机械工程测试技术-课后习题及答案B.doc

【知识点详解】 1. **机械式传感器的线性度**：在机械式传感器中，如弹性敏感元件（如弹簧）的蠕变和弹性后效是影响线性度的主要因素。蠕变指的是材料在受力后随时间缓慢改变形状的现象，而弹性后效则是物体在应力消除后不立即恢复原状的特性，这两者都会导致传感器输出与输入之间的非线性关系。 2. **机械式传感器的类型**：常见的机械式传感器包括气压表（利用气体压力变化引起体积变化的原理），弹簧秤（基于胡克定律），双金属片温度传感器（利用材料因温度变化产生的形变），液体温度传感器（通过液体体积随温度变化测量温度），以及毛发湿度计（利用毛发的吸湿性变化测量湿度）。 3. **电阻丝应变片与半导体应变片的区别**：电阻丝应变片主要依赖于形变引起的电阻变化，而半导体应变片则利用压阻效应，即压力导致半导体电阻率的变化。电阻丝应变片的优点是稳定性好，但灵敏度低，横向效应明显；半导体应变片则具有高灵敏度，但温度稳定性差，非线性和灵敏度离散度较大。选择时需根据测量精度、现场条件和灵敏度要求综合考虑。 4. **电阻应变片的计算**：在已知灵敏度和电阻值的情况下，可以使用应变效应公式计算电阻变化。在实际应用中，通常将应变片接入电桥电路，以便在有应变时检测微小的电阻变化。 5. **电感传感器的灵敏度影响因素**：电感传感器（如自感型）的灵敏度与磁路横截面积、线圈匝数、电源角频率、铁芯磁导率以及气隙大小有关。提高灵敏度的方法可能涉及增大磁路横截面积、增加线圈匝数、提高电源角频率或选用更高磁导率的材料，但这些措施可能会增加尺寸、重量，影响动态特性，或者增大非线性误差。 6. **电容式、电感式和电阻应变式传感器的测量电路**：这三种传感器都可以使用电桥电路进行测量，输出可以是调幅波。电容式和电感式传感器还可以采用调幅或调频电路。不同点在于电阻应变式传感器可以使用直流电桥，而电容式和电感式则不能，且电容式和电感式的测量电路更为多样化。 7. **电容测微仪的工作原理**：电容测微仪的电容变化与传感器与工件间的间隙变化成正比，可以使用测量电路的灵敏度转换为读数仪表的指示值变化，从而实现精确测量。 8. **变阻器式传感器**：输入量是电刷相对于电阻元件的位移，输出量是电刷端点的电阻值。为了获得良好的线性关系，后续测量仪表的输入阻抗应远大于变阻器式传感器的电阻。 9. **接触式与非接触式传感器**：接触式传感器包括变阻器式、电阻应变式、电感式（涡流式除外）、电容式等，而非接触式包括涡电流式、光电式、霍尔式等。非接触式传感器通常用于避免磨损、污染或难以直接接触的测量场合。 10. **液体压力测量方案**：使用电容式、电感式、电阻应变式和压电式传感器测量液体压力，需要设计相应的测量电路。例如，电容式可通过改变液位导致电容极板间距离变化来测量；电感式可能利用液位改变导致磁路参数变化；电阻应变式通过压力导致弹性元件形变，改变电阻值；压电式则利用压力对压电材料产生的应变电荷来测量。 11. **压电式传感器与电荷放大器**：压电式传感器的输出电荷与压力成比例，与电荷放大器配合可以将电荷转换为电压信号，放大器的输出电压与输入电荷成正比，从而实现高灵敏度的压力测量。 以上是关于机械工程测试技术中常用传感器及其应用的详细解释，涵盖了不同类型的传感器工作原理、性能特点、测量电路和实际应用案例。