復(fù)習(xí)--傳感器與檢測技術(shù)

1、在使用靈敏度為80nC/MPa的壓電式力傳感器進(jìn)行壓力測量時(shí)，首先將其與增益為5mV/nC的電荷放大器相連，電荷放大器接到靈敏度為25mm/V的筆式記錄儀上，試求該壓力測試系統(tǒng)的靈敏度。當(dāng)記錄儀的輸出變化30mm時(shí)，壓力變化為多少？解：（1）求解串聯(lián)系統(tǒng)的靈敏度。s = S1S2S3 = 80nCMPa5mV藥寧“呎/叱求壓力值。n X 30P3MPas 10把靈敏度為 放大器相接， 應(yīng)如何調(diào)整？解：- _ 1的壓電式力傳感器與一臺靈敏度調(diào)到II / .的電何求其總靈敏度。若要將總靈敏度調(diào)到111 - r . -,電荷放大器的靈敏度(l)fi = 404 x 10x 0.226 = 91.30

2、4(/Fa)WxlO6404x10=247.5 xlO6(wv/PC*)什么是物性型傳感器 ？什么是結(jié)構(gòu)型傳感器 ？試舉例說明。答：（1）物性型傳感器是依靠敏感元件材料本身物理性質(zhì)的變化來實(shí)現(xiàn)信號變換的。例如利 用水銀的熱脹冷縮現(xiàn)象制成水銀溫度計(jì)來測溫；利用石英晶體的壓電效應(yīng)制成壓電測力計(jì) 等。（2）結(jié)構(gòu)型傳感器則是依靠傳感器結(jié)構(gòu)參數(shù)的變化而實(shí)現(xiàn)信號轉(zhuǎn)換的。例如，電容式傳感器 依靠極板間距離變化引起電容量變化；電感式傳感器依靠銜鐵位移引起自感或互感變化等。能量控制型傳感器和能量轉(zhuǎn)換型傳感器有何不同？ 式舉例說明。答：（1）能量控制型傳感器，是從外部供給輔助能量使其工作的，并由被測量來控制外部供

3、 給能量的變化。例如，電阻應(yīng)變測量中，應(yīng)變計(jì)接于電橋上，電橋工作能源由外部供給，而 由于被測量變化所引起應(yīng)變計(jì)的電阻變化來控制電橋的不平衡程度。此外電感式測微儀、電容式測振儀等均屬此種類型。（2）能量轉(zhuǎn)換型傳感器，是直接由被測對象輸入能量使其工作的，例如，熱電偶溫度計(jì)、彈 性壓力計(jì)等。但由于這類傳感器是被測對象與傳感器之間的能量傳輸，必然導(dǎo)致被測對象狀態(tài)的變化，而造成測量誤差。金屬應(yīng)變片與半導(dǎo)體應(yīng)變片在工作原理上有何不同？ 答：金屬應(yīng)變片利用金屬形變引起電阻的變化（電阻應(yīng)變效應(yīng)）；而半導(dǎo)體應(yīng)變片是利用半導(dǎo)體電阻率變化引起電阻的變化（壓阻效應(yīng)）。求圖示交流電橋的平衡條件。1Ri11R4Ritil

4、j C1ZC1乙ZC1 ' Rl如題圖所示，在一受拉彎綜合作用的構(gòu)件上貼有四個(gè)電阻應(yīng)變片。試分析各應(yīng)變片感受的應(yīng)變，將其值填寫在應(yīng)變表中，并分析如何組橋才能進(jìn)行下述測試：（1）只測彎矩，消除拉應(yīng)力的影響；（2）只測拉力，消除彎矩的影響。Zc1R11 .j C1R1同理Z21 j C2而 Z 3 =民，Z4 = R4由交流電橋平衡條件Z1Z4二Z2Z3得R j C1 R3=R j c2r4R1R2令實(shí)部和虛部分別相等，得平衡條件為:R& =R2R3, C1R3= C2R或C1R1= C2R21 . 1 .j C1 j C2R1 R2解：（1）設(shè)構(gòu)件上表面因彎矩產(chǎn)生的應(yīng)變?yōu)?#16

5、3;，構(gòu)件材料的泊松比為 。各應(yīng)變片感受的彎應(yīng)變列表如下：組橋如下，可以只測彎矩，消除拉應(yīng)力的影響。（2）設(shè)構(gòu)件上表面因拉力產(chǎn)生的應(yīng)變?yōu)?列表如下：£，構(gòu)件材料的泊松比為卩。各應(yīng)變片感受的彎應(yīng)變R1R2R3R4-口££-£口£R1R2R3R4-U£££-U£組橋如下，只測拉力，消除彎矩的影響。熱端為100C，冷端為0C時(shí)，鎳鉻合金與純鉑組成的熱電偶的熱電勢為2.95mV，而考銅與純鉑組成的熱電偶的熱電勢為 -4.0mV，求鎳鉻合金與考銅組成的熱電偶的熱電勢。標(biāo)準(zhǔn)電極定律的應(yīng)用 P164解：Eab(T, T

6、o)= Eac(T, To)- Ebc(T, To)=2.95-(-4.O)=6.95mV用鎳鉻-鎳硅熱電偶測量某低溫箱溫度，把熱電偶直接與電位差計(jì)相連接。在某時(shí)刻，從電位差計(jì)測得熱電勢為-1.19mV，此時(shí)電位差計(jì)所處的環(huán)境溫度為15C，試求該時(shí)刻溫箱的溫度是多少度？(注意分度表數(shù)據(jù)的讀取)鎳鉻-鎳硅熱電偶分度表溫度C0123456789熱電動(dòng)勢 (mV)-20-0.77-0.81-0.84-0.88-0.92-0.96-0.99-1.03-1.07-1.10-10-0.39-0.43-0.47-0.51-0.55-0.59-0.62-0.66-0.70-0.74-0-0.00-0.04-0

7、.08-0.12-0.16-0.20-0.23-0.27-0.31-0.3500.000.040.080.120.160.200.240.280.320.36100.400.440.480.520.560.600.640.680.720.76200.800.840.880.920.961.001.041.081.121.16解：由To=15C查分度表得 E(15, 0)=0.6 mV。根據(jù)中間溫度定律有 E(T , 0)= E(T , 15)+E(15 , 0)= -1.19+0.6 = -0.59 mV 則查表得低溫箱溫度為T=-15 C。用鎳鉻-鎳硅熱電偶測量爐溫，當(dāng)冷端溫度To=30 C

8、時(shí)，測得熱電勢 E(T , To)= 39.17 mV ,求實(shí)際爐溫。解：由 T0=30C查分度表得 E(30, 0)=1.203 mV。根據(jù)中間溫度定律有 E(T , 0)= E(T , 30)+E(30 , 0)= 39.17+1.203 = 40.373 mV則查表得爐溫 T=977 Co用K型熱電偶測爐溫時(shí)，測得參比端溫度t!= 39 C;測得測量端和參比端間的熱電動(dòng)勢E(t, 39)= 29.85 mV，試求實(shí)際爐溫。銀格一銀硅銀蠟一鋒鋁熱電偶分度表分度號匿(壽考端溫度為06工憐電動(dòng)<?<MV J溫瘻0J23456789006 0396 0796 190- 15810.

9、W80 2380.3770. 3170. 35710Q. 337Q- 4370*770,5170、5E70. 5&70. 6370.677o. zia0.200. 7S30. 838Oh 8790. 9390- 960l 0001. 04 1J. 1221. 162301. 203L 244!,2851. 325E 3S61 4071. 44&!. 43d1- 5291- S70401.鉗11. 6521,693L 73h 776'1. 8171. 8581.8991. $40I.502. 0222, 0642. 1052. 1462. 1882. 2?92. 220H

10、 22. 3532. 3S173030.畫30. 1243Qr 46630” 50S3Q. 54930- 5913Oh 63230. 67436 7J630 ?57740$o. 7&a30. MO3Q 88230. 92430. 9653L 00731. 0483J. 09031. 1313b 1737503J. 21431. 2563k 237苦12393U3803L 12231.4633 L &043K 54631. SET7603b 62S3b 6703T. 71231. 75331, 79131. 83631. 87731. 9J33K9G032. 00177032.

11、04232. 08432 1253 瓷 16632. 20732.249書229032, 33132+ 37232 414950抽.3439. 34939. 3B939.42839.46739. 507肉+54639. 58539.62596039.Z0339. 74339.78239.82139+御39. 90939.93939.9”40, 01497040-+ 096O. 13640; 17540.21440, 253J0. 29240, 332也37140.41090血倣40. 52740.56640.50540+ 6454仇 6S I4Q. 72340. 76240. 801|39.

12、66440. 057449例：用鎳鉻-鎳硅熱電偶測量爐溫，當(dāng)冷端溫度To=3O C時(shí)，測得熱電勢 E (T , To) = 39.17mV ;若冷端溫度To= - 20 C時(shí)，則測得的熱電勢為多少？已知 E(30, 0)=1.2 mV，E(-30，0)= - 1.14 mV，E(20, 0)=0.8 mV，E(-20，0)= -0 .77mV解：E（T, 0）= E（T，30）+E（30, 0）= 39.17+1.203 = 40.373 mV由 E（T，0）= E（T，-20）+E（-20，0）得:E（T，-20） = E（T，0） -E（-20，0）= 40.373- （-0.77） =

13、41.143 mV量程為250V的2.5級電壓表在126V處的示值誤差最大，為5V，問該電壓表是否合格?解：最大引用誤差為：q =邑 100% =2% * 2.5%250該電壓表合格。檢定一臺滿量程為 5A，精度等級為1.5的電流表，測得在2.0A處的示值誤差最大，為0.1A， 問該電流表是否合格？解：最大引用誤差為：100% =2.0% 1.5%該電流表不合格，但可作為精度等級為2.5的電流表使用。要測量5 V電壓，現(xiàn)有兩塊電壓表供選擇：A表量程50 V，精度等級0.1； B表量程5 V，精度等級0.5,請問選用哪一塊電壓表更適宜？解：示值誤差分別為：冷=Aq - 300 0.5% = 1.5V2 二 Aq=100 1.0%=1.0V相對誤差分別為：A11 5r11 100%100% =1.875%U80：21.0r22 100%100% -1.25%U80由于21，所以選用B表更合適。要測量80V電壓，