温差范围4~95℃,铂电阻100的铂热电阻温度传感器器的最大允许误差是多少

传感器试题库201338-第4页
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334、试说明如图所示的热电偶四线制测温时,是如;334答:由恒流源供给已知电流I流过热电阻R,使;此处供给电流和测量电压分别使用热电阻上四根导线,;第334题图335、热电阻传感器主要分为哪两种类;335答:(l)铂电阻传感器:特点是精度高、稳定;(2)铜电阻传感器:价钱较铅金属便宜;336、要用热电偶来测量两点的平均温度,若分别用;336答:在并联方式中
334、试说明如图所示的热电偶四线制测温时,是如何消除连接导线电阻r带来的测温误差的。334答:由恒流源供给已知电流I流过热电阻R,使其产生压降u,再用电位差计测出u,便可利用欧姆定律得此处供给电流和测量电压分别使用热电阻上四根导线,尽管导线有电阻r,但电流在导线上形成的压降r?I不在测量范围之内。电压导线上虽有电阻但无电流,因为电位差计测量时不取电流,所以四根导线的电阻r对测量均无影响。四线制和电位差计配合测量热电阻是比较完善的方法,它不受任何条件的约束,总能消除连接导线电阻对测量的影响,当然恒流源必须保证I稳定不变,而且其值的精确度应该和R1的测量精度相适应。第334题图 335、热电阻传感器主要分为哪两种类型?它们分别应用在什么场合?335答: (l)铂电阻传感器:特点是精度高、稳定性好、性能可靠。主要作为标准电阻温度计使用,也常被用在工业测量中。此外,还被广泛地应用于温度的基准、标准的传递,是目前测温复现性最好的一种。(2)铜电阻传感器:价钱较铅金属便宜。在测温范围比较小的情况下,有很好的稳定性。温度系数比较大,电阻值与温度之间接近线性关系。材料容易提纯,价格便宜。不足之处是测量精度较铅电阻稍低、电阻率小。336、要用热电偶来测量两点的平均温度,若分别用并联和串联的方式,请简述其原理,指出这两种方式各自的优缺点是什么?336答:在并联方式中,伏特表得到的电动势为2个热电偶的热电动势的平均电动势,即它已经自动得到了2个热电动势的平均值,查表即可得到两点的平均温度。该方法的优点:快速、高效、自动,误差小,精度高。缺点:当其中有一个热电偶损坏后,不易立即发现,且测得的热电动势实际上只是某一个热电偶的。在串联方式中,伏特表得到的电动势为环路中2个热电偶的总热电动势,还要经过算术运算求平均值,再查表得到两点的平均温度。该方法的优点:当其中有一个热电偶损坏后, 可以立即发现;可获得较大的热电动势并提高灵敏度。缺点:过程较复杂,时效性低,在计算中,易引入误差,精度不高。337、请简单阐述一下热电偶与热电阻的异同。337答:热电偶与热电阻均属于温度测量中的接触式测温,作用相同,都是测量物体的温度、精度及性能都与传感器材料特性有关。但是他们的原理与特点却不相同。热电偶是将温度变化转换为热电动势的测温元件,热电阻是将温度变化转换为电阻值变化的测温元件。热电偶的测温原理基于热电效应。将两种不同的导体或半导体连接成闭合回路,当两个接点 处的温度不同时,回路中将产生热电动势,这种现象称为热电效应,又称为塞贝克效应。闭合回路中产生的热电动势由两种电动势组成:温差电动势和接触电动势。温差电动势是指同一导体的两端因温度不同而产生的电动势,不同的导体具有不同的电子密度,所以他们产生的电动势也不相同,而接触电动势是指两种不同的导体相接触时,因为他们的电子密度不同而产生的一定的电子扩散,当它们达到一定的平衡后所形成的电动势。接触电动势的大小取决于两种不同导体的材料性质以及它们接触点的温度。另外,热电偶的电信号需要一种特殊的导线来进行传递,这种导线称为补偿导线。热电阻的测温原理是基于导体或半导体的电阻值随着温度的变化而变化的特性。其优点有很多:可以远传电信号,灵敏度高,稳定性强,互换性以及准确性都比较好。但是其需要电源激励,不能够瞬时测量温度的变化。热电阻不需要补偿导线,而且比热电偶便宜。338、采用热电阻测量温度时,常用的引线方式主要有哪几种?试述这几种引线方式各自的特点及适用场合。
338答:热电阻常用的引线方式主要有:两线制、三线制和四线制。两线制的特点是结构简单、费用低,但是引线电阻及其变化会带来附加误差。主要适用于引线不长、测温精度要求较低的场合。三线制的特点是可较好地减小引线电阻的影响,主要适用于大多数工业测量场合。四线制的特点是精度高,能完全消除引线电阻对测量的影响,主要适用于实验室等高精度测量场合。339、什么是光电效应和光电器件?常用的光电器件有哪几大类?339答:所谓光电效应,是指物体吸收了具有一定能量的光子后所产生的电效应。根据光电效应原理工作的光电转换器件称为光电器件。常用的光电器件主要有外光电效应器件和内光电效应器件两大类。340、试解释外光电效应器件和内光电效应器件各自的工作基础并举例。340答:外光电效应器件的工作基础基于外光电效应。所谓外光电效应,是指在光线作用下,电子逸出物体表面的现象。相应光电器件主要有光电管和光电倍增管。 16内光电效应器件的工作基础是基于内光电效应。所谓内光电效应,是指在光线作用下,物体的导电性能发生变化或产生光生电动势的现象,它可分为光导效应和光生伏特效应。内 光电效应器件主要有光敏电阻、光电池、光敏二极管和光敏晶体管。341、什么是光电式传感器?光电式传感器的基本工作原理是什么?341答:光电式传感器(或称光敏传感器) 。利用光电器件把光信号转换成电信号(电压、电流、电阻等)的装置。
光电式传感器的基本工作原理是基于光电效应的,即因光照引起物体的电学特性而改变的现象。342、霍尔电动势与哪些因素有关?如何提高霍尔传感器的灵敏度?342答:霍尔电动势与霍尔电场EH、载流导体或半导体的宽度b、载流导体或半导体的厚度d、电子平均运动速度u、磁场感应强度B、电流I有关。d霍尔传感器的灵敏度KH =的灵敏度与载流子浓度成反比,所以可采用自由电子浓度较低的材料作霍尔元件。343、试分别说明右下图的二种光电式传感器的工作原理。343答:①光辐射源本身是被测物如图 (a) ,被测物发出的光通量射向光电元件。这种形式的光电传感器可用于光电比色高温计中,它的光通量和光谱的强度分布都是被测温度的函数。②恒光源是白炽灯(或其他任何光滑、)见图 (b) ,光通343题图:光电元件的应用形式之一 量穿过被测物,部分被吸收后到达光电元件上。吸收量决定于被测物介质中被测的参数。例如,测量液体、气体的(a) 被测物是光源(b)被测物能吸收透明度、混浊度的光电比色计。
光通量 344、试分别说明右下图的二种光电式传感器的工作原理。 344答:(c)被测物是有反射能力的表面(d)被测物遮蔽光通量。恒定光源发出的光通量到被测物,见图 (c),再从被测物体表面反射后去封到光电元件上。被测体表面反射条件决定于表面性质或状态,因此光电元件的输出信号是注测非344题图:光电元件的应用形式之一电量的函数。例如,测量表面光洁度、粗糙度等仪器中的传感器等。(c)被测物是有反射能力的表面(d)被测物遮蔽光通量(d)从恒光源发射到光电元件的光通量遇到被测物,被遮蔽了一1一被测物2一光电元件3一恒光源 部分,见图(d)。由此改变了照射到光电元件上的光通量。在某些测量尺寸或振动等仪器中,常采用这种传感器。345、试说明图示的霍尔式位移传感器的工作原理。345答:在极性相反、磁场强度相同的两个磁钢气隙中放置一块霍尔片,当控制电流恒定不变时,则磁场在一定范围内沿x方向的变化率 dB/dx为一常数,如图(b)所示。当霍尔元件沿x方向移动时,霍尔电势的变化为
式中K一一霍尔式位移传感器输出灵敏度。
由上式可知,霍尔电势与位移量x成线性关系,并且霍尔电势的极性反映了元件位移的方向。实践证明,磁场变化率越大,灵敏度越高;磁场变化率越小,则线性度越好。H 式还表示当霍尔元件位于磁钢中间位置时,即x=0时,UH=0, 345题图 霍尔式位移这是由于在此位置元件同时受 到方向相反、大小相等的磁通作用的结果。基于霍传感器的磁路结构示意尔效应制成的位移传感器一般可用来测量 1-2 mm的小位移,其特点是惯性小,响应速度快。346、试说明图示的霍尔压力传感器的工作原理。346答:作为压力敏感元件的弹簧管,其一端固定, 另一端安装霍尔元件。当输 KH?H??1ned。为了提高霍尔传感器的灵敏度,霍尔元件常制成薄片形。又因为霍尔元件17346题图 霍尔式压力传感器结构示入压力增加时,弹簧管伸长,使处于恒定磁场中的霍尔元件产生相应位移,霍尔元件的输出即可反映被测压力的大小。351、什么是霍尔效应?为什么说只有半导体材料才适于制造霍尔片?351答:当载流导体或半导体处于与电流相垂直的磁场中时,在其两端将产生电位差,这一现象被称为霍尔效应。
霍尔电动势:霍尔电动势与霍尔电场EH、载流导体或半导体的宽度b、载流导体或半导体的厚度d、电子平均运动速度u、磁场感应强度B、电流I有关。d霍尔传感器的灵敏度KH =的灵敏度与载流子浓度成反比,所以可采用自由电子浓度较低的材料作霍尔元件。KH?H??1ned。为了提高霍尔传感器的灵敏度,霍尔元件常制成薄片形。又因为霍尔元件四、计算题361、一台精度等级为0.5级、量程范围600~1200℃的温度传感器,它最大允许绝对误差是多少?检验时某点最大绝对误差是4℃,问此表是否合格?361解:根据精度定义表达式A= \* MERGEFORMAT △A/ YF.S×100%,并由题意已知:A=0.5%,YF.S=()℃,得最大允许绝对误差A=A.YF.S=0.5%×()=3℃此温度传感器最大允许绝对误差为3℃。检验某点的最大绝对误差为4℃,大于3℃,故此传感器不合格。dQ0363、某玻璃水银温度计微分方程式为4dt+2Q0=2×10-3 Qi
,式中为水银柱高度(m);Qi 为被测温度(℃)。试确定该温度计的时间常数和静态灵敏度系数。363解:该温度计为一阶传感器,其微分方程基本形式为灵敏度系数,即:a1dY?a0Y?b0Xdt,此式与已知微分方程比较可知时间常数与静态?=a14??2sa02 b02?10?3K???10?3Ca02 364、某压电式加速器计动态特性可用下述微分方程描述;?2q3dq?3.0?10?2.25??1010a2?tdt,式中q为输出电荷量(PC);a为输入加速度(m/s2 ). 试确定该加速度计的静态灵敏度系数K值;测量系统的固有振荡频率ω0
及阻尼比数?。364解:该加速度计为二阶传感器,其微分方程基本形式为:此式与已知微分方程式比较可得:?2YdYa22?a1?a0Y?b0X?tdtb0a静态灵敏度系数K=0=11.0××pC/(m/s2 )固有振荡频率W0 =??05??1.5?10rad/s 18阻尼比? 365、已知某一阶传感器的传递函数ω(p)=1/(?p+1),?=0.001s 365解:由题目可知该一阶传感器的频率传递函数ω(jω)=1/(1+jω?),幅?3?0.01又ωτ=1,即ω=1/τ=2*f故 所以输入信号工作范围0~159Hz。计算题365题图 366、已知某温度计测量范围0~200℃。检测测试其最大误差△Ymax=4℃,求其满度相的误差,并根据精度等级标准判断精度等级。366解:YFS=200-0=200 由A=ΔA/YFS*100%有 A=4/200*100%=2%。 精度特级为2.5级。367、检定一台1.5级刻度0~100Pa压力传感器,现发现50Pa处误差最大为1.4Pa,问这台压力传感器是否合格? 367解:根据精度定义表达式:A=ΔA/AyFS*100%,由题意可知:A=1.5%,YFS=100 所以
ΔA=A YFS=1.5 因为
1.4<1.5 所以
合格。368、检验一台量程为0~250mmH2O的差压变送器,当差压由0上升至100 mmH2O时,差压变送器读数为98 mmH2O;当差压由250 mmH2O下降至100 mmH2O时差压变送器读数为103 mmH2O,问此仪表在该点迟滞(变差)是多少? 368解:Δhmax=103-98=5 YFS=250-0=250故δH=Δhmax/YFS*100%=2% 故此在该点的迟滞是2%。369若一阶传感器的时间τ=0.01s,传感器响应幅值差在10%范围内,此时ωτ最高值为0.5,试求此时输入信号的工作频率范围?369解:因为传感器响应幅值差值在10%以内,且Wτ≤0.5,W≤0.5/τ,而w=2πf, 所以
f=0.5/2πτ≈8Hz即传感器输入信号的工作频率范围为0∽8Hz372、如果将100Ω电阻应变片贴在弹性试件上,若试件受力横截面积S=0.5×10-4m2,弹性模量 E=2×1011N/m2,若有F=5×104N的拉力引起应变电阻变化为1Ω。试求该应变片的灵敏度系数? 372解:由题意得应变片电阻相对变化量△R/R=1/100。根据材料力学理论可知:应变? =?/E( ?为试件所受应力, ? =F/S),故应变
? =F/S?E=5×104/0.5×10-4×2× 应变片灵敏度系数K=△R/R/ ? =1/100/0.005=2373、一台用等强度梁作为弹性元件的电子秤,在梁上、下面各贴两片相同的电阻应变片 BB/A=|ω(jω)|=1。曲线如图所示。由图可知当B/A&0.707时输出信号失真较结果比较精确,故取此范围为工作段。则t(K=2)如图(a)所示。已知l=100mm、b=11mm、t=3mm,E=2×104N/mm2。现将四个应变片接入图(b)直流桥路中,电桥电源电压U=6V。当力F=0.5kg时,求电桥输出电压UO=?373解:由图(a)所示四片相同电阻应变片贴于等强度梁上、下面各两片。当重力F作用梁端部后,梁上面R1和R3产生正应变电阻变化而下表面R2和R4则产生负应变电阻变化,其应变绝对值相等,即 ?1= ? 3=│- ? 2┃=┃- ? 4┃ 电阻相对变化量为△R1/R1=△R3/R3=┃-△R2/R2┃ =┃-△R4/R4┃=△R/R=K? ? 现将四个应变电阻按图(b)所示接入桥路组成等臂全桥电路,其输出桥路电压为 UO=U?*△R/R=K??*U=K?*??*6Fl/bt2E=2×6×(6×0.5×9.8×100)/(11×32×2×104) =0.mv 374、采用四片相同的金属丝应变片(K=2),将其贴在实心圆柱形测力弹性元件上。如图(a)所示,力F=1000kg。圆柱断面半径r=1cm,杨氏模量E=2×107N/cm2,泊松比? =0.3。求(1)画出应变片在圆柱上贴粘位置及相应测量桥路原理图;(2)各应变片的应变? =?电阻相对变化量△R/R=? 374解:(1)按题意采用四个相同应变片测力弹性元件,贴的位置如图374(a)所示。 F R1、R3沿轴向受力F作用下产生正应变 1>0, ? 3>0;R2、R4沿圆周方向贴则产生负应变 ? 2<0, ? 4<0。四个应变电阻接入桥路位置入图(b)所示。从而组成全桥测量电路可以提高输出电压灵敏度。 (2) ?1=? 3=?/E =F/(SE)=/(2×3.14×12×2×107)=1.56×10-4=156 ? ?
?2= ?4=- ? F/SE=-0.3×1.56×10-4
=-0.47×10-4=-47 ? ?△R1/R1=△R3/R3=k1 ? =2×1.56×10-4 =3.12×10-4 △R2/R2=△R4/R4=-k2 ?=-2×0.47×10-4=-0.94×10-4375、采用四片相同的金属丝应变片(K=2),将其贴在实心圆柱形测力弹性元件上。如图(a)所示,力F=1000kg。圆柱断面半径r=1cm,杨氏模量E=2×107N/cm2,泊松比? =0.3。应变片在圆柱上贴粘位置及相应测量桥路原理如图所示,若各应变片的应变为?1=? 3=156 ? ?, ?2=?4=-47 ? ?,(1)若供电桥压U=6V,求桥路输出电压UO=?(2)此种测量方式能否补偿环境温度对测量的影响?说明原因。 375解: 1?R?R?R?R1?R?R (1)U0?(1?2?3?4)U?(1?2U4R2R3R42R1R2 1R1F ?4?4?(3.12?10?0.94?10)?6?1.22mV2 (2)此种测量方式可以补偿环境温度变化的影响。因为四个相同电阻应变在同样环境条件下,感受温度变化产生电阻相对变化量相同,在全桥电路中不影响输出电压值,即 故?R1t?R2t?R3t?R4t?Rt????RRRRR1234?R?R?R1?R?U0t?[1t?2t?3t?4t]U?04R1R2R3R4 376、采用四个性能完全相同的电阻应变片(灵敏度系数为K),将其贴在薄壁圆筒式压力传感元件外表圆周方向,弹性元件周围方向应变,t (2??)d??p2(D?d)E20计算题376题图包含各类专业文献、幼儿教育、小学教育、中学教育、专业论文、外语学习资料、文学作品欣赏、传感器试题库201338等内容。 
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PT100铂热电阻元件作为一种温度传感器,其工作原理是在温度作用下,铂电阻丝的电阻值随着温度的变化而变化。温度和电阻的关系接近于线性关系,偏差极小且随着时间的增长,偏差可以忽略,且电气性能稳定。
铂热电阻元件的详细介绍
本厂生产的WZP系列及WZPM铂热电阻元件系引进美国Rosemount公司的生产技术,把当代世界上先进生产工艺、优良的测试手段和自己多年的制造经验融为一体,为我国开创了一代新型的铂热电阻产品,并且,使我厂拥有大批量稳定的生产能力。
铂热电阻是一种精确、灵敏、性能稳定的温度传感器。铂热电阻元件是用微型陶瓷管为保护管做成的内绕结构,感温元件可以做得相当小(最小外径可做到&1.6mm),因此,可制成各种微型温度传感器探头。
铂热电阻元件配上金属保护管和安装固定装置(如各种螺纹接头,法兰盘等),就构成装配式铂热电阻。
WZPM铂热电阻是一种表面测温元件,可制成的各种表面测温的温度计产品。WZP系列铂热电阻按我国标准ZBY301-58(等国际电工委员会IEC751-1983标准)进行生产,由于系列产品具有结构小,使用范围广,可靠性好,热响应时间短等优点,可形成多品种、多规格的系列产品,为石油、化工、电站、冶金、轻工、食品、纺织、医疗卫生、国防工业、科、农业以及机械行业提供新一代优质产品。
铂热电阻元件的工作原理是在温度作用下,铂电阻丝的电阻值随之变化而变化的原理。可用于测量-200~800℃范围内的温度。其优点是:电气性能稳定,温度和电阻关系近于线性,精度高。铂电阻元件可与显示仪、记录仪、调节器、扫描仪、数据记录仪以及电脑配套进行精确的温度测量和控制。
主要技术参数:
1.测量范围和允差 类别 代号 分度号 测量范围(℃) 允差等级 允差 t(℃) 铂电阻 WZP Pt100 -200~800 A级 & (0.15+0.00 2|t|) B级 & (0.30+0.00 5|t|) 注: ① |t|为感温元件的实测温度绝对值。②A级允差不适用范围于t >650℃的温度范围,且不适合采用二线制。
2.自热影响铂电阻允许通过的最大测量电流为5mA,由此产生的温升不大于0.3℃
3.热电阻感温元件在0℃时的电阻值(R0)和它在100℃时的电阻(R100)比值(R100/R0)分度号Pt100:A级 R0=100& 0.06 &OB级 R0=100& 0.12 &OW100=R(100℃)/R(0℃)=1.3851
型号规格:
1.铂电阻元件
2.端面铂电阻元件 型 号 分 度 号 测量范围(℃) 允差 等级 套管材料 热响应时间 &0.5(s) WZPM-018 Pt100 -200~+500 B级 陶 瓷 &0.5 WZPM-0110 -50~+150 B级 1Cr18Ni9Ti 不锈钢 &5 WZPM-~+150 B级 1Cr18Ni9Ti 不锈钢 &10
3.带瓷接线板铂电阻元件注:可作可拆式铂电阻更换元件。
4.薄片型铂热电阻元件 热电阻类别 产品型号 分度号 测量范围(℃) 规格 热响应时间&0.5(s) 总长L(mm) 长I(mm) 宽B(mm) 厚(mm) 铂热电阻感温元件(薄片型) WZP-002 Pt100 0~420 28 17 32 0.5 &15 WZP-003 82 32 10 0.5 WZP-003A 0~200 55 22 6 1 &10 注:1.外保护区层为1Cr18Ni9Ti不锈钢片。 2.工作电流&5mA5.感温元件 热电阻类别 产品型号 分度号 测量范围(℃) 保护管材料 规格 热响应时间&0.5(s) 单支铂热电阻感温元件 WZP-010 Pt100 -200~+420 外保护层为1Cr18Ni9Ti不锈钢薄片 Ф12 300
&60 双支铂热电阻感温元件 WZP2-010 单支铂热电阻感温元件 WZP-011 双支铂热电阻感温元件 WZP2-011 Ф8 300 350 450 550 &30 铜热电阻感温元件 WZC-010A Cu50 -50~+100 紫铜管 Ф8 300 350 450 550 650 900 0 2150 &90 铂热电阻感温元件 WZP-035S Pt100 -50~+150 不锈钢套管 Ф6 535 35 &5 铂热电阻感温元件 WZC-001 Cu50 -50~+100 不锈钢套管 Ф4 300 25 &30 注:1.WZP-035S采用引进元件WAP-014S。精度等级:B级 普通型热电阻(热电阻元件) 固定螺纹式热电阻热电阻类别 产品型号 分度号 测量范围 (℃) 保护管材料 规格 热响应时间 &0.5(s) 总长L(mm) 置深I(mm) 铜热电阻(双股引出线) WZC-200 Cu50 -50~+100 不锈钢1Cr18Ni9Ti 500 550 600 700 900 100 150 200 0 单支铂热电阻 WZP-260 Pt100 0~+100 不锈钢1Cr18Ni9Ti 75 100 150 170 180 200 220 270 300 400 410 420 &30 双支铂热电阻 WZP2-260 &45 表面铂热电阻 WZPM-267 Pt100 -50~+150 不锈钢1Cr18Ni9Ti 100 150 200 250 300 350 &30 单支铂热电阻 WZP-269 -200~+300 不锈钢1Cr18Ni9Ti 160 185 235 258 335 0 250 &30 双支铂热电阻 WZP2-269 &45 铜热电阻 WZC-269 Cu50 -50~+100 黄铜H62不锈钢1Cr18Ni9Ti &120 铜热电阻 WZC-267 Cu50 -50~+150 不锈钢1Cr18Ni9Ti 95 105 130 155 205 40 50 75 100 150 &45 铜热电阻 WZP-280 Pt100 -200~+300 不锈钢1Cr18Ni9Ti 175 200 250 300 350 75 100 150 200 250 &30 注:WZC-200双股引出电缆作导线。
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铂电阻温度传感器
温​度​是​表​征​物​体​冷​热​程​度​的​物​理​量​,​它​可​以​通​过​物​体​随​温​度​变​化​的​某​些​特​性​(​如​电​阻​、​电​压​变​化​等​特​性​)​来​间​接​测​量​,​通​过​研​究​发​现​,​金​属​铂​(​P​t​)​的​电​阻​值​随​温​度​变​化​而​变​化​,​并​且​具​有​很​好​的​重​现​性​和​稳​定​性​,​利​用​铂​的​此​种​物​理​特​性​制​成​的​传​感​器​称​为​铂​电​阻​温​度​传​感​器​,​通​常​使​用​的​铂​电​阻​温​度​传​感​器​零​度​阻​值​为0Ω​,​电​阻​变​化​率​为.81​Ω​/​℃​。​铂​电​阻​温​度​传​感​器​精​度​高​,​稳​定​性​好​,​应​用​温​度​范​围​广​,​是​中​低​温​区​(​-0~5℃​)​最​常​用​的​一​种​温​度​检​测
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