1、第二章例題與習題例題與習題【 例3 . 1 】 檢測元件在檢測系統中有什么作用？答：檢測元件是敏感元件和轉換元件的總稱。敏感元件是檢測儀表和檢測系統的關鍵，決議了被丈量的可測范圍、丈量準確度和儀表的運用條件。作為儀表的設計者，首先要對敏感元件進展很好的選擇。另外，轉換元件的設計也非常重要，轉換元件將敏感元件的輸出轉換成其他方式的物理量，以便于信號的傳輸、處置和顯示。例題與習題【 例3 . 2 】 闡明電阻應變片的組成和種類，什么是電阻應變片的靈敏度？答：電阻應變片有金屬應變片和半導體應變片兩大類。金屬應變片又有絲式和箔式兩種；半導體應變片主要有體型半導體應變片、薄膜型半導體應變片和分散型半導體

2、應變片三種。電阻應變片的靈敏度，即靈敏系數K 的定義是：應變片阻值的相對變化與應變之比，即RRRRK例題與習題【 例3 . 3 】 金屬資料與半導體資料的電阻應變片效應有什么不同？答：電阻應變效應由兩項組成，即由于尺寸變化引起的幾何尺寸效應和應變引起電阻率變化的壓阻效應。對金屬來說主要是前者，而半導體主要是后者。例題與習題【 例3 . 4 】 溫度變化對電阻應變片的輸出有何影響？常用的應變片溫度補償的方法有哪些？答：溫度變化會引起電阻應變片的阻值變化，緣由有二： 應變片電阻具有電阻溫度系數； 彈性元件與應變片電阻兩者的線脹系數不同，即使是在無外力作用的情況下，溫度的變化也會引起應變片電阻值的改

3、動。因此在丈量中必需采取適當的補償措施。例題與習題通常的補償方法如圖3 . 3 所示，電源電壓Us ，采用橋式丈量電路，Rl 為任務應變片，R2 ：為補償應變片，兩個應變片安裝在彈性元件的不同部位，使得在外力的作用下，其中一片受壓，另一片受拉， R3 、 R4 為平衡電阻。常溫下，不受外力作用時， Rl = R2= R3 =R4，輸出電壓 Uo為0,溫度變化時， Rl 、 R2的阻值同時變化，不影響電橋平衡；外力作用時， Rl 、 R2 的阻值一增一減，提高了輸出的靈敏度。假設 R3 、 R4 也選擇電阻應變片，安裝方式使得 Rl 、 R4 受壓時，Rl、 R3 受拉，那么能進一步提高電橋輸出

4、的靈敏度。例題與習題例 3 . 5 一個電阻值為 25O的電阻應變片，當感受應變為1.5X10 一 4 時，其電阻變化為0.15 ，問該應變片的靈敏度系數是多少？解：40.1525041.5 10RRK例題與習題【 例 3 . 6 與金屬應變片相比，半導體應變片有哪些優點？答：金屬應變片具有性能穩定、準確度高的優點；但應變靈敏度系數 K 較小，對粘貼工藝要求嚴厲，不利于消費和運用。半導體應變片的主要優點是靈敏度高，比金屬高 50 80 倍，尺寸小，滯后小，動態特性好；缺陷是溫度穩定性差，應變大時非線性嚴重。【 例 3 . 7 】熱電阻式檢測元件主要分為幾種？各適宜于什么場所？答熱電阻式檢測元件

5、分為兩大類：一是金屬熱電阻；二是半導體熱電阻。金屬熱電阻主要有鉑電阻和銅電阻。主要用于工業消費中的溫度丈量。鉑電阻的物理化學性能非常穩定，耐氧化性強，電阻率高，反復性好。溫度丈量范圍為一 200 一 850 ，適宜在氧化氣氛中運用。銅電阻具有電阻溫度系數大、線性好、價錢廉價等優點，適宜于溫度不超越 150 時的非氧化性介質。半導體熱電阻是由金屬氧化物和半導體資料制成的，普通丈量范圍為一 100 300 ，較多用于與生活有關的溫度丈量。半導體熱電阻有 NTC 熱敏電阻、 PTC 熱敏電阻和 CTR 熱敏電阻三種。【 例 3 . 8 】 金屬熱電阻與半導體熱敏電阻各有什么特點？答金屬熱電阻具有正的

6、電阻溫度系數，普通溫度每升高 1 ，電阻添加 0 . 4 一 0 . 6 。由半導體制成的熱敏電阻大多具有負溫度系數，溫度每升高 1 ，電阻減小 2 一 6 。金屬熱電阻有較穩定的物理和化學性能，電阻隨溫度變化有很好的單值函數關系，復現性好。熱敏電阻的優點是電阻溫度系數大，是金屬熱電阻的十幾倍，故靈敏度高。另外，熱敏電阻的電阻值高，通常在常溫下為數千歐姆以上。所以銜接導線電阻對丈量的影響可以忽略不計，給運用帶來了方便。它還具有體積小、熱慣性小、構造簡單可靠且價錢低廉、化學穩定性好等優點。其缺陷是互換性差，丈量范圍較窄。例 3 . 9 】 根據變換原理，電容式檢測元件有哪幾種類型？有何特點？可用

7、來丈量哪些參數？答電容檢測元件能將被丈量的改動轉換為電容量的變化。按極板外形，電容式檢測元件通常有平板和圓筒形兩種。按任務原理分有變極距式、變面積式和變介電常數式三種。電容式檢測元件的特點是：構造簡單；由于檢測元件的電容量很小，故容抗很高，且本身發熱小、損耗小；具有較高的固有頻率和良好的動態特性；可進展非接觸式丈量；電容起始值較小，且電容的變化量更小，負載才干差、容易受寄生式雜散電容及外界各種干擾的影響，必需采取良好的屏蔽和絕緣措施。電容式檢測元件可用于位移、振動、角位移、加速度等機械量以及壓力、差壓、物位等消費過程參數的丈量。 【 例 3 . 10 什么是壓電效應？壓電資料有哪些種類？壓電式

8、檢測元件有何特點？答壓電資料在沿一定方向受外力壓力或拉力作用時，不僅幾何尺寸變化而發生變形，而且資料內部電荷分布發生變化，從而使得在其一定的兩個相對外表上產生符號相反、數值相等的電荷，當外力去掉后，它們又恢復到不帶電形狀。這種景象稱為壓電效應。最常用的壓電資料是石英晶體和壓電陶瓷。壓電式檢測元件具有運用頻帶寬，靈敏度高，構造簡單，任務可靠，質量輕等優點。【 例 3 . 11 】 什么是熱電效應？什么是熱電勢、接觸電勢和溫差電勢？答如圖 3 . 1 所示，將兩種不同的導體銜接成閉合回路，將它們的兩個接點分別置于溫度不同的熱源中，那么在該回路內就會產生熱電勢，這種景象稱為熱電效應。當兩種導體接觸時，由于不同資料的自在電子密度不同，在接觸面上會發生電子分散。電子分散速率與兩種導體的電子密度有關，在接觸面處失去電子的一側帶正電，獲得電子的一側帶負電，在接觸面上便