第一章

電磁量測試是指電學(xué)量和磁學(xué)量測量。測量方式按測量結(jié)果的過程分為3類:直接測量（直

接從實測數(shù)據(jù)中取得測量結(jié)果）、間接測量（通過測量一些與被測量有函數(shù)關(guān)系的量，通過

L算得到測試結(jié)果）、組合測量（屢次直接測量具有一定函數(shù)關(guān)系關(guān)系式的某些量的根底上,

通過聯(lián)立求解各函數(shù)的關(guān)系式，來確定被測量大小的方式）。測量還可以分為：直讀測量法、

比擬測量法。電磁量測量的結(jié)果由測量單位和純數(shù)組成。量具:測量單位的整數(shù)倍或分?jǐn)?shù)

倍的復(fù)制體。基逼—最精密地復(fù)現(xiàn)或保存單位的物理現(xiàn)象或?qū)嵨?。假設(shè)基準(zhǔn)是通過物理現(xiàn)

象建立的稱為自然基準(zhǔn)；假設(shè)基準(zhǔn)是建立在實物上的稱為實物基準(zhǔn)。基準(zhǔn)器：保存基準(zhǔn)值

的實物體或裝置。標(biāo)準(zhǔn)電池：復(fù)現(xiàn)電壓或電動勢單位“伏特”的量具。標(biāo)準(zhǔn)電阻：復(fù)現(xiàn)和

俁存電阻單位“歐姆”的量具。兩種主要電阻箱；接線式、開關(guān)式。傳感器：一種以一定

精確度把被測量（主要是非電量）轉(zhuǎn)換為與之有確定關(guān)系、便于應(yīng)用的某種物理量（主要

是電量〕的測量裝置。3個組成局部：敏感元件、轉(zhuǎn)換元件、轉(zhuǎn)換回路。傳感器的特性是

傳感器的輸入、輸出關(guān)系。分為靜態(tài)特性和動態(tài)特性。傳感器的靜態(tài)特性:被測量的值處

于穩(wěn)定狀態(tài)時傳感器的輸出與輸入關(guān)系。靜態(tài)性能指標(biāo)有線性度、靈敏度、遲滯、重復(fù)性。

傳感器的動態(tài)特性：住測量隨時間變化的動態(tài)非電量時傳感器輸出與輸入之間的關(guān)系。笠

精度測量:在同一條件下所進行的一系列重復(fù)測量。非等精度測量：在屢次測量中,如對

測量結(jié)果精確度有影響的一切條件不能完全維持不變的測量。測量誤差分為：系統(tǒng)誤差（屢

次測量同一量值時絕對值和符號保持不變）、隨機誤差（偶然誤差）（在同一測量條件下，

屢次測量同一量值時，絕對值和符號以不可預(yù)定的方式變化的誤差）、粗大誤差（超出規(guī)定

條件下預(yù)期的誤差）。精度j反響測量結(jié)果與真值接近程度的量。測量誤差的表示方法：絕

對誤差1示值與被測量真值之間的差值）、相對誤差（絕對誤差與被測量的約定值之比）、

粗大誤差（最常用的統(tǒng)計判別法是36準(zhǔn)那么）

第二章

電測儀表按測量方式的不同，可分為直讀式儀表和比擬式儀表兩大類。直讀式儀表按顯示

方式可分為，模擬量指示儀表和數(shù)字量顯示儀表。比擬式測量儀表可分為，補償測量儀表

和電橋測量儀表。補償測量儀表有全補償和差值補償兩種全補償法：將被測量（僅限于電

壓）與標(biāo)準(zhǔn)量相比擬，在測量過程中始終通過檢測儀表觀察被測對象與標(biāo)準(zhǔn)量之間的差異，

當(dāng)調(diào)節(jié)到檢測儀表為零時，即兩個量已相等，到達了全補償狀態(tài)。差值補償法：利用標(biāo)準(zhǔn)

量將被測量的絕大局部補償?shù)?，對剩下的被測量與標(biāo)準(zhǔn)量之間的微小差異，或用檢測儀表

讀出，或用其他方法平衡［補償），那么被測對象的大小等于標(biāo)準(zhǔn)量加上讀出的微小差值或

微小平衡量。直流電位差計：測量直流電壓的比擬儀器,其誤差可小于±0.005%,甚至更

小。直流電位差計分為：定阻變流式和定流變阻式。直流電位差計按被測電壓端口輸出電

阻的上下可分為：高阻電位差計（輸出電阻大于10KQ/V）和低阻電位差計（輸出電阻小

于100Q/V）直流電位差計按測量量限可分為：高電壓電位差計〔測量上限2V左右，輸出

電阻高達2xlO4Q,工作電流/（）為0.1mA左右）和低電壓電位差計（測量上限20而左右，

輸出電阻20。，工作電流人為1mA左右）。直流電位差計按使用條件分為：實驗室型和便

攜型。直流電位差計的準(zhǔn)確度有0.0005、0.00k0.002、0.005、0.0k0.02、0.05和0.1

等8個級別。

電位差計用于測量有源量（電壓或電動勢），而直流電橋?qū)Ｓ糜跍y量電阻或與電阻有關(guān)的參

量。直流電橋分為：單臂電橋和雙臂電橋。單臂電橋又稱惠斯登電橋，用于測量阻值為

107（）9。的電阻；雙臂電橋又稱開爾文電橋，主要用于測量1（）~1（『C的電阻。直流單臂

電橋平衡時，電橋文寸臂之積相等。電橋的準(zhǔn)確度由比例臂和比擬臂長度的準(zhǔn)確度決定。

交流四臂電橋平衡時，兩相對橋臂阻抗的模的乘積相等，相角之和也要相等。交流電橋的

分類：實比型、虛比型、實積型、虛積型西林電橋橋臂電路屬于虛積電橋,適合測量高壓

電容器。平衡時有人=叁凡6\.=裳C，被測電容損耗因數(shù)為tan及=/&麥氐電橋

QR2

是實積電橋，用來測量低Q值電感。平衡時有R,=2&4=凡此此被測線圈品質(zhì)因數(shù)為:

叫

Q,=W4R4。海氏電橋?qū)儆趯嵎e電橋,適合在磁性測量中測量Q值較高的鐵心線圈的電感,

平衡時％=&&a(〃￡4)2L,二竺.，Q,此電橋用標(biāo)準(zhǔn)電容測量電感，準(zhǔn)

「

確度較高。歐文電橋?qū)儆谔摫入姌?，用于電感的?zhǔn)確測量。平衡時RX="RR4=砰3殳

C3

被測線圈品質(zhì)因數(shù)：Q”尹”文氏電橋?qū)儆趯嵄入姌?，用于正弦電源頻率的測量,

G&-C禺

平衡時3=舁+冬/=―,1假設(shè)凡=2尺,&=&，C=C4時，f=^—

&c3&2冗帆3孰2叫G

第四章

表的結(jié)構(gòu)。數(shù)字化儀表的特點：準(zhǔn)確度高;輸入阻抗高；靈敏度高；測試結(jié)果直接以數(shù)字

形式給出，無度數(shù)誤差；測試速度快；測量過程自動化，操作簡單。采用大量電子元件，

結(jié)構(gòu)復(fù)雜；對維修人員的要求高；不便于觀察動態(tài)過程，不直觀；價格高。電子計數(shù)器用

途有記錄脈沖個數(shù)、測量頻率、頻率比、周期和時間間隔。電子技術(shù)器的組成包括輸入通

道、時間基準(zhǔn)電路、控制電路、計數(shù)器和顯示器。電子計數(shù)器的誤差有測量頻率的誤差和

測量周期的誤差。相位測量原理:具有相位差的兩個同頻率正弦信號和，經(jīng)過放大、整形

后變成方波，其前后沿分別對應(yīng)正弦波的正向過零點?？梢杂脙尚盘柌ㄐ芜^零的時間表示

兩信號向量的大小。二360/T.電壓的數(shù)字化測量中逐位逼近比擬數(shù)字電壓表標(biāo)準(zhǔn)電壓源產(chǎn)生

一組由大到小互為二進制關(guān)系的標(biāo)準(zhǔn)電壓，相當(dāng)于電壓祛碼故稱為“祛碼電壓，硅碼電壓

的準(zhǔn)確度取決于一基準(zhǔn)源、數(shù)模轉(zhuǎn)換器和比擬器的性能指標(biāo)。電阻的數(shù)字化測量方法有比

例運算法和比率法。電容的數(shù)字化測量方法：容抗法、脈寬調(diào)制法。微機化儀表具有以下

特點：用軟件控制測量過程、具備數(shù)據(jù)處理功能、多功能化。單片機是目前在電測儀表中

常用的一種微處理器，起著處理、控制和通信的作用。單片機在發(fā)揮著什么作用：被測的

電壓、電流等電參量通過調(diào)理電路的放大和濾波，直接送入單片機內(nèi)部的ADC,經(jīng)行采樣

和轉(zhuǎn)換，然后經(jīng)行處理，得到電壓電流的數(shù)值；調(diào)理電路中可能有程控放大器，可以有單

片機外設(shè)經(jīng)行控制。被測的非電量通過調(diào)理電路放大、濾波后送至ADC轉(zhuǎn)換成數(shù)字量再進

行處理得到其數(shù)值。被測的頻率、時間間隔等量通過調(diào)理電路的放大、濾波后，進行整形，

由單片機內(nèi)部的通用定時器經(jīng)行測量。我們將微機化儀器細分為三類：帶微處理器的儀表、

基于數(shù)字信號處理的微機化儀表、虛擬儀器。帶帶微處理器的儀表有以下功能：自動校準(zhǔn)、

零飄電壓的校正、屢次采樣平均值測量法。電磁量采集的方法主要有：直流采樣和交流采

樣兩種。

第八章

應(yīng)變式扭矩傳感器具有以下優(yōu)點：1、精度高，線性度好，靈敏度高2、滯后和蠕變現(xiàn)象較

小，抗疲勞特性和壽命長3、容易與二次儀表匹配配接4、結(jié)構(gòu)簡單，體積小巧，應(yīng)用靈

活5、工作穩(wěn)定可靠，維護保養(yǎng)方便。電阻應(yīng)變效應(yīng)：金屬導(dǎo)體在外力作用下發(fā)生機械變

形時其電阻值發(fā)生變化的現(xiàn)象。電阻應(yīng)變式傳感器是由彈性體、電阻應(yīng)變片、應(yīng)變膠、橋

路組成。金屬電阻應(yīng)變片是傳感器的核心元件。金屬電阻應(yīng)變片可以分為：絲式電阻應(yīng)變

片、箔式電阻應(yīng)變片、薄膜電阻應(yīng)變片。應(yīng)變片的特性：1、靈敏系數(shù)2、橫向效應(yīng)3、機

械滯后、零漂與蠕變4、溫度效應(yīng)5、應(yīng)變極限與疲勞壽命6、絕緣電阻與最大工作電流7、

動態(tài)響應(yīng)特性。應(yīng)變片的溫度誤差：由于測量現(xiàn)場環(huán)境溫度的改變給測量帶來相應(yīng)的附加

誤差。電阻應(yīng)變片的溫度補償方法通常有電橋補償、應(yīng)變片自補償和熱敏電阻補償

1.電氣新基準(zhǔn)復(fù)現(xiàn)電動勢單位伏特和電阻單位歐姆的兩種物理現(xiàn)象是什么？答:標(biāo)準(zhǔn)電池

組，標(biāo)準(zhǔn)電阻組。2.什么是傳感器的整態(tài)特性?它有哪些性能指標(biāo)?如何用公式表征這些指

標(biāo)性能？答:傳感器的靜態(tài)特性是指被測量的值處于穩(wěn)定狀態(tài)時輸出與輸入的關(guān)系。5個

性能指標(biāo)：靈敏度、線性度、遲滯、重復(fù)性、漂移。靈敏度：S二△），/?,漂移：

3.什么是傳感器的動態(tài)特性？對于一階傳感器其動態(tài)特性的主要技術(shù)指標(biāo)是什么？答:傳

感器的動態(tài)特性是指輸入量隨時間變化時傳感器的響應(yīng)特性。指標(biāo)有：靜態(tài)靈敏度和時間

常數(shù)T。如果時間常數(shù)T越小，系統(tǒng)的頻率特性就越好。在彈簧阻尼系統(tǒng)中，就要求系統(tǒng)

的阻尼系數(shù)小，而彈簧剛度要大。4為什么在使用各種儀表時，總希望被測量在全量程的

2/3?答:選用儀表時要考慮被測量的大小越接近儀表上限越好,為了充分利用儀表的準(zhǔn)確度,

選用儀表前要對被測量有所了解，其被測量的值應(yīng)大于其測量上限的2/3o5.用量程為

0~100mA,準(zhǔn)確度為Q5級的電流表，分別取測量100A和50mA的電流，求測量結(jié)果的最大

相對誤差各為多少？（方法）：準(zhǔn)確度0.5也就是精度0.5%（△,”），它的最大絕對誤差是：

最大量程*0.5%,最大相對誤差等于絕對誤差與真值的百分比

X1（）0%O6.為測量稍微低于100V的電壓，現(xiàn)實驗室中有0.5級

0~300V和1.0級0~100V電壓表，為使測量準(zhǔn)確應(yīng)使哪種？

△i*±A〃，為％=±300x0.5%二±]5%

九〃二

A、A100

〃—△2,〃_+4,一5％

+100x1.0%

%/〃----A---.--.---工-------------A--------------=±1.0%

100前者絕對誤差大于后者,

但誤差對測量結(jié)果的影響后者大于前者，衡量測量結(jié)果應(yīng)用相對誤差，所欲先。?300V電壓

表。7.檢定1只1.0級電流表，其量限為0~250mA,檢定時發(fā)現(xiàn)在200mA處的誤差最大，

為-3mA,問此量限是否合格？答：該表最大引用誤差是

-3

7=dAxl00%=，xl00%=—1.2%

/""An250此電流表合格。

為什么用直流電位差計直接測量電壓可以到達較高的測量準(zhǔn)確度？答:電位差計是一個電

阻分壓裝置，可用來產(chǎn)生準(zhǔn)確、、又有一定調(diào)節(jié)范圍的電壓，用它與被測電壓比擬，可以得

到被測電壓值，使得被測電壓的測量值僅取決于電阻和標(biāo)準(zhǔn)電動勢，囚而可以到達較高的

測量準(zhǔn)確度。什么是補償法？答:是一個電壓或電動勢去抵消另一個電壓或電動勢。全

補償法:將被測量（僅限于電壓）與標(biāo)準(zhǔn)量相比擬，在測量過程中始終通過檢測儀表觀察

被測對象與標(biāo)準(zhǔn)量之間的差異，當(dāng)調(diào)節(jié)到檢測儀表為零時，即兩個量已相等，到達了全補

償狀態(tài)。差值補償法:利用標(biāo)準(zhǔn)量將被測量的絕大局部補償?shù)?，對剩下的被測量與標(biāo)準(zhǔn)量

之間的微小差異，或用檢測儀表讀出，或用其他方法平衡（補償），那么被測對象的大小等

于標(biāo)準(zhǔn)量加上讀出的微小差值或微小平衡量。電位差計的準(zhǔn)確度級與讀數(shù)位數(shù)之間的關(guān)

系？答:不同準(zhǔn)確度級的電位差計，要求能讀出的被測對象的數(shù)字位數(shù)不同。為什么定阻

變流式電位差計的準(zhǔn)確度比定流變阻式電位差計的準(zhǔn)確度低？采取怎樣的措施能盡可能減

少用它測量電壓時的誤差？答:因為定阻變流式電位差計原埋電路中的回路電流是由直讀

式儀表給出的，誤差較大。因此想要提高電位差計的準(zhǔn)確度，必須提高校準(zhǔn)電流的準(zhǔn)確度。

為什么不能用單電臂電橋測量小電阻？答:由于接觸耳阻和導(dǎo)線電阻的的影響，直流單臂

電橋測量的誤差將大大增加。在雙臂電橋中，對跨接線R有什么要求？為什么？答:R要

求盡可能的小。可減小誤差。試比擬用電橋和用電位差計測量電阻的區(qū)別？答:電位差計

是用補償原理構(gòu)造的儀器。電橋是用比擬法測量物理量的電磁學(xué)根本測量儀器，電橋的種

類很多，測量中等阻值（10-106歐姆）的電阻要用惠斯登單臂電橋進行測量；假設(shè)要測

量更大阻值的電阻，一般采用高電阻電橋或兆歐表；而要測量阻值較小的電阻，一般采用

雙臂電橋（開爾文電橋）。電橋準(zhǔn)確度高、穩(wěn)定性好。通用示波器主要由哪幾局部構(gòu)成？簡

述作用。顯示電路、垂直（Y軸）放大電路、水平（X軸）放大電路、掃描與同步電路、電

源供應(yīng)電路。作用：示波管的作用是：將電信號轉(zhuǎn)換成光信號，顯示被測信號的波形。幅

度校正器的作用是：用于校正Y通道靈敏度。掃描時間校正器的作用是：用于校正x軸時

間標(biāo)度，或用來檢驗掃描因數(shù)是否正確。電源的作用是：為示波器的各單元電路提供適宜

的工作電壓和電流。掃描方式有幾種？在每種掃描方式中，各自如何獲得完整穩(wěn)定的顯示

波也有兩種掃描方式連續(xù)掃描和觸發(fā)掃描。通常用被測信號的前沿使觸發(fā)電路產(chǎn)生觸發(fā)

脈沖，用觸發(fā)脈沖去啟動掃描電路，再用延遲線的作月就將被測信號延遲至掃描電壓產(chǎn)生

后再送入垂直偏轉(zhuǎn)板上，這樣就可以保證在屏幕上顯示完整的被測信號波形。示波器的主

要性能有哪些？頻率響應(yīng)范圍、時域響應(yīng)指標(biāo)、偏轉(zhuǎn)靈敏度（S）、掃描頻率、輸入阻抗、示

波器的瞬態(tài)響應(yīng)、掃描方式等。簡述取樣示波器和數(shù)字示波器各自的特點？取樣示波器屬

于實時測量方法，受示波管Y軸放大寬帶、時基掃描速度的限制，上限工作頻率只能做到

L500MHZ.取樣門過載能力差，關(guān)鍵器件不過關(guān)。數(shù)字示波器功能多，精度高、帶寬廣等優(yōu)

點可存儲信號。便于觀察。試說明電子計數(shù)器測量頻率的工作原理。電子計數(shù)器是將被測

信號進行A/D轉(zhuǎn)換后，用計數(shù)的方法累計出被轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量在單位時間T內(nèi)重復(fù)變化的

次數(shù)N,最終把結(jié)果用數(shù)字形式在顯示器上顯示出來的儀表。以頻率測量為例，把被測量

的頻率與作為量化單位的標(biāo)準(zhǔn)頻率/N進行比擬，得到整量化的數(shù)字N,N=IxfN且由于/

故fx=N/TN,說明頻率的測量，實質(zhì)上是測量在標(biāo)準(zhǔn)時間t內(nèi)被測頻率信號通過的

個數(shù)No

試解釋電子計數(shù)器產(chǎn)生計數(shù)誤差aNnti的原因。被測量與標(biāo)準(zhǔn)單位不是正好為整數(shù)倍,

因此在量化過程中有一局部時間零頭沒有被計算在內(nèi)而造成的誤差，再加之閘門開啟和關(guān)

閉的時間和被測信號不同步（隨機的），使電子計數(shù)器5現(xiàn)±1誤差。測量頻率時，為什么

要求門控信號的寬度應(yīng)比擬準(zhǔn)確？因為測量頻率時,得到周期Td的脈沖信號，用來控制計

數(shù)器的門電路的開啟。如果被測信號的周期為Tx,在Td這段時間內(nèi)進入計數(shù)器的脈沖個

數(shù)Nx為Nx=Td/Tx=Tdfx=kfx電子計數(shù)器怎樣實現(xiàn)既能測量頻率又能測量周期？為什么要

通過測量周期的方法測量低頻信號的頻率？電子計數(shù)器測量頻率和測量周期的根本原理相

同，只是測量頻率時，以被測電壓作為計數(shù)對象，用標(biāo)準(zhǔn)時間信號作為門控信號；而在測

量周期時那么相反，用標(biāo)準(zhǔn)時間脈沖作為計數(shù)對象，而用被測電壓作為門控信號，如果兩

個開關(guān)變換兩者的位置，就可以實現(xiàn)兩種功能的轉(zhuǎn)換。說明相位-時間式相位計的原理。通

過測量頻率的方法測星頻率，當(dāng)測量信號的頻率越低，被測周期越長，儀表顯示讀數(shù)N越

小，相對誤差就越大。在測量頻率時，是用被測周期作為脈沖信號，計數(shù)器的計數(shù)值為

N=Tx/To,當(dāng)AN=±1時，最大的相對誤差為AN/N?？梢姳粶y頻率越低，相對誤差就越大，

所以測量低頻信號的頻率時，不選用測量信號頻率的方法，而選用測量周期的方法。為什

么電壓-時間型單斜率式數(shù)字電壓表的抗干擾能力比擬差U-T變換型單斜率式數(shù)字電壓表

的優(yōu)點是線路比擬簡單。缺點是受斜坡電壓非嚴(yán)格線性變化的限制，準(zhǔn)確度達不到很高，

且由于它測的是瞬時電壓，因此抗干攏能力不強，加上隨斜坡電壓下降脈沖計數(shù)需要的時

間較長，所以測量的速度也不快。怎樣用直流數(shù)字電壓表測量電流和電阻?用一個標(biāo)準(zhǔn)電阻

串到電路里，測標(biāo)準(zhǔn)電阻電壓就可知道電路電流。用一個標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)阻的恒壓源接到被測電阻

上，測被測電阻的電壓就叮算出電阻阻值。常用過程控制系統(tǒng)可分為哪幾類？答:過程控制

系統(tǒng)主要分為三類:反響控制系統(tǒng)：反響控制系統(tǒng)是根據(jù)被控參數(shù)與給定值的偏差進行控

制的，最終到達或消除或減小偏差的目的，偏差值是控制的依據(jù)。它是最常用、最根木的

過程控制系統(tǒng)。前饋控制系統(tǒng)：前饋控制系統(tǒng)是根據(jù)擾動量的大小進行控制的，擾動是控

制的依據(jù)。由于沒有被控量的反響，所以是一種開環(huán)控制系統(tǒng)。由于是開環(huán)系統(tǒng)，無法檢

查控制效果，故不能單獨應(yīng)用。前饋一反響控制系統(tǒng)：前饋控制的主要優(yōu)點是能夠迅速及

時的克服主要擾動對被控量的影響，而前饋一反響控制利用反響控制克服其他擾動，能夠

是被控量迅速向準(zhǔn)確地穩(wěn)定在給定值上，提高控制系統(tǒng)的控制質(zhì)量。過程控制系統(tǒng)過渡過

程的質(zhì)量指標(biāo)包括哪些內(nèi)容？它們的定義是什么？哪些是靜態(tài)指標(biāo)？哪些是動態(tài)質(zhì)量指

標(biāo)？答:1.余差（靜態(tài)偏差）e：余差是指系統(tǒng)過渡過程結(jié)束以后，被控參數(shù)新的穩(wěn)定值y（8）

與給定值c之差。它是一個靜態(tài)指標(biāo)，對定值控制系統(tǒng)。希望余差越小越好。什么是正作

用調(diào)節(jié)器和反作用調(diào)節(jié)器？如何實現(xiàn)調(diào)節(jié)器的正反作用？答:輸入增加時，調(diào)節(jié)器輸出也

隨之增加稱為正作用調(diào)節(jié)器；輸入增加時，調(diào)節(jié)器輸出減小稱為反作用調(diào)節(jié)器。在調(diào)節(jié)器

輸入級的輸入端設(shè)有一個雙向開關(guān)S7,通過切換改變輸入信號的極性來實現(xiàn)調(diào)節(jié)器的正反

作用。

ITS-90國際溫標(biāo)主要包括哪上方面內(nèi)容？A.溫度單位,符號位T,單位為K；B,定義固定

溫度點；復(fù)現(xiàn)固定溫度點的方法。熱電阻溫度計的側(cè)量原理是什么？溫度檢測的方法有兩

種及接觸式和非接觸式，熱電阻測溫是基于金屬導(dǎo)體的電阻值隨溫度的增加而增加這一特

性來進行溫度測量的。測溫原理熱電阻是利用其電阻值隨溫度的變化而變化這一原理制成

的將溫度量轉(zhuǎn)換成電阻量的溫度傳感器。溫度變送器通過給熱電阻施加一鼓勵電流測量其

兩端電壓的方法得到電阻值［電壓/電流），再將電阻值轉(zhuǎn)換成溫度值，從而實現(xiàn)溫度測量。

半導(dǎo)體熱敏電阻隨溫度變化的典型特性有哪幾種？熱敏電阻可分為三類分別為:正溫度系

數(shù)；負溫度系數(shù)；臨界溫度系數(shù)熱敏元件。熱電阻的引出線方式有幾種？都有什么影響？

熱電阻的引出線方式有3種：即2線制、3線制、4線制。2線制熱電阻配線簡單，但要帶

進引線電阻的附加誤差。因此不適用制造A級精度的熱電阻，且在使用時引線及導(dǎo)線都不

宜過長。3線制可以消除引線電阻的影響，測量精度高于2線制。作為過程檢測元件，其

應(yīng)用最廣。4線制不僅可以消除引線電阻的影響，而且在連接導(dǎo)線阻值相同時，還可以消

陵該電阻的影響。在高精度測量時，要采用4線制。常用的熱電偶主要有哪幾種？鉗錢10-

的熱電偶（S型）；伯餡30-伯佬6熱電偶型）；銀飴-銀硅熱電偶（K型）；銀格-銅銀合

金熱電偶（E型）.用熱電偶測量時，為什么要進行冷端溫度補償？其冷端溫度補償?shù)姆椒?/p>

有哪些？熱電偶產(chǎn)生的熱電勢Et,與熱電偶的冷端溫度有關(guān)。一般情況下，熱電偶的冷端

溫度并不固定，而是隨室溫變化，這樣就使Et也隨室溫變化，從而帶來測量誤差。因此，

要求對熱電偶的冷端溫度進行補償，以減小熱電偶冷端溫度變化所引起的信號測量誤差。

在熱電偶溫度變送器中，設(shè)計冷端溫度補償電路，根據(jù)熱電偶型號的不同，一般按0℃時

冷端補償電勢25mV和當(dāng)溫度變化At=50℃時八￡1=冷端補償電勢變化量兩個條件計算。

熱電阻的測量原理是什么？熱電阻是利用金屬導(dǎo)體或w導(dǎo)體有溫度變化時本身電阻也隨著

發(fā)生變化的特性來測量溫度的，熱電阻的受熱局部（感溫元件）是用細金屬絲均勻地繞在絕

緣材料作成的骨架上或通過激光濺射工藝在基片形成。當(dāng)被測介質(zhì)有溫度梯度時，那么所

測得的溫度是感溫元件所在范圍內(nèi)介質(zhì)層的平均溫度。

磁電感應(yīng)式速度傳感器也稱為感應(yīng)式傳感游或電動式傳感器,它是利用導(dǎo)體和磁場相對運

動產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的一種機-電能量轉(zhuǎn)換型傳感器。其特點是不需要供電電源,具有電路簡

單、性能穩(wěn)定、輸出阻抗小、頻率響應(yīng)范圍寬等特點，適用于動態(tài)測量，通常用于振動、

速度、扭矩等測量。磁阻式傳感器:將位移、轉(zhuǎn)速、加速度等非電物理量轉(zhuǎn)換為磁阻變化

的傳感器。分為開磁路式和閉磁路式。

說明磁電感式傳感器的工作原理？磁電式傳感器是利月電磁感應(yīng)原理,將輸入運動速度變

換成感應(yīng)電勢輸出的傳感器。它不需要輔助電源，就能把被測對象的機械能轉(zhuǎn)換成易于測

量的電信號，是一種有源傳感器。什么是霍爾效應(yīng)？當(dāng)電流垂直于外磁場方向通過導(dǎo)體時,

在垂直于磁場和電流方向的導(dǎo)體的兩個端面之間出現(xiàn)電勢差的現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)，該電勢

差稱為霍爾電勢差1霍爾電壓）。集成霍爾傳感器有什么特點？具有在靜止?fàn)顟B(tài)下感受磁場

的能力，且結(jié)構(gòu)簡單，形小體輕，頻帶寬（可從直流到微波），動態(tài)特性好、動態(tài)范圍大，

壽命長和可進行非接觸測量等優(yōu)點。光電傳感器的特點？可實現(xiàn)非接觸測量,對被測物體

限制少，響應(yīng)時間短，分辨率高，可實現(xiàn)顏色判別，便于調(diào)整。采用光電傳感器可能測量

的物理量有哪些？電絕緣抗電線位移,線速度，角位移，角速度。

什么是外光電效應(yīng)？指在光線作用下,使電子逸出物體外表而產(chǎn)生光電子發(fā)射的現(xiàn)象。光

電效應(yīng)方程式得出的兩個根本概念是什么？A、入射光頻譜不變時，被照射物體單位時間內(nèi)

發(fā)出的光電子數(shù)與入射光強度成正比。B、對某種物體產(chǎn)生光電效應(yīng)有最低頻率單色光的限

制稱為紅限。高于物體紅限的入射光，不管多弱，被照射物體能產(chǎn)生光電發(fā)射。低于物體

紅限的入射光，不管多強，被照射物體也不能產(chǎn)生光電發(fā)射。光電器件的根本特性有哪些？

各定義？1、光譜靈敏度：光電器件對單色輻射通量的反響。2、相對光譜靈敏度：是光譜

靈敏度跟最大光譜靈敏度之間的比值。3、積分靈敏度：是光電器件對連續(xù)輻射通量的反響。

4、通量閥：是光電器件輸出端產(chǎn)生的與固有噪聲電平等效信號的最小輻射通量。5、轉(zhuǎn)化

特性與時間常數(shù)：當(dāng)入射的輻射通量很小時，光電器件可看作成一個線性系統(tǒng)，光電器件

的動態(tài)特性可以用轉(zhuǎn)換特性的時間常數(shù)來表示。6、光電器件的頻率特性：光電器件相對光

譜靈敏度隨入射輻射通量的調(diào)制頻率的變化關(guān)系。7、光照特性：是光電器件的積分與其入

射輻射通量的關(guān)系。8、光譜特性：是光線波長與相對靈敏度之間的關(guān)系。9、溫度特性：

是光電器件對溫度范圍內(nèi)的靈敏度、暗電流或光電流與溫度的關(guān)系。10、伏安特性：在保

持入射光普成分不變的情況下，光電器件的電流與電壓之間的關(guān)系。試述光電管的簡單結(jié)

構(gòu)及其光譜特性、伏安特性、光電特性、暗電流的特點。答:光電管由一個光電陰極和一

個陽極封裝在玻璃殼內(nèi)組成。陰極用化學(xué)成分較復(fù)雜的陰極涂料制成，其結(jié)構(gòu)根本有半圓

筒形金屬片和光電陰極材料覆蓋在玻璃殼內(nèi)壁上兩種。光譜特性：光電管對入射光的光譜

具有選擇性。檢測不同顏色的光需要選用光電陰極材料不同的光電管，以便使用光譜特性

由線中靈敏度較高的區(qū)段。伏安特性：隨著陽極電壓的增加，光電流也增加。當(dāng)陽極電壓

到達某個數(shù)值后，光電流不再增加，進入飽和狀態(tài)。隨著光通量的增加，飽和陽極電壓和

飽和陽極電流也增加。它們的大小還與光電管結(jié)構(gòu)及入射光光譜有關(guān)。光電特性：光電管

上陽極電壓足夠大，使其工作在飽和電流條件下，正常情況下其光電特性是條直線。暗電

流：暗電流隨著光電管上陽極電壓的升高而增加。光電碼盤測位移有何特點？比擬光敏電

阻、光電池、光敏二極管和光敏晶體管的性能差異，給出什么情況下應(yīng)選用哪種器件最為

適宜的評述?答:光敏電阻的光電流和電壓成線性關(guān)系。不同的光照度可以得到不同的伏安

特性，說明電阻值隨光照度發(fā)生變化。光照度不變的情況下，電壓越高，光電流也越大，

而旦沒有飽和現(xiàn)象。由于光敏電阻的光照特性是非線性的，因此不適宜作線性敏感元件，

這是光敏電阻的缺點之一。所以在自動控制中光敏電阻常用作開關(guān)量的光電傳感器。血

池的特點是工作時不需要外加偏壓，接收面積小，使月方便。缺點是響應(yīng)時間長。光電池

的光照特性為開路電壓與光照度之間為對數(shù)關(guān)系，因而具有飽和性。因此，把硅光電池作

為敏感元件時，應(yīng)該把它當(dāng)作電流源的形式使用，即利用短路電流與光照度成線性的特點，

這是硅光電池的主要優(yōu)點。光敏二極管的光照特性亦呈良好線性,這是由于它的電流靈敏

度一般為常數(shù)。而光敏三極管在弱光時靈敏度低些，在強光時那么有飽和現(xiàn)象，這是由于

電流放大倍數(shù)的非線性所至，對弱信號的檢測不利。故一般在作線性檢測元件時，可選擇

光敏二極管而不能用光敏三極管。光敏三極管的光電流比同類型的光敏二極管大好幾十倍,

零偏壓時，光敏二極管有光電流輸出，而光敏三極管那么無光電流輸出。原因是它們能產(chǎn)

生光生電動勢，只因光電三極管的集電結(jié)在無反向偏壓時沒有放大作用，所以此時沒有電

流輸出（或僅有很小的漏電流）。

8.1什么是金屬導(dǎo)體應(yīng)變效應(yīng)，試?yán)脩?yīng)變效應(yīng)解釋金屬電阻應(yīng)變的工作原理。答:在外

力作用卜，導(dǎo)體或半導(dǎo)體材料產(chǎn)生機械變形，從向引起材料電阻值發(fā)生相應(yīng)變化的現(xiàn)象，

稱為應(yīng)變效應(yīng)。其表達式為R,式中K為材料的應(yīng)變靈敏系數(shù)，當(dāng)應(yīng)變材料為金屬

dR

或合金時，在彈性極限內(nèi)K為常數(shù)。金屬電阻應(yīng)變片的電阻相對變化量了與金屬材料的軸

向應(yīng)變￡成正比，因此，利用電阻應(yīng)變片，可以將被測物體的應(yīng)變￡轉(zhuǎn)換成與之成正比關(guān)系

的電阻相對變化量，這就是金屬電阻應(yīng)變片的工作原理。8.2金屬應(yīng)變片與半導(dǎo)體應(yīng)變片

的工作原理有何區(qū)別，各有何優(yōu)點。電阻應(yīng)變式測力傳感器是將力作用在彈性元件」彈

性元件在力作用下產(chǎn)生應(yīng)變，利用貼在彈性元件上的應(yīng)變片將應(yīng)變轉(zhuǎn)換成電阻的變化。半

導(dǎo)體應(yīng)變片的工作原理是基于壓阻效應(yīng)。半導(dǎo)體應(yīng)變片橫向效應(yīng)小，其橫向靈敏度幾乎為

零；機械滯后小，可制作成小型和超小型片子，這對測量局部應(yīng)變很有作用。半導(dǎo)體應(yīng)變

片的缺點是應(yīng)變靈敏系數(shù)的離散性大，機械強度低，非線性誤差大溫度系數(shù)大。

8.3金屬電阻應(yīng)變片傳感器由哪幾局部組成，各局部的功能是什么

8.6試述應(yīng)變片溫度誤差的概念，產(chǎn)生原因和補償方法。答:由于測量現(xiàn)場環(huán)境溫度偏離

應(yīng)變片標(biāo)定溫度而給測量帶來的附加誤差，稱為應(yīng)變片溫度誤差。產(chǎn)生應(yīng)變片溫度誤差的

主要原因有：⑴由于電阻絲溫度系數(shù)的存在，當(dāng)溫度改變時，應(yīng)變片的標(biāo)稱電阻值發(fā)生變

化。⑵當(dāng)試件與與電阻絲材料的線膨脹系數(shù)不同時.，日于溫度的變化而引起的附加變形，

便應(yīng)變片產(chǎn)生附加電阻。電阻應(yīng)變片的溫度補償方法有線路補償法和應(yīng)變片自補償法兩大

類。電橋補償法是最常用且效果較好的線路補償法，應(yīng)變片自補償法是采用溫度自補償應(yīng)

變片或雙金屬線柵應(yīng)變片來代替一般應(yīng)變片，使之兼顧溫度補償作用。

擬在等截面的懸臂梁上粘貼四個完全相同的電阻應(yīng)變片組成差動全橋電路，試問：

(1)四個應(yīng)變片應(yīng)怎樣粘貼在懸臂梁上？

(2)畫出相應(yīng)的電橋電路圖。

答：①如題圖3-4(a)所示等截面懸梁臂，在外力尸作用下，懸梁臂產(chǎn)生變形，梁的上

外表受到拉應(yīng)變，而梁的下外表受壓應(yīng)變。中選用四個完全相

同的電阻應(yīng)變片組成差動全橋電路，那么應(yīng)變片如題圖3-4

(a)等截面懸臂梁(b)應(yīng)變片粘貼方式(c)測量電路

②電阻應(yīng)變片所構(gòu)成的差動全橋電路接線如圖3-4(c)所示，與、此所受應(yīng)變方向相

同，色、所受應(yīng)變方向相同，但與與、氏4所受應(yīng)變方向相反。

5.圖示為一直流應(yīng)變電橋。圖中E=4V,&二/二&二凡二1200,試求：

(1)"為金屬應(yīng)變片，其余為外接電阻。當(dāng)力的增量為△&=12。時，電橋輸出電壓

4)二?②R」都是應(yīng)變片，且批號相同，感應(yīng)應(yīng)變的極性和大小都相同，其余為外接

電阻，電橋輸出電壓°。=?⑶題(2)中，如果&與&感受應(yīng)變的極性相反，且

AS=混=12Q,電橋輸出電壓4=?

答：①如題3-5圖所示

〃￡第41.2Q

UQ=------=—x-----=0.01

444120Q②由于R.Rz均為應(yīng)變片，且批

號相同，所受應(yīng)變大小和方向均相同，那么

&=R、=RA/?)=AR、=AR

③根據(jù)題意，設(shè)飛=R+M氏2二穴一班

U_______R?_AT??__________&￡

°=〔（與+的）+低-混）一%+七1

_R2—△.2R&

R]-R2R3+R4

EAR,41.2八八c

#么2R2120

814簡述磁電相位差式扭矩傳感器的根本工作原理.

磁電相位差式扭矩傳感器是依據(jù)扭力軸在受扭后產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)角大小來測量外加轉(zhuǎn)矩的。

將專用的測扭應(yīng)變片用應(yīng)變膠粘貼在被測彈性軸上，并組成應(yīng)變橋，假設(shè)向應(yīng)變橋提供工

作電源即可測試該彈性軸受扭的電信號。

8—12簡述振弦式扭矩傳感器的根本工作原理。

振弦式傳感器是把機械位移轉(zhuǎn)為弦振動頻率變化的一種傳感器。振弦式傳感器的根本

原理是一根拉緊的金屬絲（稱振弦）置在磁場中，振弦的一端固定在文承上，另一端與傳感器

的可動部件相連,振弦由可動部件拉緊,其張力由待測參數(shù)決定。

什么是霍爾效應(yīng)？當(dāng)電流垂直于外磁場方向通過導(dǎo)體時,在

垂直于磁場和電流方向的導(dǎo)體的兩個端面之間出現(xiàn)電勢差的

現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)，該電勢差稱為霍爾電勢差（霍爾電壓）。

*3—6題3—6圖為等強度懸臂梁測力系統(tǒng)，4為電阻應(yīng)變

片，應(yīng)變片靈敏系數(shù)K=2.05,未受應(yīng)變時，N=1200。當(dāng)

試件受力F時，應(yīng)變片承受平均應(yīng)變￡=800〃/〃/〃？,試求：

1.應(yīng)變片電阻變化量AR、和電阻相對變化量\RJ/?,。2.將電阻應(yīng)變片/?,置于單臂測量電橋,

電橋電源電壓為直流3V,求電橋輸出電壓及電橋非線性誤差。3.假設(shè)要減小非線性誤差，

應(yīng)采取何種措施？分析其電橋輸出電壓及非線性誤差大小。

：K=2.05,=1200,=800///??/w=8.00x1O_4,E=3V

求：ARJ,AR〕,，yL

解：①應(yīng)變片的電阻相對變化量為ARI/RI=KE=2.05x8.00x1（）7=1.64x10-3

電阻變化量為AN=與=120X1.64X10-3=0.1968（Q）②設(shè)電橋的倍率n=1,那么電橋

的輸出電壓為

A/?,

X函1.64x10-3

電橋的非線性誤差為2+1.64x10-3=0.08%

九=7--E

1+〃+-L2/J

<凡，

③假設(shè)要減小非線性誤差，可以采用差動電橋電路（半橋差動電路或者全橋差動電路）。此

時可以消除非線性誤差，而且可以提高電橋電壓的靈敏度，同時還具有溫度補償作用。

（a）如果采用半橋差動電路，需要在等強度梁的上下兩個位置安裝兩個工作應(yīng)變片，一個

受拉應(yīng)變，一個受壓應(yīng)變，接入電橋的相鄰橋臂，構(gòu)成半橋差動電路。此時電橋的輸出電

壓為

3

=1xl.64xl0-3=2.46xl0-3(V),是單臂工作時的兩倍。

(b)如果采用全橋差動電路，需要在等強度梁的上下四個位置安裝四個工作應(yīng)變片，兩個

受拉應(yīng)變，兩個受壓應(yīng)變，將兩個應(yīng)變符號相同的接入相對橋臂上，構(gòu)成全橋差動電路。

化時電橋的輸出電壓為

4=E=3xl.64xlO-3=4.92xlO-3(V),是單臂工作時的四倍。

*3—7在題3—6條件下，如果試件材質(zhì)為合金鋼，線膨脹系數(shù)=11x1/。。，電阻應(yīng)

變片敏感柵材質(zhì)為康銅,其電阻溫度系數(shù)a=15xlO6/。。，線膨脹系數(shù)由=14.9X10-6/℃,

當(dāng)傳感器的環(huán)境溫度從10℃變化到50c時，所引起的附加電阻相對變化量[AR：R)為多

少？折合成附加應(yīng)變&為多少？

解:：試件合金鋼的線膨脹系數(shù)4=11x10“'/°。，電阻應(yīng)變片的靈敏系數(shù)為K0=2.05,電

阻溫度系數(shù)a=15xlO?/℃,線膨脹系數(shù),=149八10-6/。_,&=50-10=40(。。)，

那么由溫度變化引起的附加電阻相對變化為：

4

轉(zhuǎn)八分叫心nL*班丈Ro2.802X1CT-r,A-4

折合成附加應(yīng)變?yōu)榕c二—--=----------=1.37x10

'K.2.05

什么是直流電橋？假設(shè)按橋臂工作方式不同，可分為哪幾種？各自的輸出電壓如何計算？

答：如題圖3-3所示電路為電橋電路。假設(shè)電橋電路的工作電源E為直流電源，那么

該電橋稱為直流電橋。

按應(yīng)變所在電橋大同的工作橋臂，電橋可分為：

⑴單臂電橋,Ri為電阻應(yīng)變片，R2、R3、RJ為電橋固定

T.雪

電阻。其輸出壓為4%

⑵差動半橋電路，陽、R2為兩個所受應(yīng)變方向相反的應(yīng)變

Uo=±/L

片，R3、R4為電橋固定電阻。其輸出電壓為：2R[

⑶差動全橋電路,R1、R、比、R,均為電阻應(yīng)變片，且相鄰兩橋臂應(yīng)變片所受應(yīng)變方向

A/?.

U=E?-L

相反。其輸出電壓為：0為

4-1試說明電了計數(shù)器測量頻率的工作原理。

電子計數(shù)器是將被測信號進行A/D轉(zhuǎn)換后，用計數(shù)的方法累計出被轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量在單位時間T

內(nèi)重復(fù)變化的次數(shù)N,最終把結(jié)果用數(shù)字形式在顯示器上顯示出來的儀表。以頻率測量為例，把被測量

的頻率與作為量化單位的標(biāo)準(zhǔn)頻率/N進行比擬，得到整量化的數(shù)字N,N=lxfN且由于/N=1T故fx

=N/TN,說明頻率的測量，實質(zhì)上是測量在標(biāo)準(zhǔn)時間t內(nèi)被測頻率信號通過的個數(shù)N。

4.2試解釋電子計數(shù)器產(chǎn)生計數(shù)誤差4N=±1的原因。

被測量與標(biāo)準(zhǔn)單位不是正好為整數(shù)倍，因此在量化過程中有一同部時間零頭沒有被計算在內(nèi)而造成的誤

差，再加之閘門開啟和關(guān)閉的時間和被測信號不同步（隨機的〕，使電子計數(shù)器出現(xiàn)±1誤差。

4-3測量頻率時，為什么要求門控信號的寬度應(yīng)比擬準(zhǔn)確？

因為測量頻率時，得到周期Td的脈沖信號，用來控制計數(shù)器的門電路的開啟。如果被測信號的周

期為Tx,在Td這段時間內(nèi)進入計數(shù)器的脈沖個數(shù)Nx為Nx=Td/Tx=Tdfx=kfx

4-4電子計數(shù)器怎樣實現(xiàn)既能測顯頻率又能測量周期？為什么要通過測顯周期的方法測量低頻信號的頻

率？

電子計數(shù)器測量頻率和測量周期的根本原理相同，只是測量頻率時，以被測電壓作為計

數(shù)對象，用標(biāo)準(zhǔn)時間信號作為門控信號；而在測量周期時那么相反，用標(biāo)準(zhǔn)時間脈沖作為計數(shù)對象，而

用被測電壓作為門控信號，如果兩個開關(guān)變換兩者的位置，就可以實現(xiàn)兩種功能的轉(zhuǎn)換。

4-5

4-6

4-7說明相位-時間式相位計的原理。

4T0為什么電壓-時間型單斜率式數(shù)字電壓表的抗干擾能力比擬差

U-T變換型單斜率式數(shù)字電壓表的優(yōu)點是線路比擬簡單。缺點是受斜坡電壓非嚴(yán)格線性變化的限制，準(zhǔn)

確度達不到很高，且由于它測的是瞬時電壓，因此抗干攏能力不強，加上隨斜坡電壓下降脈沖計數(shù)需要

的時間較長，所以測量的速度也不快。

4-13怎樣用直流數(shù)字電壓表測量電流和電阻？

用一個標(biāo)準(zhǔn)電阻串到電路里，測標(biāo)準(zhǔn)電阻電壓就可知道電路電流。用一個標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)阻的恒壓源接到被測電

阻上，測被測電阻的電壓就可算出電阻阻值。

4-16

必考的6個知識點

1.常用過程控制系統(tǒng)可分為哪兒類?答：過程控制系統(tǒng)主要分為三類：

2.反響控制系統(tǒng)：反響控制系統(tǒng)是根據(jù)被控參數(shù)與給定值的偏差進行控制的，最終到達或消除或減小偏

差的目的，偏差值是控制的依據(jù)。它是最常用、最根本的過程控制系統(tǒng)。

3.前饋控制系統(tǒng)：前饋控制系統(tǒng)是根據(jù)擾動量的大小進行控制的，擾動是控制的依據(jù)。由于沒有被控量

的反響，所以是一種開環(huán)控制系統(tǒng)。由于是開環(huán)系統(tǒng)，無法檢查控制效果，故不能單獨應(yīng)用，

4.前饋一反響控制系統(tǒng)：前饋控制的主要優(yōu)點是能夠迅速及時的克服主要擾動對被控量的影響，而前饋

一反響控制利用反響控制克服其他擾動，能夠是被控量迅速而準(zhǔn)確地穩(wěn)定在給定值上，提高控制系統(tǒng)的

控制質(zhì)量。

5.過程控制系統(tǒng)過渡過程的質(zhì)量指標(biāo)包括哪些內(nèi)容？它們的定義是什么？哪些是靜態(tài)指標(biāo)？哪些是動態(tài)

質(zhì)量指標(biāo)？

答：1.余差（靜態(tài)偏差）e：余差是指系統(tǒng)過渡過程結(jié)束以后，被控參數(shù)新的穩(wěn)定值y（8）與給定值c之

差。它是一個靜態(tài)指標(biāo)，對定值控制系統(tǒng)。希望余差越小越好。

6.什么是正作用調(diào)節(jié)器和反作用調(diào)節(jié)器？如何實現(xiàn)調(diào)節(jié)器的正反作用？

答：輸入增加時，調(diào)節(jié)器輸出也隨之增加稱為正作用調(diào)節(jié)器：輸入增加時，調(diào)節(jié)器輸出減小稱為反作用

調(diào)節(jié)器。在調(diào)節(jié)器輸入級的輸入端設(shè)有一個雙向開關(guān)S7,通過切換改變輸入信號的極性來實現(xiàn)調(diào)節(jié)器

的正反作用。

8.1什么是金屬導(dǎo)體應(yīng)變效應(yīng)，試?yán)脩?yīng)變效應(yīng)解釋金屬電阻應(yīng)變的工作原理。

答：在外力作用下，導(dǎo)體或半導(dǎo)體材料產(chǎn)生機械變形，從而引起材料電阻值發(fā)生相應(yīng)變化的現(xiàn)象，

dR“

—=AT*C

稱為應(yīng)變效應(yīng)。其表達式為正，式中K為材料的應(yīng)變靈敏系數(shù)，當(dāng)應(yīng)變材料為金屬或合金

血

時，在彈性極限內(nèi)K為常數(shù)。金屬電阻應(yīng)變片的電阻相對變化量尺與金屬材料的軸向應(yīng)變￡成正比,

因此，利用電阻應(yīng)變片，互以將被測物體的應(yīng)變￡轉(zhuǎn)換成與之成正比關(guān)系的電阻相對變化最，這就

是金屬電阻應(yīng)變片的工作原理。

8.2金屬應(yīng)變片與半導(dǎo)體應(yīng)變片的工作原理有何區(qū)別，各有何優(yōu)點。

電阻應(yīng)變式測力傳感器是將力作用在彈性元件上，彈性元件在力作用下產(chǎn)生應(yīng)變，利用貼在彈性元件上

的應(yīng)變片將應(yīng)變轉(zhuǎn)換成電阻的變化。半導(dǎo)體應(yīng)變片的工作原理是基于壓阻效應(yīng)。半導(dǎo)體應(yīng)變片橫向效應(yīng)

小，其橫向靈敏度幾乎為零；機械滯后小，可制作成小型和超小型片子，這對測量局部應(yīng)變很有作用。

半導(dǎo)體應(yīng)變片的缺點是應(yīng)變靈敏系數(shù)的離散性大，機械強度低，非線性誤差大溫度系數(shù)大。

8.3金屬電阻應(yīng)變片傳感器由哪幾局部組成，各局部的功能是什么

8.6試述應(yīng)變片溫度誤差的概念，產(chǎn)生原因和補償方法。答：由于測量現(xiàn)場環(huán)境溫度偏離應(yīng)變片標(biāo)定

溫度而給測量帶來的附加誤差，稱為應(yīng)變片溫度誤差。產(chǎn)生應(yīng)變片溫度誤差的主要原因有：⑴由于電阻

絲溫度系數(shù)的存在，當(dāng)溫度改變時，應(yīng)變片的標(biāo)稱電阻值發(fā)生變化。⑵當(dāng)試件與與電阻絲材料的線膨脹

系數(shù)不同時，由于溫度的變化而引起的附加變形，使應(yīng)變片產(chǎn)生附加電阻。電阻應(yīng)變片的溫度補償方法

有線路補償法和應(yīng)變片自補償法兩大類。電橋補償法是最常用且效果較好的線路補償法，應(yīng)變片自補償

法是采用溫度自補償應(yīng)變片或雙金屬線柵應(yīng)變片來代替一般應(yīng)變片，使之兼顧溫度補

償作用。

4.擬在等截面的懸臂梁上粘貼四個完全相同的電阻應(yīng)變片組成差動全橋電路，試問：

(1)四個應(yīng)變片應(yīng)怎樣粘貼在懸臂梁上？

(2)畫出相應(yīng)的電橋電路圖。

應(yīng)登片

答：①如題圖3-4(a)所示等截面懸梁臂，在外力,作用下，懸梁臂

產(chǎn)生變形,卜表受到拉應(yīng)變，而梁的下外表受壓應(yīng)變。中選用四個完全相同的電阻應(yīng)變片組成差

動全橋電路，那么應(yīng)變片如題圖3-4(b)所示粘貼。

題圖3-4(a)等截面懸臂梁(b)應(yīng)變片粘貼方式(c)測量電路

②電阻應(yīng)變片所構(gòu)成的差動全橋電路接線如圖3-4(c)所示，局4所受應(yīng)變方向相同，*2、

所受應(yīng)變方向相同，但與人［、所受應(yīng)變方向相反。

5.圖示為一直流應(yīng)變電橋。圖中E=4V,斤?=*2=*3=**12?1,試求：

⑴A,為金屬應(yīng)變片，其余為外接電阻。當(dāng)衣■的增量為從時，電橋輸出電壓U。:

外，都是應(yīng)變片，且批號相同，感應(yīng)應(yīng)變的極性和大小都相同，其余為

外接電阻，電橋輸出電壓4=?

題(2)中，如果A?與A|感受應(yīng)變的極性相反，且從1=叢2=1四，電

橋輸出電壓4=?

答：①如題3-5圖所示

②由于R.七均為應(yīng)變片，旦批號相同，所受應(yīng)變大小和方向均相同，那么=

③根據(jù)題意，設(shè)

冬3乂

A1—

EAJt,412

=—----------=——x------=0.02

那么2K2120

*3-6題3—6圖為等強度懸憎梁測力系統(tǒng)，.為電阻應(yīng)變片，應(yīng)變

片靈敏系數(shù)K=2.05,未受應(yīng)變時，?二】200。當(dāng)試件受力F時，

應(yīng)變片承受平均應(yīng)變k皿/始/*,試求：

①應(yīng)變片電阻變化量"和電阻相對變化量.

②將電阻應(yīng)變片.置于單臂測量電橋，電橋電源電壓為直流3V,求電橋輸出電壓及電橋非線性

誤差。

③假設(shè)要減小非線性誤差，應(yīng)采取何種措施？分析其電橋輸出電壓及非線性誤差大小。

.gntA=12℃f=aJOxflw/m-SOOxMT1E-W

求：1/&I%〃

解：①應(yīng)變片的電阻相對變化量為M/A=X￡=i?xi.ooxi(r<=L?xi(r4

M=&空=120x164xlO-1=01%8(Q)

電阻變化量為VAJ

②設(shè)電橋的倍率n=l,那么電橋的輸出電壓為

2fl64x101

電橋的非線性誤差為