第3章常用传感器及其调理电路3-1从使用材料、测温范围、线性度、响应时间几个方面比较，Pt100、K型热电偶、热敏电阻有什么不同？解：Pt100K型热电偶热敏电阻使用材料铂镍铬镍硅（镍铝）半导体材料测温范围200℃～+850℃-200℃～+1300℃-100～+300℃线性度线性度较好线性度好非线性大响应时间10s~180s级别20ms～400ms级别ms级别3-2在下列几种测温场合，应该选用哪种温度传感器？为什么？（1）电气设备的过载保护或热保护电路；（2）温度范围为100～800℃，温度变化缓慢；（3）温度范围为100～800℃，温度波动周期在每秒5～10次；解：（1）热敏电阻；测量范围满足电力设备过载时温度范围，并且热敏电阻对温度变化响应快，适合电气设备过载保护，以减少经济措施（2）Pt热电阻；测温范围符合要求，并且对响应速度要求不高（3）用热电偶；测温范围符合要求，并且响应时间适应温度波动周期为100ms到200ms的情况3-3热电偶测温为什么一定做冷端温度补偿？冷端补偿的方法有哪几种？解：热电偶输出的电动势是两结点温度差的函数。T为被测端温度，0T为参考端温度，热电偶特性分度表中只给出了0T为0℃时热电偶的静态特性，但在实际中做到这一点很困难，于是产生了热电偶冷端补偿问题。目前常用的冷端温度补偿法包括：0℃恒温法；冷端温度实时测量计算修正法；补偿导线法；自动补偿法。3-4采用Pt100的测温调理电路如图3-5所示，设Pt100的静态特性为：Rt=R0(1+At)，A=0.0039/℃，三运放构成的仪表放大电路输出送0～3V的10位ADC，恒流源电流I0=1mA，如测温电路的测温范围为0～512℃，放大电路的放大倍数应为多少？可分辨的最小温度是多少度？解：VATRIuR19968.05120039.0100101300024.1519968.03VVuukRout，放大倍数应为15倍。可分辨的最小温度为3-5霍尔电流传感器有直测式和磁平衡式两种，为什么说后者的测量精度更高？解：霍尔直测式电流传感器按照安培环路定理，只要有电流IC流过导线，导线周围会产生磁场，磁场的大小与流过的电流IC成正比，由电流IC产生的磁场可以通过软磁材料来聚磁产生磁通=BS，那么加有激励电流的霍尔片会产生霍尔电压UH。通过放大检测获得UH，已知kH、H＝B/、磁芯面积S、磁路长度L以及匝数N，由HHUkIB，可获得磁场B的大小，由安培环路定律H·L＝N·IC，可直接计算出被测电流IC。不过由于kH与温度有关，难以实现高精度的测量；而磁平衡式传感器利用磁平衡原理，NPIP＝ISNS，因此只要测得IS便可计算出被测电流IP，没有依赖性，精度更高。3-6某磁平衡式霍尔电流传感器的原边结构为穿孔式（N1=1），额定电流为25A，二次侧输出额定电流为25mA，二次侧绕匝数为多少？用该传感器测量0～30A的工频交流电流，检流电阻RM阻值为多大，才能使电阻上的电压为0～3V？解：由2211NINI，1000102512532112ININ当原边电流在0-30A变化时，副边电流变化范围为0-30mA，故100303mAVIURM3-7影响电涡流传感器等效阻抗的因数有哪些？根据这些影响因数，推测电涡流传感器能测量哪些物理量？解：传感器线圈受电涡流影响时的等效阻抗Z的函数关系式为由此可见，等效阻抗与电阻率、磁导率以及几何形状有关，还与线圈的几何数、线圈中激磁电流频率f有关，同时还与线圈与导体间的距离x有关。由此可知M与距离x相关，可用于测量位移、振幅，厚度等。R1、R2与传感线圈、金属导体的电导率有关，且电导率是温度函数，可用于测量表面温度、材质判别等。L1、L2与金属导体的磁导率有关，可用于测量应力、硬度。3-8压电传感器的等效电路是什么？为什么用压电传感器不能测量静态力？解：压电元器件电极表面聚集电荷时，它又相当于一个以压电材料为电介质的电容器，其电容量为式中，A——压电片的面积；r——压电材料相对介电常数；0——真空介电常数；h——压电元器件厚度；——压电片的介电常数；aC——压电元器件的等效电容。当压电元器件受外力作用时，两表面产生等量的正、负电荷Q，压电元器件的开路电压（认为其负载电阻为无穷大）Ua为这样，可以把压电元器件等效为一个电压源U和一个电容器Ca串联的等效电路。当压电传感器接入测量仪器或测量电路后，必须考虑连接电缆的寄生等效电容cC，后续测量电路的输入电容Ci...
