综合思考题及习题

综合思考题及习题

Z-1　纵观全书各章，结合1.3节分析改善传感器性能的技术途径和措施。

Z-2　大规模集成电路用台阶仪传感器的灵敏度为100μV/μm，其输出接增益为1000倍的放大器，然后输给图形记录仪。该记录仪的灵敏度设置为20mm/mV。试画出系统方框图，并计算总灵敏度。当测量50nm的台阶（位移量）时，记录笔在记录纸上偏移多少毫米？

Z-3　一种便携式电子秤采用悬臂应变梁上粘贴4片应变计作为传感器，供桥电源电压为3V。设所用电池容量为300mAh，其输出电压为3V，除供给电桥电源外尚需供给耗电为1.5mA的电路。设应变计阻值为1kΩ，若要求电池使用寿命不少于100h，问电桥构成方法及应变计在应变梁上的布置位置应如何考虑？说明理由并推导电桥电压输出特性［提示:允许电桥外接匹配电阻］

图PZ-1

Z-4　现欲测试某冲压设备的动力性能，在其冲头上安装一只灵敏度（连同放大器）为1V/kN的压电式力传感器，并接入XY记录仪的Y轴上，其灵敏度调到20cm/V。冲头位移用可变电阻传感器测出，输出为25V/m，并接入记录仪X轴，其灵敏度调到2cm/V。若冲头一个冲程期间所给出的曲线面积（如图PZ-1）A＝213cm²，曲线底长为22.5cm时，试计算冲头所作的功及平均作用力。

Z-5　在下列测试项目中，试选择哪种传感器最合适？为什么？

（1）测量大炮发射炮弹时的冲击加速度:①压电式加速度计；②差动变压器式加速度传感器；③应变式加速度计。

（2）测量人体血管中的血液压力:①应变式压力传感器；②扩散硅电容式压力传感器；③电感式压力传感器。

（3）测量磁感应强度；①霍尔传感器；②PVDF薄膜传感器；③声表面波传感器。

（4）监测高速旋转的发电机主轴的径向振动:①电涡流式位移传感器；②压电式加速度计；③磁电式测振传感器。

（5）传送带上塑料零件的计数:①电涡流式传感器；②霍尔式传感器；③光电式传感器。

图PZ-2

Z-6　举出具有图PZ-2幅频特性的一种传感器实例，简要说明工作原理，指出限制其测量频率范围（上限和下限）的因素。

Z-7　试设计下列课题的现代化测试方案，画出系统框图及测量示意图，说明所选用传感器的理由、各组成环节的作用、测试系统的特点和关键所在:

（1）汽车车身的若干方向的刚度曲线（在一点加载，设置40余只传感器）。

（2）测量滚珠丝杠的导程，丝杠长2m，精度微米级。

（3）测量悬臂梁式弹性杆的刚度。加载范围0～1N、分辨力0.001N；变形范围0～1000μm，分辨力1μm。