内容发布更新时间 : 2024/4/27 16:51:03星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

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

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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?n2=0.01，可得 n1n2=1.485 (3分)

?c?

V?2?an12?n22=11.28?m (3分) Vc2?a?n12?n22=27.14Hz (3分)

V2N?=368 (3分)

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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?k，求冲激响应。 ?G?s??X?s??s?1??t?????,t?0

?0,t?0(0.1)

??????t?dt?1

(0.2)

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

(0.3)

Y?s??G?s??X?s?

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

y?t??L?Y?s????e?

k?t8. 6.

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9. 7.频率响应特性可由频率响应函数表示。设输出信号x（t）=sinωt L{x（t）}=ω/s2+ω2求稳态响应。

Y（s）=kω/[τ(s+1/τ) (s2+ω2)] 求变换 其中Φ=-arctanωπ

稳定响应y（t）=ksin（ωt+φ）/（1+ω2τ2）

10. 1，如图所示，设R1为电桥工作臂，受应

变时，其电阻变化为△R1，R2，R3，R4均为固定桥臂。在起始时，电桥处于平衡状态，此时Usc=0.当有△R1时，求电桥输出电压？

R4?R1?R3R1答：因为Usc?U，

?R1R2R4(1??)(1?)R1R1R3设n=

R2R2R4?R1?，起始电桥处于平衡状态，所以，略去分母中的项，

R1R1R3R1n(1?n)?2?R1 R1得Usc?U

根据上图所示，已知此电路为直流电桥，R1=1，R2=2，R3=3，求R4？

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根据R1R4=R2R3，得 R4=R2R3/R1=6

11. 对于钢材应变波速是5000m，若要相对误差是1%。对L=1mm的应变计，其

s允许的最高工作的频率是？ F=

5?106?6?0.01?390khz

12. 已知Pmax=IU为常数的图形，求极限情况下的电导和电压变化。

11如图已知UQ?IQ·?E

GL2IQ?1EGL 212EGL 44Pmax E2Pmax?UQIQ?故可求得GL?如果照度变化足够大，既从 零变至Ev，则电压变化为

OB?(GE?I0OM?AB)?L

tan（arctanGL）GL式中，IO为A点的暗电流。将GL代入上式得到的电压变化为

4Pmax?I0)E OB?4PmaxE2(13. 在某二阶传感器的频率特性测试中发现，谐振发生在频率为216HZ处，并得

到最大幅值比为1.4:1,试估该传感器的阻尼比和有角频率的大小。 答：二阶系统

ｐ７６页 例题的 电路分析计算

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