机械工程测试技术课后习题答案.doc

第三章:常用传感器技术3-1传感器主要包括哪几部分?试举例说明。传感器一般由敏感元件、转换元件、基本转换电路三部分组成。如图所示的气体压力传感器。其内部的膜盒就是敏感元件,它的外部与大气压力相通,内部感受被测压力p,当p发生变化时,引起膜盒上半部分移动,可变线圈是传感器的转换元件,它把输入的位移量转换成电感的变化。基本电路则是完成上述电感变化量接入基本转换电路,便可转换成电量输出。3-2请举例说明结构型传感器与物性型传感器的区别。答:结构型传感器主要是通过传感器结构参量的变化实现信号变换的。例如,电容式传感器依靠极板间距离变化引起电容量的变化;电感式传感器依靠衔铁位移引起自感或互感的变化。物性型传感器则是利用敏感元件材料本身物理性质的变化来实现信号变换。例如,水银温度计是利用水银的热胀冷缩性质;压电式传感器是利用石英晶体的压电效应等。3-3金属电阻应变片与半导体应变片在工作原理上有何区别?答:(1)金属电阻应变片是基于金属导体的“电阻应变效应”,即电阻材料在外力作用下发生机械变形时,其电阻值发生变化的现象,其电阻的相对变化为;(2)半导体应变片是基于半导体材料的“压阻效应”,即电阻材料受到载荷作用而产生应力时,其电阻率发生变化的现象,其电阻的相对变化为。3-4有一电阻应变片(见图3-105),其灵敏度S0=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,试求:1)无应变时电流指示值;2)有应变时电流指示值;3)试分析这个变量能否从表中读出?-105题3-4图解:根据应变效应表达式DR/R=Sge得 DR=SgeR=2´1000´10-6´120= 1)I1==== 2)I2=/(R+DR)=/(120+)»= 3)电流变化量太小,很难从电流表中读出。如果采用高灵敏度小量程的微安表,则量程不够,;如果采用毫安表,。一般需要电桥来测量,将无应变时的零位位电流平衡掉,只取有应变时的微小输出量,并可根据需要采用放大器放大。3-5电容式传感器常用的测量电路有哪几种?答:变压器式交流电桥、直流极化电路、调频电路、运算放大电路等。3-6一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δ=,求:1)工作时,如果传感器与工件的间隙变化量Δδ=±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Δδ=±1μm时,读数仪表的指示值变化多少格?解:1) 2)B=S1S2DC=100´5´(´10-3)»-7差动变压器的输出电压信号如果采用交流电压表指示,能否反映铁芯的移动方向?试描述差动变压器经常采用的差动相敏检波电路的原理。答:采用交流电压表指示,无法反应铁芯移动方向。差动相敏检波电路请参考教材115页图4-11。3-9压电式传感器所采用的前置放大器的主要作用?前置放大器主要包括哪两种形式,各有何特点?答:前置放大器的主要作用,一是将传感器的高阻抗输出变换为低阻抗输出,二是放大传感器输出的微弱电信号。前置放大器也有电压放大器和电荷放大器两种形式:电压放大器