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课题一 传感器与检测技术的基础理论
1-1 有一数字温度计，它的测量范围为-50～+150?C，精度为0.5级。求当示值
分别为-20?C、+100?C时的绝对误差及示值相对误差。
1-2 欲测240V电压，要求测量示值相对误差不大于?0.6%，问选用量程为250V
电压表，其精度为哪级？若选用量程为300V和500V电压表，其精度又为哪级？
1-3 已知待测电压约为80V左右。现有两只电压表，一只为0.5级，测量范围为
0～300V，另一只为1.0级，测量范围为0～100V。问选用哪一只电压表测量较好？为什么？
1-4 用一台三位数字电子温度计测量温度，数字面板上显示如图1－1所示的数
值，求该仪表的分辨力、被测温度值、示值相对误差、满意相对误差。（提
图1－1 数字式电子温度计面板示意图
示：该三位数字表的量程上限为199.9?C）
1-5 有一台测量压力的仪表，测量范围为0~106Pa，压力p与仪表输出电压之
间的关系为
2??p?pUoa0a1a2
式中，a0?2mV,a1?10mV(105Pa),a2??0.5mV(105Pa)，求：
1）该仪表的输出特性方程。
2）画出输出特性曲线示意图（x轴、y轴均要标出单位）。 3）该仪表的灵敏度表达式。 4）画出灵敏度曲线图。 5）该仪表的线性度。
1-6 检测系统由哪几部分组成？说明各部分的作用。 1-7 非电量的电测法有哪些优点？
1-8 测量稳压电源输出电压随负载变化的情况时，应当采用何种测量方法？如何
进行？
1-9 某线性位移测量仪，当被测位移由4.5mm变到5.0mm时，位移测量仪的输
2出电压由3.5V减至2.5V，求该仪器的灵敏度。 1-10 某测温系统由以下四个环节组成，各自的灵敏度如下：
铂电阻温度传感器： 0.35??C 电桥： 0.01V?
放大器： 100（放大倍数） 笔式记录仪： 0.1cmV 求：（1）测温系统的总灵敏度；
（2）纪录仪笔尖位移4cm时。所对应的温度变化值。
1-11 有三台测温仪表，量程均为0~600?C，精度等级分别为2.5级、2.0级和1.5级，现要测量500?C的温度，要求相对误差不超过2.5%，选哪台仪表合理？ 1-12什么是系统误差和随机误差？正确度和精密度的含义是什么？它们各反映
何种误差？
1-13 服从正态分布规律的随机误差有哪些特征？ 1-14 等精度测量某电阻10次，得到的测量值如下：
R1?167.95?R3?167.60?R5?167.87?R7?168.00?R9?167.82?R2?167.45?R4?167.60?R6?167.88? R8?167.85?R10?167.60?（1） 求10次测量的算术平均值R，测量的标准误差?和算术平均值的标准误
差s；
（2） 若置信概率取99.7%，写出被测电阻的真值和极限值。
课题二 电阻式传感器
2-1 弹性元件在传感器中起什么作用？
2-2 试列举金属丝电阻应变片与半导体应变片的相同点和不同点。 2-3 绘图说明如何利用电阻应变片测量未知的力。 2-4 热电阻传感器有哪几种？各有何特点及用途？
2-5 简要说明气敏、湿敏电阻传感器的工作原理并举例说明它们的用途。 2-6 电阻应变片阻值为120?，灵敏系数K＝2，沿纵向粘贴于直径为0.05m的圆
形钢柱表面，钢材的E?2?1011Nm2，??0.3。求钢柱受10t拉力作用时，应变片的相对变化量。又若应变片沿钢柱圆周方向粘贴、受同样拉力作用时，应变片电阻的相对变化量为多少？
2-7 有一额定负荷为2t的圆筒荷重传感器，在不承载时，四片应变片阻值均为
120?，传感器灵敏度为0.82mVV，应变片的K＝2，圆筒材料的??0.3，
电桥电源电压Ui?2V，当承载为0.5t时（R1、R3沿轴向粘贴，R2、R4沿圆周方向粘贴），求：1）R1、R3的阻值；2）R2、R4的阻值；3）电桥输出电压Uo；4）每片应变片功耗Pw。
2-8 有一测量吊车起吊重物的拉力传感器如图3－1所示。R1、R3、R2、R4贴
m2，弹性模量E为在等截面轴上。已知等截面轴的截面积为0.001962.0?1011Nm2，泊松比为0.30。R1、R3、R2、R4标称阻值均为120?，
灵敏度为2.0，他们组合桥如图b所示，桥路电压为2V，测得输出电压为2.6mV。求：
1）等截面轴的纵向及横向应变。
R1R3R1R2R3R4R4Ema)b)UoR2图3－1 测量吊车起吊重物重量的拉力传感器示意图
2）重物m有多少吨？
2-9 有一应变式等强度悬臂梁式力传感器，如图3－2所示。假设悬臂梁的热膨胀系数与应变片中的电阻热膨胀系数相等，R1?R2，构成半桥双臂电路。1）求证：该传感器具有温度补偿功能；2）设悬臂梁的厚度??0.5mn，长度l0?15mn，
固定端的宽度b?18mn，材料的弹性模量E?2.0?105Nm2，桥路的输入电压
Ui?2V，输出电压为1.0mV，K＝2.0。求作用力F。
图3－2 应变式等强度悬臂梁力传感器
2-10 铜电阻的阻值Rt与温度t的关系可用下式表示
Rt?R0(1??t)
已知铜电阻的R0为50?，温度系数?为4.28?10?3?C，求当温度为100?C时的铜电阻阻值。
2-11直流测量电桥和交流测量电桥有什么区别？
2-12热电阻测温时采用何种测量电路？为什么要采用这种测量电路？说明这种
电路的工作原理。
2-13 采用阻值为120Ω、灵敏度系数K=2.0的金属电阻应变片和阻值为120Ω的
固定电阻组成电桥，供桥电压为4V，并假定负载电阻无穷大。当应变片上的应变分别为1??和1000??时，试求单臂工作电桥、双臂工作电桥以及全桥工作时的输出电压，并比较三种情况下的灵敏度。
2-14采用阻值R?120?，灵敏度系数K=2.0的金属电阻应变片与阻值R?120?
的固定电阻组成电桥，供桥电压为10V，当应变片应变为1000??时，若要使输出电压大于10mV，则可采用何种接桥方式（设输出阻抗为无穷大）？ 2-15下图所示为一直流电桥，供电电源电动势E?3V，R3?R4?100?，R1和R2
为相同型号的电阻应变片，其电阻均为100?，灵敏度系数K=2.0。两只应变片分别粘贴于等强度梁同一截面的正反两面。设等强度梁在受力后产生的
应变为5000??，试求此时电桥输出端电压UO。
ER1R2R2R4R3U0R1F