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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流传感器综合题.精品文档.1.如图为二极管环形检波测量电路。和为差动式电容传感器，为滤波电容，为负载电阻，为限流电阻，为正弦波信号源。设很大，并且，。(1)试分析此电路工作原理；(2)画出输出端电压在三种情况下波形；(3)推导的数学表达式。解：(1)工作原理：为交流信号源，在正、负半周内电流的流程如下正半周：负半周：由以上分析可知：在一个周期内，流经负载的电流与有关，与有关。因此每个周期内流过负载电流是的平均值，并随和而变化。输出电压可以反映和的大小。(2) 输出端电压在三种情况下波形如下图所示（3）因、，阻抗可忽略则 很大，所以分母可忽略输出
2、电压平均值为滤波系数2.若要你需要用差动变压器式加速度传感器来测量某测试平台振动的加速度。请你：（1）设计出该测量系统的框图，并作必要的标注或说明；（2）画出你所选用的差动变压器式加速度传感器的原理图，并简述其基本工作原理；（3）给出差动变压器式加速度的测量电路图，并从工作原理上详细阐明它是如何实现既能测量加速度的大小，又能辨别加速度的方向的。解：（1）测试平台振动加速度的测量系统框图 （2）差动变压器式加速度传感器的原理图 （3）差动变压器式加速度的测量电路图为了达到能辨别移动方向和消除零点残余电压的目的，实际测量时，常常采用差动整流电路或相敏检波电路。 法一：差动整流电路把差动变压器的两个
3、次级输出电压分别整流， 然后将整流的电压或电流的差值作为输出。下面给出全波电压输出的差动整流电路：全波电压输出的差动整流电路图 从上图电路结构可知，不论两个次级线圈的输出瞬时电压极性如何，流经电容C1的电流方向总是从2到4，流经电容C2的电流方向总是从6到8， 故整流电路的输出电压为 当衔铁在零位时，因为U24=U68，所以U2=0；当衔铁在零位以上时，因为U24 U68 ，则U2 0；而当衔铁在零位以下时， 则有U24 U68，则U2 0，不论u2与us是正半周还是负半周，负载电阻RL两端得到的电压uo始终为正。 当x U68 ，则U2 0；而当衔铁在零位以下时，则有U24U68，则U2 0
4、，不论u2与us是正半周还是负半周，负载电阻RL两端得到的电压uo始终为正。 当x0时：u2与us为同频反相。不论u2与us是正半周还是负半周，负载电阻RL两端得到的输出电压uo表达式总是为 图4-20 波形图（a） 被测位移变化波形图; （b） 差动变压器激磁电压波形; （c） 差动变压器输出电压波形 (d) 相敏检波解调电压波形； (e) 相敏检波输出电压波形 U2的有效值大小反映了位移的大小，从而利用式可以反求加速度的大小；U2正负表示衔铁位移的方向，即振动的加速度方向。7.FR1R2R3R4如上图所示为一弹性元件为圆柱型的应变式测力传感器结构示意图。已知弹性元件横截面积为S，弹性模量为
5、E，应变片初始电阻值（在外力F=0时）均相等，电阻丝灵敏度系数为K0，泊松比为。1、设计适当的测量电路（要求采用全桥电路），画出相应电路图，并推导桥路输出电压U0和外力F之间的函数关系式。（提示：RR，推导过程中可做适当近似处理）2、分析说明该传感器测力的工作原理（配合所设计的测量电路）。UiR4R3R2R1U0解：1、全桥电路图为： 电桥输出电压为： 初始状态（）时， 当时， 对上式作近似处理，略去分母中项及分子中高次项，则 设轴向应变为，则径向应变为，由传感器结构示意图可知，当传感器受力时，应变片和产生的应变为： 而应变片和的应变为： 又 应力 应变 代入计算式中可得： 2、工作原理：当传
6、感器弹性元件受到沿轴向的外力作用时，将产生一定形变从而引起粘贴在弹性元件上的四个应变片（两个沿轴向粘贴，另两个沿径向粘贴）发生相应应变，致使其中两个应变片阻值增加，另两个应变片阻值减小。将四个应变片接入所设计的全桥电路中，经推导，测量电路输出电压由上式可见，当、及桥路电源电压一定时，输出电压与外力成正比，即输出电压的大小反映了被测外力的大小，如此实现了对外力的测量。 8. 在如图所示的悬臂梁测力系统中，可能用到4个相同特性的电阻应变片,，各应变片灵敏系数K=2，初值为100 。当试件受力F时，若应变片要承受应变，则其平均应变为= 1000m/m。测量电路的电源电压为直流3V。（1）若只用1个电
7、阻应变片构成单臂测量电桥，求电桥输出电压及电桥非线性误差。（2）若要求用2个电阻应变片测量，且既要保持与单臂测量电桥相同的电压灵敏度，又要实现温度补偿，请画图标出2个应变片在悬臂梁上所贴的位置，绘出转换电桥，标明这2个应变片在桥臂中的位置？（3）要使测量电桥电压灵敏度提高为单臂工作时的4倍，请画图标出各个应变片在悬臂梁上所贴的位置，绘出转换电桥，标明各应变片在各桥臂中的位置，并给出此时电桥输出电压及电桥非线性误差大小？解：（1）设用电阻应变片作测量电桥的测量臂，其他桥臂电阻初值为100。 设当有R1的变化时，电桥输出电压为： 非线性误差： （2）应该在悬臂梁的正（反）面沿梁的长度方向轴向贴测量应变片，沿与梁的长度方向轴垂直的方向贴温度补偿应变片，使得测量应变片和温度补偿应变片处于同一温度场中，如图所示。应变片粘贴测量电桥（3）要使电桥电压灵敏度为单臂工作时的4倍，则应该在悬臂梁的正反面对应贴上四个相同的应变片，2个受拉应变，2个受压应变，形成全桥差动电桥，见图。此时， 测量电桥应变片粘贴