《检测技术》—复习总结.doc

检测技术—复习 1、石英晶体为例简述压电效应产生的原理 答：石英晶体在沿一定的方向受到外力的作用变形时，由于内部电极化现象同时在两个表面上产生符号相反的电荷，当外力去掉后，恢复到不带电的状态；而当作用力方向改变时，电荷的极性随着改变。晶体受力所产生的电荷量与外力的大小成正比。这种现象称为正压电效应。反之，如对石英晶体施加一定变电场，晶体本身将产生机械变形，外电场撤离，变形也随之消失，称为逆压电效应。 石英晶体整个晶体是中性的，受外力作用而变形时，没有体积变形压电效应，但它具有良好的厚度变形和长度变形压电效应。 2、如图所示变压器式传感器差分整流电路全波电压输出原理图，试分析其工作原理。 答：假设某瞬间载波为正半周，此时差动变压器两次级线圈的相位关系为a正b负、c正d负，则由上线圈供电的电流路径为a→1→2→9→11→4→3→b，电容C1两端的电压为U24。同理，电容C2两端的电压为U68。差动变压器的输出电压为上述两电压的代数和。即 U2= U24-U68 同理，当某瞬间为负半周时，即两次级线圈的相位关系为a负b正、c负d正，按上述类似的分析，可得差动变压器输出电压U2的表达式仍为上式。 当衔铁在零位时，因为U24=U68，所以U2=0；当衔铁在零位以上时，因为U24 U68，有U20; 当衔铁在零位以下时，因为U24 U68，有U20; 3、证明①（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；。 4、试证明热电偶的中间导体定律 答： 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、、用电阻温度系数极小的锰铜丝绕制，且阻值相等，即；用铜导线绕制，作补偿电阻(2分)。 使用时，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。选择，使电桥处于平衡状态，电桥输出为零(2分)； 当冷端温度升高时，补偿电阻阻值增加，电桥失去平衡，输出电压增大，而热电偶的输出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分)。 当使补偿电桥满足以下条件： （2分） 只要不变，尽管波动，驱动电压不会改变。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分）。 6、测得某检测装置的一组输入输出数据如下： X 0.9 2.5 3.3 4.5 5.7 6.7 Y 1.1 1.6 2.6 3.2 4.0 5.0 试用最小二乘法拟合直线，求其线性度和灵敏度 解： 代入数据求得 所以 拟合直线灵敏度,线性度±7%。 7、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。 答：在图中所示的温度补偿电路中，设初始温度为、霍尔元件输入电阻为、灵敏度系数、控制电流为、分流电阻为，根据分流的概念得 当温度升到T时，电路中各参数变为 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 虽然温度升高，为使霍尔电势不变，补偿电路必须满足升温前、后的霍尔电势不变，即 将、、代入上式得 经整理，忽略高次项得 当霍尔元件选定后，它的输入电阻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（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。 8、采用四片相同的金属丝应变片（K=2），将其贴在实心圆柱形测力弹性元件上。力F＝1000kg。圆柱断面半径r=1cm，E=2×107N/cm2,μ=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e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。 9、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ε0=8.85×10-12F/m。试求： （1）初始电容C0； （2）当传感器工作时，间隙减小?d=10μm，则其电容量变化?C； （3）如果测量电路的灵敏Ku=100mV/pF，则在?d=±1μm时的输出电压U0。 . 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Rt是Pt100铂电阻，且其测量温度为t=50℃，试计算出Rt