第2章例题与习题课件.ppt

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1、第二章例题与习题1.检测元件在检测系统中有什么作用?答:检测元件是敏感元件和转换元件的总称。敏感元件是检测仪表和检测系统的关键,决定了被测量的可测范围、测量准确度和仪表的使用条件。作为仪表的设计者,首先要对敏感元件进行很好的选择。另外,转换元件的设计也非常重要,转换元件将敏感元件的输出转换成其他形式的物理量,以便于信号的传输、处理和显示。2应变片:1)说明电阻应变片的组成和种类,什么是电阻应变片的灵敏度?2)金属材料与半导体材料的电阻应变片效应有什么不同?3)温度变化对电阻应变片的输出有何影响?常用的应变片温度补偿的方法有哪些?4)一个电阻值为25OΩ的电阻应变片,当感

2、受应变为1.5X10一4时,其电阻变化为0.15Ω,问该应变片的灵敏度系数是多少?5)与金属应变片相比,半导体应变片有哪些优点?1)说明电阻应变片的组成和种类,什么是电阻应变片的灵敏度?答:电阻应变片有金属应变片和半导体应变片两大类。金属应变片又有丝式和箔式两种;半导体应变片主要有体型半导体应变片、薄膜型半导体应变片和扩散型半导体应变片三种。电阻应变片的灵敏度,即应变灵敏系数K的定义是:应变片阻值的相对变化与应变ε之比,2)金属材料与半导体材料的电阻应变片效应有什么不同?答:电阻应变效应由两项组成,即由于尺寸变化引起的几何尺寸效应和应变引起电阻率变化的压阻效应。对金属来

3、说主要是前者,而半导体主要是后者。3)温度变化对电阻应变片的输出有何影响?常用的应变片温度补偿的方法有哪些?答:温度变化会引起电阻应变片的阻值变化,原因有二:①应变片电阻具有电阻温度系数;②弹性元件与应变片电阻两者的线胀系数不同,即使是在无外力作用的情况下,温度的变化也会引起应变片电阻值的改变。因此在测量中必须采取适当的补偿措施。通常的补偿方法如图所示,电源电压Us,采用桥式测量电路,Rl为工作应变片,R2:为补偿应变片,两个应变片安装在弹性元件的不同部位,使得在外力的作用下,其中一片受压,另一片受拉,R3、R4为平衡电阻。常温下,不受外力作用时,Rl=R2=R3=R4

4、,输出电压Uo为0,温度变化时,Rl、R2的阻值同时变化,不影响电桥平衡;注意:外力作用时,Rl、R2的阻值一增一减,提高了输出的灵敏度。如果R3、R4也选择电阻应变片,安装方式使得Rl、R4受压时,R2、R3受拉,则能进一步提高电桥输出的灵敏度。4)一个电阻值为250Ω的电阻应变片,当感受应变为1.5×10一4时,其电阻变化为0.15Ω,问该应变片的灵敏度系数是多少?解:5)与金属应变片相比,半导体应变片有哪些优点?答:金属应变片具有性能稳定、准确度高的优点;但应变灵敏度系数K较小,对粘贴工艺要求严格,不利于生产和使用。半导体应变片的主要优点是灵敏度高,比金属高50~

5、80倍,尺寸小,滞后小,动态特性好;缺点是温度稳定性差,应变大时非线性严重。3热电阻元件热电阻式检测元件主要分成几种?各有什么特点?各适应什么场合?答:分类:金属热电阻,半导体热电阻。金属热电偶:应用于工业温度测量,具有正温度系数;复制性好。三线制接线。铜电阻:电阻系数大,线性好;适用于小于150℃时非氧化性介质。铂电阻:物理化学性质较稳定,耐氧化性较强,适用于-200~850℃。半导体热电偶:电阻温度系数大,灵敏度高;电阻阻值高,可忽略导线电阻影响;体积小,热惯性小。测量范围:-100~300℃。热电偶1)根据热电偶的基本定律,当发生下列情况时热电偶回路中总电势如何变

6、化(增大,减少,不变,不确定)?①t升高,t0不变;②t不变,t0升高;③t和t0同时升高相同的温度;④t和t0同时降低相同的温度;⑤t0端断开,接入另一均质导体,两连接点温度都为t0;⑥t0端断开,接入一小电阻,两连接点温度都为t0;答:①:增加;②:减少;③、④:不确定;⑤、⑥:不变2)根据热电偶的基本定律,在热电偶回路中,当发生下列情况时,该回路中总电势如何变化(增大,减少,不变,不确定)?①如下图所示的热电偶回路中,如果A'和B'为同一均质导线,Q端的温度不等于t0;②如下图所示的热电偶回路中,如果A‘和B’,为不同导线,Q端的温度等于t0.③A‘、B’为不同的

7、导线,Q端温度不等于t0答①、②:不变③:不确定3)请求出图示隔热电偶回路的热电势。解:①②③4)用铂铑10-铂(分度号S)的热电偶测温,已知参比端温度为20℃,测得热电势E(t,20)=11.30mV,试求被测温度t?解:铂铑10-铂热电偶分度表查热电偶的分度表知:E(20,0)=0.113mVE(t,0)=E(t,20)+E(20,0)=11.30+0.113=11.413mV查表得:t=1155℃5)用镍铬-铜镍(分度号E)的热电偶测温,已知参比端温度为25℃,检测端温度为506℃,求产生的热电势是多少?解:镍铬-铜镍热电偶分度表E

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