傳感器_作業(yè)答案

1、第一章3. rm=2/50X1OO%=4% ,因?yàn)?rm= xm/x<a%*Xn/x=5% 所以，合格5. X = X1 斗 X2 + =168.488細(xì)ny nn -1fVfffl=0082(t=0.10466. X二牢仝ny nX=X 士 3 c =1.56 士 0.31381.2462vxv1.8738 , 無(wú)壞值9.擬合后：y=0.499x+1.02X 100%=0.133%'L 二-(也 L M 8=64/30 100%K=0.499第二章傳感器第二章習(xí)題參考答案3.金屬電阻應(yīng)變片，其靈敏度 S=2.5, R =120 Q,設(shè)工作時(shí)其應(yīng)變?yōu)?200 卩0,問(wèn)4 R是多少

2、？若將此應(yīng)變片與 2V直流電源組成回路，試求無(wú)應(yīng)變 時(shí)和有應(yīng)變時(shí)回路的電流各是多少？解：RdR 二 7?於二 120 x 1200 xlOd x2.5 = 0.36Q無(wú)應(yīng)變時(shí) l=E/R=2/120=16.7mA有應(yīng)變時(shí):匸E/(R+ R)=2/(120+0.36)=16.6mA4應(yīng)變片稱重傳感器，其彈性體為圓柱體，直徑D=100mm,材料彈性模量E=205*10A9 N/MA2,用它稱500KN的物體，若用電阻絲式應(yīng)變片，應(yīng)變片的靈敏系數(shù)K=2,R=120歐姆，問(wèn)電阻變化多少?因?yàn)椋?"專F _ 50xl000xl0(AT)50x1000x10()(/ )x205x 1 護(hù)(M/)

3、=3 1x10"*= 120x3.1x10'* x2-744x10 = 0.754(0)7擬在等截面的懸臂梁上粘貼四個(gè)完全相同的電阻應(yīng)變片，并組成差動(dòng)全橋電路，試問(wèn)：1）四個(gè)應(yīng)變片應(yīng)怎樣粘貼在懸臂梁上？2）畫出相應(yīng)的電橋電路圖。答： 如題圖所示 等截面懸梁臂，在外力F作用下，懸梁臂產(chǎn)生變形，梁的上表面受到拉應(yīng)變， 而梁的下表面受壓應(yīng)變。當(dāng)選用四個(gè)完全相同的電阻應(yīng)變片組成差動(dòng)全橋電路，則應(yīng)變片如題圖（b）所示粘貼。圖（a）圖（b）電阻應(yīng)變片所構(gòu)成的差動(dòng)全橋電路接線如圖（c）所示, R3所受應(yīng)變方向相同，但與 Ri、R4所受應(yīng)變方向相反。Ri、R4所受應(yīng)變方向相同，R2、Uo圖（

4、c）8.圖示為一直流應(yīng)變電橋。圖中 E=4V , Ri=R2 =R3=R4=120?，試求：（1） Ri為金屬應(yīng)變片，其余為外接電阻。當(dāng)Ri的增量為？ Ri =1. 2 ?時(shí)，電橋輸出電壓Uo=?（2）Ri，R2都是應(yīng)變片，且批號(hào)相同，感應(yīng)應(yīng)變的極性和大小都相同，其余為外接電阻， 電橋輸出電壓Uo = ?（3）題（2）中，如果R2與R1感受應(yīng)變的極性相反，且？R仁？R2=1. 2 ?，電橋輸出電壓 Uo = ?答：如題2.1圖所示Uo-岀一4 12 H-0.01V4 R 4 120由于Ri， R2均為應(yīng)變片，且批號(hào)相同，所受應(yīng)變大小和方向均相同，則Ri=R2=RUor2r2R4（R + 也r）

5、+（R2+*d R3 + R4 丿2240 E"l2（R+也 R） R3 + R4.J12 240 .丿 根據(jù)題意，設(shè) Ri=R+?R 1，R2=R - ?R2U 0 =R2 -心 R2R4E1(尺十人尺)*(R2 - AR2 ) & *艮/則U 0 =R2 +也R2民eJE也R2 4. 1. &0. 02 V符號(hào)根據(jù)應(yīng)變片的極性決定)R1 + R2R* R42R 2 1209 .題2.2圖示為等強(qiáng)度梁測(cè)力系統(tǒng)，Ri為電阻應(yīng)變片，應(yīng)變片靈敏系數(shù) K=2.05，未受應(yīng)變 時(shí)，Ri=120Q。當(dāng)試件受力F時(shí)，應(yīng)變片承受平均應(yīng)變£ =800卩m/m，求：(1) 應(yīng)

6、變片電阻變化量 Ri和電阻相對(duì)變化量 Ri /Rio(2) 將電阻應(yīng)變片Ri置于單臂測(cè)量電橋，電橋電源電壓為直流3V，求電橋輸出電壓及電橋 非線性誤差。(3) 若要減小非線性誤差，應(yīng)采取何種措施？并分析其電橋輸出電壓及非線性誤差大小。答： 根據(jù)應(yīng)變效應(yīng)，有已知 K=2. 05 ， £ =800卩 m/m Ri = 120 ?代入公式，則 R =K ； R, =2.05 800 10“ 120 =0.1968門出=K ； =2.05 800 10仁0.164%R1若將電阻應(yīng)變片置于單臂測(cè)量橋路中,理想輸出電壓實(shí)際輸出電壓U0R =3 X 1.64X 10-3=1.23X 10-3 V4

7、 R 4U。二U=3X068=1.229 X 10-3V4*120 2*0.1968非線性誤差S =匕°-1 一 8.13 X 10-4 (公式2.1.30)U o' 若要減小非線性誤差，可采用半橋差動(dòng)電路，且選擇R1 = R2 = R3 = R4= 120? ? R1 =?R2 =0. 1968? R1和R2所受應(yīng)變大小相等，應(yīng)變方向相反。此時(shí)u0 二E 一出 £ . 4 m V2 R,L =0熱電偶傳感器補(bǔ)充題1. 用鎳鉻-鎳硅(K)熱電偶測(cè)量溫度，已知冷端溫度為40 C,用高精度毫伏表測(cè)得這時(shí)的熱電動(dòng)勢(shì)為29.188mV，求被測(cè)點(diǎn)的溫度。解：由鎳鉻-鎳硅熱電偶

8、分度表查出 E(40，0)=1.611mV ,根據(jù)中間溫度定律計(jì)算出E(t,0) = E(t,40)E(40,0) =(29.188 1.611)mV = 30.799mV再通過(guò)分度表查出其對(duì)應(yīng)的實(shí)際溫度為 E(740,0) =30.799mvt =740 C2. 熱電偶產(chǎn)生的熱電勢(shì)由哪幾種電勢(shì)組成，試證明熱電偶的標(biāo)準(zhǔn)電極定律。 證明：由于E AC 仃，T0 )= eAC 仃卜 eAC (T0 )E BC仃，T0 )= eBc (T 卜 eBC (T0 )兩式相減有:Eac T , To Ebc T, ToeAC 仃eAC (T0 eBC (T )+eBC (T0 )BaC (T eBC (T

9、 ) He (T0 eBC (T0 9又由于若一個(gè)熱電偶由 A、B、C三種導(dǎo)體組成，且回路中三個(gè)接點(diǎn)的溫度都相同，則回路總電動(dòng)勢(shì)必為零,即：eAC (T eBC (T )= eAB (T ) eAC To eBC (T0 ) = eAB (To )將式代入式有：Eac (T , To Ebc (T , To )Bac(T eBC(T ) Bac(To ®Bc(To 9eAB(T eAB(To)二 Eab T, To3. 下面是熱電阻測(cè)量電路，試說(shuō)明電路工作原理并計(jì)算1) 已知Rt是Ptioo鉑電阻，且其測(cè)量溫度為 T=5o C,試計(jì)算出 Rt的值和Ra的值2) 電路中已知 R1、R2

10、、R3和E，試計(jì)算電橋的輸出電壓VAB其中(R1=ioK Q , R2=5K Q , R3=ioK Q , E=5 伏)(a)8-2答：該熱電阻測(cè)量溫度電路由熱敏電阻、測(cè)量電阻和顯示電表組成。圖中G為指示電表，Ri、R2、R3為固定電阻，Ra為零位調(diào)節(jié)電阻。熱電阻都通過(guò)電阻分別為3、心、Rg的三個(gè)導(dǎo)線和電橋連接，2和Q分別接在相鄰的兩臂， 當(dāng)溫度變化時(shí)，只要它們的Rg分別接在指示電表和電源的回路中，其電阻變化也不會(huì)影響電橋的平衡狀態(tài)，電橋在零位調(diào)整時(shí)，應(yīng)使R4=Ra+Rto為電阻在參考溫度（如0 C）時(shí)的電阻值。三線連接法的缺點(diǎn)之一是可調(diào)電阻的接觸電阻和電橋臂的電阻相連，可能 導(dǎo)致電橋的零點(diǎn)不穩(wěn)。（1）電橋在零位調(diào)整時(shí)，應(yīng)使 R4=Ra+RtO為電阻在參考溫度（如O C）時(shí)的電阻值，又由于電橋在溫度為O時(shí),R2Rt電橋平衡，此時(shí)有： 二 旦3所以電橋在溫度為0時(shí)，R4=5 K QR4從而，當(dāng)溫度為T=5O C時(shí):Ra = R4-Rto=5OOO-1OO=49OO=4.9 K QRO(1 At Bt 2)13.9681050(-5.8