自动检测课后习题答案1

1、自动检测课后习题答案1 第一章 检测技术的基本知识思考题答案 4.某线性位移测量仪，当被测位移由4.5mm变到5.0mm时，位移测量仪的输出电压由3.5v减至2.5v，求该仪器的灵敏度。 解：该仪器的灵敏度为 s?2.5?3.5?2mv/mm 5.0?4.5 5.某测温系统由以下四个环节组成，各自的灵敏度如下： 铂电阻温度传感器： 0.45/ 电桥： 0.02v/ 放大器： 100(放大倍数) 笔式记录仪： 0.2cm/v 求：(1)测温系统的总灵敏度； (2)记录仪笔尖位移4cm时，所对应的温度变化值。 解： （1）测温系统的总灵敏度为 s?0.45?0.02?100?0.2?0.18 cm

2、/ （2）记录仪笔尖位移4cm时，所对应的温度变化值为 t?4?22.22 0.18 6.有三台测温仪表，量程均为0800，精度等级分别为2.5级、2.0级和1.5级，现要测量500的温度，要求相对误差不超过2.5，选那台仪表合理? 解：2.5级时的最大绝对误差值为20，测量500时的相对误差为4；2.0级时的最大绝对误差值为16，测量500时的相对误差为3.2；1.5级时的最大绝对误差值为12，测量500时的相对误差为2.4。因此，应该选用1.5级的测温仪器。 第二章 电阻式传感器思考题答案 3.热电阻测量时采用何种测量电路?为什么要采用这种测量电路?说明这种电路的工作原理。 答：通常采用电

3、桥电路作为测量电路。为了克服环境温度的影响常采用下图所示的三导线四分之一电桥电路。由于采用这种电路，热电阻的两根引线的电阻值被分配在两个相邻的桥臂中，如果r1?r2，则由于环境温度变化引起的引线电阻值变化造成的误差被相互抵消。 1 tt r1r2r1rtr2r4r3热电阻的测量电路 4.采用阻值为120灵敏度系数k=2.0的金属电阻应变片和阻值为120的固定电阻组成电桥，供桥电压为4v，并假定负载电阻无穷大。当应变片上的应变分别为1和1 000时，试求单臂、双臂和全桥工作时的输出电压，并比较三种情况下的灵敏度。 k?uk?u4?2?10?6?2?10?6/v，应变为解：单臂时u0?，所以应变为

4、1时u0?444k?uk?u4?2?10?3?2?10?3/v；双臂时u0?1000时应为u0?，所以应变为1 244时 k?u4?2?10?6u0?4?10?622/v，应变为1000时应为 k?u4?2?10?3u0?4?10?3/v；全桥时u0?k?u，所以应变为1时 22u0?8?10?6/v，应变为1000时应为u0?8?10?3/v。从上面的计算可知：单臂时灵敏度 最低，双臂时为其两倍，全桥时最高，为单臂的四倍。 5.采用阻值r=120灵敏度系数k=2.0的金属电阻应变片与阻值r=120的固定电阻组成电桥，供桥电压为10v。当应变片应变为1000时，若要使输出电压大于10mv，则可

5、采用何种工作方式（设输出阻抗为无穷大）？ 解：由于不知是何种工作方式，可设为n，故可得： k?u2?10?10?3u0?10mv nn得n要小于2，故应采用全桥工作方式。 6.如图所示为一直流电桥，供电电源电动势e=3v，r3=r4=100，r1和r2为同型号的电阻应变片，其电阻均为50，灵敏度系数k=2.0。两只应变片分别粘贴于等强度梁同一截面的正反两面。设等强度梁在受力后产生的应变为5 000，试求此时电桥输出端电压u0。 2 r4r3r1r1r2r2题6图 k?u2?3?5?10?3?15/mv 解：此电桥为输出对称电桥，故u0?22 第三章 电容式传感器思考题答案 3.有一平面直线位移

6、差动传感器特性其测量电路采用变压器交流电桥，结构组成如图所示。 电容传感器起始时b1=b2=b=200mm，a1=a2=20mm极距d=2mm，极间介质为空气，测量电路u1=3sintv，且u=u0。试求当动极板上输入一位移量x=5mm时,电桥输出电压u0。 xdc1c2uuiuc1c2u0b1a1a2题3图 b2 解：根据测量电路可得 u?u0? ?c?x5ui?ui?3sin?t?750sin?t/mv c0a204.变间隙电容传感器的测量电路为运算放大器电路，如图所示。c0=200pf，传感器的起始 电容量cx0=20pf,定动极板距离d0=1.5mm,运算放大器为理想放大器(即k,zi

7、),rf 3 极大,输入电压u1=5sintv。求当电容传感动极板上输入一位移量x=0.15mm使d0减小时,电路输出电压u0为多少? rf0uix+-u0 解：由测量电路可得 u0?c0c0200ui?ui?5sin?t?45sin?/v cd20?1.5cxx001.5?0.15d0?x 5.如图3-22所示正方形平板电容器,极板长度a=4cm,极板间距离=0.2mm.若用此变面积型传感器测量位移x,试计算该传感器的灵敏度并画出传感器的特性曲线.极板间介质为空气,?0?8.85?10-12f/m。 ax 解：这是个变面积型电容传感器，共有4个小电容并联组成。 c0?4?0a2?4?16?1

8、0?4?8.85?10?12?28.32 /pf ?32?10?c0?kx?28.32?70.8x (x的单位为米) 4?0ax)cx?4?0a(a?x)?c?cx?c0? cx?c04?0a4?8.85?10?12?4?10?2k?70.8 /pf x?2?10?3 4 cxpf4030201004123xcm 第七章 热电偶传感器习题答案 1什么是金属导体的热电效应?试说明热电偶的测温原理。 答：热电效应就是两种不同的导体或半导体a和b组成一个回路，其两端相互连接时，只要两结点处的温度不同，回路中就会产生一个电动势，该电动势的方向和大小与导体的材料及两接点的温度有关。热电偶测温就是利用这种

9、热电效应进行的，将热电偶的热端插入被测物，冷端接进仪表，就能测量温度。 2试分析金属导体产生接触电动势和温差电动势的原因。 答：当a和b两种不同材料的导体接触时，由于两者内部单位体积的自由电子数目不同(即电子密度不同)，因此，电子在两个方向上扩散的速率就不一样。现假设导体a的自由电子密度大于导体b的自由电子密度，则导体a扩散到导体b的电子数要比导体b扩散到导体a的电子数大。所以导体a失去电子带正电荷，导体b得到电子带负电荷，于是，在a、b两导体的接触界面上便形成一个由a到b的电场。该电场的方向与扩散进行的方向相反，它将引起反方向的电子转移，阻碍扩散作用的继续进行。当扩散作用与阻碍扩散作用相等时

10、，即自导体a扩散到导体b的自由电子数与在电场作用下自导体b到导体a的自由电子数相等时，便处于一种动态平衡状态。在这种状态下，a与b两导体的接触处就产生了电位差，称为接触电动势。对于导体a或b，将其两端分别置于不同的温度场t、t0中(t t0)。在导体内部，热端的自由电子具有较大的动能，向冷端移动，从而使热端失去电子带正电荷，冷端得到电子带负电荷。这样，导体两端便产生了一个由热端指向冷端的静电场。该电场阻止电子从热端继续跑到冷端并使电子反方向移动，最后也达到了动态平衡状态。这样，导体两端便产生了电位差，我们将该电位差称为温差电动势。 3简述热电偶的几个重要定律，并分别说明它们的实用价值。 答：一是匀质导体定律：