传感器习题及答案

求AR和AR/R;（2）若将应变片接入电口单臂，其余桥臂电阻均为120Q固定电阻，口桥电压 U=3V,口传感元件最大应变时单臂电桥的输出电压U和非线性误差。o解：(1) AR=k8=2.05x800x10-6=1.64x10-3RT・・・AR=1.64x10-3x120=0.1968n(2)EAR3(2)=_•=_x1,64x10-3=1.23mvTR4R+AR+ARu'=E( 1 10R+AR+R1 12R^):1.229mvR+R34u-u'非线性误差y=0 0x100%=0.082%LU011.用等强度梁作为弹性元件的电子秤，在梁的上方贴一个应变片，如［4-4图所示，应变片的灵敏度系数 K=2,每受1kg力在应变片处产生的平均应变 £’=8110-311/kg。已知电子秤口放置重物时，应变片的初始电阻 R1=1000，当电子秤上放置 500g重物时，求（1）应变片的电阻变化量 △R1和相对变化△R1/R1;（2）用单臂电桥做转换电路（R2=R3=R4=1000)，电口电压（2）用单臂电桥做转换电路（的输出电压 U。,以及考虑非线性因素时单臂电口的实际输出；（3）用单臂电桥做转换电路导致的非线性误差。解:（1） £=m£，=0.5x8x10-3=4x10-3AR「. l=k£-2x4x10-3=8x10-3R1/.AR-k£R-0.8。

(2)u=—• =—x8x10一3=10mvo4R4TOC\o"1-5"\h\znAR/R AR/R Qu•=u u——i = U——i u=9.96mv0o(1+n+ARR)(1+n) (2+ARR)x2o(3)非线性误差为： 11 11u一u’ 〜 〜Y= x100%=0.4%Lu

012.一应电阻应变片的电阻 R=120。，灵敏度系数K=2,粘贴在某钢质弹性元件上，已知电阻应变丝的材料为钢镍合金， 其电阻温度系数为20X10-6/0。，线膨胀温度系数为 16X10-6/0C;钢质弹性元件的线膨胀系数为 12x10-6/0C，试求：温度变化 200C时，引起的附加电阻变化;20℃之后20℃之后解：(1)若假设电阻应变与钢质弹性元件不粘贴，温度变化长度变化为：应变片：L-L=L书.20=3.2x10-4LTOC\o"1-5"\h\zs s0 s0s s0-P•20=2.4x10-4Lg g0L=-P•20=2.4x10-4Lg g0弹性元件：L-L二Lg g0 g0.•・L=(1+2.4x10-4)Lg g0粘贴在一起后，AL£粘贴在一起后，AL£=pLL=L=Lg0 0s0L-L__j=8x10-5L则附加应变为：00附加电阻变化为： AR=KR£=0.0192Qp 0p(2)应变片粘贴后的电阻温度系数为：a=a+K(p-p)=2.8x10—50 sg/.□□□□□□□□□□ 应变为:a,8= At=1.4x10-5tK与书本的公式中的减数与被减数位置颠倒13.对光速进行测量，的到如下四组测量结果：c二(2.98000±0.01000x108m/s1c二(2.98500±0.0100。x108m/s2c二(2.99990±0.00200x108m/s3c二(2.99930±0.0010。x108m/s4求光速的加权平均值及其标准差。解：权重计算：用各组测量列的标准差平方的倒数的比值表示。1111P:P:P:P=—:—:—:—=1:1:25:1001 2 3 4O2O2O2O2加权算术平均值为： 1 2 3 4P—2.99915x108m/sii ii—1 i—1加权算术平均值的标准差为：v—0.01915x1081v—0.01415x108v—-0.00075x10823v—-0.00015x1084o_xpIXPV21 iii—i—1 (4-1)XPi=1—0.00124x108m/s14.某中变压器油的粘度随温度的升高而降低，经测量得到不同温DDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDD11011511112025303540口［ A'A=105000。0(1□)A11A21a2A22111114550556037375-675-10500Q-675 15111657075801101151201251301351401451501551601651701751801567567537375A'L=11101511112025303511114045505560657075804"3.512.922.522.202.001.811.71.61.51.431.371.321.291.2530.66112785口口口X=bhb,0J二(AA)-iAL=37375105000-675-67530.66151127.85-0.0363.72b=-0.036b=3.720y=y=3.72-0.036x15.DDDDDDDDDDDDDDDDDs=1.5cm2DOODOl=20cmDODODO匕=5000,ODDO6=0.5cm,Ab=±0.1mm,真空磁DO打二4兀X10-7H/m，线□□数W=300QDDDDDDDDDDO(AL/L0"Abdddddddddddddddodddddd口口DDDDDDDW2四S,00260300sX4X3.14X10-7XL5X10-4=1696mH)2X0.5X10-2DDDDDDDDDDDLDDDDDDDDDDDL=L+AL=5

0 26DDDDDDDDDOD_300SDDDDDDDDDOD_300Sx4x3.14x10-7x1.5x10-4= 2x(0.5士0.01)x10-2=169.6土3.4(mH)AL/L 0AL/L 03.4x10-3A6 0.1x10-3=200.47m-11K0J=200m-1(口□口□口0DDDDDDDDDDODK*0~A~6.8XK*0~A~6.8X10-30.1X10-3=400.94m-11K=06=400m-1(忽□高此项0DDDDDDDDDDDDDDDDODDDD16.用石英晶体加速度计及电荷放大器测量机器的振动，已知加速度计的灵敏度为5pC/g,电荷放大器的灵敏度为 50mV/pC,当机器达到最大加速度值时相应的输出电压为 2V,试求该机器的振动加速度(用重力加速度的相对值表示) 。解：系统灵敏度等于加速度计灵敏度和电荷放大器灵敏度乘积解：系统灵敏度等于加速度计灵敏度和电荷放大器灵敏度乘积S-5pCjgx50mVjpC—250mV/g由输出电压幅值与被测加速度关系式=Vja得a—VS=0,n2x103mv250mv由输出电压幅值与被测加速度关系式=Vja得a—VS=0,n2x103mv250mv；g17.石英晶体压电式传感器的面积为1cm2厚度为1mm,□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□ 911010PM□□□□□□2pC/N，□□□□□□□ 5.1,材料相对两面间的电阻为 1014。□□□□□□□□□□□□ □□□□□□□□□□ 20pF,输入电阻为 100M。(□□□□□ )。若所加力 F=0.01sin(103t)N,求： □11两极板间的电压峰峰值； □21晶体厚度□□□□□□□ =□□□□□□□a=£E)。-5(a)由题意知.-.□□□□□□又□□□□□□□□□□□□□□□输出电压幅值输出电压峰峰值当接入负载时，实际输S—1cm2d—1mm q—5.1r8SC― ―4.5135x10-12FadF—0.01NS—2pC/Nmqq―S-F―0.02pCm qmV—q]C—4.43mvm maV―2V―8.86mvp-p m出电压与理想输出电压 之比的□□□□□□□ A(3)— ——JH(段■”由题意w—1x103rad/sR—100QR—104Qia.•.t—RC—2.45135x10-3A(w)x0.926...□□□□□□□□□□峰峰值为：V'—A(w)-V—0.926x8.86x8.20mvp-pp-p8—8.85x10-12F/m0C—20pFi7-5(b)□□□□□□□□□□ □,□□□□□□□；当所受外力为最大拉力 时厚度量增加量最大。由题意d=1mm s=1cm2 E=9x10ioPa- 2F•d「.Ad=m =2.22x10-12mE•S8-4已知某霍尔元件的尺寸沿长度L方向通以电流为长L=10mm，宽b=3.5mm,厚8-4已知某霍尔元件的尺寸沿长度L方向通以电流I=1.0A,在垂直与 bxd两个方向上加均匀磁场B=0.37,输出霍尔电势 U=6.55mV。求该霍尔元件的灵敏H系数K和载流子浓度