【正文】 11答：錢學(xué)森院士對新技術(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)由測量技術(shù)、計算機技術(shù)、通訊技術(shù)三部分組成。測量技術(shù)則是關(guān)鍵和基礎(chǔ)”。如果沒有儀器儀表作為測量的工具，就不能獲取生產(chǎn)、科學(xué)、環(huán)境、社會等領(lǐng)域中全方位的信息，進入信息時代將是不可能的。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量儀器的靈敏度，從而大大擴展儀器的測量幅值范圍(量程)。電子測量儀器具有極小的慣性，既能測量緩慢變化的量，也可測量快速變化的量，因此采用電測技術(shù)將具有很寬的測量頻率范圍(頻帶)。把非電量變成電信號后，便于遠距離傳送和控制，這樣就可實現(xiàn)遠距離的自動測量。把非電量轉(zhuǎn)換為數(shù)字電信號，不僅能實現(xiàn)測量結(jié)果的數(shù)字顯示，而且更重要的是能與計算機技術(shù)相結(jié)合，便于用計算機對測量數(shù)據(jù)進行處理，實現(xiàn)測量的微機化和智能化。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、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，如果把各個模塊“化零為整”地組裝起來，我們會發(fā)現(xiàn)它們的整機原理、總體設(shè)計思想、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、性能各不相同，但它們有很多的共性，而且共性和個性相比，共性是主要的，它們共同的理論基礎(chǔ)和技術(shù)基礎(chǔ)實質(zhì)就是“檢測技術(shù)”。常見的各類儀器儀表只不過是作為其“共同基礎(chǔ)”的“檢測技術(shù)”與各個具體應(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被測非電量進行轉(zhuǎn)換，但敏感器是把被測非電量轉(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，國內(nèi)常規(guī)（常用）的檢測儀表與系統(tǒng)按照終端部分的不同，可分為以下三種類型：普通模擬式檢測儀表基本上由模擬傳感器、模擬測量電路、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)字式檢測儀表基本上由模擬傳感器、模擬測量電路、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)字式檢測儀表又可分為模數(shù)轉(zhuǎn)換式和脈沖計數(shù)式兩種類型。題15圖2微機化檢測儀表其簡化框圖題15圖3所示。微機化檢測儀表通常為多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，能巡回檢測多個測量點或多種被測參數(shù)的靜態(tài)量或動態(tài)量。每個測量對象都通過一路傳感器和測量通道與微機相連，測量通道由模擬測量電路（又稱信號調(diào)理電路）和數(shù)字測量電路（又稱數(shù)據(jù)采集電路）組成。傳感器將被測非電量轉(zhuǎn)換成電量，測量通道對傳感器信號進行信號調(diào)理和數(shù)據(jù)采集，轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，送入微機進行必要的處理后，由顯示器顯示出來，并由記錄器記錄下來。在某些對生產(chǎn)過程進行監(jiān)測的場合，如果被測參數(shù)超過規(guī)定的限度時，微機還將及時地起動報警器發(fā)出報警信號。題15圖3第2章21解：靈敏度為。22求：(1)測溫系統(tǒng)的總靈敏度；(2)記錄儀筆尖位移4cm時，所對應(yīng)的溫度變化值。 解：（1）測溫系統(tǒng)的總靈敏度為 cm/℃（2）記錄儀筆尖位移4cm時，所對應(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：。當時，無幅值誤差。當時，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，上面三個解確定了兩個頻段，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，故測量頻率為600Hz時幅值比為據(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）計算，用四種表進行測量可能產(chǎn)生的最大絕對誤差分別為：A表%=%V=B表%=%V=C表%=%V=D表%=%V=四者比較可見，選用A表進行測量所產(chǎn)生的測量誤差較小。31答：線繞式電位器的電阻器是由電阻系數(shù)很高的極細的絕緣導(dǎo)線，整齊地繞在一個絕緣骨架上制成的。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，使兩者在相對滑動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，只有當電刷的位移大于相鄰兩匝線圈的間距時，線繞式電位器的電阻才會變化一個臺階。而非線繞式電位器電刷是在電阻膜上滑動，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變化與應(yīng)變電阻材料的應(yīng)變之比。實驗表明：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。當試件承受單向應(yīng)力時，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)線連接到測量系統(tǒng)后，導(dǎo)線電阻將使應(yīng)變電阻的相對變化減小，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），計算得由溫度變化引起的附加電阻相對變化為：。折合成附加應(yīng)變?yōu)椤?6 解：由題知 W（100）=R100 /R0 =，代入公式（3126），計算得電阻溫度系數(shù)為當溫度為50℃時，代入公式（3126）計算得，此時的電阻值為 當Rt=92W時，代入公式（3126）計算得，此時的溫度值為 37 解：T0 =0℃=273K，R0 =500kW；T=100℃=373K，代人公式（3130）計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，簡稱熱敏電阻。按其電阻—溫度特性，可分為三類：(1)負溫度系數(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)。因為在溫度測量中使用最多的是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，當溫度上升時，減小，升高。當冰箱內(nèi)溫度時，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線圈通電而動作，繼電器常開觸點閉合，電冰箱壓縮機啟動制冷。冰箱內(nèi)溫度降低。當冰箱內(nèi)溫度時，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作，繼電器常開觸點復(fù)位，電冰箱壓縮機停機。當冰箱內(nèi)溫度時，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，壓縮機繼續(xù)運轉(zhuǎn)或繼續(xù)停機。 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部位處的油霧、塵埃，同時加速氣體的吸附，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℃，元件在加熱開始時阻值急劇地下降，然后上升，一般經(jīng)2～10分鐘才達到穩(wěn)定，稱之為初始穩(wěn)定狀態(tài)，元件只有在達到初始穩(wěn)定狀態(tài)后才可用于氣體檢測。311答：下圖為一個簡易的家用有害氣體報警電路。圖中變壓器次級繞組為氣敏電阻QMN6提供加熱器電源。變壓器初級中心抽頭產(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)組成的測量電路。當CO等還原性有害氣體的濃度上升時，氣敏電阻減小，流過蜂鳴器的電流增大，當有害氣體的濃度使蜂鳴器的電流增大到一定值時，蜂鳴器就鳴叫報警。調(diào)整電位器可調(diào)整蜂鳴器靈敏度，即產(chǎn)生報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）為負特性濕敏電阻。濕度↑→↓→↑。濕度測量范圍 ％RH ～ ％RH，Rd為濕度 ％RH時RX的值，因要求即，所以增大可減小，即擴大測濕量程 ％RH。313答：測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：不是脈動直流)。314答：溫度變化時，電阻應(yīng)變片的電阻也會變化，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，如果不采取溫度補償措施，就會錯誤地把溫度引起的電阻變化當作應(yīng)變引起的電阻變化，即產(chǎn)生“虛假視應(yīng)變”。把兩個承受相同應(yīng)變的應(yīng)變片接入電橋的相對兩臂，并不能補償溫度誤差。從表311所列圖3１－１５（b）計算公式可知，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，從電橋輸出電壓測出的應(yīng)變并不是真實應(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