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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。(2) 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。(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。Rx 二 KRX =2 1000 100 = 0.2()RxRx二竺 0.2%100UoRxRx2 RxRx非线性误差:rLRx /2Rx1 ：Rx /2Rx100% =
2、 0.1%(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 Uo1100 + 02 1一2)E=(200.0.2 -20015(V)(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。此时，Uo = E x = 0.003(V) , rL =02Rx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 二 E x =
3、0.006(V), r=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：(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,解：(1) Co=d8.854 10J2 1 16 10 24 104汉10= 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 _ bC0 _ b当一块极板沿宽度方向在原始位置上平移时，有：C2 _ a C0ak1 C C00.85 102Abb24 10，=3.
4、542 10J1(F/m)或:或:k1AC /CoAb1 1 b 24 10；0.85 10，216 101=41.67(m 1)=0.53125 10，(F/m),AC /Ck2Aa1 _ 1 a 16 10-1=62.5(m )真空的介电常数0=8.854 10J2F/m)。4、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( 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=8.854
5、X 10 F/m)解：电容变化量为：呂rE0(aAx)b名0abEr0xb二C 二 C - Coddd-2.83 103(F)1 101 8.854 10d22 10 16 10”即电容减小了 2.83 10 J3 F电容相对变化量为：；r ；0：XbCdx 2 10”02C0r ；aba 10 10d位移相对灵敏度为：C二 XK0 =a11, =100AxAx a 10105、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,t 0)=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)90037.32
6、538.12238.91539.70340.09640.48840.897解：由已知条件可知：t=30C, E (t,t 0)=38.560mv根据中间温度定律E(t,t 0)= E(t,O)- E(t o,O)= E(t,0)- E(30,0)=38.560E(t,0)=38.560+ E(30,0)=38.560+1.203=39.763(mv)/ 39.703 39.763 40.096曰=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 39.703-960(970 -960)=961.527 (C)40.096 -
7、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8.854 X 10 F/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？打A解： 电容式传感器的电容量：C二上J-d则初始电容量:0 rAC0d。8.854 仗2 10-6 二 25 103 “39卩/0.5间隙变化后的电容量:500 108.85410210-6 二 25106= 1.36pF则电容变化量:：C =C0
8、 -C1.39-1.36 = 0.03pF灵敏度KUoCmV= 100pF，所以 U。100mVpFU O 二 0 ；rA( 则：d0 d0 J001266I= 8.854 1010-:25 10(1)100 =2.78mV5005017、使用镍铬-镍硅热电偶，其基准接点为 30 C，测温接点为400 C时的温差电动势为多 少？若仍使用该热电偶，测得某接点的温差电动势为10.275mV,则被测接点的温度为多少？(参考端温度为0 C)镍铬-镍硅热电偶分度表工作 端温 度/ C0102030405060708090热电动势/mV00.0000.3970.7981.2031.6112.0222.43
9、62.8503.2663.6811004.0954.5084.9195.3275.7336.1376.5396.9397.3387.7372008.1378.5378.9389.3419.74510.15110.56010.96911.38111.79330012.20712.62313.03913.45613.87414.29214.71215.13215.55215.97440016.39516.81817.24117.66418.08818.51318.93819.36319.78820.21450020.64021.06621.49321.91922.34622.77223.19823
10、.62424.05024.476解：由分度表查得 E (30 C, OC) =1.203mV,E (400C, 0C) =16.395mV。由中间温度定律 E (t,t o) =E(t,t c)+E(t c,t o)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) =10.560mV。由插值法 tM =tL - Em El (ttL)得：Eh EltM =25010-2710-15110=253C10.560 -10.1518、电
11、阻应变片阻值为面，钢材的弹性模量120门，灵敏系数K = 2，沿纵向粘贴于直径为 0.05m的圆形钢柱表E =2 1011N /m2，二-0.3 , (1)求钢柱受 9.8 104N 拉力作用时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？应变片电阻的变化量；(2)又若应变片沿钢柱圆周方向粘贴，问受同R*x且良x=F解: (1)RSE42況9.8況103.14 (0105)2 2 10112：R =0.05%Rx =120 0.05% =0.06(门)&K f二 0.05%RyRy=K - - K ； = -0.3 0.05% = -0.015%yx9、已知分度号为 S的热电偶冷端
12、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,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 t
13、M =tL+ EmEl (tH -tL)=1180C + 11.823 一11.707 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贴在等截面轴上。已知R1、R2、R3 R4标称阻值均为120 Q,桥路电压为2V,物重m引起R1、R2变化增量为 1.2 Q。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R3 R4起到什么作用？解： 应变片组成半桥电路：Uo 二 E (RRl)-(巳+也巳)+R4R3R3 (R2 R2)12120J二 0.01VKuUoR/RE=12R3、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 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:Co -0C0解得：C =0.01PF2) n - . CS1S2 = 0.01 1
