检测技术与仪表总结(4200字)

来源:m.fanwen118.com时间:2021.3.26

*开环和闭环的特点:开环,全部信息变换只沿着一个方向进行,缺点,开环结构仪表很难获得高精度。闭环,一为正向通道,一为反馈通道,优点,较方便地(相对开环而言)获得高精度和高灵敏度。%还有图

*误差的分类:按规律分,系统误差,随即误差,缓变误差,忽略误差;按误差因次,绝对误差,相对误差;按工作条件,基本误差,附加误差;按状态分类,静态误差,动态误差。

*误差处理:一种是已知各环节的系统误差分量,最终求取检测系统或仪表的系统误差总量,叫误差综合,另一种是将检测系统或仪表的系统误差分量分配给各环节,叫误差分配

*对系统误差的补偿方法:恒值修正法,相互抵消法,差动法,滤波法

*基础效应与检测方法:1光电效应,指物质在光的作用下释放电子的现象(分为,光电子发射,光导效应,光生伏特效应)2热电效应3电磁效应4压电效应5应变效应与压阻效应

*参数检测的一般方法:光学法,力学,热学,电学,声学,磁学,射线

*S型热电偶,铂铑10-铂热电偶。贵金属,直径0.5mm以下的铂铑合金丝和纯铂丝制成,可用于精密温度测量,在1300度以下范围内可长时间使用,价格昂贵,热电势小,热电特性曲线非线性大。K型,镍铬-镍硅热电偶,贱金属热电偶,热电丝直径1.2-2.5mm,可在氧化性或中性介质中长时间测量900度以下的温度,复现性好,产生的热电势大,线性好,价格便宜。缺点,如果用于还原性介质中,热电极会很快腐蚀,在此情况下,只能用于测量500度以下。

*热电偶自由端温度的处理:补偿导线法,计算修正法,自由端恒温法,补偿电桥法

*热电阻及其测温原理:电阻的热点效应,即电阻体的阻值随温度的升高而增加或减小。目前国际上最常见的热电阻有铂,铜及半导体热敏电阻。分度号和含义,我国规定工业用铂电阻温度计有R。=10欧和100欧两种,分度号为Pt10和Pt100(温度为0时,电阻为10欧)铜电阻温度计有R。=50欧和100欧,分度号Cu50,100. *金属热电阻使用热点:同样温度下输出信号大易于测量,热电阻的阻值测量必须借助于外加电源,和热电偶相比热电阻的感温体结构复杂体积较大热惯性大,同类材料制成的热电阻不如热电偶测温上限高。 *铂电阻温度计特点是精度高,稳定性好,性能可靠

*三线制:在热电阻感温体的一端连接两根引线,另一端连接一根引线。当热电阻与电桥配套使用时,这种引线方式可以较好的消除引线对电阻的影响,提高测量精度,工业热电阻多半采用三线制

*半导体热敏电阻:利用某些半导体材料的电阻值随温度的升高而减小,多数半导体热敏电阻具有负温度系数,称为NTC型热敏电阻,低温段比高温段灵敏

*电气式压力检测。弹性压力检测仪表,结构简单,价格便宜,使用和维修方便 *电气式压力检测方法,一般是用压力敏感元件直接将压力转换成电阻,电荷量等电量的变化,这种压力-电量转换的压敏元件主要有压电材料(压电效应),应变片和压阻元件(应变效应和压阻效应)

*压力检测仪表的选用从哪几方面考虑:仪表量程的选择,仪表精度的选择,仪表类型的选择

*物位检测的主要方法和分类:静压式物位检测,浮力式,电气式,声学式,射线式 *静压式物位检测,注意,仪表与零液位在同一水平面上,否则用迁移的方法修正。对于有腐蚀性或含有结晶颗粒以及粘度大易凝固的液体介质,引压管易被腐蚀或堵塞,影响精度,这时应用法兰式变送器。

*标准节流装置:包括节流件,取压装置和符合要求的前后直通段,标准节流装置是指节流件和取压装置都标准化,节流件前后的测量管道也符合有关规定。

*节流式流量计特点:结构简单,便于制造,工作可靠,使用寿命长,适应性强,几乎能测量各种工况下的介质流量,是一种应用很普遍的流量计。使用标准节流装置,只要严格按照有关规定和规程设计,加工和安装节流装置,流量计不需进行标定可直接使用,但是流量产生的压力损失大,流量计的刻度一般是非线性的,流量测量范围也较窄,正常情况下量程比只有3:1,不能测量直径在50mm以下的小口径与大于1000mm的大口径的流量,也不能测量脏污介质和粘度较大的介质的流量,

同时还要求流体的雷诺数要大于某个临界值

*电磁式流量检测:根据法拉第电磁感应定律,能检测具有一定电导率的酸,碱,盐溶液,腐蚀性液体以及含有固体颗粒的液体流量但不能检测气体,蒸汽和非导电液体的流量。

*电磁式流量计的特点:1测量导管内无可动部件或突出于管道内部的部件因而压力损失极小2只要是导电的被测流体可以是含有颗粒,悬浮物等,也可以是酸碱盐等腐蚀性介质3流量计的输出电流与体积流量成线性关系,并且不受液体的温度,压力,密度,粘度等参数的影响4电磁流量计的量程比一般是10:1,精度较高的量程比可达100:1,测量口径范围大,可以从1mm到2m以上,特别适用于1m以上口径的水流量测量,测量精度一般优于0.5%,5电磁流量计反应迅速,可以测量脉动流量

*电磁流量计的主要缺点:被测物体必须是导电的,不能测量气体,蒸汽和石油制品的流量,由于衬里材料的限制,一般使用温度为0-200度,因电极是嵌装在测量导管上的,这也是使最高工作压力收到一定限制。

*容积式流量计:常见有椭圆齿轮流量计,适合高粘度的液体(油体)

*容积式流量计特点:1测量精度较高,积算精度可达正负0.2%-正负0.5%,有的甚至达到正负0.1%,量程比一般为10:1,测量口径在10-150mm左右。2容积式流量计适宜测量较高粘度的液体流量,在正常的工作范围内,温度和压力对测量结果的影响很小,3安装方便,对仪表前后直管长度没有严格要求,4由于仪表的精度主要取决于壳体与活动壁之间的间隙,因次对仪表制造,装配的精度要求高,传动机构也比较复杂,5要求被测介质干净,不含固体颗粒,否则会使仪表卡住,甚至损坏仪表,为此要求在流量计前安装过滤器,6不适宜测量较大的流量,当测量口径较大时,成本高,重量和体积大,维护不方便

*转子流量计的特点:1转子流量计主要适合于检测中小管径,较低雷诺数的中小流量,2流量计结构简单,使用方便,工作可靠,仪表前直管段长度要求不高,3流量计的基本误差约为仪表量程的正负2%,量程比为10:1。4流量计的测量精度易受被测介质密度,粘度,温度,压力,纯净度,安装质量的影响 *漩涡式流量检测:它是按流体振荡原理工作的,目前有两种,一种是应用自然振荡的卡门漩涡列原理,另一种是应用强迫振荡的漩涡旋进原理,特点是管道内无可动部件。

**涡轮式流量检测,是以动量矩守恒原理为基础。涡轮流量计的测量精度较高,可达到0.5级以上,反应迅速,可测脉动流量,流量与涡轮转速之间成线性关系,量程比一般为10:1,主要用于中小口径的流量检测,但涡轮流量计仅适用洁净的被测介质,通常在涡轮前要安装过滤装置,流量计前后需有一定得直管段长度,一般上游侧和下游侧的直管长度要求在10D和5D以上,流量计的转换系数一般是在常温下用水标定的,当介质的密度和粘度发生变化时需重新标定或进行补偿。

*科氏力质量流量计的特点:测量精度较高,主要用于粘度和密度相对较大的单相流体和混相流体的流量测量,由于结构原因,这种流量计适用于中小尺寸的管道的流量

*热导式检测技术的原理:根据待测组分的导热系数与其他组分的导热系数有明显的这一事实,当被测气体的待测组分含量变化时,将引起导热系数的变化,通过热导池,转换成电热丝电阻值的变化,从而间接得知待测组分的含量

*热磁式检测技术原理:利用被测气体混合物中待测组分比其他气体有高得多的磁化率以及磁化率随温度的升高而降低等热磁效应来检测待测气体组分的含量。它主要用来检测混合气体中氧含量,测量范围为0-100%,具有反应快,稳定性好等特点。 *热磁式气体分析仪是利用气体磁化率的以下特性:1待测组分(氧气)较混合气体中其他组分的磁化率大得多,并且后者的磁化率近似相等2随温度的升高,气体的磁化率将迅速下降3在满足条件一的情况下,混合气体的磁化率近似为待测组分的磁化率与该组分所占浓度的乘机。

*色谱分析法:原理:利用色谱柱将混合物各组分分离开来,然后按各组分从色谱柱出现的先后顺序测量,根据各组分出现的时间以及测量值的大小可确定混合物的组成以及各组分的浓度

*混合物的分离是色谱分析法的关键,分离过程是一种物理化学过程,它是通过色谱柱来完成的,需分离的样品由气体或液体携带着沿色谱柱连续流过,该携带样品

的气体或液体称为载气或载液,统称为流动相。色谱柱就是利用色谱柱中固定相对被测样品中各组分具有不同的吸收或溶解能力

*色谱法可分为 :气相色谱和液相色谱。 定性分析:滞留时间法,利用加入纯物质法。

*定量分析:定量进样法,面积归一化法,外标法

*电子显示仪表分为:模拟式,数字式,屏幕显示

*模拟式显示仪表:直接变换式仪表的组成和特点:直接变换式仪表线性刻度较困难,要想获得较高精度较困难,信息的转换效率很低

*平衡式显示仪表组成和特点:(平衡式仪表既由闭环结构的平衡式测量线路构成的仪表)闭环结构的平衡式仪表反应速度快,线性好,精度高,但由于是闭环系统,就有可能产生自振,顾稳定性较差,灵敏度低(可用放大器补救),结构复杂 *平衡线路分类:有差随动式,无差随动式,程序平衡式

*数字式显示仪表构成:前置放大器,A/D,非线性补偿,标度变换以及显示装置 *屏幕显示仪表构成:在数字显示仪表基础上增加了CPU,储存器,显示屏以及与之配套的一些辅助设备

*CPU的作用:对输入的数字量信号,进行仪表各种功能所需的处理

*测量桥路的作用:产生比较电势,实现热电偶冷端温度补偿,改变工作起点及量程 *数字式仪表三要素:模数转换,非线性补偿,标度变换

*非线性补偿作用:使被测量与补偿的输出信号之间为线性关系。标度变换作用:使输出信号与被测信号对应起来,输出以被测量形式来显示。

*模拟-数字转换:把连续变化的模拟量转换成数字量,量化单位越小,整量化的误差越小。

*直接比较性A/D转换特点:转换速度快,精度高,但抗干扰能力差,只能做到五位读数,结构复杂

*间接比较型A/D转换特点:对积分元件R,C要求大大降低,对时标的要求大大降低,抗干扰能力强,测量速度快 *由于数字技术的不断发展,A/D转换的品种越来越多,它们各有优点,例如:直接比较型一般精度较高,速度快,但抗干扰能力差;积分型(间接比较型)一般抗干扰能力强,但速度慢,而且精度提高也有限。复合型A/D转换是把上述两种技术结合起来,利用了它们的各自优点,因而精度高,抗干扰能力强,顾称之为‘高精度A/D转换技术’

*非线性补偿(线性化)定义:使被测量与补偿的信号之间成线性关系或近似线性关系。作用:消除或减小非线性误差

*A/D转换线性化:通过A/D转换直接进行线性化处理的一种方法

*数字线性化:在模-数转换之后的计数过程中,进行系数运算而实现非线性补偿的一种方法,将不同斜率的斜线段乘以不同的系数,就可以使非线性的输入信号转换有着同一斜率的线性输出

*信号的标准化及标度变换:使输出信号与被测信号对应起来,输出以被测量形式显示


第二篇:检测技术知识点总结 6900字

一、 检测技术:完成检测过程所采取的技术措施。

二、 检测的含义:对各种参数或物理量进行检查和测量,从而获得必要的信息。

三、 检测技术的作用:①检测技术是产品检验和质量控制的重要手段②检测技术在大型设备安全经济运行检测中得到

广泛应用③检测技术和装置是自动化系统中不可缺少的组成部分④检测技术的完善和发展推动着现代科学技术的

进步

四、 检测系统的组成:①传感器②测量电路③现实记录装置

五、 非电学亮点测量的特点:①能够连续、自动对被测量进行测量和记录②电子装置精度高、频率响应好,不仅能适

用与静态测量,选用适当的传感器和记录装置还可以进行动态测量甚至瞬态测量③电信号可以远距离传输,便于

实现远距离测量和集中控制④电子测量装置能方便地改变量程,因此测量的范围广⑤可以方便地与计算机相连,

进行数据的自动运算、分析和处理。

六、 测量过程包括:比较 示差 平衡 读数

七、 测量方法;①按照测量手续可以将测量方法分为直接测量和间接测量。②按照获得测量值得方式可以分为偏差式

测量,零位式测量和微差式测量,③根据传感器是否与被测对象直接接触,可区分为接触式测量和非接触式测量

八、 模拟仪表分辨率= 最小刻度值风格值的一半 数字仪表的分辨率=最后一位数字为1所代表的值

九、灵敏度是指传感器或检测系统在稳态下输出量变化的输入量变化的比值 s=dy/dx 整个灵敏度可谓s=s1s2s3。

十、分辨率是指检测仪表能够精确检测出被测量的最小变化的能力

十一、测量误差:在检测过程中,被测对象、检测系统、检测方法和检测人员受到各种变动因素的影响,对被测量的转换,偶尔也会改变被测对象原有的状态,造成了检测结果和被测量的客观值之间存在一定的差别,这个差值称为测量误差。

十二、测量误差的主要来源可以概括为工具误差、环境误差、方法误差和人员误差等

十三、误差分类:按照误差的方法可以分为绝对误差和相对误差;按照误差出现的规律,可以分系统误差、随机误差和粗大误差;按照被测量与时间的关系,可以分为静态误差和动态误差。

十四、绝对误差;指示值x与被测量的真值x0之间的差值 =x—x0

十五、相对误差;仪表指示值得绝对误差 与被测量值x0的比值r=(x-x0/x0)x100%

十六、引用误差;绝对误差 与仪表量程L的比值r0=( /L)x100%

十七、系统误差;在相同的条件下,多次重复测量同一量时,误差的大小和符号保持不变 其误差的数值和符号不变的称为恒值系统误差。

十八、随机误差;在相同的条件下多次测量同一量时,其误差的大小和符号一不可预见的方式变化

十九、粗大误差;明显歪曲测量结果的误差

二十、正确度和精确度;系统误差的大小表明测量结果的正确度,正确度表明测量结果相对真值有意恒定误差。随机误差的大小表明测量结果重复一致的程度,分散性。

二十一、电阻应变效应;导体或半导体材料在外力作用下产生机械形变时,其他电阻值也相应发生变化的物理现象 二十二、电阻应变片;金属电阻应变片和半导体应变片。有什么不同;由几何尺寸的改变影响金属。由材料的电阻率随应变引起的变化

二十三、K0的大小有二个因素影响;(1+2u)表示有几何尺寸的改变;( )表示材料的电阻率( )随应变所引起的变化,前者为金属材料,后者为半导体 。

二十四、热电阻的特性:①电阻值与温度变化具有良好的线性关系②电阻温度系数大,便于精确测量③电阻率高,热容量小,反应速度快④在测温范围内具有稳定的物理性质和化学性质⑤材料质量要纯,容易加工复制,价格便宜。⑥易于使用在自动测量和远距离测量中。

二十五、电容式传感器的基本原理;c=?A/d

二十六、电容式传感器可以分为三种类型;①改变极板面积的变面积式;②改变极板距离的变间隙式;③改变介店常数的变介电常数式

二十七、自感式电感传感器可分为①变间隙型:工作时衔铁与被测物体连接,被测物体的唯一将引起空气的长度变化,从而气隙词组的变化导致线圈电感的变化L=N^2/Rm、②变面积型:铁芯与衔铁之间相对覆盖面积岁被测量的变化而变化,从而导致线圈的电感发生变化、③螺管型:衔铁岁被测对象的移动,线圈磁力线路径上的磁阻发生变化,线圈电感量也因此而变化,线圈电感量的大小与衔铁插入线圈的深度有关 ④差动电感传感器:常采用两个相同的传感器线圈公用一个衔铁,构成差动式电感传感器,这样可以提高传感器的灵敏度,减小测量误差。

二十八、三种电感式传感器的优缺点:①变间隙式灵敏度高,但非线性误差大,且制作装配比较空难②变面积的灵敏度较前者小,但线性较好,量程较大,使用比较广泛③螺管型灵敏度较低,但量程大且结构简单易于制作和批量生产,是使用最广泛的一种电感式传感器。

二十九、压电效应;某些晶体,在一定方向受到外力时,内部将产生极化现象,相应的在晶体的二个表面产生符号相反的电荷,当外力作用除去时,又恢复到不带电状态。当作用力方向改变时,电荷的极性也随着改变(半导体) XY方向为电荷,Z没有

三十、压电式传感器的材料特性:①具有较大的压电常数②压电元件的机械强度高、高度大、并具有较高的固有振动频率③具有高的电阻率和交大的介电常数,以期减少电荷的泄露以及外部分布电容的影响,获得良好的低频特性。④具有较高的居里点。所谓居里点是指压电性能被破坏时的温度转变点。居里点高可以得到较宽的工作温度范围。

三十一、热电动势;将二种不同成分的导体组成一个闭合回路,当闭合回路的二个接点分别置于不同的温度场中时,回路中将产生一个电动势,该电动势的方向和大小与导体的材料及二接点的温度有关。二种导体组成的回路称热电偶。二种导体称热电极,产生的电动势则为热电动势。热电偶的二个接点,一个称工作端或热端。另一个称为自由端或冷端

三十二、接触电动势;当扩散作用与阻碍扩散作用相等时,即自导体A扩散到导体B的自由电子数与在电场作用下自导体B到导体A的自由电子数相等时,导体便处于一种动态平衡状态。在这状态性下,A与B二导体的接触处就产生了电位差eAB(t)=Uat-Ubt;eAB(to)=Uato-Ubto

三十三、温差电动势;导体二端便产生了一个由热端指向冷端的静电场,该电阻电子从热端继续跑到冷端并使电子反方向移动,最后也达到了动态平衡状态,这样导体二端便产生了电位差

三十四、均质导体定律;如果热电偶回路中的二个热电极材料相同,无论二接点的温度如何,热电动势均为零。根据这个定律,可以检捻二个热电极材料成分是否相同(同名极检验法)也可以检查热电极材料的均匀性

三十五、中间导体定律;在热电偶回路中接入第三种,只要第三种导体的二接点温度相同,则回路中的热电动势不变 三十六、热电偶材料;用作热电极的材料应具备的条件;温度测量范围广,性能稳定,物理化学性能好

三十七、运算放大器有反相和同相放大器(虚断i+=i- 虚短u+=u-)

三十八、测量放大器的特点;对低电平信号进行线性放大,还担负着阻抗匹配和抗共模干扰的任务‘他具有高共模抑制比,高速度,高精度。宽频带,高稳定性,高输入抗阻,低输出阻抗,低噪声等特点

反相;G(s)=U0(s)/Ui(s)=-z1/z2 G=Uo/Ui=-R1/R2 同相G=U0/Ui=(R1/R2+1)

三十九、检测系统由哪几部分组成?说明各部分的作用。

答:1、检测系统由:传感器、测量电路、显示记录装置三部分组成。

2、传感器部分的作用:是把被测量变换成另一种与之有确定的对应关系,并且便于测量

的量的装置。

测量电路部分的作用:是将传感器的输出信号转换成易于测量的电压或电流信号。

显示记录装置部分的作用:是使人们了解检测数值的大小或变化的过程。

四十、Δt=x×s

四十一、有三台测温仪表,量程均为0~600℃,精度等级分别为2.5级、2.0级和1.5级,现要测量500℃的温度,要求相对误差不超过2.5%,选哪台仪表合理?

解:2.5级测温仪表:2.5=(δm/L)100%=(δm/600)100%;δm=15℃

r=δm/500=(15/500)100%=3%

2.0级测温仪表:2.0=(δm/L)100%=(δm/600)100%;δm=12℃

r=δm/500=(12/500)100%=2.4%

1.5级测温仪表:1.5=(δm/L)100%=(δm/600)100%;δm=9℃

r=δm/500=(9/500)100%=1.8%

选2.0级测温仪表合理

四十二、金属电阻应变片与半导体材料的电阻应变效应有什么不同?

答:金属电阻应变片电阻应变效应主要由几何尺寸的改变影响金属金属电阻应变片电阻应变效应。

半导应变片电阻应变效应主要由材料的电阻率随应变引起的变化是影响半导应变片电阻应变效应的主要因素。

四十三、金属电阻应变片与半导体材料的电阻应变效应有什么不同?

答:金属电阻应变片电阻应变效应主要由几何尺寸的改变影响金属金属电阻应变片电阻应变效应。

半导应变片电阻应变效应主要由材料的电阻率随应变引起的变化是影响半导应变片电阻应变效应的主要因素。

四十四、直流测量电桥和交流测量电桥有什么区别?

答:直流测量电桥采用直流电源供电,

交流测量电桥采用交流电源供电

四十五、热电阻测温时采用何种测量电路?为什么要采用这种测量电路?说明这种电路的工作原理。

答:采用三导线四分之一电桥电路:

在该电桥中热电阻的两根引线被分配在两个相邻的桥臂中;消除引线电阻因温度变化引起的阻值变化而产生的误差

四十六、4.采用阻值为120Ω、灵敏度系数K=2.0的金属电阻应变片和阻值为120Ω的固定电阻组成电桥,供桥电压为4V.并假定负载电阻无穷大。当应变片上的应变分别为1με和1000με时,试求单臂工作电桥、双臂工作电桥以及全桥工作时的输出电压,并比较三种情况下的灵敏度。

解:一个微应变:1με=1μm/m=1×10-6

因为R1=R2=R3=R4=R;是等臂电桥;U=4V;

1)、应变片上的应变为1με:s=U0/ΔR=[U(ΔR/R)/4]/ΔR=(U Kε)/4

电阻应变片的相对变化量:ΔR/R=Kε=2×10-6

电阻应变片的变化量: ΔR=R×Kε=120×2×10-6=0.24×10-3Ω

⑴、单臂工作电桥工作时的输出电压、灵敏度。

输出电压: U0=U(ΔR/R)/4=U Kε/4=2×10-6V

灵敏度: s=U0/ΔR=2×10-6V /0.24×10-3Ω=8.33×10-3V /Ω

⑵、双臂工作电桥工作时的输出电压、灵敏度。

输出电压: U0=U(ΔR/R)/2=(U/2)Kε=4×10-6V

灵敏度: s=U0/ΔR=4×10-6V /0.24×10-3Ω=16.66×10-3V /Ω

⑶、及全桥工作时的输出电压、灵敏度。

输出电压: U0= U(ΔR/R)=UKε=8×10-6V

灵敏度: s=U0/ΔR=8×10-6V /0.24×10-3Ω=33.33×10-3V/Ω

2)、应变片上的应变为1000με

电阻应变片的相对变化量:ΔR/R=Kε=2×10-3

电阻应变片的变化量: ΔR=R×Kε=120×2×10-3=0.24Ω

⑴、单臂工作电桥工作时的输出电压、灵敏度。

输出电压: U0=U(ΔR/R)/4=UKε/4=2×10-3V

灵敏度: s=U0/ΔR=2×10-3V /0.24Ω=8.33×10-3V/Ω

⑵、双臂工作电桥工作时的输出电压、灵敏度。

输出电压: U0=U(ΔR/R)/2=UKε/2=4×10-3V

灵敏度: s=U0/ΔR=4×10-3V /0.24Ω=16.66×10-3V/Ω

⑶、及全桥工作时的输出电压、灵敏度。

输出电压: U0=U(ΔR/R)=UKε/=8×10-3V

灵敏度: s=U0/ΔR=8×10-3V /0.24Ω=33.33×10-3V/Ω

四十七、采用阻值R=120Ω,敏度系数K=2.0的金属电阻应变片与阻值R= 120Ω的固定电阻组成电桥,供桥电压为10V。当应变片应变为1000με时,若要使输出电压大于10mV。则可采用何种接桥方式(设输出阻抗为无穷大)?

解: 应变片上的应变为1000με=10-3

电阻应变片的相对变化量:ΔR/R=Kε=2×10-3

电阻应变片的变化量: ΔR=R×Kε=120×2×10-3=0.24Ω

⑴、单臂工作电桥工作时的输出电压、灵敏度。

输出电压: U0=U(ΔR/R)/4=UKε/4=10×2×10-3V/4=5mV

灵敏度: s=U0/ΔR=5×10-3V /0.24Ω=20.833×10-3V/Ω

⑵、双臂工作电桥工作时的输出电压、灵敏度。

输出电压: U0=U(ΔR/R)/2=UKε/2=10×2×10-3V/2=10mV

灵敏度: s=U0/ΔR=10×10-3V /0.24Ω=41.67×10-3V/Ω

⑶、等臂全桥工作时的输出电压、灵敏度。

输出电压: U0=UKε/=10×2×10-3V=20mV

灵敏度: s=U0/ΔR=20×10-3V /0.24Ω=83.33×10-3V/Ω

输出电压:U0=UKε=10×103mv×2×10-3=20mv

综上所述:若要使输出电压大于10mV。则可采用等臂全桥接桥方式。

四十八、图2-43所示为一直流电桥,供电电源电动势E=3V. R3=R4= 100Ω。 R1和R2为相同型号的电阻应变片,其电阻均为50Ω。。两只应变片分别粘贴于等强度梁同一截面的正反两面。设等强度梁在受力后产生的应变为5000μεUo。

解:受力时:R1=r+ΔR、R2=r-ΔR、R3=R4=R=100Ω

U0=(R2R4-R1R3)U/[(R4+R3)(R1+R2)]=R(R2-R1)U/[2R(R1+R2)]

=-2RΔRU/2R2r=-(U/2)(ΔR/r)=-(U/2)(Kε)=-1.5×2×5×10-3

=-1.5×10-2V=-15mv

四十九、为什么说变间隙型电容传感器特性是非线性的?采取什么措施可改善其非线性特性?

答:对变间隙式电容传感器

若传感器的ε和A=ab为常数,初始的极距为d,其初始电容量(静态电容为):C0=?0?rA/d=εA/d

当动极板移动x后,其电容为:

C=εA/(d-x)

=(εA /d)×[d/(d-x)]

= C0 d /(d-x)

= C0 [(1+x/d) /(1-x2/d2)]

当x<<d时;1-x2/d2≈1;

则:C= C0(1+x/d)

由式(3-5)可知:电容C与x不是线形关系;只有当x<<d时,才能认为是近似线形关系。

五十、有一平面直线位移型差动电容传感器其测量电路采用变压器交流电桥,结构组成如图3-20所示。电容传感器起始时bl =b2=b=20mm, al =a2=a=10mm,极距d=2mm,极间介质为空气,测量电路中ui= 3sinωtV,且u=ui。试求动极板上输入一位移量Δu0。

图3-20题3

解: 电桥的空载输出电压为:

ù0=2ù[Z2/(Z1+Z2)]-ù=ù[2Z2/(Z1+Z2)-(Z1+Z2)/(Z1+Z2)]

=ù(Z2-Z1)/(Z1+Z2)

其中:Z1=1/jωC1,Z2=1/jωC2,C1、C2,为差动电容传感器的电容量;带入,得

ù0=ù(Z2-Z1)/(Z1+Z2)=ù(1/jωC2-1/jωC1)/(1/jωC1+1/jωC2)

=ù(1/C2-1/C1)/(1/C1+1/C2)=ù(C1-C2)/(C1+C2)

对变面积式电容传感器:设初始电容为:C0=?0?rA/d=εab/d为初始电容。

当动极板相对定极板沿长度a方向平移Δx时,则电容为

C=?0?rb(a±Δx)/ d=(?0?rab/ d)±(?0?rbΔx/ d )

=C0±εbΔx/d=C0±ΔC

C1=C0-ΔC; C2=C0+ΔC;

U0=U(C1-C2)/(C1+C2)=-UΔC/C0=-U(εbΔx/d)/(εab/d)=-UΔx/a

=-(3sinωtV)×(5/10)=-(3/2)sinωtV=-1.5sinωtV

五十一、影响差动变压器输出线性度和灵敏度的主要因素是什么?

答:影响差动变压器输出线性度和灵敏度的主要因素是;零点残余电动势E0的存在;造成差动变压器输出线性度和灵敏度在零点附近不灵敏,输出线性度受影响,引起测量误差。

五十二、电涡流传感器的灵敏度主要受那些因素影响?它的主要优点是什么?

答:电涡流传感器的灵敏度主要受到被测体大小影响。

被测体是平板型时:则要求被测体的半径应大于线圈半径的1.8倍,否则灵敏度要降低。

被测物体是圆柱体时:被测导体直径必须为线圈直径的3.5倍以上,灵敏度才

不受影响。

优点:电涡流式传感器结构简单、频率响应宽、灵敏度高、测量范围大、抗干扰能力强,特别是有非接触测量的优点

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