传感器计算题

1、 1、有一悬臂梁，在其中部上、下两面各贴两片应变片，组成全桥，如图所示。请给出由这四个电阻构成全桥电路的示意图。若该梁悬臂长L=0.25m,宽b=0.06m,厚h=0.003m，弹性模量E=7xlOioPa,应变片灵敏度系K=2,应变片空载电阻R120,应变片中心距固定端x=0.4L,现受一向下力F=1N,试求此时四个应变片的电阻值。（梁上各处应变=鷺于F）hg6(Lx)bh2E厂6x(10.4)xF0.06mx(0.003m)2x7x1010N/m2ARK8RARRK8120Qx2x2.38x10-5=0.005712Q对于R,Rn80nAR0RR120.005712Q1414对于R,R0n

2、AR01(0.3mmee30(,1-0 x,2110P,a=6710PaARK2x300 x10-66x10-4RARRKl20 x6xkO=0Q72若要测出1卩应变值，则ARK2x1x10-62x10-6R4、211在材料为钢的实心圆柱试件上*沿轴线和圆周方向各贴-片电阻为120。的金属应变把这两应变片接人差动屯桥(参看习题图211若钢的泊松比p=0.285,应变片的灵敏系数K=2源电压q=2V,当试件受轴向拉伸吋，测得应变片R的电阻变化值试求电桥的输出柱体直径材料的弹性模量E=2d011N/ni2,求其所受拉力大小口=帖=-0.285x0.002=-0.00057S一2)42=_x2x(0

3、.002+0.00057)4=0.00257(X9=2.57mV 5、212-台采用等强度梁的电了称，在梁的上下两面各贴有两片电阻应变片，做成称重传感题国212所示.已知=10nmifb(=llmmfh=3rnnnE=2.1X104N/mmJ：K=2f接入直流四臂差动桥电压求其电压灵敏度(Ku=Uo/F)a当称重0二砲吋，电桥的输出电压丄为多大？(b)(a)习题图22悬臂樂式力拷感器 #解：等强度梁受力F吋的应变为6FIE:h2b(sE当上下各贴两片应变片，并接入四臂差动电桥中吋，其输出电压：U.t6FIUn=KU4，代E则其电压灵敏度対6、Ku=疋12x6X100X6T.2l厂1r2节r 有

4、一只差动电感位移传感器，己知电源电q严，鬥00皿传感器线圈铜电阻与电感量分别为R=40n,L=30mH,用两只匹配电阻设计成四臂等阻抗电桥，如习题图所示，试求：匹配电阻见和Rq的值：(2)AZ=10吋，接成力动电桥眉的输岀电汗值：解*(I)线圈感抗XL=wL=2n/L=2nx400 x3Ox10_=75.4(Q)线IW的阻抗Z=J0+疋=7402+75.42=85.4(Q)故其电桥的卩配电阻见习题K13-16)R?=R4=Z=85.4(Q)(2)|AZ=10U时,电桥的输出电压分别为7、=0.234(E)2Z285.4 # 4-4有-台变间隙卄接融式电容测微仪，其传感器的极板半径尸4mm,假设

5、打被测工件的木d(a试求：(1)如果传感器与工件的间隙变化量电容变化量为务少？如果测量电路的灵敏度足Ku=100mV/i)F,则在卡吐1pm时的输出电压为多少？解：由题意可求(1)初始电容：r务S8.85xIO-12xjtx(4x10-f弋_石_d0.3xl0_i=1.48x1013(F1.48pF由C(j必*贝0Ad=10iii吋AC=C0-1.48x1如=0.049pF血0.3如果考虑均遇二汕皿-lOimZ间的电容变化量AU,则应为AC2|AC|=2x0.049=0.098pFAC=C0.3x10V，士州x1.48pF=0.0049pFtm由K.u=lO0mV/pl2010*=200(N)

6、(L)OTC切割石英晶也环=45d1L=2.3110_J2C/N-03.B2X1(TSC输出电M.C33.6xlO-12?d石英iihHJk电式件感器.llli积列LOOmm，厚度/jlmm,固左在两金屈板2间用来测量迎过品休两面力的变化.材料的弹性模7j9xl010pa电荷灵敏度7j2pC/N相对介电常数是也1.材料相对两面间电阻是10,4-一个20pF的电客和一个1OQMA的电阻与极板井联-若所加力F=Q01sin(1000t)Nf求：U)两极板间电圧峰一嵯值；(可晶体厚度的最大变化解：(I)石英压电晶片的电容U_sS5xlO12x5.1xl00 xl0”dlxW5=4.514X1ft12

7、(F)4.5pF由于血=io14n,井联电容R=iooMn=ioan则总电阻R=Rfl/R井=1014/10s10fiD总电容C=Cfl/C井=45+20=24.5(pF)又因F=0OLsin(L000tN=l;ngin(mt闷kt|=2pC/N则电荷O=d.F=kF=2pC/NxQ.(JlNMJ.02pC4-inJJinuin11u_d,Fma)R_O.O2xlO_2xlO?xlOJl+宓CjJl+(10ixl0ix24L5xl0_2)2=0.巧SIO-3(VH3.756mV峰一峰值：(2)应变Em=JnZSE=.01/(100LO-xIO10円gE=g加轴An=11)1.1mni厚度最大变

8、化量(即厚度变化的嵯一峰價)Ad=2Adni=2L.lllO-9=2.22IO-9(mm)=2.221C_J2nt11、已知铜热电阻CulOO的百度电阻比W(100)1.42,当用此热电阻测量50C温度时，其电阻值为多少？若测温时的电阻值为92,，则被测温度是多少？R由W(100)1.42可得：1oo=1.42已知R=100nR=142R01000由RR(1+t),将R二100和R142代入得到电阻温度系数0.0042代t00100当测量的温度为50C时，则RR(1+t)=100(1+0.0042X50)=121,t0当电阻值为92，时，有R(1+t)=100(1+0.0042xt)二92n-

9、19C012、若某光栅的栅线密度为50线/mm,主光栅与指示光栅之间的夹角为0.2度。说明莫尔条纹形成原理及特点。求其形成的莫尔条纹间距bh是多少？当指示光栅移动100ym时，莫尔条纹移动的距离？该答案在简答题时已经给出,不再赘述。光栅的栅距为：W0.02mm50/mm #10、 # #10、 #莫尔条纹宽度为W2sin上220 x10，3mm2sin0.2。5.73mm #10、 # #10、 #当标尺光栅移动10微0米时，莫尔条纹移动的距离为5.73mmx100 x10_6m28.65mm0.02mm13、压电式加速度传感器与电荷放大器连接，电荷放大器又与函数记录仪连接。已知：传感器的电荷

10、灵敏度Kq=100pc/g,反馈电容Cf=0.001pF，被测加速度a=0.5g。试求：电荷放大器的输出电压是多少？电荷放大器的灵敏度（每库仑输出的电压）是多少？若函数记录仪的灵敏度K=2mm/mV，求测量系统总灵敏度K。（单位g是重力加速g度）电荷放大器输出电压：U纟0Cf电荷放大器灵敏度：Kaq-Cf100 x10-12x0.50.001x10-60.05V50mV #10、 # 10、 #109V/C“U50 x10，31K=0=aQ100 x10，12x0.50.001x10，6系统总灵敏度：KKKK100 x10，12x109x2=0.2m/gqag4图示为光纤传光示意图，若空气的光折射率为，要使光纤的入射光在光纤纤芯内全反射，则至多为多少？写出推导过程。当光线以入射角角入射至纤芯与纤的界面上发生根据斯涅耳(Snsin=nsinTOC o 1-5 h zoiisin=(n/ni10=n/ncos=10k HYPERLINK l bookmark35sin=n1-(Zsin)2innro1 HYPERLINK l bookmark37=n2n2sin2n、12r0n0一般皆空气，故n01sin=Jn2一n2sin2i12r当er=90，=的临界状态时,imaxsin=，:n2一n2=NA HYPERL