人因工程第八章课件

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1、第八章习题8-1某压力表的指示压力（表压力）为1.3Kpa，当时当地的大气压力正好为0.1Mpa，求该被测压力的绝对压力。注：1Mpa=106Pa,∴0.1Mpa=100Kpa解：绝对压力=大气压力+表压力=100Kpa+1.3Kpa=101.3KPa8-2在图8-2所示的斜管微压计中，计算在刻度比为0.4时对应的读数管的斜度。解：sin=h2/L=0.4=sin=23.578°8-3列出你所知道的压力表的名称，指出它们用在什么地方。压力表中常用弹簧管式、波纹管式、膜片和膜盒式压力表。1、弹簧管式：如图8-4a是C形弹簧管（亦称波登管），自

2、由端位移Δl=KP,适用测量范围7Mpa～100Mpa2、波纹筒式：如图8-5a，位移x与所加压力P的关系式：x=KN，测量范围最大范围0～1Mpa，最小范围0～10-6Mpa。3、膜片与膜盒：中、低压力传感器多采用周边固定的圆形平膜片作为敏感元件，在小变形条件压力P与膜片中心位移xm的关系式：最低阶固有频率式中：P—膜片一侧所受的流体压力（Pa）E—膜片材料的弹性模量（N/m2）h—膜片厚度（m）µ—膜片材料的泊松比R—膜片半径（m）f0—真空中膜片的最低的因有同频率（HZ）—膜片材料的密度（Kg/m3）8-4图8-9是电容式差压变送器测

3、量室结构图，用式（8-7）作为输出公式时，是否真的能从原理上彻底解决输出的非线性问题？为什么？39解：电容式差动式变送器采用了作为输出，从原理上是解决了平板式差动电容输出的非线性问题。而该电容传感器并非是平板式，则是由一空柔度金属薄板制成。所以这个结构虽然非线性得到改善，但输出线性度仍然不能令人满意。8-5硅杯式压力传感器的主要优点是什么？硅杯式压力传感器将温度补偿电路和信号变换电路一起做在硅杯上，构成所谓灵巧传感器。单晶硅在500℃以下没有弹性滞后和蠕变，也排除了粘贴应变片引起的问题。因此，经过仔细温度补偿的硅杯压力传感器具有很高的准确度

4、，可达±0.1～0.2％。还具有体积小，动态响应快等优点。8-6负荷式压力计主要用途是什么？产生压力的方法有哪些？负荷式压力计主要用于压力表（压力传感器）的检定或标定。产生压力的方法有二种：一是将砝码的重力作用在面积已知的活塞上，从而产生已知压力；二是用示值比较法，即关闭通往油杯等处的阀门，形成一个密闭的压力系统后顺时针方向转动手柄，即可在油路中产生压力。8-7设计一种能耐高温，耐腐蚀的压力传感器。从设计要求上能耐高温和耐腐蚀的压力传感器，其压敏元件材料只有硅片最好，压敏元件是由N型单晶硅膜片上位置，采用扩散法形成四个P型压敏电阻，它们构成

5、电桥的四个桥臂，组成机电转换器的一个整体，消除了两体结构的蠕变和迟滞现象。这种压力传感器具有精确度高、体积小的优点。在N型硅膜片位置用扩散法形成四个P型压敏电阻。首先对硅杯形的膜片在P压力作用下进行应力分析。要求：膜片中心位移远小于其膜片厚度，在P力作用下其表面应力分布：径向应力：σr=(N/m2)切向应力：σt=(N/m2)式中：P—作用在膜片上的压力（Pa）r1—膜片半径（m）r—膜片的任意点半径(m)t—膜片的厚度(m)µ—泊桑比39“-”—承受压力表面的应力分布“+”—另一表面的应力分布当r由0r1时σr的变化情况：r=0；σr=σ

6、t=r=0.827r1;σr=σt=0r=r1σr=σt=由半导体压阻理论可知：纵向电阻变化率：=σ纵+σ横式中：、—纵向与横向压阻系数（m2/N）σ纵、σ横—纵向与横向承受的应力（N/m2）关于半导体压阻元件的、与在晶体中的取向有关。P型在[111]最大，[100]最小；N型在[111]最步，[100]最大。径向位置：=σr+σt切向位置：=σt+σr在（001）晶面上：r=0.827r1,晶向[110]处，则σt=0，=-，=σr，=σr，故=-，39若Rr=Rt=R，U0=U=Uσr=U…(v)=U∴U0∝P注明：晶向，晶面系数解对硅

7、晶体取其一晶胞为六面体[100]—x轴晶向系数[010]—y轴晶向系数[001]—z轴晶向系数在[100]和[010]的对角线上的晶向系数[110]，若x轴反向的晶向系数为[T00]，在[T00]和[010]的对角线上的晶向系数[T10],在[100]与[010]形成的晶面（001）称x轴与y轴形成平面的晶面系数。8-8欲测量液体压力，拟采用电阻应变片式，电感式，电容式和压电式传感器，分别画出可行方案原理图，并对它们的动态特性进行比较。一、平膜电阻应变式压力传感器电阻应变式传感器已是使用方便、适应性强、比较方便的器件。从应变曲线图可知，当r

8、=0处，由于r为max+正值，则R1=R4=R+ΔR，当r/r1＞0.577处，由于r为一值，则R2=R-ΔR。这样就使应变电桥工作在推挽状态输出。二、膜片电感式压力传感器测量膜