檢測(cè)技術(shù)第2章習(xí)題課件

第二章例題與習(xí)題例題與習(xí)題【例3.1】檢測(cè)元件在檢測(cè)系統(tǒng)中有什么作用？

答：檢測(cè)元件是敏感元件和轉(zhuǎn)換元件的總稱(chēng)。

敏感元件是檢測(cè)儀表和檢測(cè)系統(tǒng)的關(guān)鍵，決定了被測(cè)量的可測(cè)范圍、測(cè)量準(zhǔn)確度和儀表的使用條件。作為儀表的設(shè)計(jì)者，首先要對(duì)敏感元件進(jìn)行很好的選擇。另外，轉(zhuǎn)換元件的設(shè)計(jì)也非常重要，轉(zhuǎn)換元件將敏感元件的輸出轉(zhuǎn)換成其他形式的物理量，以便于信號(hào)的傳輸、處理和顯示。

例題與習(xí)題【例3.2】說(shuō)明電阻應(yīng)變片的組成和種類(lèi)，什么是電阻應(yīng)變片的靈敏度？答：電阻應(yīng)變片有金屬應(yīng)變片和半導(dǎo)體應(yīng)變片兩大類(lèi)。金屬應(yīng)變片又有絲式和箔式兩種；半導(dǎo)體應(yīng)變片主要有體型半導(dǎo)體應(yīng)變片、薄膜型半導(dǎo)體應(yīng)變片和擴(kuò)散型半導(dǎo)體應(yīng)變片三種。電阻應(yīng)變片的靈敏度，即靈敏系數(shù)K的定義是：應(yīng)變片阻值的相對(duì)變化 與應(yīng)變?chǔ)胖?，?例題與習(xí)題【例3.4】溫度變化對(duì)電阻應(yīng)變片的輸出有何影響？常用的應(yīng)變片溫度補(bǔ)償?shù)姆椒ㄓ心男?/p>

答：溫度變化會(huì)引起電阻應(yīng)變片的阻值變化，原因有二：①應(yīng)變片電阻具有電阻溫度系數(shù)；②彈性元件與應(yīng)變片電阻兩者的線(xiàn)脹系數(shù)不同，即使是在無(wú)外力作用的情況下，溫度的變化也會(huì)引起應(yīng)變片電阻值的改變。因此在測(cè)量中必須采取適當(dāng)?shù)难a(bǔ)償措施。例題與習(xí)題通常的補(bǔ)償方法如圖3.3所示，電源電壓Us，采用橋式測(cè)量電路，Rl為工作應(yīng)變片，R2：為補(bǔ)償應(yīng)變片，兩個(gè)應(yīng)變片安裝在彈性元件的不同部位，使得在外力的作用下，其中一片受壓，另一片受拉，R3、R4為平衡電阻。常溫下，不受外力作用時(shí)，Rl=R2=R3=R4，輸出電壓Uo為0,溫度變化時(shí)，Rl、R2的阻值同時(shí)變化，不影響電橋平衡；外力作用時(shí)，Rl、R2的阻值一增一減，提高了輸出的靈敏度。如果R3、R4也選擇電阻應(yīng)變片，安裝方式使得Rl、R4受壓時(shí)，Rl、R3受拉，則能進(jìn)一步提高電橋輸出的靈敏度。例題與習(xí)題[例3.5］一個(gè)電阻值為25OΩ的電阻應(yīng)變片，當(dāng)感受應(yīng)變?yōu)?.5X10一4時(shí)，其電阻變化為0.15Ω，問(wèn)該應(yīng)變片的靈敏度系數(shù)是多少？解：【例3.7】熱電阻式檢測(cè)元件主要分為幾種？各適合于什么場(chǎng)合？答熱電阻式檢測(cè)元件分為兩大類(lèi)：一是金屬熱電阻；二是半導(dǎo)體熱電阻。金屬熱電阻主要有鉑電阻和銅電阻。主要用于工業(yè)生產(chǎn)中的溫度測(cè)量。鉑電阻的物理化學(xué)性能非常穩(wěn)定，耐氧化性強(qiáng)，電阻率高，重復(fù)性好。溫度測(cè)量范圍為一200一850℃，適合在氧化氣氛中使用。銅電阻具有電阻溫度系數(shù)大、線(xiàn)性好、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)，適合于溫度不超過(guò)150℃時(shí)的非氧化性介質(zhì)。半導(dǎo)體熱電阻是由金屬氧化物和半導(dǎo)體材料制成的，一般測(cè)量范圍為一100~300℃，較多用于與生活有關(guān)的溫度測(cè)量。半導(dǎo)體熱電阻有NTC熱敏電阻、PTC熱敏電阻和CTR熱敏電阻三種?！纠?.8】金屬熱電阻與半導(dǎo)體熱敏電阻各有什么特點(diǎn)？答金屬熱電阻具有正的電阻溫度系數(shù)，一般溫度每升高1℃，電阻增加0.4％一0.6％。由半導(dǎo)體制成的熱敏電阻大多具有負(fù)溫度系數(shù)，溫度每升高1℃，電阻減小2％一6％。金屬熱電阻有較穩(wěn)定的物理和化學(xué)性能，電阻隨溫度變化有很好的單值函數(shù)關(guān)系，復(fù)現(xiàn)性好。熱敏電阻的優(yōu)點(diǎn)是電阻溫度系數(shù)大，是金屬熱電阻的十幾倍，故靈敏度高。另外，熱敏電阻的電阻值高，通常在常溫下為數(shù)千歐姆以上。所以連接導(dǎo)線(xiàn)電阻對(duì)測(cè)量的影響可以忽略不計(jì)，給使用帶來(lái)了方便。它還具有體積小、熱慣性小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠且價(jià)格低廉、化學(xué)穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)。其缺點(diǎn)是互換性差，測(cè)量范圍較窄。[例3.9】根據(jù)變換原理，電容式檢測(cè)元件有哪幾種類(lèi)型？有何特點(diǎn)？可用來(lái)測(cè)量哪些參數(shù)？答電容檢測(cè)元件能將被測(cè)量的改變轉(zhuǎn)換為電容量的變化。按極板形狀，電容式檢測(cè)元件通常有平板和圓筒形兩種。按工作原理分有變極距式、變面積式和變介電常數(shù)式三種。電容式檢測(cè)元件的特點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；由于檢測(cè)元件的電容量很小，故容抗很高，且自身發(fā)熱小、損耗?。痪哂休^高的固有頻率和良好的動(dòng)態(tài)特性；可進(jìn)行非接觸式測(cè)量；電容起始值較小，且電容的變化量更小，負(fù)載能力差、容易受寄生式雜散電容及外界各種干擾的影響，必須采取良好的屏蔽和絕緣措施?！纠?.11】什么是熱電效應(yīng)？什么是熱電勢(shì)、接觸電勢(shì)和溫差電勢(shì)？答如圖3.1所示，將兩種不同的導(dǎo)體連接成閉合回路，將它們的兩個(gè)接點(diǎn)分別置于溫度不同的熱源中，則在該回路內(nèi)就會(huì)產(chǎn)生熱電勢(shì)，這種現(xiàn)象稱(chēng)為熱電效應(yīng)。當(dāng)兩種導(dǎo)體接觸時(shí)，由于不同材料的自由電子密度不同，在接觸面上會(huì)發(fā)生電子擴(kuò)散。電子擴(kuò)散速率與兩種導(dǎo)體的電子密度有關(guān)，在接觸面處失去電子的一側(cè)帶正電，獲得電子的一側(cè)帶負(fù)電，在接觸面上便形成一個(gè)穩(wěn)定的電位差，即接觸電勢(shì)。單一導(dǎo)體中，如果