【正文】 的變化，工作原理如下圖所示。根據(jù)中間溫度定律，只要熱電偶和補(bǔ)償導(dǎo)線的二個(gè)接點(diǎn)溫度一致，是不會(huì)影響熱電動(dòng)勢(shì)輸出的；三是計(jì)算修正法。這種方法將熱電偶的冷端放在恒溫場合，有 0℃恒溫器和其他恒溫器兩種；二是補(bǔ)償導(dǎo)線法。 4．試述熱電偶冷端溫度補(bǔ)償?shù)膸追N主要方法和補(bǔ)償原理。 四是中間溫度定律：熱電偶在兩接點(diǎn)溫度 t、 t0時(shí)的熱電動(dòng)勢(shì)等于該熱電偶在接點(diǎn)溫度為 t、 tn和 tn、 t0時(shí)的相應(yīng)熱電動(dòng)勢(shì)的代數(shù)和。 三是標(biāo)準(zhǔn)電極定律：如果兩種導(dǎo)體分別與第三種導(dǎo)體組成的熱電偶所產(chǎn)生的熱電動(dòng)勢(shì)已知，則由這兩種導(dǎo)體組成的熱電偶所產(chǎn)生的熱電動(dòng)勢(shì)也就已知。 二是中間導(dǎo)體定律：在熱電偶回路中接入第三種導(dǎo)體，只要第三種導(dǎo)體的兩接點(diǎn)溫度相同，則回路中總的熱電動(dòng)勢(shì)不變。 答：一是勻質(zhì)導(dǎo)體定律：如果熱電偶回路中的兩個(gè)熱電極材料相同，無論兩接點(diǎn)的溫度如何，熱電動(dòng)勢(shì)為零。這樣，導(dǎo)體兩端便產(chǎn)生了電位差，我們將該電位差稱為溫差電動(dòng)勢(shì)。這樣，導(dǎo)體兩端便產(chǎn)生了一個(gè)由熱端指向冷端的靜電場 。對(duì)于導(dǎo)體 A 或 B，將其兩端分別置于不同的溫度場 t、 t0中 (t t0)。當(dāng)擴(kuò)散作用與阻礙擴(kuò)散作用相等時(shí)，即自導(dǎo)體 A 擴(kuò)散到導(dǎo)體 B 的自由電子數(shù)與在電場作用下自導(dǎo)體 B 到導(dǎo)體 A 的自由電子數(shù)相等時(shí)，便處于一種動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)。所以導(dǎo)體 A 失去電子帶正電荷，導(dǎo)體 B 得到電子帶負(fù)電荷，于是，在 A、 B 兩導(dǎo)體的接觸界面上便形成一個(gè)由 A 到 B 的電場。 答：當(dāng) A 和 B 兩種不同材料的導(dǎo)體接觸時(shí)，由于兩者內(nèi)部單位體積的自由電子數(shù)目不同 (即電子密度不同 )，因此，電子在兩個(gè)方向上擴(kuò)散的速率就不一樣。熱電偶測溫就是利用這種 熱電效應(yīng)進(jìn)行的，將熱電偶的熱端插入被測物，冷端接進(jìn)儀表，就能測量溫度。 第五章 熱電偶傳感器 1．什么是金屬導(dǎo)體的熱電效應(yīng) ?試說明熱電偶的測溫原理。 答： 這是簡單的電壓輸出型，動(dòng)鐵芯移動(dòng)時(shí)引起上下兩個(gè)全波整流電路輸出差動(dòng)電壓，中間可調(diào)整零位，輸出電壓與鐵芯位移成正比。試寫出輸出電壓 u0與傳感器電感變化量 △ L間的關(guān)系。 ～移相器 ， L L2為傳 感器的兩差動(dòng)電感線圈的電感，其初始值均為 L0。 如果輸入交流電壓為負(fù)半周， A 點(diǎn)電位為負(fù)， B 點(diǎn)電位為正， 二極管 V V3導(dǎo)通， V V4截止，則在 AFCB 支中中， C 點(diǎn)電位由于 Z2減少而比平衡時(shí)降低（平衡時(shí)，輸入電壓若為負(fù)半周，即 B 點(diǎn)電位為正， A 點(diǎn)電位為負(fù)， C 點(diǎn)相對(duì)于 B點(diǎn)為負(fù)電位， Z2減少時(shí)， C 點(diǎn)電位更負(fù)）；而在 AEDB 支路中， D點(diǎn)電位由于 Z1 的增加而比平衡時(shí)的電位增高，所以仍然是 D 點(diǎn)電位高于 C 點(diǎn)電位，電壓表正向偏轉(zhuǎn)。如果輸入交流電壓為正半周，則 A點(diǎn)電位為正， B 點(diǎn)電位為負(fù)，二極管 V V4導(dǎo)通， V V3截止。當(dāng)銜 鐵處于中間位置時(shí)， Z1=Z2=Z，電橋處于平衡狀態(tài)， C 點(diǎn)電位等于 D 點(diǎn)地位，電表指示為零。 所示的差動(dòng)相敏檢波電路的工作原理。 ？它的主要優(yōu)點(diǎn)是什么？ 答：電渦流式傳感器的靈敏度主要受 導(dǎo)體的電導(dǎo)率、磁導(dǎo)率、幾何形狀，線圈的幾何參數(shù)，激勵(lì)電流頻率以及線圈到被測導(dǎo)體間的距離等因素影響。 專業(yè)好文檔 8 xa 解：這是個(gè)變面積型電 容傳感器，共有 4 個(gè)小電容并聯(lián)組成。 C0=200pF，傳感器的起始電容量 Cx0=20pF,定動(dòng)極板距離 d0=,運(yùn)算放大器為理想放大器 (即 K→∞ ,Zi→∞ ),Rf極大 ,輸入電壓 u1=5sinωtV。試求當(dāng)動(dòng)極板上輸入一位移量△ x=5mm 時(shí) ,電橋輸出電壓 u0。 ，結(jié)構(gòu)組成如圖所示。為此 ,一般是在極板間放置云母、塑料膜等介電常數(shù)高的物質(zhì)來改善這種情況。同時(shí)還可以看出，要提高靈敏度，應(yīng)減小起始間隙 d 過小時(shí)。當(dāng)活動(dòng)極板因被測參數(shù)的改變而引起移動(dòng)時(shí)，兩極板間的距離 d 發(fā)生變化，從而改變了兩極板之間的電容量 C。 bdaxΔ x 直線位移型電容式傳感器 ?采取什么措施可改善其非線性特征 ? 答：下 圖為變間隙式電容傳感器的原理圖。 當(dāng)動(dòng)極板移動(dòng)△ x 后，覆蓋 面積就發(fā)生變化，電容量也隨之改變，其值為 C=εb（ a△ x） /d=C0εb在工業(yè)應(yīng)用中主要就是通過光的變化來各種電路的控制。 R 1ＥＵ ０R 2R 3R 4R 1R 2Ｆ 題 6 圖 解：此電橋?yàn)檩敵鰧?duì)稱電橋，故 152 105322 30 ???????UKU ? /mV 專業(yè)好文檔 6 ，在工業(yè)應(yīng)用中是如何發(fā)揮這些特性的？ 答： 光敏電阻是采用半導(dǎo)體材料制作，利用內(nèi)光電效應(yīng)工作的光電元件。兩只應(yīng)變片分別粘貼于等強(qiáng)度梁同一截面的正反兩面。當(dāng)應(yīng)變片應(yīng)變?yōu)?1000時(shí)，若要使輸出電壓大于 10mV，則可采用何種工作方式（設(shè)輸出阻抗為無窮大） ？ 解：由于不知是何種工作方式，可設(shè)為 n，故可得： 1010102 30 ?nn UKU ????? ? mV 得 n 要小于 2，故應(yīng)采用全橋工作方式。從上面的計(jì)算可知：單臂時(shí)靈敏度最低，雙臂時(shí)為其兩倍，全橋時(shí)最高，為單臂的四倍。當(dāng)應(yīng)變片上的應(yīng)變分別為 1和 1 000時(shí)，試求單臂、雙臂和全橋工作時(shí)的輸出電壓，并比較三種情況下的靈敏度。由于采用這種電路，熱電阻的兩根引線的電阻值被分配在兩個(gè)相鄰的橋臂中，如果 tt RR 21 ? ，則由于環(huán)境溫度變化引起的引線電阻值變化造成的誤差被相互抵消。 答：通常采用電橋電路作為測量電路。 ? 答：它們的區(qū)別主要是直流電橋用直流電源，只適用于直流元件，交流電橋用交流電源，適用于所有電路元件。 在實(shí)際使用中為了進(jìn)一步提高靈敏度，常采用等臂電橋，四個(gè)被測信號(hào)接成兩個(gè)差動(dòng)對(duì)稱的全橋工作形式， R1=R+ΔR,R2=RΔR,R3=R+ΔR,R4=RΔR，將上述條件代入式 (1)得 ?????? ???????? ?????? ?? RRURRUU 440 (6) 由式 (6)看出，由于充分利用了雙差動(dòng)作用，它的輸出電壓為單臂工作時(shí)的 4倍，所以大大提高了測量的靈敏度。還可以看出在橋臂電阻產(chǎn)生相同變化的情況下，等臂電橋以及輸出對(duì)稱電橋的輸出電壓要比電源對(duì)稱電橋的輸出電壓大，即它們的靈敏度要高。當(dāng) R1臂產(chǎn)生電阻增量 ΔR1=ΔR 時(shí)，由式 （ 2） 得 )()( 20 RRRR RRUU ??? ?? (4) 對(duì)于等臂電橋 R1=R2=R3=R4=R，當(dāng) R1的電阻增量 ΔR1=ΔR 時(shí)，由式 （ 2） 可得輸出電壓為 )(4)()( 20 RRURRRR RRUU ????? (5) 由上面三種結(jié)果可以看出，當(dāng)橋臂應(yīng)變片的電阻發(fā)生變化時(shí)，電橋的輸出電壓也隨著變化。輸出電壓即為電橋輸出端的開路電壓，其表達(dá)式為 專業(yè)好文檔 4 URRRR RRRRU o ))((43214231 3?? ?? (1) 設(shè)電橋?yàn)閱伪酃ぷ鳡顟B(tài)，即 R1為應(yīng)變片，其余橋臂均為固定電阻。當(dāng)四臂電阻R1=R2=R3=R4=R 時(shí)，稱為等臂電橋；當(dāng) R1=R2=R,R3=R4=R’(R≠ R’)時(shí)，稱為輸出對(duì)稱電橋；當(dāng) R1=R4=R， R2=R3 =R’(R≠R’)時(shí)，稱為電源對(duì)稱電橋。 答： 如 圖所示，電橋各臂的電阻分別為 R R R R4。 解： (1)求 10 次測量的算術(shù)平均值 R ，測量的標(biāo)準(zhǔn)誤差 σ和算術(shù)平均值的標(biāo)準(zhǔn)誤差 s。 10 次，得到的測量列如下： R1＝ R2＝ R3＝ R4＝ R5＝ R6＝ R7＝ R8＝ R9＝ R10＝ (1)求 10 次測量的算術(shù)平均值 R ，測量的標(biāo)準(zhǔn)誤差 σ 和算術(shù)平均值的標(biāo)準(zhǔn)誤差 s。抵償性 在相同條件下，當(dāng)測量次數(shù) n→∞時(shí)，全體隨機(jī)誤差的代數(shù)和等于零，即 0lim1 ?????ni in ?。也就是說 f(δ) δ曲線對(duì)稱于縱軸。正確度是指測量結(jié)果與理論真值的一致程度，它反映了系統(tǒng)誤差的大小，精密度是指測量結(jié)果的分散程度，它反映了隨機(jī)誤差的大 小。 ?正確度和精密度的含義是什么