自动检测技术第四章作业及答案

题4.3应变式压力变送器测压原理是什么？金属应变片和半导体应变片有什么不同点？解：将金属应变片贴在弹性元件上，当被测压力作用在弹性元件上时产生弹性变形，则应变电阻同时产生应变，从而引起电阻值发生变化，最后通过测量电路将其转换为相应的电压或电流信号，则被测压力与输出电信号成对应关系。金属应变片的原理是应变效应，主要通过改变金属丝的长度和截面积改变阻值。半导体应变片的原理是压阻效应，主要通过改变半导体电阻率改变阻值。题4.9若被测压力变化范围为0.5～1.4MPa，要求测量误差不大于压力示值的5％。可供选择的压力表规格有：量程为0～1.6MPa，0～2.5MPa，0～4MPa，精度等级为：1.0，1.5，2.5级三种。试选择合适量程和精度的压力表？（注：压力表精度等级均指满度误差，共9个规格仪表。）解：压力测量范围P为0.5~1.4MPa，测量误差为压力示值的5%在测量下限时绝对误差最小，Pmin=0.55%=0.025MPa解1：因压力表均为满度误差，故0～1.6MPa最接近被测量程，应选0～1.6MPa压力表。考虑经济性先选2.5级表：P1=1.62.5%=0.04MPa，不符合要求。再考虑1.5级表：P1=1.61.5%=0.024MPaPmin，符合要求。故最后应选择1.5级表，0～1.6MPa压力表。（从经济性考虑）解2：选择0～2.5MPa时，根据Pmin=0.55%=0.025MPa，只有1.0级满足要求。（从不超过满量程3/4考虑）题4.11已知球平面电容差压变送器输出电流CHLHLICCCCI，其中CI为恒流源。如题图4.11所示。感压膜片电极1的挠度y与差压成正比)(LHyppKy，yK为比例系数，2、3为球面形固定电极。试证明输出电流I与差压LHppp成正比。解：设初始状态LHpp时0p，有0CCCHL当LHpp时0p，膜片1靠近球面电极3，则此时HLCC，并可画出等效电路图，见课本P97图4.30，AC为膜片变形后位置和初始位置之间假设的电容值，可求出HC和LC表达式：代入输出电流表达式，化简后可得：CACHLHLICCICCCCI0根据电容定义，AC与膜片挠度y成反比，可写为：yAAC(可近似认为是平板电容简化计算)由I和AC二式及挠度表达式)(yLHppKy可推导出)(AA000LHCyCCAppIKCIyCICCI令A0CyIKCK为常数故证明pKppKILH)(，即I与p成正比。AAHCCCCC0000CCCCCAAL