传感器与检测技术课后部分答案与部分习题课件

2022/11/261应变式传感器习题

1.半导体应变片主要是利用半导体材料的

B

。A．形变B．电阻率的变化C．弹性模量的变化D．泊松比

2.当测量较小应变值时，应选用根据电阻应变效应工作的金属应变片，而测量大应变值时应选用根据压阻效应工作的半导体应变片。3.常用的应变片有金属与半导体两大类。应变片的灵敏度表达式为，对于金属电阻应变片来说：S=1+2μ，而对于半导体应变片来说S＝

πeE

。前一种应变片的灵敏度比后一种低。2022/11/261应变式传感器习题1.半导体应变片主2022/11/2624.金属电阻应变片的电阻相对变化主要是由于电阻丝的几何尺寸变化产生的。5.一应变片的电阻R0=120Ω，K=2.05，用作应变为800μm/m的传感元件。(1)求△R与△R/R。；(2)若电源电压Ui=3V,求半桥单臂测量电路的非平衡输出电压Uo。解：（1）根据公式S=(△R/R)/ε，所以△R/R=S

*ε=2.05*800*1e-6=0.00164,所以△R=0.00164*120=0.1698Ω。

（2）半桥单臂的输出电压Uo=

(△R/R)/4*Ui,Uo=0.00164/4*3=0.001232022/11/2624.金属电阻应变片的电阻相对变化主要是2022/11/2636.有人在使用电阻应变仪时，发现灵敏度不够，于是试图在工作电桥上增加电阻应变片以提高灵敏度。试问，在下列情况下，是否可提高灵敏度？说明为什么？半桥双臂各串联一片。半桥双臂各并联一片。解：未增加电阻应变片时，半桥双臂的灵敏度S=△R/2Ro(1)当半桥双臂各串联一片时：S={2(R1+△R1)/(2(R1+△R1)+2（R2-△R2）)-R4/(R3+R4)},R1=R2=R3=R4=R0,△R1=△R2=△R,S=△R/2Ro,所以不能提高灵敏度。（2）当半桥双臂各串联一片时:把（1）中的2都换成1/2，发现大小仍然没有改变。2022/11/2636.有人在使用电阻应变仪时，发现灵敏度2022/11/2647.有一悬臂梁，在其中部上、下两面各贴两片应变片，组成全桥，如下图所示。若该梁悬臂端受一向下力F=1N，长L=0.25m，宽W=0.06m，厚t=0.003m，E=70×109Pa，x=0.5L，应变片灵敏度系数S=2.1，应变片空载电阻R0=120Ω；试求此时这四个应变片的电阻值。注：2022/11/2647.有一悬臂梁，在其中部上、下两面各贴2022/11/265（1）2022/11/265（1）2022/11/2668.有一电阻应变片（题图如下），其灵敏度S=2，R=120Ω，设工作时其应变为1000με，问ΔR=？设将此应变片接成如图所示的电路，试求1）无应变时电流表示值；2）有应变时电流表示值；3）电流表指示值相对变化量；4）试分析这个变量能否从表中读出？2022/11/2668.有一电阻应变片（题图如下），其灵敏2022/11/2679.图为一直流应变电桥，E=4V，R1=R2=R3=R4=350Ω，求：①R1为应变片，其余为外接电阻，R1增量为△R1=3.5Ω时输出UO=?②R1、R2是应变片，感受应变极性大小相同，其余为电阻，电压输出UO=?③R1、R2感受应变极性相反,输出UO=?。④

R1、R2、R3、R4都是应变片，对臂同性，邻臂异性，电压输出UO=?。（可近似计算）2022/11/2679.图为一直流应变电桥，E=4V，R12022/11/2682022/11/2682022/11/269电容式传感器习题

1．电容式传感器灵敏度最高的是（A）。A.极距变化型B.面积变化型C.介质变化型2.变间距式电容传感器适用于测量微小位移是因为（B）。A.电容量微弱、灵敏度太低B.传感器灵敏度与间距平方成反比，间距变化大则非线性误差大C.需要做非接触测量3.极距变化型的电容式传感器存在着非线性度，为了改善非线性度及提高传感器的灵敏度，通常采用差动式结构的接法。4．角位移变面积式传感器输出与输入之间的关系式为

。5.电容式传感器是（结构性）传感器2022/11/269电容式传感器习题1．电容式传感器灵敏2022/11/26105．有一只极距变化式电容传感器，两极板的重合面积为8cm2，两极板间的距离为1mm，已知空气的相对介电常数为1.0006，试计算该传感器的位移灵敏度。

解：S= =-(1.0006*8*1e-4)/1e-6=-800.48A2022/11/26105．有一只极距变化式电容传感器，两极2022/11/26116．一电容测微仪，其传感器的圆形极板半径r=4mm，工作初始间隙d=0.3mm，问:(1)工作时，如果传感器与工作的间隙变化量Δd=±1μm时，电容变化量是多少?(2)如果测量电路的灵敏度S1=100mV／pF，读数仪表的灵敏度S2=5格／mV，在Δd

=±1μm时，读数仪表的指示值变化多少格?注：2022/11/26116．一电容测微仪，其传感器的圆形极板2022/11/26122022/11/26122022/11/26132022/11/26132022/11/26142022/11/26142022/11/2615调制与解调的目的是什么2022/11/2615调制与解调的目的是什么2022/11/2616应变式传感器习题

1.半导体应变片主要是利用半导体材料的

B

。A．形变B．电阻率的变化C．弹性模量的变化D．泊松比

2.当测量较小应变值时，应选用根据电阻应变效应工作的金属应变片，而测量大应变值时应选用根据压阻效应工作的半导体应变片。3.常用的应变片有金属与半导体两大类。应变片的灵敏度表达式为，对于金属电阻应变片来说：S=1+2μ，而对于半导体应变片来说S＝

πeE

。前一种应变片的灵敏度比后一种低。2022/11/261应变式传感器习题1.半导体应变片主2022/11/26174.金属电阻应变片的电阻相对变化主要是由于电阻丝的几何尺寸变化产生的。5.一应变片的电阻R0=120Ω，K=2.05，用作应变为800μm/m的传感元件。(1)求△R与△R/R。；(2)若电源电压Ui=3V,求半桥单臂测量电路的非平衡输出电压Uo。解：（1）根据公式S=(△R/R)/ε，所以△R/R=S

*ε=2.05*800*1e-6=0.00164,所以△R=0.00164*120=0.1698Ω。

（2）半桥单臂的输出电压Uo=

(△R/R)/4*Ui,Uo=0.00164/4*3=0.001232022/11/2624.金属电阻应变片的电阻相对变化主要是2022/11/26186.有人在使用电阻应变仪时，发现灵敏度不够，于是试图在工作电桥上增加电阻应变片以提高灵敏度。试问，在下列情况下，是否可提高灵敏度？说明为什么？半桥双臂各串联一片。半桥双臂各并联一片。解：未增加电阻应变片时，半桥双臂的灵敏度S=△R/2Ro(1)当半桥双臂各串联一片时：S={2(R1+△R1)/(2(R1+△R1)+2（R2-△R2）)-R4/(R3+R4)},R1=R2=R3=R4=R0,△R1=△R2=△R,S=△R/2Ro,所以不能提高灵敏度。（2）当半桥双臂各串联一片时:把（1）中的2都换成1/2，发现大小仍然没有改变。2022/11/2636.有人在使用电阻应变仪时，发现灵敏度2022/11/26197.有一悬臂梁，在其中部上、下两面各贴两片应变片，组成全桥，如下图所示。若该梁悬臂端受一向下力F=1N，长L=0.25m，宽W=0.06m，厚t=0.003m，E=70×109Pa，x=0.5L，应变片灵敏度系数S=2.1，应变片空载电阻R0=120Ω；试求此时这四个应变片的电阻值。注：2022/11/2647.有一悬臂梁，在其中部上、下两面各贴2022/11/2620（1）2022/11/265（1）2022/11/26218.有一电阻应变片（题图如下），其灵敏度S=2，R=120Ω，设工作时其应变为1000με，问ΔR=？设将此应变片接成如图所示的电路，试求1）无应变时电流表示值；2）有应变时电流表示值；3）电流表指示值相对变化量；4）试分析这个变量能否从表中读出？2022/11/2668.有一电阻应变片（题图如下），其灵敏2022/11/26229.图为一直流应变电桥，E=4V，R1=R2=R3=R4=350Ω，求：①R1为应变片，其余为外接电阻，R1增量为△R1=3.5Ω时输出UO=?②R1、R2是应变片，感受应变极性大小相同，其余为电阻，电压输出UO=?③R1、R2感受应变极性相反,输出UO=?。④

R1、R2、R3、R4都是应变片，对臂同性，邻臂异性，电压输出UO=?。（可近似计算）2022/11/2679.图为一直流应变电桥，E=4V，R12022/11/26232022/11/2682022/11/2624电容式传感器习题

1．电容式传感器灵敏度最高的是（A）。A.极距变化型B.面积变化型C.介质变化型2.变间距式电容传感器适用于测量微小位移是因为（B）。A.电容量微弱、灵敏度太低B.传感器灵敏度与间距平方成反比，间距变化大则非线性误差大C.需要做非接触测量3.极距变化型的电容式传感器存在着非线性度，为了改善非线性度及提高传感器的灵敏度，通常采用差动式结构的接法。4．角位移变面积式传感器输出与输入之间的关系式为

。5.电容式传感器是（结构性）传感器2022/11/269电容式传感器习题1．电容式传感器灵敏2022/11/26255．有一只极距变化式电容传感器，两极板的重合面积为8cm2，两极板间的距离为1mm，已知空气的相对介电常数为1.0006，试计算该传感器的位移灵敏度。

解：S= =-(1.0006*8*1e-4)/1e-6=-800.48A2022/11/26105．有一只极距变化式电容传感器，两极2022/11/26266．一电容测微仪，其传感器的圆形极板半径r=4mm，工作初始间隙d=0.3mm，问:(1)工作时，如果传感器与工作的间隙变化量Δd