傳感器原理及工程應(yīng)用復(fù)習(xí)講義

金陂科扶號(hào)院傳感器原理及工程應(yīng)用（第三版）復(fù)習(xí)提綱姓名 傳感器原理及工程應(yīng)用復(fù)習(xí) 目錄傳感器原理及工程應(yīng)用復(fù)習(xí) 目錄# 2020-5-7課后習(xí)題1—10對(duì)某節(jié)流元件（孔板）開(kāi)孔直徑d20的尺寸進(jìn)行了15次測(cè)量，測(cè)量數(shù)據(jù)如下（單位：mm）:120.42120.43120.40120.42120.43120.39120.30120.40 120.43 120.41120.43120.42120.39120.39120.40試用格拉布斯準(zhǔn)則判斷上述數(shù)據(jù)是否含有粗大誤差，并寫出其測(cè)量結(jié)果。解：對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)列表如下:序號(hào)測(cè)量值d20（mm）殘余誤差殘余誤差vi (d20id2o)(mm)Vi (d20i d20(i7))(mm)1120.420.0160.0092120.430.0260.0193120.40—0.004—0.0114120.420.0160.0095120.430.0260.0196120.39—0.014—0.0217120.30—0.1048120.40—0.004—0.0119120.430.0260.01910120.410.006—0.00111120.430.0260.01912120.420.0160.00913120.39—0.014—0.02114120.39—0.014—0.02115120.40—0.004—0.011d20120.404mmvd20(i 7)120.411mmd20彳肅0.0327mmd20訃0.0161mmGd20 0.0788(mm)Gd20 0.0382(mm)當(dāng)n=15時(shí)，若取置信概率P=0.95,查表可得格拉布斯系數(shù)G=2.41。則:Gd202.410.03270.0788(mm) v7 0.104,所以d7為粗大誤差數(shù)據(jù)，應(yīng)當(dāng)剔除。然后重新計(jì)算平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差當(dāng)n=14時(shí)，若取置信概率P=0.95,查表可得格拉布斯系數(shù)G=2.37。

則Gd2。2.370.01610.0382(mm)卜，所以其他14個(gè)測(cè)量值中沒(méi)有壞值。d20 0.0161ccc/、計(jì)算算術(shù)平均值的標(biāo)準(zhǔn)偏差 〒n ^14 0.0043(mm)3瓦30.00430.013(mm)所以，測(cè)量結(jié)果為：d20 (120.4110.013)(mm)(P99.73%)”耳二。01000X106”耳二。01000X106(ii/s%二①01000X1(/m/s”耳二①00200X10^m/s兀=0.00100X10"m/s第一組Ci-2*98000X106tn/s第二組G=2.98500X10&m/s第三組G二Z99990X10am/s第四組C,=2.99930X10sm/s求光速的加權(quán)算術(shù)平均值及其標(biāo)準(zhǔn)差解：其權(quán)為:Pyp*：PypA-—: :—: =1；1；25：100_ 咒故加權(quán)算術(shù)平均值為：廠_(2.98000x1+2.98500xj_+19999()x25+空?？93(蘭］0(匕］廠_299915x10s~ 1+1+25t100 一「 fU故加權(quán)算術(shù)平均值的標(biāo)準(zhǔn)差為：m2PiVixpm(m1)Pxpm(m1)Pii10.00127108m/s1-12用電位差計(jì)測(cè)量電勢(shì)信號(hào)Ex(如圖所示)測(cè)量屯勢(shì)匚的電位差計(jì)原理線路圖用電位差計(jì)測(cè)量電勢(shì)信號(hào)生(如圖所示)，已知=I；=4mA,I尸2mA,R：=5QTR2=10Q,R.=10Hi■廣5Q?電路中電阻R：、Rlr?的定值系統(tǒng)誤差分別為凸R=+0,01Qr去凡=弋.010,吐r尸乜005。°設(shè)檢流計(jì)「上支路電流I：和下支路電流I：的誤差忽略不計(jì)：求消除系統(tǒng)誤差后的E,的大小匚解:) 根據(jù)電位差計(jì)的測(cè)量原理，當(dāng)電位差計(jì)的輸出電勢(shì)與被測(cè)電勢(shì)此等時(shí)，系統(tǒng)平衡’檢流計(jì)指零.此時(shí)有HR、+□)-厶堪=&當(dāng)rP-5Q系統(tǒng)平衡時(shí)，被測(cè)電勢(shì)￡= +Q—厶局=4x(5+5)-2xl0=20w^由于R,R八齢C%的一部分)存在誤差，所以在檢測(cè)的過(guò)程中也將隨之產(chǎn)生系統(tǒng)誤差，根據(jù)題意系統(tǒng)誤差是用純對(duì)誤差表示，因此測(cè)量EJ忖引起的系統(tǒng)誤差為cF dE藥&'*益嚴(yán)占飛!嚴(yán)-!\Z\+/jAj^+R\2\+弓蟲(chóng)7|-/rAuE-=4xO.Ol+4x0.005-2x0.01=0.04///r計(jì)算結(jié)果說(shuō)明.R「R：、卑的系統(tǒng)誤差對(duì)彼測(cè)電勢(shì)E’的綜合影響使得E’值20呎大于實(shí)際值E?故消除系統(tǒng)俁差的影響后，被測(cè)電勢(shì)應(yīng)為Ex200.0419.96mV3-5題圖為一直流應(yīng)變電橋。圖中E=4V,Ri=R2=Rs=R4=120Q,試求:

DD——1|||—E圖3-5克流電橋Ri為金屬應(yīng)變片，其余為外接電阻。當(dāng) Ri的增量為ARi=1.2Q時(shí)，電橋輸出電壓Uo=？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=?題②中，如果與感受應(yīng)變的極性相反，且ARi=AR2=1.2舅電橋輸出電壓Uo=?解：①電橋輸出電壓Uo:應(yīng)側(cè)41.20U、、 =—x 二（L0I4尤 41200②由于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，所以有\(zhòng)ER、= =R=AA二Aj?\Er—5 120A,2（斤4山蘭2jL.—|U240JR、+^=011 【（＞?[+蟲(chóng)屆）*（鳥(niǎo)+A/P，）R、+R&③根據(jù)題意設(shè)R仁R+ARi、R2=R-AR2，貝U："1（用十A用）+（尼-八尼）金+&廠R、— R卻R、—Jfy+R、-=—=0.022R2 1203-6題3-6圖為等強(qiáng)度懸臂梁測(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)，R120。當(dāng)試件受力F時(shí)，應(yīng)變片承受平均應(yīng)變=800m/m，試求：應(yīng)變片電阻變化量R和電阻相對(duì)變化量R/R。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。若要減小非線性誤差，應(yīng)采取何種措施？分析其電橋輸出電壓及非線性誤差大小。題3題3—6圖解：已知：K解：已知：K=2.05,Ri120800m/m8.00104,E3V求：R/R,Ri,U0,l?①應(yīng)變片的電阻相對(duì)變化量為:Ri/R①應(yīng)變片的電阻相對(duì)變化量為:Ri/Ri K2.058.00i0i.64i0電阻變化量為:RR& i20i.64i0電阻變化量為:RR& i20i.64i03 0.i968R②設(shè)電橋的倍率n=i,則電橋的輸出電壓為:U0B一° 2-Ri E- -Ri - i.64i03 i.23i03VnRi4 Ri 4電橋的非線性誤差為:_RiRLiRin-電橋的非線性誤差為:_RiRLiRin-Ri.64i0_R,2Ri2Ri2i.64i00.08%③若要減小非線性誤差，可以采用差動(dòng)電橋電路(半橋差動(dòng)電路或者全橋差動(dòng)電路)此時(shí)可以消除非線性誤差，而且可以提高電橋電壓的靈敏度，同時(shí)還具有溫度補(bǔ)償作用。(a)如果采用半橋差動(dòng)電路，需要在等強(qiáng)度梁的上下兩個(gè)位置安裝兩個(gè)工作應(yīng)變片，-個(gè)受拉應(yīng)變，一個(gè)受壓應(yīng)變，接入電橋的相鄰橋臂，構(gòu)成半橋差動(dòng)電路。此時(shí)電橋的輸出電壓為：%亍瓷號(hào)佃1。32.46103V,是單臂工乍時(shí)的兩倍

(b)如果采用全橋差動(dòng)電路，需要在等強(qiáng)度梁的上下四個(gè)位置安裝四個(gè)工作應(yīng)變片，兩個(gè)受拉應(yīng)變，兩個(gè)受壓應(yīng)變，將兩個(gè)應(yīng)變符號(hào)相同的接入相對(duì)橋臂上，構(gòu)成全橋差動(dòng)電路此時(shí)電橋的輸出電壓為：U0U0E 31.64103 4.92103V，是單臂工作時(shí)的四倍。1R111F1R111F111R2o(a)(b)R1R4-3-7在題3-6條件下，如果試件材質(zhì)為合金鋼，線膨脹系數(shù)g11106/C，電阻應(yīng)變片敏感柵材質(zhì)為康銅，其電阻溫度系數(shù) 15106/C，線膨脹系數(shù)s14.9106/C。當(dāng)傳感器的環(huán)境溫度從10C變化到50C時(shí)，所引起的附加電阻相對(duì)變化量(R/R)為多少？折合成附加應(yīng)變t為多少？解：已知試件合金鋼的線膨脹系數(shù)g11106/C，解：已知試件合金鋼的線膨脹系數(shù)g11106/C，電阻應(yīng)變片的靈