《電氣測試技術(shù)》

電氣測試技術(shù)—復(fù)習(xí)1、石英晶體為例簡述壓電效應(yīng)產(chǎn)生的原理1、石英晶體為例簡述壓電效應(yīng)產(chǎn)生的原理2、如圖所示變壓器式傳感器差分整流電路全波電壓輸出原理圖，試分析其工作原理。773、證明①（線性）電位器式傳感器由于測量電路中負(fù)載電阻Rl帶來的負(fù)載誤差11+mr(1-r)11+mr(1-r)X100%，R假設(shè)r二RmaxR——^^ax~。RL4、試證明熱電偶的中間導(dǎo)體定律5、由熱電偶工作原理可知，熱電偶輸出熱電勢和工作端與冷端的溫差有關(guān)，在實際的測量過程中，要對熱電偶冷端溫度進行處理，經(jīng)常使用能自動補償冷端溫度波動的補償電橋，如圖所示，試分析此電路的工作原理

6、測得某檢測裝置的一組輸入輸出數(shù)據(jù)如下：X0.92.53.34.55.76.7Y1.11.62.63.24.05.0試用最小二乘法擬合直線，求其線性度和靈敏度7、霍爾元件采用分流電阻法的溫度補償電路，如圖所示。試詳細(xì)推導(dǎo)和分析分流電阻法。8、采用四片相同的金屬絲應(yīng)變片（K=2）,將其貼在實心圓柱形測力彈性元件上。力F=1000kg。圓柱斷面半徑r=lcm,E=2X107N/cm2,M=0.3。求：（1） 畫出應(yīng)變片在圓柱上貼粘位置和相應(yīng)測量橋路原理圖；（2） 各應(yīng)變片的應(yīng)變的值,電阻相對變化量；⑶若U=6V,橋路輸出電壓U0；（4）此種測量方式能否補償環(huán)境溫度的影響,說明理由。JF11叫呂cR431i1F解：(1)按題意可知，如圖所示。F1000x9.82)8=8= = =1.56x10-41 3SE兀x12x2x107F8=8=—卩一=-0.47x10-4TOC\o"1-5"\h\z2 4 SE-R1=-R3=k8=3.12x10-4RR1\o"CurrentDocument"1 3-R -RR2(3)U=上(2--4=—k8=-0.94xR2(3)U=上(R 241-R-R.-R-R1—■ 2^' 3—■ 4)U0 4RRRR\o"CurrentDocument"12 3 4-R-R--(———2丿U-1.22mVRR12(4可以補償溫度誤差。9、一臺變間隙式平板電容傳感器，其極板直徑9、一臺變間隙式平板電容傳感器，其極板直徑D=8mm，極板間初始間距d0=lmm.,極板間介質(zhì)為空氣，其介電常數(shù)％=8.85xlO-i2F/m。試求：初始電容C0；當(dāng)傳感器工作時，間隙減小-d=10pm，則其電容量變化-C；如果測量電路的靈敏Ku=100mV/pF，則在-d=±1pm時的輸出電壓U0。10、熱電阻測量電路采用三線連接法，測溫電橋電路如圖所示。(1)試說明電路工作原理；已知Rt是Pt100鉑電阻，且其測量溫度為t=50°C，試計算出R的值和Rttta的值；電路中已知R]、R2、R3和E,試計算電橋的輸出電壓VABO(其中(R]=10KQ，R2=5KQ，R3=10KQ，E=5V，A=3.940X10-3/C,B—5.802X10-7/C，C=—4.274X10-12/C)11、一個量程為10kN的應(yīng)變式測力傳感器，其彈性元件為薄壁圓筒軸向受力，外徑20mm，內(nèi)徑18mm，在其表面粘貼八各應(yīng)變片，四個沿周向粘貼，應(yīng)變片的電阻值均為120Q,靈敏度為2.0,波松比為0.3,材料彈性模量E=2.1X10nPa。要求：繪出彈性元件貼片位置及全橋電路；計算傳感器在滿量程時,各應(yīng)變片電阻變化；當(dāng)橋路的供電電壓為10V時,計算傳感器的輸出電壓。12、壓電式加速度傳感器與電荷放大器連接,電荷放大器又與一函數(shù)記錄儀連接已知傳感器的電荷靈敏度K=100PC/g，電荷放大器的反饋電容為Cf=0.001uF,被測加速度a=0.5g，求："電荷放大器的輸出電壓V。二？電荷放大器的靈敏度K=?如果函數(shù)記錄儀的靈敏度K=20mm/mv,求記錄儀在紙上移動的距離y二？v畫出系統(tǒng)框圖，求其總靈敏度K=?013、如圖所示,試證明熱電偶的標(biāo)準(zhǔn)電極定律14、熱電阻測溫電橋的三線接法,如圖所示。試分析電路的工作原理。（a）15、一個量程為10kN的應(yīng)變式測力傳感器，其彈性元件為薄壁圓筒軸向受力，外徑20mm，內(nèi)徑18mm，在其表面粘貼八各應(yīng)變片，四個沿周向粘貼，應(yīng)變片的電阻值均為120Q，靈敏度為2.0，波松比為0.3,材料彈性模量E=2.1X101Pa。要求：（1） 繪出彈性元件貼片位置及全橋電路；（2） 計算傳感器在滿量程時，各應(yīng)變片電阻變化；（3） 當(dāng)橋路的供電電壓為10V時，計算傳感器的輸出電壓。16、某種壓電材料的壓電特性可以用它的壓電常數(shù)矩陣表示如下：d11d12d13d14d15d16[D]=dddddd212223242526dddddd313233343536試分析壓電常數(shù)矩陣的物理意義。17、額定載荷為8t的圓柱形電阻應(yīng)變傳感器，其展開圖如圖所示。未受載荷時四片應(yīng)變片阻值均為120Q，允許功耗208.35mW，傳感器電壓靈敏度kU=0.008V/V，應(yīng)變片靈敏度系數(shù)k=2。（1）、畫出橋路接線圖；（2）、求橋路供橋電壓；（3） 、荷載4t和8t時，橋路輸出電壓分別是多少？（4） 、荷載4t時，R1~R4的阻值分別是多少？

p^=^^^u=^4pZr=iovuom=kvu=80mKUo^^Uom^40mV0=2666x10"R\=R3=R+Rks=120.64Qsr=—1333x10"R2=&=R+Rksr=119.6^0.18、已知某霍爾元件的尺寸為長L=10mm,寬b=3.5mm,厚d=1mm。沿長度L方向通以電流I=1.0mA，在垂直于bXd兩個方向上加均勻磁場B=0.3T，輸出霍爾電勢U=6.55mV。求該霍爾元件的靈敏度系數(shù)K和載流子濃度n。已知電子電HH量q=-1.6X1019C。(1)由U二KxIxB，可得：HHU H—U H—IxB6.55x10-31.0x10-3x0.3=21.83V/A-T2)1nxqx2)1nxqxd可得：1n=—KxqxdHIxBUxqxdH1.0x10-3x0.36.55x10-3x1.6x10-19x10-3=2.86x1020C/m319、推導(dǎo)差動自感式傳感器的靈敏度，并與單極式相比較。解：(1)單極式自感式傳感器的靈敏度為：假設(shè)初始電感為：L=也卩0S002l0當(dāng)氣隙變化為：l=l+al時，電感為：L=— 0^0-i0 i2(l+Al)0電感的變化量為：A W2卩SW2卩SW2卩S Al 1電感的變化量為：AL=L—L= o_—o=—oxx一io2(l+Al) 2l 2ll7Al00001+-l

靈敏度為：S氣=-f07 &1—+

l0f靈敏度為：S氣=-f07 &1—+

l02）差動式自感式傳感器的靈敏度為：當(dāng)氣隙變化時，/二/+當(dāng)氣隙變化時，/二/+A/,10l二l—Al,10電感變化為：LW2卩S0—,2(1+AI)0W2pSL= o_0—2 2(1—Al)0電感的變化量為：AL=L—電感的變化量為：AL=L—L1W2pS= 0_0—2(1+Al)0W2pS2l0W2pS^-0X——X2l0A1T~A：1+-

l

0W2pW2pS0_=W2pS Al0—0X X2l07 &1—+

l0W2pSAL=L—L= a_a—2 2 0 2(l—Al) 2l00電感總變化量為：AL=L+L1靈敏度為：S= =— 0Al0結(jié)論：是單極的2倍。20、如圖所示為氣隙型電感傳感器，銜鐵斷面積S=4X4mm2，氣隙總長度為1=0.8mm，銜鐵最大位移Al=±0.08mm，激勵線圈匝數(shù)N=2500匝，，真空磁導(dǎo)率卩0=4兀X10-7H/m，導(dǎo)線直徑d=0.06mm,電阻率p=1.75X10-6Q.cm。當(dāng)激勵電源頻率f=4000Hz時，要求計算：（1） 線圈電感值；（2） 電感量的最大變化值；（3） 當(dāng)線圈外斷面積為11X11mm2時，其電阻值；（4） 線圈的品質(zhì)因數(shù)；（5） 當(dāng)線圈存在200pF發(fā)布電容與之并聯(lián)后其等效電感值變化多大。

解：(1)線圈電感值為：TN2卩S25002x4兀x10-7x4x4x10-6L= 」= =157mH0l 0.8x10-35(2)電感量的最大變化值當(dāng)Al=+0.08mm時：5N2卩S 25002x4兀x10-7x4x4x10-6L= 0 = =131mHl+2Al (0.8+2x0.08)x10-355當(dāng)A=-0.08mm時：5N2卩S25002x4兀x10-7x4x4x10-6L= 0 = =196mHl-2Al (0.8-2x0.08)x10-355最大電感量為：AL=L-L=65mH214xpxNxl4xpxNxlcpnd2=46404x1.75x10-6x2500x4x0.75=4640兀x(0.06x10-1)24)線圈的品質(zhì)因數(shù)qL2兀x4000x157x10-3TOC\o"1-5"\h\zQ= = =8.5R 464當(dāng)線圈存在200pF發(fā)布電容與之并聯(lián)后其等效電感值變化多大Al= 0 —L=3mH\o"CurrentDocument"(1-Q2LC) 0021、已經(jīng)測得某熱敏電阻在J=320°C時電阻值R=965X1030；在T2=4OO°C時112電阻值R=364.6X1030。2求：(1)熱敏電阻的靜態(tài)模型—電阻與溫度的關(guān)系；(2)當(dāng)測得該熱敏電阻RT=500X103。，預(yù)估對應(yīng)的溫度T。答案：熱敏電阻的靜態(tài)模型—電阻與溫度的關(guān)系為：根據(jù)已知條件，該熱敏電阻是負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻。其溫度和阻值之間的關(guān)系為：R=A-eB/T若已知兩個電阻值R]和R2，以及相應(yīng)的溫度值-和T2，便可求出A、B兩個常數(shù)。R=A-eB/T1R=A-eB/T22解方程可得：TTRB=i21n_L=4855K21