感测技术基础第1-4章习题解答.doc

第第 1 章习题解答章习题解答 、在图 1-1-3（b）中，表头的满偏电流为 0.1mA，内阻等于 4900，为构成mA、50 mA、500 mA 三挡量程的直流电流表，所需量程扩展电阻 R1、R2、R3分别为多少？（1、9、90）解：据公式(1-1-8)计算得10011.05490013321mAmAIIRRRRgg，10)1004900(501.0)(321221mAmARRRRIIRRgg，1)1004900(5001.0)(32111mAmARRRRIIRgg 故90,932RR、在图 1-2-2 中，电压表 V 的“/V”数为 20k/V,分别用 5V 量程和 25 量程测量端电压 U0的读数值分别为多少?怎样从两次测量读数计算求出 E0的精确值?（2.50V，4.17V，5.01 V）解：5V 档量程内阻 kVkRV1005201，25V 档量程内阻 kVkRV50025202。图 1-2-2 中 伏50E，kR1000，5V 档读数VERRRVVV5.25100100100001101，25V 档读数VERRRVVV17.45100500500002202。552512VVK，代入公式（1-2-8）式得：VUUKUKE01.55.217.4517.41510102020。3、模拟直流电流表与模拟直流电压表有何异同？为什么电流表的内阻很小，而电压表的内阻却很大？解：模拟直流电流表与模拟直流电压表的表头都是动圈式磁电系测量机构。模拟直流电流表是由“表头”并联很小的分流电阻构成，指针的偏转角与被测直流电流成正比；模拟直流电压表是由“表头”串联很大的分压电阻构成，指针的偏转角与被测直流电压成正比。由公式（）和图可见，电流表的内阻为,MmgggsgsIIRnRRRRRr因mMII，故gRr。即电流表的内阻很小。由公式（）和图可见，电压表的内阻为 mMngvIURRR，,gmmRIU因mMUU，故gvRR 即电压表的内阻很大。4、用全波整流均值电压表分别测量正弦波、三角波和方波，若电压表示值均为 10V，问三种波形被测电压的有效值各为多少?（10V，10.35 V，9V）解：正弦波：VUU100，VUUa99.0；三角波：VKUKUUFaF36.101015.19.09.0，；方波：VKUKUUFaF91019.09.0。5、用峰值电压表分别测量正弦波、三角波和方波，电压表均指在 10V 位置，问三种波形被测信号的峰值和有效值各为多少?（14.1 V，10V，8.16 V，14.1 V）解：三种波形的峰值：VUUaP1.141022，三种波形有效值：VUUaP1.141022，正弦波：2PK,VUUa10，三角波：73.1PK，VU16.873.11.14，方波：1PK，VUUP1.14。6、验证表 1-2-1 中半波整流、全波整流、锯齿波和脉冲信号的 KF、Kp、U 和U值。解：1)全波整流：tAtusin，200sin21sin1dAdttATUT，AAAdAdAU224coscos2sinsin212020，202022022cos1221sin211dAdAdttuTUTT 222sin4202AA。2)锯齿波：221ATTAU，331033202AtTAdttTATUTT。3)脉冲波：ATtTtAUKK，TtAdtATUKtK021。4)三角波：2221221ATTATAU。7、证明近似计算公式（1-2-8）式。证明：量程 U1档的内阻为 RU1，11UmRIU，量程 U2档的内阻为 RU2，22UmRIU，KUURRUU1212。011001RRREUUU，101010UURUERR。022002RRREUUU，202020UURUERR，2020210101UUUURUERRUER 解得：01102200101020212URUREUERUERRRUUUUUU，01020201021021010212021201102212011UUKUKUUKRURKUURRURRURURRREUUUUUUUUUU 8、使用电流互感器要注意些什么?解：由于电流互感器付边匝数远大于原边，在使用时付边绝对不允许开路。否则会使原边电流完全变成激磁电流，铁心达到高度饱和状态，使铁心严重发热并在付边产生很高的电压，引起互感器的热破坏和电击穿，对人身及设备造成伤害。此外，为了人身安全，互感器付边一端必须可靠地接地(安全接地)。9、用电动系功率表测量功率应怎样接线?怎样读数?解：第一，电流支路与负载串联，电压支路与负载并联。第二，电流线圈的“*”端和电压线圈的“*”端应同是接高电位端或同是接低电位端。否则，电压线圈与电流线圈之间会有较大的电位差，这样不仅会由于电场力的影响带来测量误差，而且会使两组线圈之间的绝缘受到破坏。第三，电流线圈和电压线圈的“*”端应同为电流的引入端或引出端，否则，功率表指针将反向偏转。如果负载是吸收有功功率(即负载中电压与电流相位差I2，UacUbc，故 Iab0，Uab0;当衔铁位于零位以下时，I1I2,UacUbc,故 Iab0,Uab0。因此通过 Iab和 Uab 的正负可判别衔铁移动方向。又因为 Iab和 Uabde 大小与衔铁位移成正比，因此通过 Iab和Uab的大小可判别衔铁位移的大小。调整图中电位器滑动触点的位置，可以使差动变压器两个次级线圈的电路对称，在衔铁居中即位移为零时，图电路输出电流或电压为零。、何谓压磁效应?试说明图 4-3-1互感型压磁传感器工作原理。答：铁磁物质在外界机械力(拉、压、扭)作用下，磁导率发生变化，外力取消后，磁导率复原，这种现象称为“压磁效应”。图3-13 为一种常用的互感型压磁传感器。由硅钢片粘叠而成的压磁元件上冲有四个对称的孔，孔 1、2 的连线与孔 3、4 的连线相互垂直，孔 1、2 间绕有初级(激磁)绕组，孔 3、4 间绕有次级(输出)绕组，在不受力时，铁芯的磁阻在各个方向上是一致的，初级线圈的磁力线对称地分布，不与次级线圈发生交链，因而不能在次级线圈中产生感应电动势。当传感器受压力 F 时，在平行于作用力方向上磁导率减小，磁阻增大，在垂直于作用力方向上磁导率增大，磁阻减小，初级线圈产生的磁力线将重新分布如图3-13(c)所示。此时一部分磁力线与次级绕组交链，而产生感应电动势。F 的值越大，交链的磁通量越多，感应电压也越大。感应电压经变换处理后，就可以用来表示被测力 F 的数值。、当采用涡流传感器测量金属板厚度时，需不需要恒温?为什么?答：温度变化时，金属的电阻率会发生变化，据公式（），将使涡流的渗透深度h随之变化，据公式（）可知，这将使透射式涡流传感器接收线圈中的感应电压2U随温度变化。为了防止温度变化产生的电压变化同金属板厚度变化产生的电压变化相混淆，采用涡流传感器测量金属板厚度时，需要采取恒温措施或考虑温度变化的影响。、涡流式传感器的主要优点是什么?它可以应用在哪些方面?答：其主要优点是可实现非接触式测量。、反射式涡流传感器与透射式涡流传感器有何异同?答：答：相同点：都包含有产生交变磁场的传感器线圈（激励线圈）和置于该线圈附近的金属导体，金属导体内，都产生环状涡流。不同点：反射式涡流传感器只有产生一个交变磁场的传感器线圈，金属板表面感应的涡流产生的磁场对原激励磁场起抵消削弱作用，从而导致传感器线圈的电感量、阻抗和品质因数都发生变化。而透射式涡流传感器有两个线圈：发射线圈（激励线圈）L1、接收线圈 L2，分别位于被测金属板的两对侧。金属板表面感应的涡流产生的磁场在接收线圈 L2中产生感应电压，此感应电压与金属板厚度有关。、收集一个电冰箱温控电路实例，剖析其工作原理。答：下面是日本生产的某电冰箱温控电路。该电冰箱的温控范围LTHT由窗口比较 器的窗口电压LV和HV决定。调节电位器PR可调整LT。图中tR为热敏电阻，当温度上升时，tR减小，TV升高。当冰箱内温度HTT 时，LHTVVV，窗口比较器使 RS 触发器的 S 端为低电平，R 端为高电平，Q 输出端为高电平，晶体管导通，继电器线圈通电而动作，继电器常开触点闭合，电冰箱压缩机启动制冷。冰箱内温度降低。当冰箱内温度LTT 时，HLTVVV，窗口比较器使 RS 触发器的 S 端为高电平，R端为低电平，Q 输出端为低电平，晶体管截止，继电器线圈失电而动作，继电器常开触点复位，电冰箱压缩机停机。当冰箱内温度HLTTT时，HTLVVV，窗口比较器使 RS 触发器的 S 端和 R 端均为高电平，RS 触发器保持原状态不变，压缩机继续运转或继续停机。