测试技术基础答案第三章常用传感器
机械工程测试技术基础常用传感器
05 传感器在机械工程测试中 的案例分析
压力传感器的应用案例
压力传感器在汽车发动机 控制系统中的应用
用于检测气瓶压力，控制燃油喷射和点火时 间，提高发动机性能和燃油经济性。
电容位移传感器
利用电容器极板间距的变化来 测量位移。
电感位移传感器
利用线圈电感的变化来测量位 移。
激光位移传感器
利用激光测距原理来测量物体 的位移。
超声波位移传感器
利用超声波的反射和传播来测 量物体的位移。
传感器在速度测量中的应用
光电转速传感器
利用光电效应来测量转速。
霍尔转速传感器
利用霍尔效应来测量转速。
详细描述
电感式传感器由线圈和磁芯组成，通过改变磁芯的位置或磁导率来改变线圈的电感量，从而检测出被 测量的变化。电感式传感器具有测量精度高、抗干扰能力强、可靠性高等优点，适用于测量位移、角 度、速度等参数。
压电式传感器
总结词
压电式传感器是一种利用压电效应来检 测和测量压力或振动的传感器。
VS
详细描述
振动速度传感器
利用振动元件的振动速度来测量速度。
多普勒速度传感器
利用多普勒效应来测量物体的速度。
传感器在力测量中的应用
应变片力传感器
利用应变片受压变形来测量力的大小。
压电晶体力传感器
利用压电效应将力转换为电信号。
扭矩传感器
压力传感器在气瓶压力中的应用
用于测量旋转轴的扭矩，常用于机械传动 系统。
用于监测气瓶内的压力，确保气瓶在使用 过程中的安全。
稳定性
测试技术参考答案(王世勇-前三章)
第一章 测试技术基础知识1.4 常用的测量结果的表达方式有哪3种？对某量进行了8次测量，测得值分别为：82.40、82.43、82.50、82.48、82.45、82.38、82.42、82.46。
试用第3种表达方式表示其测量结果。
解：1）常用的测量结果的表达方式有基于极限误差的表达方式、基于t 分布的表达方式和基于不确定度的表达方式等3种2）基于不确定度的表达方式可以表示为0x s x x x nσ∧=±=±均值为8118i i x x ===∑82.44标准偏差为821()7ii x x s =-==∑0.04样本平均值x 的标准偏差的无偏估计值为ˆ8x sσ==0.014 所以082.440.014x =±第二章 信号描述与分析2.2 一个周期信号的傅立叶级数展开为12ππ120ππ()4(cos sin )104304n n n n n y t t t ∞==++∑（t 的单位是秒） 求：1）基频0ω；2）信号的周期；3）信号的均值；4）将傅立叶级数表示成只含有正弦项的形式。
解：基波分量为12ππ120ππ()|cos sin 104304n y t t t ==+ 所以：1）基频0π(/)4rad s ω=2）信号的周期02π8()T s ω==3）信号的均值42a = 4）已知 2π120π,1030n n n n a b ==，所以 22222π120π()() 4.00501030n n n n n A a b n π=+=+= 120π30arctan arctan arctan 202π10n n nn bn a ϕ=-=-=-所以有0011π()cos()4 4.0050cos(arctan 20)24n n n n a n y t A n t n t ωϕπ∞∞===++=+-∑∑2.3 某振荡器的位移以100Hz 的频率在2至5mm 之间变化。
机械工程测试技术_课后习题及答案
机械工程测试技术基础习题解答教材：机械工程测试技术基础，熊诗波 黄长艺主编，机械工业出版社，2006年9月第3版第二次印刷。
绪 论0-1 叙述我国法定计量单位的基本内容。
解答：教材P4~5，二、法定计量单位。
0-2 如何保证量值的准确和一致？ 解答：（参考教材P4~6，二、法定计量单位~五、量值的传递和计量器具检定） 1、对计量单位做出严格的定义； 2、有保存、复现和传递单位的一整套制度和设备； 3、必须保存有基准计量器具，包括国家基准、副基准、工作基准等。
3、必须按检定规程对计量器具实施检定或校准，将国家级准所复现的计量单位量值经过各级计算标准传递到工作计量器具。
0-3 何谓测量误差？通常测量误差是如何分类表示的？ 解答：（教材P8~10，八、测量误差）0-4 请将下列诸测量结果中的绝对误差改写为相对误差。
①1.0182544V±7.8μV ②(25.04894±0.00003)g ③(5.482±0.026)g/cm 2 解答： ①-667.810/1.01825447.6601682/10±⨯≈±②60.00003/25.04894 1.197655/10±≈±③0.026/5.482 4.743±≈‰ 0-5 何谓测量不确定度？国际计量局于1980年提出的建议《实验不确定度的规定建议书INC-1(1980)》的要点是什么？ 解答： (1)测量不确定度是表征被测量值的真值在所处量值范围的一个估计，亦即由于测量误差的存在而对被测量值不能肯定的程度。
(2)要点：见教材P11。
0-6为什么选用电表时，不但要考虑它的准确度，而且要考虑它的量程？为什么是用电表时应尽可能地在电表量程上限的三分之二以上使用？用量程为150V 的0.5级电压表和量程为30V 的1.5级电压表分别测量25V 电压，请问哪一个测量准确度高？ 解答： (1)因为多数的电工仪表、热工仪表和部分无线电测量仪器是按引用误差分级的（例如，精度等级为0.2级的电表，其引用误差为0.2%），而 引用误差=绝对误差/引用值其中的引用值一般是仪表的满度值(或量程)，所以用电表测量的结果的绝对误差大小与量程有关。
传感器第三章习题答案精要
L
( d d
) 100%
由题意故得0.1％=(Δd/1)×100％，即测量允许(yǔnxǔ)变化 Δd=0.001mm。
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T 2 R2C 2ln U 1 U 1 Ur
U 0 C1 C2U1 C1 C2
变间隙(jiàn xì)型差动电容传 感器
U 0 2 1U1 2 1
1 0 ， 2 0 U 0 U 1 0
变面积型差动电容传感器
U 0 A2 A1U 1
U 0 AU 1 A
ef
(
)
0
2
100%
0
100%
0
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⑩ ④差差动动脉脉冲冲宽宽度度调调制电制路电的路用的于用电于容电传感容器传测感量器电测路量，(具cè有li(ájnùgyǒ)电u) 什 路么，特具点有？什画么出特电点容C？1<画C出2情电况容下CA1、<BC、2情C、况D下各A点、和B输、出CU、0的D电各 压 出 点 差波公和动形式输电（及出 容可所传U参有0感的看推器教导电电案过压）程压波，。U形并0（输给可出出参变公间看式隙教及型案所差）有动，推电并容导给传过感出程器变。电间压隙U型0 输
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②说明电容式传感器的工作原理(yuánlǐ)及其类型？ 平板电容器
C 0rA
C —— 电容量，单位：F 法拉
0—— 真空介电常数，8.85×10-12F/m
r —— 极板间介质的相对介电常数 A —— 极板的有效面积（m2）
—— 两平行极板间的距离（m）
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r 、S、d三个参数中，保持其中两个不变，改变另一个参数就可
Q 0,Q 1 C 0 UD Ur
机械工程测试技术基础课后习题答案汇总
机械工程测试技术基础课后习题答案汇总机械工程测试技术基础第三版熊诗波绪论0-1 叙述我国法定计量单位的基本内容。
解答：教材P4~5，二、法定计量单位。
0-2 如何保证量值的准确和一致？解答：（参考教材P4~6，二、法定计量单位~五、量值的传递和计量器具检定）1、对计量单位做出严格的定义；2、有保存、复现和传递单位的一整套制度和设备；3、必须保存有基准计量器具，包括国家基准、副基准、工作基准等。
3、必须按检定规程对计量器具实施检定或校准，将国家级准所复现的计量单位量值经过各级计算标准传递到工作计量器具。
0-3 何谓测量误差？通常测量误差是如何分类表示的？解答：（教材P8~10，八、测量误差）0-4 请将下列诸测量结果中的绝对误差改写为相对误差。
①1.0182544V±7.8μV②(25.04894±0.00003)g③(5.482±0.026)g/cm2解答：①②③0-5 何谓测量不确定度？国际计量局于1980年提出的建议《实验不确定度的规定建议书INC-1(1980)》的要点是什么？解答：(1)测量不确定度是表征被测量值的真值在所处量值范围的一个估计，亦即由于测量误差的存在而对被测量值不能肯定的程度。
(2)要点：见教材P11。
0-6为什么选用电表时，不但要考虑它的准确度，而且要考虑它的量程？为什么是用电表时应尽可能地在电表量程上限的三分之二以上使用？用量程为150V的0.5级电压表和量程为30V的1.5级电压表分别测量25V电压，请问哪一个测量准确度高？解答：(1)因为多数的电工仪表、热工仪表和部分无线电测量仪器是按引用误差分级的（例如，精度等级为0.2级的电表，其引用误差为0.2%），而引用误差=绝对误差/引用值其中的引用值一般是仪表的满度值(或量程)，所以用电表测量的结果的绝对误差大小与量程有关。
量程越大，引起的绝对误差越大，所以在选用电表时，不但要考虑它的准确度，而且要考虑它的量程。
测试与传感器作业答案
第一章 测试技术基础1.用测量范围为-50～150kPa 的压力传感器测量140kPa 压力时，传感器测得示值为+142kPa ，试求该示值的绝对误差、相对误差、标称相对误差和引用误差。
解：绝对误差2kPa140142=-=∆p相对误差 1.43%100%1401401420=⨯-=∆=p p p δ标称相对误差1.41%100%142140142=⨯-=∆='p p p δ引用误差 1%100%50150140142m =⨯+-=∆=p p p γ2．某压力传感器静态标定的结果如下表所示。
试求用端点连线拟合法拟合的该传感器输出与输入关系的直线方程，并试计算其非线性误差、灵敏度和迟滞误差。
解： 端点连线拟合法拟合的直线方程 p p U 450200==非线性误差0.1%100%2000.2100%=⨯=⨯∆=FS Y L max γ灵敏度 4mV/Pa =∆∆=pUS 迟滞误差0.3%100%2001.221100%21=⨯⨯=⨯∆=FS H Y H max γ或0.6%100%2001.2100%max =⨯=⨯∆=FS H Y H γ3.玻璃水银温度计的热量是通过玻璃温包传导给水银的，其特性可用微分方程表示（式中y 为水银柱高度，单位m ；x 为输入温度，单位℃）。
x y dtdy310123-⨯=+试确定温度计的时间常数τ、静态灵敏度k 和传递函数及其频率响应函数。
解：x y dtdy310123-⨯=+x y D 3101)23(-⨯=+x y D 31021)123(-⨯=+时间常数静态灵敏度s 51.=τC m/1050o 3-⨯=.k 传递函数 频率响应函数1511050(s)3+⨯=-s H ..15.1105.0)(j 3+⨯=-ωωj H 4. 某热电偶测温系统可看作一阶系统，已知其时间常数为0.5s ，静态灵敏度。
试计1=k 算其幅频特性误差不大于5%的最高工作频率。
测试与传感器作业答案
第一章 测试技术基础1. 用测量范围为-50～150kPa 的压力传感器测量140kPa 压力时，传感器测得示值为+142kPa ，试求该示值的绝对误差、相对误差、标称相对误差和引用误差。
解：绝对误差 2kPa 140142=-=∆p 相对误差 1.43%100%1401401420=⨯-=∆=p p p δ 标称相对误差 1.41%100%142140142=⨯-=∆='p p p δ 引用误差 1%100%50150140142m =⨯+-=∆=p p p γ 2．某压力传感器静态标定的结果如下表所示。
试求用端点连线拟合法拟合的该传感器输出与输入关系的直线方程，并试计算其非线性误差、灵敏度和迟滞误差。
解： 端点连线拟合法拟合的直线方程 p p U 450==非线性误差 0.1%100%2000.2100%=⨯=⨯∆=FS Y L max γ 灵敏度 4mV /Pa =∆∆=pUS 迟滞误差 0.3%100%2001.221100%21=⨯⨯=⨯∆=FS H Y H max γ或 0.6%100%2001.2100%max =⨯=⨯∆=FS H Y H γ 3. 玻璃水银温度计的热量是通过玻璃温包传导给水银的，其特性可用微分方程x y dtdy310123-⨯=+表示（式中y 为水银柱高度，单位m ；x 为输入温度，单位℃）。
试确定温度计的时间常数τ、静态灵敏度k 和传递函数及其频率响应函数。
解：x y dt dy 310123-⨯=+ x y D 3101)23(-⨯=+ x y D 31021)123(-⨯=+ 时间常数 s 51.=τ 静态灵敏度 C m/1050o 3-⨯=.k传递函数 1511050(s)3+⨯=-s H .. 频率响应函数 15.1105.0)(j 3+⨯=-ωωj H4. 某热电偶测温系统可看作一阶系统，已知其时间常数为0.5s ，静态灵敏度1=k 。
试计算其幅频特性误差不大于5%的最高工作频率。
机械工程测试技术基础习题解答
符号函数 t x1(t) 0 1 -1 符号函数频谱 f φ(f) 0 π/2 0 f |X(f)| -π/2
b)阶跃函数频谱 在跳变点t=0处函数值未定义，或规定u(0)=1/2。 阶跃信号不满足绝对可积条件，但却存在傅里叶变换。由于不满足绝对 可积条件，不能直接求其傅里叶变换，可采用如下方法求解。 解法1：利用符号函数 结果表明，单位阶跃信号u(t)的频谱在f=0处存在一个冲激分量，这是 因为u(t)含有直流分量，在预料之中。同时，由于u(t)不是纯直流信 号，在t=0处有跳变，因此在频谱中还包含其它频率分量。
802.43。求其测量结果。
解答：
(1)测量结果=样本平均值±不确定度
或
(2)
所以 测量结果=802.44+0.014268
0-8
用米尺逐段丈量一段10m的距离，设丈量1m距离的标准差为
0.2mm。如何表示此项间接测量的函数式？求测此10m距离的标准差。
解答：(1)
(2)
0-9 直圆柱体的直径及高的相对标准差均为0.5%，求其体积的相对
不同点：压电式加速度计利用正压电效应，通过惯性质量快将振动 加速度转换成力作用于压电元件，产生电荷。
超声波换能器用于电能和机械能的相互转换。利用正、逆压电效 应。利用逆压电效应可用于清洗、焊接等。
声发射传感器是基于晶体组件的压电效应，将声发射波所引起的被 检件表面振动转换成电压信号的换能设备，所有又常被人们称为声发射 换能器或者声发射探头。
电阻丝应变片主要优点是性能稳定，现行较好；主要缺点是灵敏度 低，横向效应大。
半导体应变片主要优点是灵敏度高、机械滞后小、横向效应小；主 要缺点是温度稳定性差、灵敏度离散度大、非线性大。
选用时要根据测量精度要求、现场条件、灵敏度要求等来选择。 3-4 有一电阻应变片（见图3-84），其灵敏度Sg＝2，R＝120。设工作 时其应变为1000，问R＝？设将此应变片接成如图所示的电路，试求： 1）无应变时电流表示值；2）有应变时电流表示值；3）电流表指示值 相对变化量；4）试分析这个变量能否从表中读出？
传感器第3章习题及参考答案
解：根据（3.4）式 L W 20S
2l0
传感器的输出L∝f（w，u，s，l0）当w，u，s一定时，
L线∝性f（度l0（）P68式（3.16））： r l
灵敏度
Ks
W 20
2l0
l0
要提高灵敏度，气隙初始距离 l0 应尽量小。但 l0减小，为使灵 敏度非线性误差不变，必使测量的范围△l变小。一般对于变气
f ebxa f
f 2.33
既有
f ey f
设y=bx+a
将上表格中的f，f∞代入此式即可得到一组新的表格
f e y f 2.523 y 1.66 f e y f 2.502 y 1.78
位移x/mm 0.3 0.5 1.0
（2）调频式（FM）电路
当电涡流线圈与被测物体距离x0改变时，电涡流线圈的 电感量L也随之改变，引起LC振荡器的输出频率变化。 此频率可直接用计算机测量。如果要用模拟仪器进行显
示和记录，必须使用鉴相器，将 f 转变为电压 U
22、某变气隙长度电感传感器，铁心横截面积s=1.5cm2，磁 路长度L=20cm，相对磁导率u=5000，气隙 lg 0.5cm, l 0.1mm
，真空磁导率 0 4 10 7 H / m
线圈匝数W=3000，求该单极电感传感器的灵敏度 L / l
若做成差动结构形式，其灵敏度有何变化？
解：铁芯磁阻可忽略不计，
由（3.15）式可得单极电感传感器的灵敏度：
k
L l
L0 l0
W 20
2l 2
S
0
30002
4 107 1.5104
《传感器与智能检测技术》 第3章习题答案
一、填空题
1.电感式传感器是利用电磁感应把被测物理量的变化转换成线圈的的变化，再由电路转换为电压或电流的变化量输出，实现非电量到电量的转换。
2.自感式传感器是由铁芯、线圈和衔铁构成的，是将直线或角位移的变化转换为线圈电感量变化的传感器。
3.金属导体置于变化的磁场中或在磁场中作切割磁力线运动时，导体内将产生呈漩涡状流动的感应电流，称之为电涡流，这种现象称为电涡流效应。
二、综合题
1．简述变气隙式自感传感器的测量原理。
答：变气隙式自感传感器的测量原理是：铁芯和衔铁由导磁材料如硅钢片或铁镍合金制成，在铁芯和衔铁之间有气隙，气隙厚度为，传感器的运动部分与衔铁相连。
当衔铁移动时，气隙厚度发生改变化，引起磁路总磁阻变化，从而导致电感线圈的电感值变化，因此只要能测出这种电感量的变化，就能确定衔铁位移量的大小和方向。
2．列举电涡流式传感器的应用场合。
答：（1）、电涡流式传感器可制成开关量输出的检测元件，这时可使测量电路大为简化。
目前，应用比较广泛的有接近传感器，也可用于技术金属零件的计数（见图3-9）；
（2）、电涡流式传感器可用于测量转速。
在一个旋转体上开一条或数条槽，或者将其加工成齿轮状，旁边安装一个电涡流式传感器。
当旋转体转动时，传感器将周期性地改变输出信号，此电压信号经过放大整形后，可用频率计指示出频率值，算出转速；
（3）、电涡流式传感器还可用于测量振幅。
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第三章 常用传感器 一、知识要点及要求 (1) 掌握常用传感器得分类方法 ; (2) 掌握常用传感器得变换原理 ; (3) 了解常用传感器得主要特点及应用。 二、重点内容及难点
(一 )传感器得定义、作用与分类 1、定义 :工程上通常把直接作用于被测量 ,能按一定规律将其转换成同种或别种量值输出得器件,称为传感器。 2、作用 :传感器得作用就就是将被测量转换为与之相对应得、 容易检测、 传输或处理得信号。
3、分类 : 传感器得分类方法很多 ,主要得分类方法有以下几种 : (1) 按被测量分类 ,可分为位移传感器、力传感器、温度传感器等 ; (2) 按传感器得工作原理分类 ,可分为机械式、电气式、光学式、流体式等; (3) 按信号变换特征分类 ,可概括分为物性型与结构型 ; (4) 根据敏感元件与被测对象之间得能量关系,可分为能量转换型与能量控制型; (5) 按输出信号分类 ,可分为模拟型与数字型。 (二 )电阻式传感器 1、分类 : 变阻式传感器与电阻应变式传感器。 而电阻应变式传感器可分为金属电阻应变片式
与半导体应变片两类。 2、金属电阻应变片式得工作原理 : 基于应变片发生机械变形时 ,其电阻值发生变化。金属电 阻应变片式得得灵敏度。 3、半导体电阻应变片式得工作原理 :基于半导体材料得电阻率得变化引起得电阻得变化。 半 导体电阻应变片式得得灵敏度。 (三 )电感式传感器 1、分类 : 按照变换原理得不同电感式传感器可分为自感型与互感型。 其中自感型主要包括可
变磁阻式与涡电流式。 2、涡电流式传感器得工作原理 :就是利用金属体在交变磁场中得涡电流效应。 (四 )电容式传感器 1、分类 : 电容式传感器根据电容器变化得参数 ,可分为极距变化型、面积变化型、介质变化 型三类。 2、极距变化型 : 灵敏度为 ,可以瞧出 ,灵敏度与极距平方成反比 ,极距越小灵敏度越高。显然 , 由于灵敏度随极距而变化 ,这将引起非线性误差。 3、面积变化型 :灵敏度为常数 ,其输出与输入成线性关系。但与极距变化型相比 ,灵敏度较低
,
适用于较大直线位移及角速度得测量。 4、介质变化型 :可用来测量电介质得液位或某些材料得厚度、湿度与温度等 ;也可用于测量
(五 )压电式传感器 1、压电传感器得工作原理就是压电效应。 压电效应就是指某些物质 ,如石英、鈦酸钡、鎬鈦酸铅等 ,当受到外力作用时 ,不仅几何尺寸
发生变化 ,而且内部极化 ,表面上有电荷出现 ,形成电场 ;当外力消失时 ,材料重新回复到原来状 态,这种现象称为压电效应。 三、习题解答 习题 32 试举出您所熟悉得五种传感器 ,并说明它们得变换原理。 解: 涡电流式、热电偶式、压电式、差动变压器式、半导体应变片。 习题 33 电阻丝应变片与半导体应变片在工作原理上有何区别？各有何优缺点？应如何针 对具体情况来选用？ 解: 电阻丝应变片主要利用导体形变引起电阻得变化 ,而半导体应变片主要利用半导体电阻率 得变化引起电阻得变化。电阻丝应变片主要优点就是性能稳定 ,线性较好 ;主要缺点就是灵敏 度低 ,横向效应大。半导体应变片主要优点就是灵敏度高、机械滞后小、横向效应小 ;主要缺 点就是温度稳定性差、 灵敏度离散度大、 非线性大。 选用时要根据测量精度要求、 现场条件、 灵敏度要求等来选择。 习题 34 有一电阻应变片 (见图 384),其灵敏度 Sg＝ 2,R＝ 120 。设工作时其应变为 1000 ,问 R＝？设将此应变片接成如图所示得电路 ,试求 :1)无应变时电流表示值 ;2) 有应变时电流表 示值 ;3)电流表指示值相对变化量 ;4)试分析这个变量能否从表中读出？
1、 5V
图384 题34图 解: 根据应变效应表达式 R/R=Sg 得 R=Sg R=2 1000 106 120=0、 24 (1) I1=1 、 5/R=1 、5/120=0 、 0125A=12 、 5mA (2) I2=1 、 5/(R+ R)=1、 5/(120+0 、 24) 0、 012475A=12 、 475mA (3) =(I 2I 1)/I 1 100%=0 、 2% (4) 电流变化量太小 ,很难从电流表中读出。如果采用高灵敏度小量程得微安表 ,则量程不够 , 无法测量 12、5mA 得电流 ; 如果采用毫安表 ,无法分辨 0、025mA 得电流变化。 一般需要电桥
来测量 ,将无应变时得零位电流平衡掉 ,只取有应变时得微小输出量 ,并可根据需要采用放大 器放大。 习题 35 电感传感器 (自感型 )得灵敏度与哪些因素有关？要提高灵敏度可采取哪些措施？采 取这些措施会带来什么样后果？ 解: 以气隙变化式为例进行分析。
又因为线圈阻抗 Z= L,所以灵敏度又可写成 由上式可见 ,灵敏度与磁路横截面积 A0、线圈匝数 N、电源角频率 、铁芯磁导率 0 ,气隙 等有关。如果加大磁路横截面积A0 、线圈匝数 N、电源角频率 、铁芯磁导率0,减小气隙 , 都可提高灵敏度。 加大磁路横截面积 A0、线圈匝数 N 会增大传感器尺寸 ,重量增加 ,并影响到 动态特性 ;减小气隙 会增大非线性。 习题 36 电容式、电感式、电阻应变式传感器得测量电路有何异同？举例说明。 习题 37 一个电容测微仪 ,其传感器得圆形极板半径 r＝ 4mm,工作初始间隙 =0、3mm,问 :1) 工作时 ,如果传感器与工件得间隙变化量 ＝ 1 m 时 ,电容变化量就是多少？ 2)如果测量电 路得灵敏度 S1=100mV/pF, 读数仪表得灵敏度 S2=5 格 /mV,在 ＝ 1 m 时,读数仪表得指示值
变化多少格？
解: 因为电容式传感器所以 , 电容得变化量又电容极板面积
在空气中 , 初始间隙 , 所以 , 电容得变化量 传感器得灵敏度 仪表指示得变化范围 习题 38 把一个变阻器式传感器按图 385 接线。它得输入量就是什么？输出量就是什么？在什么样条件下它得输出量与输入量之间有较好得线性关系？ u o RL
x Rx
xp
Rp
ue
图385 题38图
解: 输入量就是电刷相对电阻元件得位移 x,输出量为电刷到端点电阻Rx。如果接入分压式测 量电路 ,则输出量可以认为就是电压uo。 ,输出电阻与输入位移成线性关系。 ,输出电压与输入位移成非线性关系。 由上式可见 ,只有当 Rp/RL 0 时 ,才有。所以要求后续测量仪表得输入阻抗 RL 要远大于变 阻器式传感器得电阻 Rp,只有这样才能使输出电压与输入位移有较好得线性关系。 习题 39 试按接触式与非接触式区分传感器 ,列出它们得名称、变换原理 ,用在何处？ 解: 接触式 :变阻器式、电阻应变式、电感式 (涡流式除外 )、电容式、磁电式、压电式、热电式、广线式、热敏电阻、气敏、湿敏等传感器。 非接触式 :涡电流式、光电式、热释电式、霍尔式、固态图像传感器等。可以实现非接触测 量得就是 :电容式、光纤式等传感器。 习题 310 欲测量液体压力 ,拟采用电容式、电感式、电阻应变式与压电式传感器 ,请绘出可行
方案原理图 ,并作比较。 解: 参考课本 P248 常用压力传感器。
习题 311 一压电式压力传感器得灵敏度 S=90pC/MPa, 把它与一台灵敏度调到 0、005V/pC 得 电荷放大器连接 ,放大器得输出又接到一灵敏度已调到 20mm/V 得光线示波器上记录 ,试绘出 这个测试系统得框图解: 框图如下
,并计算其总得灵敏度。
压力 P 压力传感器
各装置串联 ,如果忽略负载效应 ,则总灵敏度 S= x/ P=90 0、 005 20=9mm/MPa 。
电荷放大器 光线示波器 S 等于各装置灵敏度相乘 ,即
习题 314 试说明压电式加速度计、超声换能器、声发射传感器之间得异同点。 解: 相同点 :都就是利用材料得压电效应 (正压电效应或逆压电效应 )。 不同点 :压电式加速度计利用正压电效应 ,通过惯性质量快将振动加速度转换成力作用于 压电元件 ,产生电荷。 超声波换能器用于电能与机械能得相互转换。 利用正、 逆压电效应。 利用逆压电效应可 用于清洗、焊接等。 声发射传感器就是基于晶体组件得压电效应 ,将声发射波所引起得被检件表面振动转换 成电压信号得换能设备 ,所有又常被人们称为声发射换能器或者声发射探头。 材料结构受外力或内力作用产生位错滑移微裂纹形成裂纹扩展断裂 ,以弹性波得形式释 放出应变能得现象称为声发射。 声发射传感器不同于加速度传感器 ,它受应力波作用时靠压电晶片自身得谐振变形把被 检试件表面振动物理量转化为电量输出。 习题 315 有一批涡轮机叶片 ,需要检测就是否有裂纹 ,请举出两种以上方法 ,并阐明所用传感
器得工作原理。 解: 涡电流传感器 ,声发射传感器 (压电式 ),霍尔元件等。 习题 319 在轧钢过程中 ,需监测薄板得厚度 ,宜采用那种传感器？说明其原理。
解: 差动变压器、涡电流式、电容式等。