传感器试题库2011 - 图文

应变电阻1和4沉积在杆的凹面处 应变电阻2和3沉积在杆的凸面处

14． 依据已学知识，设计一个用差动变压式加速度传感器来测量某测试台平

台振动的加速度（只画出原理图）

15． 依据所学知识，设计一种实现自相关检测传感器（只画出原理图）

16． 依据已学知识设计一种零差法检测的光纤相位传感器（要求只画出框架

图）

17． 依据已学知识设计一光纤磁传感器（要求画出框架图，并解释位移与输

出信号的关系）

答：书本P121，图4.38

18． 依据已学知识设计一种位移传感器（要求画出结构图并注明所用的敏感

元件）（5分）

P101图4.7（a）所示

计算题（10分）

1. 对于钢材v=5000m/s,若要e=1％时，对L=1mm的应变计，其允许的最高工作

频率多大？

答： f=v（6e）1/2/πl =5×106×（6×0.01）1/2/（π×1）=390kHz 2. 某温度传感器特性方程为20dy/dt+5y=0.15x，其中y为输出电压（mV），x

为输入温度（℃），求该传感器的时间常数τ和静态灵敏度k。

用石英晶体加速度计及电荷放大器测量机器的振动，已知：加速度计的灵敏度为5pC/g，电荷放大灵敏度为50mV/pC，当机器达到最大加速度值时相应的输出电压幅值为2V，试求机器的振动加速度。（g为重力加速度）

解：由题意知，振动测量系统（压电式加速度计加上电荷放大器）的总灵敏度 K=K1*K2=5pC/g*50mV/pC=250mV/g=U/a

式中U为输出电压，a为振动系数的加速度。 当输出电压为2V时，振动加速度为 a=U/K=2*10^3/250=8(g)

3. 已知均匀光纤的折射率为n1=1.50，相对折射率差为⊿=0.01，纤芯半径为

a=25 ?m，试求：该光纤LP01模的截止波长。若?0=1?m，试计算光纤的归一化截止频率V及其中传输的模数量N各等于多少。(8％)

由，⊿=

n1?n2n1=0.01，可得

分)

n2=1.485 (3

2?aVc22?c?n1?n2=11.28?m (3分)

V?2?a?V2n1?n222=27.14Hz (3分)

N?2=368 (3分)

4. 已知某二阶系统传器的自振频率f0=10kHz，阻尼比ξ=0.5，若要求传感器的

输出幅值误差小于5%，试确定该传感器的工作频率范围。

5. 某压电加速度传感器的电容为Cs=100pF，电荷灵敏度Kq=2.5pC/g，①求压

电加速度传感器的电压灵敏度；②外接电缆和示波器组成一个测量系统，电缆电容Cc=100pF，示波器的输入阻抗为Ri=100MΩ和并联电容为Ci=50pF，如测量系统允许的幅值误差为5%，最低可测频率是多少？

6. 根据一阶(惯性)系统的传递函数：

7. 答：设输入信号为δ函数, 即： 且

根据拉普拉斯变化：

所以：

Y?s??G?s??X?s?Y?s?X?s??G?s??k?s?1，求冲激响应。

??t?????,t?0?0,t?0 (0.1)

??????t?dt?1

(0.2)

X?s??L???t???1

(0.3)

?G?s??tk/?s?1/? (0.4)

y?t??L?1?Y?s???k?e??

8. 6.