第4頁共8頁P(yáng)AGE答案參見我的新浪博客：/s/blog_3fb788630100muda.html《第一章傳感器的一般特性》從某直流測速發(fā)電機(jī)試驗(yàn)中，獲得如下結(jié)果：轉(zhuǎn)速（r/min）050010001500200025003000輸出電壓（V）09.115.023.329.939.047.5試?yán)L制轉(zhuǎn)速和輸出電壓的關(guān)系曲線，并確定：該測速發(fā)電機(jī)的靈敏度。該測速發(fā)電機(jī)的線性度。已知一熱電偶的時(shí)間常數(shù)τ=10s，若用它來測量一臺(tái)爐子的溫度，爐內(nèi)溫度在540οC和500οC之間按近似正弦曲線波動(dòng)，周期為80s，靜態(tài)靈敏度k=1，試求該熱電偶輸出的最大值和最小值，以及輸入與輸出信號(hào)之間的相位差和滯后時(shí)間。用一只時(shí)間常數(shù)為0.355s的一階傳感器去測量周期分別為1s、2s和3s的正弦信號(hào)，問幅值誤差為多少？若用一階傳感器作100Hz正弦信號(hào)的測試，如幅值誤差要求限制在5%以內(nèi)，則時(shí)間常數(shù)應(yīng)取多少？若在該時(shí)間常數(shù)下，同一傳感器作50Hz正弦信號(hào)的測試，這時(shí)的幅值誤差和相角有多大？已知某二階系統(tǒng)傳感器的固有頻率f0=10kHz，阻尼比ξ=0.1，若要求傳感器的輸出幅值誤差小于3%，試確定該傳感器的工作頻率范圍。某壓力傳感器屬于二階系統(tǒng)，其固有頻率為1000Hz,阻尼比為臨界值的50%,當(dāng)500Hz的簡諧壓力輸入后，試求其幅值誤差和相位滯后。《第二章應(yīng)變式傳感器》1．假設(shè)某電阻應(yīng)變計(jì)在輸入應(yīng)變?yōu)?000με時(shí)電阻變化為1%，試確定該應(yīng)變計(jì)的靈敏系數(shù)。又若在使用該應(yīng)變計(jì)的過程中，采用的靈敏系數(shù)為1.9，試確定由此而產(chǎn)生的測量誤差的正負(fù)和大小。2．如下圖所示的系統(tǒng)中：①當(dāng)F＝0和熱源移開時(shí)，Rl＝R2＝R3＝R4，及U0＝0；②各應(yīng)變片的靈敏系數(shù)皆為+2.0，且其電阻溫度系數(shù)為正值；③梁的彈性模量隨溫度增加而減小；④應(yīng)變片的熱膨脹系數(shù)比梁的大；⑤假定應(yīng)變片的溫度和緊接在它下面的梁的溫度一樣。在時(shí)間t＝0時(shí)，在梁的自由端加上一向上的力，然后維持不變，在振蕩消失之后，在一稍后的時(shí)間t1打開輻射源，然后就一直開著，試簡要繪出U0和t的關(guān)系曲線的一般形狀，并通過仔細(xì)推理說明你給出這種曲線形狀的理由。同心圓套筒電容傳感器在空箱和注滿汽油時(shí)的電容量。4．一只電容位移傳感器如圖所示，由四塊置于空氣中的平行平板組成。板A，C和D是固定極板。板B是活動(dòng)極板，其厚度為t，它與固定極板的間距為d。B，C和D極板的長度均為b，A板的長度為2b，各板寬度為l，忽略板C和D的間隙及各板的邊緣效應(yīng)，試推導(dǎo)活動(dòng)極板B從中間位置移動(dòng)x=±b/2時(shí)電容CAC和CAD的表達(dá)式（x=0時(shí)為對(duì)稱位置）。5．試推導(dǎo)下圖所示變電介質(zhì)電容式位移傳感器的特性方程C=f(x)。設(shè)真空的介電系數(shù)為ε0,ε2＞ε1，以及極板寬度為W。其他參數(shù)如圖所示。《第四章電感式傳感器》1．一個(gè)鐵氧體環(huán)形磁心，平均長度為12cm，截面積為1.5cm2，平均相對(duì)磁導(dǎo)率μr＝2000，求：1）均勻繞線500匝時(shí)的電感；2)匝數(shù)增加1倍時(shí)的電感。2．有一只螺管形差動(dòng)式電感傳感器，已知電源電壓U＝4V，f＝400HZ，傳感器線圈銅電阻和電感量分別為R＝40Ω，L=30mH，用兩只匹配電阻設(shè)計(jì)成4臂等阻抗電橋，如圖1所示，試求：1）匹配電阻R1和R2的值為多大才能使電壓靈敏度達(dá)到最大；2)當(dāng)ΔZ＝10Ω時(shí)，分別接成單臂和差動(dòng)電橋后的輸出電壓值；3)用矢量圖表明輸出電壓U0與電源電壓U之間的相位差；4）假設(shè)該傳感器的兩個(gè)線圈銅電阻不相等R4≠R3，在機(jī)械零位時(shí)便存在零位電壓，用矢量圖分析能否用調(diào)整銜鐵位置的方法使U0=0。圖1圖2a3．試計(jì)算圖2a所示差動(dòng)變壓器式傳感器接入橋式電路（順接法）時(shí)的空載輸出電壓U0，一、二次側(cè)線圈間的互感為M1、M2，兩個(gè)二次側(cè)線圈完全相同。又若同一差動(dòng)變壓器式傳感器接成圖2b所示反串電路（對(duì)接法），問兩種方法哪一種靈敏度高，高幾倍？提示：①將圖a所示的二次側(cè)繞組邊電路圖簡化如圖2c所示等效電路（根據(jù)已知條件Z1＝Z2；圖2c4．試推導(dǎo)圖3所示差動(dòng)型電感傳感器電橋的輸出特性U0=f（ΔL），已知電源角頻率為ω，Z1、Z2為傳感器兩線圈的阻抗，零位時(shí)Z1＝Z2=r＋jωL，若以變間隙式傳感器接入該電橋，求靈敏度表達(dá)式k＝U0／Δδ多大（本題用有效值表示）。5．圖4中兩種零點(diǎn)殘余電壓的補(bǔ)償方法對(duì)嗎？為什么？圖中R為補(bǔ)償電阻。圖46．某線性差動(dòng)變壓器式傳感器采用的頻率為100HZ、峰一峰值為6V的電源激勵(lì)，假設(shè)銜鐵的輸入運(yùn)動(dòng)是頻率為10Hz的正弦運(yùn)動(dòng)，它的位移幅值為±3mm，已知傳感器的靈敏度為2V／mm，試畫出激勵(lì)電壓、輸入位移和輸出電壓的波形。7．使用電渦流式傳感器測量位移或振幅時(shí)對(duì)被測物體要考慮哪些因素，為什么？《第五章壓電式傳感器》1．分析壓電式加速度傳感器的頻率響應(yīng)特性。又若測量電路的總電容C＝1000PF，總電阻R＝500MΩ，傳感器機(jī)械系統(tǒng)固有頻率f0=30kHz，相對(duì)阻尼系數(shù)ξ=0.5，求幅值誤差在2%以內(nèi)的使用頻率范圍。2．用石英晶體加速度計(jì)及電荷放大器測量機(jī)器的振動(dòng)，已知：加速度計(jì)靈敏度為5pC／g，電荷放大器靈敏度為50mV／pC，當(dāng)機(jī)器達(dá)到最大加速度值時(shí)相應(yīng)的輸出電壓幅值等于2V，試計(jì)算該機(jī)器的振動(dòng)加速度。3．在某電荷放大器的說明書中有如下技術(shù)指標(biāo)：輸出電壓為±10V，輸入電阻大于1014Ω，輸出電阻為0.1kΩ，頻率響應(yīng)：0～150kHz，噪聲電壓（有效值）最大為2mV（指輸入信號(hào)為零時(shí)所出現(xiàn)的輸出信號(hào)值），非線性誤差：0.l%，溫度漂移：±0.lmV／oC。l）如果用內(nèi)阻為10kΩ的電壓表測量電荷放大器的輸出電壓，試求由于負(fù)載效應(yīng)而減少的電壓值。2）假設(shè)用一輸入電阻為2MΩ的示波器并接在電荷放大器的輸入端，以便觀察輸入信號(hào)波形，此時(shí)對(duì)電荷放大器有何影響？3）噪聲電壓在什么時(shí)候會(huì)成為問題？4）試求當(dāng)環(huán)境溫度變化十15oC時(shí)，電荷放大器輸出電壓的變化值，該值對(duì)測量結(jié)果有否影響？5）當(dāng)輸入信號(hào)頻率為180kHZ時(shí)，該電荷放大器是否適用？4．試用直角坐標(biāo)系畫出AT型，GT型，DT型，X－30o的晶體切型的方位圖。5．壓電傳感元件的電容為1000PF，kq＝2．5C／cm，連接電纜電容Cc＝300pF，示波器的輸入阻抗為1MΩ和并聯(lián)電容為50pF，試求：1）壓電元件的電壓靈敏度多大？2)測量系統(tǒng)的高頻響應(yīng)(V／cm）。3)如系統(tǒng)測量的幅值誤差為5%，最低頻率是多少？4）如f6．石英晶體壓電傳感元件，面積為1cm2，厚度為0.lcm，固定在兩個(gè)金屬板之間，用來測量通過晶體兩面力的變化。材料的楊氏模量為9×1010Pa，電荷靈敏度為2pC／N，相對(duì)介質(zhì)常數(shù)為5，lcm2材料相對(duì)兩面間電阻為1014Ω。一個(gè)20pF的電容和一個(gè)100MΩ的電阻與極板并聯(lián)。如果所加力是F＝0.01sin（103t）N。求：1）兩個(gè)極板間電壓峰一峰值；2）晶體厚度的最大變化。(0.758mv,1.516mv;1.1×10-10cm7．已知電壓前置放大器的輸入電阻為100MΩ，測量回路的總電容為100pF，試求用壓電式加速度計(jì)相配測量1Hz低頻振動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的幅值誤差。(94%)8．用壓電式傳感器測量最低頻率為1Hz的振動(dòng)，要在1Hz時(shí)靈敏度下降不超過5%，若測量回路的總電容為500pF，求所用電壓前置放大器的輸入電阻為多大？9．已知壓電式加速度傳感器的阻尼比是ξ=0.1，其無阻尼固有頻率f=32kHz，若要求傳感器的輸出幅值誤差在5%以內(nèi)，試確定傳感器的最高響應(yīng)頻率。10．有一壓電式加速度計(jì)，供它專用的電纜長度為1.根電纜，其電容為300pF，長為2.9m，問其電壓靈敏度作如何改變。(60mv/g)《第六章數(shù)字式傳感器》1．?dāng)?shù)字式傳感器的特點(diǎn)？根據(jù)工作原理數(shù)字式傳感器可分為那幾類？2．光柵傳感器的基本原理？莫爾條紋如何形成？有何特點(diǎn)？3．分析光柵傳感器具有較高測量精度的原因。《第七章固態(tài)傳感器》1．霍爾元件能夠測量哪些物理參數(shù)？霍爾元件