仪表与自动化(何道清)(二版) 第3章 检测仪表与传感器-2

第0章

0.1

答：传感器处于研究对象与测试系统的接口位置，即

检测与控制之首。传感器是感知、获取与检测信息

的窗口，一切科学研究与自动化生产过程要获取的

信息都要通过传感器获取并通过它转换成容易传输

与处理的电信号，其作用与地位特别重要。下页返回图库

第0章

0.2

答：①敏感元件：指传感器中直接感受被测量的部分。

②传感器：能感受规定的被测量并按照一定规

律转换成可用输出信号的器件或装置,通常由敏感元

件和转换元件组成。

③信号调理器：对于输入和输出信号进行转换的

装置。

④变送器：能输出标准信号的传感器。下页上页返回图库

第1章

1.1

解：

1.2

解：601051030033

XUk

CmmSSSS/20.50.22.0321

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第1章

1.3

解：

带入数据得：bkxy)(bkxyiii22)(i

iiiiixxnyxyxnk

222

)()(

iiiiiiixxnyxxyxb

68.0k25.0b

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第1章

1.3

拟合直线灵敏度0.68,线性度±7%∴25.068.0xy

%7535.0

%100max

FSLyL238.0135.0216.03

11.04126.05194.06

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第1章

1.4

解：设温差为R,测此温度传感器受幅度为R的阶跃响应

为(动态方程不考虑初态)

)1(3/teRty

当3Rty时

22.132ln3t

当

2Rty时08.221ln3t

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第1章

1.5

解：此题与炉温实验的测飞升曲线类似:

1.6

解：)1(9010/Ttety由505y51.895ln5

T







5.0)1(2025/

TetyTt68.71y

36.52y

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第1章

1.7

传感器与检测技术（第二版）参考答案

第1章 检测技术基本知识

1.1单项选择:1.B 2.D 3. A 4.B

1.2见P1；1.3见P1-P3；1.4见P3-P4；1.5 见P5；1.6 （1）1℃（2）5﹪，1﹪ ；

1.7 0.5级、0.2级、0.2级；1.8 选1.0级的表好。0.5级表相对误差为25/70=3.57﹪, 1.0级表相对误差为1/70=1.43﹪；1.9见P10-P11；1.10见P11- P12；1.11

见P13-P14

第2章 电阻式传感器及应用

2.1 填空1.气体接触，电阻值变化；2.烧结型、厚膜型；3.加热器，加速气体氧化还原反应；4.吸湿性盐类潮解，发生变化

2.2 单项选择1.B 2. C 3 B 4.B 5.B 6. A

2.3 P17；2.4 P17；2.5P24；2.6 P24；2.7 P24-P25；2.8 P25；2.9 P26；2.10 P30-31

2.11 应变片阻值较小；2.12P28，注意应变片应变极性，保证其工作在差动方式；2.13 P32；2.14 、2.15参考P32 应变式测力传感器工作原理。

2.16 Uo=4m V ；2.17 P34；2.18 P34；2.19 (1) 桥式测温电路，结构简单。（2）指示仪表 内阻大些好。（3）RB:电桥平衡调零电阻。

2.20

2.21 P43-P44；2.22根据测量对象与测量环境确定传感器的类型；在传感器的线性范围内，希望传感器的灵敏度越高越好；传感器的延迟时间越短越好；传感器的线性范围越宽，则其量程越大，并且能保证一定的测量精度。2.23 P44；2.33

P45

第3章 电容式传感器及应用

3.1 P53-P56；3.2 变面积传感器输出特性是线性的。 3.3 P58-P59；3.4 P59-P61

3.5 当环境相对湿度变化时，亲水性高分子介质介电常数发生改变，引起电容器电容值的变化。属于变介电常数式。3.6 参考变面积差动电容传感器工作原理。参考电容式接近开关原理。3.8 （1）变介电常数式；（2）参P62 电容油料表原理

《化工仪表自动化》教学方案设计书

第一部分----课程总体设计

1.课程介绍

《化工仪表及自动化》是的一门专业基础课，其涉及知识面较广。本课程学习需要具备物理、化工原理、自动控制原理等方面的知识；并且本课程包含许多工程实际问题，要求在学习理论知识的同时还需要掌握实解决实际问题的思维方式。

由于本校开设此课程的专业为药物制剂、生物工程、制药工程，考虑到学生在物理学、尤其是电路部分的基础比较薄弱，以及在毕业后工作中的应用情况，会相应的对书中所涉及的电路部分做适当删减与更改。理论课时完成后，组织学生见识实习时，实习地点选取药厂，让学生对制药行业所应用的仪表和自动化设备有初步了解。

学习完本课程后，学生应具备一定的自动控制方面的基本知识和基本技能，能与自控人员配合，共同确定自动控制系统的方案。主要掌握如下内容：自动控制系统的基本概念；工艺变量（温度、压力、流量、液位、成分等）的检测方法和检测仪表（变送器）的工作原理、特点，以及仪表选择、使用等方面的基本知识；调节器的基本控制规律；各种自动控制系统的构成、特点及其应用场合。

2.教学目的和目标

《化工仪表及自动化》是一门涉及多门工科课程基础的学科，具有很强的实践性和应用性。《化工仪表及自动化》课程的目的在于通过教育，增强学生对化工行业，尤其是制药行业的认识，培养并提高学生综合运用化工仪表理论知识的能力，为今后的工作实践打下基础。

由于本课程内容上更加偏重工科，所以不仅仅要求学生学懂课堂上讲授的知识，更应该培养学生的思考方式，在今后处理实际问题中，能够从不同的角度去思考，把书本的知识变成常识。

3.备课要求

3.1 教材分析

由于本课程涉及面较广，属于交叉学科，所以可选择的教材种类不是很多经过比较分析，决定选用厉玉鸣教授主编，王建林教授副主编《化工仪表及自动化》（第五版），化学工业出版社。

与愈金寿教授所编写的第二版《化工仪表及自动化》相比，难度有所降低，但考虑第二版为专业性专业（非自动化专业）教材，第四版在教学适应性上和系统性上更《化工仪表及自动化》教学方案设计书

传感器与传感器技术何道清第二版

《传感器与传感器技术》计算题解题指导（仅供参考）

第一章传感器的一般特性

1―5某传感器给定精度为2%fs，满度值为50mv，零位值为10mv，求可能出现的最大误差?(以mv计)。当传感器使用在满量程的1/2和1/8时，计算可能产生的测量百分误差。由你的计算结果能得出什么结论?解：满量程（f?s）为5010=40(mv)

最大可能的错误是：

m＝40?2%=0.8(mv)当使用在1/2和1/8满量程时，其测量相对误差分别为：

0.8? 1.100%? 40? 20.8? 2.100%? 16@? 十八

1―6有两个传感器测量系统，其动态特性可以分别用下面两个微分方程描述，试求这两个系统的时间常数?和静态灵敏度k。（1）

式中，Y——输出电压，V；T——输入温度，℃。

30dy?3y?1.5?10?5tdtdy?4.2y?9.6xdt

（2）

式中，y――输出电压，?v；x――输入压力，pa。

解决方案：根据问题给出传感器的微分方程，得到（1）τ=30/3=10（s）

k=1.5?10?5/3=0.5?10?5(v/℃)；

（2） τ=1.4/4.2=1/3（s）

k=9.6/4.2=2.29(?v/pa)。

1-7是已知热电偶的时间常数=10s。如果用于测量炉内温度，炉内温度在540℃至500℃之间波动接近正弦曲线，周期为80s，静态灵敏度k=1。试着找出热电偶的最大和最小输出值。输入和输出之间的相位差和滞后时间。解决方案：根据问题的含义，炉内温度变化规律可以表示为

x(t)=520+20sin(?t)℃

1.4从T=80s开始，温度变化频率f=1/T，其相应的循环频率=2？f=2？/80=?/ 40；温度传感器（热电偶）对炉内温度的响应y（T）为