检测技术及仪表习题答案

号 案 号 案 第一章 测量技术及误差理论基础习题答案 1. 题1234

答×√××

2.

题1234567 答CBCDDAB 、A、A

3.

1、解：

20?8K1??2.4 mA/kpa

7?217?14K2??1.5 mA/kpa

10?8

Ee?

Ii?Ii/maxI上?I下?100%?10?6?100%?20 ?04．答：

由仪表的输入量发生变化，引起输出值的变化，即动态响应。

一阶传器的单位阶跃响应

二阶仪表阶跃响应性能指标

上升时间 tr、 响应时间ts 、峰值时间tp 、超调量?

5．解：

???ymaxy上?y下?100%

???2.5℃?ymax???%?(y上?y下)??0.5%??400?（?100）

允许基本误差是-0.5%≤δ允≤0.5%

6． 答： 区别： 引用误差：就是测量仪表在量程范围内某点的示值的绝对误差与其量程的比值百分数。对于一个测量仪表，有无穷多个引用误差。

基本误差：在测量仪表量程范围内，输出量和理论值的最大偏差值与量程比值的百分数，称做仪表的基本误差。对于一个测量仪表，只有一个基本误差。

联系：

引用误差的最大值，就是仪表的基本误差。

7． 解：

? ???ymaxy上?y下?100%

1?100%?200℃ 0.5% ? M?y上?y下?

由题意得：

y下??200?25%??50℃ y上?150℃

8． 解：

i. 选A、B表的量程都大于被测压力，量程都满足要求 ii. A、B表可能产生的最大绝对误差为： ?Aman??0.5%?(10000?0)??50Pa

?Bman??1.0%?(3000?0)??30Pa

??Amax??Bmax

?选B表测量精度高

第二章习题答案 1．水银不易氧化、不沾玻璃、易提纯，能在很大温度范围内（–36～+365℃）保持液态，特别是在200℃以下，它的体膨胀与温度几乎呈线性关系，水银玻璃温度计的刻度是均匀的。因此常以水银作为感温元件。

若在毛细管中充以加压的氮气，并采用石英玻璃管，则测温上限可达600℃或更高。

2．缓慢提高玻璃管温度计所测量的温度，使感温液断裂部分进入安全包后，再逐渐降温，则感温液逐渐留下来，而气泡留在安全包中，即可消除液柱断裂现象。

3．它的感温元件是用两片线膨胀系数不同的金属片叠焊在一起而成的。双金属受热后，由于两金属的膨胀长度不同而产生弯曲，如图2-3所示。温度越高产生的线膨胀长度差也就越大，因而引起的弯曲角度就越大。

增加双金属片的长度，提高灵敏度。

4．温差电动势和接触电动势。 起主导作用的是温差电动势。

5．1）铂铑10—铂热电偶（S型）。这种热电偶在1300℃（有的国家规定为 1400℃）以下温度范围可以长期使用。在良好的环境下可短期测量1600℃的高温。在所有标准化热电偶中，S型热电偶准确度等级最高，稳定性最好，且测温区域宽，使用寿命长，可用于精密测量和作为标准热电偶，适用于氧化性和惰性气氛中。但价格昂贵，热电动势小，灵敏度低，热电特性曲线非线性较大，不适于还原性气氛和含有金属或非金属蒸气的气氛中。

2）铂铑13—铂热电偶（R型）。R型与S型热电偶相比热电动势稍大（大约15%），但灵敏度仍不高，其他特点相同。

3）铂铑30—铂铑6热电偶（B型）。由于B型热电偶的两热电极均为铂铑合金，因此又称为双铂铑热电偶，可长期测量1600℃的高温，短期可测 1800℃。它的特点是性能稳定，测量精度高，适于在氧化性和惰性气氛中使用，也适合在真空中短期使用。但B型热电偶在还原性气氛中易被侵蚀，热电动势小，灵敏度比S型热电偶还低，且价格昂贵。由于在低温时热电动势极小，因此冷端温度在50℃以下时不需要对冷端温度进行补偿。

4）镍铬—镍硅热电偶（K型）。这是一种在工业中广泛使用的廉金属热电偶，长期使用测温上限可达1000℃，短期测量可达1300℃，适合于氧化性和惰性气氛中使用。其优点是灵敏度高（每变化1℃热电动势变化0.04mV），热电动势是S型的4～5倍，热电特性接近线性，复现性好，抗氧化性强，受辐射影响较小，故常被用于核工业测温。缺点是准确度低，不适用于还原气氛。

5）镍铬硅—镍硅热电偶（N型）。N型热电偶是一种新型镍基合金测温材料，也是国际上近20年来在廉金属热电偶合金材料研究方面取得的惟一重大成果。N型热电偶的测温范围为–200～1300℃，长期使用测温上限为1200℃，短期为1300℃。其优点是：在相同条件下，尤其在1100～1300℃的高温条件下，N型热电偶的高温稳定性及使用寿命较K型热电偶有成倍的提高，且与S型热电偶接近，但其价格仅为S型的1/20；在1300℃以下，高温抗氧化能力强，耐核辐射能力强，耐低温性能也好，可用于其他金属热电偶不能胜任或者过于勉强的场合；在400～1300℃范围内，与K型热电偶相比，N型热电偶的热电特性线性更好。因此，在–200～1300℃整个温度范围内，有全面代替廉金属热电偶和部分取代S型热电偶的趋势。但N型热电偶材料较硬，难于加工，在低温范围内（–200～400℃）的非线性误差较大。

6）镍铬—康铜（E型）。这是一种在标准化热电偶中灵敏度最高的热电偶，可测微小温度的变化，是一种较重要的低温热电偶。适宜在–200～+900℃范围内的氧化性和惰性气氛中使用，尤其适宜在0℃以下使用。在湿度较高的情况下，较其他热电偶耐腐蚀，价格较K型热电偶便宜。其缺点是热电均匀性较差，不能用于还原性介质中。

7）铁—康铜（J型）。这是工业中应用很普遍的热电偶，它价格低廉，灵敏度较高，测量范围较广，在氧化或还原气氛中均可使用，多用于化工厂的温度检测。J型热电偶的测量上限，在氧化性气氛中为750℃，在还原性气氛中为 950℃。但高温条件下，铁热电极的氧化速度加快，因此长期使用温度不宜超过538℃，并且要选用粗线径的热电偶丝。

8）铜—康铜（T型）。这种热电偶是几种标准化热电偶中最便宜的一种，适用于在–200 ～+400℃范围内测温。优点是热电极丝的均匀性好，热电动势较大，线性度好，在低温下具有良好的稳定性，可用于测量–200℃左右的低温，在0～100℃内可作为二等标准仪器。但复制性较差，抗氧化性差，在氧化性气氛中长时间测量不宜超过300℃。

6．由热电偶的工作原理可知，对于一定材料的热电偶来说，其热电动势的大小除与测量端温度有关外，还与冷端温度t0有关。因此，只有在冷端温度t0固定时，热电动势才与测量端温度t成单值函数关系。

7．补偿导线的作用就是延长热电极，即将热电偶的冷端延伸到温度相对稳定区。

各种补偿导线的正极绝缘层均为红色，可以根据负极绝缘层的颜色初步判别补偿导线的类型。

8．工业上一般用比较法校验热电偶。即用被校热电偶和标准热电偶同时测量同一对象的温度，然后比较两者的示值，以确定被校热电偶的基本误差等质量指标。

为了通过清洗除去热电极表面污物，有机物和部分氧化物而改善热电性能延长使用寿命。

9．热电阻主要是利用金属材料的电阻值随温度升高而增大这一特性来测量温度的。

铂电阻Pt100和铜电阻Cu100

10．两线制在测量中引线电阻以及引线电阻的变化会带来附加误差；三线制可以较好地消除引线电阻的影响，测量准确度高于两线制；四线制总能消除引线电阻的影响，但测量比较麻烦，主要用于高精度温度检测。所以一般测量中，要用三线制，而不用两线制和四线制。

11．热电阻的基本参数有：测量范围、R0及允许误差、W100及允许误差。 热电阻的基本特性是电阻随温度升高而增大。

热电阻的温度特性有三种：列表法、作图法、数学表示法。

12．

为了避免电流过高时，热电阻发热，产生自热误差，影响测量精度。 13．AD590是二端电流源器件，它的输出电流与器件所处的热力学温度（K）成正比，其温度系数为1μA/K，0℃时该器件的输出电流为273μA，AD590的工作温度为–55～+150℃，外接电源电压在4～30V内任意选定。当所加电压变化时，其输出电流基本不受影响。

14．接触方式有四种，按照测量误差由小到大的顺序排列是：等温线接触、片接触、分立接触、点接触。

15．主要误差是由于管道内外有温差存在，有热量沿感温元件向外导出（即引热损失），使得感温元件感受到的温度比流体真实温度要低，即产生了导热误差。

为减小导热误差，保证测量的准确性，在进行管道中流体温度的测量时，感温元件应遵循如下安装原则：

1）应该把感温元件的外露部分用保温材料包起来以提高其温度，减小导热误差。

2）感温元件应逆着介质流动方向倾斜安装，至少应正交，切不可顺流安装。 3）感温元件应有足够的插入深度。

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