《电气测试技术》-复习

电气测试技术—复习

1、石英晶体为例简述压电效应产生的原理

2、如图所示变压器式传感器差分整流电路全波电压输出原理图，试分析其工作原理。

3、证明①（线性）电位器式传感器由于测量电路中负载电阻R L带来的负载误差

％

％＝100

1

1

1

100

U

U

U

L

L

⨯

⎥

⎦

⎤

⎢

⎣

⎡

+

-

⨯

-

=

r)

-

mr(1

δ，假设

max

x

R

R

r=；

L

max

R

R

m=。

4、试证明热电偶的中间导体定律

5、由热电偶工作原理可知，热电偶输出热电势和工作端与冷端的温差有关，在实际的测量过程中，要对热电偶冷端温度进行处理，经常使用能自动补偿冷端温度波动的补偿电桥，如图所示，试分析此电路的工作原理

6、测得某检测装置的一组输入输出数据如下：

X 0.9 2.5 3.3 4.5 5.7 6.7

Y 1.1 1.6 2.6 3.2 4.0 5.0

试用最小二乘法拟合直线，求其线性度和灵敏度

7、霍尔元件采用分流电阻法的温度补偿电路，如图所示。试详细推导和分析分流电阻法。

8、采用四片相同的金属丝应变片（K=2），将其贴在实心圆柱形测力弹性元件上。力F＝1000kg。圆柱断面半径r=1cm，E=2×107N/cm2,μ=0.3。求：

（1）画出应变片在圆柱上贴粘位置和相应测量桥路原理图；

（2）各应变片的应变 的值，电阻相对变化量；

（3）若U=6V，桥路输出电压U0；

（4）此种测量方式能否补偿环境温度的影响，说明理由。

9、一台变间隙式平板电容传感器，其极板直径D=8mm，极板间初始间距d0=1mm.，极板间介质为空气，其介电常数ε0=8.85×10-12F/m。试求：

（1）初始电容C0；

（2）当传感器工作时，间隙减小∆d=10µm，则其电容量变化∆C；

（3）如果测量电路的灵敏K u=100mV/pF，则在∆d=±1µm时的输出电压U0。10、热电阻测量电路采用三线连接法，测温电桥电路如图所示。

（1）试说明电路工作原理；

（2）已知R t是P t100铂电阻，且其测量温度为t=50℃，试计算出R t的值和R a 的值；

（3）电路中已知R1、R2、R3和E，试计算电桥的输出电压V AB。

（其中（R1=10KΩ，R2=5KΩ，R3=10KΩ，E=5V，A=3.940×10-3/℃，B＝-5.802×10-7/℃，C=-4.274×10-12/℃）

11、一个量程为10kN的应变式测力传感器，其弹性元件为薄壁圆筒轴向受力，外径20mm，内径18mm，在其表面粘贴八各应变片，四个沿周向粘贴，应变片的电阻值均为120Ω，灵敏度为2.0，波松比为0.3，材料弹性模量E=2.1×1011Pa。要求：

（1）绘出弹性元件贴片位置及全桥电路；

（2）计算传感器在满量程时，各应变片电阻变化；

（3）当桥路的供电电压为10V时，计算传感器的输出电压。

12、压电式加速度传感器与电荷放大器连接，电荷放大器又与一函数记录仪连接，

已知传感器的电荷灵敏度K

q =100PC/g，电荷放大器的反馈电容为C

f

＝0.001uF，

被测加速度a=0.5g，求：

（1）电荷放大器的输出电压V

0=？电荷放大器的灵敏度K

u

=？

（2）如果函数记录仪的灵敏度K

v

=20mm/mv，求记录仪在纸上移动的距离y=?

（3）画出系统框图，求其总灵敏度K

=?

13、如图所示，试证明热电偶的标准电极定律

14、热电阻测温电桥的三线接法，如图所示。试分析电路的工作原理。

15、一个量程为10kN 的应变式测力传感器，其弹性元件为薄壁圆筒轴向受力，外径20mm ，内径18mm ，在其表面粘贴八各应变片，四个沿周向粘贴，应变片的电阻值均为120Ω，灵敏度为2.0，波松比为0.3，材料弹性模量E=2.1×1011Pa 。要求：

（1）绘出弹性元件贴片位置及全桥电路；

（2）计算传感器在满量程时，各应变片电阻变化；

（3）当桥路的供电电压为10V 时，计算传感器的输出电压。

16、某种压电材料的压电特性可以用它的压电常数矩阵表示如下：

⎥⎥⎥⎦

⎤

⎢⎢⎢⎣⎡=3635

34

33

32

31

262524232221

161514131211

][d d d d d d d d d d d d d d d d d d D 试分析压电常数矩阵的物理意义。

17、额定载荷为8t 的圆柱形电阻应变传感器，其展开图如图所示。未受载荷时四片应变片阻值均为120Ω，允许功耗208.35mW,传感器电压灵敏度kU=0.008V/V ，应变片灵敏度系数k=2。 （1）、画出桥路接线图； （2）、求桥路供桥电压； （3）、荷载4t 和8t 时，桥路输出电压分别是多少？ （4）、荷载4t 时，R1~R4的阻值分别是多少？

18、已知某霍尔元件的尺寸为长L=10mm ，宽b=3.5mm ，厚d=1mm 。沿长度L 方向通以电流I=1.0mA ，在垂直于b ×d 两个方向上加均匀磁场B=0.3T ，输出霍尔电势U H =6.55mV 。求该霍尔元件的灵敏度系数K H 和载流子浓度n 。已知电子电量q=-1.6×1019C 。

（1）由B I K U H H ⨯⨯=，可得：

T A V B I U K H H ⋅=⨯⨯⨯=⨯=--/83.213

.0100.11055.633

（2）由d

q n K H ⨯⨯-

=1

，可得：

3203

1933/1086.210

106.11055.63

.0100.11m C d q U B I d q K n H H ⨯=⨯⨯⨯⨯⨯⨯=⨯⨯⨯-=⨯⨯-=----

19、推导差动自感式传感器的灵敏度，并与单极式相比较。 解：

（1）单极式自感式传感器的灵敏度为：

假设初始电感为：0

020l 2S W L μ=

当气隙变化为：l l l 01∆+=时，电感为：)

l l (2S W L 00

021∆μ+=

电感的变化量为：0

00020002000201l l

11l l

l 2S W l 2S W )l l (2S W L L L ∆∆μμ∆μ∆+

⨯

⨯-=-+=-=