《传感器与自动检测技术》 试题纸（第 1 页 共 1 页）
根据计算可知要使输出电压大于10mV，则可采用差动全桥方式连接。
（2）有一个金属热电阻，分度号为Pt100，采用三线制电桥，R1=R2=R3=100Ω，供电电压
为5V。 1)
试画出测试电路。 2) 该电阻是何种材料。
3) 0℃时的阻值 4) –40℃及+40℃时的电阻值（查分度表）
5) 计算t=+40℃时电桥的开路输出电压UO（不考虑调零电位器和调满度电位器的影响） 解答：1）测试电路如图2-1所示。
2) 该电阻是铂金属材料。 3）0℃时的阻值为100Ω。 4) –40℃时的电阻值84.27Ω； +40℃时的电阻值115.54Ω
5）t=+40℃时测量臂电阻的变化
∆R=R40-R0=15.54Ω
电桥的输出： U∆R图2-1
4RU=1⨯15.54
⨯5=194.25（m
V）三线制电桥测量电路
0=
1i04100
（3） 变间隙电容传感器的测量电路为运算放大器电路，如图3-1所示。传感器的起始电
容量CX0=20pF，定动极板距离d0=1.5㎜，运算放大器为理想放大器，Rf极大，输入电压ui=5sinωt（V）。求当电容传感器动极板上输入一位移量△x=0.15㎜使d0减少时，电路输出电压uO为多少？ 解答：由运算放大器工作原理可得
U0=-
C0
CUi x
对于平板式电容器来说， CA
x=
εd,则CεA
x0=
x
d
则 U0=-
C0CU=-C0U
iiεA
dx x将CεA
X0==-
d,dx=1.65代入上式计算得:
UC00=-
CU=-C0U
iidxxCx0d0
=-20⨯5sinωt20⨯1.5
⨯1.65=-5.5sinωt(V)
（4）压电式单向脉动力传感器测一正弦变化的力，压电元件用两片压电陶瓷并联，压电常
数为200x10-12
C/N，电荷放大器反馈电容Cf=2000pF，测的输出电压uo=5sinωt（V）。求：1）该压电传感器产生的电荷Q为多少？ 2）此时作用在其上的正弦脉动力为多少？
解答：根据题意压电元件是两片压电陶瓷并联，所以总电荷是单个压电元件电荷的两倍，即Q=2QXX,
根据电荷放大器的输出UO=-
Q
C，得f
Q=-UO⨯Cf=-5sinωt⨯2000⨯10-12=-1⨯10-8sinωt(C)，
QXX=dZZ⋅FZ=Q,得压电传感器受到的作用力
111⨯10-8
F=FZ=2Q⨯d=--12
sinωt=-25sinωt(N) ZZ2⨯200⨯10
（5）如图5-1所示为镍铬—镍硅热电偶测温电路，A＇、B＇为补偿导线，Cu为铜导线，已
知t1=40℃， t2=0℃， t3=40℃。1）当E3=39.314mV时计算被测点温度t；2）如果A＇、B＇换成铜导线，此时E2=37.702mV，再求被测点温度t。
3）将热电偶直接插到熔融金属同一高度来测量此点的温度，是利用了热电偶的什么定律？如果被测液体不是金属，还能用此方法测量吗？为什么？
答： 1）当A′、B′为补偿导线，Cu为铜导线时。热电偶的冷端温度为 t2=0.0℃，此时仪表的指示39.314mV即为热端温度t相对于0.0℃热电势，即
E=EAB(t,0)=39.314mV,查分
度表可得被测点温度t ≈ 950℃。
2）如果将A′、B′换成铜导
图5-1 热电偶测量炼钢炉熔融金属某一点温度
线，此时热电偶的冷端温度即变为t1=40℃，此时仪表的指示为E=EAB(t,40)=37.702mV，根据中间温度定律即可求得测量端相对于0℃的热电势：
EAB(t,0)=EAB(t,40)+EAB(40,0)=37.702+1.611=39.313mV
查分度表可得被测点温度t ≈ 950℃。
3）将热电偶直接插到熔融金属同一高度来测量此点的温度，是利用了热电偶的中间导体定律，如果被测液体不是金属，就不能用此方法来测量？因为不满足热电偶的基本定律要求。
附1: 铂热电阻分度表
分度号Pt100 R（0℃）=100Ω
附2 : K型（镍铬—镍硅）热电偶分度表 （参考端温度为0℃）