中国石油大学 《传感器原理及应用》第三章 应变式传感器
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应变式传感器工作原理应变式传感器是一种常见的传感器类型,它可以用于测量物体的应变变化,并将这些变化转换为电信号输出。
在工业领域,应变式传感器被广泛应用于各种测量和控制系统中,其工作原理十分重要。
应变式传感器的工作原理基于物体在受力作用下产生应变的特性。
当一个物体受到外力作用时,它会产生形变,即应变。
应变式传感器利用这种应变的特性,通过测量物体表面的微小形变来确定受力情况。
通常情况下,应变式传感器由应变片、电阻应变片、压电传感器等组成,这些传感器可以将应变转换为电阻、电压或电流信号输出。
在应变式传感器中,应变片是最常见的传感器元件之一。
应变片通常由金属材料制成,当物体受力时,应变片会产生微小的形变,从而改变其电阻值。
通过测量这种电阻值的变化,就可以确定物体受力的情况。
另外,电阻应变片也是一种常见的应变式传感器元件,它的工作原理类似于应变片,通过测量电阻值的变化来确定物体受力情况。
除了以上两种传感器元件,压电传感器也是一种常见的应变式传感器。
压电传感器利用压电效应,即某些晶体在受到机械应力作用时会产生电荷的特性,将物体的应变转换为电信号输出。
这种传感器在一些特殊的测量场合中有着独特的优势。
总的来说,应变式传感器的工作原理是利用物体在受力作用下产生应变的特性,通过测量这种应变来确定物体受力情况。
不同类型的应变式传感器在工作原理上有所不同,但都是基于这一基本原理。
在实际应用中,我们可以根据具体的测量要求选择合适的应变式传感器,从而实现精确的测量和控制。
在工程实践中,我们还需要注意应变式传感器的安装和使用。
正确的安装位置和方式可以有效提高传感器的测量精度,避免外界干扰。
此外,定期的维护和校准也是保证传感器正常工作的重要环节。
综上所述,应变式传感器是一种重要的测量和控制元件,其工作原理基于物体在受力作用下产生应变的特性。
不同类型的应变式传感器在工作原理和应用场合上有所不同,但都是基于这一基本原理。
正确的安装、使用和维护可以保证传感器的正常工作,从而实现精确的测量和控制。
《传感器原理及工程应用》习题答案第1章 传感与检测技术的理论基础(P26)1—1:测量的定义?答:测量是以确定被测量的值或获取测量结果为目的的一系列操作。
所以, 测量也就是将被测量与同种性质的标准量进行比较, 确定被测量对标准量的倍数。
1—2:什么是测量值的绝对误差、相对误差、引用误差?1-3 用测量范围为-50~150kPa 的压力传感器测量140kPa 的压力时,传感器测得示值为142kPa ,求该示值的绝对误差、实际相对误差、标称相对误差和引用误差。
解:已知: 真值L =140kPa 测量值x =142kPa 测量上限=150kPa 测量下限=-50kPa∴ 绝对误差 Δ=x-L=142-140=2(kPa)实际相对误差 %==43.11402≈∆L δ标称相对误差 %==41.11422≈∆x δ引用误差%--=测量上限-测量下限=1)50(1502≈∆γ1-10对某节流元件(孔板)开孔直径d 20的尺寸进行了15次测量,测量数据如下(单答:绝对误差是测量结果与真值之差, 即: 绝对误差=测量值—真值相对误差是绝对误差与被测量真值之比,常用绝对误差与测量值之比,以百分数表示 , 即: 相对误差=绝对误差/测量值 ×100%引用误差是绝对误差与量程之比,以百分数表示, 即: 引用误差=绝对误差/量程 ×100%位:mm ):120.42 120.43 120.40 120.42 120.43 120.39 120.30 120.40 120.43 120.41 120.43 120.42 120.39 120.39 120.40试用格拉布斯准则判断上述数据是否含有粗大误差,并写出其测量结果。
解:则 2072.410.03270.0788()0.104d G mm v σ=⨯=<=-,所以7d 为粗大误差数据,应当剔除。
然后重新计算平均值和标准偏差。
当n =14时,若取置信概率P =0.95,查表可得格拉布斯系数G =2.37。
传感器原理及工程应用答案1—1:测量的定义,答:测量是以确定被测量的值或获取测量结果为目的的一系列操作。
所以, 测量也就是将被测量与同种性质的标准量进行比较,确定被测量对标准量的倍数。
1—2:什么是测量值的绝对误差、相对误差、引用误差,答:绝对误差是测量结果与真值之差,即: 绝对误差=测量值—真值相对误差是绝对误差与被测量真值之比,常用绝对误差与测量值之比,以百分数表示 , 即: 相对误差=绝对误差/测量值×100%引用误差是绝对误差与量程之比,以百分数表示,即: 引用误差=绝对误差/量程×100%1—3什么是测量误差,测量误差有几种表示方法,它们通常应用在什么场合, 答: 测量误差是测得值减去被测量的真值。
测量误差的表示方法:绝对误差、实际相对误差、引用误差、基本误差、附加误差。
当被测量大小相同时,常用绝对误差来评定测量准确度;相对误差常用来表示和比较测量结果的准确度;引用误差是仪表中通用的一种误差表示方法,基本误差、附加误差适用于传感器或仪表中。
2,1:什么是传感器,它由哪几部分组成,它的作用及相互关系如何,答:传感器是能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置。
通常,传感器由敏感元件和转换元件组成。
其中,敏感元件是指传感器中能直接感受或响应被测量的部分; 转换元件是指传感器中能将敏感元件感受或响应的被测量转换成适于传输或测量的电信号部分。
2—2:什么是传感器的静态特性,它有哪些性能指标,分别说明这些性能指标的含义, 答:传感器在被测量的各个值处于稳定状态时,输出量和输入量之间的关系称为传感器的静态特性;其主要指标有线性度、灵敏度、精确度、最小检测量和分辨力、迟滞、重复性、零点漂移、温漂。
灵敏度定义是输出量增量Δy与引起输出量增量Δy的相应输入量增量Δx之比。
传感器的线性度是指传感器的输出与输入之间数量关系的线性程度。
输出与输入关系可分为线性特性和非线性特性。
第一章传感与检测技术的理论基础1.什么是测量值的绝对误差、相对误差、引用误差?答:某量值的测得值和真值之差称为绝对误差。
相对误差有实际相对误差和标称相对误差两种表示方法。
实际相对误差是绝对误差与被测量的真值之比;标称相对误差是绝对误差与测得值之比。
引用误差是仪表中通用的一种误差表示方法,也用相对误差表示,它是相对于仪表满量程的一种误差。
引用误差是绝对误差(在仪表中指的是某一刻度点的示值误差)与仪表的量程之比。
2.什么是测量误差?测量误差有几种表示方法?它们通常应用在什么场合?答:测量误差是测得值与被测量的真值之差。
测量误差可用绝对误差和相对误差表示,引用误差也是相对误差的一种表示方法。
在实际测量中,有时要用到修正值,而修正值是与绝对误差大小相等符号相反的值。
在计算相对误差时也必须知道绝对误差的大小才能计算。
采用绝对误差难以评定测量精度的高低,而采用相对误差比较客观地反映测量精度。
引用误差是仪表中应用的一种相对误差,仪表的精度是用引用误差表示的。
3.用测量范围为-50~+150kPa的压力传感器测量140kPa压力时,传感器测得示值为142kPa,求该示值的绝对误差、实际相对误差、标称相对误差和引用误差。
解:绝对误差2140142=-=∆kPa实际相对误差%43.1%100140140142=⨯-=δ标称相对误差%41.1%100142140142=⨯-=δ引用误差%1%10050150140142=⨯---=)(γ4.什么是随机误差?随机误差产生的原因是什么?如何减小随机误差对测量结果的影响?答:在同一测量条件下,多次测量同一被测量时,其绝对值和符号以不可预定方式变化着的误差称为随机误差。
随机误差是由很多不便掌握或暂时未能掌握的微小因素(测量装置方面的因素、环境方面的因素、人员方面的因素),如电磁场的微变,零件的摩擦、间隙,热起伏,空气扰动,气压及湿度的变化,测量人员感觉器官的生理变化等,对测量值的综合影响所造成的。
应变式传感器工作原理应变式传感器是一种常用的传感器,可以用来测量物体的应变或变形。
它们通常用于工程、建筑、汽车和航空航天等领域,用于监测结构的变形、应变和应力。
在本文中,我们将探讨应变式传感器的工作原理,以及它们在实际应用中的一些常见用途。
应变式传感器的工作原理基于材料的电阻率随应变变化的特性。
当一个材料受到外部力的作用时,它会发生应变,导致材料的电阻发生变化。
应变式传感器利用这种原理,将材料的电阻变化转化为电信号,从而实现对应变的测量。
应变式传感器通常由敏感材料、电路和输出接口组成。
敏感材料是传感器的核心部件,它可以是金属、半导体或者陶瓷等材料。
当敏感材料受到应变时,它的电阻会发生变化。
电路部分则负责将敏感材料的电阻变化转化为电压或电流信号,输出接口则将信号传输给外部设备进行处理或显示。
应变式传感器可以分为多种类型,包括电阻应变式传感器、电容应变式传感器和电感应变式传感器等。
其中,电阻应变式传感器是最常见的一种类型。
它们通常由敏感材料组成的电桥电路和信号处理电路组成,可以实现对应变的高精度测量。
在实际应用中,应变式传感器有着广泛的用途。
在工程领域,它们可以用于监测建筑结构的变形和应变,以及汽车和飞机的结构健康监测。
在制造业中,应变式传感器可以用于监测机械设备的应变和应力,从而实现对设备状态的实时监测和预警。
此外,应变式传感器还可以用于医疗设备、体育器材和安全防护设备等领域。
总的来说,应变式传感器是一种非常重要的传感器,它可以实现对物体应变和变形的高精度测量。
通过了解其工作原理和实际应用,我们可以更好地理解和应用这一技术,为各种领域的工程和科学研究提供支持和帮助。
应变式传感器工作原理
应变式传感器是一种能够测量物体受力或变形情况的传感器。
其工作原理基于金属电阻应变效应,即当物体受到外力作用时,其形状和尺寸会发生变化,导致其电阻发生变化。
这种变化与物体的应变呈线性关系。
具体来说,应变式传感器通常由一个金属薄膜或细丝制成的传感元件构成,例如应变片。
应变片被固定在物体上,当物体受力或变形时,应变片也会相应受力或变形。
这会导致应变片上的金属薄膜或细丝发生微小的拉伸或压缩,从而改变其电阻值。
常见的应变式传感器有应变片型、应变梁型和应变挠性型等。
在这些传感器中,应变片是最常见的类型。
当物体受到力的作用时,应变片上的金属薄膜或细丝的电阻值会改变。
通过测量电阻值的变化,可以确定物体所受力的大小或变形的程度。
为了实现准确的测量,应变式传感器还需要与电路连接和配套使用。
典型的电路包括电桥电路,其中传感器作为电桥的一个或多个元件。
当传感器上的应变导致电阻值变化后,电桥电路会产生输出电压,该电压与物体的应变成正比。
通过测量输出电压的变化,可以得到物体受力或变形的信息。
总之,应变式传感器是通过测量物体上的应变导致的电阻变化来检测物体受力或变形的。
该传感器常用于应力测量、位移测量等领域,具有灵敏度高、精度高、响应速度快等优点。
第1章传感器概述1.什么是传感器?(传感器定义)2.传感器由哪几个部分组成?分别起到什么作用?3. 传感器特性在检测系统中起到什么作用?4.解释下列名词术语: 1)敏感元件;2)传感器; 3)信号调理器;4)变送器。
第1章传感器答案:3.答:传感器处于研究对象与测试系统的接口位置,即检测与控制之首。
传感器是感知、获取与检测信息的窗口,一切科学研究与自动化生产过程要获取的信息都要通过传感器获取并通过它转换成容易传输与处理的电信号,其作用与地位特别重要。
4.答:①敏感元件:指传感器中直接感受被测量的部分。
②传感器:能感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置,通常由敏感元件和转换元件组成。
③信号调理器:对于输入和输出信号进行转换的装置。
④变送器:能输出标准信号的传感器第2章传感器特性1.传感器的性能参数反映了传感器的什么关系?静态参数有哪些?各种参数代表什么意义?动态参数有那些?应如何选择?2.某传感器精度为2%FS ,满度值50mv ,求出现的最大误差。
当传感器使用在满刻度值1/2和1/8 时计算可能产生的百分误差,并说出结论。
3.一只传感器作二阶振荡系统处理,固有频率f0=800Hz,阻尼比ε=0.14,用它测量频率为400的正弦外力,幅植比,相角各为多少?ε=0.7时,,又为多少?4.某二阶传感器固有频率f0=10KHz,阻尼比ε=0.1若幅度误差小于3%,试求:决定此传感器的工作频率。
5. 某位移传感器,在输入量变化5 mm时,输出电压变化为300 mV,求其灵敏度。
6. 某测量系统由传感器、放大器和记录仪组成,各环节的灵敏度为:S1=0.2mV/℃、S2=2.0V/mV、S3=5.0mm/V,求系统的总的灵敏度。
7.测得某检测装置的一组输入输出数据如下:a)试用最小二乘法拟合直线,求其线性度和灵敏度;b)用C语言编制程序在微机上实现。
8.某温度传感器为时间常数 T=3s 的一阶系统,当传感器受突变温度作用后,试求传感器指示出温差的1/3和1/2所需的时间。
2023传感器原理及应用(王化祥著)课后答案下载2023传感器原理及应用(王化祥著)课后答案下载前言绪论第一章传感器及其基本特性第一节传感器的定义、组成及分类第二节传感器的基本特性__小结习题与思考题第二章电阻应变式传感器第一节应变式传感器第二节应变式传感器的测量电路第三节压阻式传感器第四节应变式传感器的应用__小结习题与思考题第三章电容式传感器第一节电容式传感器的'工作原理与类型第二节电容式传感器的测量电路第三节电容式传感器的误差分析及补偿第四节电容式传感器的应用__小结习题与思考题第四章电感式传感器第一节自感式传感器第二节差动变压器式传感器第三节电涡流式传感器__小结习题与思考题第五章压电式传感器第一节压电效应与压电材料第二节压电传感器的等效电路和测量电路第三节引起/玉,E9式传感器测量误差的因素第四节压电传感器的应用__小结习题与思考题第一节磁电感应式传感器第二节霍尔传感器第三节磁敏电阻器第四节磁敏二极管和磁敏三极管第五节磁电传感器的应用__小结习题与思考题第七章热电式传感器第一节热电偶传感器第二节热电阻式传感器第三节半导体式热敏电阻第四节热电式传感器的应用__小结习题与思考题第八章光电传感器第一节光电效应第二节光电器件及其特性第三节红外传感器__小结习题与思考题第九章常用其他新型传感器第一节气体传感器第二节湿敏传感器第三节超声传感器第四节超导传感器第五节仿生传感器__小结习题与思考题第十章智能传感器第一节智能传感器概述第二节智能传感器的实现方式第三节智能传感器的应用第四节智能传感器的发展方向本?小结习题与思考题……第十一章传感器的标定与选用传感器原理及应用(王化祥著):基本信息点击此处下载传感器原理及应用(王化祥著)课后答案传感器原理及应用(王化祥著):目录作者:王桂荣,李宪芝主编出版社:中国电力出版社版次:1字数:500000印刷时间:-5-1ISBN:9787512304109。