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1、全书参考答案第1章p25一、填空题1. 真值, 理论真值，指定真值, 实际真值 2. 模拟信号, 数字信号, 开关信号 3. 灵敏度, 线性度, 回程误差, 分辨力和分辨率, 时间常数, 响应时间, 上升时间, 延迟时间4. 单参数电测系统, 多参数电测系统, 遥测系统 5. 方法误差6. 对臂电阻乘积相等, 电阻温度系数相等或相似 7. 使信号中特定的频率成分通过，抑制或衰减其他的频率成分，低通滤波, 高通滤波, 带通滤波, 带阻滤波 8. 准确度, 绝对误差, 精密度, 标准偏差或均方根误差 9. 四臂接法二、简答题1. 在测量过程中，由于各种因素的影响，无论如何完善测量方法和测量设备都会
2、使得测量的示值x与真值之间存在一定差异，这个差异称测量误差。2. 同相放大器: 反相放大器:求和放大器: 差动放大器: 同相放大器反相放大器求和放大电路差动放大器3. 在测量过程中，凡误差数据值固定或按一定规律变化的叫系统误差。其中数值固定者为恒值误差，按一定规律变化者为变值误差。随机误差又称偶然误差，是由大量偶然因素影响而引起的测量误差。它是测量过程中不可避免的，其数值和性质均不固定。4. 通常所说的精度往往包括精密度与准确度两种意思。准确度是指测量值与真值的接近程度。通常以准确度来反映系统误差，并以绝对误差表征。越大，准确度就低；反之，小，准确度就高。精密度是指对同一量进行多次测量中所测数
3、值重复一致的程度，即重复性。它是随机误差的反映，常以标准偏差或均方根误差来表征。所听见的诸如传感器为0.1%、0.2%之说是指精度等级。在工程上，为了方便，引入了一个仪表精度等级来表示仪表测量结果的可靠程度，这个仪表精度等级通常用D来表示。它是指在仪表规定的条件下，仪表最大绝对误差值相对于仪表测量范围的百分数，5. 相敏检波电路与普通检波电路的区别在于，普通检波电路仅有单向的电压输出和电流输出，不可能辨别正负号，而相敏检波电路能根据放大器输出信号的相位，辨别被测信号的极性，进而判别被测物理量的变化方向。6. 设，则由最小二乘法得：代入数据得到：a=0.25, b=0.68所以，最小二乘线性度灵
4、敏度三、论述题直流电桥如图所示。其中为桥臂电阻，为仪表内阻，I为总电流，为仪表内流过的电流，两端为输出电压。根据电路学等效电路原理，可将两端等效为一个带内阻为，电压为的电压源。(1) 求电压，即将断开后两端的电压，此时，等效电路为： (2) 求等效电阻。将短接，等效电路为(3) 因此(4) 仪表两端的电压为：由于桥路所接仪表内阻足够大，即，故 在时，如果被测物理量的变化使得桥臂电阻发生微小变化，且，则桥路输出电压为：上式即为直流电桥的和差特性公式。第2章p71一、填空题1. 有源传感器, 无源传感器, 无源传感器 2. 阶梯 3. 蠕变, 零漂 4. 120 5. 桥路补偿, 应变片自补偿6.
5、 桥式测量电路, 调频电路, 脉冲电路, 谐振电路 7. 动态 8. 电轴 9. 电荷放大器, 电压放大器 10增大二、选择题1. B 2. C 3. C 4. A 5. D三、简答题1. 当外力作用于电阻应变片时，引起的电阻变化为：，其中，由几何尺寸变化引起，由电阻率变化引起，对金属电阻丝来说很小，因此；而对于半导体应变片主要由起作用，因此。2. 消除差动变压器式传感器零点残余电压的措施： 从设计和工艺上尽量保证传感器线圈和磁路对称； 采用拆圈实验的方法减小零点残余电压。这种方法的理论依据是两个次级线圈的等效参数不相等，用拆圈的方法进行调整，以改善线圈的对称性，减小零点残余电压； 在电路上进
6、行补偿，这是既简单又行之有效的办法。通常在输出端接一个电位器，电位器的动点接两个次级线圈的公共点，。调节电位器，使两线圈接入不同负载，可使两线圈不同的感应电势产生大致相同的输出电压，以达到减小零点残余电压的目的。3. 简要答案 应变片的工作特性参数：灵敏度系数，应变极限，横向效应，机械滞后，零漂和蠕变，疲劳寿命，允许电流及电阻值，温度特性。应变片的温度补偿方法：桥路补偿，应变片自补偿，包括旋转式自补偿和组合式自补偿。4. 常用的光电器件有：光电管和光电倍增管（基于外光电效应），光敏电阻（基于光导效应），光电池和光敏晶体管（基于光生伏特效应）。5. 高频反射式电涡流式传感器的工作原理见教材64页
7、“高频反射式涡流传感器”。6. 如图1 所示的半导体薄片，若在它的两端通以控制电流I，并在薄片的垂直方向上施加磁感应强度为B的磁场，那么，在垂直于电流和磁场的方向上（即霍尔输出端之间）将产生电势差UH，称为霍尔电压，这种现象称为霍尔效应。 霍尔效应的产生是由于运动电荷受磁场中洛伦兹力作用的结果。假设，在N型半导体薄片的控制电流端通以电流I，那么，半导体中的载流子(电子)将沿着和电流相反的方向运动。若在垂直于半导体薄片平面的方向上加以磁场B，则由于洛伦兹力fB的作用，电子向一边偏转（见图2），并使该边形成电子积累；而另一边则积累正电荷，于是产生电场。该电场阻止运动电子的继续偏转。当电场作图1 图
8、2图3用在运动电子上的力fE与洛仑兹力fB相等时，电子的积累便达到动态平衡。这时，在薄片两横端面之间建立的电场称为霍尔电场E，相应的电势差就称为霍尔电压UH，设霍尔元件的厚度为d，则霍尔电压UH大小可表示为：，令 ，则得到，由上式可知，霍尔电压的大小正比于控制电流I和磁感应强度B；它还说明，当控制电流的方向或磁场的方向改变时，输出电压的方向也将改变。但当磁场和电流同时改变方向时，霍尔电压并不改变原来的方向。应用：仅参考图3是霍尔位移传感器的结构示意图。在极性相反、磁场强度相同的两磁钢的气隙中放置一块霍尔片，当霍尔元件的控制电流I恒定不变时，那么，霍尔电势UH与磁场强度B成正比。若磁场在一定范围
9、内沿x方向的变化梯度为一常数（见图3(b)），则当霍尔元件沿x方向移动时，霍尔电压的变化为，积分后得到，由该式可知，霍尔电压与位移量x成线性关系。霍尔电压的极性反映了元件位移的方向。基于霍尔效应制成的位移传感器一般可用来测量12mm 的小位移，其特点是惯性小、响应速度快。7. 根据霍尔传感器的工作原理，霍尔系数由载流材料的物理性质所决定，由于电子的迁移速率大于空穴的迁移速率，因此多用N型半导体材料制作霍尔元件。假设载流子电阻率为、磁导率为，则霍尔系数又可表示威，虽然金属导体的载流子迁移率很大，但其电阻率较低；而绝缘材料的电阻率较高，但载流子迁移率很低，所以两者也不适宜于做霍尔元件。8. 简要计
10、算过程：由 和 得： 又E=2.11011N/m2，=2.1108 N/m2当 ，当 四、名词解释1. 零点残余电压：差动变压器的两组次级线圈反向串接，当铁芯处在中间位置时，输出电压应该为零，但实际上输出特性曲线“V”字端部不是零，而有一个很小的电压，这个电压称为“零点残余电压”。2. 压电效应：某些晶体，在沿着一定方向对其施加拉力或压力使其变形时，晶体表面便产生电荷，当除去外力时，晶体又重新回到不带电状态，这种现象称为压电效应。3. 压阻效应：对一块半导体材料在沿某一轴向受外力作用时，其电阻率发生变化的现象。4. 光电效应：因光照而引起物体电学特性改变的现象称为光电效应。光电效应可分为外光电
11、效应和内光电效应两种。光照物体向真空发射电子的现象称为外光电效应。物体在光照下吸收一部分光能，而使内部的原子释放出电子，导致物体导电性增加的现象称为光导效应。光照使不均匀半导体或半导体与金属组合的不同部位之间产生电位差的现象称为光生伏特效应。5. 霍尔效应：将导体或半导体置于磁场中并通入电流，若电流方向与磁场方向正交，则在与磁场和电流两者都垂直的方向上会出现一个电势差，这种现象称为霍尔效应。五、思考题略。第3章p107一、填空题1. 标准值法, 标准表法 2. 接触电势, 温差电势，连接导体定律 3. 中间导体定律 4. 参考电极定律 5. 镍铬-康铜热电偶, 镍铬硅-镍硅热电偶, 铁-康铜热
12、电偶, 铜-康铜热电偶 6. 热电极, 绝缘材料, 保护管, 接线盒 7. 串联 8. 温度 9. 负温度系数热敏电阻, 正温度系数热敏电阻, 临界温度系数热敏电阻 10. 四线制接法 11. 全辐射高温计, 单色辐射高温计 12. 光学亮度高温计, 光电亮度高温计 13. 比色高温计 14. 0二、简答题1. 热电偶产生的热电势是由两种导体的接触电势和单一导体的温差电势组成的接触电势又叫帕尔帖电势，它是由于相互接触的两种金属导体内自由电子的密度不同造成的。当两种不同的金属A、B接触在一起时，在金属A、B的接触处将会发生电子扩散，于是在接触处形成了电位差，即接触电势，这一电势要阻碍电子由金属A
13、进一步向金属B扩散，一直达到动态平衡为止。温差电势又叫汤姆逊电势，温差电势的形成是由于导体内高温端自由电子的动能比低温端自由电子的动能大，高温端自由电子的扩散速率比低温端大，因此，对于导体的某一薄层来说，温度较高的一端失去电子带正电，温度较低的一端得到电子而带负电，从而形成电位差。2. 冷端温度补偿方法有：冷端恒温法、补偿导线法、热电偶补偿法、冷端温度校正法和补偿电桥法3. K型是镍铬-镍硅（或镍铬-镍铝）热电偶：短期可测量1200，长时间工作温度为900。物理化学性能稳定，抗氧化能力强，比铂铑10-铂热电偶产生的热电势要大的多，价格便宜，虽然测量精度偏低，但完全能满足工业测量要求，在工业上广
14、泛应用，目前我国把这种热电偶作为三等标准热电偶，用来校正工业用镍铬-镍硅（镍铝）热电偶。S型是铂铑10-铂热电偶：可测量1600高温，长期工作温度为01300。它属于贵重金属热电偶，具有较稳定的物理化学性质，抗氧化能力强，可在氧化性性气体介质中工作，而不适宜在金属蒸汽、金属氧化物和其他还原性介质中工作，必须选用可靠保护管。铂铑10-铂热电偶产生热电势小，测量时要配用灵敏度高的仪表。B型是铂铑30-铂铑6热电偶：该热电偶的两个热电极均采用铂铑合金，只是正负极含铑量不同，能长期在1600的温度中使用，属于高温热电偶，也是目前使用最为广泛的一种热电偶。该热电偶特性稳定，但热电势率小，测量时需配用灵敏
15、度高的仪表，且价格较贵。4. 热电偶必须由两种不同材料的热电极组成；热电偶的两接触点必须具有不同的温度。5. 不同热电偶应配接不同补偿导线，且必须在规定的温度范围内；补偿导线与热电偶连接时，正极与正极相连，不能将极性接反，否则非但不能起到补偿作用，相反还会造成更大的测量误差。6. 答案要点因为热电偶分度表是以冷端温度为0指定的，而实际使用中，不可能为零，因此需要补偿冷端温度，用补偿导线将冷端引至无穷远处或远离热源处。7. Pt100代表铂电阻，阻值100欧姆；Cu50代表铜电阻，阻值50欧姆。采用三线、四线连接法的主要作用除引线电阻变化对测温的影响。8. 物体在单位时间内和单位面积上所辐射的能量叫全辐射能，用表示，它包括波长从零到无穷的能量。在单位时间内和单位面积上辐射出去的某一波长的能量称为单色强度，用表示。9. 根据所测点的大致温度及烟道炉墙厚度，选用热电偶的型号及长度。贵重热电偶如铂铑-铂热电偶除测高温外尽量少用。热电偶应选择合适的安装点，热电偶的接线盒不应靠近炉壁，以免冷端温度过高。热电偶的安装应尽可能避开磁场和电场。避免热电偶外露部分因导热损失所产生的测量误差。热电偶插入炉壁深度一般不小于热电偶保护管外径的810倍，热电偶的热端尽可能
