传感器与检测技术胡向东第习题解答

传感器与检测技术（胡向东，第2版）习题解答王涛第1章概括1.1什么是传感器？答：传感器是能够感觉规定的被丈量并依照必定规律变换成可用输出信号的器件和装置，往常由敏感元件和变换元件构成。1.2传感器的共性是什么？答：传感器的共性就是利用物理定律或物质的物理、化学或生物特征，将非电量（如位移、速度、加快度、力等）输入变换成电量（电压、电流、频次、电荷、电容、电阻等）输出。1.3传感器一般由哪几部分构成？答：传感器的基本构成分为敏感元件和变换元件两部分，分别达成检测和变换两个基本功能。此外还需要信号调治与变换电路，协助电源。被测传感元信号调理变换电敏感元1.4传感器是怎样分类的？答：传感器可按输入量、输出量、工作原理、基本效应、能量变换关系以及所包含协助电的技术特色平分类，此中按输入量和工作原理的分类方式应用较为广泛。①按传感器的输入量（即被测参数）进行分类按输入量分类的传感器以被测物理量命名，如位移传感器、速度传感器、温度传感器、湿度传感器、压力传感器等。②按传感器的工作原理进行分类依据传感器的工作原理（物理定律、物理效应、半导体理论、化学原理等），能够分为电阻式传感器、电感式传感器、电容式传感器、压电式传感器、磁敏式传感器、热电式传感器、光电式传感器等。③按传感器的基本效应进行分类依据传感器敏感元件所包含的基本效应，能够将传感器分为物理传感器、化学传感器和生物传感器。1.6改良传感器性能的技术门路有哪些？答：①差动技术；②均匀技术；③赔偿与修正技术；④障蔽、隔绝与扰乱克制；⑤稳固性办理。第2章传感器的基本特征2.1什么是传感器的静态特征？描绘传感器静态特征的主要指标有哪些？答：传感器的静态特征是它在稳态信号作用下的输入、输出关系。静态特征所描绘的传感器的输入-输出关系中不含时间变量。权衡传感器静态特征的主要指标是线性度、敏捷度、分辨率、迟滞、重复性和漂移。2.3利用压力传感器所得测试数据以下表所示，计算非线性偏差、迟滞和重复性误差。设压力为0MPa时输出为0mV，压力为0.12MPa时输出最大且为16.50mV。输出值/mV压力第一循环第二循环第三循环/MPa正行程反行程正行程反行程正行程反行程0.020.560.660.610.680.640.690.043.964.063.994.094.034.110.067.407.497.437.537.457.520.0810.8810.9510.8910.9310.9410.99解：①求非线性偏差，第一要务实质特征曲线与拟合直线之间的最大偏差，拟合直线在输入量变化不大的条件下，能够用切线或割线拟合、过零旋转拟合、端点平移拟合等来近似地代表实质曲线的一段（多半状况下是用最小二乘法来求出拟合直线）。1）端点线性度：设拟合直线为：y=kx+b,依据两个端点（0，0）和（0.12，16.50），则拟合直线斜率：137.5*0.12+b=16.50b=0∴端点拟合直线为y=137.5x输出值/mV压力/MPa第一循环第二循环第三循环正行程反行程正行程反行程正行程反行程0.560.660.610.680.640.6953.964.063.994.094.034.1107.407.497.437.537.457.5250.0811.10.8810.9510.8910.9310.9410.99075在0.02MPa处非线性偏差最大2）最小二乘线性度：设拟合直线方程为ya0a1x，偏差方程yiyiyi(a0a1xi)vi令x1a0，x2a1由已知输入输出数据，依据最小二乘法，有：0.6410.024.0410.04a0直接丈量值矩阵L7.47，系数矩阵A10.06，被丈量预计值矩阵X10.9310.08a114.4510.10由最小二乘法：A'AXA'L，有∴拟合直线为y=-2.847+172.55x输出值/mV压力第一循环第二循环第三循环/MPa正行反行正行反行正行反行均值理论误程程程程程程

值差0.6040.030.6464.0550.014.0457.5060.107.47610.950.0210.93770.1014.4214.4214.4714.4714.4614.4614.400.0414.4528答：非线性偏差公式：LLmax100%0.106100%0.64%YFS16.50②迟滞偏差公式：HHmax100%，YFS又∵最大行程最大偏差Hmax=0.1mV，∴HHmax100%0.10.6%YFS100%16.50③重复性偏差公式：LRmax100%，YFS又∵重复性最大偏差为max=0.08，∴Rmax0.08L100%100%0.48%RYFS16.502.7用一阶传感器丈量100Hz的正弦信号，假如要求幅值偏差限制在±5％之内，时间常数应取多少？假如用该传感器丈量50Hz的正弦信号，其幅值偏差和相位偏差各为多少？1解：一阶传感器频次响应特征：H(j)(j)1幅频特征：A(1)1()2由题意有A()15%，即115%1()2又2f2002T所以：0＜τ＜0.523ms取τ=0.523ms，ω=2πf=2π×50=100π111(幅值偏差：)2A()100%1.32%1所以有-1.32%≤△A(ω)＜0相位偏差：△φ(ω)=-arctan(ωτ)=-9.3o所以有-9.3o≤△φ(ω)＜02.8某温度传感器为时间常数τ=3s的一阶系统，当传感器受突变温度作用后，试求传感器指示出温差的三分之一和二分之一所需的时间。解：一阶传感器的单位阶跃响应函数为∴ty(t)]ln[1∴t*ln[1y(t)]∴t1*ln[11]*ln[2]3*(0.405465)1.2164s，3332.9玻璃水银温度计经过玻璃温包将热量传给水银，可用一阶微分方程来表示。现已知某玻璃水银温度计特征的微分方程是y代表水银柱高（mm）,x代表输入温度（℃）。求该温度计的时间常数及敏捷度。解：一阶传感器的微分方程为式中τ——传感器的时间常数；Sn——传感器的敏捷度。∴比较玻璃水银温度计特征的微分方程和一阶传感器特征的通用微分方程，有该温度计的时间常数为2s，敏捷度为1。2.10某传感器为一阶系统，当受阶跃函数作用时，在t=0时，输出为10mv；在t=5s时输出为50mv；在t→∞时，输出为100mv。试求该传感器的时间常数。t解：y(t)y(t0)[y(t)y(t0)](1e)，∴tln[1y(t)y(t0)]ln[15010]0.587787，y(t)y(t0)10010∴τ=5/0.587787=8.5s2.11某一质量-弹簧-阻尼系统在遇到阶跃输入激励下，出现的超调量大概是最后稳态值的40%。假如从阶跃输入开始至超调量出现所需的时间为0.8s，试估量阻尼比和固有角频次的大小。解：111，0.28()21()213.5714568lnln0.4223.427，d0.82T2.12在某二阶传感器的频次特征测试中发现，谐振发生在频次216Hz处，并获取最大的幅值比为1.4，试估量该传感器的阻尼比和固有角频次的大小。解：当n时共振，则A()max11.4,0.3621所以：n2f22161357rad/s2.13设一力传感器可简化为典型的质量-弹簧-阻尼二阶系统，已知该传感器的固有频次f0=1000Hz，若其阻尼比为0.7，试问用它丈量频次为600Hz、400Hz的正弦交变力时，其输出与输入幅值比A(ω)和相位差φ(ω)各为多少？解：二阶传感器的频次响应特征：H(j)1n)2]2(/n)[1(/n)2]242(/n)2}1幅频特征：A(j){[1(/2相频特征：()arctan2(/n)1(/n)2∴当f=600Hz时，{[1(600/1000)2]20.72(600/1000)2}1A(j)420.947，()arctan20.7(600/1000)arctan0.8452.696；1(600/1000)20.64当f=400Hz时，()arctan20.7(400/1000)arctan0.5633.69。1(400/1000)20.84第3章电阻式传感器3.2电阻应变片的种类有哪些？各有什么特色？答：常用的电阻应变片有两种：金属电阻应变片和半导体电阻应变片。金属电阻应变片的工作原理是主要鉴于应变效应致使其资料几何尺寸的变化；半导体电阻应变片的工作原理是主要鉴于半导体资料的压阻效应。3.4试剖析差动丈量电路在应变电阻式传感器丈量中的利处。答：①单臂电桥丈量电路存在非线性偏差，而半桥差动和全桥差动电路均不过线性偏差。②半桥差动电路的电压输出敏捷度比单臂电桥提升了一倍。全桥差动电路的电压输出敏捷度是单臂电桥的4倍。3.5将100Ω电阻应变片贴在弹性试件上，假如试件截面积S0.5104m2，弹性模量E21011N/m2，若由5104N的拉力惹起应变计电阻变化为1Ω，求电阻应变片的敏捷度系数。解：KR/R已知RR11,100R由E得1109321011510E所以KR/R1/100251033.6一个量程为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120Ω,敏捷度为2.0，波松比为0.3，资料弹性模量E=2.1×1011Pa。要求：绘出弹性元件贴片地点及全桥电路；计算传感器在满量程时，各应变片电阻变化；当桥路的供电电压为10V时，计算传感器的输出电压。解：(1)(2)圆桶截面积：应变片1、2、3、4感觉纵向应变；应变片5、6、7、8感觉周向应变；满量程时：由电阻应变片灵敏度公式KR/R得RKR，由应力与应变的关系E，及应力与受力面积的关系F，得AF，AE(3)UF10101030.01037VUK(1)2.0(10.3)59.71062.110112AE23.7图3-5中，设负载电阻为无量大（开路），图中E4V，R1R2R3R4100，试求：R1为金属电阻应变片，其余为外接电阻，当R1的增量为R11.0时，电桥的输出电压Uo?R1,R2都是电阻应变片，且批号相同，感觉应变的极性和大小都相同，其余为外接电阻，电桥的输出电压Uo?(3)R1,R2都是电阻应变片，且批号相同，感觉应变的大小为R1R21.0，但极性相反，其余为外接电阻，电桥的输出电压Uo?解：(1)单臂UoE[R1R1R3]4(1011)0.00995V(R1R1)R2R3R41011002(2)极性相同UoE[R1R1R3]41011R1)(R2R2)R3R4()0V(R11011012(3)半桥UoE[R1R1R3]4(1011)0.02V(R1R1)(R2R2)R3R41019923.8在图3-11中，设电阻应变片R1的敏捷度系数K=2.05，未受应变时，R1=120Ω。当试件受力F时，电阻应变片承受均匀应变值800m/m。试求：(1)电阻应变片的电阻变化量R1和电阻相对变化量R1/R1；将电阻应变片R1置于单臂丈量电桥，电桥电源电压为直流3V，求电桥输出电压及其非线性偏差；假如要减小非线性偏差，应采纳何种举措？剖析其电桥输出电压及非线性偏差的大小。解：图3-11是一种等强度梁式力传感器，(1)由K=(R/R)/ε得R/R=Kε，R1/R1K2.058001061.64103，(2)UoE[R1R1R3]3(120.19681)0.00123V(R1R1)R2R3R4120.196812023.9电阻应变片阻值为120Ω，敏捷系数K=2，沿纵向粘贴于直径为0.05m的圆形钢柱表面，钢材的弹性模量E21011N/m2，泊松比μ=0.3。求：(1)钢柱受9.8104N拉力作用时应变片电阻的变化量R和相对变化量R；R若应变片沿钢柱圆周方向粘贴，受相同拉力作用时应变片电阻的相对变化量。解：(1)由应力与应变的关系E，及应力与受力面积的关系F，得F，AAEF9.81040.25103，AE0.05)2211(210RK20.251030.5103，RRRR1200.51030.06；R(2)由y，得RyRx30.15103。RyRxx第4章电感式传感器4.3已知变气隙厚度电感式传感器的铁芯截面积S1.5cm2，磁路长度L＝，20cm相对磁导率r5000，气隙初始厚度00.5cm,＝±0.1mm，真空磁导率04107H/m，线圈匝数N＝3000，求单线圈式传感器的敏捷度L/。若将其做成差动构造，敏捷度将怎样变化？解：LL0,KLL000所以，K54100.510

3210.834。做成差动构造形式，敏捷度将提升一倍。4.5有一只差动电感位移传感器，已知电源电压g400Hz，传感器线圈电U4V，f阻与电感分别为R=40Ω,L=30mH，用两只般配电阻设计成四臂等阻抗电桥，以下图，试求：1）般配电阻R3和R4的值为多少时才能使电压敏捷度达到最大。2）当△Z=10Ω时，分别接成单臂和差动电桥后的输出电压值。解：(1)R3=R4=R=40ΩggZ2RgZ2Z1(2)UoUUZ1Z2RR2(Z1Z2)ggZ2RgZ2Z1gZ210单臂电桥UoUUU4Z2RR2(Z1Z2)Z2)0.25VZ12(Z12(4040)差动电桥几何ggZ2RgZ2Z1gZ1Z2200.5V4.9惹起UoUUU4Z1Z2RR2(Z1Z2)2(Z1Z2)(40240)零点剩余电压的原由是什么？怎样除去零点剩余电压？答：零点剩余电压的产生原由：①（线圈）传感器的两个二次绕组的电气参数和几何尺寸不对称，致使它们产生的感生电动势幅值不等、相位不一样，构成了零点剩余电压的基波；②（死心）因为磁性资料磁化曲线的非线性（磁饱和、磁滞），产生了零点剩余电压的高次谐波（主假如三次谐波）；③（电源）励磁电压自己含高次谐波。零点剩余电压的除去方法：①尽可能保证传感器的几何尺寸、线圈电气参数和磁路的对称；②采纳适合的丈量电路，如差动整流电路。4.10在使用螺线管电感式传感器时，怎样依据输出电压来判断衔铁的地点？答：常有的差动整流电路如图4-15所示。以图4-15b为例剖析差动整流的工作原理。由图可知：不论两个二次绕组的输出刹时电压极性怎样，流经电容C1的电流方向总是从2端到4端，流经电容C2的电流方向老是从6端到8端，所以整流电路的输出电压为当衔铁位于中间地点时，U24U68，故输出电压Uo=0；当衔铁位于零位以上时，U24U68，则Uo0；当衔铁位于零位以下时，则有U24U68，Uo0。只好依据Uo的符号判断衔铁的地点在零位处、零位以上或以下，但不可以判断运动的方向。4.11怎样经过相敏检波电路实现对位移大小和方向的判断？答：相敏检测电路原理是经过鉴识相位来鉴识位移的方向，即差分变压器输出的调幅波经相敏检波后，便能输出既反应位移大小，又反应位移极性的丈量信号。经过相敏检波电路，正位移输出正电压，负位移输出负电压，电压值的大小表示位移的大小，电压的正负表示位移的方向。第5章电容式传感器5.2有一个以空气为介质的变面积型平板电容传感器以下列图所示，此中

a=10mm，b=16mm，两极板间距为

d0

1mm

。丈量时，一块极板在原始地点上向左平移了

2mm，求该传感器的电容变化量、电容相对变化量和位移敏捷度K（已知空气相对介电常数1，真空的介电常数08.8541012F/m）。解：电容变化量为即电容减小了2.8310-13F。C0.r.x.bx电容相对变化量d,C0.r.a.b0.2ad电容式传感器的位移敏捷度（单位距离改变惹起的电容量相对变化）为KCCx/a11100(m1),xxa10103或电容式传感器的位移敏捷度（单位距离改变惹起的电容量变化）为KCC1.4110-10(F/m)xa5.4有一个直径为2m、高5m的铁桶，往桶内连续灌水，当灌水量达到桶容量的80%时就应该停止，试剖析用应变电阻式传感器或电容式传感器来解决该问题的门路和方法。解：①电阻应变片式传感器解决此问题的方法拜见P48图3-18所示的电阻式液体重量传感器，UoShg，当灌水达到桶容量的80%时，也就是位于感压膜上的液体高度达到桶高4m的对应位置时，输出一个对应的电压，经过一个电压比较器就能够在液位达到4m时输出一个触发信号，封闭阀门，停止灌水。②电容式传感器解决此问题的方法拜见P80图5-6所示的圆筒构造变介质型电容式传感器，总的电容值为CC1C220(Hh)201h20H2h0(11)C02h0(11)在圆筒结ln(D/d)ln(D/d)ln(D/d)ln(D/d)ln(D/d)构变介质式电容传感器中的液位达到桶高4m的对应地点时，电容值达到一个特定值，接入丈量电路，就能够在液位达到4m时输出一个触发信号，封闭阀门，停止注水。5.6试推导图5-20所示变介质型电容式位移传感器的特征方程C=f(x)。设真空的介电常数为0，图中21，极板宽度为W。其余参数以下图。解：以x为界，能够看作两个电容器并联，右侧的电容器又能够看作两个电容器串联。拜见P79图5-5。故C101lx，C2101l(lx)，C2202l(lx)，C2C21C2212l(lx)，(d)dC21C221d2(d)总的电容量为C01lx12l(lx)。C1C22(d)1d5.7在题5.6中，设δ=d=1mm，极板为正方形（边长50mm）。1=1，2=4。试针对x=0~50mm范围内，绘出此位移传感器的特征曲线，并给予适合说明。01lx02l(lx)02l20(12)lxC解：CC1C2C0特征曲线是一条斜率为-1的直线。5.8某一电容测微仪，其传感器的圆形极板半径r=4mm，工作初始空隙d=0.3mm，问：(1)工作时，假如传感器与工件的空隙变化量d=2μm时，电容变化量为多少?(2)假如丈量电路的敏捷度S1=100mV/pF，读数仪表的敏捷度S2=5格/mV，在d=2μm时，读数仪表的示值变化多少格?解：(1)C00rA8.85410-123.1415926(410-3)21.483510-12F，d0.310-3空隙增大C1dA8.85410-123.1415926(410-3)21.473510-12F，d(0.30.002)10-3C1C1-C0(1.4735-1.4835)10-12-0.0110-12F，空隙减小C2d-A8.85410-123.1415926(410-3)21.493310-12F，d(0.3-0.002)10-3C2C-C(1.4933-1.4735)10-120.0097910-12F，20(2)UCS11mV,格数变化US2格5第6章压电式传感器6.1什么是压电效应？什么是逆压电效应？答：①正压电效应就是对某些电介质沿必定方向施之外力使其变形时，其内部将产生极化现象而使其出现电荷集聚的现象。②当在片状压电资料的两个电极面上加上沟通电压，那么压电片将产活力械振动，即压电片在电极方向上产生伸缩变形，压电资料的这类现象称为电致伸缩效应，也称为逆压电效应。6.3试剖析石英晶体的压电效应原理。答：石英晶体的化学成分是SiO2，是单晶构造，理想形状六角锥体，如图6-1a所示。石英晶体是各向异性资料，不一样晶向拥有各异的物理特征，用x、y、z轴来描绘。轴：是经过锥顶端的轴线，是纵向轴，称为光轴，沿该方向受力不会产生压电效应。x轴：经过六面体的棱线并垂直于z轴的轴为x轴，称为电轴（压电效应只在该轴的两个表面产生电荷集聚），沿该方向受力产生的压电效应称为“纵向压电效应”。y轴：与x、z轴同时垂直的轴为y轴，称为机械轴（该方向只产活力械变形，不会出现电荷集聚）。沿该方向受力产生的压电效应称为“横向压电效应”。石英晶体在沿必定的方向遇到外力的作用变形时，因为内部电极化现象同时在两个表面上产生符号相反的电荷，当外力去掉后，恢复到不带电的状态；而看作使劲方向改变时，电荷的极性跟着改变。晶体受力所产生的电荷量与外力的大小成正比。这类现象称为正压电效应。反之，如对石英晶体施加必定变电场，晶体自己将产活力械变形，外电场撤退，变形也随之消逝，称为逆压电效应。6.12将一压电式力传感器与一只敏捷度SV可调的电荷放大器连结，而后接到敏捷度为SX=20mm/V的光芒示波器上记录，已知压电式压力传感器的敏捷度为SP=5pc/Pa，该测试系统的总敏捷度为S=0.5mm/Pa，试问：电荷放大器的敏捷度SV应调为什么值(V/pc)？用该测试系统测40Pa的压力变化时，光芒示波器上光点的挪动距离是多少？解：(1)SSPSVSX(2)xS40Pa0.5mm/Pa40Pa20mm第7章磁敏式传感器7.5什么是霍尔效应？霍尔电动势与哪些要素相关？答：①一块长为l、宽为d的半导体薄片置于磁感觉强度为B的磁场（磁场方向垂直于薄片）中，当有电流I流过时，在垂直于电流和磁场的方向大将产生电动势Uh。这类现象称为霍尔效应。霍尔组件多用N型半导体资料，且比较薄。②霍尔电势IBIBUHEHbvBbnedRHdKHIB霍尔电势与霍尔电场EH、载流导体或半导体的宽度b、载流导体或半导体的厚度d、电子均匀运动速度v、磁场感觉强度B、电流I相关。③霍尔传感器的敏捷度KHRH1。dned为了提升霍尔传感器的敏捷度，霍尔元件常制成薄片形状。又霍尔元件的敏捷度与载流子浓度成反比，所以可采纳自由电子浓度较低的资料作霍尔元件。7.6某霍尔元件尺寸（l、b、d）为1.0cm×0.35cm×0.1cm，沿l方向通以电流I=1.0mA，在垂直lb面加有均匀磁场B=0.3T，传感器的敏捷度系数为22V/A.T，求其输出的霍尔电动势和载流子浓度。解：①UHKHIB221.0103②由KH1，得ned第8章热电式传感器8.2热电偶的工作原理是什么?答：热电偶测温基来源理：热电偶测温是鉴于热电效应的基来源理。依据热电效应，任何两种不一样的导体或半导体构成的闭合回路，假如将它们的两个接点分别置于温度不一样的热源中，则在该回路中会产生热电动势，在必定条件下，产生的热电动势与被测温度成单值函数关系。所以，我们只需测得热电动势值，即可间接获取被测温度。8.3什么是中间导体定律、中间温度定律、标准导体定律、均质导体定律？答：①中间导体定律热电偶测温时，若在回路中插入中间导体，只需中间导体两头的温度相同，则对热电偶回路总的热电势不产生影响。在用热电偶测温时，连结导线及显示仪表等均可当作中间导体。②中间温度定律任何两种均匀资料构成的热电偶，热端为t，冷端为t0时的热电势等于该热电偶热端为t冷端为tc时的热电势与同一热电偶热端为tc，冷端为t0时热电势的代数和。应用：对热电偶冷端不为0℃时，可用中间温度定律加以修正。热电偶的长度不够时，可依据中间温度定律采纳适合的赔偿线路。③标准电极定律假如A、B两种导体（热电极）分别与第三种导体C（参照电极）构成的热电偶所产生的热电动势已知，则由这两个导体A、B构成的热电偶产生的热电势为适用价值：可大大简化热电偶的选配工作。在实质工作中，只需获取相关热电极与标准铂电极配对的热电势，那么由这两种热电极配对构成热电偶的热电势即可由上式求得，而不需逐一进行测定。④均质导体定律假如构成热电偶的两个热电极的资料相同，不论两接点的温度能否相同，热电偶回路中的总热电动势均为0。均质导体定律有助于查验两个热电极资料成分能否相同及热电极资料的均匀性。8.7用两只K型热电偶丈量两点温度，其连结线路以下列图所示，已知t1=420℃,t0=30℃，测得两点的温差电动势为15.24mv，问两点的温度差是多少？假如丈量t1温度的那只热电偶错用的是E型热电偶，其余都正确，试求两点实质温度差是多少？(可能用到的热电偶分度表数据见表一和表二，最后结果可只保存到整数位）表一K型热电偶分度表（部分）工作端0102030405060708090温度/℃热电动势/mV000.3970.7981.2031.6112.0222.4362.853.2663.6811004.0954.5084.9195.3275.7336.1376.5396.9397.3387.7372008.1378.5378.9389.3419.74510.15110.5610.9711.38111.79330012.2112.6213.0413.4613.87414.29214.7115.1315.55215.97440016.416.8217.2417.6618.08818.51318.9419.3619.78820.214解：①所以e(t2,0)e(420,0)e(t1,t22.0mv，查表得t2点的温度为49.5℃，两点间的温度差为t1t2420-49.5=370.5℃。②假如丈量t2错用了E型热电偶，则所以

eK

(t

2,0)

30.546

1.801

1.203

15.24

14.708mv查表得

t2点的温度为

360℃，两点间的温度差实质为

t1

t2

420-360=60℃。8.8将一支镍铬

-镍硅热电偶与电压表相连，电压表接线端是

50℃,

若电位计上读数是6.0mV，问热电偶热端温度是多少？解：①查表，知K型热电偶50℃对应的电动势为2.022mV，②依照中间温度定律得③按内插值计算8.0227.737=197.125℃得热端温度为t=190(200190)8.1377.7378.9铂电阻温度计在100℃时的电阻值为139Ω，当它与热的气体接触时，电阻值增至281Ω，试确立该气体的温度（设0℃时电阻值为100Ω）。解：由

0℃时电阻值为

100Ω，可知该铂电阻温度计为分度号为

Pt100的铂热电阻，根据100℃时的电阻值为

139Ω，进一步确立为分度号为

Pt100的铂热电阻。对应于

281Ω的阻值，查Pt100分度表，对应的温度约为500℃。8.10镍铬-镍硅热电偶的敏捷度为0.04mV/℃，把它放在温度为1200℃处，若以指示表作为冷端，此处温度为50℃，试求热电动势的大小。解：e(t1200,t50)K(120050)0.0410311500.046V8.11将一敏捷度为0.08mV/℃的热电偶与电压表相连结，电压表接线端是50℃，若电位计上读数是60mV，求热电偶的热端温度。解：te(t,t50)5060K50=800℃0.088.12使用K型热电偶，参照端温度为0℃，丈量热端温度为30℃和900℃时，温差电动势分别为1.203mV和37.326mV。当参照端温度为30℃、丈量点温度为900℃时的温差电动势为多少？解：依据中间温度定律EAB(t,t0)EAB(t,tc)E(tc,t0)，有EAB(t900,t30)EAB(t900,t0)EAB(t0,t30)EAB(t900,t0)EAB(t30,t0)=37.326-1.203=36.123mV8.14热电阻有什么特色？答：热电阻测温基来源理：热电阻测温是鉴于热效应的基来源理。所谓热效应，就是金属导体的阻值会随温度的高升而增添或减小的现象。所以，我们只需测得金属导体电阻的变化即可间接获取被测温度。8.15试剖析三线制和四线制接法在热电阻丈量中的原理及其不一样特色。答：热电阻常用引线方式主要有：两线制、三线制和四线制。两线制的特色是构造简单、花费低，可是引线电阻及其变化会带来附带偏差。主要合用于引线不长、测温精度要求较低的场合。三线制的特色是可较好地减小引线电阻的影响。主要合用于大部分工业丈量场合。四线制的特色是精度高，能完整除去引线电阻对丈量的影响。主要合用于实验室等高精度丈量场合。8.17某热敏电阻，其B值为2900K，若冰点电阻为500kΩ，求该热敏电阻在100℃时的阻抗。解：拥有负温度系数的热敏电阻，其阻值与温度的关系可表示为RRTR0exp(BB)-2.8452,7.7717,10.6169tt0=500103exp(2.8452)5001030.05812=29kΩ第9章光电式传感器9.4什么是光电效应、内光电效应、外光电效应？这些光电效应的典型光电器件各自有哪些？答：光照耀到物体上使物体发射电子，或电导率发生变化，或产生光生电动势等，这些因光照惹起物体电学特征改变的现象称为光电效应。当光照耀到金属或金属氧化物的光电资料上时，光子的能量传给光电资料表面的电子，假如入射到表面的光能使电子获取足够的能量，电子会战胜正离子对它的吸引力，离开资料表面进入外界空间，这类现象称为外光电效应。依据外光电效应制作的光电器件有光电管和光电倍增管。内光电效应是指物体遇到光照后所产生的光电子只在物体内部运动，而不会逸出物体的现象。内光电效应多发生在半导体内，可分为因光照惹起半导体电阻率变化的光电导效应和因光照产生电动势的光生伏殊效应两种。光电导效应是指物体在入射光能量的激发下，其内部产生光生载流子（电子-空穴对），使物体中载流子数目明显增添而电阻减小的现象。鉴于光电导效应的光电器件有光敏电阻。光生伏殊效应是指光照在半导体中激发出的光电子和空穴在空间分开而产生电位差的现象，是将光能变成电能的一种效应。鉴于光生伏殊效应的光电器件典型的有光电池；别的，光敏二极管、光敏晶体管也是鉴于光生伏殊效应的光电器件。9.22一个8位光电码盘的最小分辨率是多少？假如要求每个最小分辨率对应的码盘圆弧长度起码为0.01mm，则码盘半径应有多大？解：一个n位二进制码盘的最小分辨率是360/2n。∴8位光电码盘的最小分辨率是/28≈1.4°。码盘周长为0.01mm28=0.01mm*256=2.56mm，码盘半径为2.56mm/2π≈0.4074mm9.23设某循环码盘的初始地点为“0000”，