檢測技術第2章習題課件

第二章例題與習題例題與習題【例3.1】檢測元件在檢測系統(tǒng)中有什么作用？

答：檢測元件是敏感元件和轉換元件的總稱。

敏感元件是檢測儀表和檢測系統(tǒng)的關鍵，決定了被測量的可測范圍、測量準確度和儀表的使用條件。作為儀表的設計者，首先要對敏感元件進行很好的選擇。另外，轉換元件的設計也非常重要，轉換元件將敏感元件的輸出轉換成其他形式的物理量，以便于信號的傳輸、處理和顯示。

例題與習題【例3.2】說明電阻應變片的組成和種類，什么是電阻應變片的靈敏度？答：電阻應變片有金屬應變片和半導體應變片兩大類。金屬應變片又有絲式和箔式兩種；半導體應變片主要有體型半導體應變片、薄膜型半導體應變片和擴散型半導體應變片三種。電阻應變片的靈敏度，即靈敏系數(shù)K的定義是：應變片阻值的相對變化 與應變ε之比，即 例題與習題【例3.4】溫度變化對電阻應變片的輸出有何影響？常用的應變片溫度補償?shù)姆椒ㄓ心男?/p>

答：溫度變化會引起電阻應變片的阻值變化，原因有二：①應變片電阻具有電阻溫度系數(shù)；②彈性元件與應變片電阻兩者的線脹系數(shù)不同，即使是在無外力作用的情況下，溫度的變化也會引起應變片電阻值的改變。因此在測量中必須采取適當?shù)难a償措施。例題與習題通常的補償方法如圖3.3所示，電源電壓Us，采用橋式測量電路，Rl為工作應變片，R2：為補償應變片，兩個應變片安裝在彈性元件的不同部位，使得在外力的作用下，其中一片受壓，另一片受拉，R3、R4為平衡電阻。常溫下，不受外力作用時，Rl=R2=R3=R4，輸出電壓Uo為0,溫度變化時，Rl、R2的阻值同時變化，不影響電橋平衡；外力作用時，Rl、R2的阻值一增一減，提高了輸出的靈敏度。如果R3、R4也選擇電阻應變片，安裝方式使得Rl、R4受壓時，Rl、R3受拉，則能進一步提高電橋輸出的靈敏度。例題與習題[例3.5］一個電阻值為25OΩ的電阻應變片，當感受應變?yōu)?.5X10一4時，其電阻變化為0.15Ω，問該應變片的靈敏度系數(shù)是多少？解：【例3.7】熱電阻式檢測元件主要分為幾種？各適合于什么場合？答熱電阻式檢測元件分為兩大類：一是金屬熱電阻；二是半導體熱電阻。金屬熱電阻主要有鉑電阻和銅電阻。主要用于工業(yè)生產中的溫度測量。鉑電阻的物理化學性能非常穩(wěn)定，耐氧化性強，電阻率高，重復性好。溫度測量范圍為一200一850℃，適合在氧化氣氛中使用。銅電阻具有電阻溫度系數(shù)大、線性好、價格便宜等優(yōu)點，適合于溫度不超過150℃時的非氧化性介質。半導體熱電阻是由金屬氧化物和半導體材料制成的，一般測量范圍為一100~300℃，較多用于與生活有關的溫度測量。半導體熱電阻有NTC熱敏電阻、PTC熱敏電阻和CTR熱敏電阻三種?！纠?.8】金屬熱電阻與半導體熱敏電阻各有什么特點？答金屬熱電阻具有正的電阻溫度系數(shù)，一般溫度每升高1℃，電阻增加0.4％一0.6％。由半導體制成的熱敏電阻大多具有負溫度系數(shù)，溫度每升高1℃，電阻減小2％一6％。金屬熱電阻有較穩(wěn)定的物理和化學性能，電阻隨溫度變化有很好的單值函數(shù)關系，復現(xiàn)性好。熱敏電阻的優(yōu)點是電阻溫度系數(shù)大，是金屬熱電阻的十幾倍，故靈敏度高。另外，熱敏電阻的電阻值高，通常在常溫下為數(shù)千歐姆以上。所以連接導線電阻對測量的影響可以忽略不計，給使用帶來了方便。它還具有體積小、熱慣性小、結構簡單可靠且價格低廉、化學穩(wěn)定性好等優(yōu)點。其缺點是互換性差，測量范圍較窄。[例3.9】根據(jù)變換原理，電容式檢測元件有哪幾種類型？有何特點？可用來測量哪些參數(shù)？答電容檢測元件能將被測量的改變轉換為電容量的變化。按極板形狀，電容式檢測元件通常有平板和圓筒形兩種。按工作原理分有變極距式、變面積式和變介電常數(shù)式三種。電容式檢測元件的特點是：結構簡單；由于檢測元件的電容量很小，故容抗很高，且自身發(fā)熱小、損耗?。痪哂休^高的固有頻率和良好的動態(tài)特性；可進行非接觸式測量；電容起始值較小，且電容的變化量更小，負載能力差、容易受寄生式雜散電容及外界各種干擾的影響，必須采取良好的屏蔽和絕緣措施。【例3.11】什么是熱電效應？什么是熱電勢、接觸電勢和溫差電勢？答如圖3.1所示，將兩種不同的導體連接成閉合回路，將它們的兩個接點分別置于溫度不同的熱源中，則在該回路內就會產生熱電勢，這種現(xiàn)象稱為熱電效應。當兩種導體接觸時，由于不同材料的自由電子密度不同，在接觸面上會發(fā)生電子擴散。電子擴散速率與兩種導體的電子密度有關，在接觸面處失去電子的一側帶正電，獲得電子的一側帶負電，在接觸面上便形成一個穩(wěn)定的電位差，即接觸電勢。單一導體中，如果