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5k Ω电阻串联，若光电管的灵敏度为30μA/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L L o R K IR U ϕ== R L 负载电阻，I 光电流，ϕ入射光通量。K 光电管的灵敏度，单位A/lm 。 入射光通量为lm KR U L o 13.135000

10302

6

=⨯⨯==

-ϕ 2 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，R L 为20k Ω，

求光照度为多少lx 时U o 为高电平。【DD i V U 2

1

<】

解：当反相器的输入i U 满足翻转条件DD i V U 2

1<时，反相器翻转，o U 为高电平。现图中标明V U DD 5=，所以i U 必须小于2.5V ，o 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φI 与o 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

mA I 125.0=φ时的光照度0E

所以lx E 1250125.03

.03000

0=⨯=

即光照度E 必须大于lx E 12500=时o U 才为高电平。 第四章

1 一热敏电阻在0℃和100℃时，电阻值分别为200kΩ和10kΩ。试计算该热敏电阻在20℃时的电阻值。

2 将一支灵敏度为0.08mv/0C 的热电偶与电压表相连，电压表接线端处温度为

500C ，电压表读数为60 mv ，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40℃，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？

解：Array

29.186+1.612=30.798mV 热端温度为740℃

第五章

1 图为一直流应变电桥，E = 4V，R1=R2=R3=R4=350Ω，求：

①R1为应变片其余为外接电阻，R1增量为△R1=3.5Ω 时输出U0=?。

②R1、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=?。

③R1、R2感受应变极性相反,输出U0=?。

④R1、R2、R3、R4都是应变片,对臂同性，邻臂异性，电压输出U0=?。

2 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 = 120Ω，当试件受力F 时，应变片承受平均应变ε= 8×10?4，求（1）应变片电阻变化量ΔR1和电阻相对变化量ΔR1/R1。

（2）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=120Ω灵敏系数K=2.0的电阻应变片与阻值120Ω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2με和2000με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=4×4mm2，气隙总长度δ=0.8mm，

衔铁最大位移△δ =0.08 mm，激励线圈匝数N=2500匝，导线直径d=0.06mm ，电阻率ρ=1.75×10-6Ω·cm。当激励电源频率f=4000Hz 时，忽略漏磁及铁损。空气磁导率70=410/m H μπ-⨯。要求计算电感的最大变化量。 解：7

7

00.84*104*3.14*16*10m l

mm R S

mm

μ-=

=

= 27

2500*25000.1564*10

m W L H R === 5 已知变隙式电感传感器的铁芯截面积A ＝1.5cm 2，磁路长度L ＝20cm ，相对磁导率 r μ=5000，每个气隙δ0=0.5cm，△δ=1.0mm，真空磁导率μ0=4π*10-7H/m ，线圈匝数W=3000，70=410/m H μπ-⨯，如下图所示，求单端式传感器的灵敏度△L/△δ。若将其做成差动结构形式，灵敏度将如何变化？

解：200

0.169562W S L H μδ== 灵敏度：

0.16956340.005L L δδ∆===∆ 如果做成差动形式，灵敏度加倍。灵敏度变为：34*2=68

6 如图所示气隙型电感传感器，衔铁断面积S=4×4mm 2，气隙总长度l δ=0.8mm ，衔铁最大位移△ l δ =0.08 mm ，激励线圈匝数N=2500匝，导线直径d=0.06mm ，电阻率ρ=1.75×10-6Ω·cm 。当激励电源频率f=4 000Hz 时，忽略漏磁及铁损。要求计算：

(1)线圈电感值； (2)电感的最大变化量；

(3)当线圈外断面积为11X11mm 2时求其直流电阻值；

(4)线圈的品质因数。 解：（1）

（2）当衔铁最大位移Δl δ=±0.08mm 时，分别计算 Δl δ=+0.08mm 时电感L1为 Δl δ=－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ΔL=L2－L1=65mH （3）线圈直流电阻

式中l CP 为线圈的平均每匝长度。根据铁心截面积4×4mm2及线圈外断面11×11mm2（4）线圈品质因数 7 定电容，假设运放增益电压U0电容。能克服变极距型传感器的非线性。

和输入阻抗较大的情况下，有

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δ0 =0.3 mm ，介质为空气。问：如果极板间距离变化量Δδ = ±1(μm )，电容的变化量ΔC 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。

=ωe R L

Q u 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 ∑ C

-A

电容传

感器C x

u

u sc

u