=5格/mV，在 時(shí)，讀數(shù)儀表的指示值變化多少格？解：1）因?yàn)殡娙菔絺鞲衅?m 1 m 1 00 AC 所以電容變化量 200 1AC又電容極板面積2232 )104( mrA 在
5、空氣中=1，初始間隙mF /1085.8 120 m30 103.0 所以電容變化量FpFC 153 1094.41094.4 2）傳感器的靈敏度mpFCS /1094.4 33 儀表指示變化范圍：47.251001094.41 3321 SSSB 格 輸入量是位移x，輸出量電壓uy。3-8 把一個(gè)變阻器式傳感器按圖3-85接線，它的輸入量是什么？輸出量是什么？在什么樣條件下它的輸出量與輸入量之間有較好的線性關(guān)系？ 解：u0 激勵(lì)電壓uy傳感器輸出電壓xp變阻器總長度Rp變阻器總電阻RL測量電路輸入電阻圖3-85 題3-8圖 輸出電壓)1)( 0 pLppy xxRRxx uu 當(dāng)RP/RL0時(shí)（接入表頭的輸入阻抗RL 相對于RP很大時(shí)，則0uxxu py 輸出uy與輸入x之間呈線性關(guān)系。 3-11 一壓電式傳感器的靈敏度S=90pC/MPa,把它和一臺靈敏度調(diào)到0.005V/pC 的電荷放大器連接，放大器的輸出又接到一靈敏度已調(diào)到20 mm/V的光線示波器上記錄，試?yán)L出這個(gè)測試系統(tǒng)的框圖，并計(jì)算其總的靈敏度。解：測試系統(tǒng)框圖總靈敏度：壓電傳感器電荷放大器光線示波器輸入壓力輸出 MPammpxS /920005.090
機(jī)械工程測試技術(shù)基礎(chǔ)(第三版)段富海-第三章
