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第5章热电式传感器习题
1、热电偶结构由哪几部分组成
用热电偶测温时为什么要进行冷端温度补偿其冷端温度补偿的方法有哪几种 3、热电阻温度计有哪些主要优点
若电位计上读数是 60mV 热电偶的热端温度是多少
t
60mV
30 C 780 C
解：
0.08mV/ C
6、参考电极定律有何实际意义已知在某特定条件下材料 A 与铂配对的热电势为，材料
B 与铂配对的热电势是，求出在此特定条件下，材料
A 与材料
B 配对后的热电势。
解：由标准电极定律 E (T,T
o
)=E A 铂(T,T o ) - E B 铂(T,T O ) =
-=(mV)
7、 镍铬一镍硅热电偶灵敏度为C,把它放在温度为 1200 C 处，若以指示仪表作为冷
端，此处温度为50 C ，试求热电势大小。
解：
E(1200,50)= (1200
50) X =46(mV)
8、 热电偶温度传感器的输入电路如习题图 7-20所示，已知铂铑一铂热电偶在温度
0~100C 之间变化时，其平均热电势波动为
6卩V/C,桥路中供桥电压为 4V,三个锰铜电阻
(R I 、R 2、R 3)的阻值均为1Q,铜电阻的电阻温度系数为 a = C,
已知当温度为 0C 时电桥平衡，为了使热电偶的冷端温度在 0~50C 范围其热电势得到完全补偿，
试求可调电阻的阻值只 Rs 。
解：热电偶冷端补偿电势
2、 4、已知铜热电阻一CulOO 的百度电阻比W(100)=,当用此热电阻测量 50C 温
度时,
其电阻值为多少若测温时的电阻值为 92Q ，则被测温度是多少
解：由W( 100) =R OO /R O =，则其灵敏度为
R
100
R
1.42R
0 R 0 0.42R 0 K
100 0 100
则温度为50C 时，其电阻值为
100
100
°42 0.42
100
R 50 = R 0 +K X 50=100+X 50=121(
当 R=92 时，由 R = R 0 +Kt ，得
t=( R
t
- R)/K=(92 - 100)/= - 19( C )
5、 将一灵敏度为C 的热电偶与电位计相连接测量其热电势，电位计接线端是
30C,
习眩图7-20
桥臂电阻串并联后为 1Q,由此可得
阻值。
T o =0 C =273K , R 0 =500k ; T=100C =373K
2900(1/373 1/273)
R 373 =R 273 e
=(k )
22
式中，k 为热电偶灵敏度(k=6 V/ C ),
而补偿电桥输出电压(见习题图
7-20)
U i
R U R t
U i
U 。
i
t
4
R 4 R
4
冷端补偿时有
U i 4k
4 6
kt i
t
U i
6000 V
4
0.004
=6mV
E(t,O)=kt ,
根据电桥电
路，
其等效电路为 R 、Ru 和艮、R 3分别串联后再并联, 1XU i =1 E/(R+1) i - 1=4000/6 - 1=( Q ) 9、在某一瞬间， 电阻温度计上指示温度 0 2=50C,而实际温度0 1=100C,设电阻温度
计的动态关糸为 今
k( 1 2)
dt 所以 R=E/ U 其中，k=s 。试确定温度计达到稳定读数 0 1)所需时间。 解: 0 1 0 2从50 C 上升到 =X 100=99.5 C 10、 In 1
某热敏电阻, d 2
dt
99.5 50
1 2 t
kdt
kdt 1 2
0.5 d 1
: 50
1 2
t
dt
。
5
kt t
其 B 值为2900K ,
50 ln ——. 0.2 23 s
0.5
若冰点电阻为 500K Q ，求热敏电阻在
100C 时的
然后与电源、R 串联,
解:
《传感器原理与应用》及《传感器与测量技术》习题集与部分参考答案 教材：传感器技术（第3版）贾伯年主编，及其他参考书 第7章热电式传感器 7-1 热电式传感器有哪几类？它们各有什么特点？ 答：热电式传感器是一种将温度变化转换为电量变化的装置。它可分为两大类：热电阻传感器和热电偶传感器。 热电阻传感器的特点：（1)高温度系数、高电阻率。(2)化学、物理性能稳定。(3)良好的输出特性。(4).良好的工艺性，以便于批量生产、降低成本。 热电偶传感器的特点：（1）结构简单（2）制造方便（3）测温范围宽（4）热惯性小（5）准确度高（6）输出信号便于远传 7-2 常用的热电阻有哪几种？适用范围如何？ 答：铂、铜为应用最广的热电阻材料。铂容易提纯，在高温和氧化性介质中化学、物理性能稳定，制成的铂电阻输出－输入特性接近线性，测量精度高。铜在-50～150℃范围内铜电阻化学、物理性能稳定，输出－输入特性接近线性，价格低廉。当温度高于100℃时易被氧化，因此适用于温度较低和没有侵蚀性的介质中工作。 7-3 热敏电阻与热电阻相比较有什么优缺点？用热敏电阻进行线性温度测量时必须注意什么问题？ 7-4 利用热电偶测温必须具备哪两个条件？ 答：（1）用两种不同材料作热电极（2）热电偶两端的温度不能相同 7-5 什么是中间导体定律和连接导体定律？它们在利用热电偶测温时有什么实际意义？ 答：中间导体定律：导体A、B组成的热电偶，当引入第三导体时，只要保持第三导体两端温度相同，则第三导体对回路总热电势无影响。利用这个定律可以将第三导体换成毫伏表，只要保证两个接点温度一致，就可以完成热电势的测量而不影响热电偶的输出。 连接导体定律：回路的总电势等于热电偶电势E AB(T,T0)与连接导线电势E A’B’(Tn,T0)的代数和。连接导体定律是工业上运用补偿导线进行温度测量的理论基础。 7-6 什么是中间温度定律和参考电极定律？它们各有什么实际意义？ 答：E AB(T,Tn,T0)=E AB(T,Tn)+E AB(Tn,T0) 这是中间温度定律表达式，即回路的总热电势等于E AB(T,Tn)与E AB(Tn,T0)的代数和。Tn为中间温度。中间温度定律为制定分度表奠定了理论基础。 7-7 镍络-镍硅热电偶测得介质温度800℃，若参考端温度为25℃，问介质的实际温度为多少？ 答：t=介质温度+k*参考温度（800+1*25=825） 7-8 热电式传感器除了用来测量温度外，是否还能用来测量其他量？举例说明之。 7-9 实验室备有铂铑-铂热电偶、铂电阻器和半导体热敏电阻器，今欲测量某设备外壳的温度。已知其温度约为300~400℃，要求精度达±2℃，问应选用哪一种？为什么？
第五章会计凭证练习题 页脚内容1 第5章热电式传感器习题 1、 热电偶结构由哪几部分组成？ 2、 用热电偶测温时为什么要进行冷端温度补偿？其冷端温度补偿的方法有哪几种？ 3、 热电阻温度计有哪些主要优点？ 4、 已知铜热电阻一CulOO 的百度电阻比 W(100)=1.42,当用此热电阻测量 50C 温 度 时，其电阻值为多少？若测温时的电阻值为 92Q,则被测温度是多少？ 解：由 W (100) =R IOO /R O =1.42,则其灵敏度为 R 100 R O 1 .42R O R O 0.42R 。 K 100 0 100 100 则温度为50 C 时，其电阻值为 R 50 = R O +K X 50=100+0.42 X 50=121( 当 R t =92 时，由 R t = R D +Kt ，得 t=( R t - R O )/K=(92 - 100)/0.42= - 19(C ) 5、 将一灵敏度为0.08mV/ C 的热电偶与电位计相连接测量其热电势，电位计接线端是 30C,若电位计上读数是 60mV ，热电偶的热端温度是多少 ？ 丄 60mV “ t ------ 30 C 780 C 解： 0.08mV / C 6、 参考电极定律有何实际意义 ？已知在某特定条件下材料 A 与铂配对的热电势为 13.967mV ,材料B 与铂配对的热电势是 8.345mV ，求出在此特定条件下，材料 A 与材料B 配对后的热电势。 解：由标准电极定律 E (T,T O )=E A 铂(T,T O )- E B 铂(T,T O ) =13.967- 8.345=5.622(mV) 7、 镍铬一镍硅热电偶灵敏度为 0.04mV/ C ，把它放在温度为1200C 处，若以指示仪表 作为冷端，此处温度为 50 C ，试求热电势大小。 解： E(1200,50)= (1200 50) X 0.04=46(mV) 8、 热电偶温度传感器的输入电路如习题图 7-20所示，已知铂铑 一铂热电偶在温度 0~100C 之间变化时，其平均热电势波动为 6卩V C ，桥路中供桥电压为 4V ,三个锰铜电阻(R I 、 R 2、R 3)的阻值均为1 R 铜电阻的电阻温度系数为 a =0.004/C ，已知当温度为 0 C 时电桥平 衡,为了使热电偶的冷端温度在 0~50 C 范围其热电势得到完全 补偿，试求可调电阻的阻值只 100 °42 0.42 /O C 100 R 5O 解：热电偶冷端补偿电势 E(t,O)=kt , 式中，k 为热电偶灵敏度(k=6 V/C ), 而补偿电桥输出电压(见习题图 Ui R U R t 0 4 冷端补偿时有 7-20) 4 4 6 0.004 根据电桥电路，其等效电路为 R 1、R cu 和R 2、R 3分别串联后再并联，然后与电源、 R 串联，桥臂电阻串并联后为 1Q 由此可得 1XU =1 E/(R+1) 1=4000/6 - 1=665.7(Q ) 02=50 C,而实际温度 01=100 C ，设电阻温度 kt t U i 4k 6000 V =6mV 所以 R=E/ U i - 9、在某一瞬间，电阻温度计上指示温度 计的动态关系为 d 2 dt 其中，k=0.2/s O 试确定温度计达到稳定读数 (0.995 9i)所需时间。 k( 1 2)
第5章 热电式传感器习题 1、 热电偶结构由哪几部分组成？ 2、 用热电偶测温时为什么要进行冷端温度补偿？其冷端温度补偿的方法有哪几种？ 3、热电阻温度计有哪些主要优点？ 4、 已知铜热电阻—Cul00的百度电阻比W(100)=1.42，当用此热电阻测量50℃温 度时，其电阻值为多少?若测温时的电阻值为92Ω，则被测温度是多少? 解：由 W （100）=R 100 /R 0 =1.42，则其灵敏度为 () C 42010042010010042010042101000000100o /..R .R R .R R K Ω=?==-=--= 则温度为50℃时，其电阻值为 R 50 = R 0 +K×50=100+0.42×50=121() 当R t =92时，由R t = R 0 +Kt ，得 t=( R t ﹣R 0)/K=(92﹣100)/0.42=﹣19(℃) 5、 将一灵敏度为0.08mV/℃的热电偶与电位计相连接测量其热电势，电位计接线端是30℃，若电位计上读数是60mV ，热电偶的热端温度是多少? 解： C C C mV mV t ?=?+?=78030/08.060 6、参考电极定律有何实际意义?已知在某特定条件下材料A 与铂配对的热电势为13.967mV ，材料B 与铂配对的热电势是8.345mV ，求出在此特定条件下，材料A 与材料B 配对后的热电势。 解：由标准电极定律 E (T,T 0 )=E A 铂(T,T 0 )﹣E B 铂 (T,T 0 ) =13.967﹣8.345=5.622(mV) 7、 镍铬—镍硅热电偶灵敏度为0.04mV/℃，把它放在温度为1200℃处，若以指示仪表作为冷端，此处温度为50℃，试求热电势大小。 解： E(1200,50)= (120050)×0.04=46(mV) 8、 热电偶温度传感器的输入电路如习题图7-20所示，已知铂铑—铂热电偶在温度0~100℃之间变化时，其平均热电势波动为6μV/℃，桥路中供桥电压为4V ，三个锰铜电阻(R l 、R 2、R 3)的阻值均为1Ω，铜电阻的电阻温度系数为α=0.004/℃，已知当温度为0℃时电桥平衡，为了使热电偶的冷端温度在0~50℃范围其热电势得到完 全补偿，试求可调电阻的阻值只R 5。 解：热电偶冷端补偿电势 E(t,0)=kt ， 式中，k 为热电偶灵敏度(k=6V/℃)， 而补偿电桥输出电压（见习题图7-20） t U R t R U R R U U i i αα4440==??= 冷端补偿时有 V k U t U kt i i μαα6000004.06444=?==?==6mV 根据电桥电路，其等效电路为R 1、R cu 和R 2、R 3分别串联后再并联，然后与电源、R 串联，桥臂电阻串并联后为1Ω，由此可得 1×U i =1E/(R+1) 所以 R=E/ U i ﹣1=4000/6﹣1=665.7(Ω) 9、在某一瞬间，电阻温度计上指示温度θ2=50℃，而实际温度θ1=100℃，设电阻温度计的动态关系为 )(212θθθ-=k dt d 其中，k=0.2/s 。试确定温度计达到稳定读数(0.995θ1)所需时间。
11 第5章热电式传感器习题 1、热电偶结构由哪几部分组成 用热电偶测温时为什么要进行冷端温度补偿其冷端温度补偿的方法有哪几种 3、热电阻温度计有哪些主要优点 若电位计上读数是 60mV 热电偶的热端温度是多少 t 60mV 30 C 780 C 解： 0.08mV/ C 6、参考电极定律有何实际意义已知在某特定条件下材料 A 与铂配对的热电势为，材料 B 与铂配对的热电势是，求出在此特定条件下，材料 A 与材料 B 配对后的热电势。 解：由标准电极定律 E (T,T o )=E A 铂(T,T o ) - E B 铂(T,T O ) = -=(mV) 7、 镍铬一镍硅热电偶灵敏度为C,把它放在温度为 1200 C 处，若以指示仪表作为冷 端，此处温度为50 C ，试求热电势大小。 解： E(1200,50)= (1200 50) X =46(mV) 8、 热电偶温度传感器的输入电路如习题图 7-20所示，已知铂铑一铂热电偶在温度 0~100C 之间变化时，其平均热电势波动为 6卩V/C,桥路中供桥电压为 4V,三个锰铜电阻 (R I 、R 2、R 3)的阻值均为1Q,铜电阻的电阻温度系数为 a = C, 已知当温度为 0C 时电桥平衡，为了使热电偶的冷端温度在 0~50C 范围其热电势得到完全补偿， 试求可调电阻的阻值只 Rs 。 解：热电偶冷端补偿电势 2、 4、已知铜热电阻一CulOO 的百度电阻比W(100)=,当用此热电阻测量 50C 温 度时, 其电阻值为多少若测温时的电阻值为 92Q ，则被测温度是多少 解：由W( 100) =R OO /R O =，则其灵敏度为 R 100 R 1.42R 0 R 0 0.42R 0 K 100 0 100 则温度为50C 时，其电阻值为 100 100 °42 0.42 100 R 50 = R 0 +K X 50=100+X 50=121( 当 R=92 时，由 R = R 0 +Kt ，得 t=( R t - R)/K=(92 - 100)/= - 19( C ) 5、 将一灵敏度为C 的热电偶与电位计相连接测量其热电势，电位计接线端是 30C, 习眩图7-20
第5章热电式传感 器习题
第5章 热电式传感器习题 1、 热电偶结构由哪几部分组成？ 2、 用热电偶测温时为什么要进行冷端温度补偿？其冷端温度补偿的方法 有哪几种？ 3、热电阻温度计有哪些主要优点？ 4、 已知铜热电阻—Cul00的百度电阻比W(100)=1.42，当用此热电阻测量50℃温 度时，其电阻值为多少?若测温时的电阻值为92Ω，则被测温度是多少? 解：由 W （100）=R 100 /R 0 =1.42，则其灵敏度为 ()C 42010042010010042010042101000000100o /..R .R R .R R K Ω=?==-=--= 则温度为50℃时，其电阻值为 R 50 = R 0 +K×50=100+0.42×50=121(Ω) 当R t =92Ω时，由R t = R 0 +Kt ，得 t=( R t ﹣R 0)/K=(92﹣100)/0.42=﹣19(℃) 5、 将一灵敏度为0.08mV/℃的热电偶与电位计相连接测量其热电势，电位计接线端是30℃，若电位计上读数是60mV ，热电偶的热端温度是多少? 解： C C C mV mV t ?=?+?=78030/08.060 6、参考电极定律有何实际意义?已知在某特定条件下材料A 与铂配对的热电势为13.967mV ，材料B 与铂配对的热电势是8.345mV ，求出在此特定条件下，材料A 与材料B 配对后的热电势。 解：由标准电极定律 E (T,T 0 )=E A 铂(T,T 0 )﹣E B 铂 (T,T 0 ) =13.967﹣8.345=5.622(mV) 7、 镍铬—镍硅热电偶灵敏度为0.04mV/℃，把它放在温度为1200℃处， 若以指示仪表作为冷端，此处温度为50℃，试求热电势大小。 解： E(1200,50)= (1200-50)×0.04=46(mV) 8、 热电偶温度传感器的输入电路如习题图7-20所示，已知铂铑—铂热电偶在温度0~100℃之间变化时，其平均热电势波动为6μV/℃，桥路中供桥电压为4V ，三个锰铜电阻(R l 、R 2、R 3)的阻值均为1Ω，铜 电阻的电阻温度系数为α=0.004/℃，已知当温度为0℃ 时电桥平衡，为了使热电偶的冷端温度在0~50℃范围 其热电势得到完全补偿，试求可调电阻的阻值只R 5。 解：热电偶冷端补偿电势 E(t,0)=kt ， 式中，k 为热电偶灵敏度(k=6μV/℃)， 而补偿电桥输出电压（见习题图7-20） t U R t R U R R U U i i αα4440==??= 冷端补偿时有 V k U t U kt i i μαα6000004.06444=?==?==6mV