传感器试题和答案解析

精品文档---下载后可任意编辑受应变时，Rx = 100Ω。当试件受力 F 时，应变片承受平均应变 ε = 1000μm/m，求：（1）应变片电阻变化量∆Rx和电阻相对变化量∆Rx/Rx 。（2）将电阻应变片 Rx置于单臂测量电桥，电桥电源电压为直流 3V，求电桥输出电压及电桥非线性误差。 （3）若要使电桥电压灵敏度分别为单臂工作时的两倍和四倍，应实行哪些措施？分析在不同措施下的电桥输出电压及电桥非线性误差大小。解：（1） ΔR XRX=Kε∴ ΔRX=K⋅ε⋅RX=2×1000×100=0.2(Ω)∴ΔR XRX=0.2100 =0.2%（2）将电阻应变片 Rx 置于单臂测量电桥，取其他桥臂电阻也为 Rx。当 Rx 有∆Rx 的变化时，电桥输出电压为 ：UO=(RX +ΔR X2RX +ΔR X−12 )⋅E=3×(100+0.2200+0.2 −12 )=0.0015(V )非线性误差：r L=ΔRX /2RX1+ΔR X/2 RX×100%=0.1%（3）要使电桥电压灵敏度为单臂工作时的 2 倍，则应该在等强度梁的正反面对应贴上两个相同的应变片，一个受拉应变，一个受压应变，接入电桥相邻桥臂，形成半桥差动电桥，且取其他桥臂电阻也为 Rx。此时，UO' =12 E⋅ΔRXR X=0.003(V )，r L' =0要使电桥电压灵敏度为单臂工作时的 4 倍，则应该在等强度梁的正反面对应贴上四个相同的应变片，2个受拉应变，2 个受压应变，形成全桥差动电桥。此时，UO' ' =E⋅ΔR XR X=0.006(V )，r L' '=02、 有一个以空气为介质的变面积型平板电容传感器（见下图）。其中a=16mm,b=24mm,两极板间距为 4mm。一块极板分别沿长度和宽度方向在原始位置上平移了 5mm，求：（1）极板未移动时，电容的初始电容值。（2）极板沿不同方向移动时，传感器的位移灵敏度 K（已知空气相对介电常数ε=1，真空的介电常数ε 0=8.854×10−12F/m ）。解：（1）C0= ε0⋅εr⋅Ad=8.854×10−12×1×16×10−3×24×10−34×10−3=0.85( PF)（2）当一块极板沿长度方向在原始位置上平移时，有ΔC1C0= Δbb当一块极板沿宽度方向在原始位置上平移时，有ΔC2C0= Δaa∴k1=ΔC1Δb =C0b =0.85×10−1224×10−3=3.542×10−11(F/m)或：k 1=ΔC1/C0Δb=1b=124×10−3 =41.67(m-1) k2=ΔC2Δa =C0a =0.85×10−1216×10−3 =0.53125×10−10(F/m)或： k2=ΔC2/C0Δa=1a =116×10−3 =62.5(m-1)4、一个以空气为介质的平板电容式传感器结构如右图所示，其中 a=10mm，b=16mm，bxadS精品文档---下载后可任意编辑两极板间距 d=1mm。测量时，若...