自动化检测技术及仪表习题样本

1.按仪表工业规定，仪表精准度可划分为若干级别，精度数字越小，其精度越高。

2.传感器普通由敏感元件和转换元件构成。

3.仪表精度不但与绝对误差关于，还与仪表测量范畴关于。

4. 金属电阻应变式传感器是一种运用金属电阻应变片将应变转换成电阻变化传感器。

5.半导体应变片原理是半导体材料电阻率随作用应力而变化现象称为半导体材料压阻效应。

6. 电感式传感器 分为自感式和互感式两种传感器，互感式传感器又分为差动变压器和电涡流式传感器。

7. 采用差动变间隙式构造电感传感器是为了改进传感器敏捷度和线性度。

8.平板电容传感器电容量 d S

C ε=，柱形电容器电容量 d

D L C ln 2πε=。

9. 压电晶体压电效应产生是由于晶格构造在机械力作用下发生变形所引起。

10.重要压电晶体有两种：石英和水溶性压电晶体。

11.磁电式传感器基于电磁感应原理。

12.半导体热敏电阻分为：正温度系数PTC 、负温度系数NTC 、临界温度系数CTR 三种。临界温度系数热敏电阻通惯用于开关元件。

13.负温度系数热敏电阻电阻-温度特性是：

14.热敏电阻伏安特性是：在稳态下，通过热敏电阻电流I 与其两端之间电压U 关系，称为热敏电阻伏-安特性。

15. 热电偶测量温度原理是基于热电效应 。

16.热电阻测量线路采用直流电桥线路，重要考虑其引线电阻和接触电阻影响，常采用三线接法和四线接法（普通为实验室用）。

17. 热电偶连接补偿导线时，一定要注旨在一定温度范畴内，补偿导线与配对热电偶具备相似或相近热电特性。

18.光电转速计重要有反射式和直射式两种基本类型。

19.光纤传感器普通由光源、敏感元件、光纤、光敏元件（光电接受）和信号解决系统构成。

20.光纤传感器按工作原理分为功能型光纤传感器和传光型光纤传感器。

21.莫尔条纹：光栅常数相似两块光栅互相叠合在一起时，若两光栅刻线之间保持很小夹角θ，由于遮光效应，在近于垂直栅线方向浮现若干明暗相间条纹，即莫尔条纹。

22.角数字编码器又称码盘，它是测量轴角位置和位移办法之一，它具备很高精准度、辨别率和可靠性。

23. 角数字编码器（码盘）分为增量式编码器和绝对式编码器两种。

24.循环码编码特点是相邻两码之间只有一位变化。

25.热导式气体传感器原理是依照不同种类、不同浓度气体，其热导率不同，在同样加热条件下，其温度也不同，进而气敏检测元件电阻也不同来检测某气体浓度。

二1.有三台测温仪表，量程均为0~800℃，精度级别分别为2.5级、2.0级和1.5级，现要测量500℃温度，规定相对误差不超过2.5％，选那台仪表合理?

解：2.5级时最大绝对误差值为20℃，测量500℃时相对误差为4％；2.0级时最大绝对误差值为16℃，测量500℃时相对误差为3.2％；1.5级时最大绝对误差值为12℃，测量500℃时相对误差为2.4％。因而，应当选用

1.5级测温仪器。

2.热电阻测量时采用何种测量电路?为什么要采用这种测量电路?阐明这种电路工作原理。

答：普通采用电桥电路作为测量电路。为了克服环境温度影响常采用下图所示三导线四分之一电桥电路。由于采用这种电路，热电阻两根引线电阻值被分派在两个相邻桥臂中，如果t t R R 21=，则由于环境温度变化引起引线电阻值变化导致误差被互相抵消。

3什么是金属导体热电效应?试阐明热电偶测温原理。

答：热电效应就是两种不同导体或半导体A 和B 构成一种回路，其两端互相连接时，只要两结点处温度不同，回路中就会产生一种电动势，该电动势方向和大小与导体材料及两接点温度关于。热电偶测温就是运用这种热电效应进行，将热电偶热端插入被测物，冷端接进仪表，就能测量温度。

4.简述热电偶几种重要定律，并分别阐明它们实用价值。

答：一是匀质导体定律：如果热电偶回路中两个热电极材料相似，无论两接点温度如何，热电动势为零。依照这个定律，可以检查两个热电极材料成分与否相似，也可以检查热电极材料均匀性。

二是中间导体定律：在热电偶回路中接入第三种导体，只要第三种导体两接点温度相似，则回路中总热电动势不变。它使咱们可以以便地在回路中直接接入各种类型显示仪表或调节器，也可以将热电偶两端不焊接而直接插入液态金属中或直接焊在金属表面进行温度测量。

三是原则电极定律：如果两种导体分别与第三种导体构成热电偶所产生热电动势已知，则由这两种导体构成热电偶所产生热电动势也就已知。只要测得各种金属与纯铂构成热电偶热电动势，则各种金属之间互相组合而成热电偶热电动势可直接计算出来。

四是中间温度定律：热电偶在两接点温度t 、t 0时热电动势等于该热电偶在接点温度为t 、t n 和t n 、t 0时相应热电动势代数和。中间温度定律为补偿导线使用提供了理论根据。

5．试述热电偶冷端温度补偿几种重要办法和补偿原理。

答：热电偶冷端温度补偿办法重要有：一是冷端恒温法。这种办法将热电偶冷端放在恒温场合，有0℃恒温器和其她恒温器两种；二是补偿导线法。将热电偶冷端延伸到温度恒定场合(如仪表室)，其实质是相称于将热电极延长。依照中间温度定律，只要热电偶和补偿导线二个接点温度一致，是不会影响热电动势输出；三是计算修正法。修正公式为：)t ,(t E )t (t,E )t (t,E 01AB 1AB 0AB +=；四是电桥补偿法。运用不平衡电桥产生电动势补偿热电偶因冷端波动引起热电动势变化，工作原理如下图所示。

t 图中，e 为热电偶产生热电动势，U 为回路输出电压。回路中串接了一种补偿电桥。R 1~R 5及R CM 均为桥臂电阻。R CM 是用漆包铜丝绕制成，它和热电偶冷端感受同一温度。R 1~R 5均用锰铜丝绕成，阻值稳定。在桥路设

计时，使R 1=R 2，并且R 1、R 2阻值要比桥路中其她电阻大得多。这样，虽然电桥中其她电阻阻值发生变化，左右两桥臂中电流却差不多保持不变，从而以为其具备恒流特性。线路设计使得I 1=I 2=I/2=0.5mA 。

回路输出电压U 为热电偶热电动势e 、桥臂电阻R CM 压降U RCM 及另一桥臂电阻R 5压降U R5三者代数和：

R5RCM U -U e U +=

当热电偶热端温度一定，冷端温度升高时，热电动势将会减小。与此同步，铜电阻R CM 阻值将增大，从而使U RCM 增大，由此达到了补偿目。

自动补偿条件应为

t R I e CM 1?=?α

6．用镍铬-镍硅(K)热电偶测量温度，已知冷端温度为40℃，用高精度毫伏表测得这时热电动势为29.188mV ，求被测点温度。

解：由镍铬-镍硅热电偶分度表查出E(40，0)=1.638mV ，计算出

30.826mV 1.638)mV (29.188E(t,0)=+=

再通过度度表查出其相应实际温度为

9.740129

.29275.3310029.129)-(30.826700t =-?+

=℃ 7．已知铂铑10-铂(S)热电偶冷端温度t 0＝25℃，现测得热电动势E(t ，t 0)＝11.712mV ，求热端温度是多少度? 解：由铂铑10-铂热电偶分度表查出E(25，0)=0.161mV ，依照式计算出

11.873mV 0.161)mV (11.712E(t,0)=+=

再通过度度表查出其相应实际温度为

8.1216851

.11159.1310011.851)-(11.8731200t =-?+

=℃

8．已知镍铬-镍硅(K)热电偶热端温度t ＝800℃，冷端温度t 0＝25℃，求E(t ，to)是多少毫伏?

解：由镍铬-镍硅热电偶分度表可查得E(800，0)=33.275mV ，E(25，0)=1.024 mV ，故可得

E(800，5)=33.275-1.024=32.251mV

9．现用一支镍铬-康铜(E)热电偶测温。其冷端温度为30℃，动圈显示仪表(机械零位在0℃)批示值为400℃，则以为热端实际温度为430℃，对不对?为什么?对的值是多少?

解：不对，由于仪表机械零位在0℃，对的值为400℃。

10．如图5.14所示之测温回路，热电偶分度号为K ，毫伏表达值应为多少度?

答：毫伏表达值应为(t 1-t 2-60)℃。

11．用镍铬-镍硅(K)热电偶测量某炉温测量系统如图所示，已知：冷端温度固定在0℃，t 0＝30℃，仪表批示温度为210℃，日后发现由于工作上疏忽把补偿导线B A ''和，互相接错了，问：炉温实际温度t 为多少度? 解：实际温度应为270℃，由于接反后不但没有补偿到，还抵消了30℃，故应当加上60℃。

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图1 图2

12..热电偶测温为什么要进行冷端补偿？

热电偶热电势大小与其两端温度关于，其温度-热电势关系曲线是在冷端温度为0?C 时分度，在实际应 用中，由于热电偶冷端暴露在空间受到周边环境温度影响，因此冷端温度不也许保持在0?C 不变，也不也许固定在某个温度不变，而热电势既决定于热端温度， 也决定于冷端温度，因此如果冷端温度自由变化，必然会引起测量误差，为了消除这种误差，必然进行冷端补偿。

13.电磁流量计测量原理？

电磁流量计是依照法拉第电磁感应原理制成一种流量计，当被测导电液体流过管道时，切割磁力线，于是在和磁场及流动方向垂直方向上产生感应电势，其值和被测流体流速成比例。因而测量感应电势就可以测出被测导电液体流量。