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1、1、已知一等强度梁测力系统，R为电阻应变片，应变片灵敏系数K=2,未受应变时，R=100?。当试件受力F时，应变片承受平均应变=1000卩m/m求:(1) 应变片电阻变化量？R和电阻相对变化量？R/R。将电阻应变片置于单臂测量电桥，电桥电源电压为直流3V,求电桥输出电压及电桥非线性误差。若要使电桥电压灵敏度分别为单臂工作时的两倍和四倍，应采取哪些措施？分析在不同措施下的电桥输出电压及电桥非线性误差大小。Rx二K；Rx=21000100=0.2()Rx0.2100-0.2%(2)将电阻应变片Rx置于单臂测量电桥，取其他桥臂电阻也为Rx。当Rx有？Rx的变化时，电桥输出电压为Uo:Uo(RxRx(
2、2RxRx1000.22000.2-)=0.0015(V)2非线性误差：rLRx/2Rx100%=0.1%1+ARx/2Rx(3)要使电桥电压灵敏度为单臂工作时的2倍，则应该在等强度梁的正反面对应贴上两个相同的应变片，一个受拉应变，一个受压应变，接入电桥相邻桥臂，形成半桥差动电桥，且取其他桥臂电阻也为Rx。1 Rx此时，UoE=0.003(V),l=0Rx要使电桥电压灵敏度为单臂工作时的4倍，则应该在等强度梁的正反面对应贴上四个相同的应变片，2个受拉应变，2个受压应变，形成全桥差动电桥。心R此时，UoEx=0.006(V),rL0Rx2、有一个以空气为介质的变面积型平板电容传感器(见下图)。其
3、中a=16mm,b=24mm两极板间距为4mm块极板分别沿长度和宽度方向在原始位置上平移了5mm求：(1)极板未移动时，电容的初始电容值。(2)极板沿不同方向移动时，传感器的位移灵敏度K(已知空气相对介电常数=1,真空的介电常数0=8.85410-12F/m)。解：z、z0七rA(1)Cod8.8541021161024104X10=0.85(PF)(2)当一块极板沿长度方向在原始位置上平移时，有G_bC0b当一块极板沿宽度方向在原始位置上平移时，有:C2aC0a或:CiC00.8510423=3.54210“(F/m)2410k1二C/C01b2410=41.67()0.851042或：k2
4、C/C。-1a1610=62)3-0.5312510,0(F/m)16104、一个以空气为介质的平板电容式传感器结构如右图所示，其中a=10mmb=16mm两极板间距d=1mm测量时，若上极板在原始位置(x=Omn)上向左平移了2mm(即x=2mm，求该传感器的电容变化量、电容相对变化量和位移相对灵敏度K0(已知空气的相对介电常数&r=iF/m,真12空时的介电常数o=8.854X10F/m)解：电容变化量为:呂rE0(aAx)b名0ab耳坯也xblC二C-C0ddd1233-2.8310(F)18.85410210161010即电容减小了2.8310J3F电容相对变化量为：；r；加XbCdx
5、210；二0.2；ab3C0；ra1010d位移相对灵敏度为：cxK。=C0-a_1_1=100xxa10105、镍铬一镍硅热电偶，工作时冷端温度为30C，测得热电动势E(t,t0)=38.560mv，求被测介质实际温度。(E(30,0)=1.203mv)工作端0204060708090温度C)热电动势(mv)90037.32538.12238.91539.70340.09640.48840.897解：由已知条件可知：t=30C,E(t,t0)=38.560mv根据中间温度定律E(t,t0)=E(t,O)-E(to,O)=E(t,0)-E(30,0)=38.560E(t,0)=38.560+E
6、(30,0)=38.560+1.203=39.763(mv)/39.70339.76340.096曰=39.763,El=39.703,Eh=40.096tl=960,th=970被测介质实际温度为：t=tLemEh-El_El(tH_tL)(1) 39.76339.703-960(970-960)=961.527(C)40.096-39.7036、有一台变间隙非接触式电容测微仪，其传感器的极板半径r=5mm假设与被测工件的初-12始间隙d0=0.5mm已知试真空的介电常数等于8.854X10F/m,求：如果传感器与工件的间隙变化量增大厶d=10卩m,电容变化量为多少？如果测量电路的灵敏度Ku
7、=100mV/pF,则在间隙增大d=1卩m时的输出电压为多少？打匚A解：电容式传感器的电容量：C二上d则初始电容量:C0晋d08.854104210-6二251030.5二1.39pF间隙变化后的电容量:8.854SO210-6二25106=136pF50010则电容变化量:Q二C0-C=1.39-1.36=0.03pF灵敏度Ku壬100巴CpF，所以U。100pFU。八0(则：-)100dd1)100=2.78mV=8.85410210-6二25106(50050130C，测温接点为400C时的温差电动势为多10.275mV,则被测接点的温度为多少？7、使用镍铬-镍硅热电偶，其基准接点为少？
8、若仍使用该热电偶，测得某接点的温差电动势为镍铬-镍硅热电偶分度表(参考端温度为0C)工作端温度/C0102030405060708090热电动势/mV00.0000.3970.7981.2031.6112.0222.4362.8503.2663.6811004.0954.5084.9195.3275.7336.1376.5396.9397.3387.7372008.1378.5378.9389.3419.74510.15110.56010.96911.38111.79330012.20712.62313.03913.45613.87414.29214.71215.13215.55215.974
9、40016.39516.81817.24117.66418.08818.51318.93819.36319.78820.21450020.64021.06621.49321.91922.34622.77223.19823.62424.05024.476解：由分度表查得E(30C,OC)=1.203mV,E(400C,0C)=16.395mV。由中间温度定律E(t,to)=E(t,tc)+E(tc,to)有：E(400C,30C)=E(400C,0C)-E(30C,0C)=16.395-1.203=15.192mV由分度表查得E(250C,0C)=10.151mV,E(260C,0C)=10.5
10、60mV。由插值法tM=tLEML(切-垃)得：EH_ELtM=25010.275-10.15110.560-10.15110=253C8、电阻应变片阻值为120，灵敏系数K=2，沿纵向粘贴于直径为0.05m的圆形钢柱表面，钢材的弹性模量E=21011N/m2，二-0.3,(1)求钢柱受9.8104N拉力作用时应变片电阻的变化量R和相对变化量R;(2)又若应变片沿钢柱圆周方向粘贴，问受同R解:(1)SERxF二r2E2況9.8況1040052113.14()2210112二0.05%样拉力作用时应变片电阻的相对变化量为多少?：R=0.05%Rx=1200.05%=0.06(门)也R(2)y=K
11、=-JK；x=-0.30.05%=-0.015%Ry9、已知分度号为S的热电偶冷端温度为to=2OC，现测得热电势为11.710mV,求被测温度为多少度？(E(20,0)=0.113mv)工作端0204060708090温度(C)热电动势(mv)110010.75410.99111.22911.46711.58711.70711.827解：E(t,t0)=11.710E(t,0C)=E(t,t0)+E(t0,0C)11.710=E(t,0C)-E(20C,0)=E(t,0C)-0.113所以E(t,0C)=11.823mV查表：E(1180C,0C)=11.707mV,E(1190C,0C)=
12、11.827mV所以tM=tL+EmEl(tH-tL)=1180C+11.823一11.707X10C=1470CEh-El11.827-11.82310、有一吊车的拉力传感器如右图所示。其中电阻应变片R1、R2、R3、R4贴在等截面轴上。已知R1、R2、R3R4标称阻值均为120Q,桥路电压为2V,物重m引起R1、R2变化增量为1.2Q。1) 画出应变片组成的电桥电路。2) 计算出测得的输出电压和电桥输出灵敏度。3) 说明R3R4起到什么作用？解：应变片组成半桥电路：Uo二E(RRl)-(R!+ARJ+R4R3R3(R2R2)21.2Q2120门=0.01VUo=e.R/R一2R3、R4可以
13、进行温度补偿。11、有一台变极距非接触式电容测微仪，其极板间的极限半径r=4mm假设与被测工件的初始间隙S=0.3mm试求：1) 若极板与工件的间隙变化量=2卩m时，电容变化量为多少？2) 若测量电路的灵敏度S=100mV/pF读数仪表的灵敏度S=5格/mv,则在S=2卩m时,读数仪表的示值变化多少格？解：1)设电容变化量为C,由题意可知:C。解得：AC=0.01PFC0；0丫二r22)n=CS1S2=0.011005=5格综合设计分析题若要你需要用差动变压器式加速度传感器来测量某测试平台振动的加速度。请你：设计出该测量系统的框图，并作必要的标注或说明；(2) 画出你所选用的差动变压器式加速度
14、传感器的原理图，并简述其基本工作原理;解：(1)测试平台振动加速度的测量系统框图(2)差动变压器式加速度传感器的原理图*抓t)1 悬臂梁；2 差动变压器综合设计分析题XIIf3RR1,7777777,R4R如上图所示为一悬臂梁式测力传感器结构示意图，在其中部的上、下两面各贴两片电阻一1应变片。已知弹性兀件各参数分别为：I二25cm；t=3mm；xl；W=6cm；2E=70105Pa;电阻应变片灵敏度系数K=2.1，且初始电阻阻值(在外力F为0时)均为R0=120门。(1) 设计适当的测量电路，画出相应电路图；分析说明该传感器测力的工作原理(配合所设计的测量电路)(3)当悬臂梁一端受一向下的外力F=0.5N作用时，试求此时四个应变片的电阻值(提示：
