传感器与传感器技术何道清第二版(6)

2020-02-20 18:03

的机械零位在0℃时,这时指示值为400℃,则认为换热器内的温度为430℃对不对?为什么?正确值为多少度?

解 认为换热器内的温度为430℃不对。

设换热器内的温度为t,实测热电势为E(t,30),根据显示仪表指示值为400℃,则有E(t,30)= E(400,0),由中间温度定律并查镍铬-铜镍(E型)热电偶分度表,有

E(t,0)= E(t,30)+ E(30,0)= E(400,0)+ E(30,0)=28943+1801=30744?V 反查镍铬-铜镍热电偶分度表,得换热器内的温度t=422.5℃

7—26 热电偶温度传感器的输入电路如习题7-26图所示,已知铂铑-铂热电偶在温度

0~100℃之间变化时,其平均热电势波动为6μV/℃,桥路中供桥电压为4V,三个锰铜电阻(Rl、R2、R3)的阻值均为1Ω,铜电阻的电阻温度系数为α=0.004/℃,已知当温度为0℃时电桥平衡,为了使热电偶的冷端温度在0~50℃范围其热电势得到完全补偿,试求可调电阻的阻值只R5。 解:热电偶冷端补偿电势

E(t,0)=kt,

习题图7-26

式中,k为热电偶灵敏度(k=6?V/℃),

而补偿电桥输出电压(见习题图7-26)

U0?冷端补偿时有

Ui?RUR?tUi????t4R4R4

Ui4k4?6?t?Ui???6000?V4?0.004=6mV

根据电桥电路,其等效电路为R1、Rcu和R2、R3分别串联后再并联,然后与电源、R5串联,桥臂电阻串并联后为1Ω,由此可得

1×Ui =1?E/(R+1)

所以

R=E/ Ui?1=4000/6?1=665.7(Ω)

7—28 有一台数字电压表,其分辨力为100?V/1个字,现与Cul00热电阻配套应用,测量范围为0~100℃,试设计一个标度变换电路,使数字表直接显示温度数值。

解 利用Cul00热电阻测温,测温范围为0~100℃时,其电阻变化100~142.8?,即电阻满度变化值?Rt=42.8?。数字电压表分辨力为100?V/1个字,若要使数字表直接显示温度数值,当被测温度为满度值100℃时,要显示“100”这个数字,电压表需要输入电压为100?100=10000?V=10mV。现在的任务就是要将“42.8?”转换为“10mV”,这种转换电路(即标度变换电路)可选电子电桥电路,如题解图7—28所示。

kt?题解7-28 电阻信号的标度变换(R-V变换)

根据不平衡电桥原理(题解图7—28),可得

EEUo?Rt?RoR?RtR?Ro

当被测温度处于下限(0℃)时,有Rt=Rt0=R0,则

EE?R?Rt0R?R0

桥路设计时取R>>R0,那么在被测温度处于非下限时有

EEI1???I2?IR?RtR?R0

于是

Uo=I(Rt?R0)=I(?Rt)

上式说明了可由不平衡电桥的转换关系,通过改变桥路参数来实现标度变换。 根据前面分析,有

U10I?o??0.234(mA)?R142.80

显然通过适当选取E或R便可得到I=0.234mA。当取R=20k?时,电源电压E为

E?I?(R?R0)?0.234?(20000?100)?4703.4mV?4.7V


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