qitCtg5MQ2

Мост отградуирован для работы в пределах 0…500 °C с внешним сопротивлением 15 Ом. Определить погрешность, вносимую изменением сопротивле-

ния проводов, при колебаниях окружающей температуры –10…+30 °C для измеряемой температуры +100 °C.

Ответ: –0.08 °C; +0.25 °C.

10. Отклонение номинального сопротивления чувствительного элемента платинового термометра от его номинального значения не должно превы-

шать ±0.05 %. Определить погрешность в градусах Цельсия, вызванную от-

клонением номинала сопротивления от R0 , если R0 = 100 Ом, и температур-

ный коэффициент платины 3.92 . 10–3 К–1 .

Ответ: ±0.13 °C.

11. Подсчитать абсолютную погрешность в градусах Цельсия, вносимую отклонением сопротивления R0 чувствительного элемента медного термо-

метра сопротивления на 0.1 % от его номинального значения 53 Ом. Темпе-

ратурный коэффициент принять равным 4.25 . 10–3 К–1 .

Ответ: ±0.24 °C.

12. С помощью платинородий-платиновой термопары были измерены значения ее термоЭДС (Е) в точке плавления цинка (415 °C) – Е1 = 3.347 мВт;

в точке плавления сурьмы (630.5 °C) – Е2 = 5.430 мВт и в точке затвердева-

ния меди (1083 °C) – Е3 = 10.41 мВт. Температура свободных концов термо-

пары при этих трех измерениях была +15, +17 и +20 °C соответственно.

Найти исправленные значения термоЭДС, соответствующие температуре свободных концов 0 °C.

Ответ: 3.429 мВ; 5.524 мВ; 10.43 мВ.

13. Рассчитать схему для автоматического ввода поправки пирометрическому милливольтметру с термопарой хромель-алюмель (ХА) на влияние температуры свободных концов термопары, которые достигают значения

100 °C. В качестве чувствительного элемента схемы используется медный терморезистор R1, сопротивление которого при 0 °C равно 1 Ом. Выполнен-

ные из манганина резисторы R2 = R3 = R4 = 1 Ом. При температуре свобод-

ных концов термопары 0 °C схема находится в равновесии. Найти требуемые для ввода поправки значения напряжения U3-4 и добавочного сопротивления

31

Rд, если питающее мост напряжение равно 1,5 В, а сопротивление милли-

вольтметра 250 Ом. Ответ: 46.8 мВ; 31 Ом.

14. Схема автоматического ввода поправки (см. задачу 13) не обеспечивает полной коррекции влияния температуры свободных концов термопары во всем возможном диапазоне ее изменения ввиду нелинейности характеристики термопары. Определить погрешность от неполной коррекции, если температура свободных концов термопары ХА достигла +50 °C.

Ответ: 5 °C.

15. Милливольтметр с внутренним сопротивлением 300 Ом, подключенный к свободным концам термопары хромель-копель (ХК), показал напряжение 40 мВ. Определить температуру исследуемого объекта, если известно, что сопротивление термопары с удлинительными проводами 2.1 Ом, а тем-

пература свободных концов термопары в момент измерения +22 °C.

Ответ: 518 °C.

16. Термоэлектрический комплект состоит из термопары ХА и милли-

вольтметра с пределами измерения температуры 0…+600 °C при значениях внешнего сопротивления, равных 0.6; 5 и 15 Ом. Выбрать значения внешнего сопротивления и подсчитать значение уравновешивающего сопротивления к вольтметру, если сопротивление проводов (соединительных и удлинительных) равно 3.2 Ом, а сопротивление термопары 0.12 Ом.

Ответ: 5; 1.68 Ом.

17.Определить число витков линейного реостатного преобразователя перемещения, исходя из заданной погрешности от ступенчатости характеристики 0.5 % .

Ответ: 200 витков.

18.Определить порог чувствительности и абсолютную погрешность по входной величине реостатного преобразователя линейного перемещения, если реостат имеет равномерную обмотку с числом витков n = 200, уложенных на каркасе длиной 20 мм.

Ответ: 0.1 мм.

19.Найти приведенную погрешность от ступенчатости характеристики реостатного линейного преобразователя, полное сопротивление которого 500 Ом. Обмотка изготовлена из платиноиридиевого провода с удельным со-

32

противлением ρ = 0.23. 10–6 Ом . м и диаметром 0.2 мм. Средняя длина витка

20 мм.

Ответ: 0.03 %.

20.Определить относительное изменение сопротивления тензорезистора

скоэффициентом тензочувствительности 2.1, если относительная деформа-

ция проволочной решетки тензорезистора равна 10–3 .

Ответ: 0.21 %.

21. Рассчитать выходное напряжение равноплечего одинарного неравновесного моста постоянного тока, в рабочее плечо которого включен тензорезистор с коэффициентом тензочувствительности 2; проволока тензорезистора подвергнута деформации, относительное значение которой 10–6 . При отсут-

ствии деформации мост уравновешен. Напряжение питания моста 10 В. Ответ: 5 мВ.

22.Рассчитать диапазон изменения емкости плоского двухобкладочного емкостного измерительного преобразователя влажности, если диэлектрическая проницаемость исследуемой среды при изменении влажности изменяется в пределах 10…30; площадь пластин преобразователя 30 см; расстояние между пластинами 1 см.

Ответ: 266…797 пФ.

23.Определить порог чувствительности в градусах и погрешность от ступенчатости характеристик реостатного преобразователя, имеющего равномерную обмотку, уложенную на каркасе радиусом 50 мм с предельным уг-

лом поворота движка 300°. Обмотка выполнена изолированным константановым проводом, диаметр которого 0.5 мм.

Ответ: 0.2 °С; 0.55 %.

24. Определить приращение сопротивления тензорезистора, вызванное деформацией стальной детали (E = 2.2 . 105 МН/м2 ) при механическом напряжении, равном 7.7 МН/м2. Тензорезистор выполнен из константановой проволоки с начальным сопротивлением 100 Ом и коэффициентом тензочувствительности 2.

Ответ: 0.007 Ом.

25. Оценить температурную погрешность тензорезистора, вызванную изменением окружающей температуры в пределах ±10 °C. Проволочная ре-

33

шетка тензорезистора выполнена из константана с температурным коэффи-

циентом 50 . 10–6 К–1 и начальным сопротивлением 200 Ом.

Ответ: ±0.05 %.

26. Решетка тензорезистора выполнена из нихромовой проволоки с тем-

пературным коэффициентом 110 . 10–6 К–1 . Определить температурную по-

грешность при изменении окружающей температуры на ±20 °C, если сопро-

тивление решетки при отсутствии измеряемой деформации равно 400 Ом.

Ответ: ±0.22 %.

27. Упругий элемент динамометра представляет собой пластинку из ста-

ли с площадью поперечного сечения 50 мм2, растягиваемую измеряемой си-

лой. Определить относительное изменение сопротивления тензорезистора из константановой проволоки (коэффициент тензочувствительности 2), наклеенного на эту пластинку, если предельное значение измеряемой силы 5.5 Н.

Ответ: 0.1.

28. Рассчитать переменную высоту и изобразить графически форму каркаса функционального реостатного преобразователя линейного перемещения с характеристикой вида R = lg x при изменении перемещения x в пределах от 1 до 10 мм. Для обмотки выбран платиноиридиевый провод с удельным со-

противлением ρ = 0.23 . 10–6 Ом . м; диаметр изолированного провода

0.28мм. Толщина каркаса 1.12 мм.

Ответ: (24.2/x) – 2.

29.Подсчитать абсолютное приращение сопротивление тензорезистора за счет относительной деформации 0.1 %. Материал тензорезистора – константан (коэффициент тензочувствительности 2), начальное сопротивление

400 Ом.

Ответ: 0.8 Ом.

30.Емкостный измерительный преобразователь плоскопараллельного типа включен в измерительную схему под напряжением 50 В. Определить обратное механическое воздействие за счет взаимного притяжения его пла-

стин, если воздушный зазор равен 0.1 мм, а площадь пластин 5 см2. Оценить

вносимую при этом погрешность, если максимальное значение измеряемой силы 10 Н.

Ответ: 5.5 . 10–4 Н; 0.0055 %.

34

31. Определить значение рабочего напряжения, подаваемого на пластины емкостного преобразователя, исходя из допустимой погрешности от взаимного притяжения пластин 0.05 %. Преобразователь представляет собой плоский конденсатор с площадью пластин 10 см2 и начальным воздушным зазором 0.1 мм. Предельное значение измеряемой силы 5 Н.

Ответ: 23.4 В.

Вопросы для самоконтроля ОСНОВЫ ТЕОРИИ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ

1.К преобразователям электрических величин в электрические величины относятся:

1)преобразователи формы сигналов;

2)параметрические преобразователи;

3)генераторные преобразователи.

2.К масштабным преобразователям относятся:

1)модуляторы, демодуляторы;

2)измерительные усилители;

3)АЦП и ЦАП.

3.Преобразователь, на который непосредственно воздействует измеряемая величина, называется:

1)первичным;

2)вторичным;

3)промежуточным.

4.Датчик – это преобразователь:

1)первичный;

2)промежуточный;

3)базовый.

5.Преобразователями формы сигналов не являются:

1)АЦП;

2)ЦАП;

3)измерительные трансформаторы тока.

6.Какие из преобразователей неэлектрических величин в электрические величины требует наличия дополнительного источника энергии:

1)генераторные;

2)параметрические;

35

3)масштабные?

7.Что является выходной величиной генераторных преобразователей:

1)активное сопротивление;

2)взаимная индуктивность;

3)ЭДС?

8.Какие преобразователи используют энергию объекта, не требуя дополнительного источника энергии:

1)параметрические;

2)генераторные;

3)преобразователи формы сигналов?

9.К параметрическим преобразователям не относятся следующие преобразователи:

1)пьезоэлектрические;

2)терморезистивные;

3)реостатные.

10.К генераторным преобразователям относятся следующие преобразо-

ватели:

1)фотоэлектрические;

2)магнитоупругие;

3)индуктивные.

11.Погрешность градуировки является одной из составляющих погреш-

ности:

1)основной;

2)дополнительной;

3)случайной.

12.Метрологические характеристики делятся:

1)на явные и неявные;

2)статические и динамические;

3)точные и неточные.

13.Какая зависимость функции преобразования для ИП, применяемых в ИИС, наиболее желательна:

1)квадратичная;

2)линейная;

3)логарифмическая?

36

14.Вид уравнения преобразования, который указывается в паспорте ИП, называется характеристикой:

1)нормальной;

2)номинальной;

3)нормированной.

15.По какой формуле определяется абсолютная погрешность:

1)∆ = X – Xи;

2)δ = 100∆/X;

3)γ = 100∆/XN,

где X – результат измерения; Xи – истинное значение измеряемой величины;

XN – нормирующее значение.

16.По какой формуле определяется приведенная погрешность:

1)∆ = X – Xи;

2)δ = 100∆ /X ;

3)γ = 100∆ /XN,

где X – результат измерения; Xи – истинное значение измеряемой величины;

XN – нормирующее значение.

17.Статической погрешностью называют погрешность СИ:

1)при нормальных условиях работы;

2)вызванную отступлением от нормальных условий;

3)при измерении неизменяющейся во времени величины.

18.Основная погрешность – это погрешность СИ:

1)при нормальных условиях работы;

2)вызванная отступлением от нормальных условий;

3)изменяющаяся во времени.

19.Аддитивная погрешность (абсолютная) при увеличении измеряемой величины:

1)увеличивается;

2)не изменяется;

3)уменьшается.

20.Аддитивную погрешность часто называют погрешностью:

1)чувствительности;

2)полной шкалы;

3)нуля.

37

21.Мультипликативная погрешность (абсолютная) при увеличении измеряемой величины:

1)увеличивается;

2)не изменяется;

3)носит колебательный характер.

22.Погрешностью чувствительности часто называют погрешность:

1)аддитивную;

2)мультипликативную;

3)систематическую.

23.Чувствительность ИП в общем случае определяется формулой:

1)S = dy/dx;

2)S = ∆y/x;

3)S = x/y.

24.Под понятием “ порог чувствительности” понимается:

1)производная от выходного сигнала по входному преобразуемому параметру;

2)минимальное значение входной преобразуемой величины, способное вызвать заметное изменение выходного сигнала ИП;

3)максимальное значение выходного сигнала ИП.

25.Динамические характеристики, по которым можно восстановить входной преобразуемый сигнал по полученному выходному сигналу, называются:

1)полными;

2)частными;

3)основными.

26.Для ИП с линейной характеристикой и чувствительностью S уравнение преобразования имеет вид:

1)y(t) = Sx(t);

2)x(t) = Sy(t);

3)y(t) = (1/S)x(t).

27.Выходным сигналом дифференциального ИП являются:

1)разность выходных сигналов отдельных частей ИП;

2)сумма выходных сигналов отдельных частей ИП;

3)произведение выходных сигналов отдельных частей ИП.

38

ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ НЕЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН

1. Температурный коэффициент металлов находится в пределах: 1) 4 · 102…6 · 102 К– 1;

2.В каком диапазоне изменения температуры могут применяться стандартные платиновые терморезисторы:

1)от –270 до 0 ºC;

2)от –260 до 1100 ºС;

3)от 1000 до 3300 ºC?

3.Для измерения какого диапазона температур применяются стандартные терморезисторы из меди:

1)от 0 до 500 ºC;

2)от 200 до 1100 ºC;

3)от –200 до 200 ºC?

4.Каков температурный коэффициент меди:

1)4.26 · 10– 3 К–1 ;

2)4.26 · К–1 ;

3)4.26 · 10– 3 К–1 ?

5.Каково основное преимущество проводниковых терморезисторов:

1)большой температурный коэффициент сопротивления;

2)малый температурный коэффициент сопротивления;

3)линейная характеристика преобразования?

6.Аналитически функция преобразования платиновых резисторов для диапазона отрицательных температур имеет вид:

1)R0 (1+A+Bt2 +Ct3 (t–100));

2)R0(1+At+Bt3 );

3)R0A2.

7.Зависимость сопротивления полупроводников от температуры в ин-

тервалах, не превышающих 100 ºС, определяется выражением: 1) ATb(B/T);

39

2)ATbexp(B/T);

3)Aexp(T).

8.На чем основан принцип действия реостатных преобразователей:

1)на изменении электрического сопротивления проводника под влиянием входного перемещения;

2)изменении электрического сопротивления проводника под влиянием входного напряжения;

3)изменении электрического тока под влиянием входного сопротивле-

ния?

9.К чему должен быть устойчив материал проволоки в каркасе реостатных преобразователей:

1)к перемещению;

2)истиранию;

3)высыханию?

10.В каких пределах лежит погрешность дискретности современных реостатных преобразователей:

1)±(от 0.05 до 0.5) %;

2)±(от 0.5 до 5) %;

3)±(от 1 до 5) %?

11.Какие свойства ограничивает наличие подвижного контакта в реостатных ИП:

1)механические;

2)динамические;

3)статические?

12.В чем заключается тензоэффект:

1)в изменении механического напряжения под действием вызываемого активного сопротивления;

2)изменении тока под действием вызываемого механического напря-

жения;

3)изменении активного сопротивления проводника под действием вызываемого в нем механического напряжения?

13.Какова особенность тензочувствительных преобразователей:

1)будучи размещенным (наклеенным) на объекте, преобразователь невозможно переместить и использовать повторно;

40