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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/Rx。(2) 将电阻应变片 R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。(3) 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。RxRxRx KRX2 1000 100 0.2（）RxRX0.21000.2%(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
2、有？ Rx的变化时，电桥输出电压为 UoUo(是RxRX1 100 0.2 1R E 3（2 ?）.0015（V）非线性误差:100% 0.1%Rx/2RxrL1Rx /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，Uo E - 0.003(V) , rL 02 Rx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。此时，UO E x 0.006(V),
3、 rL 0Rx2、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：K (已知空气相对介电常数 1 ,(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真空的介电常数 辺 8.854 10 12F/m )。解:(1)C08.854 10121 16 1024 104 10 30.85(PF)(2)当一块极板沿长度方向在原始位置上平移时，有AlZC1Co当一块极板沿宽度方向在原始位置上平移时，有AlZC2Cok1AC CoAb b120.85 103
4、24 10113.542 10(F/m)或:k1AC1/C0Ab1b 24 10 341.67(m-1)AC C 0Aa a120.85 10316 10100.53125 10(F/m)或： k2 AC/Co 11362.5(m-1)Aa a 16 10 34、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=10mm b=16mm两极板间距d=1mm测量时，若上极板在原始位置(A x=0mn)上向左平移了 2mm(即A 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K)(已知空气的相对介电常数&r=1F/m,真12空时的介电常数 0=8.854 X 10- F/
5、m)解：电容变化量为:C C C0r 0(a x)b r abddr 0 xbd1 8.85412310 2 10316 1010 3132.83 10(F)即电容减小了 2.83 10 13F电容相对变化量为:CC0r 0 Xbdr abd2 10 310 10 30.2位移相对灵敏度为:C_xK02 乳 113100x x a 10 10求被测5、镍铬一镍硅热电偶，工作时冷端温度为30 C，测得热电动势 E(t,t 0)=38.560mv ,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
6、.70340.09640.48840.897根据中间温度定律：E(t,t 0)= E(t,O)- E(t 0,0)= E(t,0)- E(30,0)=38.560 E(t,0)=38.560+ E(30,0)=38.560+1.203=39.763(mv)/ 39.703 39.763 40.096 E m=39.763,E l=39.703,E h=40.096tl=960, t h=970 被测介质实际温度为：39.763 39.703960(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始
7、间隙do=0.5mm已知试真空的介电常数等于8.854 x 10-12F/m,求：(1) 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？(2) 如果测量电路的灵敏度Ku=100mV/pF,则在间隙增大 d=1卩m时的输出电压为多少？A解： 电容式传感器的电容量：C 亠Ad则初始电容量:25 101.39pF0 rA8.854 10 12 10-60.5C0飞间隙变化后的电容量:C 8.854 10 12 106d0d500 10则电容变化量：CC0 C 1.39-1.36灵敏度KuUomV100，所以UCpFU O0rA( J1 )100d)100dd8.854121010
8、-625 106( 1则:经卫61.36pF0.03pFC100晋丄)1002.78mV5017、使用镍铬-镍硅热电偶，其基准接点为少？若仍使用该热电偶， 测得某接点的温差电动势为50030 C，测温接点为400 C时的温差电动势为多10.275mV,则被测接点的温度为多少？工作0102030405060708090端温度/ C热电动势/mV00.0000.3970.7981.2031.6112.0222.4362.8503.2663.6811004.0954.5084.9195.3275.7336.1376.5396.9397.3387.73710.1510.5610.9611.3811.7
9、92008.1378.5378.9389.3419.7451091312.2012.6213.0313.4513.8714.2914.7115.1315.5515.97300739642222416.3916.8117.2417.6618.0818.5118.9319.3619.7820.21400581483838420.6421.0621.4921.9122.3422.7723.1923.6224.0524.475000639628406镍铬-镍硅热电偶分度表(参考端温度为0 C)解：由分度表查得 E (30 C, 0C) =1.203mV,E (400C，0C)=16.395mV。由中间
10、温度定律 E (t,t 0)=E(t,t c)+E(t c,t 0)有:tM25010.275 10.15110.560 10.15110 =253C8、电阻应变片阻值为120，灵敏系数K2，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 2 1011 N/m2,0.3 , (1)求钢柱受9.8 104N拉力作用时应变片电阻的变化量R和相对变化量 -R样拉力作用时应变片电阻的相对变化量为多少?(2)又若应变片沿钢柱圆周方向粘贴，问受同R,RFSERRx9.8 104R 0.05%Rx20.05 2113.14 ()2 2 10112120 0.05% 0.06()0.05%E
11、(400C, 30C)由分度表查得=E (400C, 0C) -E (30C, 0C) =16.395-1.203=15.192mVE (250C, 0C) =10.151mV,E(260C, 0C) =10.560mV。由插值法tMtL EM EL (tH tL)得：ehel(2)卫 K y K x 0.3 0.05%0.015%Ryy9、已知分度号为 S的热电偶冷端温度为t0=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
12、.58711.70711.827解：E( t,t 0)=11.710E (t,0 C) =E(t,t 0)+E(t 0,0 C)11.710=E(t,0 C )-E(20 C ,0)=E(t,0 C )-0.113所以 E (t,0 C) =11.823mV查表：E(1180 C ,0 C )=11.707mV, E(1190 C ,0 C )=11.827mV所以 tM =tL+EM-Ek (tH tL)=1180C + 11.82311.707 x 10C =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
13、上。已知R1、R2、R3 R4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1.2 Qo1) 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R3 R4起到什么作用？解： 应变片组成半桥电路：UoE (Ri Ri)(Ri Ri) R4R3E R 2 1.2R3 (R2R2)2 R 2 1200.01VUoR/RR3、R4可以进行温度补偿。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
