传感器习题答案VIP免费

第1章传感器的一般特性1-5某传感器给定精度为2%F·S，满度值为50mV，零位值为10mV，求可能出现的最大误差d(以mV计)。当传感器使用在满量程的1/2和1/8时，计算可能产生的测量百分误差。由你的计算结果能得出什么结论?解：满量程（F▪S）为50﹣10=40(mV)可能出现的最大误差为：d＝40´2%=0.8(mV)当使用在1/2和1/8满量程时，其测量相对误差分别为：%4%10021408.01´´%16%10081408.02´´结论：测量值越接近传感器（仪表）的满量程，测量误差越小。1-6有两个传感器测量系统，其动态特性可以分别用下面两个微分方程描述，试求这两个系统的时间常数t和静态灵敏度K。1)Tydtdy5105.1330´式中,y——输出电压，V；T——输入温度，℃。2)xydtdy6.92.44.1式中，y——输出电压，mV；x——输入压力，Pa。解：根据题给传感器微分方程，得(1)τ=30/3=10(s)，K=1.5´10-5/3=0.5´10-5(V/℃)；(2)τ=1.4/4.2=1/3(s)，K=9.6/4.2=2.29(mV/Pa)。1-7已知一热电偶的时间常数t=10s，如果用它来测量一台炉子的温度，炉内温度在540℃至500℃之间接近正弦曲线波动，周期为80s，静态灵敏度K=1。试求该热电偶输出的最大值和最小值。以及输入与输出之间的相位差和滞后时间。解：依题意，炉内温度变化规律可表示为x(t)=520+20sin(wt)℃由周期T=80s，则温度变化频率f=1/T，其相应的圆频率w=2pf=2p/80=p/40；温度传感器（热电偶）对炉内温度的响应y(t)为y(t)=520+Bsin(wt+j)℃热电偶为一阶传感器，其动态响应的幅频特性为7860104011112022.BA´pwtw因此，热电偶输出信号波动幅值为B=20´A(w)=20´0.786=15.7℃由此可得输出温度的最大值和最小值分别为y(t)|max=520+B=520+15.7=535.7℃y(t)|min=520﹣B=520-15.7=504.3℃输出信号的相位差j为j(ω)=arctan(ωt)=arctan(2p/80´10)=38.2°相应的时间滞后为Dt=s4.838.4236080´1-8一压电式加速度传感器的动态特性可以用如下的微分方程来描述，即xydtdydtyd1010322100.111025.2100.3´´´式中，y——输出电荷量，pC；x——输入加速度，m/s2。试求其固有振荡频率wn和阻尼比z。解:由题给微分方程可得sradn/105.11/1025.2510´´w01.011025.22100.3103´´´´1-10用一个一阶传感器系统测量100Hz的正弦信号时，如幅值误差限制在5%以内，则其时间常数应取多少?若用该系统测试50Hz的正弦信号，问此时的幅值误差和相位差为多解:根据题意%51112wt（取等号计算）0526.195.01%51112wt解出ωτ=0.3287所以s310523.010023287.0/3287.0´´pwt当用该系统测试50Hz的正弦信号时，其幅值误差为%32.1110523.050211111232´´´pwt相位差为j=﹣arctan(wt)=﹣arctan(2π×50×0.523×103)=﹣9.3°1-11一只二阶力传感器系统，已知其固有频率f0=800Hz，阻尼比z=0.14，现用它作工作频率f=400Hz的正弦变化的外力测试时，其幅值比A(w)和相位角j(w)各为多少；若该传感器的阻尼比z=0.7时，其A(w)和j(w)又将如何变化?解:5.08004002200ffffnppww所以，当ξ=0.14时2222411nnAwwzwww31.15.014.045.0112222´´6.101845.05.015.014.02arctan12arctan22´´radnnwwwww当ξ=0.7时975.05.07.045.0112222´´wA4375.05.015.07.02arctan2´´radw1-12用一只时间常数t=0.318s的一阶传感器去测量周期分别为1s、2s和3s的正弦信号，问幅值相对误差为多少?解：由一阶传感器的动态误差公式1112wt由于t=0.318s%8.16323133%3.295.022%2.551318.02112111,318.03221´pwpwppwtradHzfsTradHzfsTradHzfsTs1-13已知某二阶传感器系统的固有频率f0=10kHz，阻尼比z=0.1，若要求传感器的输出幅值误差小于3%，试确定该传感器的工作频率范围。解：由f0=10kHz，根据二阶传感器误差公式，有%nn3...