传感器课后题全(附答案)
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静态特性测试1(C)是评价传感器静态特性的综合指标。
A.稳定性B.抗干扰性C.精度D.线性度2传感器的线性范围愈宽,表明传感器工作在线性区域内且传感器的(A)A.工作量程愈大B.工作量程愈小C.精确度愈高D.精确度愈低3.传感器能感知的输入变化量越小,表示传感器的()A.线性度越好B.迟滞越小C.重复性越好D.分辨力越高4.传感器的温漂包括_零点__漂移和灵敏度漂移。
5.传感器一般特性指标可分为_静态___特性指标和动态特性指标两个部分。
6.对于非线性传感器,其灵敏度会随着输入量的变化而变化。
对7.分辨力指的是传感器能够检测到的最低极限量。
错8.传感器的灵敏度是指到达稳定工作状态时,输出量与输入量之比。
错9.标定曲线偏离其拟合直线的程度即为非线性度。
对10.在测量条件不变的情况下,对于迟滞特性的测量,我们只需要对正行程和反行程二者之一进行多次测量,而不需要对正、反行程都进行测量。
错11.某传感器在测量条件不变的情况下,给定一个固定的输入,进行多次测量,发现测量结果很接近真实值,但分散性比较大,因此,此传感器的准确度比较低。
错12.传感器的非线性误差是以一条理想直线作基准的,取基准直线常用端基拟合法。
错13.两个电子秤可感受的最小感量分别为:0.1g、0.05g, 问哪个分辨率高?0.05g的分辨率高。
14.[名词解释] 线性度在规定的条件下,传感器静态校准曲线与拟合直线间最大偏差与满量程输出值的百分比称为线性度。
传感器动态特性测试1.属于传感器动态特性指标的是( C )A.量程B.灵敏度C.阻尼比D.重复性2.选择二阶装置的阻尼比ζ=0.707,其目的是( D )A.阻抗匹配B.增大输出量C.减小输出量D.接近不失真条件3.属于传感器动态特性指标的是(C)A.量程B.灵敏度C.阻尼比D.重复性4.对于二阶传感器的测试系统,为使系统响应最快,其阻尼比ξ取值通常为(A)。
A. 0~0.1B. 0.1~0.6C.0.6~0.8D.0.8~15.在时域内研究、分析传感检测系统的瞬态响应时,通常采用的激励信号是(D)。
【最新整理,下载后即可编辑】第1章概述1.什么是传感器?传感器定义为能够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和装置,通常由敏感元件和转换元件组成。
1.2传感器的共性是什么?传感器的共性就是利用物理规律或物质的物理、化学、生物特性,将非电量(如位移、速度、加速度、力等)输入转换成电量(电压、电流、电容、电阻等)输出。
1.3传感器由哪几部分组成的?由敏感元件和转换元件组成基本组成部分,另外还有信号调理电路和辅助电源电路。
1.4传感器如何进行分类?(1)按传感器的输入量分类,分为位移传感器、速度传感器、温度传感器、湿度传感器、压力传感器等。
(2)按传感器的输出量进行分类,分为模拟式和数字式传感器两类。
(3)按传感器工作原理分类,可以分为电阻式传感器、电容式传感器、电感式传感器、压电式传感器、磁敏式传感器、热电式传感器、光电式传感器等。
(4)按传感器的基本效应分类,可分为物理传感器、化学传感器、生物传感器。
(5)按传感器的能量关系进行分类,分为能量变换型和能量控制型传感器。
(6)按传感器所蕴含的技术特征进行分类,可分为普通型和新型传感器。
1.5传感器技术的发展趋势有哪些?(1)开展基础理论研究(2)传感器的集成化(3)传感器的智能化(4)传感器的网络化(5)传感器的微型化1.6改善传感器性能的技术途径有哪些?(1)差动技术(2)平均技术(3)补偿与修正技术(4)屏蔽、隔离与干扰抑制(5)稳定性处理第2章传感器的基本特性2.1什么是传感器的静态特性?描述传感器静态特性的主要指标有哪些?答:传感器的静态特性是指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。
主要的性能指标主要有线性度、灵敏度、迟滞、重复性、精度、分辨率、零点漂移、温度漂移。
2.2传感器输入-输出特性的线性化有什么意义?如何实现其线性化?答:传感器的线性化有助于简化传感器的理论分析、数据处理、制作标定和测试。
常用的线性化方法是:切线或割线拟合,过零旋转拟合,端点平移来近似,多数情况下用最小二乘法来求出拟合直线。
传感器课后题及答案第1章传感器特性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。
5.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?6.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。
7.一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ε=0.7时,,又为多少?,相角各为多少?8.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。
9. 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。
10. 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。
11.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。
12.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。
13.某传感器为一阶系统,当受阶跃函数作用时,在t=0时,输出为10mV;t→∞时,输出为100mV;在t=5s时,输出为50mV,试求该传感器的时间常数。
14.某一阶压力传感器的时间常数为0.5s,若阶跃压力从25MPa,试求二倍时间常数的压力和2s 后的压力。
15.某压力传感器属于二阶系统,其固有频率为1000Hz,阻尼比为临界值的50%,当500Hz的简谐压力输入后,试求其幅值误差和相位滞后。
第一章1.何为准确度、精密度、精确度?并阐述其与系统误差和随机误差的关系。
答:准确度:反映测量结果中系统误差的影响程度。
精密度:反映测量结果中随机误差的影响程度。
精确度:反映测量结果中系统误差和随机误差综合的的影响程度,其定量特征可用测量的不确定度表示。
4.为什么在使用各种指针式仪表时,总希望指针偏转在全量程的2/3以上范围内使用?答:选用仪表时要考虑被测量的大小越接近仪表上限越好,为了充分利用仪表的准确度,选用仪表前要对被测量有所了解,其被测量的值应大于其测量上限的2/3。
14.何为传感器的静态标定和动态标定?试述传感器的静态标定过程。
答:静态标定:确定传感器的静态特性指标,如线性度、灵敏度、滞后和重复性等。
动态标定:确定传感器的动态特性参数,如频率响应、时间常数、固有频率和阻尼比等。
静态标定过程:①将传感器全量程分成如干等间距点。
②根据传感器量程分点情况,由小到大一点一点地输入标准量值,并记录与各输入值相应的输出值。
③将输入值由大到小一点一点减小,同时记录与各输入值相对应的输出值。
④按②、③所述过程,对传感器进行正反行程往复循环多次测试,将得到的输出-输入测试数据用表格列出或作出曲线。
⑤对测试数据进行必要的处理,根据处理结果就可以确定传感器的线性度、灵敏度、迟滞和重复性等静态特性指标。
第二章1.什么叫应变效应?利用应变效应解释金属电阻应变片的工作原理。
答:应变效应:金属丝的电阻随着它所受的机械形变的大小而发生相应的变化的现象称为金属应变效应。
工作原理:在电阻丝拉伸极限内,电阻的相对变化与应变成正比,即:∆R=K0ε(K0:电阻丝的灵敏系数、ε:导体的纵向应变)R2.金属电阻应变片与的工作原理有何区别?各有何优缺点?答:区别:金属电阻变化主要是由机械形变引起的;半导体的阻值主要由电阻率变化引起的。
优缺点:金属电阻应变片的主要缺点是应变灵敏系数较小,半导体应变片的灵敏度是金属电阻应变片50倍左右。
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142 140 2 kPa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。
对于测量列中的某一个测得值来说, 随机误差的岀现具有随机性, 即误差的大小和符号是不能预知的, 但当测量次数增大,随机误差又具有统计的规律性,测量次数越多,这种规律性表现得越明显。
习题1 传感器及其特性1-1 什么叫传感器?它由哪几部分组成?并说出各部分的作用及其相互间的关系。
答:传感器是能感受规定的被测量并按照一定的规律将其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。
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。
由于传感器的输出信号一般都很微弱, 因此需要有信号调节与转换电路对其进行放大、运算调制等。
随着半导体器件与集成技术在传感器中的应用,传感器的信号调节与转换电路可能安装在传感器的壳体里或与敏感元件一起集成在同一芯片上。
此外,信号调节转换电路以及传感器工作必须有辅助的电源,因此信号调节转换电路以及所需的电源都应作为传感器组成的一部分。
1-2 简述传感器的作用和地位及其传感器技术的发展方向。
答:传感器位于信息采集系统之首,属于感知、获取及检测信息的窗口,并提供给系统赖以进行处理和决策所必须的原始信息。
没有传感技术,整个信息技术的发展就成了一句空话。
科学技术越发达,自动化程度越高,信息控制技术对传感器的依赖性就越大。
发展方向:开发新材料,采用微细加工技术,多功能集成传感器的研究,智能传感器研究,航天传感器的研究,仿生传感器的研究等。
1-3 传感器的静态特性指什么?衡量它的性能指标主要有哪些?答:传感器的静态特性是指被测量的值处于稳定状态时的输出—输入关系。
与时间无关。
主要性能指标有:线性度、灵敏度、迟滞和重复性等。
1-4 传感器的动态特性指什么?常用的分析方法有哪几种?答:传感器的动态特性是指其输出与随时间变化的输入量之间的响应特性。
常用的分析方法有时域分析和频域分析。
时域分析采用阶跃信号做输入,频域分析采用正弦信号做输入。
1-5 解释传感器的无失真测试条件。
答:对于任何一个传感器(或测试装置),总是希望它们具有良好的响应特性,精度高、灵敏度高,输出波形无失真的复现输入波形等。
第一章传感器的一般特性1-1: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。
1-2:答:(1)动态特性是指传感器对随时间变化的输入量的响应特性;(2)描述动态特性的指标:对一阶传感器:时间常数对二阶传感器:固有频率、阻尼比。
1-7:解:Y FS=200-0=200由A=ΔA/Y FS*100%有A=4/200*100%=2%。
精度特级为2.5级。
1-8:解:根据精度定义表达式:A=ΔA/Ay FS*100%,由题意可知:A=1.5%,Y FS=100所以ΔA=A Y FS=1.5因为 1.4<1.5所以合格。
第二章应变式传感器2-1:答:(1)金属材料在受到外力作用时,产生机械变形,导致其阻值发生变化的现象叫金属材料的应变效应。
(2)半导体材料在受到应力作用后,其电阻率发生明显变化,这种现象称为压阻效应。
2-2:答:相同点:它们都是在外界力作用下产生机械变形,从而导致材料的电阻发生变化所;不同点:金属材料的应变效应以机械形变为主,材料的电阻率相对变化为辅;而半导体材料则正好相反,其应变效应以机械形变导致的电阻率的相对变化为主,而机械形变为辅。
2-3:答:金属应变片单位应变引起的应变片电阻的相对变化叫金属应变片的灵敏度系数;它与金属丝应变灵敏度函数不同,应变片由于由金属丝弯折而成,具有横向效应,使其灵敏度小于金属丝的灵敏度。
2-4:答:因为(1)金属的电阻本身具有热效应,从而使其产生附加的热应变;(2)基底材料、应变片、粘接剂、盖板等都存在随温度增加而长度应变的线膨胀效应,若它们各自的线膨胀系数不同,就会引起附加的由线膨胀引起的应变;常用的温度补偿法有单丝自补偿,双丝组合式自补偿和电路补偿法。
2-6:答;(1)直流电桥根据桥臂电阻的不同分成:等臂电桥、第一对称电桥和第二等臂电桥;(2)等臂电桥在R>>ΔR的情况下,桥路输出电压与应变成线性关系;第一对称电桥(邻臂电阻相等)的输出电压等同于等臂电桥;第二对称电桥(对臂电阻相等)的输出电压的大小和灵敏度取决于邻臂电阻的比值,当k小于1时,输出电压、线性度均优于等臂电桥和第一对称电桥。
第五章3.试述霍尔效应的定义及霍尔传感器的工作原理。
霍尔效应:将半导体薄片置于磁场中,当它的电流方向与磁场方向不一致时,半导体薄片上平行于电流和磁场方向的两个面之间产生电动势,这种现象称为霍尔效应。
霍尔传感器工作原理:霍尔传感器是利用霍尔效应原理将被测物理量转换为电动势的传感器。
在垂直于外磁场B的方向上放置半导体薄片,当半导体薄片流有电流I时,在半导体薄片前后两个端面之间产生霍尔电势Uh。
霍尔电势的大小与激励电流I和磁场的磁感应强度成正比,与半导体薄片厚度d成反比。
4.简述霍尔传感器的组成,画出霍尔传感器的输出电路图。
组成:从矩形薄片半导体基片上的两个相互垂直方向侧面上,引出一对电极,其中1-1’电极用于加控制电流,称控制电流,另一对2-2’电极用于引出霍尔电势。
在基片外面用金属或陶瓷、环氧树脂等封装作为外壳。
电路图:5.简述霍尔传感器灵敏系数的定义。
答:它表示一个霍尔元件在单位激励电流和单位磁感应强度时产生霍尔电势的大小。
7.说明单晶体和多晶体压电效应原理,比较石英晶体和压电陶瓷各自的特点。
原理:石英晶体是天然的六角形晶体,在直角坐标系中,x轴平行于它的棱线,称为电轴,通常把沿电轴方向的作用下产生电荷的压电效应称为纵向压电效应;y轴垂直于它的棱面,称为机械轴,把沿机械轴方向的力作用下产生电荷的压电效应称为横向压电效应;z轴表示其纵轴,称为光轴,在光轴方向时,不产生压电效应。
压电陶瓷是人工制造的多晶体,在极化处理以前,各晶粒的电畴按任意方向排列,当陶瓷施加外电场时,电畴由自发极化方向转到与外加电场方向一致,此时,压电陶瓷具有一定极化强度,这种极化强度称为剩余极化强度。
由于束缚电荷的作用,在陶瓷片的电极表面上很快就吸附了一层来自外界的自由电荷,正负电荷距离大小因压力变化而变化,这种由机械能转变成电能的现象就是压电陶瓷的正压电效应,放电电荷的多少与外力的大小成比例关系,Q=dF33特点:石英晶体:(1) 压电常数小,时间和温度稳定性极好;(2) 机械强度和品质因素高,且刚度大,固有频率高,动态特性好;(3) 居里点573℃,无热释电性,且绝缘性、重复性均好。
1-3 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:真值L=140kPa, 测量值x=142 kPa绝对误差Δ=x-L=142-140=2 kPa实际相对误差标称相对误差引用误差2100% 1.43%140Lδ∆=⨯==2100% 1.41%142xδ∆'=⨯==100%100%21%150(50)mxγ∆∆=⨯=⨯==--测量上限-测量下限1-12 用电位差计测量电势信号x E (如图所示),已知: ,10,10,5,2,42121Ω=Ω=Ω===p r R R mA I mA I 电路中电阻p r R R ,,21的定值系统误差分别为,005.0,01.0,01.021Ω+=∆Ω+=∆Ω+=∆p r R R 设检流计A 、上支路电流1I 和下支路电流2I 的误差忽略不计。
求修正后的x E 的大小。
解:1122()x p E r R I R I =+-当不考虑系统误差时,有0(105)410240x E mV =+⨯-⨯= 已知12,,p r R R 存在系统误差,按照误差合成理论,可得1112240.00540.0120.010.04x p E I r I R I R mV∆=∆+∆-∆=⨯+⨯-⨯=修正后的E x 为0400.0439.96x x x E E E mV =-∆=-=2-4 某压力传感器测试数据如下表所示,计算非线性误差、迟滞和重复性误差解:书上例题P462-5当被测介质温度为1t ,测温传感器示值温度为2t 时,有下列方程式成立:ττd dt t t 221+=当被测介质温度从25C o 突然变化到300C o 时,测温传感器的时间常数s 1200=τ,试确定经过350s 后的动态误差。
书上例题P531-14交流电路的电抗数值方程为 wCwL X 1-= 当角频率Ω=8.0,511为测得电抗X Hz w ; Ω=2.0,222为测得电抗X Hz w ; Ω-=3.0,133为测得电抗X Hz w ; 试用最小二乘法求电感L 、电容C 的值。
书上例题P39例2-8新2-5(类似旧1-10)对某轴直径进行了15次测量,测量数据如下:26.2,26.2,26.21,26.23,26.19,26.22,26.21,26.19,26.09,26.22,26.21,26.23,26.21,26.18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: (1)求算数平均值及标准差估计值 15次算数平均值: 标准差的估计值:(2)判断有无粗大误差:采用格拉布斯准则 取置信概率查表2-4,可得系数G=2.41,则有: 故剔除U9(3)剔除粗大误差后的算术平均值及标准差估计值如下: 算数平均值为:199.26151151==∑=i iU U ()()()mV x x viis 0335.014015695.0115115221==--=-=∑∑σ90807.00335.041.2νσ<=⨯=⨯s G 207.26141141==∑=i iU U 95.0=αP标准差的估计值为:重新判断粗大误差: 取置信概率查表2-4,可得系数G=2.41,则有: 故无粗大误差。
(4) 测量结果表示: 算术平均值的标准差:所以测量结果为:()()()mV x x viis 02507.01300817.0114114222==--=-=∑∑σ95.0=αP 20594.002507.037.2i s G νσ>=⨯=⨯mV s X 0067.01402507.0n2≈==σσ3(26.2070.02)x x x mVσ=±=±()%73.99=a P5-4有一个以空气为介质的变面积型平板电容传感器,其中a=8mm ,b=12mm ,两极板间距离为1mm 。
一块极板在原始位置上平移了5mm 后,求该传感器的位移灵敏度K (已知空气相对介电常数m F /1=ε,真空时的介电常数m F /10854.8120-⨯=ε)解:000()r r Aa b C d dεεεε⋅==0()ra b C dεε∆⋅∆= 0038512C a C aK A A ∆∆===∆∆⨯ 改为5新3-3(旧2-7)用一个时间常数为0.355秒的一阶传感器去测量周期分别为1秒、2秒和3秒的正弦信号,问幅值误差为多少? 解:%7.19%803.0)(3%2.33%668.0)(2%1.59%1001)(1%409.0)(1)(11)(71.0233322211112=≈==≈==⨯-=≈=+===A A s T A A s T A A A s T A TT ωωωωτωωπτωπω时,当时,当时,当幅值由如下图(a )所示为传感器上的圆形实芯弹性体,四个应变片粘贴方向为R 1、R 4轴向,R 2、R 3圆周向。
应变片的初始值R 1= R 2=R 3=R 4=200Ω,灵敏度系数K =3,弹性体的泊松系数μ=0.35,当弹性体受拉时,测得R 1、R 4的变化为140.5R R ∆=∆=Ω,如将四个应变片如图(b )所示接入电桥,当供电电压U=5V 时,试求输出电压U 0。
利用书本P60 公式4-15并将R1和R4变化量代入进行计算可得结果。
新4-3.(3-6)一应变片的电阻R=120Ω,K=2.05,用做最大应变为m m /800με=的传感元件。
当弹性体受力形变至最大应变时,(1)求R R /R ∆∆和;(2)若将应变片接入电桥单臂,其余桥臂电阻均为120Ω固定电阻,供桥电压U=3V ,求传感元件最大应变时单臂电桥的输出电压o U 和非线性误差。
解:(1)(2)Ω=⨯⨯=∆∴⨯=⨯⨯==∆---1968.01201064.11064.11080005.2336R k RRε%082.0%100229.1)(23.11064.14340'0L 43321111'3000=⨯-=∴=+-+∆+∆+==⨯⨯=∆⋅=-u u u mvR R R R R R R R E u mvR R E u γ非线性误差新4-4(类似3-5) 用等强度梁作为弹性元件的电子秤,在梁的上方贴一个应变片,如题4-4图所示,应变片的灵敏度系数K=2,每受1kg 力在应变片处产生的平均应变ε’=8×10-311/kg 。
已知电子秤末放置重物时,应变片的初始电阻R1=100 Ω,当电子秤上放置500g 重物时,求 (1)应变片的电阻变化量ΔR1和相对变化ΔR1/R1 ;(2)用单臂电桥做转换电路(R2=R3=R4=100Ω),电桥电压U=5V 时的输出电压U 。
,以及考虑非线性因素时单臂电桥的实际输出;(3)用单臂电桥做转换电路导致的非线性误差。
解:(1)Ω==∆∴⨯=⨯⨯==∆∴⨯=⨯⨯==----8.010810421041085.011331133'R k R k R R m εεεε)3(96.92)2()1)(1(10108454)2('L11111111'3=⨯-==⨯∆+∆=+∆++∆==⨯⨯=∆⋅=-uuumvuRRRRnRRnRRnuumvRREuγ非线性误差为:%4.0%100新4-5.(旧3-7) 一应电阻应变片的电阻R=120Ω,灵敏度系数K=2,粘贴在某钢质弹性元件上,已知电阻应变丝的材料为钢镍合金,其电阻温度系数为C 06/1020-⨯,线膨胀温度系数为C 06/1016-⨯;钢质弹性元件的线膨胀系数为C 06/1012-⨯,试求:(1) 温度变化C 020时,引起的附加电阻变化; (2)单位温度变化引起的虚应变。
解:(1)若假设电阻应变与钢质弹性元件不粘贴,温度变化20℃之后长度变化为:0000000)104.21(104.220)102.31(102.3204444g g g g g g g s s s s s s s L L L L L L L L L L L L ----⨯+=∴⨯=⋅⋅=-⨯+=∴⨯=⋅⋅=-ββ弹性元件:应变片:Ω==∆∴⨯=-=∆===-0192.0108050000βββεεKR R L L L L L L L L gs g s附加电阻变化为:则附加应变为:粘贴在一起后,(2)应变片粘贴后的电阻温度系数为:与书本的公式中的减数与被减数位置颠倒550104.1108.2)(--⨯=∆=∴⨯=-+=t KK t g s αεββαα应变为:单位温度变化引起的虚新2-6(旧1-11) 对光速进行测量,的到如下四组测量结果:求光速的加权平均值及其标准差。
解:权重计算:用各组测量列的标准差平方的倒数的比值表示。
加权算术平均值为:加权算术平均值的标准差为:sm c s m c s m c s m c /10)00100.099930.2(/10)00200.099990.2(/10)01000.098500.2(/10)01000.098000.2(84838281⨯±=⨯±=⨯±=⨯±=100:25:1:11:1:1:1:::242322214321==σσσσP P P P sm P P x x i i i i i p /1099915.2/84141⨯==∑∑==811001915.0⨯=v 821001415.0⨯=v 831000075.0⨯-=v 841000015.0⨯-=v ()sm P vP i ii ii x p/1000124.014841412⨯=-=∑∑==σ新2-7(类似旧1-15) 某中变压器油的粘度随温度的升高而降低,经测量得到不同温度下的粘度值数据,如下表所示,求粘度与温度之间的经验公式。
解:用矩阵求解由最小二乘法估计的矩阵解 得:L A A A X ')'(1-=⎥⎦⎤⎢⎣⎡=⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡⎥⎦⎤⎢⎣⎡=3737567567515801751701651601551501451401351301251201151101807570656055504540353025201510111111111111111'A A由于 则:所以:)(0105000'有解≠=A A ⎥⎦⎤⎢⎣⎡=⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡⎥⎦⎤⎢⎣⎡=⎥⎦⎤⎢⎣⎡--=⎥⎦⎤⎢⎣⎡=-85.112766.3025.129.132.137.143.15.16.17.181.100.220.252.292.251.324.4807570656055504540353025201510111111111111111'15675675373751050001'1)'(222112111L A A A A A AA A A ⎥⎦⎤⎢⎣⎡-=⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎥⎦⎤⎢⎣⎡--==⎥⎦⎤⎢⎣⎡=-72.3036.085.112766.3015675675373751050001')'(10L A A A b b X xy b b 036.072.372.3036.00-==-=拟合方程为:新5-4已知变化气隙电感传感器的铁心截面积25.1cm s =,磁路长度cm l 20=,相对磁导率,50001=μ 气隙宽度,1.0,5.00mm cm ±=∆=δδ真空磁导率,/10470m H -⨯=πμ线圈匝数,3000=W 求单端式传感器的灵敏度δ∆∆/)/(0L L 。