最新自动化《检测技术及仪表》习题资料

1.按仪表工业规定，仪表的精确度可划分为若干等级，精度数字越小，其精度越高。

2.传感器通常由敏感元件和转换元件组成。

3.仪表的精度不仅与绝对误差有关，还与仪表的测量范围有关。

4. 金属电阻应变式传感器是一种利用金属电阻应变片将应变转换成电阻变化的传感器。

5.半导体应变片原理是半导体材料的电阻率随作用应力而变化的现象称为半导体材料的压阻效应。

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. 采用差动变间隙式结构的电感传感器是为了改善传感器的灵敏度和线性度。

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.

压电晶体压电效应的产生是由于晶格结构在机械力的作用下发生变形所引起的。

10.主要的压电晶体有两种：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。临界温度系数的热敏电阻通常用于开关元件。

13.负温度系数热敏电阻的电阻-温度特性是：

14.热敏电阻的伏安特性是：在稳态下，通过热敏电阻的电流I 与其两端之间的电压U 的关系，称为热敏电阻的伏-安特性。

15. 热电偶测量温度的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，主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（一般为实验室用）。

17. 热电偶连接补偿导线时，一定要注意在一定的温度范围内，补偿导线与配对的热电偶具有相同或相近的热电特性。

18.光电转速计主要有反射式和直射式两种基本类型。

19.光纤传感器一般由光源、敏感元件、光纤、光敏元件（光电接收）和信号处理系统组成。 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：光栅常数相同的两块光栅相互叠合在一起时，若两光栅刻线之间保持很小的夹角θ，由于遮光效应，在近于垂直栅线方向出现若干明暗相间的条纹，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的方法之一，它具有很高的精确度、分辨率和可靠性。

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.循环码编码的特点是相邻两码之间只有一位变化。

25.热导式气体传感器的原理是根据不同种类、不同浓度的气体，其热导率不同，在同样的加热条件下，其温度也不同，进而气敏检测元件的电阻也不同来检测某气体浓度的。

二1.有三台测温仪表，量程均为0~800℃，精度等级分别为2.5级、2.0级和1.5级，现要测量500℃的温度，

要求相对误差不超过2.5％，选那台仪表合理?

解：2.5级时的最大绝对误差值为20℃，测量500℃时的相对误差为4％；2.0级时的最大绝对误差值为16℃，测量500℃时的相对误差为3.2％；1.5级时的最大绝对误差值为12℃，测量500℃时的相对误差为2.4％。因此，应该选用1.5级的测温仪器。

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?说明这种电路的工作原理。

答：通常采用电桥电路作为测量电路。为了克服环境温度的影响常采用下图所示的三导线四分之一电桥电路。由于采用这种电路，热电阻的两根引线的电阻值被分配在两个相邻的桥臂中，如果t

t

R R 21 ，则由于环境温度变化引起的引线电阻值变化造成的误差被相互抵消。

3什么是金属导体的热电效应?试说明热电偶的测温原理。

答：热电效应就是两种不同的导体或半导体A 和B 组成一个回路，其两端相互连接时，只要两结点处的温度不同，回路中就会产生一个电动势，该电动势的方向和大小与导体的材料及两接点的温度有关。热电偶测温就是利用这种热电效应进行的，将热电偶的热端插入被测物，冷端接进仪表，就能测量温度。 4.简述热电偶的几个重要定律，并分别说明它们的实用价值。

答：一是匀质导体定律：如果热电偶回路中的两个热电极材料相同，无论两接点的温度如何，热电动势为零。根据这个定律，可以检验两个热电极材料成分是否相同，也可以检查热电极材料的均匀性。

二是中间导体定律：在热电偶回路中接入第三种导体，只要第三种导体的两接点温度相同，则回路中总的热电动势不变。它使我们可以方便地在回路中直接接入各种类型的显示仪表或调节器，也可以将热电偶的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。

三是标准电极定律：如果两种导体分别与第三种导体组成的热电偶所产生的热电动势已知，则由这两种导体组成的热电偶所产生的热电动势也就已知。只要测得各种金属与纯铂组成的热电偶的热电动势，则各种金属之间相互组合而成的热电偶的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时的热电动势等于该热电偶在接点温度为t 、t n 和t n 、t 0时的相应热电动势的代数和。中间温度定律为补偿导线的使用提供了理论依据。

5．试述热电偶冷端温度补偿的几种主要方法和补偿原理。

答：热电偶冷端温度补偿的方法主要有：一是冷端恒温法。这种方法将热电偶的冷端放在恒温场合，有0℃恒温器和其他恒温器两种；二是补偿导线法。将热电偶的冷端延伸到温度恒定的场所(如仪表室)，其实质是相当于将热电极延长。根据中间温度定律，只要热电偶和补偿导线的二个接点温度一致，是不会影响热电动势输出的；

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。利用不平衡电桥产生的电动势补偿热电偶因冷端波动引起的热电动势的变化，工作原理如下图所示。

t

图中，e 为热电偶产生的热电动势，U 为回路的输出电压。回路中串接了一个补偿电桥。R 1~R 5及R CM 均为桥臂电阻。R CM 是用漆包铜丝绕制成的，它和热电偶的冷端感受同一温度。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的阻值要比桥路中其他电阻大得多。这样，即使电桥中其他电阻的阻值发生变化，左右两桥臂中的电流却差不多保持不变，从而认为其具有恒流特性。线路设计使得I 1=I 2=I/2=0.5mA 。

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

R5RCM U -U e U +=

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

自动补偿的条件应为

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的热电动势为29.188mV ，求被测点的温度。

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)=+=

再通过分度表查出其对应的实际温度为

9.740129

.29275.33100

29.129)-(30.826700t =-⨯+

=℃

7．已知铂铑10-铂(S)热电偶的冷端温度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 ，根据式计算出

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

再通过分度表查出其对应的实际温度为

8.1216851

.11159.13100

11.851)-(11.8731200t =-⨯+

=℃

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