传感器原理及应用习题课刘星萍3课件.ppt

1、传感器原理及应用 作业：15-8 用两只k型热电偶测量两点温差，其连接线路如题15-8图所示。已知t1=420，t0=30，测得两点的温差电势为15.24mv，试问两点的温差为多少。后来发现，t1温度下的那只热电偶错用E型热电偶，其它都正确，试求两点实际温差。传感器原理及应用 解：（1）t1=420，t0=30 e AB（t1，0）=17.241mv e AB（t1，0）-e AB（t2，0）=15.24mv e AB（t2，0）=e AB（t1，0）-15.24mv =17.241-15.24 =2.001mv查表得：t2=49.5 t1 -t2=370.5传感器原理及应用（2）e E（t1

2、，0）-e E（t0，0）-e K（t2，0）+e K（t0，0）=15.24mv则：e K（t2，0）=e E（t1，0）-e E（t0，0）+e K（t0，0）-15.24 =30.546-1.801-1.203-15.24 =14.708 m v查表得 t2=360 t1-t2=420-360=60 返2题传感器原理及应用 15-11 某容器的正常工作压力为1.21.6MPa，工艺要求能就地指示压力，并要求测量误差不大于被测压力的5%。试选择一只合适的压力传感器（类型、测量范围、精度等级），并说明理由。解：已知工作压力1.21.6MPa，要求测量误差不大于被测压力的5%。（1）最大绝对误

3、差=1.25%=0.06（M P a）传感器原理及应用 x32x31（2）选择仪表测量范围依据最大压力值不应超过满量程的2/3，最小值不应低于全量程的1/3。设：量程为x。即：1.61.2 2.4 x 3.6选择 x=2.5（M Pa）或 x=3（M Pa）即02.5MPa 或 0 3MPa的压力表，可满足上述要求。被测压力1.21.6MPa时，在全量程的1/32/3之间。传感器原理及应用%4.2024.0%10005.206.0%202.0%1000306.0（3）选择精度 选择Y-100单圈弹簧管压力表，精度1.5级，测量范围为02.5MPa 。或返4题传感器原理及应用 1.分度号为K的热

4、电偶接线如图所示。已知t0t1之 间采用补偿导线，t1t2之间采用铜导线。t=320，t0=30，t1=20，t2=25。问在t2端测得的热电势应是多少m v？e（30，0）=1.203mv，e（20，0）=0.798mv，e（25，0）=1.005mv，e（290，0）=11.793mv，e（300，0）=12.207mv，e（310，0）=12.623mv，e（320，0）=13.039mv。思路：冷端温度0冷端温度修正法中间温度定律传感器原理及应用 中间温度定律),(),(),(00ttettetteCABCABAB 在热电偶测温回路中，t c为热电极上的某一点的温度，热电偶AB在接点温

5、度为t、t0时的热电势eAB(t,t0)等于热电偶AB在接点温度t、t c和t c、t0时的热电势e A B(t,t c)和e A B(t c,t0)的代数和。传感器原理及应用 因为t1t2之间用铜导线，所以t2端的热电势相当于t1端的热电势。t2=t1即：t2端的热电势为e（t，t2）=e（t，t1）而：e（t，0）=e（t，t1）+e（t1，0）e（t，t1）=e（t，0）-e（t1，0）即：e（t，t1）=e（320，20）=e（320，0）-e（20，0）=13.039-0.798=12.24（m v）答：在t2端测得的热电势应是12.24 m v。解：根据公式：e（t，0）=e（t，

6、t2）+e（t2，0）已知：t=320，t0=30，t1=20，t2=25 求：e（t，t2）连15-8传感器原理及应用 2.用标准孔板节流装置配电动差压变送器(不带开方器),测量某管道流量,差压变送器最大的差压对应的流量为32 m3/h，输出为420 m A。试求当变送器输出电流为16 m A时，实际流过管道的流量是多少？思路：差压与流量的关系，电流与差压的关系电流与流量之间的关系传感器原理及应用 PmaxP416420maxpP416420maxmaxPKPKqq)/(71.273223233maxhmqq解：q max=32 m3/h，对应差压 P max ，输出电流20mA。根据q=K

7、 得：q max=K设：差压为P时输出16mA，流量为q 传感器原理及应用 3.现有一只测量范围为01.6MPa,精度为1.5级 的普通弹簧管压力表,校验后,其结果如下表:试问这 只表合格否?它能否用于某空气罐的压力测量(该罐 工作压力为0.81.0 M P a,测量的绝对误差不允许大 于0.05 M P a)？上上 行行 程程 下下 行行 程程被校表被校表读数读数MPaMPa0.0 0.4 0.8 1.2 1.60.0 0.4 0.8 1.2 1.61.6 1.2 0.8 0.4 0.01.6 1.2 0.8 0.4 0.0标准表标准表读数读数MPaMPa0.000 0.385 0.790

8、1.210 1.5950.000 0.385 0.790 1.210 1.5951.595 1.215 0.810 0.405 0.0001.595 1.215 0.810 0.405 0.000传感器原理及应用 仪表允许的最大绝对误差：max=1.6 1.5=0.024MPa 由表中数据可知，实测最大绝对误差为 0.4-0.385=1.215-1.2=0.015MPa 0.024MPa 变差：（0.405-0.385/（1.6-0）100=1.25 允 仪表合格 仪表允许的最大绝对误差 max=0.024 0.05MPa 又容气罐的压力波动不大，且 161/3 0.8 MPa 162/3 1

9、.0 MPa 可用于该空气罐的压力测量。连15-11传感器原理及应用 4.用液位计测量开口容器内的液位，其最低液位和 最高液位到仪表的距离分别为h1=1m和h2=3m，若被测 介质的密度为=980Kg/m3，求：1.变送器的量程为多少？2.是否需要迁移?迁移量为多少?3.如液面的高度 h=2.5m，液位 计的输出为多少？(输出信号为 420mA。)传感器原理及应用 解：1、量程为：p=（h2-h1）g =（3-1）9809.807=19221.7(Pa)2、液位最低时，液位计正、负压室的受力分别为：p+=h1g=19809.807=9610.9（Pa）p-=0 于是，液位计的迁移量P为：P=p

10、+-p-=9610.9Pa p+p-故仪表为正迁移。3、当液位h=2.5m时，仪表的输出为：I0=121hhhh（20-4）+4=1315216+4=16(mA)传感器原理及应用 5.应变片连接成全等臂桥，且 R1=R3=R+R，R2=R4=R-R，如图所示。应变片的k=2.0。膜片允许最大应变=800，对应压力为100kPa,电桥电压Ui为5V。求最大应变时测量电路输出的电压U0？当输出电压U0=3.2V时，所测压力为多少?A4的作用是什么?传感器原理及应用 解：电桥输出为 U0=U i RR=k U i电桥输出电压灵敏度：U0/Ui=k=2.080010-6=1.6mv/Ui，U0=1.6

11、mVUi5V=8(mV)电路中，A1、A2、A3运放组成同相输入并串联差动放大器，放大倍数为 KF=102041.1281000)2020(1)1(21sfhffRRRRR =625 则最大应变时电路输出端电压为 U0=8 mV625=5000 mV=5V因0100kPa压力对应05V输出,当输出端电压为3.2V时，有 p=(3.25)100=64(kPa)传感器原理及应用 6.用标准压力表来校准工业压力表时，应如何选 用标准压力表精度等级？可否用一台精度等级 为0.2级，量程为025 M P a的标准表来检验 一台精度等级为1.5级，量程为02.5 M P a 的压力表？为什么？解：选择标准

12、压力表来校准工业用压力表时，首先两者的量程要接近，并且标准表的精度等级要高于被校表的精度等级，至少要高一个等级。题中的标准表精度等级为0.2级，量程为025 M P a，则该标准表可能产生的最大绝对误差为：传感器原理及应用 max1=（25-0）0.2%=0.05（M P a）被校表精度等级为1.5，量程为02.5 M P a，其可能产生的最大绝对误差为：max2=（2.5-0）1.5%=0.0375（M P a）显然，max1 max2 这种选择是错误的，因为虽然标准表的精度等级较高，但是它的量程太大，故不符和选择原则。传感器原理及应用 例：用液位计测量开口容器内的液位，其最低液位和最高液位到仪表的距离分别为h1=1m和h2=3m，若被测介质的密度为=980Kg/m3，求：1.变送器的量程为多少？2.是否需要迁移?迁移量为多少?3.如液面的高度h=2.5m，液位计的输出为多少？(输出 信号为420mA。)