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热电偶传感器论文

热电偶传感器论文
热电偶传感器论文

一、 前言

热电偶是一种广泛用于温度测量的简单元件。本文简单概述了热电偶,介绍了利用热电

偶进行设计的过程中常见的挑战,并提出两种信号调理解决方案。第一种方案将参考接合点补偿和信号调理集成在一个模拟IC 内,使用更简便;第二种方案将参考接合点补偿和信号

调理独立开来,使数字输出温度感应更灵活、更精确。

一、 基本原理

热电偶是一种广泛用于温度测量的简单元件。

图1热电偶

一)热电偶原理

如图1 所示,热电偶由在一头相连的两根不同金属线组成,相连端称为测量(―热‖)接

合点。金属线不相连的另一头接到信号调理电路走线,它一般由铜制成。在热电偶金属和铜走线之间的这一个接合点叫做参考(―冷‖)接合点。*

在参考接合点处产生的电压取决于测量接合点和参考接合点两处的温度。由于热电偶是

一种差分器件而不是绝对式温度测量器件,必须知道参考接合点温度以获得精确的绝对温度

读数。这一过程被称为参考接合点温度补偿(冷接合点补偿)。热电偶已成为在合理精度内高性价比测量宽温度范围的工业标准方法。它们应用于高达约+2500°C 的各种场合,如锅炉、热水器、烤箱和风机引擎等。K型是最受欢迎的热电偶,测量范围是–200°C 至+1250°C。热电偶优缺点

优点

1、温度范围广:从低温到喷气引擎废气,热电偶适用于大多数实际的温度范围。热电偶测

量温度范围在–200°C至+2500°C之间,具体取决于所使用的金属线。

2、坚固耐用:热电偶属于耐用器件,抗冲击振动性好,适合于危险恶劣的环境。

3、响应快:因为它们体积小,热容量低,热电偶对温度变化响应快,尤其在感应接合点裸

露时。它们可在数百毫秒内对温度变化作出响应。

4、无自发热:由于热电偶不需要激励电源,因此不易自发热,其本身是安全的。

缺点

1、信号调理复杂:将热电偶电压转换成可用的温度读数必需进行大量的信号调理。一直以

来,信号调理耗费大量设计时间,处理不当就会引入误差,导致精度降低。

2、 精度低:除了由于金属特性导致的热电偶内部固有不精确性外,热电偶测量精度只能达

到参考接合点温度的测量精度,一般在1°C至2°C内。

3、易受腐蚀:因为热电偶由两种不同的金属所组成,在一些工况下随时间而腐蚀可能会降

低精度。因此,它们可能需要保护;且保养维必不可少。

4、抗噪性差:当测量毫伏级信号变化时,杂散电场和磁场产生的噪声可能会引起问题。绞

合的热电偶线对可能大幅降低磁场耦合。使用屏蔽电缆或在金属导管内走线和防护可降低电场耦合。测量器件应当提供硬件或软件方式的信号过滤,有力抑制工频频率(50 Hz/60 Hz)及其谐波。

二)热电偶测量的难点

1.滤波与放大

将热电偶产生的电压变换成精确的温度读数并不是件轻松的事情,型的灵敏度。__原因很多:电压信号太弱,温度电压关系呈非线性,需要参考接合点补偿,且热电偶可能引起接地问题。让我们逐一分析这

些问题。电压信号太弱:最常见的热电偶类型有J、K 和T 型。在室温下,其电压变化幅度分别为52 μV/°C、41 μV/°C 和41 μV/°C。其它较少见的类型温度电压变化幅度甚至更小。这种微弱的信号在模数转换前需要较高的增益级。表1 比较了各种热电偶类

表1. 25°C时各种热电偶类型的电压变化和温度升高关系

(塞贝克系数)

因为电压信号微弱,信号调理电路一般需要约100 左右的增益,这是相当简单的信号调理。更棘手的事情是如何识别实际信号和热电偶引线上的拾取噪声。热电偶引线较长,经常穿过电气噪声密集环境。引线上的噪声可轻松淹没微小的热电偶信号。一般结合两种方案来从噪声中提取信号。第一种方案使用差分输入放大器(如仪表放大器)来放大信号。因为大多数噪声同时出现在两根线上(共模),差分测量可将其消除。第二种方案是低通滤波,消除带外噪声。低通滤波器应同时消除可能引起放大器

整流的射频干扰(1MHz 以上)和50Hz/60Hz(电源)的工频

干扰。在放大器前面放置一个射频干扰滤波器(或使用带滤波输

入的放大器)十分重要。

2.参考接合点补偿

要获得精确的绝对温度读数,必须知道热电偶参考接合点的温度。当第一次使用热电偶时,这一步骤通过将参考接合点放在冰池内来完成。这种方法用来详尽描述各种热电偶类型的特点,因此几乎所有的热电偶表都使用0°C 作为参考温度。但对于大多数测量系统而言,将热电偶的参考接合点保持在冰池内不切实际。大多数系统改用一种称为参考接合点补偿(又称为冷接合点补偿)的技术。参考接合点温度使用另一种温度敏感器件来测量—一般为IC、热敏电阻、二极管或RTD(电阻温度测量器)。然后对热电偶电压读数进行补偿以反映参考接合点温度。必须尽可能精确地读取参考接合点—将精确温度传感器保持在与参考接合点同的温度。任何读取参考接合点温度的误差都会直接反映在最终热电偶读数中。可使用各种传感器来测量参考接合点温度:

1、热敏电阻:响应快、封装小;但要求线性,精度有限,尤其在宽温度范围内。要求激励

电流,会产生自发热,引起漂移。结合信号调理功能后的整体系统精度差。

2、电阻温度测量器(RTD):RTD 更精确、稳定且呈合理线性,但封装尺寸和成本限制其

应用于过程控制应用。

3、远程热二极管:二极管用来感应热耦连接器附近的温度。调节芯片将和温度成正比的二

极管电压转换成模拟或数字输出。其精度限于约±1°C。

4、集成温度传感器:集成温度传感器是一种局部感应温度的独立IC,应小心地靠近参考接

合点安装,并可组合参考接合点补偿和信号调理。可获得远低于1°C 的精度。

3.电压信号非线性

热电偶响应曲线的斜率随温度而变化。例如,在0°C 时,T 型热电偶输出按39 μV/C 变化,但在100°C 时斜率增加至47 μV/C。有三种常见的方法来对热电偶的非线性进行补偿。第一种方案是选择曲线相对较平缓的一部分并在此区域内将斜率近似为线性,这是一种特别适合于有限温度范围内测量的方案,这种方案不需要复杂的计算。K 和J 型热电偶比较受欢迎的诸多原因之一是它们同时在较大的温度范围内灵敏度的递增斜率(塞贝克系数)保持相当恒定(参见图3)

图3.热电偶灵敏度随温度而变化

注意,从0°C 至1000°C ,K 型塞贝克系数大致恒定在约 41 μV/C 。另一个方案是将查

找表存储在内存中,查找表中每一组热电偶电压与其对应的温度相匹配。然后,使用表中两

个最近点间的线性插值来获得其它温度值。第三种方案使用高阶等式来对热电偶的特性进行

建模。这种方法虽然最精确,但计算量也最大。每种热电偶有两组等式。一组将温度转换为

热电偶电压(适用于参考接合点补偿)。另一组将热电偶电压转换成温度。

两种简单、精确、灵活的热电偶温度测量方法

三、电路参数设计

一)、热电偶冷端补偿电路的设计:

在各种以热电偶为传感器的测量仪表中,热电偶冷锻温度补偿电路优劣对仪表精度的影

响很大。当研制0.2级以上的仪表时,冷锻温度补偿电路的质量往往成为障碍。时至今日,

有关冷端温度补偿电路设计的文章,为数不多,我们试图对这一问题作较深入的讨论。

1、桥式补偿电路

桥式补偿电路可以说是一种传统的补偿方式,在许多仪表中得到应用,如图1所示,电

桥的四臂电阻中有三个位固定阻值(其值不随温度被动儿变化),即R1,R2,R3有一个臂的

电阻喂铜线绕制的电阻Rt ,其阻值与温度或线性关系,如(1)式所示

0(1at)T T R R =+ (1)

式中 0T R ——温度为0℃时的铜电阻值

a ——铜电阻温度系数, ,一般情况下a=0.0044

t ——铜电阻所处的环境温度,亦即热电偶的冷端温度。

——分别是电阻、温度的变化量

图一 桥式补偿电路

图一电路,若R1=R2=R3=Rt0,则桥路的输出电压12V ?;

0120

41T

T R T

T R R V V R R ??=??+ (2) 当t=0℃时,t R ?=0,120V ?=;当t ≥0℃时,120V ?≥;当t 0≤℃时,120V ?≤。

当0T T R R ?<<,(2)式可变成:

1204

T R T R V V R ??=? (3) 由(3)式可见,12V ?与T R ?成正比;而当不满足0T T R R ?<<条件,由(2)式可知,

12V ?与T R ?呈现非线性关系,即单臂电桥的输出,严格来说是与桥臂变化量成非线性关系。

电桥电压12V ?的温度系数为:

1204

T R T R V V T T R ???=??4R aV = (4)

设温度0~50℃范围,热电偶电势温度系数为常数,记为K 。欲实现冷端温度补偿,应使

K 与(4)式相等,即:

4

R aV K = (5) 上式可见,桥路供电电源是与热电偶的分度号和铜电阻的规格有关,R V 应为:

4R k V a

= (6) 当0,T R R V ?=的负载电阻为0T R ,如0T R 中电流选为I 值,于是可定出0T R 值:

02R

T V R I = (7)

上述两个式子即为桥式补偿电路的基本公式。I 的选择,一方面希望它小,以减少R V 的

供给和0T R ,的发热,另一方面I 太小会使得桥路的输出电阻增大,也是不适合的。

取K=0.041mV/℃,a=0.0044,I=10mA,则R V =61Mv, 0T R =3Ω

桥式补偿电路的优点是:线路简单,成本低,但也有很多缺点:

(1) 在补偿0~50℃范围内,0

a t 0.0044500.22T T R R ?=?=?=,补偿电压与T R ?成非线性关系,影响补偿精度;

(2) 图一电路中,当点4接地时,点2不能再接地,只能构成双端输出电路;如欲

构成单端输出电路,点2接地,R V 电源只能浮地,又怕引入干扰;

(3) 铜电阻0T R 的绕制工作比较麻烦。

2、双电源补偿电路

图2示出了补偿元件仍为电阻的具有正负电源的补偿电路,其中I 为电流源

图二 双电源补偿电路

当t=0℃时, 02T CC IR V = (8)

当t>0℃或t<0℃时,T R I ?值作为补偿电压,欲实现补偿应使得:

T R I K T

??= (9) 可得:0T R aI K =,于是又可得02a T CC K R I V == (10) 上式是设计图二电路的基本公式,由K ,a 定出负电源2CC V 值,选定一I 值又可定出0T R 值;电流源I 的位置用置入一大电阻R (即去掉电流源I ),仍以1中的补偿电路为例,算得2CC V =9.32mV ,取I=1mA ,0T R =9.32Ω,16v CC V =,R=6k Ω。

双电源补偿电路的优点是:

(1) 电路并不复杂,成本低;

(2) 单端输出,易与单端输入的放大电路相连;

(3) 线性输出。

缺点与1中补偿电路相似,但是比桥式电路有所前进。

四、调理电路及参数设计及计算

《传感器本》试题整理(附参考答案)

《传感器本》试题整理(附参考答案)

上海开放大学《传感器与测试基础》复习 1. 课程教材:《自动检测技术及应用》梁森(第2版),机械工业出版社 2. 网上课堂:视频资料,课程ppt资料,李斌 教授主讲 3. 主持教师联系方式: 25653399(周二、五);xudanli@https://www.wendangku.net/doc/2317328268.html, 4. 期末考试比例(大约):单项选择20分;填 空20分;多项选择12分;简答题26分;分析 设计题22分。 5. 复习样题 一、填空题 1. 传感器的特性一般指输入、输出特性,有 动、静之分。静态特性指标的 有、、、 等。(灵敏度、分辨力、线性度、迟滞误差、 稳定性) 2. 对于测量方法,从不同的角度有不同的分类, 按照测量结果的显示方式,可以分为模拟式测量和数字式测量。 3. 对于测量方法,从不同的角度有不同的分类, 按照是否在工位上测量可以分为在线测量和离线式测量。 4. 对于测量方法,从不同的角度有不同的分类,

按照测量的具体手段,可以分为 偏位式测 量 、 微差式测量 和 零位式测量 。 5.某0.1级电流表满度值100m x mA ,测量60mA 的绝 对误差为 ±0.1mA 。 6、服从正态分布的随机误差具有如下性质 集 中性 、 对称性 、 有界性 。 7. 硅光电池的光电特性中,当负载短路时,光 电流在很大范围内与照度与呈线性关系。 8. 把被测非电量的变化转换成线圈互感变化的 互感式传感器是根据 变压器 的基本 原理制成的,其次级绕组都用 差动 形式连接,所以又叫差动变压器式传感器。 9、霍尔传感器的霍尔电势U H 为 K H IB 若改变 I 或 B 就能得到变化的霍尔电势。 10、电容式传感器中,变极距式一般用来测量 微 小 的位移。 11. 压电式传感器具有体积小、结构简单等优 点,但不适宜测量 频率太低 的被测量, 特别是不能测量 静态值 。 12、差动电感式传感器与单线圈电感式传感器相 比,线性 好 灵感度提高 一 倍、 测量精度高。 13、热电偶冷端温度有如下补偿方法: 冷端恒温法(冰浴法)、计算修正法、电桥补偿法和仪表

热电阻热电偶温度传感器校准实验

湖南大学实验指导书 课程名称:实验类型: 实验名称:热电阻热电偶温度传感器校准实验 学生姓名:学号:专业: 指导老师:实验日期:年月日 一、实验目的 1.了解热电阻和热电偶温度计的测温原理 2.学会热电偶温度计的制作与校正方法 3.了解二线制、三线制和四线制热电阻温度测量的原理 4.掌握电位差计的原理和使用方法 5.了解数据自动采集的原理 6.应用误差分析理论于测温结果分析。 二、实验原理 1.热电阻 (1) 热电阻原理 热电阻是中低温区最常用的一种温度检测器。它的主要特点是测量精度高,性能稳定。其中铂热是阻的测量精确度是最高的,它不仅广泛应用于工业测温,而且被制成标准的基准仪。热电阻测温是基于金属导体的电阻值随温度的增加而增加这一特性来进行温度测量的。热电阻大都由纯金属材料制成,目前应用最多的是铂和铜,此外,现在已开始采用镍、锰和铑等材料制造热电阻。常用铂电阻和铜电阻,铂电阻在0—630.74℃以内,电阻Rt与温度t 的关系为: Rt=R0(1+At+Bt2) R0系温度为0℃时的电阻,铂电阻内部引线方式有两线制,三线制,和四线制三种,两线制中引线电阻对测量的影响最大,用于测温精度不高的场合,三线制可以减小热电阻与测量仪之间连接导线的电阻因环境温度变化所引起的测量误差。四线制可以完全消除引线电阻对测量的影响,用与高精度温度检测。本实验是三线制连接,其中一端接二根引线主要是消除引线电阻对测量的影响。 (2) 热电阻的校验 热电阻的校验一般在实验室中进行,除标准铂电阻温度计需要作三定点,(水三相点,水沸点和锌凝固点)校验外,实验室和工业用的铂或铜电阻温度计的校验方法有采用比较法

热电偶传感器习题

第5章热电偶传感器习题答案 1.什么是金属导体的热电效应?试说明热电偶的测温原理。 答:热电效应就是两种不同的导体或半导体A和B组成一个回路,其两端相互连接时,只要两结点处的温度不同,回路中就会产生一个电动势,该电动势的方向和大小与导体的材料及两接点的温度有关。热电偶测温就是利用这种热电效应进行的,将热电偶的热端插入被测物,冷端接进仪表,就能测量温度。 2.试分析金属导体产生接触电动势和温差电动势的原因。 答:当A和B两种不同材料的导体接触时,由于两者内部单位体积的自由电子数目不同(即电子密度不同),因此,电子在两个方向上扩散的速率就不一样。现假设导体A的自由电子密度大于导体B的自由电子密度,则导体A扩散到导体B的电子数要比导体B扩散到导体A的电子数大。所以导体A失去电子带正电荷,导体B得到电子带负电荷,于是,在A、B 两导体的接触界面上便形成一个由A到B的电场。该电场的方向与扩散进行的方向相反,它将引起反方向的电子转移,阻碍扩散作用的继续进行。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,便处于一种动态平衡状态。在这种状态下,A与B两导体的接触处就产生了电位差,称为接触电动势。对于导体A或B,将其两端分别置于不同的温度场t、t0中(t> t0)。在导体内部,热端的自由电子具有较大的动能,向冷端移动,从而使热端失去电子带正电荷,冷端得到电子带负电荷。这样,导体两端便产生了一个由热端指向冷端的静电场。该电场阻止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,导体两端便产生了电位差,我们将该电位差称为温差电动势。 3.简述热电偶的几个重要定律,并分别说明它们的实用价值。 答:一是匀质导体定律:如果热电偶回路中的两个热电极材料相同,无论两接点的温度如何,热电动势为零。根据这个定律,可以检验两个热电极材料成分是否相同,也可以检查热电极材料的均匀性。 二是中间导体定律:在热电偶回路中接入第三种导体,只要第三种导体的两接点温度相同,则回路中总的热电动势不变。它使我们可以方便地在回路中直接接入各种类型的显示仪表或调节器,也可以将热电偶的两端不焊接而直接插入液态金属中或直接焊在金属表面进行温度测量。 三是标准电极定律:如果两种导体分别与第三种导体组成的热电偶所产生的热电动势已知,则由这两种导体组成的热电偶所产生的热电动势也就已知。只要测得各种金属与纯铂组成的热电偶的热电动势,则各种金属之间相互组合而成的热电偶的热电动势可直接计算出来。 四是中间温度定律:热电偶在两接点温度t、t0时的热电动势等于该热电偶在接点温度为t、t n和t n、t0时的相应热电动势的代数和。中间温度定律为补偿导线的使用提供了理论依据。 4.试述热电偶冷端温度补偿的几种主要方法和补偿原理。

传感器与检测技术试卷6答案重点

《传感器与检测技术》试卷 班级:学号:姓名:成绩: 一、选择与填空题:(12分 1. 变面积式自感传感器,当衔铁移动使磁路中空气缝隙的面积增大时,铁心上线圈的电感量(①增大②减小③不变。 2. 平行极板电容传感器的输入被测量与输出电容值之间的关系中, (①变面积型 ②变极距型③变介电常数型是线性的关系。 3. 在变压器式传感器中,一次侧和二次侧互感 M 的大小与一次侧线圈的匝数成(①正比②反比③不成比例 4. 号的器件或装置,传感器通常由直接响应于被测量敏感元件和产生可用信号输出的转换元件以及相应的信号调节转换电路组成。 5. 热电偶所产生的热电动势是由电动势和单一导体的温差电动势组成。 6. 定被测量的方法;零位测量是指在测量过程中,用指零仪表的零位指示,检测测 量系统的平衡状态;在测量系统达到平衡时,用已知的基准量决定被测未知量的方法;微差式测量是指综合了偏差式测量法与零位式测量法的优点而提出的方法。 二、简答题:(44分 1. 光纤传感器的工作原理。 (4分 答:光导纤维工作的基础是光的全内反射, 当射入的光线的入射角大 于纤维包层间的临界角时, 就会在光纤的接口上产生全内反射, 并在光纤内部以后的角度反复逐次反射,直至传递到另一端面。

光纤传感器利用光导纤维, 按其工作原理来分有功能型 (或称物性型、传感型 与非功能型(或称结构型、传光型两大类。功能型光纤传感器其光纤不仅作为光传播的的波导, 而且具有测量的功能。非功能型光纤传感器其光纤只是作为传光的媒介, 还需加上其他敏感元件才能组成传感器。 2. 什么叫做热电动势、接触电动势和温差电动势?说明热电偶测温原理及其工作定律的应用。分析热电偶测温的误差因素, 并说明减小误差的方法。 (5分 答:①热电动势:两种不同材料的导体(或半导体 A 、 B 串接成一个闭合回路, 并使两个结点处于不同的温度下, 那么回路中就会存在热电动势。因而有电流产生相应的热电动势称为温差电动势或塞贝克电动势,通称热电动势。 ②接触电动势:接触电动势是由两种不同导体的自由电子,其密度不同而在接触处形成的热电动势。它的大小取决于两导体的性质及接触点的温度,而与导体的形状和尺寸无关。 ③温差电动势:是在同一根导体中, 由于两端温度不同而产生的一种电动势。 ④热电偶测温原理:热电偶的测温原理基于物理的“热电效应” 。所谓热电效应, 就是当不同材料的导体组成一个闭合回路时, 若两个结点的温度不同, 那么在回路 中将会产生电动势的现象。两点间的温 差越大, 产生的电动势就越大。引入适当的测量电路测量电动势的大小,就可 测得温度的大小。 ⑤热电偶三定律 a 中间导体定律 热电偶测温时, 若在回路中插入中间导体, 只要中间导体两端的温度相同, 则对热电偶回路总的热电势不产生影响。在用热电偶测温时,连接导线及显示一起等均可看成中间导体。

热电偶温度传感器设计报告

传感器课程设计 设计题目:热电偶温度传感器 2010年12月30日 目录 1、序言 (3) 2、方案设计及论证 (4)

3、设计图纸 (9) 4、设计心得和体会 (10) 5、主要参考文献 (11) 一、序言 随着信息时代的到来,传感器技术已经成为国外优先发展的科技领域之一。测控系统的设计通常是从对象信息的有效获取开始的不同种类

的物理量不仅需要不同种类的传感器进行采集,而且因信号性质的不同,还需要采用不同的测量电路对信号进行调理以满足测量的要去。因此,触感其与检测技术在现代测量与控制系统中具有非常重要的地位。 而在所有的传感器中,热电偶具有构造简单、适用温度围广、使用方便、承受热、机械冲击能力强以及响应速度快等特点,常用于高温区域、振动冲击大等恶劣环境以及适合于微小结构测温场合。 因此,我们想设计一种热电偶传感器能够在低温下使用,可以适用于试验和科研中,测量为温度围:-200 ℃ ~500 ℃,电路不太复杂的简易的热电偶温度传感器,考虑到制作材料相对便宜,我们选择了铜-铜镍(康铜)。在选择测量电路时,我们从简单,符合测量围要求及热电偶的技术特性,我们采用了AD592对T型热电偶进行冷结点的补偿电路。这种型号的电路允许的误差(0.5 ℃或0.004x|t|)相对于其他类型的热电偶具有测量温度精度高,稳定好,低温时灵敏度高,价格低廉。能较好的满足测量围。 热电偶同其它种温度计相比具有如下特点: a、优点 ·热电偶可将温度量转换成电量进行检测,对于温度的测量、控制,以及对温度信号的放大、变换等都很方便, ·结构简单,制造容易, ·价格便宜, ·惰性小,

传感器试卷及答案

一、填空( 30 分,每空分) 1、有一温度计,它的量程范围为 O s200C,精度等级为级。该表可能出现的最 大误差为,当测量1OO°C时的示值相对误差为。 2、在选购线性仪表时,必须考虑应尽量使选购的仪表量程为欲测量的 倍左右为宜。 3、传感器由、、三部分组成。 4、利用热敏电阻对电动机实施过热保护,应选择型热敏电阻。 5、已知某铜热电阻在O C时的阻值为50Q,则其分度号是,对 于镍铬 - 镍硅热电偶其正极是。 6、霍尔元件采用恒流源激励是为了。 7、用水银温度计测量水温 , 如从测量的具体手段来看它属于测量。 二、选择题(3O 分,每题 2 分) 1、在以下几种传感器当中属于自发电型传感器。 A 、电容式 B 、电阻式 C 、压电式 D 、电感式 2、的数值越大 , 热电偶的输出热电势就越大。 A、热端直径 B 、热端和冷端的温度 C、热端和冷端的温差 D 、热电极的电导率 3、将超声波(机械振动波)转换成电信号是利用压电材料的。 A、应变效应 B、电涡流效应 C、压电效应 D、逆压电效应 4、在电容传感器中,若采用调频法测量转换电路,则电路中。 A、电容和电感均为变量 B 、电容是变量,电感保持不变 C、电感是变量,电容保持不变 D、电容和电感均保持不变 5、在两片间隙为1mm勺两块平行极板的间隙中插入,可测得最大的容量。 A、塑料薄膜 B、干的纸 C、湿的纸 D、玻璃薄片 6、热电阻测量转换电路采用三线制是为了 A、提高测量灵敏度 B 、减小非线性误差 C、提高电磁兼容性 D 、减小引线电阻的影响 7、当石英晶体受压时,电荷产生在。 A、Z面上 B、X面上 C、Y面上 D、X、Y、Z面上 8、汽车衡所用的测力弹性敏感元件是。 A、悬臂梁 B 、弹簧管 C、实心轴 D、圆环 9、在热电偶测温回路中经常使用补偿导线的最主要的目的是。 A、补偿热电偶冷端热电势的损失 B 、起冷端温度补偿作用 C、将热电偶冷端延长到远离高温区的地方 D、提高灵敏度

传感器试题(答案)

《传感器及应用技术》期末考试试题(C套)答案 1、填空题(每空1分,共30分): 1、现代信息技术的三大支柱是指:传感器技术、通信技术、计算机技术 2、国家标准(GB7665-87)对传感器(Transducer/Sensor)的定义:能够感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置。 3、传感器由敏感元件、传感元件、测量转换电路和辅助电源三部分组成。 4、现代科学技术使人类社会进入了信息时代,来自自然界的物质信息都需要通过传感器进行采集才能获取。 5、测量结果与被测量的约定真值之间的差别就称为误差。 6、对测量结果评价的三个概念(1)精密度、(2)准确度、(3)精确度 7、对传感器的输出量与输入量之间对应关系的描述--称为传感器的特性。 8、电阻应变式传感器的工作原理是将电阻应变片粘贴到各种弹性敏感元件上,使物理量的变化变成应变片的应力、应变变化,从而变成电阻值变化。 9、热电阻温度计是利用金属导体或半导体材料的电阻率随温度而变化的特性进行温度测量。 10、电感式传感器是利用电磁感应原理,将被测非电量的变化转换成线圈的电感变化的一种传感器。 11、压电传感器是一种典型的自发电式传感器。它以某些电介质的压电效应为基础,在外力作用下,在电介质的表面产生电荷,从而实现非电量的电测转换。 12、热电偶产生的热电势一般由⑴接触电势和⑵温差电势组成。 13光电式传感器是利用光敏元件将光信号转换为电流信号的装置。 14、霍尔传感器是利用霍尔效应原理制成的传感器,主要用来测量磁场的大小。 15、电容式传感器有变面积式、变间隙式和变介质式三种。 16、当输入端加电流I,并在元件平面法线方向加磁感强度为B的磁场,那么在垂直于电流和磁场方向上将产生电动势,这种现象就是霍尔效应。

传感器与检测技术期末考试试卷及答案

传感器与自动检测技术 一、填空题(每题3分) 1、传感器通常由直接响应于被测量的敏感元件、产生可用信号输出的转换元件、以及相应的信号调节转换电路组成。 2、金属材料的应变效应是指金属材料在受到外力作用时,产生机械变形,导致其阻值发生变化的现象叫金属材料的应变效应。 3、半导体材料的压阻效应是半导体材料在受到应力作用后,其电阻率发生明显变化,这种现象称为压阻效应。 4、金属丝应变片和半导体应变片比较其相同点是它们都是在外界力作用下产生机械变形,从而导致材料的电阻发生变化。 5、金属丝应变片和半导体应变片比较其不同点是金属材料的应变效应以机械形变为主,材料的电阻率相对变化为辅;而半导体材料则正好相反,其应变效应以机械形变导致的电阻率的相对变化为主,而机械形变为辅。 6、金属应变片的灵敏度系数是指金属应变片单位应变引起的应变片电阻的相对变化叫金属应变片的灵敏度系数。 7、固体受到作用力后电阻率要发生变化,这种现象称压阻效应。 8、应变式传感器是利用电阻应变片将应变转换为电阻变化的传感器。 9、应变式传感器是利用电阻应变片将应变转换为电阻变化的传感器。 10、应变式传感器是利用电阻应变片将应变转换为电阻变化的传感器,传感器由在弹性元件上粘贴电阻敏感元件构成,弹性元件用来感知应变,电阻敏感元件用来将应变的转换为电阻的变化。 11、应变式传感器是利用电阻应变片将应变转换为电阻变化的传感器,传感器由在弹性元件上粘贴电阻敏感元件构成,弹性元件用来感知应变,电阻敏感元件用来将应变的转换为电阻的变化。 12、应变式传感器是利用电阻应变片将应变转换为电阻变化的传感器,传感器由在弹性元件上粘贴电阻敏感元件构成,弹性元件用来感知应变,电阻敏感元件用来将应变的转换为电阻的变化。 13、应变式传感器是利用电阻应变片将应变转换为电阻变化的传感器,传感器由在弹性元件上粘贴电阻敏感元件构成,弹性元件用来感知应变,电阻敏感元件用

第九章热电偶传感器习题及答案

第九章热电偶传感器 一、单项选择题 1)正常人的体温为37?C,则此时的华氏温度约为______,热力学温度约为______。 A. 32F,100K B. 99F,236K C .99F,310K D. 37F,310K 2)_____的数值越大,热电偶的输出热电势就越大。 A. 热端直径 B. 热端和冷端的温度 C. 热端和冷端的温差 D. 热电极的电导率 3)测量钢水的温度,最好选择______热电偶;测量钢退火炉的温度,最好选择_____热电偶;测量汽轮机高压蒸气(200?C左右)的温度,且希望灵敏度高一些,选择______热电偶为宜。 A. R B. B C. S D. K E .E 4)测量CPU散热片的温度应选用______型的热电偶;测量锅炉烟道中的烟气温度,应选用______型的热电偶;测量100m深的岩石钻孔中的温度,应选用______型的热电偶。 A. 普通 B.铠装 C. 薄膜 D. 热电堆 5)在热电偶测温回路中经常使用补偿导线的最主要的目的是______。 A. 补偿热电偶冷端热电势的损失 B. 起冷端温度补偿作用 C. 将热电偶冷端延长到远离高温区的地方 D. 提高灵敏度 二、分析与问答 1、简述热电偶与热电阻的测量原理的异同。 2、设一热电偶工作时产生的热电动势可表示为E AB(t , t0),其中A、B、t、t0各 代表什么意义?t0在实际应用时常应为多少? 3、用热电偶测温时,为什么要进行冷端补偿?冷端补偿的方法有哪几种? 三、计算题 1、用一K型热电偶测量温度,已知冷端温度为40℃,用高精度毫伏表测得此时 的热电动势为29.186mV,求被测的温度大小? 2、用一K型热电偶测钢水温度,形式如图示。已知A、B分别为镍铬、镍硅材 料制成,A`、B`为延长导线。问: 1)满足哪些条件时,此热电偶才能正常工作? 2)A、B开路是否影响装置正常工作?原因? 3)采用A`、B`的好处? 4)若已知t01=t02=40℃,电压表示数为37.702mV,则钢水温度为多少? 5)此种测温方法的理论依据是什么?

传感器试题与答案

《传感器与检测技术》试题1 班级_______ 姓名学号成绩 一、填空:(20分) 1、测量系统的静态特性指标主要有 。(2分) 2、霍尔元件灵敏度的物理意义就是 。(2分) 3、光电传感器的理论基础就是光电效应。通常把光线照射到物体表面后产生的光电效应分为三类。第一类就是利用在光线作用下 效应,这类元件有;第二类就是利用在光线作用下效应,这类元件有;第三类就是利用在光线作用下效应,这类元件有。 4、热电偶所产生的热电动势就是电动势与电动势组成的,其表达式为E ab(T,T0)= 。在热电偶温度补偿中补偿导线法(即冷端延长线法)就是在与之间,接入,它的作用。 5、压磁式传感器的工作原理就是:某些铁磁物质在外界机械力作用下,其内部产生机械压力,从而引起,这种现象称为。相反,某些铁磁物质在外界磁场的作用下会产生,这种现象称为。(2分)

6、变气隙式自感法感器,当街铁移动靠近铁心时,铁心上的线圈电感量(①增加②减小③不变)(2分) 7、仪表的精度等级就是用仪表的(①相对误差②绝对误差③引用误差)来表示的。(2分) 8、电容传感器的输入被测量与输出被测量间的关系,除(①变面积型 ②变极距型③变介电常数型)外就是线性的。(2分) 9、电位器传器的(线性),假定电位器全长为X max, 其总电阻为R max,它的滑臂间的阻值可以用R x = (①X max/x R max,②x/X max R max,③X max/XR max ④X/X max R max)来计算,其中阻灵敏度R r=(① 2p(b+h)/A t, ② 2pAt/b+h, ③ 2A(b+b)/pt, ④ 2Atp(b+h))。(4分) 二、用镍铬━镍硅热电偶测量某低温箱温度,把热电偶直接与电位差计相连接。在某时刻,从电位差计测得热电动势为-1、19mV,此时电位差计所处的环境温度为15℃,试求该时刻温箱的温度就是多少摄氏度?(20分) 镍铬-镍硅热电偶分度表

部分传感器试题及答案

部分传感器试题及答案 TTA standardization office【TTA 5AB- TTAK 08- TTA 2C】

压电传感器 1、对石英晶体,下列说法正确的是()。 A. 沿光轴方向施加作用力,不会产生压电效应,也没有电荷产生。 B. 沿光轴方向施加作用力,不会产生压电效应,但会有电荷产生。 C. 沿光轴方向施加作用力,会产生压电效应,但没有电荷产生。 D. 沿光轴方向施加作用力,会产生压电效应,也会有电荷产生。 A 2、石英晶体和压电陶瓷的压电效应对比正确的是() A. 压电陶瓷比石英晶体的压电效应明显,稳定性也比石英晶体好 B. 压电陶瓷比石英晶体的压电效应明显,稳定性不如石英晶体好 C. 石英晶体比压电陶瓷的压电效应明显,稳定性也比压电陶瓷好 D. 石英晶体比压电陶瓷的压电效应明显,稳定性不如压电陶瓷好 B 3、两个压电元件相并联与单片时相比说法正确的是() A. 并联时输出电压不变,输出电容是单片时的一半 B. 并联时输出电压不变,电荷量增加了2倍 C. 并联时电荷量增加了2倍,输出电容为单片时2倍 D. 并联时电荷量增加了一倍,输出电容为单片时的2倍 D 4、两个压电元件相串联与单片时相比说法正确的是() A. 串联时输出电压不变,电荷量与单片时相同 B. 串联时输出电压增大一倍,电荷量与单片时相同 C. 串联时电荷量增大一倍,电容量不变 D. 串联时电荷量增大一倍,电容量为单片时的一半 B 5、用于厚度测量的压电陶瓷器件利用了()原理。 A. 磁阻效应 B. 压阻效应 C. 正压电效应 D.逆压电效应 D 6、压电陶瓷传感器与压电石英晶体传感器的比较是()。 A .前者比后者灵敏度高 B.后者比前者灵敏度高 C .前者比后者性能稳定性好 D.前者机械强度比后者的好 A 7、压电石英晶体表面上产生的电荷密度与()。 A .晶体厚度成反比 B.晶体面积成正比 C .作用在晶片上的压力成正比 D.剩余极化强调成正比 C 8、压电式传感器目前多用于测量()。 A .静态的力或压力 B.动态的力或压力 C .位移 D.温度 B 9、压电式加速度传感器是适合测量下列哪种信号()。 A. 适于测量任意 B. 适于测量直流 C. 适于测量缓变 D. 适于测量动态 D 10、石英晶体在沿机械轴y 方向的力作用下会()。 A .产生纵向压电效应 B. 产生横向压电效应 C .不产生压电效应 D. 产生逆向压电效应 B

传感器习题

如图是一种应用热敏电阻组成的电机过热保护线路,用开关K来控制电机是否工作,图中热敏电阻用正温度系数热敏电阻。(1)简述A、B、C、D各部件的作用,(2)简述电路的工作原理。(3)试说明该电路热电阻安装位置。(10分) 用镍铬-镍硅热电偶测量某低温箱温度,把热电偶直接与电位差计相连接。在某时刻,从电位差计测得热电势为-1.19mv,此时电位差计所处的环境温度为15℃,试求该时刻温箱的温度是多少度?(5分) 镍铬-镍硅热电偶分度表 如下图所示,AD590的输出为1μA/K,分析电路,并指出U A应该为多大时,可使输出电压为BV/℃,B为多大?(10分)

现需测量一电动机的转速,请设计一电路来测量,说明设计电路的原理,并画出测量电路安装位置示意草图 现需测量一管道内气体的流速,请设计一电路来测量,说明设计电路的原理,并画出传感器安装在管道中的位置草图 分析下面电路的工作原理,并指出R6与VD的作用。 4、如下图所示电路,试求在温度为10℃度时,输出电压为多少?若测得输出电压为746.3mV时,被测物体的温度是多少? 设计一个电热饮水机水开警示电路,并简要说明其工作原理。 什么叫传感器?它由哪几部分组成?并说出各部分的作用及其相互间的关系。 答:传感器是能感受规定的被测量并按照一定的规律将其转换成可用输出信号的器件或装置。 通常传感器由敏感元件和转换元件组成。 敏感元件是指传感器中能直接感受或响应被测量的部分,转换元件是指传感器中将敏感元件感受或响应的被测量转换成适于传输或测量的电信号部分。 由于传感器的输出信号一般都很微弱, 因此需要有信号调节与转换电路对其进行放大、运算调制等。随着半导体器件与集成技术在传感器中的应用,传感器的信号调节与转换电路

《传感器与检测技术》试题及答案(已做)

《传感器与检测技术》试题 一、填空:(20分) 1,测量系统的静态特性指标主要有线性度、迟滞、重复性、分辨力、稳定性、温度稳定性、各种抗干扰稳定性等。(2分) 2.霍尔元件灵敏度的物理意义是表示在单位磁感应强度相单位控制电流时的霍尔电势大小。 4.热电偶所产生的热电势是两种导体的接触电势和单一导体的温差电势组成的,其表达式为Eab (T ,To )=T B A T T B A 0d )(N N ln )T T (e k 0σ-σ?+-。在热电偶温度补偿中补偿导线法(即冷端延长线法)是在连接导线和热电偶之间,接入延长线,它的作用是将热电偶的参考端移至离热源较远并且环境温度较稳定的地方,以减小冷端温度变化的影响。 5.压磁式传感器的工作原理是:某些铁磁物质在外界机械力作用下,其内部产生机械压力,从而引起极化现象,这种现象称为正压电效应。相反,某些铁磁物质在外界磁场的作用下会产生机械变形,这种现象称为负压电效应。(2分) 6. 变气隙式自感传感器,当街铁移动靠近铁芯时,铁芯上的线圈电感量(①增加②减小③不变)(2分) 7. 仪表的精度等级是用仪表的(① 相对误差 ② 绝对误差 ③ 引用误差)来表示的(2分) 8. 电容传感器的输入被测量与输出被测量间的关系,除(① 变面积型 ② 变极距型 ③ 变介电常数型)外是线性的。(2分) 1、变面积式自感传感器,当衔铁移动使磁路中空气缝隙的面积 增大时,铁心上线圈的电感量(①增大,②减小,③不变)。 2、在平行极板电容传感器的输入被测量与输出电容值之间的关 系中,(①变面积型,②变极距型,③变介电常数型)是线性的关系。 3、在变压器式传感器中,原方和副方互感M 的大小与原方线圈 的匝数成(①正比,②反比,③不成比例),与副方线圈的匝数成(①正比,②反比,③不成比例),与回路中磁阻成(①正比,②反比,③不成比例)。 4、传感器是能感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置,传感器通常由直接响应于被测量的敏感元件

传感器试题及答案

一、填空题(20分) 1.传感器由(敏感元件,转换元件,基本转换电路)三部分组成。 2.在选购线性仪表时,必须考虑应尽量使选购的仪表量程为欲测量的( 1.5 ) 倍左右为宜。 3.灵敏度的物理意义是(达到稳定工作状态时输出变化量与引起此变化的输入变化量之比。) 4. 精确度是指(测量结果中各种误差的综合,表示测量结果与被测量的真值之间的一致程度。) 5.为了测得比栅距W更小的位移量,光栅传感器要采用(细分)技术。 6.热电阻主要是利用电阻随温度升高而(增大)这一特性来测量温度的。 7.传感器静态特性主要有(线性度,迟滞,重复性,灵敏度)性能指标来描述。 8.电容传感器有三种基本类型,即(变极距型电容传感器、变面积型电容传感器, 变介电常数型电容传感器) 型。 9.压电材料在使用中一般是两片以上在,以电荷作为输出的地方一般是把压电元件(并联)起来,而当以电压作为输出的时候则一般是把压电元件(串联)起来 10.压电式传感器的工作原理是:某些物质在外界机械力作用下,其内部产生机械压力,从而引起极化现象,这种现象称为(顺压电效应)。相反,某些物质在外界磁场的作用下会产生机械变形,这种现象称为(逆压电效应)。 11. 压力传感器有三种基本类型,即(电容式,电感式,霍尔式)型. 12.抑制干扰的基本原则有(消除干扰源,远离干扰源,防止干扰窜入). 二、选择题(30分,每题3分)1、下列( )不能用做加速度检测传感器。D.热电偶 2、将超声波(机械振动波)转换成电信号是利用压电材料的( ).C.压电效应 3、下列被测物理量适合于使用红外传感器进行测量的是(). C.温度 4、属于传感器动态特性指标的是().D.固有频率 5、对压电式加速度传感器,希望其固有频率( ).C.尽量高些 6、信号传输过程中,产生干扰的原因是( )C.干扰的耦合通道 7、在以下几种传感器当中( )属于自发电型传感器.C、热电偶 8、莫尔条纹光栅传感器的输出是( ).A.数字脉冲式 9、半导体应变片具有( )等优点.A.灵敏度高 10、将电阻应变片贴在( )上,就可以分别做成测力、位移、加速度等参数的传感器. C.弹性元件 11、半导体热敏电阻率随着温度上升,电阻率( ).B.迅速下降 12、在热电偶测温回路中经常使用补偿导线的最主要的目的是( ). C、将热电偶冷端延长到远离高温区的地方 13、在以下几种传感器当中( ABD 随便选一个)不属于自发电型传感器. A、电容式 B、电阻式 C、热电偶 D、电感式 14、( )的数值越大,热电偶的输出热电势就越大.D、热端和冷端的温差 15、热电阻测量转换电路采用三线制是为了( B、减小引线电阻的影响). 16、下列( )不能用做加速度检测传感器.B.压电式 三、简答题(30分) 1.传感器的定义和组成框图?画出自动控制系统原理框图并指明传感器在系统中的位置和

传感器期末试卷A-答案

. 上海中华职业技术学院20 10 ~20 11学年第 二 学期 2009 级 电气自动化 专业 编号___ 传感器原理及应用 课程 期末 考试试卷 [A 卷]答案 考试形式说明:笔试开卷,允许带教材及笔记 考试时间:90分钟 一、 填空题:(每空1分,共计20分) 1、热电偶用于感温的一端称为 热 (热,冷)端,自由端是指 冷 端。 2、光敏电阻受光照时的电阻变 小(大,小),其响应较 慢 (快,慢)。 3、金属热电阻的电阻值随着温度的升高而 增大 ,一般表征为 正 (正、负)温度特性。 4、电容式传感器主要分为三类,分别为: 变介电常数型 、 变面积型

和 变间距型 。 5、检测方法按照被测量是否随时间变化分类分为: 静态测量 和 动态测量 。 6、超声波的发生基于 逆压电 效应,超声波的接收基于 正压电 效应。 7、一般传感器由三部分组成,分别为 敏感元件 、 转换元件 、 基本转换电路 。 8、目前国际上常用的温标有 摄氏温标 、 华氏温标 、 热力学温标、 国际实用温标 。 二、选择题(每题2分,共计30分) 1、 湿敏电阻的输出电阻值随着湿度的增加而 B 。 A 、增大 B 、减少 C 、不变 D 、不定 2、测得某检测仪表的输入信号中,有用信号为20毫伏,干扰电压也为20毫伏, 则此时的信噪比为 C 。 A 、20dB B 、1 dB C 、0 dB 3、下列传感器不能用来测位移的是 C 。 A 、电阻式传感器 B 、电容式传感器 C 、压电式传感器 D 、电感式传感器

4、如图所示,R1为固定电阻,R2为负温度系数的热敏电阻,L为小灯泡,当温度降低时: C A、R1两端的电压增大 B、电流表的示数增大 C、小灯泡的亮度变强 D、小灯泡的亮度变弱 5、用摇控器调换电视机频道的过程,实际上就是传感器把光信号转换成电信号的过程.下列属于这类传感器的是 A A、红外报警装置 B、走廊照明灯的声控开关 C、自动洗衣机中的压力传感装置 D、电饭煲中控制加热和保温的温控器 6、传感器的输出量通常为 B A 非电量信号 B 电量信号 C 位移信号 D 光信号 7、人造卫星的光电池板利用了A 。 A光电效应B光化学效应C光热效应D感光效应 8、下列物理量中可以用气敏传感器来测量的是 D A 位移量 B 湿度 C 速度 D 烟雾浓度

常用温度传感器的对比分析及选择

常用温度传感器的对比分析及选择 大致的要点: 1.温度传感器概述:应用领域,重要性; 2.四种主要的温度传感器类型的横向比较 3.热电偶传感器 4.热电阻传感器 5.热敏电阻传感器 6.集成电路温度传感器以及典型产品举例 7.温度传感器的正确选择及应用 在各种各样的测量技术中,温度的测量可能是最为常见的一种,因为任何的应用领域,掌握温度的确切数值,了解温度与实际状态之间的差异等,都具有极为重要的意义。就以测量为例,在力的测量,压力,流量,位置及电平高低等测量的过程中,为了提高测量精度,通常都会要求对温度进行监视,如压力或力的测量,往往是使用惠斯登电阻电桥,但组成电桥的电阻随温度变化引起的误差,往往会大大超过待测力引起的电阻值变化,如不对温度进行监控并据此校正测量结果,则测量完全不可能进行或者毫无效果。其他参数测量也有类似问题,可以说,各种的物理量都是温度的函数,要得到精确的测定结果,必须针对温度的变化,作出精确的校正。本文就是帮助读者针对特定的用途,选择最为合适的温度传感器,并进行精确的温度测量。 工业上常用的温度传感器有四类:即热电偶、热电阻RTD、热敏电阻及集成电路温度传感器;每一类温度传感器有自己独特的温度测量范围,有自己适用的温度环境;没有一种温度传感器可以通用于所有的用途:热电偶的可测温度范围最宽,而热电阻的测量线性度最优,热敏电阻的测量精度最高。表1是四类传感器的各自独特的性能特性及相互比较。表2是四类传感器的典型应用领域。

热电偶--通用而经济 热电偶由二根不同的金属线材,将它们一端焊接在一起构成,如图1所示;参考端温度(也称冷补偿端)用来消除铁-铜相联及康铜-铜联接端所贡献的误差;而两种不同金属的焊接端放置于需要测量温度的目标上。 两种材料这样联接后会在未焊接的一端产生一个电压,电压数值是所有联接端温度的函数,热电偶无需电压或电流激励。实际应用时,如果试图提供电压或电流激励反而会将误差引进系统。 鉴于热电偶的电压产生于两种不同线材的开路端,其与外界的接口似乎可通过直接测量两导线之间的电压实现;如果热电偶的的两端头不是联接至另外金属,通常是铜,那末事情真会简单至此。 但热电偶需与另外一种金属联接这一事实,实际上又建立了新的一对热电偶,在系统中引入了极大的误差,消除此误差的唯一办法是检测参考端的温度(参见图1),以硬件或硬件-软件相结合的方式将这一联接所贡献的误差减掉,纯硬件消除技术由于线性化校正的因素,比软件-硬件相结合技术受限制更大。一般情况下,参考端温度的精确检测用热电阻RTD,热敏电阻或是集成电路温度传感器进行。原则上说,热电偶可由任意的两种不同金属构建而成,但在实践中,构成热电偶的两种金属组合已经标准化,因为标准组合的线性度及所产生的电压与温度的关系更趋理想。 表3与图2是常用的热电偶E,J,T,K,N,S,B R的特性。

第九章热电偶传感器习题及答案

1、简述热电偶与热电阻的测量原理的异同。 答:(1). 相同点:都能测温度且只能直接测温度量 (2). 不同点:热电阻传感器原理为阻值大小变化对应温度变化,而热电偶传感器为热电动势大小变化对应温度变化 2、设一热电偶工作时产生的热电动势可表示为E AB(t , t0),其中A、B、t、t0各代 表什么意义?t0在实际应用时常应为多少? 答:A、B——两热电极 T——热端温度,即被测温度 t0————冷端温度 t0常应为0℃ 3、用热电偶测温时,为什么要进行冷端补偿?冷端补偿的方法有哪几种? 答:因工作现场常常缺乏使热电偶传感器的冷端保持在0℃的条件 4、热电偶在使用时为什么要连接补偿导线? 答:因为在使用热电偶测温时,必须将热电偶的参考端温度保持恒定,但在现场使用时,热电偶参考端往往处于高温热源附近,必须将它远离热源,移动到温度较为稳定的场所,又因补偿导线在规定使用温度范围内具为与热电偶相同的温度—热电势关系,因而它可以起到延长热电偶的作用,所以热电偶在使用时要连接补偿导线 5、什么叫测温仪表的准确度等级? 答:测温仪表的准确度等级是指测温仪表准确度的数字部分,也就是仪表的准确度去掉百分号。 6、什么是热电偶? 答:热电偶是通过测量电势从而测量温度的一种感温元件,是由两种不同成分的导体焊接在一起构成的。当两端温度不同时,在回路中就会有热电势产生,将温度信号转变为电信号,再由显示仪表显示出来。 7、为什么要进行周期检定? 答:各种计量器具由于在频繁的使用中会发生变化和磨损,失去原有的精度,从而影响量值的准确性。为使测量的数据准确,必须对各种计量器具进行周期检定。

8、利用热电偶测温具有什么特点? 答:测量精度高;结构简单;动态响应快;可作远距离测量;测量范围广。 计算题 1、用一K型热电偶测量温度,已知冷端温度为40℃,用高精度毫伏表测得此时的热电动势为29.186mV,求被测的温度大小? 1、E AB(t0,t)= E AB(t0,t n)+ E AB(t n,t) 即E AB(0,t)= E AB(0,40℃)+ E AB(40℃,t)查表,得: E AB(0,40℃)=1.612 所以:E AB(0,t)=1.612+29.186=30.798(mV) 查表,得t=740℃ 2、用一K型热电偶测钢水温度,形式如图示。已知A、B分别为镍铬、镍硅材料制成,A`、B`为延长导线。问: 1)满足哪些条件时,此热电偶才能正常工作? t01=t02,t n1=t n2 2)A、B开路是否影响装置正常工作?原因? 不影响。因钢水导电且温度处处相同。 3)采用A`、B`的好处?为了使冷端远离高温区,降低测量成本 4)若已知t01=t02=40℃,电压表示数为37.702mV,则钢水温度为多少? 由E AB(t,t0)= E AB(t,t n)+ E AB(t n,t0)得: E AB(t,t0)=1.612+37.702=39.314(mV) 查表得t=950℃ 5)此种测温方法的理论依据是什么?中间温度定律

传感器试题答案..

测验1 一、单项选择题 1、传感器的线性范围愈宽,表明传感器工作在线性区域内且传感器的(分数:2分) A. 工作量程愈大 B. 工作量程愈小 C. 精确度愈高 D. 精确度愈低 标准答案是:A。您的答案是:A 2、属于传感器静态特性指标的是(分数:2分) A. 固有频率 B. 灵敏度 C. 阻尼比 D. 临界频率 标准答案是:B。您的答案是:B 3、封装在光电隔离耦合器内部的是 (分数:2分) A. 两个发光二极管 B. 两个光敏二极管 C. 一个光敏二极管和一个光敏三极管 D. 一个发光二极管和一个光敏二极管 标准答案是:D。您的答案是:D 4、适合在爆炸等极其恶劣的条件下工作的压力传感器是(分数:2分) A. 霍尔式 B. 涡流式 C. 电感式 D. 电容式 标准答案是:B。您的答案是:B 5、当某晶体沿一定方向受外力作用而变形时,其相应的两个相对表面产生极性相反的电荷,去掉外力时电荷消失,这种现象称为 (分数:2分) A. 压阻效应 B. 应变效应 C. 霍尔效应 D. 压电效应 标准答案是:D。您的答案是:D 6、热电偶式温度传感器的工作原理是基于(分数:2分) A. 压电效应 B. 热电效应 C. 应变效应 D. 光电效应 标准答案是:B。您的答案是:B 7、矿灯瓦斯报警器的瓦斯探头属于(分数:2分) A. 气敏传感器

B. 水份传感器 C. 湿度传感器 D. 温度传感器 标准答案是:A。您的答案是:A 8、高分子膜湿度传感器用于检测(分数:2分) A. 温度 B. 温度差 C. 绝对湿度 D. 相对湿度 标准答案是:D。您的答案是:D 9、下列线位移传感器中,测量范围最大的类型是(分数:2分) A. 自感式 B. 差动变压器式 C. 电涡流式 D. 变极距电容式 标准答案是:B。您的答案是:B 10、 ADC0804是八位逐次逼近型的(分数:2分) A. 数/模转换器 B. 模/数转换器 C. 调制解调器 D. 低通滤波器 标准答案是:B。您的答案是:B 11、热电偶的热电动势包括(分数:2分) A. 接触电势和温差电势 B. 接触电势和非接触电势 C. 非接触电势和温差电势 D. 温差电势和汤姆逊电势 标准答案是:A。您的答案是:A 12、为了进行图像处理,应当先消除图像中的噪声和不必要的像素,这一过程称为(分数:2分) A. 编码 B. 压缩 C. 前处理 D. 后处理 标准答案是:C。您的答案是:C 测验2 一、单项选择题 1、热敏电阻式湿敏元件能够直接检测(分数:2分) A. 相对湿度 B. 绝对湿度 C. 温度 D. 温度差

第5章 热电式传感器习题

第5章 热电式传感器习题 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)=R 100 /R 0 =1.42,则其灵敏度为 () C 42010042010010042010042101000000100o /..R .R R .R R K Ω=?==-=--= 则温度为50℃时,其电阻值为 R 50 = R 0 +K×50=100+0.42×50=121() 当R t =92时,由R t = R 0 +Kt ,得 t=( R t ﹣R 0)/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? 解: C C C mV mV t ?=?+?=78030/08.060 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,T 0 )=E A 铂(T,T 0 )﹣E B 铂 (T,T 0 ) =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)= (120050)×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(R l 、R 2、R 3)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R 5。 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=6V/℃), 而补偿电桥输出电压(见习题图7-20) t U R t R U R R U U i i αα4440==??= 冷端补偿时有 V k U t U kt i i μαα6000004.06444=?==?==6mV 根据电桥电路,其等效电路为R 1、R cu 和R 2、R 3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×U i =1E/(R+1) 所以 R=E/ U i ﹣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 )(212θθθ-=k dt d 其中,k=0.2/s 。试确定温度计达到稳定读数(0.995θ1)所需时间。

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