【正文】 11答：錢學(xué)森院士對(duì)新技術(shù)革命的論述中說：“新技術(shù)革命的關(guān)鍵技術(shù)是信息技術(shù)。信息技術(shù)由測(cè)量技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)三部分組成。測(cè)量技術(shù)則是關(guān)鍵和基礎(chǔ)”。如果沒有儀器儀表作為測(cè)量的工具，就不能獲取生產(chǎn)、科學(xué)、環(huán)境、社會(huì)等領(lǐng)域中全方位的信息，進(jìn)入信息時(shí)代將是不可能的。因此可以說，儀器技術(shù)是信息的源頭技術(shù)。儀器工業(yè)是信息工業(yè)的重要組成部分。12答：同非電的方法相比，電測(cè)法具有無可比擬的優(yōu)越性：便于采用電子技術(shù)，用放大和衰減的辦法靈活地改變測(cè)量?jī)x器的靈敏度，從而大大擴(kuò)展儀器的測(cè)量幅值范圍(量程)。電子測(cè)量?jī)x器具有極小的慣性，既能測(cè)量緩慢變化的量，也可測(cè)量快速變化的量，因此采用電測(cè)技術(shù)將具有很寬的測(cè)量頻率范圍(頻帶)。把非電量變成電信號(hào)后，便于遠(yuǎn)距離傳送和控制，這樣就可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離的自動(dòng)測(cè)量。把非電量轉(zhuǎn)換為數(shù)字電信號(hào)，不僅能實(shí)現(xiàn)測(cè)量結(jié)果的數(shù)字顯示，而且更重要的是能與計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合，便于用計(jì)算機(jī)對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)測(cè)量的微機(jī)化和智能化。13答：各類儀器儀表都是人類獲取信息的手段和工具。盡管各種儀器儀表的型號(hào)、原理和用途不同，但都由三大必要的部分組成：信息獲取部分、信息處理部分、信息顯示部分。從“硬件”方面來看，如果把常見的各類儀器儀表“化整為零”地解剖開來，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)它們內(nèi)部組成模塊大多是相同的。從“軟件”方面來看，如果把各個(gè)模塊“化零為整”地組裝起來，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)它們的整機(jī)原理、總體設(shè)計(jì)思想、主要的軟件算法也是大體相近的。這就是說，常見的各類儀器儀表盡管用途、名稱型號(hào)、性能各不相同，但它們有很多的共性，而且共性和個(gè)性相比，共性是主要的，它們共同的理論基礎(chǔ)和技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)質(zhì)就是“檢測(cè)技術(shù)”。常見的各類儀器儀表只不過是作為其“共同基礎(chǔ)”的“檢測(cè)技術(shù)”與各個(gè)具體應(yīng)用領(lǐng)域的“特殊要求”相結(jié)合的產(chǎn)物。14答： “能把外界非電信息轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸出的器件或裝置”或“能把非電量轉(zhuǎn)換成電量的器件或裝置”叫做傳感器。能把被測(cè)非電量轉(zhuǎn)換為傳感器能夠接受和轉(zhuǎn)換的非電量(即可用非電量)的裝置或器件，叫做敏感器。如果把傳感器稱為變換器，那么敏感器則可稱作預(yù)變換器。敏感器與傳感器雖然都是對(duì)被測(cè)非電量進(jìn)行轉(zhuǎn)換，但敏感器是把被測(cè)非電量轉(zhuǎn)換為可用非電量，而不是象傳感器那樣把非電量轉(zhuǎn)換成電量。15答：目前，國(guó)內(nèi)常規(guī)（常用）的檢測(cè)儀表與系統(tǒng)按照終端部分的不同，可分為以下三種類型：普通模擬式檢測(cè)儀表基本上由模擬傳感器、模擬測(cè)量電路、和模擬顯示器三部分組成，如題15圖1所示。題15圖1普通數(shù)字式檢測(cè)儀表基本上由模擬傳感器、模擬測(cè)量電路、和數(shù)字顯示器三部分組成，如題15圖2所示。按照顯示數(shù)字產(chǎn)生的方式，普通數(shù)字式檢測(cè)儀表又可分為模數(shù)轉(zhuǎn)換式和脈沖計(jì)數(shù)式兩種類型。題15圖2微機(jī)化檢測(cè)儀表其簡(jiǎn)化框圖題15圖3所示。微機(jī)化檢測(cè)儀表通常為多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，能巡回檢測(cè)多個(gè)測(cè)量點(diǎn)或多種被測(cè)參數(shù)的靜態(tài)量或動(dòng)態(tài)量。每個(gè)測(cè)量對(duì)象都通過一路傳感器和測(cè)量通道與微機(jī)相連，測(cè)量通道由模擬測(cè)量電路（又稱信號(hào)調(diào)理電路）和數(shù)字測(cè)量電路（又稱數(shù)據(jù)采集電路）組成。傳感器將被測(cè)非電量轉(zhuǎn)換成電量，測(cè)量通道對(duì)傳感器信號(hào)進(jìn)行信號(hào)調(diào)理和數(shù)據(jù)采集，轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，送入微機(jī)進(jìn)行必要的處理后，由顯示器顯示出來，并由記錄器記錄下來。在某些對(duì)生產(chǎn)過程進(jìn)行監(jiān)測(cè)的場(chǎng)合，如果被測(cè)參數(shù)超過規(guī)定的限度時(shí)，微機(jī)還將及時(shí)地起動(dòng)報(bào)警器發(fā)出報(bào)警信號(hào)。題15圖3第2章21解：靈敏度為。22求：(1)測(cè)溫系統(tǒng)的總靈敏度；(2)記錄儀筆尖位移4cm時(shí)，所對(duì)應(yīng)的溫度變化值。 解：（1）測(cè)溫系統(tǒng)的總靈敏度為 cm/℃（2）記錄儀筆尖位移4cm時(shí)，所對(duì)應(yīng)的溫度變化值為:℃23解：據(jù)公式（２－２－２５）解此方程得24 解：據(jù)公式（2118），二階傳感器的幅頻特性為：。當(dāng)時(shí)，無幅值誤差。當(dāng)時(shí)，一般不等于1，即出現(xiàn)幅值誤差。由題意知，要確定滿足也就是滿足的傳感器工作頻率范圍。解方程，得；解方程，得。由于，根據(jù)二階傳感器的特性曲線可知，上面三個(gè)解確定了兩個(gè)頻段，即0～和～。前者在特征曲線的諧振峰左側(cè)，后者在特征曲線的諧振峰右側(cè)。對(duì)于后者，盡管在該頻段內(nèi)也有幅值誤差不大于3％，但是該頻段的相頻特性很差而通常不被采用。所以，只有0～頻段為有用頻段。由可得，即工作頻率范圍為0～。25解：據(jù)題意知，阻尼比，代入公式（２－２－１８）得幅頻特性為，故測(cè)量頻率為600Hz時(shí)幅值比為據(jù)公式（２－２－１９）得相位差為－176。26解： 按式（236)求此電流表的最大引用誤差 ％＞％。所以該表的精度不合格。27解：據(jù)公式（2－3－９）計(jì)算，用四種表進(jìn)行測(cè)量可能產(chǎn)生的最大絕對(duì)誤差分別為：A表%=%V=B表%=%V=C表%=%V=D表%=%V=四者比較可見，選用A表進(jìn)行測(cè)量所產(chǎn)生的測(cè)量誤差較小。31答：線繞式電位器的電阻器是由電阻系數(shù)很高的極細(xì)的絕緣導(dǎo)線，整齊地繞在一個(gè)絕緣骨架上制成的。在電阻器與電刷相接觸的部分，導(dǎo)線表面的絕緣層被去掉并拋光，使兩者在相對(duì)滑動(dòng)過程中保持可靠地接觸和導(dǎo)電。電刷滑過一匝線圈，電阻就增加或減小一匝線圈的電阻值。因此電位器的電阻隨電刷位移呈階梯狀變化。只要精確設(shè)計(jì)絕緣骨架尺寸按一定規(guī)律變化，如圖312(b)所示，就可使位移－電阻特性呈現(xiàn)所需要的非線性曲線形狀。由3－12(a)可見，只有當(dāng)電刷的位移大于相鄰兩匝線圈的間距時(shí)，線繞式電位器的電阻才會(huì)變化一個(gè)臺(tái)階。而非線繞式電位器電刷是在電阻膜上滑動(dòng)，電阻呈連續(xù)變化，因此線繞式電位器分辨力比非線繞式電位器低。32解：據(jù)公式（314），對(duì)于空載電位器，其輸出電壓與輸入位移呈線性關(guān)系，由上式可見，電位器靈敏度的提高幾乎是完全依靠增加電源電壓來得到。但是電源電壓不可能任意增加，它是由電位器線圈的細(xì)電阻絲允許的最大消耗功率P決定的。所以，允許的電源電壓為 由題意知，L=4mm，x=，代人公式（314）計(jì)算得，電位器空載輸出電壓為 33答：應(yīng)變片的靈敏系數(shù)k是指應(yīng)變片的阻值相對(duì)變化與試件表面上安裝應(yīng)變片區(qū)域的軸向應(yīng)變之比，而應(yīng)變電阻材料的應(yīng)變靈敏系數(shù)k0是指應(yīng)變電阻材料的阻值的相對(duì)變化與應(yīng)變電阻材料的應(yīng)變之比。實(shí)驗(yàn)表明：k＜k0，究其原因除了黏結(jié)層傳遞應(yīng)變有損失外，另一重要原因是存在橫向效應(yīng)的緣故。應(yīng)變片的敏感柵通常由多條軸向縱柵和圓弧橫柵組成。當(dāng)試件承受單向應(yīng)力時(shí)，其表面處于平面應(yīng)變狀態(tài)，即軸向拉伸εx和橫向收縮εy。粘貼在試件表面的應(yīng)變片，其縱柵承受εx電阻增加，而橫柵承受εy電阻卻減小。由于存在這種橫向效應(yīng)，從而引起總的電阻變化為，按照定義，應(yīng)變片的靈敏系數(shù)為，因，橫向效應(yīng)系數(shù)，故。34解：應(yīng)變片用導(dǎo)線連接到測(cè)量系統(tǒng)的前后，應(yīng)變片的應(yīng)變量相同，都為 應(yīng)變片用導(dǎo)線連接到測(cè)量系統(tǒng)后，導(dǎo)線電阻將使應(yīng)變電阻的相對(duì)變化減小，從而使應(yīng)變片的靈敏度降低為 35解：將題中給出的參數(shù)值，代人書上的公式（3123），計(jì)算得由溫度變化引起的附加電阻相對(duì)變化為：。折合成附加應(yīng)變?yōu)椤?6 解：由題知 W（100）=R100 /R0 =，代入公式（3126），計(jì)算得電阻溫度系數(shù)為當(dāng)溫度為50℃時(shí)，代入公式（3126）計(jì)算得，此時(shí)的電阻值為 當(dāng)Rt=92W時(shí)，代入公式（3126）計(jì)算得，此時(shí)的溫度值為 37 解：T0 =0℃=273K，R0 =500kW；T=100℃=373K，代人公式（3130）計(jì)算得熱敏電阻的阻值為38答：采用金屬材料制作的電阻式溫度傳感器稱為金屬熱電阻，簡(jiǎn)稱熱電阻。一般說來，金屬的電阻率隨溫度的升高而升高，從而使金屬的電阻也隨溫度的升高而升高。因此金屬熱電阻的電阻溫度系數(shù)為正值。采用半導(dǎo)體材料制作的電阻式溫度傳感器稱為半導(dǎo)體熱敏電阻，簡(jiǎn)稱熱敏電阻。按其電阻—溫度特性，可分為三類：(1)負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻(NTC)；(2)正溫度系數(shù)熱敏電阻(PTC)；(3)臨界溫度系數(shù)熱敏電阻(CTC)。因?yàn)樵跍囟葴y(cè)量中使用最多的是NTC型熱敏電阻，所以，通常所說的熱敏電阻一般指負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻。39答：題39圖是日本生產(chǎn)的某電冰箱溫控電路。該電冰箱的溫控范圍～由窗口 題39圖比較器的窗口電壓和決定。調(diào)節(jié)電位器可調(diào)整。圖中為熱敏電阻，當(dāng)溫度上升時(shí)，減小，升高。當(dāng)冰箱內(nèi)溫度時(shí)，窗口比較器使RS觸發(fā)器的S端為低電平，R端為高電平，Q輸出端為高電平，晶體管導(dǎo)通，繼電器J線圈通電而動(dòng)作，繼電器常開觸點(diǎn)閉合，電冰箱壓縮機(jī)啟動(dòng)制冷。冰箱內(nèi)溫度降低。當(dāng)冰箱內(nèi)溫度時(shí)，窗口比較器使RS觸發(fā)器的S端為高電平，R端為低電平，Q輸出端為低電平，晶體管截止，繼電器線圈失電而動(dòng)作，繼電器常開觸點(diǎn)復(fù)位，電冰箱壓縮機(jī)停機(jī)。當(dāng)冰箱內(nèi)溫度時(shí)，窗口比較器使RS觸發(fā)器的S端和R端均為高電平，RS觸發(fā)器保持原狀態(tài)不變，壓縮機(jī)繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)或繼續(xù)停機(jī)。 310答：氣敏電阻是利用半導(dǎo)體陶瓷與氣體接觸而電阻發(fā)生變化的效應(yīng)制成的氣敏元件。氣敏電阻都附有加熱器，以便燒掉附著在探測(cè)部位處的油霧、塵埃，同時(shí)加速氣體的吸附，從而提高元件的靈敏度和響應(yīng)速度。半導(dǎo)瓷氣敏電阻元件一般要加熱到200℃～400℃，元件在加熱開始時(shí)阻值急劇地下降，然后上升，一般經(jīng)2～10分鐘才達(dá)到穩(wěn)定，稱之為初始穩(wěn)定狀態(tài)，元件只有在達(dá)到初始穩(wěn)定狀態(tài)后才可用于氣體檢測(cè)。311答：下圖為一個(gè)簡(jiǎn)易的家用有害氣體報(bào)警電路。圖中變壓器次級(jí)繞組為氣敏電阻QMN6提供加熱器電源。變壓器初級(jí)中心抽頭產(chǎn)生的110V交流電壓，加到由1k電位器、氣敏電阻和蜂鳴器串聯(lián)組成的測(cè)量電路。當(dāng)CO等還原性有害氣體的濃度上升時(shí)，氣敏電阻減小，流過蜂鳴器的電流增大，當(dāng)有害氣體的濃度使蜂鳴器的電流增大到一定值時(shí)，蜂鳴器就鳴叫報(bào)警。調(diào)整電位器可調(diào)整蜂鳴器靈敏度，即產(chǎn)生報(bào)警的有害氣體最低濃度。圖中氖燈LD用作電源指示。為防止意外短路。312解：圖3118中電表為電流表，其中電流為： （為電流表滿量程）為負(fù)特性濕敏電阻。濕度↑→↓→↑。濕度測(cè)量范圍 ％RH ～ ％RH，Rd為濕度 ％RH時(shí)RX的值，因要求即，所以增大可減小，即擴(kuò)大測(cè)濕量程 ％RH。313答：測(cè)濕電路通常為濕敏電阻構(gòu)成的電橋電路。如果采用直流電源供電，濕敏電阻體在工作過程中會(huì)出現(xiàn)離子的定向遷移和積累，致使元件失效或性能降低，因此所有濕敏電阻的供電電源都必須是交流或換向直流(注意：不是脈動(dòng)直流)。314答：溫度變化時(shí)，電阻應(yīng)變片的電阻也會(huì)變化，而且，由溫度所引起的電阻變化與試件應(yīng)變所造成的電阻變化幾乎具有相同數(shù)量級(jí)，如果不采取溫度補(bǔ)償措施，就會(huì)錯(cuò)誤地把溫度引起的電阻變化當(dāng)作應(yīng)變引起的電阻變化，即產(chǎn)生“虛假視應(yīng)變”。把兩個(gè)承受相同應(yīng)變的應(yīng)變片接入電橋的相對(duì)兩臂，并不能補(bǔ)償溫度誤差。從表311所列圖3１－１５（b）計(jì)算公式可知，電橋輸出電壓為，由此可見，溫度引起的電阻變化也影響電橋輸出電壓，此時(shí)，從電橋輸出電壓測(cè)出的應(yīng)變并不是真實(shí)應(yīng)變，而是，其中包含有虛假視應(yīng)變即溫度誤差。315解：一個(gè)應(yīng)變片接入等臂電橋，屬于單臂工作的情況，將（3119）式代入（3136）式得 （1）由上式可見，電源電壓越高，輸出電壓越大，但是電源電壓受應(yīng)變片允許電流的限制，由題意知，應(yīng)變片允許工作