傳感器與檢測技術(shù)期末考試試題與答案

第一章傳感器基礎(chǔ)

1。檢測系統(tǒng)由哪幾部分組成？說明各部分的作用.

答：一個完整的檢測系統(tǒng)或檢測裝置通常是由傳感器、測量電路和顯示記錄裝置等幾部分組成，分別完成

信息獲取、轉(zhuǎn)換、顯示和處理等功能。當(dāng)然其中還包括電源和傳輸通道等不可缺少的部分.下圖給出了檢測

系統(tǒng)的組成框圖。

檢測系統(tǒng)的組成框圖

傳感器是把被測量轉(zhuǎn)換成電學(xué)量的裝置，顯然，傳感器是檢測系統(tǒng)與被測對象直接發(fā)生聯(lián)系的部件，是檢

測系統(tǒng)最重要的環(huán)節(jié)，檢測系統(tǒng)獲取信息的質(zhì)量往往是由傳感器的性能確定的，因為檢測系統(tǒng)的其它環(huán)節(jié)無

法添加新的檢測信息并且不易消除傳感器所引入的誤差。

測量電路的作用是將傳感器的輸出信號轉(zhuǎn)換成易于測量的電壓或電流信號。通常傳感器輸出信號是微

弱的，就需要由測量電路加以放大，以滿足顯示記錄裝置的要求。根據(jù)需要測量電路還能進行阻抗匹配、微

分、積分、線性化補償?shù)刃盘柼幚砉ぷ鳌?/p>

顯示記錄裝置是檢測人員和檢測系統(tǒng)聯(lián)系的主要環(huán)節(jié)，主要作用是使人們了解被測量的大小或變化的

過程。

2.傳感器的型號有幾部分組成，各部分有何意義？

依次為主稱（傳感器）被測量一轉(zhuǎn)換原理一序號

主稱一傳感器，代號C；

被測量一一用一個或兩個漢語拼音的第一個大寫字母標記。見附錄表2；

轉(zhuǎn)換原理一一用一個或兩個漢語拼音的第一個大寫字母標記.見附錄表3;

序號一一用一個阿拉伯?dāng)?shù)字標記，廠家自定，用來表征產(chǎn)品設(shè)計特性、性能參數(shù)、產(chǎn)品系列等。若產(chǎn)

品性能參數(shù)不變，僅在局部有改動或變動時，其序號可在原序號后面順序地加注大寫字母A、B、C等，（其

中I、Q不用）。

例：應(yīng)變式位移傳感器：CWY—YB-20：光纖壓力傳感器:CY-GQ-2。

3.測量穩(wěn)壓電源輸出電壓隨負載變化的情況時，應(yīng)當(dāng)采用何種測量方法？如何進行？

答：測定穩(wěn)壓電源輸出電壓隨負載電阻變化的情況時，最好采用微差式測量。此時輸出電壓認可表示為

Uo,Uo=U+^U,其中△。是負載電阻變化所引起的輸出電壓變化量，相對。來講為一小量。如果采用偏差

法測量，儀表必須有較大量程以滿足Uo的要求，因此對這個小量造成的Uo的變化就很難測準。測

量原理如下圖所示：

圖中使用了高靈敏度電壓表一一毫伏表和電位差計，吊和E分別表示穩(wěn)壓電源的內(nèi)阻和電動勢，凡表

示穩(wěn)壓電源的負載,⑸、Ri和Rw表示電位差計的參數(shù)。在測量前調(diào)整Ri使電位差計工作電流Z1為標準值.

然后，使穩(wěn)壓電源負載電阻Ri為額定值。調(diào)整RP的活動觸點，使毫伏表指示為零，這相當(dāng)于事先用零位

式測量出額定輸出電壓U。正式測量開始后，只需增加或減小負載電阻RL的值，負載變動所引起的穩(wěn)壓電

源輸出電壓Uo的微小波動值A(chǔ)U,即可由毫伏表指示出來。根據(jù)Uo=U+AU,穩(wěn)壓電源輸出電壓在各種負載

下的值都可以準確地測量出來。微差式測量法的優(yōu)點是反應(yīng)速度快，測量精度高，特別適合于在線控制參

數(shù)的測量。

用微差式測量方法測量穩(wěn)壓電源輸出電壓隨負載的變化

4.某線性位移測量儀，當(dāng)被測位移由4.5mm變到5。0mm時，位移測量儀的輸出電壓由3.5V減至2.5V,

求該儀器的靈敏度.

解:該儀器的靈敏度為

mV/mm

5。某測溫系統(tǒng)由以下四個環(huán)節(jié)組成，各自的靈敏度如下：

伯電阻溫度傳感器：0=45Q/℃

電橋：0.02V/O

放大器：100（放大倍數(shù)）

筆式記錄儀:Oo2cm/V

求：（1）測溫系統(tǒng)的總靈敏度；

（2）記錄儀筆尖位移4cm時，所對應(yīng)的溫度變化值。

解：（1）測溫系統(tǒng)的總靈敏度為

cm/℃

（2）記錄儀筆尖位移4cm時，所對應(yīng)的溫度變化值為

℃

6。有三臺測溫儀表，量程均為0~800℃,精度等級分別為2。5級、2o0級和1。5級，現(xiàn)要測量500℃的

溫度，要求相對誤差不超過2.5%,選那臺儀表合理？

解:2.5級時的最大絕對誤差值為20℃,測量500℃時的相對誤差為4%;2.0級時的最大絕對誤差值為16℃,

測量500℃時的相對誤差為3。2%；1。5級時的最大絕對誤差值為12℃,測量500。時的相對誤差為2.4%.

因此，應(yīng)該選用1.5級的測溫儀器。

7。什么是系統(tǒng)誤差和隨機誤差？正確度和精密度的含義是什么？它們各反映何種誤差？

答:系統(tǒng)誤差是指在相同的條件下，多次重復(fù)測量同一量時，誤差的大小和符號保持不變，或按照一定的規(guī)

律變化的誤差.隨機誤差則是指在相同條件下，多次測量同一量時，其誤差的大小和符號以不可預(yù)見的方式變

化的誤差。正確度是指測量結(jié)果與理論真值的一致程度，它反映了系統(tǒng)誤差的大小，精密度是指測量結(jié)果

的分散程度，它反映了隨機誤差的大小。

8.服從正態(tài)分布規(guī)律的隨機誤差有哪些特性？

答：服從正態(tài)分布規(guī)律的隨機誤差的特性有：對稱性隨機誤差可正可負,但絕對值相等的正、負誤差出現(xiàn)

的機會相等.也就是說了"）-<?曲線對稱于縱軸。有界性在一定測量條件下，隨機誤差的絕對值不會超過

一定的范圍，即絕對值很大的隨機誤差幾乎不出現(xiàn).抵償性在相同條件下，當(dāng)測量次數(shù)8時，全體隨機

誤差的代數(shù)和等于零，即。單峰性絕對值小的隨機誤差比絕對值大的隨機誤差出現(xiàn)的機會多，即前者比

后者的概率密度大，在<5=0處隨機誤差概率密度有最大值。

9。等精度測量某電阻10次，得到的測量列如下：

ft=167.9542&=167。45。?3=167.60￡2心=167.60。?s=167.8742&=167.88。

小=168。OOflR8=167.85012&=167.82。Rio=167。6142

（1）求10次測量的算術(shù)平均值，測量的標準誤差。和算術(shù)平均值的標準誤差so

（2）若置信概率取99.7%,寫出被測電阻的真值和極限值。

解：（1）求10次測量的算術(shù)平均值，測量的標準誤差。和算術(shù)平均值的標準誤差s。

（2）若置信概率取99。7%,被測電阻的真值為：

極限值為：

10。試分析電壓輸出型直流電橋的輸入與輸出關(guān)系.

答：如圖所示，電橋各臂的電阻分別為&、R2、R3、。為電橋的直流電源電壓。當(dāng)四臂電阻

RI=RZ=R3=R4=R時，稱為等臂電橋；當(dāng)RI=R2=R,R3=R4=R'（RWR'）時,稱為輸出對稱電橋；當(dāng)RI=R4=R,R2=R3

=R'（R卡R'）時，稱為電源對稱電橋。

直流電橋電路

當(dāng)電橋輸出端接有放大器時，由于放大器的輸入阻抗很高，所以可以認為電橋的負載電阻為無窮大，

這時電橋以電壓的形式輸出.輸出電壓即為電橋輸出端的開路電壓，其表達式為

（1）

設(shè)電橋為單臂工作狀態(tài)，即R為應(yīng)變片，其余橋臂均為固定電阻.當(dāng)R感受被測量產(chǎn)生電阻增量AR

時，由初始平衡條件RR3=&&得，代入式（1）,則電橋由于A&產(chǎn)生不平衡引起的輸出電壓為

（2）

對于輸出對稱電橋，此時R產(chǎn)&=R,R3=R4=R，當(dāng)Ri臂的電阻產(chǎn)生變化AR產(chǎn)AR,根據(jù)（2）可得到輸出

電壓為

（3）

對于電源對稱電橋，R產(chǎn)R4=R,R2=R3=R'。當(dāng)R臂產(chǎn)生電阻增量AR產(chǎn)AR時，由式（2）得

（4）

對于等臂電橋用=尺2=尺3=尺4=r，當(dāng)Ri的電阻增量ARi=AR時，由式（2）可得輸出電壓為

（5）

由上面三種結(jié)果可以看出，當(dāng)橋臂應(yīng)變片的電阻發(fā)生變化時，電橋的輸出電壓也隨著變化。當(dāng)AR〈＜R

時，電橋的輸出電壓與應(yīng)變成線性關(guān)系。還可以看出在橋臂電阻產(chǎn)生相同變化的情況下，等臂電橋以及輸

出對稱電橋的輸出電壓要比電源對稱電橋的輸出電壓大,即它們的靈敏度要高。因此在使用中多采用等臂電

橋或輸出對稱電橋。

在實際使用中為了進一步提高靈敏度，常采用等臂電橋，四個被測信號接成兩個差動對稱的全橋工作

形式，RI=R+^.R2=R—AR,R3=R+AR,R4=R—/R,將上述條件代入式（1）得

（6）

由式（6）看出，由于充分利用了雙差動作用，它的輸出電壓為單臂工作時的4倍，所以大大提高了測

量的靈敏度.

第二章電阻式傳感器

1.金屬電阻應(yīng)變片與半導(dǎo)體材料的電阻應(yīng)變效應(yīng)有什么不同？

答:金屬電阻的應(yīng)變效應(yīng)主要是由于其幾何形狀的變化而產(chǎn)生的，半導(dǎo)體材料的應(yīng)變效應(yīng)則主要取決于材料

的電阻率隨應(yīng)變所引起的變化產(chǎn)生的。

2。直流測量電橋和交流測量電橋有什么區(qū)別？

答:它們的區(qū)別主要是直流電橋用直流電源，只適用于直流元件，交流電橋用交流電源，適用于所有電路元

件。

3.熱電阻測量時采用何種測量電路?為什么要采用這種測量電路？說明這種電路的工作原理。

答:通常采用電橋電路作為測量電路。為了克服環(huán)境溫度的影響常采用下圖所示的三導(dǎo)線四分之一電橋電

路。由于采用這種電路，熱電阻的兩根引線的電阻值被分配在兩個相鄰的橋臂中，如果，則由于環(huán)境溫度變

化引起的引線電阻值變化造成的誤差被相互抵消.

熱電阻的測量電路

4.采用阻值為120。靈敏度系數(shù)K=2。0的金屬電阻應(yīng)變片和阻值為120。的固定電阻組成電橋，供橋電壓

為4V,并假定負載電阻無窮大。當(dāng)應(yīng)變片上的應(yīng)變分別為1和1000時，試求單臂、雙臂和全橋工作時的

輸出電壓,并比較三種情況下的靈敏度。

解：單臂時，所以應(yīng)變?yōu)?時/V,應(yīng)變?yōu)?000時應(yīng)為/V；雙臂時，所以應(yīng)變?yōu)?時/V,應(yīng)變?yōu)?000時應(yīng)為

/V;全橋時，所以應(yīng)變?yōu)?時/V,應(yīng)變?yōu)?000時應(yīng)為/V。從上面的計算可知：單臂時靈敏度最低，雙臂時為

其兩倍，全橋時最高，為單臂的四倍。

5。采用阻值尺=120。靈敏度系數(shù)K=2.0的金屬電阻應(yīng)變片與阻值R=120Q的固定電阻組成電橋，供橋電壓

為10V。當(dāng)應(yīng)變片應(yīng)變?yōu)?000時，若要使輸出電壓大于10mV,則可采用何種工作方式（設(shè)輸出阻抗為無

窮大）？

解：由于不知是何種工作方式，可設(shè)為n,故可得：

mV

得n要小于2,故應(yīng)采用全橋工作方式。

6.如圖所示為一直流電橋，供電電源電動勢E=3V,R3=R4=100Q,R和員為同型號的電阻應(yīng)變片，其電阻

均為50。，靈敏度系數(shù)K=2。0。兩只應(yīng)變片分別粘貼于等強度梁同一截面的正反兩面。設(shè)等強度梁在受

力后產(chǎn)生的應(yīng)變?yōu)?000,試求此時電橋輸出端電壓l/oo

題6圖

解：此電橋為輸出對稱電橋，故/mV

7.光敏電阻有哪些重要特性，在工業(yè)應(yīng)用中是如何發(fā)揮這些特性的？

答:光敏電阻是采用半導(dǎo)體材料制作，利用內(nèi)光電效應(yīng)工作的光電元件。它的重要特性是在無光照時阻值非

常大，相當(dāng)于斷路，有光照時阻值變得很小,相當(dāng)于通路。在工業(yè)應(yīng)用中主要就是通過光的變化來各種電路

的控制.

第三章電容式傳感器

1。試分析變面積式電容傳感器和變間隙式電容的靈敏度？為了提高傳感器的靈敏度可采取什么措施并應(yīng)

注意什么問題？

答：如圖所示是一直線位移型電容式傳感器的示意圖。

當(dāng)動極板移動后，覆蓋面積就發(fā)生變化,電容量也隨之改變，其值為

C=eb(?-△%)ld=Co—sb,△%/</(1)

電容因位移而產(chǎn)生的變化量為

其靈敏度為

可見增加b或減小d均可提高傳感器的靈敏度.

直線位移型電容式傳感器

2.為什么說變間隙型電容傳感器特性是非線性的？采取什么措施可改善其非線性特征？

答：下圖為變間隙式電容傳感器的原理圖.圖中1為固定極板，2為與被測對象相連的活動極板。當(dāng)活動極

板因被測參數(shù)的改變而引起移動時，兩極板間的距離"發(fā)生變化，從而改變了兩極板之間的電容量C。

設(shè)極板面積為A,其靜態(tài)電容量為，當(dāng)活動極板移動x后，其電容量為

（1）

當(dāng)x＜〈"時

則⑵

由式（1）可以看出電容量C與x不是線性關(guān)系，只有當(dāng)x〈＜"時，才可認為是最近似線形關(guān)系。同時還可以

看出，要提高靈敏度，應(yīng)減小起始間隙"過小時.但當(dāng)〃過小時，又容易引起擊穿，同時加工精度要求也高了。

為此，一般是在極板間放置云母、塑料膜等介電常數(shù)高的物質(zhì)來改善這種情況。在實際應(yīng)用中，為了提高

靈敏度，減小非線性，可采用差動式結(jié)構(gòu)。

3.有一平面直線位移差動傳感器特性其測量電路采用變壓器交流電橋，結(jié)構(gòu)組成如圖所示。電容傳感器起

始時瓦=》2=8=200mm,m=a2=20mm極距rf=2mm,極間介質(zhì)為空氣，測量電路"i=3sinofV,且試求當(dāng)

動極板上輸入一位移量△x=5mm時，電橋輸出電壓W）。

題3圖

解：根據(jù)測量電路可得

/mV

4。變間隙電容傳感器的測量電路為運算放大器電路，如圖所示.Co=2OOpF,傳感器的起始電容量Cxo=2OpF,

定動極板距離曲=L5mm,運算放大器為理想放大器（即Kf8,，舟極大，輸入電壓"i=5sinsfV。

求當(dāng)電容傳感動極板上輸入一位移量△x=0.15mm使do減小時，電路輸出電壓疑為多少？

解：由測量電路可得

/V

5.如圖3-22所示正方形平板電容器，極板長度a=4cm,極板間距離（5=O.2mm.若用此變面積型傳感器測量

位移X,試計算該傳感器的靈敏度并畫出傳感器的特性曲線.極板間介質(zhì)為空氣,。

解：這是個變面積型電容傳感器，共有4個小電容并聯(lián)組成。

/pF

（x的單位為米）

/pF

第四章電感式傳感器

1.影響差動變壓器輸出線性度和靈敏度的主要因素是什么？

答：影響差動變壓器輸出線性度和靈敏度的主要因素是:傳感器幾何尺寸、線圈電氣參數(shù)的對稱性、磁性材

料的殘余應(yīng)力、測量電路零點殘余電動勢等。

2.電渦流式傳感器的靈敏度主要受哪些因素影響?它的主要優(yōu)點是什么？

答：電渦流式傳感器的靈敏度主要受導(dǎo)體的電導(dǎo)率、磁導(dǎo)率、幾何形狀，線圈的幾何參數(shù)，激勵電流頻率以

及線圈到被測導(dǎo)體間的距離等因素影響。電渦流式傳感結(jié)構(gòu)簡單、頻率響應(yīng)寬、靈敏度高、測量范圍大、

抗干憂能力強，特別是有非接觸測量的優(yōu)點，因此在工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的各個領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。

3.試說明圖4。12所示的差動相敏檢波電路的工作原理。

答：如圖所示，設(shè)差動電感傳感器的線圈阻抗分別為Z1和Z2.當(dāng)銜鐵處于中間位置時，Z1=Z2=Z,電橋處于

平衡狀態(tài)，C點電位等于D點地位，電表指示為零。

當(dāng)銜鐵上移，上部線圈阻抗增大,zi=z+4z,則下部線圈阻抗減少,Z2=z-az。如果輸入交流電壓為正

半周，則A點電位為正，B點電位為負，二極管V1、V4導(dǎo)通，V2、V3截止。在A-E-C—B支路中,C點電

位由于Zi增大而比平衡時的C點電位降低；而在A—F—DB支中中,D點電位由于Zz的降低而比平衡時

D點的電位增高，所以D點電位高于C點電位,直流電壓表正向偏轉(zhuǎn)。

如果輸入交流電壓為負半周，A點電位為負,B點電位為正，二極管V2、V3導(dǎo)通，Vi、V4截止，則在

A-F-C-B支中中，C點電位由于Z2減少而比平衡時降低（平衡時，輸入電壓若為負半周，即B點電位為

正，A點電位為負,C點相對于B點為負電位，Zz減少時,C點電位更負）；而在A-E-D-B支路中，D點電

位由于Zi的增加而比平衡時的電位增高，所以仍然是D點電位高于C點電位，電壓表正向偏轉(zhuǎn)。

同樣可以得出結(jié)果:當(dāng)銜鐵下移時，電壓表總是反向偏轉(zhuǎn)，輸出為負。

4。如圖所示的差動電感式傳感器的橋式測量電路，Li、心為傳感器的兩差動電感線圈的電感，其初始值

均為Ri、處為標準電阻，"為電源電壓。試寫出輸出電壓"0與傳感器電感變化量AL間的關(guān)系。

解:輸出與輸入的關(guān)系是

若電感增量無窮小，且兩個電阻均為R,貝I：

題4圖題5圖

5.如圖所示為一差動整流電路，試分析電路的工作原理。

答：這是簡單的電壓輸出型，動鐵芯移動時引起上下兩個全波整流電路輸出差動電壓，中間可調(diào)整零位，

輸出電壓與鐵芯位移成正比。這種電路由二極管的非線性影響以及二極管正向飽和壓降和反向漏電流的不

利影響較大.

第五章熱電偶傳感器

1.什么是金屬導(dǎo)體的熱電效應(yīng)?試說明熱電偶的測溫原理。

答：熱電效應(yīng)就是兩種不同的導(dǎo)體或半導(dǎo)體A和B組成一個回路，其兩端相互連接時,只要兩結(jié)點處的溫度

不同，回路中就會產(chǎn)生一個電動勢，該電動勢的方向和大小與導(dǎo)體的材料及兩接點的溫度有關(guān)。熱電偶測

溫就是利用這種熱電效應(yīng)進行的，將熱電偶的熱端插入被測物，冷端接進儀表，就能測量溫度.

2.試分析金屬導(dǎo)體產(chǎn)生接觸電動勢和溫差電動勢的原因。

答：當(dāng)A和B兩種不同材料的導(dǎo)體接觸時，由于兩者內(nèi)部單位體積的自由電子數(shù)目不同（即電子密度不同）,

因此,電子在兩個方向上擴散的速率就不一樣。現(xiàn)假設(shè)導(dǎo)體A的自由電子密度大于導(dǎo)體B的自由電子密度，

則導(dǎo)體A擴散到導(dǎo)體B的電子數(shù)要比導(dǎo)體B擴散到導(dǎo)體A的電子數(shù)大。所以導(dǎo)體A失去電子帶正電荷，導(dǎo)

體B得到電子帶負電荷,于是，在A、B兩導(dǎo)體的接觸界面上便形成一個由A到B的電場。該電場的方向

與擴散進行的方向相反，它將引起反方向的電子轉(zhuǎn)移，阻礙擴散作用的繼續(xù)進行。當(dāng)擴散作用與阻礙擴散作

用相等時，即自導(dǎo)體A擴散到導(dǎo)體B的自由電子數(shù)與在電場作用下自導(dǎo)體B到導(dǎo)體A的自由電子數(shù)相等

時，便處于一種動態(tài)平衡狀態(tài)。在這種狀態(tài)下，A與B兩導(dǎo)體的接觸處就產(chǎn)生了電位差，稱為接觸電動勢。

對于導(dǎo)體A或B,將其兩端分別置于不同的溫度場t、to中（t〉to）。在導(dǎo)體內(nèi)部，熱端的自由電子具有較

大的動能，向冷端移動，從而使熱端失去電子帶正電荷，冷端得到電子帶負電荷。這樣，導(dǎo)體兩端便產(chǎn)生

了一個由熱端指向冷端的靜電場。該電場阻止電子從熱端繼續(xù)跑到冷端并使電子反方向移動，最后也達到

了動態(tài)平衡狀態(tài)。這樣，導(dǎo)體兩端便產(chǎn)生了電位差，我們將該電位差稱為溫差電動勢。

3.簡述熱電偶的幾個重要定律，并分別說明它們的實用價值.

答：一是勻質(zhì)導(dǎo)體定律：如果熱電偶回路中的兩個熱電極材料相同，無論兩接點的溫度如何，熱電動勢為零。

根據(jù)這個定律，可以檢驗兩個熱電極材料成分是否相同，也可以檢查熱電極材料的均勻性。

二是中間導(dǎo)體定律：在熱電偶回路中接入第三種導(dǎo)體，只要第三種導(dǎo)體的兩接點溫度相同，則回路中

總的熱電動勢不變.它使我們可以方便地在回路中直接接入各種類型的顯示儀表或調(diào)節(jié)器，也可以將熱電偶

的兩端不焊接而直接插入液態(tài)金屬中或直接焊在金屬表面進行溫度測量。

三是標準電極定律：如果兩種導(dǎo)體分別與第三種導(dǎo)體組成的熱電偶所產(chǎn)生的熱電動勢已知，則由這兩

種導(dǎo)體組成的熱電偶所產(chǎn)生的熱電動勢也就已知.只要測得各種金屬與純伯組成的熱電偶的熱電動勢，則各

種金屬之間相互組合而成的熱電偶的熱電動勢可直接計算出來.

四是中間溫度定律：熱電偶在兩接點溫度t、to時的熱電動勢等于該熱電偶在接點溫度為t、3和tn、to

時的相應(yīng)熱電動勢的代數(shù)和。中間溫度定律為補償導(dǎo)線的使用提供了理論依據(jù)。

4.試述熱電偶冷端溫度補償?shù)膸追N主要方法和補償原理。

答：熱電偶冷端溫度補償?shù)姆椒ㄖ饕校阂皇抢涠撕銣胤?這種方法將熱電偶的冷端放在恒溫場合，有

恒溫器和其他恒溫器兩種；二是補償導(dǎo)線法。將熱電偶的冷端延伸到溫度恒定的場所(如儀表室)，其實質(zhì)

是相當(dāng)于將熱電極延長.根據(jù)中間溫度定律，只要熱電偶和補償導(dǎo)線的二個接點溫度一致，是不會影響熱電

動勢輸出的;三是計算修正法.修正公式為:；四是電橋補償法。利用不平衡電橋產(chǎn)生的電動勢補償熱電偶因

冷端波動引起的熱電動勢的變化，工作原理如下圖所示。

圖中，e為熱電偶產(chǎn)生的熱電動勢，U為回路的輸出電壓?；芈分写恿艘粋€補償電橋。Ri?R5及

RCM均為橋臂電阻.RCM是用漆包銅絲繞制成的,它和熱電偶的冷端感受同一溫度。R1~R5均用錦銅絲繞成,

阻值穩(wěn)定.在橋路設(shè)計時，使Ri=Rz,并且Ri、Rz的阻值要比橋路中其他電阻大得多。這樣，即使電橋中其

他電阻的阻值發(fā)生變化，左右兩橋臂中的電流卻差不多保持不變，從而認為其具有恒流特性。線路設(shè)計使

得11=12=1/2=0。5mA。

回路輸出電壓U為熱電偶的熱電動勢e、橋臂電阻RCM的壓降URCM及另一橋臂電阻Rs的壓降UR5

二者的代數(shù)和：

當(dāng)熱電偶的熱端溫度一定，冷端溫度升高時，熱電動勢將會減小。與此同時,銅電阻RCM的阻值將增大,

從而使URCM增大，由此達到了補償?shù)哪康摹?/p>

自動補償?shù)臈l件應(yīng)為

5.用銀銘-銀硅(K)熱電偶測量溫度，已知冷端溫度為40℃,用高精度毫伏表測得這時的熱電動勢為

29.188mV,求被測點的溫度。

解：由銀格-銀硅熱電偶分度表查出E(40,0)=1。638mV,根據(jù)式(5—2-1)計算出

再通過分度表查出其對應(yīng)的實際溫度為

℃

6.已知伯銬io—伯(S)熱電偶的冷端溫度to=25℃,現(xiàn)測得熱電動勢E(t,to)=11.712mV,求熱端溫度

是多少度？

解：由的銬io-伯熱電偶分度表查出E(25,0)=0。161mV,根據(jù)式(5—2—1)計算出

再通過分度表查出其對應(yīng)的實際溫度為

℃

7.已知銀鋁-銀硅(K)熱電偶的熱端溫度t=800℃,冷端溫度to=25℃,求E(t,to)是多少毫伏？

解:由銀銘-銀硅熱電偶分度表可查得E(800,0)=33。275mV,E(25,0)=1。024mV,故可得

E(800,5)=33。275-1。024=32.251mV

8.現(xiàn)用一支銀格一康銅(E)熱電偶測溫。其冷端溫度為30℃,動圈顯示儀表(機械零位在0e)指示值為400℃,

則認為熱端實際溫度為430℃,對不對？為什么？正確值是多少？

解：不對，因為儀表的機械零位在crc,正確值為4o(rc.

9.如圖5.14所示之測溫回路，熱電偶的分度號為K,毫伏表的示值應(yīng)為多少度？

答：毫伏表的示值應(yīng)為Qi—ti—60)℃o

10.用銀銘-銀硅(K)熱電偶測量某爐溫的測量系統(tǒng)如圖5。15所示，已知:冷端溫度固定在0℃,to=3O℃,

儀表指示溫度為210℃,后來發(fā)現(xiàn)由于工作上的疏忽把補償導(dǎo)線，相互接錯了，問：爐溫的實際溫度t為

多少度？

解：實際溫度應(yīng)為270C,因為接反后不但沒有補償?shù)?，還抵消了30℃,故應(yīng)該加上60℃.

圖5。14圖5。15

第六章電壓傳感器

1.為什么說壓電式傳感器只適用于動態(tài)測量而不能用于靜態(tài)測量？

答:因為壓電式傳感器是將被子測量轉(zhuǎn)換成壓電晶體的電荷量，可等效成一定的電容，如被測量為靜態(tài)時，很

難將電荷轉(zhuǎn)換成一定的電壓信號輸出，故只能用于動態(tài)測量。

2.壓電式傳感器測量電路的作用是什么？其核心是解決什么問題？

答：壓電式傳感器測量電路的作用是將壓電晶體產(chǎn)生的電荷轉(zhuǎn)換為電壓信號輸出，其核心是要解決微弱信號

的轉(zhuǎn)換與放大，得到足夠強的輸出信號.

3.一壓電式傳感器的靈敏度Ki=10pC/MPa,連接靈敏度K2=0。008V/pC的電荷放大器