当前位置: 首页 > >

机械工程测试技术基础(第三版)段富海-第三章-文档资料_图文

第三章 习题
3-1 在机械式传感器中,影响线性度的主要因 素是什么?试举例说明。
答:机械式传感器的弹性元件具有蠕变、弹 性后效等现象。材料的蠕变与承载时间、载 荷大小、环境温度等因素有关。弹性后效则 与材料应力、松弛和内部阻尼等因素有关, 这些因素都影响最终输入与输出的线性关系。 同时,应保证传感器工作在弹性元件的弹性 限内。应从材料的选择、结构设计和处理工 艺上综合考虑。

3-3 电阻丝应变片与半导体应变片在工作原理 上有何区别?各有何优缺点?应如何针对具 体情况来选用?
答:由电阻的相对变化 dR / R ? (1? 2? ? ?E)? 公式知:
对电阻丝式应变片传感器,主要是通过电阻丝尺寸变 化引起电阻的变化,电阻丝式应变片的应变系数为1+2ν, 等于常数;
对半导体应变片,灵敏度为λE,主要是电阻率变化而 引起电阻的变化,灵敏度一般比电阻丝式应变片大50-70倍。
半导体应变片与电阻丝应变片相比,优点:灵敏度高、 滞后小、体积小、横向应变小。缺点:温度稳定性差、灵敏 度分散大、在较大应变作用下非线性误差大等。
选用时,如要灵敏度高的选半导体应变片,如需温度 稳定性好时,选金属丝电阻丝式应变片。

3-4 有电阻应变片,其灵敏度Sg=2, R=120Ω,设工作时其应变 为1000με,问ΔR =?设将此应变片接成图中所示的电路(见图 3-84),试求:1)无应变时电流表示值;2)有应变时电流表 示值;3)电流表示值相对变化量;4)试分析这个变量能否从 表中读出?

解:因电阻应变片的灵敏度Sg= ΔR/R/ε, 所以,电阻变化量

ΔR= RεSg=120×1000×10-6×2=0.24Ω 1)无应变时电流表示值

I=U/R=1.5/120=12.5mA

2)有应变时电流表示值

I=U/ (R +ΔR )=1.5/120.24=12.475mA 图3-84 题3-4图

3)电流表示值相对变化量

?I

?

12.5 ?12.475 12.5

?100% ? 0.2%

4)这个变换量比较小,必须用高灵敏度的微安表才能读 出,一般接入电桥。

3-5 电感传感器(自感型)的灵敏度与哪些因素有 关?要提高灵敏度可采取那些措施?采取这些措施 会带来什么样的后果?

答:电感传感器的灵敏度

S

?

dL
d?

?

N 2?0 A0 2? 2

由上式可知,如果加大磁路截面积A0、线圈匝
数N、空气隙导磁率μ0以及减小间隙 ?等都可提高
灵敏度。 但需注意,当加大A0 、N时都会使传感器尺寸
加大,减小 ? 则会增大特性曲线的非线性。

3-7 一个电容测微仪其传感器的圆形极板半径r=4mm,

工作初始间隙 ? =0.3mm,问:

1)工作时,如果传感器与工件的间隙变化量

?? ? ?1?m 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?? ? ?1?m 时,读数仪表的
指示值变化多少格?

解:1)因为电容式传感器

C ? ?0?A ?0

所以电容变化量 又电容极板面积

?C

?

??

0?A

1

?

2 0

??

A ? ?r 2 ? ? ? (4?10?3)2 m2

? 0 ? 8.85?10?12 F / m

在空气中ε=1,初始间隙 ?0 ? 0.3?10?3m

所以电容变化量 ?C ? ?4.94?10?3 pF ? ?4.94?10?15 F

2)传感器的灵敏度

S3

?

?C
??

?

?4.94?10?3

pF

/

?m

仪表指示变化范围:

B ? ?? ? S1 ? S2 ? S3 ? ?1? 4.94?10?3 ?100? 5 ? ?2.47 格

3-8 把一个变阻器式传感器按图3-85接线,它的输入 量是什么?输出量是什么?在什么样条件下它的输出 量与输入量之间有较好的线性关系? 解: u0 激励电压
uy传感器输出电压
xp变阻器总长度
Rp变阻器总电阻
RL测量电路输入电阻

输入量是位移x, 输出量电压uy。

图3-85 题3-8图

输出电压

uy ?

xp

u0 ? ( Rp )(1?

x

)

x RL

xp

当RP/RL≈0时(接入表头的输入阻抗RL 相对于RP 很大时,则
x uy ? xp u0

输出uy与输入x之间呈线性关系。

3-11 一压电式传感器的灵敏度S=90pC/MPa,把它 和一台灵敏度调到0.005V/pC 的电荷放大器连接, 放大器的输出又接到一灵敏度已调到20 mm/V的光 线示波器上记录,试绘出这个测试系统的框图,并 计算其总的灵敏度。
解:测试系统框图

输入压力 压电传感器

电荷放大器

输出 光线示波器

总灵敏度:

S ? ?x ? 90? 0.005? 20 ? 9mm/ MPa ?p




友情链接: year2525网 工作范文网 QS-ISP 138资料网 528200 工作范文网 baothai 表格模版