《检测技术》—复习题&参考答案.docx
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1、第 1 页 共 27 页检测技术复习题 当衔铁在零位以下时,因为 U24 U68,有 U20;3、证明(线性)电位器式传感器由于测量电路中负载电阻 RL带来的负载误差,假设。 。 。 。100111100UUU0L0 L r)-mr(1第 3 页 共 27 页;。maxx RRr Lmax RRm max2max00m0a0x0=100%11-100%1+mr(1-rr1(1)xLlxxLLLLLLLLLR RUURRRUUURUrUUmrrU UURUULm axm ax电位器负载为R, 则此电位器的输出电压为=RR在未接入负载时,电位器的输出电压为接入负载后输出电压为电位器在接入负载电阻后
2、的将与带入上式得负载误差为4、试证明热电偶的中间导体定律答: 0000000000( ,)( )()( ,)( ,)( ,)( )( ,)()( ,)()( ,)ABABABBAABCABBBCCCAAETEETETETETEETETTTTTETETETTTTTT0( ,)=0CCCTET当导体两端温度相同时,导体无温差电势,即0000 00 000000()()(ln()(ln()(ln()( ,)B BCCA CBCAAABTTTTETETTTKNKN eNeNKN eNTT TETT )第 4 页 共 27 页000000000( ,)( )( ,)()()( ,)( )( ,)( ,)
3、( ,)( ,)ABCABBBCCAAABBABAABETEETETETETTTTTTTTTEETETETTET综上所述,中间导体 C 的影响完全消失。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答:补偿电桥法是一种利用电桥输出电压抵消热电偶冷端温度变化的温度补偿方法,图中补偿电桥与热电偶冷端处在相同的温度环境下,其中1R、2R、3R用电阻温度系数极小的锰铜丝绕制,且阻值相等,即321RRR;tR用铜导线绕制,作补偿电阻(2(2 分分) )。使用时,
4、用延伸导线将热电偶冷端延伸至补偿电桥处,使补偿电桥与热电偶冷端感受同一温度nT。选择3210RRRRt,使电桥处于平衡状态,电桥输出abU为零(2(2 分分) );第 5 页 共 27 页当冷端温度升高时,补偿电阻cR阻值增加,电桥失去平衡,输出电压abU增大,而热电偶的输出ABE则因冷端温度升高而减小,若能保证电桥输出的增加等于热电偶输出的减小,则线路总输出就不随着冷端温度的变化而变化,达到冷端温度补偿的目的(3(3 分分) )。abnABUTTEU),(0当使补偿电桥满足以下条件:),(0TTEUnABababnABUTTEU),(0)(),(0,TTETTEnABnAB),(0TTEAB
5、(2 2 分)分)只要T不变,尽管nT波动,驱动电压0U不会改变。这种补偿电桥通常称为冷端温度补偿器。目前国内有标准的冷端温度补偿器供应(1 1 分)分) 。6、测得某检测装置的一组输入输出数据如下:X0.92.53.34.55.76.7Y1.11.62.63.24.05.0第 6 页 共 27 页试用最小二乘法拟合直线,求其线性度和灵敏度解: bkxy)(bkxyiii22)(iiiiii xxnyxyxnk222)()(iiiiiii xxnyxxyxb代入数据求得 68. 0k25. 0b所以 25. 068. 0xy238. 0135. 0216. 0311. 04126. 05194
6、. 06%7535. 0%100FSmax LyL拟合直线灵敏度,线性度7%。68. 0k7、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。第 7 页 共 27 页答:在图中所示的温度补偿电路中,设初始温度为、霍尔元0T件输入电阻为0iR、灵敏度系数、控制电流为、分流电阻为,0HK20I0R根据分流的概念得0 20 00S iRIIRR当温度升到 T 时,电路中各参数变为00(1)(1)iiRRRRTT式中, 为霍尔元件输入电阻温度系数;为分流电阻温度系数。则0 2 00(1) (1)(1)SS iiRRIIIRRRT TTR 虽然温度升高,为使霍尔电势不变,补偿
7、电路必须满足升温T前、后的霍尔电势不变,即00202HHHHUKI BUK I B0202HHKIK I第 8 页 共 27 页将、0(1)HHTKK 0 20 00S iRIIRR代入上式得0 2 00(1) (1)(1)SS iiRRIIIRRRT TTR 00 00 0000(1)(1)(1)(1)HSHS iiRRKIKIRRRTTTRT经整理,忽略高次项得2T00iRR 当霍尔元件选定后,它的输入电阻0iR和温度系数及霍尔元件电势温度可以从元件参数表中查到(0iR可以测量出来) ,用上式即可计算出分流电阻及所需的分流电阻温度系数值。0R8、采用四片相同的金属丝应变片(K=2) ,将其
8、贴在实心圆柱形测力弹性元件上。力 F1000kg。圆柱断面半径r=1cm,E=2107N/cm2,=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。第 9 页 共 27 页FFR1R3R2R4。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。)4(mV22. 1U)RR RR(21U)RR RR RR R
9、R(41U31094. 0kRR RR1012. 3kRR RR1047. 0SEF1056. 110218 . 91000SEF21221144332211 04 2 44224 1 33114 424 72319、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 0=8.8510-12F/m。试求:(1)初始电容 C0;(2)当传感器工作时,间隙减小d=10m,则其电容量变化C;第 10 页 共 27 页(3)如果测量电路的灵敏 Ku=100mV/pF,则在d=1m 时的输出电压 U0。01233132 00002(1):8.
10、85 1010 1 10 4.45 10( )0.4(4)45CFpFS dd 解:由题意可得初始电容00,(2=m)10Cd Cdd则当由时,有3 3 0333 03000110101014.45 108.100.4454.45=110=1-10=229 10(3)101 1010=1 m 10.4450.440/15000/(UUdCddmmmdmmmCCCd dCdC CCpFpFCpFUKmVpFUKmVpF 与之间电容变化量,则如果应为考虑当由则时,有310).4450.445(pFmV. 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
11、 Rt是 Pt100 铂电阻,且其测量温度为 t=50,试计算出Rt的值和 Ra的值;第 11 页 共 27 页(3)电路中已知 R1、R2、R3和 E,试计算电桥的输出电压 VAB。(其中(R1=10K,R2=5K,R3=10K,E=5V,A=3.94010-3/,B-5.80210-7/,C=-4.27410-12/)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 120,灵敏度为 2.0,波松比为0.3,材料弹性模量 E=2.11011Pa。要求:(1)绘出弹性元件贴
12、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。解:(1)如图所示(2) 2262()59.66 10 ()SRrm第 12 页 共 27 页1234561234567878xyRRRRRRRR、受横向效应,有、受纵向效应,有526 015261()4()4()2(1)2(1)2xyxRRRRUUR UKUKUKUFKSE SEFK其中为圆桶截面积,为泊桑比,为弹性模量,为外加负载力,为灵敏系数满量程时:123436567816611011=10 101200.191(59.66 10 =2.0)2.1 10 0.3)
13、(3)(1)2 102.0 (1 0.3)22.1 10 1.03=0.1917(0.057(59. 6 10)610xRRRRRFKRKRSEUFUKSE FF VRRRR 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 Kq=100PC/g,电荷放大器的反馈电容为 Cf0.001uF,被测加速度 a=0.5g,求:(1)电荷放大器的输出电压 V0=?电荷放大器的灵敏度 Ku=?第 13 页 共 27 页(2)如果函数记录仪的灵敏度 Kv=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 K0=?0001000
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