传感器原理及应用习题课(刘星萍)3.ppt

1、习 题 课,作业：15-8 用两只k型热电偶测量两点温差，其连接线路 如题15-8图所示。已知t1=420，t0=30，测得 两点的温差电势为15.24mv，试问两点的温差为 多少。后来发现，t1温度下的 那只热电偶错用E型热电偶， 其它都正确，试求两点实际 温差。,解：（1）t1=420，t0=30 e AB（t1，0）=17.241mv e AB（t1，0）- e AB（t2，0）=15.24mv e AB（t2，0）= e AB（t1，0）-15.24mv = 17.241 - 15.24 = 2.001mv 查表得：t2 = 49.5 t1 - t2 = 370.5,（2） e E（t

2、1，0）- e E（t0，0）- e K（t2，0）+ e K（t0，0） =15.24mv 则： e K（t2，0） = e E（t1，0）- e E（t0，0）+ e K（t0，0）-15.24 = 30.546 - 1.801 - 1.203 - 15.24 = 14.708 m v 查表得 t2 = 360 t1 - t2 = 420 - 360 = 60 ,返2题,15-11 某容器的正常工作压力为1.21.6MPa，工艺要求能就地指示压力，并要求测量误差不大于被测压力的5%。试选择一只合适的压力传感器（类型、测量范围、精度等级），并说明理由。,解：已知工作压力1.21.6MPa，要

3、求测量误差不大于被测压力的5%。,（1）最大绝对误差 = 1.25% = 0.06 （M P a）,（2）选择仪表测量范围 依据最大压力值不应超过满量程的2/3， 最小值不应低于全量程的1/3。,设：量程为x。即： 1.6,1.2, 2.4 x 3.6 选择 x = 2.5（M Pa） 或 x = 3（M Pa） 即02.5MPa 或 0 3MPa的压力表，可满足上述要求。被测压力1.21.6MPa时，在全量程的1/32/3之间。,（3）选择精度,选择Y-100单圈弹簧管压力表，精度1.5级，测量范围为02.5MPa 。,或,返4题,1.分度号为K的热电偶接线如图所示。已知t0t1之 间采用补

4、偿导线，t1t2之间采用铜导线。t=320，t0=30，t1=20，t2=25。问在t2端测得的热电势应是多少m v？ e（ 30，0）=1.203mv， e（20，0）=0.798mv， e（25，0）=1.005mv， e（290，0）=11.793mv， e（300，0）=12.207mv， e（310，0）=12.623mv， e（320，0）=13.039mv。,思路：冷端温度0,冷端温度修正法,中间温度定律,中间温度定律,在热电偶测温回路中，t c为热电极上的某一点的温度，热电偶AB在接点温度为t、t0时的热电势eAB(t,t0)等于热电偶AB在接点温度t、 t c和t c 、t0

5、时的热电势e A B (t, t c)和e A B (t c ,t0)的代数和。,因为t1t2之间用铜导线，所以t2端的热电势相当于 t1端的热电势。t2 = t1 即： t2端的热电势为e（t，t2） = e（t，t1） 而： e（t，0）= e（t，t1） + e（t1，0） e（t，t1） = e（t，0）- e（t1，0） 即： e（t，t1） = e（320，20） = e（320，0）- e（20，0） = 13.039 - 0.798 = 12.24 （m v） 答：在t2端测得的热电势应是12.24 m v。,解：根据公式：e（t，0）= e（t，t2） + e（t2，0）,已

6、知：t = 320，t0=30，t1 = 20，t2 = 25 求：e（t，t2）,补偿导线,铜导线,连15-8,2.用标准孔板节流装置配电动差压变送器(不带开 方器),测量某管道流量,差压变送器最大的差压对应的流 量为32 m3/h，输出为420 m A。试求当变送器输出电 流为16 m A时，实际流过管道的流量是多少？,思路：差压与流量的关系，电流与差压的关系,电流与流量之间的关系,解：q max = 32 m3/h，对应差压 P max ， 输出电流20mA。 根据q = K,得：q max = K,设：差压为P时输出16mA，流量为q,3.现有一只测量范围为01.6MPa,精度为1.5

7、级 的普通弹簧管压力表,校验后,其结果如下表:试问这 只表合格否?它能否用于某空气罐的压力测量(该罐 工作压力为0.81.0 M P a,测量的绝对误差不允许大 于0.05 M P a)？,仪表允许的最大绝对误差： max =1.6 1.5 = 0.024MPa 由表中数据可知，实测最大绝对误差为 0.4-0.385 = 1.215-1.2 = 0.015MPa 0.024MPa 变差：（0.405-0.385/（1.6-0）100=1.25 允 仪表合格 仪表允许的最大绝对误差 max = 0.024 0.05MPa 又容气罐的压力波动不大，且 161/3 0.8 MPa 162/3 1.0

8、 MPa 可用于该空气罐的压力测量。,连15-11,4. 用液位计测量开口容器内的液位，其最低液位和 最高液位到仪表的距离分别为h1=1m和h2=3m，若被测 介质的密度为=980Kg/m3， 求：1.变送器的量程为多少？ 2.是否需要迁移?迁移量为多少? 3.如液面的高度 h=2.5m，液位 计的输出为多少？ (输出信号为 420mA。),解： 1、量程为： p =（h2-h1） g =（3-1）9809.807=19221.7(Pa) 2、液位最低时，液位计正、负压室的受力分别为： p+ = h1g=19809.807=9610.9（Pa） p- = 0 于是，液位计的迁移量P为：P =

9、p+ - p- = 9610.9Pa p+p- 故仪表为正迁移。 3、当液位h=2.5m时，仪表的输出为： I0=,（20-4）+4=,16+4=16(mA),5. 应变片连接成全等臂桥，且 R1 = R3 = R+R， R2 = R4 = R- R，如图所示。应变片的k=2.0。膜片允 许最大应变=800，对应压力为100kPa,电桥电压Ui 为5V。求最大应变时测量电路输出的电压U0 ？当输出电 压U0=3.2V时，所测压力为多少? A4的作用是什么?,解：电桥输出为 U0= U i RR=k U i 电桥输出电压灵敏度： U0/ Ui= k =2.080010-6=1.6mv/Ui， U

10、0= 1.6mVUi5V=8(mV) 电路中，A1、A2、A3运放组成同相输入并串联差动放大器，放大倍数为 KF=,=625 则最大应变时电路输出端电压为 U0 = 8 mV625 = 5000 mV= 5V 因0100kPa压力对应05V输出,当输出端电压为3.2V时，有 p=(3.25)100=64(kPa),6. 用标准压力表来校准工业压力表时，应如何选 用标准压力表精度等级？可否用一台精度等级 为0.2级，量程为025 M P a的标准表来检验 一台精度等级为1.5级，量程为02.5 M P a 的压力表？为什么？ 解：选择标准压力表来校准工业用压力表时，首先两者的量程要接近，并且标准

11、表的精度等级要高于被校表的精度等级，至少要高一个等级。题中的标准表精度等级为0.2级，量程为025 M P a，则该标准表可能产生的最大绝对误差为：,max1=（25-0） 0.2% = 0.05（ M P a） 被校表精度等级为1.5，量程为02.5 M P a，其可能产生的最大绝对误差为： max2=（2.5-0） 1.5% = 0.0375（ M P a） 显然， max1 max2 这种选择是错误的，因为虽然标准表的精度 等级较高，但是它的量程太大，故不符和选择原 则。,例：用液位计测量开口容器内的液位，其最低液位和最 高液位到仪表的距离分别为h1=1m和h2=3m，若被测介 质的密度为=980Kg/m3， 求：1.变送器的量程为多少？ 2.是否需要迁移?迁移量为多少? 3.如液面的高度h=2.5m， 液位计的输出为多少？ (输出 信号为420mA。),解：1、量程为： p =（h2-h1） g =（3-