机械工程测试技术基础(第三版)段富海-第三章.ppt

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 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+2，等于常数；对半导体应变片，灵敏度为E，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=120,设工作时其应变为1000，问R=?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=R/R/，所以，电阻变化量 R=RSg=120100010-62=0.24 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+R)=1.5/120.24=12.475mA 3）电流表示值相对变化量 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。,图3-84 题3-4图,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,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0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 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 时，读数仪表的指示值变化多少格？,解：1）因为电容式传感器,所以电容变化量,又电容极板面积,在空气中=1，初始间隙,所以电容变化量,2）传感器的灵敏度,仪表指示变化范围：,格,输入量是位移x，输出量电压uy。,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,图3-85 题3-8图,输出电压,当RP/RL0时（接入表头的输入阻抗RL 相对于RP很大时，则,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,总灵敏度：,