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7热电式传感器习题

7热电式传感器习题
7热电式传感器习题

第7章 热电式传感器

7.1热电式传感器分类以及各自特点是什么?

答:热电式传感器是利用转换元件电磁参量随温度变化的特性,对温度和温度有关的参量进行检测的装置。它可分为两大类:热电阻传感器和热电偶传感器。

(1)热电阻传感器的特点:①高温度系数、高电阻率;②化学、物理性能稳定,以保证在使用温度范围内热电阻的测量准确性;③良好的输出特性,即必须有线性的或接近线性的输出;④良好的工艺性,以便于批量生产、降低成本。

(2)热电偶传感器的特点:①结构简单;②制造方便;③测温范围宽;④热惯性小;⑤准确度高;⑥输出信号便于远传。

7.2常用的热电阻材料有哪些,各自适用范围是什么?

答:铂、铜为应用最广的热电阻材料。铂容易提纯,在高温和氧化性介质中化学、物理性能稳定,制成的铂电阻输出-输入特性接近线性,测量精度高。铜在-50~150℃范围内铜电阻化学、物理性能稳定,输出-输入特性接近线性,价格低廉。当温度高于100℃时易被氧化,因此适用于温度较低和没有浸蚀性的介质中工作。

7.3利用热电偶测温必须具备哪两个条件?

答:利用热电偶测温必须具备的两个条件为:(1)用两种不同材料作热电极;

(2)热电偶两端的温度不能相同。

7.4什么是中间温度定律和参考电极定律?它们各有什么实际意义? 答:导体A 、B 组成的热电偶回路中,接点温度分别为T 、T 0,回路的总热电势等于此热电偶在接点温度为T 、T n 时的热电势E AB (T , T n )和温度为T n 、T 0时热电势E AB (T n ,T 0)的代数和。T n 称为中间温度。

00(,,)(,)(,)=+AB n AB n AB n E T T T E T T E T T

中间温度定律为制定分度表奠定了理论基础,只要求得参考端温度为0℃时的“热电势-温度”关系,就可以求出参考温度不等于0℃时的热电势。(5分) 参考电极定律:将C 参考电极接在热电偶A 、B 之间,形成三个热电偶组成的回

路,则参考电极C 与各种电极配对时的总热电势为两电极A 、B 配对后的电势之差。

000(,)(,)(,)-=AC BC AB E T T E T T E T T

利用该定律可大大简化热电偶的选配工作,只要已知有关电极与标准电极配对的热电势,即可求出任何两种热电极配对的热电势而不需要测定。

7.5 将一支灵敏度为008./mV C ? 的热电偶与电压表相连,电压表接线端出温度为50C ? 。电压表上读数为60mV ,求热电偶热端温度。

解:5060(,)=E t mV

050500605000864(,)(,)(,).=+=+?=E t E t E mV

所以热端温度为64008800/.==?t C

7.6 镍铬-镍硅热电偶灵敏度为004./mV C ?,把它放在温度为1200C ?处,若以指示仪表作为冷端,此处温度为50C ?,求热电势的大小。

解:利用中间温度定律

1200501200050012005000446(,)(,)(,)().=-=-?=E E E mV

7.7现用一支镍铬-铜镍热电偶测某换热器内的温度,其冷端温度为30℃,显示仪表的机械零位在0℃时,这时指示值为400℃,则认为换热器内的温度为430℃对不对?为什么?正确值为多少度?

解:换热器内的温度为430℃不对。因为仪表机械零位在0℃于冷端30℃温度不一致,而仪表刻度是以冷端为0℃刻度的,故此时指示值不是换热器的真实温度。 查热电势表,得E (400,0)=28.943mV ,E (30,0)=1.801mV

E (t ,30)= E (400,0)

E (t ,0)= E (t ,30)+ E (30,0)= E (400,0)+ E (30,0)=28.943+1.801=30.744mV 查表得换热器内的温度t =422℃

7.8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

0001396783455622(,)(,)(,)...=-=--AB APt BPt E T T E T T E T T mV

7.9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

212()d k dt

θθθ=- 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℃

221212

()=-?=-d d k kdt dt θθθθθθ 995250012.==-?

?t d kdt kt θθθ 99505212505012121150230205

..ln ..-==-==--??d d t s k θθθθθθθ

7.10热电偶温度传感器的输入电路如下图所示,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6/V C μ?,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(6/k V C μ=?),

补偿电桥输出电压为

t U R t R U R R U U i i αα4440==??= 补偿电桥的输出补偿热电偶冷端温度的影响,所以4

=

i U kT T α 。

44660004

.?===i k U mV α 根据电桥电路,其等效电路为R 1、R cu 和R 2、R 3分别串联后再并联其电阻为1Ω,然后与电源、R 5串联,由此可得

511

=+i U E R 所以R 5=E / U i -1=4000/6-1=665.7Ω

传感器原理与应用习题_第7章热电式传感器

《传感器原理与应用》及《传感器与测量技术》习题集与部分参考答案 教材:传感器技术(第3版)贾伯年主编,及其他参考书 第7章热电式传感器 7-1 热电式传感器有哪几类?它们各有什么特点? 答:热电式传感器是一种将温度变化转换为电量变化的装置。它可分为两大类:热电阻传感器和热电偶传感器。 热电阻传感器的特点:(1)高温度系数、高电阻率。(2)化学、物理性能稳定。(3)良好的输出特性。(4).良好的工艺性,以便于批量生产、降低成本。 热电偶传感器的特点:(1)结构简单(2)制造方便(3)测温范围宽(4)热惯性小(5)准确度高(6)输出信号便于远传 7-2 常用的热电阻有哪几种?适用范围如何? 答:铂、铜为应用最广的热电阻材料。铂容易提纯,在高温和氧化性介质中化学、物理性能稳定,制成的铂电阻输出-输入特性接近线性,测量精度高。铜在-50~150℃范围内铜电阻化学、物理性能稳定,输出-输入特性接近线性,价格低廉。当温度高于100℃时易被氧化,因此适用于温度较低和没有侵蚀性的介质中工作。 7-3 热敏电阻与热电阻相比较有什么优缺点?用热敏电阻进行线性温度测量时必须注意什么问题? 7-4 利用热电偶测温必须具备哪两个条件? 答:(1)用两种不同材料作热电极(2)热电偶两端的温度不能相同 7-5 什么是中间导体定律和连接导体定律?它们在利用热电偶测温时有什么实际意义? 答:中间导体定律:导体A、B组成的热电偶,当引入第三导体时,只要保持第三导体两端温度相同,则第三导体对回路总热电势无影响。利用这个定律可以将第三导体换成毫伏表,只要保证两个接点温度一致,就可以完成热电势的测量而不影响热电偶的输出。 连接导体定律:回路的总电势等于热电偶电势E AB(T,T0)与连接导线电势E A’B’(Tn,T0)的代数和。连接导体定律是工业上运用补偿导线进行温度测量的理论基础。 7-6 什么是中间温度定律和参考电极定律?它们各有什么实际意义? 答:E AB(T,Tn,T0)=E AB(T,Tn)+E AB(Tn,T0) 这是中间温度定律表达式,即回路的总热电势等于E AB(T,Tn)与E AB(Tn,T0)的代数和。Tn为中间温度。中间温度定律为制定分度表奠定了理论基础。 7-7 镍络-镍硅热电偶测得介质温度800℃,若参考端温度为25℃,问介质的实际温度为多少? 答:t=介质温度+k*参考温度(800+1*25=825) 7-8 热电式传感器除了用来测量温度外,是否还能用来测量其他量?举例说明之。 7-9 实验室备有铂铑-铂热电偶、铂电阻器和半导体热敏电阻器,今欲测量某设备外壳的温度。已知其温度约为300~400℃,要求精度达±2℃,问应选用哪一种?为什么?

第5章热电式传感器习题

第五章会计凭证练习题 页脚内容1 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、 已知铜热电阻一CulOO 的百度电阻比 W(100)=1.42,当用此热电阻测量 50C 温 度 时,其电阻值为多少?若测温时的电阻值为 92Q,则被测温度是多少? 解:由 W (100) =R IOO /R O =1.42,则其灵敏度为 R 100 R O 1 .42R O R O 0.42R 。 K 100 0 100 100 则温度为50 C 时,其电阻值为 R 50 = R O +K X 50=100+0.42 X 50=121( 当 R t =92 时,由 R t = R D +Kt ,得 t=( R t - R O )/K=(92 - 100)/0.42= - 19(C ) 5、 将一灵敏度为0.08mV/ C 的热电偶与电位计相连接测量其热电势,电位计接线端是 30C,若电位计上读数是 60mV ,热电偶的热端温度是多少 ? 丄 60mV “ t ------ 30 C 780 C 解: 0.08mV / C 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 O )=E A 铂(T,T O )- E B 铂(T,T O ) =13.967- 8.345=5.622(mV) 7、 镍铬一镍硅热电偶灵敏度为 0.04mV/ C ,把它放在温度为1200C 处,若以指示仪表 作为冷端,此处温度为 50 C ,试求热电势大小。 解: E(1200,50)= (1200 50) X 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 一铂热电偶在温度 0~100C 之间变化时,其平均热电势波动为 6卩V C ,桥路中供桥电压为 4V ,三个锰铜电阻(R I 、 R 2、R 3)的阻值均为1 R 铜电阻的电阻温度系数为 a =0.004/C ,已知当温度为 0 C 时电桥平 衡,为了使热电偶的冷端温度在 0~50 C 范围其热电势得到完全 补偿,试求可调电阻的阻值只 100 °42 0.42 /O C 100 R 5O 解:热电偶冷端补偿电势 E(t,O)=kt , 式中,k 为热电偶灵敏度(k=6 V/C ), 而补偿电桥输出电压(见习题图 Ui R U R t 0 4 冷端补偿时有 7-20) 4 4 6 0.004 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 1Q 由此可得 1XU =1 E/(R+1) 1=4000/6 - 1=665.7(Q ) 02=50 C,而实际温度 01=100 C ,设电阻温度 kt t U i 4k 6000 V =6mV 所以 R=E/ U i - 9、在某一瞬间,电阻温度计上指示温度 计的动态关系为 d 2 dt 其中,k=0.2/s O 试确定温度计达到稳定读数 (0.995 9i)所需时间。 k( 1 2)

各种温度传感器分类及其原理.

各种温度传感器分类及其原理

各种温度传感器分类及其原理 温度传感器是检测温度的器件,其种类最多,应用最广,发展最快。众所周知,日常使用的材料及电子元件大部分特性都随温度而变化,在此我们暂时介绍最常用的热电阻和热电偶两类产品。 1.热电偶的工作原理 当有两种不同的导体和半导体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,一端温度为T,称为工作端或热端,另一端温度为TO,称为自由端(也称参考端或冷端,则回路中就有电流产生,如图2-1(a所示,即回路中存在的电动势称为热电动势。这种由于温度不同而产生电动势的现象称为塞贝克效应。 与塞贝克有关的效应有两个:其一,当有电流流过两个不同导体的连接处时,此处便吸收或放出热量(取决于电流的方向, 称为珀尔帖效应;其二,当有电流流过存在温度梯度的导体时,导体吸收或放出热量(取决 于电流相对于温度梯度的方向,称为汤姆逊效应。两种不同导体或半导体的组合称为热电偶。热电偶的热电势EAB(T,T0 是由接触电势和温差电势合成的。接触电势是指两种不同 的导体或半导体在接触处产生的电势,此电势与两种导体或半导体的性质及在接触点的温度有关。 温差电势是指同一导体或半导体在温度不同的两端产生的电势, 此电势只与导体或半导体的性质和两端的温度有关,而与导体的长度、截面大小、沿其长度方向的温度分布无关。 无论接触电势或温差电势都是由于集中于接触处端点的电子数不同而产生的电势:热电偶测量的热电势是二者的合成。当回路断开时,在断开处a,b 之间便有一电动势差△ V,其极性和大小与回路中的热电势一致,如图 2-1(b所示。并规定在冷端,当电流由A流向B时,称A为正极,B 为负极。实验表明,当△ V很小时,△ V与厶T成正比关系。定义△ V对厶T 的微分热电势为热电势率,又称塞贝克系数。

温度传感器简介

简谈温度传感器及研究进展 摘要:温度传感器是使用范围最广,数量最多的传感器,在日常生活,工业生产等领域都扮演着十分重要的角色。从17世纪温度传感器首次应用以来,依次诞生了接触式温度传感器,非接触式温度传感器,集成温度传感器。近年来在智能温度传感器在半导体技术,材料技术等新技术的支持下,温度传感器发展迅速。由于智能温度传感器的软件和硬件的合理配合既可以大大增强传感器的功能、提高传感器的精度,又可以使温度传感器的结构更为简单和紧凑,使用更加方便,因此智能温度传感器是当今的一个研究热点。微处理器的引入,使得温度信号的采集,记忆,存储,综合,处理与控制一体化,使温度传感器向智能化方向发展。关键词:温度传感器;智能温度传感器;接触式温度传感器 中图分类号:TP212.1 文献标识码:A Abstract:temperature transducer is used most widely, the largest number of sensors, in daily life, such as industrial production field plays a very important role.Since the 17th century temperature sensor for the first time application, was born in turn contact temperature sensor, non-contact temperature sensor, integrated temperature sensor.Intelligent temperature sensor in recent years in semiconductor technology, materials technology, under the support of new technologies such as the temperature sensor is developing rapidly.Due to the software and hardware of the intelligent temperature sensor reasonable matching can greatly enhance the function of the sensor, improve the precision of the sensor, and can make the temperature sensor has simple and compact structure, use more convenient, thus intelligent temperature sensor is a hot spot nowadays.The introduction of the microprocessor, which makes the temperature signal collection, memory, storage, comprehensive, processing and control integration, make the temperature sensor to the intelligent direction. Key words:temperature transducer; Smart temperature sensor; Contact temperature sensors 前言:温度作为国际单位制的七个基本量之一,测量温度的传感器的各种各样,温度传感器是温度测量仪表的核心部分,十分重要。据统计,温度传感器是使用范围最广,数量最多的传感器。简而言之,温度传感器(temperature transducer)就是是指能感受温度并转换成可用输出信号的传感器。在半导体技术的支持下,本世纪相继开发了半导体热电偶传感器、PN结温度传感器和集成温度传感器。在材料技术的支持下,陶瓷,有机,纳米等新材料用于温度传感器中可以使温度的测量和控制更加科学和精确。由于智能温度传感器的软件和硬件的合理配合既可以大大增强传感器的功能、提高传感器的精度,又可以使温度传感器的结构更为简单和紧凑,使用更加方便,因此智能温度传感器是当今的一个研究热点。微处理器的引入,使得温度信号的采集,记忆,存储,综合,处理与控制一体化,使温度传感器向智能化方向发展。

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

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。

各种温度传感器分类及其原理.

各种温度传感器分类及其原理 温度传感器是检测温度的器件,其种类最多,应用最广,发展最快。众所周知,日常使用的材料及电子元件大部分特性都随温度而变化, 在此我们暂时介绍最常用的热电阻和热电偶两类产品。 1. 热电偶的工作原理 当有两种不同的导体和半导体 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,一端温度为 T ,称为工作端或热端,另一端温度为 TO ,称为自由端 (也称参考端或冷端,则回路中就有电流产生,如图 2-1(a所示,即回路中存在的电动势称为热电动势。这种由于温度不同而产生电动势的现象称为塞贝克效应。与塞贝克有关的效应有两个:其一, 当有电流流过两个不同导体的连接处时, 此处便吸收或放出热量 (取决于电流的方向 , 称为珀尔帖效应;其二,当有电流流过存在温度梯度的导体时,导体吸收或放出热量 (取决于电流相对于温度梯度的方向 ,称为汤姆逊效应。两种不同导体或半导体的组合称为热电偶。热电偶的热电势 EAB(T, T0 是由接触电势和温差电势合成的。接触电势是指两种不同的导体或半导体在接触处产生的电势, 此电势与两种导体或半导体的性质及在接触点的温度有关。温差电势是指同一导体或半导体在温度不同的两端产生的电势, 此电势只与导体或半导体的性质和两端的温度有关, 而与导体的长度、截面大小、沿其长度方向的温度分布无关。无论接触电势或温差电势都是由于集中于接触处端点的电子数不同而产生的电势, 热电偶测量的热电势是二者的合成。当回路断开时,在断开处 a , b 之间便有一电动势差△ V ,其极性和大小与回路中的热电势一致,如图 2-1(b所示。并规定在冷端,当电流由 A 流向 B 时, 称 A 为正极, B 为负极。实验表明,当△ V 很小时,△ V 与△ T 成正比关系。定义△ V 对△ T 的微分热电势为热电势率, 又称塞贝克系数。塞贝克系数的符号和大小取决于组成热电偶的两种导体的热电特性和结点的温度差。 2. 热电偶的种类

传感器技术习题及答案

传感器技术绪论习题 一、单项选择题 1、下列属于按传感器的工作原理进行分类的传感器是( B )。 A. 应变式传感器 B. 化学型传感器 C. 压电式传感器 D. 热电式传感器 2、通常意义上的传感器包含了敏感元件和( C )两个组成部分。 A. 放大电路 B. 数据采集电路 C. 转换元件 D. 滤波元件 3、自动控制技术、通信技术、连同计算机技术和(C ),构成信息技术的完整信息链。 A. 汽车制造技术 B. 建筑技术 C. 传感技术 D.监测技术 4、传感器按其敏感的工作原理,可以分为物理型、化学型和( A )三大类。 A. 生物型 B. 电子型 C. 材料型 D. 薄膜型 5、随着人们对各项产品技术含量的要求的不断提高,传感器也朝向智能化方面发展,其中,典型的传感器智能化结构模式是( B )。 A. 传感器+通信技术 B. 传感器+微处理器 C. 传感器+多媒体技术 D. 传感器+计算机 6、近年来,仿生传感器的研究越来越热,其主要就是模仿人的(D )的传感器。 A. 视觉器官 B. 听觉器官 C. 嗅觉器官 D. 感觉器官 7、若将计算机比喻成人的大脑,那么传感器则可以比喻为(B )。 A.眼睛 B. 感觉器官 C. 手 D. 皮肤 8、传感器主要完成两个方面的功能:检测和(D )。 A. 测量 B. 感知 C. 信号调节 D. 转换 9、传感技术与信息学科紧密相连,是(C )和自动转换技术的总称。 A. 自动调节 B. 自动测量 C. 自动检测 D. 信息获取 10、以下传感器中属于按传感器的工作原理命名的是( A ) A.应变式传感器B.速度传感器 C.化学型传感器D.能量控制型传感器 二、多项选择题 1、传感器在工作过程中,必须满足一些基本的物理定律,其中包含(ABCD)。 A. 能量守恒定律 B. 电磁场感应定律 C. 欧姆定律 D. 胡克定律 2、传感技术是一个集物理、化学、材料、器件、电子、生物工程等学科于一体的交叉学科,涉及(ABC )等多方面的综合技术。 A. 传感检测原理 B. 传感器件设计 C. 传感器的开发和应用 D. 传感器的销售和售后服务 3、目前,传感器以及传感技术、自动检测技术都得到了广泛的应用,以下领域采用了传感技术的有:(ABCD )。 A. 工业领域 B. 海洋开发领域 C. 航天技术领域 D. 医疗诊断技术领域 4、传感器有多种基本构成类型,包含以下哪几个(ABC ) A. 自源型 B. 带激励型 C. 外源型 D. 自组装型 5、下列属于传感器的分类方法的是:(ABCD ) A. 按输入量分 B. 按工作原理分 C. 按输出量分 D. 按能量变换关系分 6、下列属于传感器的分类方法的是:(ABCD ) A. 按输入量分 B. 按工作原理分 C. 按构成分 D. 按输出量分

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

热电式温度传感器作业与习题

热电式传感器作业与习题 作业习题 1.判断题: a) 热电偶使用时,常配用冷端延长线,延长线可以采用任何一种金属 材料制造。 b) 把N 支相同型号的热电偶依次将正、负极连接,则串联线路的相对 误差会减少。 c) 两种金属相接触时会产生接触电势,两种半导体也会产生接触电势, 但金属和半导体间不会产生接触电势。 d) 热电偶传感器的中间导体定律保证了接入热电偶回路中的第三甚至 第四种导体只要它们几端的温度相同就一定不会影响回路的总电势。 e) 热电偶的补偿导线法与零度恒温法一样,可完全消除冷端温度变化 带来的测温误差。 f) 热电偶的工作机理是导体的热电效应。而热电势的产生必须具备两 个条件,即两种导体材质不同且两个节点的温度不同。 2.已知铜热电阻Cu100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_______欧;若测温时的电阻值为83欧,则被测温度是_______℃(保留小数点后两位) 3. 叙述并证明热电偶参考电极定律,其中k 为玻尔兹曼常数;e 为电子电荷量; n A 、n B 、 n C 分别为材料A 、B 、C 的自由电子密度;A σ、B σ、C σ分别为材料A 、B 、 C 的汤姆逊系数。且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。(材料A 在前,材料B 在后) 4.将一灵敏度为0.08 mV/℃的热电偶与电压表相连接,电压表接线端是50℃,若电位计上读数是60mV ,热电偶的热端温度是___________________。 T C T B T

热电式传感器习题

热电偶 热电偶可以测量()。 A 压力 B 电压 C 温度 D 热电势 C 下列关于热电偶传感器的说法中,()是错误的。 A.热电偶必须由两种不同性质的均质材料构成 B.计算热电偶的热电势时,可以不考虑接触电势 C.在工业标准中,热电偶参考端温度规定为0℃ D.接入第三导体时,只要其两端温度相同,对总热电势没有影响 B 热电偶的基本组成部分是()。 A. 热电极 B. 保护管 C. 绝缘管 D. 接线盒 A 为了减小热电偶测温时的测量误差,需要进行的冷端温度补偿方法不包括()。 A. 补偿导线法 B. 电桥补偿法 C. 冷端恒温法 D. 差动放大法 D 热电偶测量温度时() A. 需加正向电压 B. 需加反向电压 C. 加正向、反向电压都可以 D. 不需加电压 D 热电偶中热电势包括()

A.感应电势 B.补偿电势 C.接触电势 D.切割电势 C 一个热电偶产生的热电势为E0,当打开其冷端串接与两热电极材料不同的第三根金属导体时,若保证已打开的冷端两点的温度与未打开时相同,则回路中热电势()。 A.增加 B.减小 C.增加或减小不能确定 D.不变 D 热电偶中产生热电势的条件有()。 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 B 利用热电偶测温时,只有在()条件下才能进行。 A.分别保持热电偶两端温度恒定 B.保持热电偶两端温差恒定 C.保持热电偶冷端温度恒定 D.保持热电偶热端温度恒定 C 实用热电偶的热电极材料中,用的较多的是()。 A.纯金属 B.非金属 C.半导体 D.合金 D 在实际的热电偶测温应用中,引用测量仪表而不影响测量结果是利用了热电偶的哪个基本定律()。 A. 中间导体定律 B. 中间温度定律 C. 标准电极定律 D. 均质导体定律 A 温度传感器是一种将温度变化转换为()变化的装置。

传感器原理与应用习题-第7章热电式传感器

传感器原理与应用习题-第7章热电式传感器

《传感器原理与应用》及《传感器与测量技术》习题集与部分参考答案 教材:传感器技术(第3版)贾伯年主编,及其他参考书 第7章热电式传感器 7-1 热电式传感器有哪几类?它们各有什么特点? 答:热电式传感器是一种将温度变化转换为电量变化的装置。它可分为两大类:热电阻传感器和热电偶传感器。热电阻传感器的特点:(1)高温度系数、高电阻率。(2)化学、物理性能稳定。(3)良好的输出特性。(4).良好的工艺性,以便于批量生产、降低成本。 热电偶传感器的特点:(1)结构简单(2)制造方便(3)测温范围宽(4)热惯性小(5)准确度高(6)输出信号便于远传 7-2 常用的热电阻有哪几种?适用范围如何? 答:铂、铜为应用最广的热电阻材料。铂容易提纯,在高温和氧化性介质中化学、物理性能稳定,制成的铂电阻输出-输入特性接近线性,测量精度高。铜在-50~150℃范围内铜电阻化学、物理性能稳定,输出-输入特性接近线性,价格低廉。当温度高于100℃时易被氧化,因此适用于温度较低和没有侵蚀性的介质中工作。7-3 热敏电阻与热电阻相比较有什么优缺点?用热敏

电阻进行线性温度测量时必须注意什么问题? 7-4 利用热电偶测温必须具备哪两个条件? 答:(1)用两种不同材料作热电极(2)热电偶两端的温度不能相同 7-5 什么是中间导体定律和连接导体定律?它们在利用热电偶测温时有什么实际意义? 答:中间导体定律:导体A、B组成的热电偶,当引入第三导体时,只要保持第三导体两端温度相同,则第三导体对回路总热电势无影响。利用这个定律可以将第三导体换成毫伏表,只要保证两个接点温度一致,就可以完成热电势的测量而不影响热电偶的输出。 连接导体定律:回路的总电势等于热电偶电势E AB(T,T0)与连接导线电势E A’B’(Tn,T0)的代数和。连接导体定律是工业上运用补偿导线进行温度测量的理论基础。 7-6 什么是中间温度定律和参考电极定律?它们各有什么实际意义? 答:E AB(T,Tn,T0)=E AB(T,Tn)+E AB(Tn,T0) 这是中间温度定律表达式,即回路的总热电势等于E AB(T,Tn)与E AB(Tn,T0)的代数和。Tn为中间温度。中间温度定律为制定分度表奠定了理论基础。 7-7 镍络-镍硅热电偶测得介质温度800℃,若参考端

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?

常用温度传感器比较

一.主题:温度传感器 二.内容 接触式温度传感器 1.热电偶: (1)测温原理: 两种不同成分的导体(称为热电偶丝或热电极)两端接合成回路,当接合点的温度不同时,在回路中就会产生电动势,这种现象称为热电效应,而这种电动势称为热电动势。热电偶就是利用这种原理进行温度测量的,其中,直接用作测量介质温度的一端叫做工作端(也称为测量端),另一端叫做冷端(也称为补偿端);冷端与显示仪表连接,显示出热电偶所产生的热电动势,通过查询热电偶分度表,即可得到被测介质温度。 (2)测温范围: 常用的热电偶从-50~+1600℃均可连续测量,某些特殊热电偶最低可测到-269℃(如金铁镍铬),最高可达+2800℃(如钨-铼)。 (3)常用热电偶型号: (4)实例: T型热电偶,测温范围-40~350℃。 2.热电阻: (1)测温原理: 热电阻是基于电阻的热效应进行温度测量的,即电阻体的阻值随温度的变化而变化的特性。因此,只要测量出感温热电阻的阻值变化,就可以测量出温度。 目前主要有金属热电阻和半导体热敏电阻两类。 金属热电阻的电阻值和温度一般可以用以下的近似关系式表示,即: R t=R t0[1+α(t-t0)] 式中,R t为温度t时的阻值;R t0为温度t0(通常t0=0℃)时对应电阻值;α为温度系数。半导体热敏电阻的阻值和温度关系为: R t =Ae B/t 式中R t为温度为t时的阻值;A、B取决于半导体材料的结构的常数。

(2)测温范围: 金属热电阻一般适用于-200~500℃范围内的温度测量,其特点是测量准确、稳定性好、性能可靠。 半导体热敏电阻测温范围只有-50~300℃左右, 且互换性较差,非线性严重,但温度系数更大,常温下的电阻值更高(通常在数千欧以上)。 (3)常用热电阻: 目前应用最广泛的热电阻材料是铂和铜:铂电阻精度高,适用于中性和氧化性介质,稳定性好,具有一定的非线性,温度越高电阻变化率越小;铜电阻在测温范围内电阻值和温度呈线性关系,温度线数大,适用于无腐蚀介质,超过150℃易被氧化。 中国最常用的有R0=10Ω、R0=100Ω和R0=1000Ω等几种,它们的分度号分别为Pt10、Pt100、Pt1000;铜电阻有R0=50Ω和R0=100Ω两种,它们的分度号为Cu50和Cu100。其中Pt100和Cu50的应用最为广泛。 (4)实例: Pt100为正温度系数热敏电阻传感器,测量范围-200℃~850℃,允许温度偏差值0.15+0.002|t|,最小置入深度200mm,最大允许电流5mA。 3.集成温度传感器: <1>模拟式温度传感器: (1)原理: 将驱动电路、信号处理电路以及必要的逻辑控制电路集成在单片IC上,具有实际尺寸小、使用方便、灵敏度高、线性度好、响应速度快等优点。 (2)常见模拟式温度传感器: 电压输出型: LM3911、LM335、LM45、AD22103。 电流输出型: AD590。 (3)实例: LM135\235\335系列是美国国家半导体公司(NS)生产的一种高精度易校正的集成温度传感器,是电压输出型温度传感器,工作特性类似于齐纳稳压管。该系列器件灵敏度为10mV/K,具有小于1Ω的动态阻抗,工作电流范围从400μA 到5mA,精度为1℃,LM135的温度范围为-55℃~+150℃,LM235的温度范围为-40℃~+125℃,LM335为-40℃~+100℃。封装形式有TO-46、TO-92、SO-8。该器件广泛应用于温度测量、温差测量以及温度补偿系统中。详细信息见LM135,235,335.pdf。 AD590是美国模拟器件公司的电流输出型温度传感器,供电电压范围为3~30V,可以承受44V正向电压和20V反向电压,测温范围为-55℃~+150℃,输出电流为223μA~423μA,输出电流变化1μA相当于温度变化1℃,最大非线性误差为±0.3℃,响应时间仅为20μs,重复性误差低至±0.05℃,功耗约为2mW,输出电流信号的传输距离可达到1km以上,作为一种高阻电流源,最高可达20MΩ,所以它不必考虑选择开关或CMOS多路转换器所引入的附加电阻造成的误差,适用于多点温度测量和远距离温度测量的控制。 4.数字式温度传感器: (1)原理: 将敏感元件、A/D转换单元、存储器等集成在一个芯片上,直接输出反应被

传感器期末试题

传感器期末试题整理 作者:黄小胜 1 什么是热电效应?热电偶测温回路的热电动势由哪两部分组成? 由同一种导体组成的闭合回路能产生热电势吗? 答:1)两种不同类型的金属导体两端分别接在一起构成闭合回路,当两个结点有温差时,导体回路里有电流流动会产生热电势,这种现象称为热电效应。 2)热电偶测温回路中热电势主要是由接触电势和温差电势两部分组成。 3)热电偶两个电极材料相同时,无论两端点温度如何变化无热电势产生。 2 为什么热电偶的参比端在实际应用中很重要?对参比端温度处理 有哪些方法? 答:1)实际测量时利用这一性质,可对参考端温度不为零度时的热电势进行修正。 2)因为热电偶的分度表均是以参考端T =0℃为标准的,而实际应用的热电偶参考端往往T≠0℃,一般高于零度的某个数值,此时可利用中间温度定律对检测的热电势值进行修正,以获得被测的真实温度。 3 解释下列有关热电偶的名词: 热电效应、热电势、接触电势、温差电势、热电极、测量端、参比端、分度表。 答:(略) 4 某热电偶灵敏度为0.04mV/℃,把它放在温度为1200℃处的温度场,若指示表(冷端)处温度为50℃,试求热电势的大小?

解: 已知:热电偶灵敏度为0.04mV/℃,把它放在温度为1200℃处的温度场,若指示表(冷端)处温度为50℃,则 中间温度为:1200℃-50℃=1150℃; 热电势为:0.04mV/℃×1150℃=46mV 或:E AB(T,0)= E AB(T,1200)+ E AB(50,0)= 1200℃×0.04mV/℃-50℃×0.04mV/℃=46mV 5 某热电偶的热电势在E(600,0)时,输出E=5.257 mV,若冷端温度为 0℃时,测某炉温输出热电势E=5.267 mV。试求该加热炉实际温度是多少? 解: 已知:热电偶的热电势E(600.0,0)=5.257 mV,冷端温度为0℃时,输出热电势E=5.267 mV, 热电偶灵敏度为:K = 5.257 mV/600 = 0.008762 mV/℃ 该加热炉实际温度是:T= E/K = 5.267 mV/0.008762 mV/0℃ = 601.14℃ 7 什么是超声波?其频率范围是多少? 答:1)超声波是人耳无法听到的声波。人耳听见的声波称机械波,频率在16Hz~20kHz,一般说话的频率范围在100Hz~8kHz之间,低于20Hz频率的波称为次声波,高于20kHz频率的波称超声波,频率在300MHz~300GHz之间的波称为微波。 2)超声波频率范围在几十千赫兹到几十兆赫兹。 8 超声波在通过两种介质界面时,将会发生什么现象?

传感器试题(答案)

一、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。 二、选择题(每1分,共30分): 1、传感器的精确度是指( A ) A传感器的输出指示值与被测量约定真值的一致程度 B传感器输出量y和输入量x之比 C传感器能够测量的下限值(y min)到上限值(y max)之间的范围 D输出量与输入量之间对应关系 2、不是基于物质的热胀冷缩现象来反映被测温度高低的是( D )。 A玻璃管液体温度计B双金属温度计C压力式温度计D热电阻温度计 3、炼油厂的气化炉耐压压力为,炉表面温度在400-450o C之间,应选用(B )温度传感器测量。 A、双金属片 B、铂电阻 C、铜电阻 D、热电偶 4、目前,工业用的铂电阻的R0值有(D)两种 A、10Ω和100Ω B、50Ω和100Ω C、100Ω和500 Ω D、100Ω和1000Ω 5、下列说法不正确的是(D) A、热电偶是一种将温度变化转换为热电势变化的温度检测元件。 B、在由导体A、B组成的热电偶回路中接入第三种均质导体C,如果导体C的两端温度相同,则第三种导体的接入不会改变热电偶的总电势EAB(T,T0)的大小。 C、如果a、b对标准电极c的热电势已知,则a、b构成热电偶时的热电势为它们分别对c

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