《现代检测技术及仪表》习题解答Word格式文档下载.docx

1、题1-5图12、普通数字式检测仪表基本上由模拟传感器、模拟测量电路、和数字显示器三部分组成，如题1-5图2所示。按照显示数字产生的方式，普通数字式检测仪表又可分为模数转换式和脉冲计数式两种类型。题1-5图23、微机化检测仪表其简化框图题1-5图3所示。微机化检测仪表通常为多路数据采集系统，能巡回检测多个测量点或多种被测参数的静态量或动态量。每个测量对象都通过一路传感器和测量通道与微机相连，测量通道由模拟测量电路（又称信号调理电路）和数字测量电路（又称数据采集电路）组成。传感器将被测非电量转换成电量，测量通道对传感器信号进行信号调理和数据采集，转换成数字信号，送入微机进行必要的处理后，由显示器显

2、示出来，并由记录器记录下来。在某些对生产过程进行监测的场合，如果被测参数超过规定的限度时，微机还将及时地起动报警器发出报警信号。题1-5图3第2章2-1 解：灵敏度为。2-2 求：（1）测温系统的总灵敏度；（2）记录仪笔尖位移4cm时，所对应的温度变化值。 （1）测温系统的总灵敏度为cm/（2）记录仪笔尖位移4cm时，所对应的温度变化值为:2-3 据公式（）解此方程得2-4 据公式（2-1-18），二阶传感器的幅频特性为：。当时，无幅值误差。当时，一般不等于1，即出现幅值误差。由题意知，要确定满足也就是满足的传感器工作频率范围。解方程，得；解方程，得，。由于，根据二阶传感器的特性曲线可知，上面

3、三个解确定了两个频段，即0和。前者在特征曲线的谐振峰左侧，后者在特征曲线的谐振峰右侧。对于后者，尽管在该频段内也有幅值误差不大于3，但是该频段的相频特性很差而通常不被采用。所以，只有0频段为有用频段。由可得，即工作频率范围为0。2-5 据题意知，阻尼比，代入公式（）得幅频特性为，故测量频率为600Hz时幅值比为据公式（）得相位差为同理可得测量频率为400Hz时幅值比和相位差分别为0.99和33.72-6 按式（2-3-6）求此电流表的最大引用误差 2.01.5即该表的基本误差超出1.5级表的允许值。所以该表的精度不合格。但该表最大引用误差小于2.5级表的允许值，若其它性能合格可降作2.5级表使

4、用。2-7 据公式（23）计算，用四种表进行测量可能产生的最大绝对误差分别为：A表%=1.5%V=0.45VB表%=1.5%V=0.75VC表%=1.0%V=0.50VD表%=0.2%V=0.72V四者比较可见，选用A表进行测量所产生的测量误差较小。第3章3-1答：线绕式电位器的电阻器是由电阻系数很高的极细的绝缘导线，整齐地绕在一个绝缘骨架上制成的。在电阻器与电刷相接触的部分，导线表面的绝缘层被去掉并抛光，使两者在相对滑动过程中保持可靠地接触和导电。电刷滑过一匝线圈，电阻就增加或减小一匝线圈的电阻值。因此电位器的电阻随电刷位移呈阶梯状变化。只要精确设计绝缘骨架尺寸按一定规律变化，如图3-1-2

5、（b）所示，就可使位移电阻特性呈现所需要的非线性曲线形状。由31-2（a）可见，只有当电刷的位移大于相邻两匝线圈的间距时，线绕式电位器的电阻才会变化一个台阶。而非线绕式电位器电刷是在电阻膜上滑动，电阻呈连续变化，因此线绕式电位器分辨力比非线绕式电位器低。3-2 据公式（3-1-4），对于空载电位器，其输出电压与输入位移呈线性关系，由上式可见，电位器灵敏度的提高几乎是完全依靠增加电源电压来得到。但是电源电压不可能任意增加，它是由电位器线圈的细电阻丝允许的最大消耗功率P决定的。所以，允许的电源电压为由题意知，L=4mm，x=1.2mm，代人公式（3-1-4）计算得，电位器空载输出电压为3-3 应变

6、片的灵敏系数k是指应变片的阻值相对变化与试件表面上安装应变片区域的轴向应变之比，而应变电阻材料的应变灵敏系数k0是指应变电阻材料的阻值的相对变化与应变电阻材料的应变之比。实验表明：kk0，究其原因除了黏结层传递应变有损失外，另一重要原因是存在横向效应的缘故。应变片的敏感栅通常由多条轴向纵栅和圆弧横栅组成。当试件承受单向应力时，其表面处于平面应变状态，即轴向拉伸x和横向收缩y。粘贴在试件表面的应变片，其纵栅承受x电阻增加，而横栅承受y电阻却减小。由于存在这种横向效应，从而引起总的电阻变化为，按照定义，应变片的灵敏系数为，因，横向效应系数，故。3-4应变片用导线连接到测量系统的前后，应变片的应变量

7、相同，都为应变片用导线连接到测量系统后，导线电阻将使应变电阻的相对变化减小，从而使应变片的灵敏度降低为3-5 将题中给出的参数值，代人书上的公式（3-1-23），计算得由温度变化引起的附加电阻相对变化为：折合成附加应变为。3-6 解：由题知 W（100）=R100 /R0 =1.42，代入公式（3-1-26），计算得电阻温度系数为当温度为50时，代入公式（3-1-26）计算得，此时的电阻值为当Rt=92时，代入公式（3-1-26）计算得，此时的温度值为3-7 T0 =0=273K，R0 =500k；T=100=373K，代人公式（3-1-30）计算得热敏电阻的阻值为3-8采用金属材料制作的电阻

8、式温度传感器称为金属热电阻，简称热电阻。一般说来，金属的电阻率随温度的升高而升高，从而使金属的电阻也随温度的升高而升高。因此金属热电阻的电阻温度系数为正值。采用半导体材料制作的电阻式温度传感器称为半导体热敏电阻，简称热敏电阻。按其电阻温度特性，可分为三类：（1）负温度系数热敏电阻（NTC）；（2）正温度系数热敏电阻（PTC）；（3）临界温度系数热敏电阻（CTC）。因为在温度测量中使用最多的是NTC型热敏电阻，所以，通常所说的热敏电阻一般指负温度系数热敏电阻。3-9 题3-9图是日本生产的某电冰箱温控电路。该电冰箱的温控范围由窗口 题3-9图比较器的窗口电压和决定。调节电位器可调整。图中为热敏电

9、阻，当温度上升时，减小，升高。当冰箱内温度时，窗口比较器使RS触发器的S端为低电平，R端为高电平，Q输出端为高电平，晶体管导通，继电器J线圈通电而动作，继电器常开触点闭合，电冰箱压缩机启动制冷。冰箱内温度降低。当冰箱内温度时，窗口比较器使RS触发器的S端为高电平，R端为低电平，Q输出端为低电平，晶体管截止，继电器线圈失电而动作，继电器常开触点复位，电冰箱压缩机停机。当冰箱内温度时，窗口比较器使RS触发器的S端和R端均为高电平，RS触发器保持原状态不变，压缩机继续运转或继续停机。3-10气敏电阻是利用半导体陶瓷与气体接触而电阻发生变化的效应制成的气敏元件。气敏电阻都附有加热器，以便烧掉附着在探测

10、部位处的油雾、尘埃，同时加速气体的吸附，从而提高元件的灵敏度和响应速度。半导瓷气敏电阻元件一般要加热到200400，元件在加热开始时阻值急剧地下降，然后上升，一般经210分钟才达到稳定，称之为初始稳定状态，元件只有在达到初始稳定状态后才可用于气体检测。3-11 下图为一个简易的家用有害气体报警电路。图中变压器次级绕组为气敏电阻QM-N6提供加热器电源。变压器初级中心抽头产生的110V交流电压，加到由1k电位器、气敏电阻和蜂鸣器串联组成的测量电路。当CO等还原性有害气体的浓度上升时，气敏电阻减小，流过蜂鸣器的电流增大，当有害气体的浓度使蜂鸣器的电流增大到一定值时，蜂鸣器就鸣叫报警。调整电位器可调

11、整蜂鸣器灵敏度，即产生报警的有害气体最低浓度。图中氖灯LD用作电源指示。为防止意外短路，变压器初级安装了0.5A的保险丝。3-12图3-1-18中电表为电流表，其中电流为： （为电流表满量程）为负特性湿敏电阻。湿度。湿度测量范围RH RH，Rd为湿度RH时RX的值，因要求即，所以增大可减小，即扩大测湿量程RH。3-13测湿电路通常为湿敏电阻构成的电桥电路。如果采用直流电源供电，湿敏电阻体在工作过程中会出现离子的定向迁移和积累，致使元件失效或性能降低，因此所有湿敏电阻的供电电源都必须是交流或换向直流（注意：不是脉动直流）。3-14 温度变化时，电阻应变片的电阻也会变化，而且，由温度所引起的电阻变

12、化与试件应变所造成的电阻变化几乎具有相同数量级，如果不采取温度补偿措施，就会错误地把温度引起的电阻变化当作应变引起的电阻变化，即产生“虚假视应变”。把两个承受相同应变的应变片接入电桥的相对两臂，并不能补偿温度误差。从表3-1-1所列图3-（b）计算公式可知，电桥输出电压为，由此可见，温度引起的电阻变化也影响电桥输出电压，此时，从电桥输出电压测出的应变并不是真实应变，而是，其中包含有虚假视应变即温度误差。3-15 一个应变片接入等臂电桥，属于单臂工作的情况，将（3-1-19）式代入（3-1-36）式得 （1）由上式可见，电源电压越高，输出电压越大，但是电源电压受应变片允许电流的限制，由题意知，应

13、变片允许工作电流是15mA，因此激励电源电压应选为代入（1）式计算得，电桥输出电压为5mV时钢制试件上应变片的应变为3-16 据公式（3）图3-2-1（c）所示电容传感器的初始电容为如果空气隙减小了，则电容值变为双层介质差动式变极距型电容传感器的电容与动极板位移的关系式为 题3-17图 3-17 题3-17图所示为变介质式电容传感器，设极板宽为，长为。极板间无介质块时的电容为，极板间有介质块时的电容为，上式表明传感器电容与介质块位移x成线性关系。3-18题3-18图由题3-18图和题中参数可求得初始电容 C1=C2=C0=S/d=0r2/d0变压器电桥输出端电压其中Z1 ,Z2 分别为差动电容传感器C1 ,C2 的阻抗.，将公式（3-2-9）代入上式计算得 3-19自感传感器有三种类型：变气隙式、变面积式和螺管式。变气隙式灵敏度最高，螺管式灵敏度最低。变气隙式的主要缺点是：非线性严重，为了限制非线性误差，示值范围只能较小；它的自由行程受铁心限制，制造装配困难。变面积式和螺管式的优点是具有较好的线性，因而示值范围可取大些，自由行程可按需要安排，制造