电气考试技术复习

1、«电气测试技术-复习作者:日期:电气测试技术一复习1、石英晶体为例简述压电效应产生的原理2、如图所示变压器式传感器差分整流电路全波电压输出原理图，试分析其工作 原理。3、 证明(线性)电位器式传感器由于测量电路中负载电阻Rl带来的负载误差l _ UU0100= 1100%，假设 r =只乂 ； m = max。Uo-1 十 mr(1 -r )RmaxRl4、试证明热电偶的中间导体定律R%5、由热电偶工作原理可知，热电偶输出热电势和工作端与冷端的温差有关，在 实际的测量过程中，要对热电偶冷端温度进行处理，经常使用能自动补偿冷端温 度波动的补偿电桥，如图所示，试分析此电路的工作原理E6测

2、得某检测装置的一组输入输出数据如下:X0.92.53.34.55.76.7YP 1.11.62.63.2P 4.05.0试用最小二乘法拟合直线，求其线性度和灵敏度7、霍尔元件采用分流电阻法的温度补偿电路，如图所示。试详细推导和分析分 流电阻法。8、采用四片相同的金属丝应变片(K=2)，将其贴在实心圆柱形测力弹性元件上。 力 F= 1000kg。圆柱断面半径 r=1cm, E=2X 107N/cm2,卩=0.3。求：(1) 画出应变片在圆柱上贴粘位置和相应测量桥路原理图；(2) 各应变片的应变 的值，电阻相对变化量；(3) 若U=6V，桥路输出电压U0；(4) 此种测量方式能否补偿环境温度的影响

3、，说明理由。FF>10oR3R2R42111F解：(1) 按题意可知，如图所示1000 9.8F 1000 9.84(2) ；产；尸27 = 1.56 10SE 兀汇12汉2><107F4尸沪 =0.47 10 44 SERl% 二 k ；产3.12 10_4R1R35R2R4R2k 苞=0.94x 104 Ri(3)u。JR10RR)u4RR2R,R4R2(4可以补偿温度误差。9、一台变间隙式平板电容传感器，其极板直径D=8mm，极板间初始间距d0=1mm.,极板间介质为空气，其介电常数©=8.85为0-12F/m。试求：(1) 初始电容C0；(2) 当传感器工作

4、时，间隙减小 ：d=10m，则其电容量变化 C;(3) 如果测量电路的灵敏 Ku=100mV/pF，则在也d=± 阿时的输出电压U。10、热电阻测量电路采用三线连接法，测温电桥电路如图所示。(1) 试说明电路工作原理；(2) 已知Rt是Pt100铂电阻，且其测量温度为t=50C，试计算出R的值和R 的值；(3) 电路中已知R1、R2、R3和E,试计算电桥的输出电压 Vab。(其中(R1=10K Q，R2=5K Q，R3=10K Q，E=5V，A=3.940X 10-/°C，B= -5.802 X 10-7/ C，C=-4.274 X 10-12/ C)R11、一个量程为10

5、kN的应变式测力传感器，其弹性元件为薄壁圆筒轴向受力， 外径20mm内径18mm在其表面粘贴八各应变片，四个沿周向粘贴，应变片的 电阻值均为120Q，灵敏度为2.0，波松比为0.3，材料弹性模量E=2.1 X lOPa。 要求：(1) 绘出弹性元件贴片位置及全桥电路；(2) 计算传感器在满量程时，各应变片电阻变化；(3) 当桥路的供电电压为10V时，计算传感器的输出电压。12、压电式加速度传感器与电荷放大器连接，电荷放大器又与一函数记录仪连接， 已知传感器的电荷灵敏度 Kq=100PC/g,电荷放大器的反馈电容为 C = 0.001uF， 被测加速度a=0.5g，求:(1) 电荷放大器的输出电

6、压 V°=?电荷放大器的灵敏度Ku=?(2) 如果函数记录仪的灵敏度Kz=20mm/mv求记录仪在纸上移动的距离y=?(3) 画出系统框图，求其总灵敏度 K)=?13、如图所示，试证明热电偶的标准电极定律14、热电阻测温电桥的三线接法，如图所示。试分析电路的工作原理15、一个量程为10kN的应变式测力传感器，其弹性元件为薄壁圆筒轴向受力， 外径20mm内径18mm在其表面粘贴八各应变片，四个沿周向粘贴，应变片的 电阻值均为120Q，灵敏度为2.0，波松比为0.3，材料弹性模量E=2.1 X 10Sa。 要求：(1) 绘出弹性元件贴片位置及全桥电路；(2) 计算传感器在满量程时，各应变

7、片电阻变化；(3) 当桥路的供电电压为10V时，计算传感器的输出电压。16、某种压电材料的压电特性可以用它的压电常数矩阵表示如下:d11d12d13d14d15d16D = d21d22d23d24d25d26_d31d32d33d34d35d36试分析压电常数矩阵的物理意义。17、额定载荷为8t的圆柱形电阻应变传感器，其展开图如图所示。未受载荷时 四片应变片阻值均为120 Q，允许功耗208.35mW传感器电压灵敏度 kU=0.008V/V，应变片灵敏度系数k=2。(1) 、画出桥路接线图；(2) 、求桥路供桥电压；(3) 、荷载4t和8t时，桥路输出电压分别是多少？(4) 、荷载4t时，R

8、1R4勺阻值分别是多少？R1R3R2R4F15匕3心皿4=40M= 2666x10J?t =Ry =R + Rk = 120.64£2弓=-1333x10R2 二 R斗二 R + R虬-119,68£118、已知某霍尔元件的尺寸为长 L=10mm,宽b=3.5mm,厚d=1mm。沿长度L 方向通以电流l=1.0mA，在垂直于bx d两个方向上加均匀磁场 B=0.3T,输出霍 尔电势UH=6.55mV求该霍尔元件的灵敏度系数 Kh和载流子浓度n。已知电子电 量 q=-1.6 x 1019C。(1)由 Uh =Kh I B，可得:Kh6.55 101.0 100.3=21.83

9、V/A T(2)由 Kh可得:1Khq dI B _1.0 10” 0.3UH q d 一 6.55 10； 1.6 109 10-2.86 1020C/m319、推导差动自感式传感器的灵敏度，并与单极式相比较解：(1)单极式自感式传感器的灵敏度为:W/2 卩 S假设初始电感为：L0 =一 0_-21。当气隙变化为：一24 S11=1°计时，电感为：L也2(1。 1)电感的变化量为：和,w2%s°W2%S°W2%S0l"1< =L1 - L02(1°+®)2lc2lclc+I。：II?r灵敏度为：S = ±|1川 I。

10、|(2)差动式自感式传感器的灵敏度为:当气隙变化时，Ii J。I , Ii =I。一划，电感变化为：L1W %S。，2(I。+AI),W2%s。Lp电感的变化量为:lLi = Li _ L。：2（1。I）W2%s。 W2%s。 W2rs。 I 1 =. _ . _ 4 1 +线I。21。21。-L2 = L2 - L0 =w2%s。_w2%s。W2%s。I2（I。- I） 2I。- 2I。 lT21。21。1RI。2（1。_ I）电感总变化量为：=l2 l1灵敏度为：S詁2L。I。-Al1 +l0J。丿结论：是单极的2倍。20、如图所示为气隙型电感传感器，衔铁断面积 S=4X 4mm2，气隙总

11、长度为I. =0.8mm,衔铁最大位移AI§ = ± 0.08mm,激励线圈匝数N=2500匝，真空磁导率 血=4二X 10-7H/m，导线直径 d=0.06mm,电阻率1.75X 10_6Q .cm。当激励电 源频率f=4000Hz时，要求计算：(1) 线圈电感值；(2) 电感量的最大变化值；(3) 当线圈外断面积为11 X 11mm2时，其电阻值；(4) 线圈的品质因数；(5) 当线圈存在200pF发布电容与之并联后其等效电感值变化多大。衔铁解：(1) 线圈电感值为：N 2»°S 25002 汇 4 況 10 x 4江 4汇 10-6L03157 m

12、HI0.8 10(2) 电感量的最大变化值 当Q=【0.08mm时:N2A°S 25002 X4兀江10二 X4X4X10L103131mHI、. 2 I .(0.82 0.08) 10当 I . = -0.08mm时：N2P0S25002 x 4兀疋10丄汉4汉4><10L2-3196 mHI、-2：I、.(0.8 -2 0.08)10最大电感量为：L =L2 -L1 =65mH(3)当线圈外断面积为11 X 11mm2时，其电阻值;4? N Icp72二 d=464 门4 1.75 10” 2500 4 0.75二(0.06 10 )2(4) 线圈的品质因数L 2兀

13、X4000 汉157 疋 10°Q8.5R464(5) 当线圈存在200pF发布电容与之并联后其等效电感值变化多大L0(1 - tC)-L0 =3mH21、已经测得某热敏电阻在320T时电阻值R = 965X 103。；在T2 = 400E时o电阻值F2 = 364.6 X 10门。求：(1) 热敏电阻的静态模型一电阻与温度的关系；(2) 当测得该热敏电阻RT= 500X10，预估对应的温度T。答案：(1)热敏电阻的静态模型一电阻与温度的关系为：根据已知条件，该热敏电阻是负温度系数热敏电阻。其温度和阻值之间的关系为:B/T若已知两个电阻值Ri和R2,以及相应的温度值Ti和T2,便可求出A、B两个 常数尺=A eB/TlR2 = A eB/T2解方程可得：TiT2R1B 1 n= 4855KT2 - TR2A 二 R1 e(_B/T1 268.46