习题答案(董春利)7-11

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1、第7章热电式传感器1．什么是金属导体的热电效应?试说明热电偶的测温原理。答：热电效应就是两种不同的导体或半导体A和B组成一个回路，其两端相互连接时，只要两结点处的温度不同，回路中就会产生一个电动势，该电动势的方向和大小与导体的材料及两接点的温度有关。热电偶测温就是利用这种热电效应进行的，将热电偶的热端插入被测物，冷端接进仪表，就能测量温度。6．用镍铬-镍硅(K)热电偶测量温度，已知冷端温度为40℃，用高精度毫伏表测得这时的热电动势为29.188mV，求被测点的温度。解：由镍铬-镍硅热电偶分度表查出E(40，0)=1.612mV，根据公式计算出再通过分度表查出其对应的实际温度为7.如图7-23

2、所示，A、B为K型热电偶，A′、B′为补偿导线，Cu为铜导线，已知接线盒1的温度T1=40℃，冰瓶温度T2=0℃，接线盒2的温度T3=20℃。请在下列条件下计算被测温度T。（1）U3=39.310mV时；（2）若A′、B′换成铜导线，U3=37.699mV时。图7-23解：（1）因t2=0℃，热电偶的冷端被补偿导线延伸到0℃，可直接查表得被测温度t=950℃。（2）因若A′、B′换成铜导线，所以热电偶的冷端温度为40℃，用修正法：EAB（t，t0）=37.699+1.612=39.311mV查表得被测温度t=950℃。第8章光电式传感器1．光电效应有哪几种?与之对应的光电元件各有哪些?答：光

3、电效应有外光电效应、内光电效应和光生伏特效应三种。基于外光电效应的光电元件有光电管、光电倍增管等；基于内光电效应的光电元件有光敏电阻、光敏晶体管等；基于光生伏特效应的光电元件有光电池等。2．常用的半导体光电器件有哪些?它们的电路符号如何?答：常用的半导体光电器件有光敏二极管、光敏三极管和光电池三种。它们的电路符号如下图所示：3．对每种半导体光电元件，画出一种测量电路。答：光敏二极管、三极管及光电池的测量电路如下图所示。4．什么是光电元件的光谱特性?答：光电元件的光谱特性是指入射光照度一定时，光电元件的相对灵敏度随光波波长的变化而变化，一种光电元件只对一定波长范围的人射光敏感，这就是光电元件的

4、光谱特性。5．光电传感器由哪些部分组成?被测量可以影响光电传感器的哪些部分?答：光电传感器通常由光源、光学通路和光电元件三部分组成，如图所示。图中Ф1是光源发出的光信号，Ф2是光电器件接受的光信号，被测量可以是x1或者x2，它们能够分别造成光源本身或光学通路的变化，从而影响传感器输出的电信号I。光电传感器设计灵活，形式多样，在越来越多的领域内得到广泛的应用。6．模拟式光电传感器有哪几种常见形式?答：模拟式光电传感器主要有四种。一是光源本身是被测物，它发出的光投射到光电元件上，光电元件的输出反映了光源的某些物理参数，如图a所示。这种型式的光电传感器可用于光电比色高温计和照度计；二是恒定光源发射

5、的光通量穿过被测物，其中一部分被吸收，剩余的部分投射到光电元件上，吸收量取决于被测物的某些参数。如图b所示。可用于测量透明度、混浊度；三是恒定光源发射的光通量投射到被测物上，由被测物表面反射后再投射到光电元件上，如图c所示。反射光的强弱取决于被测物表面的性质和状态，因此可用于测量工件表面粗糙度、纸张的白度等；四是从恒定光源发射出的光通量在到达光电元件的途中受到被测物的遮挡，使投射到光电元件上的光通量减弱，光电元件的输出反映了被测物的尺寸或位置。如图d所示。这种传感器可用于工件尺寸测量、振动测量等场合。