第2章例題與習題課件.ppt

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1、第二章例題與習題1.檢測元件在檢測系統(tǒng)中有什么作用？答：檢測元件是敏感元件和轉(zhuǎn)換元件的總稱。敏感元件是檢測儀表和檢測系統(tǒng)的關(guān)鍵，決定了被測量的可測范圍、測量準確度和儀表的使用條件。作為儀表的設(shè)計者，首先要對敏感元件進行很好的選擇。另外，轉(zhuǎn)換元件的設(shè)計也非常重要，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，以便于信號的傳輸、處理和顯示。2應(yīng)變片：1）說明電阻應(yīng)變片的組成和種類，什么是電阻應(yīng)變片的靈敏度？2）金屬材料與半導(dǎo)體材料的電阻應(yīng)變片效應(yīng)有什么不同？3）溫度變化對電阻應(yīng)變片的輸出有何影響？常用的應(yīng)變片溫度補償?shù)姆椒ㄓ心男?）一個電阻值為25OΩ的電阻應(yīng)變片，當感

2、受應(yīng)變?yōu)?.5X10一4時，其電阻變化為0.15Ω，問該應(yīng)變片的靈敏度系數(shù)是多少？5）與金屬應(yīng)變片相比，半導(dǎo)體應(yīng)變片有哪些優(yōu)點？1）說明電阻應(yīng)變片的組成和種類，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。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)變片和擴散型半導(dǎo)體應(yīng)變片三種。電阻應(yīng)變片的靈敏度，即應(yīng)變靈敏系數(shù)K的定義是：應(yīng)變片阻值的相對變化與應(yīng)變ε之比，2）金屬材料與半導(dǎo)體材料的電阻應(yīng)變片效應(yīng)有什么不同？答：電阻應(yīng)變效應(yīng)由兩項組成，即由于尺寸變化引起的幾何尺寸效應(yīng)和應(yīng)變引起電阻率變化的壓阻效應(yīng)。對金屬來

3、說主要是前者，而半導(dǎo)體主要是后者。3）溫度變化對電阻應(yīng)變片的輸出有何影響？常用的應(yīng)變片溫度補償?shù)姆椒ㄓ心男?？答：溫度變化會引起電阻?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)變片電阻兩者的線脹系數(shù)不同，即使是在無外力作用的情況下，溫度的變化也會引起應(yīng)變片電阻值的改變。因此在測量中必須采取適當?shù)难a償措施。通常的補償方法如圖所示，電源電壓Us，采用橋式測量電路，Rl為工作應(yīng)變片，R2：為補償應(yīng)變片，兩個應(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，Rl=R2=R3=R4

4、，輸出電壓Uo為0,溫度變化時，Rl、R2的阻值同時變化，不影響電橋平衡；注意：外力作用時，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，R2、R3受拉，則能進一步提高電橋輸出的靈敏度。4）一個電阻值為250Ω的電阻應(yīng)變片，當感受應(yīng)變?yōu)?.5×10一4時，其電阻變化為0.15Ω，問該應(yīng)變片的靈敏度系數(shù)是多少？解：5）與金屬應(yīng)變片相比，半導(dǎo)體應(yīng)變片有哪些優(yōu)點？答：金屬應(yīng)變片具有性能穩(wěn)定、準確度高的優(yōu)點；但應(yīng)變靈敏度系數(shù)K較小，對粘貼工藝要求嚴格，不利于生產(chǎn)和使用。半導(dǎo)體應(yīng)變片的主要優(yōu)點是靈敏度高，比金屬高50~

5、80倍，尺寸小，滯后小，動態(tài)特性好；缺點是溫度穩(wěn)定性差，應(yīng)變大時非線性嚴重。3熱電阻元件熱電阻式檢測元件主要分成幾種？各有什么特點？各適應(yīng)什么場合？答：分類：金屬熱電阻，半導(dǎo)體熱電阻。金屬熱電偶：應(yīng)用于工業(yè)溫度測量，具有正溫度系數(shù)；復(fù)制性好。三線制接線。銅電阻：電阻系數(shù)大，線性好；適用于小于150℃時非氧化性介質(zhì)。鉑電阻：物理化學性質(zhì)較穩(wěn)定，耐氧化性較強，適用于-200~850℃。半導(dǎo)體熱電偶：電阻溫度系數(shù)大，靈敏度高；電阻阻值高，可忽略導(dǎo)線電阻影響；體積小，熱慣性小。測量范圍：-100~300℃。熱電偶1）根據(jù)熱電偶的基本定律，當發(fā)生下列情況時熱電偶回路中總電勢如何變

6、化（增大，減少，不變，不確定）?①t升高，t0不變；②t不變，t0升高；③t和t0同時升高相同的溫度；④t和t0同時降低相同的溫度；⑤t0端斷開，接入另一均質(zhì)導(dǎo)體，兩連接點溫度都為t0；⑥t0端斷開，接入一小電阻，兩連接點溫度都為t0；答：①：增加；②：減少；③、④：不確定；⑤、⑥：不變2）根據(jù)熱電偶的基本定律，在熱電偶回路中，當發(fā)生下列情況時，該回路中總電勢如何變化（增大，減少，不變，不確定）?①如下圖所示的熱電偶回路中，如果A＇和B＇為同一均質(zhì)導(dǎo)線，Q端的溫度不等于t0；②如下圖所示的熱電偶回路中，如果A‘和B’，為不同導(dǎo)線，Q端的溫度等于t0．③A‘、B’為不同的

7、導(dǎo)線，Q端溫度不等于t0答①、②：不變③：不確定3）請求出圖示隔熱電偶回路的熱電勢。解：①②③4）用鉑銠10-鉑(分度號S)的熱電偶測溫，已知參比端溫度為20℃，測得熱電勢E(t,20)=11.30mV，試求被測溫度t？解：鉑銠10-鉑熱電偶分度表查熱電偶的分度表知：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）用鎳鉻-銅鎳(分度號E)的熱電偶測溫，已知參比端溫度為25℃，檢測端溫度為506℃，求產(chǎn)生的熱電勢是多少？解：鎳鉻-銅鎳熱電偶分度表E