自动化仪表复习题

? 在电涡传感器使用中不必考虑被测物的性质和结构。(× ) ? 变隙式自感传感器的灵敏度是常数。(× ) 名词解释

? 电阻传感器:是将各种被测非电量转换成电阻的变化量,然后通过对电阻变化量的测量,达到非

电量电测的目的。

? 压阻式固态压力传感器:是利用半导体材料的压阻效应和集成电路工艺制成的传感器。由于它没

有可动部分,所以有时也称为固态传感器。

? 电感传感器:是利用线圈自感或互感量系数的变化来实现非电量电测的一种装置。

? 电涡流传感器:基本工作原理是电涡流效应,就是利用电涡流效应来检测导电体的各种物理参数。 ? 电容传感器:是将被测量的变化转换为电容量的变化的一种装置,再经测量转换电路转换为电压、

电流或频率。

? 压电传感器:是利用某些电介质受力后产生的压电效应制成的传感器。 ? 超声波传感器:是利用超声波的特性研制而成的传感器。 ? 霍尔传感器:用霍尔元件做成的传感器。 ? 热电偶传感器:是把温度信号转换成电动势。

? 光电传感器:光电传感器是采用光电元件作为检测元件的传感器。它首先把被测量的变化转换成

光信号的变化,然后借助光电元件进一步将光信号转换成电信号。光电传感器一般由光源、光学通路和光电元件三部分组成。

问答题

? 什么是压电效应? ? 什么是应变效应?

? 简述差动变压器的组成、工作原理及类型。 ? 简述热电偶的工作原理

答:热电偶的测温原理基于物理的“热电效应”。所谓热电效应,就是当不同材料的异体组成一个闭合回路时,若两个结点的温度不同,那么在回路中将会产生电动势的现象。两结点间的温差越大,产生的电动势就越大。引入适当的测量电路测量电动势的大小,就可测得温度的大小。

? 以石英晶体为例简述压电效应产生的原理。

答:石英晶体在沿一定的方向受到外力的作用变形时,由于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;而当作用力方向改变时,电荷的极性随之改变。晶体受力所产生的电荷量与外力的大小成正比。这种现象称为正压电效应。反之,如对石英晶体施加一定的变电场,晶体本身将产生机械变形,外电场撤离,变形也随之消失,称为逆压电效应。

? 简述电阻应变片式传感器的工作原理

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答:电阻应变片的工作原理是基于电阻应变效应,应变片由于没有敏感元件在测试应变时,将应变片粘贴在试件表面上,当试件受力变形后,使应变片电阻值发生变化,通过测量转换电路最终转换成电压或电流的变化。从而达到非电量电测的目的。 ? 什么是霍尔效应? ? 什么是传感器的静态特性

答:传感器的静态特性是指当输入量为常量或变化极慢时传感器输入—输出特性。 ? 什么是热电动势、接触电动势和温差电动势?

答:热电动势:两种不同材料的导体(或半导体)A、B串接成一个闭合回路,并使两个结点处于不同的温度下,那么回路中就会存在热电势。因而有电流产生相应的热电势称为温差电势或称热电势。

接触电动势:由两种不同导体的自由电子,其密度不同而在接触处形成的热电势。它的大小取决于两导体的性质及接触点的温度,而与导体的形状和尺寸无关。 温差电动势:是在同一要导体中,由于两端温度不同而产生的一种电势。 ? 从传感器的静态特性和动态特性考虑,应如何选用传感器?

答:考虑传感器的静态特性主要指标,选用线性度大、迟滞小、重复性好、分辨力强、稳定性高、抗干扰稳定性高的传感器。考虑动态特性,所选的传感器应能很好的追随输入量的快速变化,即具有很短的暂态响应时间或者应具有很宽的频率响应特性。

? 涡流传感器测量位移与其它位移传感器比较,其主要优点是什么?涡流传感器能否测量大位移

量?为什么?

答:优点:能实现非接触测量,结构简单,不怕油污等介质污染。

涡流传感器不能测量大位移量,只有当测量范围较小时,才能保证一定的线性度。 计算题

1、某两线制电流输出型温度变送器的产品说明书注明其量程范围为0~2000C,对应输出电流为4~20mA。求:当测得输出电流I=12mA时的被测温度 t 。

2、欲测240V左右的电压,要求测量示值相对误差的绝对值不大于0.6%,问:若选用量程为250V电压表,其精度应选哪能一级?若选用量程为300V和500V的电压表,其精度又应分别选哪一级?

3. 用一电涡流式测振仪测量某机器主轴的轴向窜动,已知传感器的灵敏度为2.5mV/mm。最大线性范围(优于1%)为5mm。现将传感器安装在主轴的右侧,如下图a所示。使用高速记录仪记录下的振动波形如图b所示。问:

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1)轴向振动a m sin?t的振幅a m为多少? 2)主轴振动的基频f是多少?

3)为了得到较好的线性度与最大的测量范围,传感器与被测金属的安装距离l为多少毫米为佳? 4、有一台两线制压力变送器,量程范围为0~1MPa,对应的输出电流为4~20mA。求:

图 电涡流式测振仪测量示意图

1)压力p为输出电流I 的关系表达式(输入/输出方程)。 2)画出压力与输出电流间的输入/输出特牲曲线。 3)当p为0MPa、1 MPa和0.5MPa时变送器的输出电流。

4)如果希望在信号传输终端将电流信号转换为1~5 V电压,求负载电阻RL的阻值。 5)画出该两线制压力变送器的接线电路图(电源电压为24V)。 6)如果测得变送器的输出电流为5mA,求此时的压力P。

7)若测得变送器的输出电流为0,试说明可能是哪几个原因造成的。 8)请下图中的各元器件及仪表正确地连接起来。

5、用镍铬-镍硅(K)热电偶测炉温时,其冷端温度t0=300C,在直流毫伏表上测得的热电势EAB(t, 300C)=38.505mV,试求炉温为多少?(注:镍铬-镍硅热电偶K分度表EAB(300C, 00C )=1.203mV)。[ 镍铬-镍硅热电偶K分度表附后]

镍铬-镍硅热电偶K型分度表(自由端温度为00C) 工作端温度热电势 工作端温度热电势 工作端温度热电势 工作端温度热电势 /0C 10 20 30 40 /mV 0.397 0.798 1.203 1.612 /0C 490 500 510 520 /mV 20.218 20.644 21.071 21.497 /0C 910 920 930 940 /mV 37.725 38.124 38.522 38.918 /0C 1330 1340 1350 1360 /mV 53.451 53.795 54.138 54.479 第 7 页 共 8 页 自动化仪表复习题

50 2.203 530 21.924 950 39.314 60 2.436 540 22.350 960 39.708 70 2.851 550 22.776 970 40.101 80 3.267 560 23.203 950 40.494

综合题

1、P149 5题

2、简述电容式油量表工作原理(P86) 3、如图所示:分析路灯控制器工作原理

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