电气测试关键技术复习.doc

电气测试技术—复习

1、石英晶体为例简述压电效应产生原理

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①（线性）电位器式传感器由于测量电路中负载电阻RL带来负载误差，假设；。

4、试证明热电偶中间导体定律

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温差关于，在实际测量过程中，要对热电偶冷端温度进行解决，经常使用能自动补偿冷端温度波动补偿电桥，如图所示，试分析此电路工作原理

6、测得某检测装置一组输入输出数据如下：
X
0.9
2.5
3.3
4.5
5.7
6.7
Y
1.1
1.6
2.6
3.2
4.0
5.0

试用最小二乘法拟合直线，求其线性度和敏捷度

7、霍尔元件采用分流电阻法温度补偿电路，如图所示。试详细推导和分析分流电阻法。

8、采用四片相似金属丝应变片（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=2×107N/cm2,μ=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）各应变片应变e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影响，阐明理由。

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ε0=8.85×10-12F/m。试求：
（1）初始电容C0；
（2）当传感器工作时，间隙减小Dd=10µm，则其电容量变化DC；
（3）如果测量电路敏捷Ku=100mV/pF，则在Dd=±1µm时输出电压U0。

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）试阐明电路工作原理；
（2）已知Rt是Pt100铂电阻，且其测量温度为t=50℃，试计算出Rt值和Ra值；
（3）电路中已知R1、R2、R3和E，试计算电桥输出电压VAB。
（其中（R1=10KΩ，R2=5KΩ，R3=10KΩ，E=5V，A=3.940×10-3/℃，B＝-5.802×10-7/℃，C=-4.274×10-12/℃）

11、一种量程为10kN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，应变片电阻值均为120Ω，敏捷度为2.0，波松比为0.3，材料弹性模量E=2.1×1011Pa。规定：
（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）当桥路供电电压为10V时，计算传感器输出电压。

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，已知传感器电荷敏捷度Kq=100PC/g，电荷放大器反馈电容为Cf＝0.001uF，被测加速度a=0.5g，求：
（1）电荷放大器输出电压V0=？电荷放大器敏捷度Ku=？
（2）如果函数记录仪敏捷度Kv=20mm/mv，求记录仪在纸上移动距离y=?
（3）画出系统框图，求其总敏捷度K0=?

13、如图所示，试证明热电偶原则电极定律

14、热电阻测温电桥三线接法，如图所示。试分析电路工作原理。

15、一种量程为10kN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，应变片电阻值均为120Ω，敏捷度为2.0，波松比为0.3，材料弹性模量E=2.1×1011Pa。规定：
（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）当桥路供电电压为10V时，计算传感器输出电压。

16、某种压电材料压电特性可以用它压电常数矩阵表达如下：

试分析压电常数矩阵物理意义。

17、额定载荷为8t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120Ω，容许功耗208.35mW,传感器电压敏捷度kU=0.008V/V，应变片敏捷度系数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，R1~R4阻值分别是多少？

18、已知某霍尔元件尺寸为长L=10mm，宽b=3.5mm，厚d=1mm。沿长度L方向通以电流I=1.0mA，在垂直于b×d两个方向上加均匀磁场B=0.3T，输出霍尔电势UH=6.55mV。求该霍尔元件敏捷度系数KH和载流子浓度n。已知电子电量q=-1.6×1019C。
（1）由，可得：

（2）由，可得：

19、推导差动自感式传感器敏捷度，并与单极式相比较。

解：
（1）单极式自感式传感器敏捷度为：
假设初始电感为：
当气隙变化为：时，电感为：
电感变化量为：
敏捷度为：
（2）差动式自感式传感器敏捷度为：
当气隙变化时，，，电感变化为：，
电感变化量为：

电感总变化量为：
敏捷度为：
结论：是单极2倍。

20、如图所示为气隙型电感传感器，衔铁断面积S=4×4mm2，气隙总长度为lδ=0.8mm，衔铁最大位移Dlδ=±0.08mm，勉励线圈匝数N=2500匝，，真空磁导率m0＝4p×10-7H/m，导线直径d=0.06mm，电阻率r＝1.75×10－6Ω.cm。当勉励电源频率f=4000Hz时，规定计算：
（1）线圈电感值；
（2）电感量最大变化值；
（3）当线圈外断面积为11×11mm2时，其电阻值；
（4）线圈品质因数；
（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。

解：
（1）线圈电感值为：

（2）电感量最大变化值

最大电感量为：
（3）当线圈外断面积为11×11mm2时，其电阻值；

（4）线圈品质因数

（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

21、已经测得某热敏电阻在T1＝320℃时电阻值R1＝965×103W；在T2＝400℃时电阻值R2＝364.6×103W。
求：
（1）热敏电阻静态模型—电阻与温度关系；
（2）当测得该热敏电阻RT＝500×103W，预估相应温度T。
答案：
（1）热敏电阻静态模型—电阻与温度关系为：
依照已知条件，该热敏电阻是负温度系数热敏电阻。其温度和阻值之间关系为：

若已知两个电阻值R1和R2，以及相应温度值T1和T2，便可求出A、B两个常数。

解方程可得：

（2）当测得该热敏电阻RT＝500×103W，预估相应温度T。
依照电阻和温度关系：

可得：

22、简述差动变压器零点残存电压及其产生因素。
23、分析下图所示带有相敏整流电桥电路工作原理，其中电桥两臂Z1和Z2为差动自感传感器两个线圈阻抗，另两臂为R1和R2（R1=R2）。