《现代检测技术及仪表》第版习题解答(孙传友编)精品.doc

答：相同点：都有线圈和活动衔铁。不同点：图4-1-1(a)磁电式传感器的线圈是绕在永久磁钢上，图3-3-1(a)自感式传感器的线圈是绕在不带磁性的铁心上。自感式传感器的线圈的自感取决于活动衔铁与铁心的距离，磁电式传感器线圈的感应电压取决于活动衔铁的运动速度。当衔铁不动时，气隙磁阻不变化，线圈磁通不变化，线圈就没有感应电压，因此后者可测量静位移或距离而前者却不能。 4-2 答：根据电磁感应定律，磁电感应式传感器的线圈感应电压与线圈磁通对时间的导数成正比，而实现磁通变化有两种方式：活动衔铁相对磁铁振动或转动，线圈相对磁铁振动或转动。这两种方式产生的感应电压都与振动或转动的速度成正比，因此磁电感应式传感器又叫做速度传感器。由图4-１－３可见，在磁电感应式传感器后面接积分电路可以测量位移，后面接微分电路可以测量加速度。因为位移是速度的积分，而加速度是速度的微分。 4-3 答：磁电感应式传感器有两种类型结构：变磁通式和恒磁通式。相同点：都有线圈、磁铁、活动衔铁。不同点：变磁通式是线圈和永久磁铁(俗称磁钢)均固定不动，与被测物体连接而运动的部分是利用导磁材料制成的动铁心(衔铁)，它的运动使气隙和磁路磁阻变化引起磁通变化，而在线圈中产生感应电势，因此变磁通式结构又称变磁阻式结构。在恒磁通式结构中，工作气隙中的磁通恒定，感应电势是由于永久磁铁与线圈之间有相对运动——线圈切割磁力线而产生的。这类结构有两种：一种是线圈不动，磁铁运动，称为动铁式，另一种是磁铁不动，线圈运动，称为动圈式。 4-4 答：不能。因为当作用于压电元件上的力为静态力即时，据公式（4-2-20）可知，压电元件产生的电流为零，据公式(4-2-25)和(4-2-29)式也可知，压电传感器输出电压也为零。与电容充放电的过程一样，静态力产生的电荷会通过负载电阻和压电元件本身的漏电阻放电而泄漏掉，因而该电荷在压电传感器电容上形成的电压也很快衰减至零。所以不论采用电压放大还是电荷放大，压电式传感器都不能测量频率极低的被测量，特别是不能测量静态参数(即ω=0)，因此压电传感器多用来测量加速度和动态力或压力。 4-5 答：由(4-2-18)和(4-2-28)式可知，连接电缆电容Cc改变会引起C改变,进而引起灵敏度改变，所以当更换传感器连接电缆时必须重新对传感器进行标定，这是采用电压放大器的一个弊端。 由(4-2-31)式可见，在采用电荷放大器的情况下，灵敏度只取决于反馈电容CF，而与电缆电容Cc无关，因此在更换电缆或需要使用较长电缆(数百米)时，无需重新校正传感器的灵敏度。 因此，压电式传感器多采用电荷放大器而不采用电压放大器。 4-6 答：串联使压电传感器时间常数减小，电压灵敏度增大，适用于电压输出、高频信号测量的场合；并联使压电传感器时间常数增大，电荷灵敏度增大，适用于电荷输出、低频信号测量的场合。 4-7 答：设压电晶体的介电常数为，图4-2-8中每片压电片的电容为，据(4-2-13)、（4-2-15）式，每片压电片的电压为 上下压电晶片串联时总电荷与单片相同，总电压为单片的两倍即； 上下压电晶片并联时总电压与单片相同，总电荷为单片的两倍即 4-8 解： ， ， 。 ， ， ， 据公式（4-2-21）， ， 4-9 解：根据（4-2-12）式 ， 或 。 ， 。 4-10 答：据(4-３－６）式和定积分性质可知 　　中间温度定律证毕。 据(4-３－６）式和对数性质、定积分性质可知 4-11 解：图4-3-7可简化为题4-12图(a)。我们仿照书上介绍的“巡游一周法”， 从热端出发沿回路一周，按照遇到的导体和温度的顺序，依次写出各接触电势和温差电势，并将它们相加起来便是图(a)中整个回路的总热电势： （1） 依据公式（4-3-3）和对数的性质，很容易证明： (2) （3） 因，故(2)、（3）式代入（1）式并整理可得： （4） 补偿导线满足公式（4-3-12)的条件，将（4-3-12)式代入上式，并引用中间温度定律（4-3-8)式，可得 （5） 从以上推导过程可以看出，图4-3-7即题4-12图(a) 中补偿导线A′B′满足公式（4－3-12)的条件，故可将热电偶的冷端延伸，而保证整个回路的热电势仍然不变。 题4-12 图 如果改用普通的铜导线来延伸热电偶