《检测技术及仪表》模拟卷试题、参考文献 - 图文(4)

2. 压电效应

3. 涡流效应

4. 热电效应

两种不同的导体或半导体A和B组成一个回路，其两端相互连接，只要两结点处的温度不同，一端温度为T，另一端温度为T0，则贿赂中就有电流产生，即回路中存在电动势，成为热电势，这种现象称为热电效应。 5. 压阻效应

沿着一块半导体某一轴向施加一定的应力时，除了产生一定的应变外，材料的电阻率也要发生变化，这种现象称为半导体的压阻效应。 6. 应变效应

导体或半导体材料在外界里的作用下，会产生机械变形，其电阻值也将随着发生变化，这种现象称为应变效应。

7. 什么是传感器？画出其组成框图并介绍各个环节的功能。

8. 如图所示是超声波液位计的原理图，简述其工作原理。

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9. 如图所示是型压力传感器的结构原理图。弹簧管1的自由端与差动式电感传感器的衔铁2相连，衔铁2位于传感器两差动线圈5和6的中间位置。试介绍其工作原理。

10. 画出霍尔钳形电流表的工作原理图，并简述其工作原理。

（1） 霍尔钳形电流表的探头是用环形铁芯做的集束器，霍尔器

件放在空隙中间，由安培定律可知，在载流导体周围会产生一正比于该电流的磁场。

（2）

11. 简述电容式传感器的工作原理。根据其原理，电容式传感器可分为哪几种类型？

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12. 热电偶为什么要进行冷端温度补偿？ 冷端温度补偿方法有哪些？

热电偶传感器的输出电势大小与冷端和工作端的温差有关，一般要保持冷端温度不变。实际应用中，冷端温度会随着环境温度变化而变化，这将给测量带来误差，因此需要冷端温度补偿。

常用的方法有：冷端恒温法、计算修正法、仪表机械零点调整法冷和电桥补偿法

五、分析设计题 分析：

1. 下图是汽车进气管道中使用的热丝式气体流速（流量）仪的电桥结构示意图。在通有干净且干燥气体，截面积为A的管道中部，安装有一根加热到200℃左右的细铂丝R1。另一根相同长度的细铂丝R2安装在与管道相通、但不受气体流速影响的小室中，请分析其工作原理。若气体带有水汽，结果会如何？(10分)

参考答案：

1）当气体流速v=0时，R1的温度与R2的温度相等，电桥处于平衡状态。当气体介质自身的温度发生波动时，R1与R2同时感受到此波动，电桥仍处于平衡状态，所以设置R2是为了起到温度补偿作用。

2）当气体介质流动时，将带走R1的热量，使R1温度变低，电桥不平衡，毫伏表的示值与

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气体流速的大小成一定的函数关系。图中的RP1称为调零电位器，RP2称为限幅电位器。欲使毫伏表的读数增大，应将RP2向左调。

3）如果被测气体含有水汽，则测量得到的流量值将偏小，这是因为气化带走热量。

2. 如图，生产布料的车间用图示装置来检测和控制布料卷取过程中的松紧和张力的程度，请分析其检测控制工作原理。

参考答案： ①当卷取辊转动太快时，布料的张力将增大，导致张力辊向上位移，使差动变压器的衔铁不再处于中间位置。N21与N1之间的互感量M1增加，N22与N1的互感量M2减小。因此，U21增大，U22减小，经相敏检波之后的U0为负值，去控制伺服电机，使它的转速变慢，从而使张力恒定。

②当卷取辊转动太慢时，布料的张力将减少，导致张力辊向下位移，使差动变压器的衔铁不再处于中间位置。N22与N1之间的互感量M1增加，N21与N1的互感量M2减小。因此，U22增大，U21减小，经相敏检波之后的U0为正值，去控制伺服电机，使它的转速变快，从而使张力恒定。

3. 振动式粘度计的原理示意图如图所示。导磁的悬臂梁6与铁心3组成激振器。压电片4粘贴于悬臂梁上，振动板7固定在悬臂梁的下端，并插入到被测粘度的粘性液体中。 ①分析该粘度计的工作原理;

② 外界温度变化测量结果将如何变化？

参考答案：1） 当励磁线圈接到10Hz左右的交流激励源Ui上时，电磁铁心产生20Hz（两倍的激励频率）的交变电压，并对悬臂梁产生交变吸力。由于它的上端被固定，所以它将带动振动板7在粘性

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液体里来回振动。

2）液体的粘性越高，对振动板的阻力就越大，振动板的振幅就越小，所以它的加速度就越小。因此质量块5对压电片4所施加的惯性力就越小，压电片的输出电荷量Q或电压U0就越小，压电片的输出反映了液体的粘度。

3）该粘度计的缺点是与温度有关。温度升高，大多数液体的粘度变小，所以将带来测量误差。 二. 设计：

1. 设计测量导线中通过的电流量大小，写出采用的传感器，并简述其测量原理。 参考：霍尔电流计

参考答案：将被测电流的导线穿过霍尔电流传感器的检测孔，当有电流通过导线时，在导线周围将产生磁场，磁力线集中在铁心内，并在铁心的缺口处穿过霍尔元件，穿过铁心的磁感应强度B与被测电流I比成正。霍尔IC的输出电动势EH与B成正比（EH=KBB= KI I）,从而产生与电流成正比的霍尔电压。

? 霍尔电流传感器

能够测量直流电流，弱电回路与主回路隔离，能够输出与被测电流波形相同的“跟随电压”，容易与计算机及二次仪表接口，准确度高、线性度好、响应时间快、频带宽，不会产生过电压等。

（1）工作原理 用一环形（有时也可以是方形）导磁材料作成铁心，套在被测电流流过的导线（也称电流母线）上，将导线中电流感生的磁场聚集在铁心中。在铁心上开一与霍尔传感器厚度相等的气隙，将霍尔线性IC紧紧地夹在气隙中央。电流母线通电后，磁力线就集中通过铁心中的霍尔IC，霍尔IC就输出与被测电流成正比的输出电压或电流。霍尔电流传感器原理及外形如图8-13所示。

图8-13 霍尔电流传感器原理及外形

a）基本原理 b）外形

1－被测电流母线 2－铁心 3－线性霍尔IC

? 光纤也可以

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