【正文】 內(nèi)補(bǔ)償，但上面的四個條件不一滿足，尤其是兩個應(yīng)變片很難處于同一溫度場。 9. 如系題圖 11所示為等強(qiáng)度梁測力系統(tǒng)， 1R 為電阻應(yīng)變片，應(yīng)變片靈敏度系數(shù) ?k ，未受應(yīng)變時 ??1201R ，當(dāng)試件受力 F 時，應(yīng)變片承受平均應(yīng)變4108 ???? ，求 10 （ 1）應(yīng)變片電阻變化量 1R? 和電阻相對變化量 11/RR? 。 （ a） （ b） 習(xí)題圖 11 等強(qiáng)度梁測力系統(tǒng) 解： （ 1） 4311 8 10 10R KR ? ??? ? ? ? ? ? ?， 311 1. 64 10 12 0 0. 19 68R k R? ?? ? ? ? ? ? ? ? 解：（ 2） 3111 1 2 3 4141 1 2 3 441311 2 41 1 3()( ) ( )(1 ) (1 )oRRRUER R R R RRRER R R R RRRRRER R RR R R????? ? ? ???? ? ? ????? ? ? 設(shè)橋臂比 21Rn R? ， 分母中 11/RR? 可忽略 ， 并考慮到平衡條件 3124RRRR? ， 則上式 可寫為 ： 121(1 )oRnUE nR?? ? ? ?32323 4 10(1 ) 2 101nnnn??? ? ? ??? ? ?? 1R F 11 10． 單臂電橋存在非線性誤差，試說明解決方法。 第 3 章 電容式傳感器思考題答案 ?為了提高傳感器的靈敏度可采取什么措施并應(yīng)注意什么問題 ? 答： 如圖所示是一直線位移型電容式傳感器的示意圖?！?x/d （ 1） 電容因位移而產(chǎn)生的變化量為 axCxdbCCC ????????? 00 ? 其靈敏度為 dbxCK ?????? 可見增加 b 或減小 d 均可提高傳感器的靈敏度。圖中 1 為固定極板，2 為與被測對象相連 的活動極板。 12d1– 固 定 極 板 2活 動 極 板 設(shè)極板面積為 A，其靜態(tài)電容量為 dAC ?? ，當(dāng)活動極板移動 x后，其電容量為 22011dxdxCxd AC????? ? (1) 當(dāng) xd 時 11 22 ??dx 則 )1(0 dxCC ?? (2) 由式（ 1）可以看出電容量 C 與 x 不是線性關(guān)系，只有當(dāng) xd時，才可認(rèn)為是最近似線形關(guān)系。但當(dāng) d 過小時，又容易引起擊穿， 13 同時加工精度要求也高了。在實(shí)際應(yīng)用中，為了提高靈敏度，減小非線性，可采用差動式結(jié)構(gòu)。電容傳感器起始時 b1=b2=b=200mm，a1=a2=20mm極距 d=2mm，極間介質(zhì)為空氣，測 量電路 u1=3sinωtV，且 u=u0。 b1da 1Δ xb2a 2C 1C 2C 1C 2u iu 0uu 題 3 圖 解： 根據(jù)測量電路可得 ttuaxuC Cuu ii ?? s in750s in320500 ???????? /mV ，如圖所示 。 求當(dāng)電容傳感動極板上輸入一位移量△x= d0 減小時 ,電路輸出電壓 u0 為多少 ? +u iu 0ＮＣ xR fＣ0 解： 由測量電路可得 ?? s in45s in5200000000 ??????????? tuxddCCuCCuixix/V 322 所示正方形平板電容器 ,極板長度 a=4cm,極板間距離 δ= x,試計算該傳感器的靈敏度并畫出傳感器的特性曲線 .極板間介質(zhì)為空氣 , F/ 120 ??? 。 15 3 124200 ?? ?????? ? ???? aC /pF xkxCxaaC x )(4 00 ?????? ?? (x的單位為米 ) ?? )4 00 axCCC x ????? 3 21200 ??? ?????????? ? ???? ax CCK x /pF 1 02 03 04 0p FCx1 2 34xc m0 6. 某電容傳感器（平行極板電容器）的圓形極板半徑 )(4 mmr? ，工作初始極板間距離)( mm?? ，介質(zhì)為空氣。 解 ： 優(yōu)點(diǎn)： (1) 溫度穩(wěn)定性好 (2) 結(jié)構(gòu)簡單 (3) 動態(tài)響應(yīng)好 （ 4） 可以實(shí)現(xiàn)非接觸測量，具有平均效應(yīng) 16 缺點(diǎn) ： （ 1） 輸出阻抗高，負(fù)載能力差 （ 2） 寄生電容影響大 8. 下圖為變極距型平板電容傳感器的一種測量電路，其中 CX 為傳感器電容， C為固定 電容，假設(shè)運(yùn)放增益 A=∞ ，輸入阻抗 Z=∞； 試推導(dǎo)輸出電壓 U0 與極板間距的關(guān)系，并分析其工作特點(diǎn)。 上 式 說明運(yùn)算放大器的輸出電壓與極板間距離 d 線性關(guān)系。但要求 Zi及放大倍數(shù) K 足夠大。 第四章 電感式傳感器思考題答案 ？ 17 答：影響差動變壓器輸出線性度和靈敏度的主要因素是： 傳感器幾何尺寸、線圈電氣參數(shù)的對稱性、磁性材料的殘余應(yīng)力、測量電路零點(diǎn)殘余電動勢等。電渦流式傳感結(jié)構(gòu)簡單、頻率響應(yīng)寬、靈敏度高、測量范圍大、抗干憂能力強(qiáng)，特別是有非接觸測量的優(yōu)點(diǎn)，因此在工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的各個領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。 R R2 為標(biāo)準(zhǔn)電阻， u 為電源電壓。 解： 輸出與輸入的關(guān)系是 uRLLf LLfRLLf LLfu ???????? ??? ?????? ??? 22200212000 )](2[ )(2)](2[ )(2 ? ?? ? 若電感增量無窮小，且兩個電阻均為 R，則： 18 uRfL Lfu 2200 )2(4 ??? ? ? u 0uR 1R 2L 1L 2 題 3 圖 4. 為什么電感式傳感器一般都采用差動形式 ? 解： 差動式結(jié)構(gòu)，除了可以改善非線性，提高靈敏度外，對電源電壓、頻率的波動及溫度變化等外界影響也有補(bǔ)償作用；作用在銜鐵上的電磁力，是兩個線圈磁力之差，所以對電磁力有一定的補(bǔ)償作用，從而提高了測量的準(zhǔn)確性。 答：熱電效應(yīng)就是兩種不同的導(dǎo)體或半導(dǎo)體 A 和 B 組成一個回路，其兩端相互連接時，只要兩結(jié)點(diǎn)處的溫度不同，回路中就會產(chǎn)生一個電動勢，該電動勢的方向和大小與導(dǎo)體的材料及兩接點(diǎn)的溫度有關(guān)。 19 2．試分析金屬導(dǎo)體產(chǎn)生接觸電動勢和溫差電動勢的原因?，F(xiàn)假設(shè)導(dǎo)體 A 的自由電子密度大于導(dǎo)體 B 的自由電子密度，則導(dǎo)體 A 擴(kuò)散到導(dǎo)體 B 的電子數(shù)要比導(dǎo)體 B 擴(kuò)散到導(dǎo)體 A 的電子數(shù)大。該電場的方向與擴(kuò)散進(jìn)行的方向相反，它將引起反方向的電子轉(zhuǎn)移，阻礙擴(kuò)散作用的繼續(xù)進(jìn)行。在這種狀態(tài)下， A 與B 兩導(dǎo)體的接觸處就產(chǎn)生了電位差 ，稱為接觸電動勢。在導(dǎo)體內(nèi)部，熱端的自由電子具有較大的動能，向冷端移動，從而使熱端失去電子帶正電荷，冷端得到電子帶負(fù)電荷。該電場阻止電子從熱端繼續(xù)跑到冷端并使電子反方向移動，最后也達(dá)到了動態(tài)平衡狀態(tài)。 20 3．簡述熱電偶的幾個重要定律，并分別說明它們的實(shí)用價值。根據(jù)這個定律，可以檢驗(yàn)兩個熱電極材料成分是否相同，也可以檢查熱電極材料的均勻性。它使我們可以方便地在回路中直接接入各種類型的顯示儀表或調(diào)節(jié)器，也可以將熱電偶的兩端不焊接而直接插入液態(tài)金屬中或直接焊在金屬表面進(jìn)行溫度測量。只要測得各種金屬與純鉑組 成的熱電偶的熱電動勢，則各種金屬之間相互組合而成的熱電偶的熱電動勢可直接計算出來。中間溫度定律為補(bǔ)償導(dǎo)線的使用提供了理論依據(jù)。 答：熱電偶冷端溫度補(bǔ)償?shù)姆椒ㄖ饕校阂皇抢涠撕銣胤?。將熱電偶的冷端延伸到溫度恒定的場?如儀表室 )，其實(shí)質(zhì)是相當(dāng)于將熱 電極延長。 修 正 公 式 為 ：)t,(tE)t( t,E)t( t,E 01AB1AB0AB ?? ；四是電橋補(bǔ)償法。 5．用鎳鉻 鎳硅 (K)熱電偶測量溫度，已知冷端溫度為 40℃，用高精度毫伏表測得這時的熱電動勢為 ，求被測點(diǎn)的溫度。其冷端溫度為 30℃，動圈顯示儀表 (機(jī)械零位在 0℃ )