1.金屬電阻應變片與半導體材料的電阻應變效應有什麼不同?
答：金屬電阻的應變效應主要是由於其幾何形狀的變化而產生的，半導體材料的應變效應則主要取決於材料的電阻率隨應變所引起的變化產生的。
2.直流測量電橋和交流測量電橋有什麼區別?
答：它們的區別主要是直流電橋用直流電源，只適用於直流元件，交流電橋用交流電源，適用於所有電路元件。
3.熱電阻測量時採用何種測量電路?為什麼要採用這種測量電路?說明這種電路的工作原理。
答：通常採用電橋電路作為測量電路。為了克服環境溫度的影響常採用下圖所示的三導線四分之一電橋電路。
由於採用這種電路，熱電阻的兩根引線的電阻值被分配在兩個相鄰的橋臂中，如果，則由於環境溫度變化引起的引線電阻值變化造成的誤差被相互抵消。
熱電阻的測量電路
4.採用阻值為120ω靈敏度係數k=2.0的金屬電阻應變片和阻值為120ω的固定電阻組成電橋，供橋電壓為4v，並假定負載電阻無窮大。
當應變片上的應變分別為1和1 000時，試求單臂、雙臂和全橋工作時的輸出電壓，並比較三種情況下的靈敏度。
解：單臂時，所以應變為1時/v，應變為1000時應為/v；雙臂時，所以應變為1時/v，應變為1000時應為/v；全橋時，所以應變為1時/v，應變為1000時應為/v。從上面的計算可知：
單臂時靈敏度最低，雙臂時為其兩倍，全橋時最高，為單臂的四倍。
5.採用阻值r=120ω靈敏度係數k=2.0的金屬電阻應變片與阻值r=120ω的固定電阻組成電橋，供橋電壓為10v。
當應變片應變為1000時，若要使輸出電壓大於10mv，則可採用何種工作方式（設輸出阻抗為無窮大）？
解：由於不知是何種工作方式，可設為n，故可得：
mv得n要小於2，故應採用全橋工作方式。
6.如圖所示為一直流電橋，供電電源電動勢e=3v，r3=r4=100ω，r1和r2為同型號的電阻應變片，其電阻均為50ω，靈敏度係數k=2.0。
兩隻應變片分別貼上於等強度梁同一截面的正反兩面。設等強度梁在受力後產生的應變為5 000，試求此時電橋輸出端電壓u0。
題6**：此電橋為輸出對稱電橋，故/mv
7.光敏電阻有哪些重要特性，在工業應用中是如何發揮這些特性的？
答：光敏電阻是採用半導體材料製作，利用內光電效應工作的光電元件。它的重要特性是在無光照時阻值非常大，相當於斷路，有光照時阻值變得很小，相當於通路。
在工業應用中主要就是通過光的變化來各種電路的控制。
1.試分析變面積式電容感測器和變間隙式電容的靈敏度?為了提高感測器的靈敏度可採取什麼措施並應注意什麼問題?
答：如圖所示是一直線位移型電容式感測器的示意圖。
當動極板移動△x後，覆蓋面積就發生變化，電容量也隨之改變，其值為
c=εb（a-△x）/d=c0-εb·△x/d （1）
電容因位移而產生的變化量為
其靈敏度為
可見增加b或減小d均可提高感測器的靈敏度。
直線位移型電容式感測器
2.為什麼說變間隙型電容感測器特性是非線性的?採取什麼措施可改善其非線性特徵?
答：下圖為變間隙式電容感測器的原理圖。圖中1為固定極板，2為與被測物件相連的活動極板。
當活動極板因被測引數的改變而引起移動時，兩極板間的距離d發生變化，從而改變了兩極板之間的電容量c。
設極板面積為a，其靜態電容量為，當活動極板移動x後，其電容量為
1)當x< 則 (2)
由式（1）可以看出電容量c與x不是線性關係，只有當 x<3.有一平面直線位移差動感測器特性其測量電路採用變壓器交流電橋，結構組成如圖所示。電容感測器起始時b1=b2=b=200mm，a1=a2=20mm極距d=2mm，極間介質為空氣，測量電路u1=3sinωtv，且u=u0。
試求當動極板上輸入一位移量△x=5mm時,電橋輸出電壓u0。
題3**：根據測量電路可得
/mv4.變間隙電容感測器的測量電路為運算放大器電路，如圖所示。c0=200pf，感測器的起始電容量cx0=20pf,定動極板距離d0=1.
5mm,運算放大器為理想放大器(即k→∞,zi→∞),rf極大,輸入電壓u1=5sinωtv。求當電容傳感動極板上輸入一位移量△x=0.15mm使d0減小時,電路輸出電壓u0為多少?
解：由測量電路可得
/v5.如圖3-22所示正方形平板電容器,極板長度a=4cm,極板間距離δ=0.2mm.
若用此變面積型感測器測量位移x,試計算該感測器的靈敏度並畫出感測器的特性曲線.極板間介質為空氣,。
解：這是個變面積型電容感測器，共有4個小電容併聯組成。
/pf (x的單位為公尺)
/pf1．什麼是金屬導體的熱電效應?試說明熱電偶的測溫原理。
答：熱電效應就是兩種不同的導體或半導體a和b組成乙個迴路，其兩端相互連線時，只要兩結點處的溫度不同，迴路中就會產生乙個電動勢，該電動勢的方向和大小與導體的材料及兩接點的溫度有關。熱電偶測溫就是利用這種熱電效應進行的，將熱電偶的熱端插入被測物，冷端接進儀表，就能測量溫度。
2．試分析金屬導體產生接觸電動勢和溫差電動勢的原因。
答：當a和b兩種不同材料的導體接觸時，由於兩者內部單位體積的自由電子數目不同(即電子密度不同)，因此，電子在兩個方向上擴散的速率就不一樣。現假設導體a的自由電子密度大於導體b的自由電子密度，則導體a擴散到導體b的電子數要比導體b擴散到導體a的電子數大。
所以導體a失去電子帶正電荷，導體b得到電子帶負電荷，於是，在a、b兩導體的接觸介面上便形成乙個由a到b的電場。該電場的方向與擴散進行的方向相反，它將引起反方向的電子轉移，阻礙擴散作用的繼續進行。當擴散作用與阻礙擴散作用相等時，即自導體a擴散到導體b的自由電子數與在電場作用下自導體b到導體a的自由電子數相等時，便處於一種動態平衡狀態。
在這種狀態下，a與b兩導體的接觸處就產生了電位差，稱為接觸電動勢。對於導體a或b，將其兩端分別置於不同的溫度場t、t0中(t> t0)。在導體內部，熱端的自由電子具有較大的動能，向冷端移動，從而使熱端失去電子帶正電荷，冷端得到電子帶負電荷。
這樣，導體兩端便產生了乙個由熱端指向冷端的靜電場。該電場阻止電子從熱端繼續跑到冷端並使電子反方向移動，最後也達到了動態平衡狀態。這樣，導體兩端便產生了電位差，我們將該電位差稱為溫差電動勢。
3．簡述熱電偶的幾個重要定律，並分別說明它們的實用價值。
答：一是勻質導體定律：如果熱電偶迴路中的兩個熱電極材料相同，無論兩接點的溫度如何，熱電動勢為零。根據這個定律，可以檢驗兩個熱電極材料成分是否相同，也可以檢查熱電極材料的均勻性。
二是中間導體定律：在熱電偶迴路中接入第三種導體，只要第三種導體的兩接點溫度相同，則迴路中總的熱電動勢不變。它使我們可以方便地在迴路中直接接入各種型別的顯示儀表或調節器，也可以將熱電偶的兩端不焊接而直接插入液態金屬中或直接焊在金屬表面進行溫度測量。
三是標準電極定律：如果兩種導體分別與第三種導體組成的熱電偶所產生的熱電動勢已知，則由這兩種導體組成的熱電偶所產生的熱電動勢也就已知。只要測得各種金屬與純鉑組成的熱電偶的熱電動勢，則各種金屬之間相互組合而成的熱電偶的熱電動勢可直接計算出來。
四是中間溫度定律：熱電偶在兩接點溫度t、t0時的熱電動勢等於該熱電偶在接點溫度為t、tn和tn、t0時的相應熱電動勢的代數和。中間溫度定律為補償導線的使用提供了理論依據。
4．試述熱電偶冷端溫度補償的幾種主要方法和補償原理。
答：熱電偶冷端溫度補償的方法主要有：一是冷端恆溫法。
這種方法將熱電偶的冷端放在恆溫場合，有0℃恆溫器和其他恆溫器兩種；二是補償導線法。將熱電偶的冷端延伸到溫度恆定的場所(如儀表室)，其實質是相當於將熱電極延長。根據中間溫度定律，只要熱電偶和補償導線的二個接點溫度一致，是不會影響熱電動勢輸出的；三是計算修正法。
修正公式為：；四是電橋補償法。利用不平衡電橋產生的電動勢補償熱電偶因冷端波動引起的熱電動勢的變化，工作原理如下圖所示。
圖中，e為熱電偶產生的熱電動勢，u為迴路的輸出電壓。迴路中串接了乙個補償電橋。r1~r5及rcm均為橋臂電阻。
rcm是用漆包銅絲繞製成的，它和熱電偶的冷端感受同一溫度。r1~r5均用錳銅絲繞成，阻值穩定。在橋路設計時，使r1=r2，並且r1、r2的阻值要比橋路中其他電阻大得多。
這樣，即使電橋中其他電阻的阻值發生變化，左右兩橋臂中的電流卻差不多保持不變，從而認為其具有恆流特性。線路設計使得i1=i2=i/2=0.5ma。
迴路輸出電壓u為熱電偶的熱電動勢e、橋臂電阻rcm的壓降urcm及另一橋臂電阻r5的壓降ur5三者的代數和：
當熱電偶的熱端溫度一定，冷端溫度公升高時，熱電動勢將會減小。與此同時，銅電阻rcm的阻值將增大，從而使urcm增大，由此達到了補償的目的。
自動補償的條件應為
5．用鎳鉻-鎳矽(k)熱電偶測量溫度，已知冷端溫度為40℃，用高精度毫伏表測得這時的熱電動勢為29.188mv，求被測點的溫度。
解：由鎳鉻-鎳矽熱電偶分度表查出e(40，0)=1.638mv，根據式(5-2-1)計算出
再通過分度表查出其對應的實際溫度為
℃6．已知鉑銠10-鉑(s)熱電偶的冷端溫度t0＝25℃，現測得熱電動勢e(t，t0)＝11.712mv，求熱端溫度是多少度?
解：由鉑銠10-鉑熱電偶分度表查出e(25，0)=0.161mv，根據式(5-2-1)計算出
再通過分度表查出其對應的實際溫度為
℃7．已知鎳鉻-鎳矽(k)熱電偶的熱端溫度t＝800℃，冷端溫度t0＝25℃，求e(t，to)是多少毫伏?
解：由鎳鉻-鎳矽熱電偶分度錶可查得e(800，0)=33.275mv，e(25，0)=1.024 mv，故可得
e(800，5)=33.275-1.024=32.251mv
8．現用一支鎳鉻-康銅(e)熱電偶測溫。其冷端溫度為30℃，動圈顯示儀表(機械零位在0℃)指示值為400℃，則認為熱端實際溫度為430℃，對不對?為什麼?正確值是多少?
解：不對，因為儀表的機械零位在0℃，正確值為400℃。
9．如圖5.14所示之測溫迴路，熱電偶的分度號為k，毫伏表的示值應為多少度?
答：毫伏表的示值應為(t1-t2-60)℃。
10．用鎳鉻-鎳矽(k)熱電偶測量某爐溫的測量系統如圖5.15所示，已知：冷端溫度固定在0℃，t0＝30℃，儀表指示溫度為210℃，後來發現由於工作上的疏忽把補償導線，相互接錯了，問：
爐溫的實際溫度t為多少度?
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