检测与技术习题课

5、某差动螺管式电感传感器的结构参数为单个线圈匝数W=800匝,l=10mm,lc=6mm,r=5mm,rc=1mm,设实际应用中铁芯的相对磁导率μr=3000,试求: (1)在平衡状态下单个线圈的电感量L0=?及其电感灵敏度足KL=?

(2)若将其接人变压器电桥,电源频率为1000Hz,电压E=1.8V,设电感线圈有效电阻可忽略,求该传感器灵敏度K。

(3)若要控制理论线性度在1%以内,最大量程为多少?        螺管式线圈插棒式铁芯线圈1铁芯线圈2(a)(b)图3-15 差动螺管式电感传感器

第7章 热电式传感器

一、填空题

1、热电偶在实际中测量温度时,需要几个定律来提供理论上的依据,这些定律分别是:____匀质导体定律__,___中间导体定律___,____连接导体定律___。

2、热电偶传感器的工作基础是__闭合回路________,产生的热电势包括_____接触_____电势和__温差___电势两部分。热电偶的 连接导体____定律是工业上运用补偿导线法进行温度补偿的理论基础;根据_中间导体___定律,可允许采用任意的焊接方式来焊接热电偶。

选择:

1、热电偶的冷端处理方法有:(

AB )

A、补偿导线法 B、冷端温度恒温法 C、相敏检波 D、串联二极管 2、热电偶中产生热电势的条件是(

BC

A.两热电极材料相同 B.两热电极材料不同

C.两热电极的两端温度不同 D.两热电极的两端温度相同

3、为了减小热电偶测温时的测量误差,需要进行的温度补偿方法不包括( D )。 A. 补偿导线法 B. 电桥补偿法 C. 冷端恒温法 D. 差动放大法

4、对于热电偶冷端温度不等于( B ),但能保持恒定不变的情况,可采用修正法。 A.20℃ B.0℃ C.10℃ D.5℃ 5、热电偶中产生热电势的条件有( B )。

A.两热电极材料相同 B.两热电板材料不同 C.两热电极的几何尺寸不同 D.两热电极的两端点温度相同 6、对集成温度传感器,下列叙述不正确的是 ( C )

A 输出线性好 B 测量精度高

C 测量温度高 D 满量程非线性偏离小 7、

二、计算分析题

1、 热电偶结构由哪几部分组成?

2、 用热电偶测温时为什么要进行冷端温度补偿?其冷端温度补偿的方法有哪几种? 3、热电阻温度计有哪些主要优点? 4、 已知铜热电阻—Cul00的百度电阻比W(100)=1.42,当用此热电阻测量50℃温 度时,其电阻值为多少?若测温时的电阻值为92Ω,则被测温度是多少? 解:由 W(100)=R100 /R0 =1.42,则其灵敏度为

R?R01.42R0?R00.42R0100?0.42K?100????0.42?/oC100?0100100100

则温度为50℃时,其电阻值为

R50 = R0 +K×50=100+0.42×50=121(?)

当Rt=92?时,由Rt = R0 +Kt,得

t=( Rt﹣R0)/K=(92﹣100)/0.42=﹣19(℃)

5、 将一灵敏度为0.08mV/℃的热电偶与电位计相连接测量其热电势,电位计接线端是30℃,若电位计上读数是60mV,热电偶的热端温度是多少?

60mVt??30?C?780?C0.08mV/?C 解:

6、参考电极定律有何实际意义?已知在某特定条件下材料A与铂配对的热电势为13.967mV,材料B与铂配对的热电势是8.345mV,求出在此特定条件下,材料A与材料B配对后的热电势。

解:由标准电极定律

E (T,T0 )=EA铂(T,T0 )﹣EB铂 (T,T0 ) =13.967﹣8.345=5.622(mV)

7、 镍铬—镍硅热电偶灵敏度为0.04mV/℃,把它放在温度为1200℃处,若以指示仪表作为冷端,此处温度为50℃,试求热电势大小。 解: E(1200,50)= (1200?50)×0.04=46(mV)

8、 热电偶温度传感器的输入电路如习题图7-20所示,已知铂铑—铂热电偶在温度0~100℃之间变化时,其平均热电势波动为6μV/℃,桥路中供桥电压为4V,三个锰铜电阻(Rl、R2、R3)的阻值均为1Ω,铜电阻的电阻温度系数为α=0.004/℃,已知当温度为0℃时电桥平衡,为了使热电偶的冷端温度在0~50℃范围其热电势得到完全补偿,试求可调电阻的阻值只R5。 解:热电偶冷端补偿电势

E(t,0)=kt,

式中,k为热电偶灵敏度(k=6?V/℃),

而补偿电桥输出电压(见习题图7-20)

??U0?冷端补偿时有

Ui?RUR?tUi????t4R4R4 kt?Ui4k4?6?t?Ui???6000?V4?0.004=6mV

根据电桥电路,其等效电路为R1、Rcu和R2、R3分别串联后再并联,然后与电源、R

串联,桥臂电阻串并联后为1Ω,由此可得

1×Ui =1?E/(R+1)

所以 R=E/ Ui﹣1=4000/6﹣1=665.7(Ω)

9、在某一瞬间,电阻温度计上指示温度θ2=50℃,而实际温度θ1=100℃,设电阻温度计的动态关系为

d?2?k(?1??2)dt

其中,k=0.2/s。试确定温度计达到稳定读数(0.995θ1)所需时间。 解:θ2 从50℃上升到0.995θ1 =0.995×100=99.5℃

d?2d?2?k??1??2???kdtdt???12 99.5d?t2??50?1??2?0kdttd??1??2??k?dt50?????012

500.5?ln??1??2?50?kt?t?ln0.2?23?s?0.5

??0.510、 某热敏电阻,其B值为2900K,若冰点电阻为500KΩ,求热敏电阻在100℃时的

阻值。

解:T0 =0℃=273K,R0 =500k?;T=100℃=373K 则

R373 =R273 e2900(1/373?1/273) =28.98(k?)

霍尔传感器

1、选择:

霍尔元件不等位电势产生的主要原因不包括( ) A.霍尔电极安装位置不对称或不在同一等电位上 B.半导体材料不均匀造成电阻率不均匀或几何尺寸不均匀 C.周围环境温度变化

D.激励电极接触不良造成激励电流不均匀分配 2、简述霍尔效应及霍尔传感器的应用场合

3、 霍尔元件能够测量哪些物理参数?霍尔元件的不等位电势的概念是什么

4、某霍尔元件l×b×d=10×3.5×1mm3,沿l方向通以电流I=1.0mA,在垂直于lb面方向加有均匀磁场B=0.3T,传感器的灵敏度系数为22V/A·T,试求其输出霍尔电势及载流子浓度。

5、若一个霍尔器件的KH=4mV/mA·kGs,控制电流I=3mA,将它置于1Gs~5kGs变化的磁场中(设磁场与霍尔器件平面垂直),它的输出霍尔电势范围多大?并设计一个20倍的比例放大器放大该霍尔电势。

6、 有一霍尔元件,其灵敏度KH=1.2mV/mA·kGs,把它放在一个梯度为5kGs/mm的磁场中,如果额定控制电流是20mA,设霍尔元件在平衡点附近作±0.1mm的摆动,问输出电压范围为多少?

光电式传感器

一、填空题

1、在光线作用下电子逸出物体表面向外发射称___ _________效应;入射光强改变物质导电率的现象称_________效应;半导体材料吸收光能后在PN结上产生电动势的效应称________效应。

二、选择:

1.光电管属于( ),光电池属于( )。

A.外光电效应 B.内光电效应 C.光生伏特效应 2、基于物质的内光电效应的器件有()

A、光电管 B、光电池 C、光敏电阻 D、光敏晶体管 3、光敏电阻的特性是( )

A.有光照时亮电阻很大 B.无光照时暗电阻很小

C.无光照时暗电流很大 D.受一定波长范围的光照时亮电流很大 4、光敏电阻适于作为 ( )。

A 光的测量元件 B 光电导开关元件 C 加热元件 D 发光元件

二、计算分析题

1. 什么是光电效应? 什么是内、外光电效应?

2 利用光敏器件制成的产品计数器,具有非接触、安全可靠的特点,可广泛应用于自动化生产线的产品计数,如机械零件加工、输送线产品、汽水、瓶装酒类等。还可以用来统计出入口入员的流动情况。试利用光电传感器设计一产品自动计数系统,简述系统工作原理。

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