下面是小编帮大家整理的热电偶传感器习题（共含6篇），欢迎阅读，希望大家能够喜欢。同时，但愿您也能像本文投稿人“我我你你”一样，积极向本站投稿分享好文章。
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。
2．试分析金属导体产生接触电动势和温差电动势的原因。
答：当A和B两种不同材料的导体接触时，由于两者内部单位体积的自由电子数目不同(即电子密度不同)，因此，电子在两个方向上扩散的速率就不一样。现假设导体A的自由电子密度大于导体B的自由电子密度，则导体A扩散到导体B的电子数要比导体B扩散到导体A的电子数大。所以导体A失去电子带正电荷，导体B得到电子带负电荷，于是，在A、B两导体的接触界面上便形成一个由A到B的电场。该电场的方向与扩散进行的方向相反，它将引起反方向的电子转移，阻碍扩散作用的继续进行。当扩散作用与阻碍扩散作用相等时，即自导体A扩散到导体B的自由电子数与在电场作用下自导体B到导体A的自由电子数相等时，便处于一种动态平衡状态。在这种状态下，A与B两导体的接触处就产生了电位差，称为接触电动势。对于导体A或B，将其两端分别置于不同的温度场t、t0中(t>t0)。在导体内部，热端的自由电子具有较大的动能，向冷端移动，从而使热端失去电子带正电荷，冷端得到电子带负电荷。这样，导体两端便产生了一个由热端指向冷端的静电场。该电场阻止电子从热端继续跑到冷端并使电子反方向移动，最后也达到了动态平衡状态。这样，导体两端便产生了电位差，我们将该电位差称为温差电动势。
3．简述热电偶的几个重要定律，并分别说明它们的实用价值。
答：一是匀质导体定律：如果热电偶回路中的两个热电极材料相同，无论两接点的温度如何，热电动势为零。根据这个定律，可以检验两个热电极材料成分是否相同，也可以检查热电极材料的均匀性。
二是中间导体定律：在热电偶回路中接入第三种导体，只要第三种导体的两接点温度相同，则回路中总的热电动势不变。它使我们可以方便地在回路中直接接入各种类型的显示仪表或调节器，也可以将热电偶的两端不焊接而直接插入液态金属中或直接焊在金属表面进行温度测量。
三是标准电极定律：如果两种导体分别与第三种导体组成的热电偶所产生的热电动势已知，则由这两种导体组成的'热电偶所产生的热电动势也就已知。只要测得各种金属与纯铂组成的热电偶的热电动势，则各种金属之间相互组合而成的热电偶的热电动势可直接计算出来。
四是中间温度定律：热电偶在两接点温度t、t0时的热电动势等于该热电偶在接点温度为t、tn和tn、t0时的相应热电动势的代数和。中间温度定律为补偿导线的使用提供了理论依据。
4．试述热电偶冷端温度补偿的几种主要方法和补偿原理。
答：热电偶冷端温度补偿的方法主要有：一是冷端恒温法。这种方法将热电偶的冷端放在恒温场合，有0℃恒温器和其他恒温器两种；二是补偿导线法。将热电偶的冷端延伸到温度恒定的场所(如仪表室)，其实质是相当于将热电极延长。根据中间温度定律，只要热电偶和补偿导线的二个接点温度一致，是不会影响热电动势输出的；三是计算修正法。修正公式为：
四是电桥补偿法。利用不平衡电桥产生的电动势补偿热EAB(t,t0)?EAB(t,t1)?EAB(t1,t0)；
电偶因冷端波动引起的热电动势的变化，工作原理如下图所示。
t图中，e为热电偶产生的热电动势，U为回路的输出电压。回路中串接了一个补偿电桥。R1~R5及RCM均为桥臂电阻。RCM是用漆包铜丝绕制成的，它和热电偶的冷端感受同一温度。R1~R5均用锰铜丝绕成，阻值稳定。在桥路设计时，使R1=R2，并且R1、R2的阻值要比桥路中其他电阻大得多。这样，即使电桥中其他电阻的阻值发生变化，左右两桥臂中的电流却差不多保持不变，从而认为其具有恒流特性。线路设计使得I1=I2=I/2=0.5mA。
回路输出电压U为热电偶的热电动势e、桥臂电阻RCM的压降URCM及另一桥臂电阻R5的压降UR5三者的代数和：
U?e?URCM-UR5
当热电偶的热端温度一定，冷端温度升高时，热电动势将会减小。与此同时，铜电阻RCM的阻值将增大，从而使URCM增大，由此达到了补偿的目的。
自动补偿的条件应为
?e?I1RCM??t
5．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)=1.638mV，根据式(5-2-1)计算出
E(t,0)?(29.188?1.638)mV?30.826mV
再通过分度表查出其对应的实际温度为
t?700?(30.826-29.129)?100?740.9℃ 33.275?29.129
6．已知铂铑10-铂(S)热电偶的冷端温度t0＝25℃，现测得热电动势E(t，t0)＝11.712mV，求热端温度是多少度?
解：由铂铑10-铂热电偶分度表查出E(25，0)=0.161mV，根据式(5-2-1)计算出
E(t,0)?(11.712?0.161)mV?11.873mV
再通过分度表查出其对应的实际温度为
t?1200?(11.873-11.851)?100?1216.8℃ 13.159?11.851
7．已知镍铬-镍硅(K)热电偶的热端温度t＝800℃，冷端温度t0＝25℃，求E(t，to)是多少毫伏?
解：由镍铬-镍硅热电偶分度表可查得E(800，0)=33.275mV，E(25，0)=1.024 mV，故可得 E(800，5)=33.275-1.024=32.251mV
8．现用一支镍铬-康铜(E)热电偶测温。其冷端温度为30℃，动圈显示仪表(机械零位在0℃)指示值为400℃，则认为热端实际温度为430℃，对不对?为什么?正确值是多少? 解：不对，因为仪表的机械零位在0℃，正确值为400℃。
9．如图5.14所示之测温回路，热电偶的分度号为K，毫伏表的示值应为多少度? 答：毫伏表的示值应为(t1-t2-60)℃。
10．用镍铬-镍硅(K)热电偶测量某炉温的测量系统如图5.15所示，已知：冷端温度固定在0℃，t0＝30℃，仪表指示温度为210℃，后来发现由于工作上的疏忽把补偿导线A?和B?，相互接错了，问：炉温的实际温度t为多少度?
解：实际温度应为270℃，因为接反后不但没有补偿到，还抵消了30℃，故应该加上60℃。
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图5.14 图5.15
热电偶传感器
工业热电偶温度传感器选型标准是如何界定的呢，一般是以现场为主，通常现场的要求会被忽视或谈化，因为现场工程师没有正确理解，也许没有从深度去考虑，所以在选型时一定认真了解现场的实际使用情况，正确去选择热电偶温度传感器，主要是根据使用温度范围、所需精度、使用气氛、测定对象的性能、响应时间和经济效益等综合考虑。
1、测量精度和温度测量范围的选择
使用温度在1300~1800℃，因为温度范围的理解也要正确理解，比如：1300~1800℃，是指的实际使用温度：还是最高温度？所以正确的说法是：0~1300℃，0~1800℃，这个说法更精确一些，要求精度又比较高时，一般选用S或B型热电偶温度传感器；要求精度不高，气氛又允许可用钨铼热电偶，高于1800℃一般选用钨铼热电偶；在1000℃以下一般用K型热电偶和N型热电偶，低于400℃一般用E型热电偶温度传感器；250℃下以及负温测量一般用T型电偶，在低温时T型热电偶稳定而且精度高。
热电偶温度传感器是工业上最常用的温度检测元件之一。其优点是：
①测量精度高。因热电偶直接与被测对象接触，不受中间介质的影响。
②测量范围广。常用的热电偶从-50~+1600℃均可边续测量，某些特殊热电偶温度传感器最低可测到-269℃（如金铁镍铬），最高可达+2800℃（如钨-铼）。
③构造简单，使用方便。热电偶通常是由两种不同的金属丝组成，而且不受大小和开头的限制，外有保护套管，用起来非常方便。
2、使用气氛的选择
S型、B型、K型热电偶适合于强的氧化和弱的还原气氛中使用，J型和T型热电偶适合于弱氧化和还原气氛，若使用气密性比较好的保护管，对气氛的要求就不太严格。
3、耐久性及热响应性的选择
线径大的热电偶温度传感器耐久性好，但响应较慢一些，对于热容量大的热电偶，响应就慢，测量梯度大的温度时，在温度控制的情况下，控温就差。要求响应时间快又要求有一定的耐久性，选择铠装偶比较合适。
1．热电偶温度传感器测温基本原理
将两种不同材料的导体或半导体A和B焊接起来，构成一个闭合回路，当导体A和B的两个执着点1和2之间存在温差时，两者之间便产生电动势,因而在 回路中形成一个大小的电流,这种现象称为热电效应。热电偶就是利用这一效应来工作的。
2．热电偶温度传感器的种类及结构形成
（1）热电偶的种类
常用热电偶温度传感器可分为标准热电偶和非标准热电偶两大类。所调用标准热电偶是指国家 标准规定了其热电势与温度的关系、允许误差、并有统一的标准分度表的热电偶温度传感器，它有与其配套的显示仪表可供选用。非标准化热电偶温度传感器在使用范围或数量级上均不及标准化热电偶，一般也没有统一的分度表，主要用于某些特殊场合的测量。
标准化热电偶 我国从1988年1月1日起，热电偶和热电阻全部按IEC国际标准生产，并指定S、B、E、K、R、J、T七种标准化热电偶为我国统一设计型热电偶。
（2）热电偶的'结构形式 为了保证热电偶可靠、稳定地工作，对它的结构要求如下： ① 组成热电偶的两个热电极的焊接必须牢固；
② 两个热电极彼此之间应很好地绝缘，以防短路；
③ 补偿导线与热电偶自由端的连接要方便可靠；
④ 保护套管应能保证热电极与有害介质充分隔离。
4、测量对象的性质和状态对热电偶的选择 运动物体、振动物体、高压容器的测温要求机械强度高，有化学污染的气氛要求有保护管，有电气干扰的情况下要求绝缘比较高。 选型流程：型号--分度号―防爆等级―精度等级―安装固定形式―保护管材质―长度或插入深度
3．热电偶温度传感器冷端的温度补偿 由于热电偶的材料一般都比较特殊，而测温点到仪表的距离都很远，为了节省热电偶材料，降低成本，通常采用补偿导线把热电偶的冷端（自由端）延伸到温度比较稳定的控
制室内，连接到 仪表端子上。必须指出，热电偶温度传感器补偿导线的作用只起延伸热电极，使热电偶的冷端移动到控制室的仪表端子上，它本身并不能消除冷端温度变化对测温的影响，不起补偿作用。因此，还需采用其他修正方法来补偿冷端温度t0≠0℃时对测温的影响。
1．了解温度测量的基本概念和温标的分类。 2．熟悉温度传感器的分类。
3．熟悉热电效应以及热电偶传感器的工作原理。 4．熟悉热电偶的种类和结构。 5．掌握热电偶的应用。
? 教学手段 多媒体课件、多种热电偶加热演示 ? 教学课时 3学时 ? 教学内容：
本章首先介绍温度测量的基本概念，然后分析热电偶的工作原理、分类，并介绍其使用方法。
第一节 温度测量的基本概念
一、温度的基本概念（了解） 温度是表征物体冷热程度的物理量。温度的微观概念是：温度标志着物质内部大量分子的无规则运动的剧烈程度。
二、温标（换算）
温度的数值表示方法称为温标。
1.摄氏温标（?C）
摄氏温标把在标准大气压下冰的熔点定为零度（0?C），把水的沸点定为100度（100?C）。
2华氏温标（F）
它规定在标准大气压下，冰的熔点为32FH，水的沸点为212H
它与摄氏温标的关系式为
? / F=（1.8t / ?C +32 ） (9-1)
3.热力学温标（K）
热力学温标是建立在热力学第二定律基础上的最科学的温标
用下式进行K氏和摄氏的换算
t / ?C=T / K－273.15 (9-2)
或 T / K=t / ?C+273.15 (9-3)
4.1990国际温标(ITS-90)
国际计量委员会在1968年建立了一种国际协议性温标，即IPTS-68温标。
三、温度测量及传感器分类（了解，并讨论什么场合使用什么传感器） 温度传感器的分类方法很多。按照用途可分为基准温度计和工业温度计；按照测量方法又可分为接触式和非接触式；按工作原理又可分为膨胀式、电阻式、热电式、辐射式等等）；
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第二节 热电偶传感器的工作原理
一、热电效应（多媒体演示）
由于热电偶的两个结点均存在珀尔帖电动势，所以热电偶所产生的总的热电势是两个结点的温差Δt的函数fAB（见图9-2及9-4），即
EAB（T，T0）=fAB（T，T0）= fABΔt (9-4) 讨论由上式可以得出哪些结论：
1）如果热电偶两结点温度相同，则回路总的热电势必然等于零。两结点温差越大，热电势越大。
2）如果热电偶两电极材料相同，即使两端温度不同（t≠t 0），但总输出热电势仍为零。因此必需由两种不同材料才能构成热电偶。
3）为什么热电势的大小只与材料和结点温度有关，而热电偶的内阻与其长短、粗细、形状无关？（式9-4中未包含热与热电偶的尺寸形状有关的参数）热电偶越细，内阻越大。
二、中间导体定律（讨论实际价值）
利用热电偶来实际测温时，连接导线、显示仪表和接插件等均可看成是中间导体，只要保证这些中间导体两端的温度各自相同，则对热电偶的热电势没有影响。
第三节 热电偶的种类及结构
一、热电极材料和通用热电偶
热电极和热电偶的种类繁多，介绍常用的8种，讨论哪些场合选用哪个分度号：
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①铂铑
30
表示该合金含70%的 铂及30% 的铑，以下类推。
二、热电偶的结构形式（讨论哪些场合选用哪个种结构形式）
1．普通型热电偶
普通型热电偶主要用于测量气体、蒸气和液体等介质的温度。
2．铠装热电偶
铠装热电偶是由金属保护套管、绝缘材料和热电极三者组合成一体的特殊结构的.热电偶。
3．薄膜热电偶
它是用真空蒸镀的方法，把热电极材料蒸镀在绝缘基板上而制成。测量端既小又薄，厚度约为几个微米左右，热容量小，响应速度快，便于敷贴。
第四节 热电偶冷端的延长
为什么要使用补偿导线：实际测温时，由于热电偶长度有限，自由端温度将直接受到被测物温度和周围环境温度的影响。例如，热电偶安装在电炉壁上，而自由端放在接线盒内，电炉壁周围温度不稳定，波及接线盒内的自由端，造成测量误差。虽然可以将热电偶做得很长，但这将提高测量系统的成本，是很不经济的。工业中一般是采用补偿导线来延长热电偶的冷端，使之远离高温区。
必须注意的四个问题：一是两根补偿导线与热电偶两个热电极的接点必须具有相同的
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温度；二是各种补偿导线只能与相应型号的热电偶配用；三是必须在规定的温度范围内使用；四是极性切勿接反。常用的补偿导线见表9-3。
表9-3 常用热电偶补偿导线的特性
? 99.4%Cu , 0.6%Ni 。
? 98.2%~98.3%Cu , 1.7%~1.8%Ni 。
第五节 热电偶的冷端温度补偿及技术处理
一、冷端恒温法（带一个冰瓶，观察补偿效果）
1） 将热电偶的冷端置于装有冰水混合物的恒温容器中，使冷端的温度保持在0?C不变。此
法也称冰浴法
2）将热电偶的冷端置于电热恒温器中，恒温器的温度略高于环境温度的上限（例如40?C）。
3）将热电偶的冷端置于恒温空调房间中，使冷端温度恒定。 二、计算修正法
可以利用下式计算并修正测量误差（做练习，并熟练查表）
EAB（t，0?C）=EAB（t，t0）+EAB（t0，0?C） （9-3） 三、仪表机械零点调整法 进行仪表机械零点调整时，首先必须将仪表的电源及输入信号切断，然后用螺钉旋具调节仪表面板上的螺钉使指针指到t0的刻度上。
四、电桥补偿法
电桥补偿法是利用不平衡电桥产生的不平衡电压来自动补偿热电偶因冷端温度变化而引起的热电势变化值。（讨论以上4种方法的使用场合）
第六节 热电偶的应用及配套仪表
一、与热电偶配套的仪表
与热电偶配套的仪表有动圈式仪表及数字式仪表之分。 二、热电偶的应用
（一）金属表面温度的测量
对于机械、冶金、能源、国防等部门来说，金属表面温度的测量是非常普遍而又比较复杂的问题。
（二）利用热电偶监测燃气热水器的火焰 燃气热水器的使用安全性至关重要。 （三）热电堆在红外线探测器中的应用 红外线辐射可引起物体的温度上升。
大型作业（热电偶与配套仪表、加热设备的实物接线）
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《热电偶传感器》教学反思
教学是一个双向互动的过程，缺少了任何一方都不可能成功，因此我在《热电偶传感器》的一节教学过程中通过演示实验和学生小组讨论积极调动学生的学习积极性。
学生之前并没有接触热电偶传感器，所以兴趣很大。这节课的内容与实际生活联系紧密，要多注意培养学生分析问题的能力。本节课主要特点是：
1、努力创设情景，充分让学生成为学习的`主人，研究温度与电能的之间的关系，激发学生兴趣，让学生仔细观察实验，用数据说明问题，让学生自己发现、探索、总结，培养学生的推理能力。
2、在学法上突出学生自主发现问题，开展合作探究，进行实验探究，引导分析总结等，以学生为主体的特点。尤其关注课堂教学过程中学生个体差异产生新的教学资源并较好地进行利用，运用评价手段不断引导学生学习，较好地将新课程理念结合于教学实际中。
3、结合生活实例，创设物理情景，启发引导学生，帮助学生建立形象直观的认识，提高课堂教学和学习的效率。
4、当堂检测主要是检查学生这节课的知识掌握情况，检测主要是选择题，检测学生对于热电偶传感器工作原理的理解，性质的应用，及测量电路的原理。
液体火箭发动机试验热电偶传感器测量工艺
热电偶传感器具有性能稳定、结构简单、使用安全、价格低廉、测温范围广等特点,在液体火箭发动机地面试验中得到了广泛应用.由于输出信号小,在发动机试验的恶劣环境中若使用不当,则容易造成测量不准或测不到数据.针对目前测量中存在的问题,提出了热电偶传感器使用中应注意的`一些关键技术和使用工艺要求.工程实践表明,按此工艺操作,热电偶的测量可靠性和测量精度明显提高.
作 者：肖培斌 Xiao Peibin 作者单位：西安航天动力试验技术研究所,陕西,西安,710100 刊 名：火箭推进 英文刊名：JOURNAL OF ROCKET PROPULSION 年，卷(期)： 35(3) 分类号：V434 关键词：热电偶传感器 液体火箭发动机试验 温度测量传感器技术课后习题答案
1-1 衡量传感器静态特性的主要指标。说明含义。
1、线性度――表征传感器输出-输入校准曲线与所选定的拟合直线之间的吻合（或偏离）程度的指标。
2、回差（滞后）―反应传感器在正（输入量增大）反（输入量减小）行程过程中输出-输入曲线的不重合程度。
3、重复性――衡量传感器在同一工作条件下，输入量按同一方向作全量程连续多次变动时，所得特性曲线间一致
程度。各条特性曲线越靠近，重复性越好。
4、灵敏度――传感器输出量增量与被测输入量增量之比。
5、分辨力――传感器在规定测量范围内所能检测出的被测输入量的最小变化量。
6、阀值――使传感器输出端产生可测变化量的最小被测输入量值，即零位附近的分辨力。
7、稳定性――即传感器在相当长时间内仍保持其性能的能力。
8、漂移――在一定时间间隔内，传感器输出量存在着与被测输入量无关的、不需要的变化。
9、静态误差（精度）――传感器在满量程内任一点输出值相对理论值的可能偏离（逼近）程度。
1-2 计算传感器线性度的方法，差别。
1、理论直线法：以传感器的理论特性线作为拟合直线，与实际测试值无关。
2、端点直线法：以传感器校准曲线两端点间的连线作为拟合直线。
3、“最佳直线”法：以“最佳直线”作为拟合直线，该直线能保证传感器正反行程校准曲线对它的正负偏差相等
并且最小。这种方法的拟合精度最高。
4、最小二乘法：按最小二乘原理求取拟合直线，该直线能保证传感器校准数据的残差平方和最小。
1-3 什么是传感器的静态特性和动态特性？为什么要分静和动？
（1）静态特性：表示传感器在被测输入量各个值处于稳定状态时的输出-输入关系。
动态特性：反映传感器对于随时间变化的输入量的响应特性。
（2）由于传感器可能用来检测静态量（即输入量是不随时间变化的常量）、准静态量或动态量（即输入量是随时间变化的变量），于是对应于输入信号的性质，所以传感器的特性分为静态特性和动态特性。
Z-1 分析改善传感器性能的技术途径和措施。
（1）结构、材料与参数的合理选择（2）差动技术（3）平均技术（4）稳定性处理（5）屏蔽、隔离与干扰抑制
（6）零示法、微差法与闭环技术（7）补偿、校正与“有源化”（8）集成化、智能化与信息融合
2-1 金属应变计与半导体工作机理的异同？比较应变计各种灵敏系数概念的不同意义。
（1）相同点：它们都是在外界力作用下产生机械变形，从而导致材料的电阻发生变化所；不同点：金属材料的应变效应以机械形变为主，材料的电阻率相对变化为辅；而半导体材料则正好相反，其应变效应以机械形变导致的电阻率的相对变化为主，而机械形变为辅。
（2）对于金属材料，灵敏系数Ko=Km=(1+2μ)+C(1-2μ)。前部分为受力后金属几何尺寸变化，一般μ≈0.3，因此（1+2μ）=1.6；后部分为电阻率随应变而变的部分。金属丝材的应变电阻效应以结构尺寸变化为主。
对于半导体材料，灵敏系数Ko=Ks=(1+2μ)+ πE。前部分同样为尺寸变化，后部分为半导体材料的压阻效应所致，而πE 》(1+2μ)，因此Ko=Ks=πE。半导体材料的应变电阻效应主要基于压阻效应。
2-3 简述电阻应变计产生热输出（温度误差）的原因及其补偿办法。
电阻应变计的温度效应及其热输出由两部分组成：前部分为热阻效应所造成；后部分为敏感栅与试件热膨胀失配所引起。在工作温度变化较大时，会产生温度误差。
补偿办法：1、温度自补偿法 （1）单丝自补偿应变计(2) 双丝自补偿应变计
2、桥路补偿法 （1）双丝半桥式（2）补偿块法
2-4 试述应变电桥产生非线性的原因及消减非线性误差的措施。
原因： U??R?R?R?R?1??R?R?R?R4??U0??1?2?3?4?1??1?2?3?4?R1R2R3R4?2?R1R2R3R4?
上式分母中含ΔRi/RiΔRi/Ri呈非线性关系。
措施：(1) 差动电桥补偿法
差动电桥呈现相对臂“和”，相邻臂“差”的特征，通过应变计合理布片达到补偿目的。常用的有半桥
差动电路和全桥差动电路。
(2) 恒流源补偿法
误差主要由于应变电阻ΔRi的变化引起工作臂电流的变化所致。采用恒流源，可减小误差。 2-5 如何用电阻应变计构成应变式传感器？对其各组成部分有何要求？
一是作为敏感元件，直接用于被测试件的应变测量；另一是作为转换元件，通过弹性敏感元件构成传感器，用以对任何能转变成弹性元件应变的其他物理量作间接测量。
要求：非线性误差要小（
2-9 四臂平衡差动电桥。说明为什么采用。
全桥差动电路，R1,R3受拉，R2,R4受压，代入，得
U??R?R?R?R?1??R?R?R?R??U0??1?2?3?4?1??1?2?3?4? 4?R1R2R3R4?2?R1R2R3R4?由全等桥臂，得
U??R1??R2?R3??R4?1??R1??R2?R3??R4??U0?????????1???4?R1R2R3R4?2?R1R2R3R4?
U4?R1?R1??U 4R1R1可见输出电压Uo与ΔRi/Ri成严格的线性关系，没有非线性误差。即Uo=f(ΔR/R)。
因为四臂差动工作，不仅消除了飞线性误差，而且输出比单臂工作提高了4倍，故常采用此方法。
3-1 比较差动式自感传感器和差动变压器在结构上及工作原理上的异同。
绝大多数自感式传感器都运用与电阻差动式类似的技术来改善性能，由两单一式结构对称组合，构成差动式自感传感器。
采用差动式结构，除了可以改善非线性、提高灵敏度外，对电源电压与频率的波动及温度变化等外界影响也有补偿作用，从而提高了传感器的稳定性。
互感式传感器是一种线圈互感随衔铁位移变化的变磁阻式传感器，初、次级间的互感随衔铁移动而变，且两个次级绕组按差动方式工作，因此又称为差动变压器。
3-4 变间隙式、变截面式和螺旋式三种电感式传感器各适合用于什么场合？各有什么优缺点？
变气隙式灵敏度较高，但测量范围小，一般用于测量几微米到几百微米的位移。
变面积式灵敏度较低，但线性范围较大，除E型与四极型外，还常做成八极、十六极型，一般可分辨零点几角秒以下的微小角位移，线性范围达±10°.
螺管式可测量几纳米到一米的位移，但灵敏度较前两种低。
3-5螺管式电感传感器做成细长形有什么好处？欲扩大其线性范围可以采取哪些措施？
答：好处：增加线圈的'长度有利于扩大线性范围或提高线性度。
措施：适当增加线圈长度、采用阶梯形线圈。
3-6 差动式电感传感器为什么常采用相敏检波电路？分析原理。
原因：相敏检波电路，它能有效地消除基波正交分量与偶次谐波分量，减小奇次谐波分量，使传感器零位电压减至极小。
3-7 电感传感器产生零位电压的原因和减小零位电压的措施。
差动自感式传感器当衔铁位于中间位置时，电桥输出理论上应为零，但实际上总存在零位不平衡电压输出(零位电压)，造成零位误差。
措施：一种常用的方法是采用补偿电路，其原理为：
(1)串联电阻消除基波零位电压；2)并联电阻消除高次谐波零位电压；(3)加并联电容消除基波正交分量或高次谐波分量。
另一种有效的方法是采用外接测量电路来减小零位电压。如前述的相敏检波电路，它能有效地消除基波正交分量与偶次谐波分量，减小奇次谐波分量，使传感器零位电压减至极小。此外还可采用磁路调节机构(如可调端盖)保证磁路的对称性，来减小零位电压。
3-9 造成自感式传感器和差动变压器温度误差的原因及其减小措施。
（1）环境温度的变化会引起自感传感器的零点温度漂移、灵敏度温度漂移以及线性度和相位的变化，造成温度误差。应注意线膨胀系数的大小与匹配，采用弱磁不锈钢等材料作线圈骨架，或采用脱胎线圈。
（2）当温度变化时，差动变压器初级线圈的参数尤其铜阻的变化影响较大。应提高初级线圈的品质因数，或采用稳定激励电流的方法减小温度误差。
3-12 电涡流式传感器的原理及应用。
1.测位移?电涡流式传感器的主要用途之一是可用来测量金属件的静态或动态位移，最大量程达数百毫米，分辨率为0.1%。
2.测厚度 金属板材厚度的变化相当于线圈与金属表面间距离的改变，根据输出电压的变化即可知线圈与金属表面间距离的变化，即板厚的变化。
3.测温度 若保持电涡流式传感器的机、电、磁各参数不变，使传感器的输出只随被测导体电阻率而变，就可测得温度的变化。
3-14 比较定频调幅式、变频调幅式和调频式三种测量电路的优缺点，并指出它们的应用场合。
（1）定频调幅式：这种电路采用石英晶体振荡器，能获得高稳定度频率的高频激励信号，输出稳定，获得广泛应用，
但线路较复杂，装调较困难，线性范围也不够宽。
（2）变频调幅式：这种电路除结构简单、成本较低外，还具有灵敏度高、线性范围宽等优点，因此监控等场合常采用它。
（3）调频式：这种电路的关键是提高振荡器的频率稳定度。通常可以从环境温度变化、电缆电容变化及负载影响三方面考虑。
4-1 电容式传感器可分为哪几类？各自的主要用途是什么？
（1） 变极距型电容传感器：在微位移检测中应用最广。 （2） 变面积型电容传感器：适合测量较大的直线位移和角位移。
（3）变介质型电容传感器：可用于非导电散材物料的物位测量。
4-2 变极距型电容传感器产生非线性误差的原因及如何减小？
000原因：灵敏度S与初始极距0的平方成反比，用减少0的办法来提高灵敏度，但0的减小会导致非线性误差增大。 采用差动式，可比单极式灵敏度提高一倍，且非线性误差大为减小。由于结构上的对称性，它还能有效地补偿温度变化所造成的误差。
4-3 为什么电容式传感器的绝缘、屏蔽和电缆问题特别重要？如何解决？
电容式传感器由于受结构与尺寸的限制，其电容量都很小，属于小功率、高阻抗器，因此极易受外界干扰，尤其是受大于它几倍、几十倍的、且具有随机性的电缆寄生电容的干扰，它与传感器电容相并联，严重影响传感器的输出特性，甚至会淹没没有用信号而不能使用。
解决：驱动电缆法、整体屏蔽法、采用组合式与集成技术.
5-12 霍尔效应是什么？可进行哪些参数的测量？
当电流垂直于外磁场通过导体时，在导体的垂直于磁场和电流方向的两个端面之间会出现电势差，这一现象便是霍尔效应。这个电势差也被叫做霍尔电势差。
利用霍尔效应可测量大电流、微气隙磁场、微位移、转速、加速度、振动、压力、流量和液位等；用以制成磁读头、磁罗盘、无刷电机、接近开关和计算元件等等。
5-14 磁敏电阻与磁敏二极管的特点？
磁敏电阻：外加磁场使导体(半导体)电阻随磁场增加而增大的现象称磁阻效应。载流导体置于磁场中除了产生霍尔效应外,导体中载流子因受洛仑兹力作用要发生偏转,载流子运动方向偏转使电流路径变化,起到了加大电阻的作用,磁场越强增大电阻的作用越强。磁敏电阻主要运用于测位移。
磁敏二极管：输出电压随着磁场大小的方向而变化，特别是在弱磁场作用下，可获得较大输出电压变化，r区内外复合率差别越大，灵敏度越高。当磁敏二极管反向偏置时，只有很少电流通过，二极管两端电压也不会因受到磁场的作用而有任何改变。利用磁敏二极管可以检测弱磁场变化这一特性可以制成漏磁探伤仪。
6-1 何谓压电效应？正压电与逆压电？
一些离子型晶体的电介质不仅在电场力作用下，而且在机械力作用下，都会产生极化现象。且其电位移D(在MKS单位制中即电荷密度σ)与外应力张量T成正比： D = dT 式中 d――压电常数矩阵。
当外力消失，电介质又恢复不带电原状；当外力变向，电荷极性随之而变。这种现象称为正压电效应，或简称压电效应。
若对上述电介质施加电场作用时，同样会引起电介质内部正负电荷中心的相对位移而导致电介质产生变形，且其应变S与外电场强度E成正比： S=dtE
式中 dt――逆压电常数矩阵。这种现象称为逆压电效应，或称电致伸缩。
6-2 压电材料的主要特性参数有哪些？比较三类压电材料的应用特点。
主要特性：压电常数、弹性常数、介电常数、机电耦合系数、电阻、居里点
压电单晶：时间稳定性好，居里点高，在高温、强幅射条件下，仍具有良好的压电性，且机械性能，如机电耦合系数、介电常数、频率常数等均保持不变。此外，还在光电、微声和激光等器件方面都有重要应用。不足之处是质地脆、抗机械和热冲击性差。
压电陶瓷：压电常数大，灵敏度高，制造工艺成熟，成形工艺性好，成本低廉，利于广泛应用，还具有热释电性。 新型压电材料：既具有压电特性又具有半导体特性。因此既可用其压电性研制传感器，又可用其半导体特性制作电子器件；也可以两者合一，集元件与线路于一体，研制成新型集成压电传感器测试系统。
6-6原理上，压电式传感器不能用于静态测量，但实用中，压电式传感器可能用来测量准静态量，为什么？
压电式测力传感器是利用压电元件直接实现力-电转换的传感器，在拉力、压力和力矩测量场合，通常较多采用双片或多片石英晶片作压电元件。由于它刚度大，动态特性好；测量范围广，可测范围大；线性及稳定性高；可测单、多向力。当采用大时间常数的电荷放大器时，就可测准静态力。
7-1 热电式传感器分类。各自特点。
热电式传感器是一种将温度变化转换为电量变化的装置。它可分为两大类：热电阻传感器和热电偶传感器。
热电阻传感器的特点：（1)高温度系数、高电阻率。(2)化学、物理性能稳定。(3)良好的输出特性。(4).良好的工艺性，以便于批量生产、降低成本。
热电偶传感器的特点：（1）结构简单（2）制造方便（3）测温范围宽（4）热惯性小（5）准确度高（6）输出信号便于远传
7-2 常用的热电阻。适用范围。
铂、铜为应用最广的热电阻材料。铂容易提纯，在高温和氧化性介质中化学、物理性能稳定，制成的铂电阻输出－输入特性接近线性，测量精度高。铜在-50～150℃范围内铜电阻化学、物理性能稳定，输出－输入特性接近线性，价格低廉。当温度高于100℃时易被氧化，因此适用于温度较低和没有浸蚀性的介质中工作。
7-4 利用热电偶测温必须具备哪两个条件？
（1）用两种不同材料作热电极（2）热电偶两端的温度不能相同
7-5 什么是中间导体定律和连接导体定律？它们在利用热电偶测温时有什么实际意义？
中间导体定律：导体A、B组成的热电偶，当引入第三导体时，只要保持第三导体两端温度相同，则第三导体对回路总热电势无影响。利用这个定律可以将第三导体换成毫伏表，只要保证两个接点温度一致，就可以完成热电势的测量而不影响热电偶的输出。
连接导体定律：回路的总电势等于热电偶电势EAB(T,To)与连接导线电势EA’B’(Tn,To)的代数和。连接导体定律是工业上运用补偿导线进行温度测量的理论基础。
7-6 什么是中间温度定律？有什么实际意义？
EAB(T,Tn,To)=EAB(T,Tn)+EAB(Tn,To)
这是中间温度定律表达式，即回路的总热电势等于EAB(T,Tn)与EAB(Tn,To)的代数和。Tn为中间温度。中间温度定律为制定分度表奠定了理论基础。
7-7 镍络-镍硅介质温度800°C，参考端温度为25°C，求介质实际温度？
t=介质温度+k*参考温度（800+1*25=825）
8-2 外光电效应、光电导效应、光生伏特效应。
外光电效应：在光线的作用下，物体内的电子逸出物体表面向外发射的现象。
光电导效应：在光线作用下，电子吸收光子能量从键合状态过渡到自由状态，而引起材料电导率的变化的现象。 光生伏特效应：在光线作用下能够使物体产生一定方向的电动势的现象。
8-3 比较光电池、光敏晶体管、光敏电阻及光电倍增管使用性能上的差别。
光电池：光电池是利用光生伏特效应把光直接转变成电能的器件。它有较大面积的PN结，当光照射在PN结上时，
在结的两端出现电动势。当光照到PN结区时，如果光子能量足够大，将在结区附近激发出电子-空穴对，在N区聚积负电荷，P区聚积正电荷，这样N区和P区之间出现电位差。
8-5.怎样根据光照特性和光谱特性来选择光敏元件？
不同类型光敏电阻光照特性不同，但光照特性曲线均呈非线性。因此它不宜作定量检测元件，一般在自动控制系
统中用作光电开关。
光谱特性与光敏电阻的材料有关，在选用光敏电阻时，应把光敏电阻的材料和光源的种类结合起来考虑，才能获得
满意的效果。
8-10.简述光电传感器的主要形式及其应用。
模拟式（透射式、反射式、遮光式、辐射式）、开关式
应用：光电式数字转速表、光电式物位传感器、视觉传感器、细丝类物件的在线检测
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