(传感器原理及应用_第三版_(王化祥_张淑英_)_天津大学_课后答案
传感器技术习题解答
第一章传感器的一般特性
1－1：答：传感器在被测量的各个值处于稳定状态时，输出量和输入量之间的关系称为传感器的静态特性；其主要指标有线性度、灵敏度、精确度、最小检测量和分辨力、迟滞、重复性、零点漂移、温漂。
1－2：答：（1）动态特性是指传感器对随时间变化的输入量的响应特性；
（2）描述动态特性的指标：对一阶传感器：时间常数
对二阶传感器：固有频率、阻尼比。
1－3：答：传感器的精度等级是允许的最大绝对误差相对于其测量范围的百分数，即
A＝ΔA/Y FS＊100％
1－4；答：（1）：传感器标定曲线与拟合直线的最大偏差与满量程输出值的百分比叫传感器的线性度；（2）拟合直线的常用求法有：端基法和最小二乘法。
1－5：答：由一阶传感器频率传递函数w(jw)=K/(1+jωη),确定输出信号失真、测量结果在所要求精度的工作段，即由B/A=K/(1+(ωη)2)1/2,从而确定ω，进而求出f=ω/(2π).
1－6：答：若某传感器的位移特性曲线方程为y1=a0+a1x+a2x2+a3x3+…….
让另一传感器感受相反方向的位移，其特性曲线方程为y2=a0－a1x＋a2x2－a3x3＋……，
则Δy=y1－y2=2(a1x+a3x3+ a5x5……),这种方法称为差动测量法。其特点输出信号中没有偶次项，从而使线性范围增大，减小了非线性误差，灵敏度也提高了一倍，也消除了零点误差。1－7：解：Y FS=200-0=200
由A=ΔA/Y FS＊100％有
A＝4/200＊100％＝2％。
精度特级为2.5级。
1－8：解：根据精度定义表达式：A＝ΔA/Ay FS*100%,由题意可知：A＝1.5％，Y FS＝100
所以ΔA＝A Y
FS
＝1.5
因为 1.4＜1.5
所以合格。
1－9：解：Δhmax＝103－98＝5
Y
FS
＝250－0＝250
故δ
H ＝Δhmax/Y
FS
*100%＝2%
故此在该点的迟滞是2％。
1－10：解：因为传感器响应幅值差值在10％以内，且Wη≤0.5，W≤0.5/η，而w=2πf, 所以 f=0.5/2πη≈8Hz
即传感器输入信号的工作频率范围为0∽8Hz
1－11解：（1）切线法
如图所示，在x=0处所做的切线为拟合直线，其方程为：Y＝a
+KX，
当x=0时，Y＝1，故a
0＝1，又因为dY/dx＝1/(2(1+x)1/2)|
x=0
＝1/2＝K
故拟合直线为：Y＝1＋x/2
最大偏差ΔYmax在x=0.5处，故ΔYmax＝1＋0.5/2-（1＋0.5）1/2＝5/4－（3/2）1/2＝0.025 Y
FS
＝（1＋0.5/2）-1＝0.25
故线性度δ
L ＝ΔYmax/ Y
FS
＊100％＝0.025/0.25＊100％＝0.10＊100％＝10％
（2）端基法：
设Y的始点与终点的连线方程为Y＝a
+KX
因为x=0时，Y＝1，x=0.5时，Y＝1.225，所以a
=1,k=0.225/0.5=0.45
而由 d(y-Y)/dx=d(（1＋x）1/2-(1+0.45x))/dx=-0.45+1/(2（1＋x）1/2)＝0有-0.9（1＋x）1/2＋1＝0
（1/0.9）2＝1+x
x=0.234
ΔYmax=[（1＋x）1/2-(1+0.45x)]|x=0.234=1.11-1.1053=0.0047
Y
FS
＝1+0.45*0.5-1＝0.225
δL端基＝ΔYmax/ Y FS＊100％＝0.0047/0.225＊100％＝2.09％
（3）最小二＊法
由公式
()
()
x
y
k
n
i
n
k
n
i
a
x
x
y
x
x
y
x
x
x
y
x
y
x
a
i
i
i
i
i
i
i
i
i
i
i
*
4695
.0
0034
.1
4695
.0
05
.1
506
.
10
0365
.
10
55
.0
*
6
25
.2
751
.1
*
6
5.1
*
691
.6
0034
.1
05
.1
68
.3
6265
.2
55
.0
*
6
25
.2
55
.0
*
691
.6
5.1
*
751
.1
)
*
*)
2
2
2
2
2
(
(
+
=
=
-
-
=
-
-
=
=
-
-
=
-
-
=
-
∑
∑
-
∑
=
-
∑
-
∑
=
∑
∑
∑
∑∑∑
由 d(y-Y)/dx=d(（1＋x）1/2-(1.0034+0.4695＊x))/dx=-0.4695+1/(2（1＋x）1/2)＝0有x=1/(0.939)2-1=0.134
ΔYmax=[（1＋x）1/2-(1.0034+0.4695x)]|x=0.234=1.065-1.066=-0.001
Y
FS
＝1.0034+0.4695x-1.0034＝0.235
δL二＊法＝ΔYmax/ Y FS＊100％＝0.001/0.235＊100％＝0.0042＊100％＝0.42％
1－12:解：
此为一阶传感器，其微分方程为a
1dy/dx+a
y=b
x
所以时间常数η＝a
1/a
=10s
K=b
0/a
=5*10-6V/Pa
1-13：解：由幅频特性有：
()=
+=
?
??
?
?????
? ?????? ??-ωωξωωω04021
/2
2
2
1K A ()()3125
.1arctan 36
.016.0*7.0*2arctan
012arctan
947
.07056
.01
*421
2
02
2
2
2
64.010006007.010006001-=--=-????
??-==+=
+???
?
???
?
?
?????
? ????? ??-ωωωωξω?
1- 14:解：由题意知：
()
()
()
max
min
max
3%
H j H j H j ωωω-
<因为最小频率为W=0，由图1-14知，此时输出的幅频值为│H （jw ）│/K=1，
即│H （jw ）│=K
(
)
m ax
m ax
013%
0.9719.3620.97
K
K kH z H j ωωω∴-
<<
<
?<-
= ?
1- 15解：
由传感器灵敏度的定义有： K ＝
m mv m
mv x
y μμ/51050==??
若采用两个相同的传感器组成差动测量系统时，输出仅含奇次项，且灵敏度提高了2倍，为20mv/μm.
第二章 应变式传感器
2－1：答：（1）金属材料在受到外力作用时，产生机械变形，导致其阻值发生变化的现象叫金属材料的应变效应。
（2）半导体材料在受到应力作用后，其电阻率发生明显变化，这种现象称为压阻效应。 2－2：答：相同点：它们都是在外界力作用下产生机械变形，从而导致材料的电阻发生变化所；不同点：金属材料的应变效应以机械形变为主，材料的电阻率相对变化为辅；而半导体材料则正好相反，其应变效应以机械形变导致的电阻率的相对变化为主，而机械形变为辅。 2－3：答：金属应变片单位应变引起的应变片电阻的相对变化叫金属应变片的灵敏度系数；它与金属丝应变灵敏度函数不同，应变片由于由金属丝弯折而成，具有横向效应，使其灵敏度小于金属丝的灵敏度。
2－4：答：因为（1）金属的电阻本身具有热效应，从而使其产生附加的热应变；
（2）基底材料、应变片、粘接剂、盖板等都存在随温度增加而长度应变的线膨胀效应，若它们各自的线膨胀系数不同，就会引起附加的由线膨胀引起的应变；常用的温度补偿法有单丝自补偿，双丝组合式自补偿和电路补偿法。 2－5：答：（1）固态压阻器件的特点是：属于物性型传感器，是利用硅的压阻效应和微电子技术制成的压阻式传感器，具有灵敏度高、动态响应好、精度高易于集成化、微型化等特点。（2）受温度影响，会产生零点温度漂移（主要是由个桥臂电阻及其温度系数不一致引起）和灵敏度温度漂移（主要灵敏度系数随温度漂移引起）。 （3）对零点温度漂移可以用在桥臂上串联电阻（起调零作用）、并联电阻（主要起补偿作用）； 对灵敏度漂移的补偿主要是在电源供电回路里串联负温度系数的二极管，以达到改变供电回路的桥路电压从而改变灵敏度的。
2－6：答；（1）直流电桥根据桥臂电阻的不同分成：等臂电桥、第一对称电桥和第二等臂电桥；
（2）等臂电桥在R ＞＞ΔR 的情况下，桥路输出电压与应变成线性关系；第一对称电桥（邻
臂电阻相等）的输出电压等同于等臂电桥；第二对称电桥（对臂电阻相等）的输出电压
的大小和灵敏度取决于邻臂电阻的比值，当k 小于1时，输出电压、线性度均优于等臂电桥和第一对称电桥。
2－7：解：已知R ＝120Ω，K ＝2.05，ε＝800μm/m 由ε*K=ΔR/R ＝800＊2.05＊10-6
＝1.64＊10-3
ΔR ＝1.64*10-3*120＝0.1968Ω
U ＝EK ε/4=3*1.64＊10-3
/4=1.23*10-3 (v)
2- 8：解：此桥为第一对称电桥，由2-25式有
Ug ＝E(（R 1+ΔR 1）R 4－（R 2+ΔR 2）R 3)/（（R 1+ΔR 1+R 2+ΔR 2）2*R 3）（令R 3＝R 4） ＝E(ΔR 1/ R －ΔR 2/R)/（2（2＋ΔR 1/ R ＋ΔR 2/ R ））＝E ΔR1/ R （1+μ）/（2*（2+（1-μ）ΔR1/ R ）＝15.397/2＝7.7（mv ）
1－9：解：(1) Ug= E[（R 1+ΔR 1）（R 3+ΔR 3）－（R 2+ΔR 2）（R 4+ΔR 4）]/（（R 1+ΔR 1+R 2+ΔR 2）（R 3+ΔR 3+R 4+ΔR 4））= E[ΔR 1/ R+ΔR 3/ R －ΔR 2/R －ΔR 4/ R]/（（2＋ΔR 1/ R ＋ΔR 2/ R ）（2＋ΔR 3/ R ＋ΔR 4/ R ））=2E[1＋μ] ΔR/R /[2+(1-μ) ΔR/R ]2
2.6*10-3＝2*2*1.3*ΔR/R/[2+0.7*ΔR/R]2
[2+0.7*ΔR/R]2＝2*103ΔR/R ＝4＋2.8ΔR/R+（ΔR/R ）2 0＝4－（2000-2.8）ΔR/R ＋（ΔR/R ）2
（ΔR/R －998.6）2＝998.62-4 ΔR/R ＝0.0020028059 ε＝ΔR/R/K ＝0.0010014 εr =-με=-3*10-4
(2) :F=εES=0.001*2*1011
*0.00196=3.92*105
N
1- 10:解：（1）贴片习题中图2－7所示，R 3、R 2靠近中心处，且沿切向方向，R 1、R 4靠近圆
片边缘处且沿径向贴。位置在使－εr=εt 即
()
r
r x E
P E
P r
x r h r
h x
r
t r 8165.03
238)1(383)
1(32
2
2
2
2
2
23
2
2
2
2
14
==
?=
+?
-
=
=
--
-
=--με
με
（2）
（3）
εr 2、3＝
()())5.0(*5.71*23*83
*
*1.0*38)1(3101010
*3.010*201042
11
2
2
6
2
2
2
==??
? ??---=
-
-μμ
μE
P h r
Ug ＝E εK=9(mv)
(4) Ugt= E[（R 1+ΔR 1t ）（R 3+ΔR 3t ）－（R 2+ΔR 2t ）（R 4+ΔR 4t ）]/（（R 1+ΔR 1t +R 2+ΔR 2t ）（R 3+ΔR 3t +R 4+ΔR 4t ））=0
(5) Ug ＝E K ε成线性关系
2－11解：（1）
（2）ΔR/ R=K ε=K*6bp/Ewt 2=2*6*10*9.8*0.1/2*1011*25*10-6*.02=1.176*10-3
(3) Ug ＝U εK=6*1.176*10-3
=7.056(mv) (4)有，原因同2－10题。
2－12：解由2－26式，2－63有：
()()[]
()()
()
()()[]
()
()()
()
3*83*
28.0*313
*28.1**1.0*331183*6.413*83*28.33
*28.1**1.0*3318310*15.010*17.410*51010
10*15.010*17.410*5102
2
2
6
2
2
2
6
2
22
6
2
2
2
=-??
?
??
?
-+--=+-+=
-=-??
?
??
?
---=+-+=
x
r
h
x
r
h
p p t
r
μμμμδ
δ
（2）对P 型si 电阻条在[011]和[01-
1]方向余弦分别为：l 1=0,m 1=2
1,n 1=
2
1,l 2=0,m 2=－
2
1,n 2=－
2
1。所以
10
1010
10
1010
2
611
2
611
*677.3*6.41**4.88*986.2*6.41**8.71----=-=+==-=+=??
? ?????
?
???δ
π
δπδπ
δπt
t l
l
t
t
t
l
l
l
R R R R
2－13：解[1-10]晶向实际上是在（1-10）晶面内，但（1-
10）与晶面（110）晶面的性质相同，
而[1-
10]晶向的横向为[001]，它们的方向余弦分别为：l 1,m 1,n 1,l 2,m 2,n 2数值见王化祥P 39，所
()()(
)()()()(
)()4
.888.132.10221122128
.7121.1381.16.62111111244
11
2
2
24412111244121144121111-=+-=-=??
????++--+==+-=+
+=?????
?+
+---=π
ππππππππππππππm m n n l l m n n l m l t l
以2
4
11
11
π
π
π
π-
=≈
t
l
2－14：解根据P41的讨论知，瘵四个径向电阻分别两两安装在0.635r 半径的外则的内则，并安放在电阻长度范围内应力绝对平均值相等的相等的地方，让它们两两分别感受到相等的压应变和拉应变然后再将它们接成惠斯通电桥即可。 2－15：解(1)Uc/Ub=2 (2)Ud/Ub=2
(3)Uc/Ub=4
2－16：解：
由Ug ＝E(（R 1+ΔR 1）（R 4+ΔR 4）－（R 2R 3）)/（（R 1+ΔR 1+R 2）（R 4＋ΔR 4＋R 3））和桥路
此电路具有最高的灵敏度，在R ＞＞ΔR 的情况下也能进行温度补偿。
2－17：答：压阻式传感器电桥恒压供电可以实现灵敏度温度补偿，而恒流供电可以实现温度补偿。
2－18：(1)对只有纵向电阻的传感器，四个扩散电阻可以两两分别分布在0.635r 的两边，使其平均应变等于相等即可。对纵向、横向都有的传感器，可以将横向电阻布置在膜片的中心附近，而纵向电阻布置在边缘附近，只要使它们的电阻的相对应变等大反向就可以了。
（2）
()()[]()()[]
()()()
()
r
x p p x
r
x
r
h
x
r
h
R R R R R R R R t
l
t
t
t
l
l
t
l
t t l l l μμμμμμμμδ
π
δ
πδπδπδπδπ++=
+=++-+=
+-+-
=-∴=
+==+=??
?
?????? ?????
? ?????? ???3131318331832
22
2
2
2
2
2
2
2
11
11
第三章电容式传感器习题
3-1 电容式传感器有哪些优点和缺点？
答：优点：①测量范围大。金属应变丝由于应变极限的限制，ΔR/R一般低于1％，。而半导体应变片可达20％，电容传感器电容的相对变化量可大于100％；
②灵敏度高。如用比率变压器电桥可测出电容，其相对变化量可以大致10－7。
③动态响应时间短。由于电容式传感器可动部分质量很小，因此其固有频率很高，适用于动态信号的测量。④机械损失小。电容式传感器电极间吸引力十分微小，又无摩擦存在，其自然热效应甚微，从而保证传感器具有较高的精度。
⑤结构简单，适应性强。电容式传感器一般用金属作电极，以无机材料（如玻璃、石英、陶瓷等）作绝缘支承，因此电容式传感器能承受很大的温度变化和各种形式的强辐射作用，适合于恶劣环境中工作。
电容式传感器有如下不足：
①寄生电容影响较大。寄生电容主要指连接电容极板的导线电容和传感器本身的泄漏电容。寄生电容的存在不但降低了测量灵敏度，而且引起非线性输出，甚至使传感器处于不稳定的工作状态。
②当电容式传感器用于变间隙原理进行测量时具有非线性输出特性。
3-2 分布和寄生电容的存在对电容传感器有什么影响？一般采取哪些措施可以减小其影响。答：改变传感器总的电容量，甚至有时远大于应该传递的信号引起的电容的变化；使传感器电容变的不稳定，易随外界因素的变化而变化。
可以采取静电屏蔽措施和电缆驱动技术。
3-3 如何改善单极式变极距型电容传感器的非线性？
答：采用可以差动式结构，可以使非线性误差减小一个数量级。
3－4：答：驱动电缆技术是指传感器与后边转换输出电路间引线采用双层屏蔽电缆，而且其内屏蔽层与信号传输线（芯线）通过1：1放大器实现等电位，由于屏蔽电缆线上有随传感器输出信号变化而变化的信号电压，所以称之为“电缆驱动技术”。
它能有效地消除芯线与屏蔽层之间的寄生电容。
其中，外屏蔽线则是用来接地以防止其他外部电场干扰，起到一般屏蔽层的作用。内、外屏蔽层之间仍存在寄生电容则成为1：1放大器的负载，所以，该1：1放大器是一个具有极高
输入阻抗（同相输入）、放大倍数为1、具有容性负载的同性放大器。这种“驱动电缆技术”的线路比较复杂，要求也比较高，但消除寄生电容的影响极好，它在传感器输出电容变化只有1PF 时仍能正常识别、工作。 动
3-5答:差动脉冲宽度调制电路通过双稳态出发器的Q 端、Q 端依次借R 1、R 2、D 1、D 2对差动C 1、 C 2充放电，在双稳态触发器的两输出端各自产生一宽度受C 1、C 2调制的方波脉冲。差动电容的变化使充电时间不同，从而使双稳态触发器输出端的方波脉冲宽度不同。因此，A ，B 两点间输出直流电压U SC 也不同，而且具有线形输出特性。此外调宽线路还具有如下特点：与二极管式线路相似，不需要附加解调器即能获得直流输出；输出信号一般为100KHZ-1MHZ 的矩形波，所以直流输出只需低通滤波器简单地引出。由于低通滤波器的作用，对输出波形纯度要求不高，只需要一电压稳定度较高的直流电源，这比其他测量线路中要求高稳定度的稳频、稳幅交流电源易于做到。
3-6 球—平面型电容式差压变送器在结构上有何特点？
答：利用可动的中央平面金属板与两个固定的半球形状的上下电极构成差动式电容传感器。 3-7 为什么高频工作时的电容式传感器其连接电缆不能任意变化？
答：因为连接电缆的变化会导致传感器的分布电容、等效电感都会发生变化，会使等效电容等参数会发生改变，最终导致了传感器的使用条件与标定条件发生了改变，从而改变了传感器的输入输出特性。
3-8 如图3-6所示平板式电容位移传感器。已知：极板尺寸4a b m m ==，间隙00.5d m m =，极板间介质为空气。求该传感器静态灵敏度；若极板沿x 方向移动2mm ，求此时电容量。 解：由(3-4)式有
3-9 如图3-7所示差动式同心圆筒电容传感器，其可动极筒外径为9.8mm 。定极筒内径为10mm ，上下遮盖长度各为1mm 时，试求电容值1C 和2C 。当供电电源频率为60kHz 时，求它们的容抗值。 解：因为
3-10 如图3-8所示，在压力比指示系统中采用差动式变极距电容传感器，已知原始极距
120.25mm δδ==，极板直径38.2D m m =，采用电桥电路作为其转换电路，电容传感器的两个电容分别接 5.1R k =Ω的电阻后作为电桥的两个桥臂，并接有效值为160U V =的电
12
12
21
3
2*3.14*8.85*2 2.7510
ln
ln
9.8
*1*10
10L P F
C C
R R πε
--==
=
=5
12
312
111
9.65046*9.6504622*3.14*60**2.75*101010K C fC Z Z ωπ-=
=
=
=
=Ω=Ω2
1
1
2
1
1
4*4*0.707(/)
*3.6**4**3.6*3.14*0.5*2*4*0.142()
3.6**4**3.6*3.14*0.5*10
10
10
10
10
10
r
r
S
K P F cm a
a d
S
C
P F d
C
ππε
ε
------=
==
==
=
=
源电压，其频率为400f Hz =，电桥的另两桥臂为相同的固定电容0.001C F μ=。试求该电容传感器的电压灵敏度。若10m δμ?=时，求输出电压有效值。 解：等效电路为：
从结果看，本定义的电压灵敏度是单位电容变化引起的电压变化。即
2
2
, 1.7071.20.702(/)
1.707
22sc
sc
K C C PF C
d d
d
K V PF C
D D U
C
U
ππεε=
?=-=
-
=?-?∴=
≈
=?????
? ?????
3-11解：（1）①无云母2
3
1
×86.8P F 0.2
D 2C 10πε??
???－＝
＝
②为空气部分与介质部分串联,即 151.972
2
2
3
3
2
11
1
1
1
0.1
0.1
C C
C
D D 2210
10
C
r
PF
ππεεε???
=??
?? ? ???
??
空
介
－－＝
＋
＝
＋
（2）2
3
10
1
110
10
86.8
0.17586.8
86.899.2
0.142814.28%
86.8
D 210
C
C C C
C
πε-
-?=
=
-==?? ???'－＝
()()()()
411322231411
1
2
2221.2()
c c c c c c SC
c c c c c c c c E E E E E
d V Z Z Z Z Z Z
U Z Z Z Z C d Z Z C Z Z ??
++
?= ?++?
?
??????
??===≈ ? ? ? ? ? ? ?????????
=?-?????
3-12解：
3－13：解：由3－12式知
2
2
2
194.5152194.5
152
0.279628%
2
2
20
3
3
2
2
111
1
1
0.075
0.1
C C C
D D 2210
10
C C r
PF
C
C
C C ππεεε???
=-?-==
=='???? ? ???
??
'
'空介－－＝＋＝＋
(
)()
()()()
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2
2
2
0000
2
02
02
3
2
2
3
2
2
3
3
2
222
31162222
3116222
231161631a
a C
K P ds rdr
C d y
d a P E d a
P E d
a
P E E P r a r t a r a r t
a r a r t t ππππ
πεεεμεμε
μ
εμ
?=
?===-=
-=
-
=
-
???--?
--?
-
)/(08.7*08.7*8**85.810
10
10
10
9
6
4
12
2
mm PF S d
c K d
r
===
=
??=
----ε
ε
3-14解：零点迁移电容应该是指容器中全部为气体时的电容值 即12
3
13.27*2**20*230.074.2ln ln
3*10
10
2H C PF D d
πεπ--=
=零
＝
满量程电容值指ΔC max ＝全部为液体时的电容值－全部为气体时的电容值 即()()12
3
2**39.8213.27460.324.2ln ln
3*20*1010
2H -C C
PF D d
ππε
ε
--=
=液
气
零
＝－－液
3－15解： 将3－50式C L 和3-51式C H 代入
A 0A A
A 0
0L H
c
c
L
H
A
0A 0A A
A
I C C
C C C C C C C C C I
I C C C C
C C C
C C
C C
－
－＋－＝＝＝
＋＋
－＋
参考图3－22和式3－57有
()()
()
()
2
00002
2
2
222ln
1.8
ln
1.8
ln
1.8ln 1.8A
b
b
A
h L
h
L
r
R
r
R
c
A
h
L r
h
L
R
R
r dr d y
r dr r dr R
R
I
R R P C
b
C
y
K
P P K P
P d
C d
d C d
I C
b
K P
P d K
P P d
b d K d
b ωωωω
ωεπεπεπεπεπεππε
ε
εε''
=
''
''
=
=
=
--
=
∴==
-
=
?-
=
?
?
Q
3－16解：
信号为正半周时，D 1、D 3导通，负半周时，D 2、D 4导通等效电路如图1。 若C 1＝C 2，则e AB =U SC ＝0.
若C 1≠C 2，则由3－20式
A
又因为是差动输出，所以
由2-23式也可以求出同样的结果。
3－17：解：当电源为正半周时D 1、D 3导通，D 2、D 2截止，
E 2→D 1→C →对C H 充电 通过C E 的电荷为：q 1＝C 0（E 2－E 1） ↓→C E →B →D 3→D 对C 0充电；
电源在负半周时，D 2、D 2导通, D 1、D 3截止，
C H →C →
D 2→B →C
E →A 放电 通过C E 的电荷为：q 2＝C H （E 2－E 1） C 0→D →D 4→A 放电
所以在一个周期内通过C E 的净电荷量为q= （q 2－q 1）＝（C H －Cx ）（E 2－E 1）
于是通过M 表回路在一个周期内释放的电荷为q =（C H －Cx ）（E 2－E 1） 所以，在一个周期内通过M 表的电流的平均值为：I ＝fq =（C H －Cx ）（E 2－E 1）*f=ΔCx ΔE *f,式中f 为电源的频率。
4－1：答：差动式电感传感器是通过改变衔铁的位置来改变两个差动线圈磁路的磁阻而使两个差动结构的线圈改变各自的自感系数实现被测量的检测，而差动变压器式传感器则是通过改变衔铁的位置改变两个原副线圈的互感系数来检测相关物理量的。
4－2：答：差动式电感传感器是利用改变线圈的自感系数来工作的；而差动变压器式虽利用改变原线圈与两个次级差动式副线圈的系数来工作的。
4－3：答：由于差动变压器两个次级组不可能完全一致，因此它的等效电路参数（互感M ，
A
()
()
2
2
1112
A 1
4
Z Z
sc sc
A
E A
E E
U A U
A βββ=
=
++，＝
＝知＝
1
2
sc
1
-Z =
E E =
E
22Z
2C C U
C
β?＝
自感L 及损耗电阻R ）不可能相同，从而使两个次级绕组的感应电势数值不等。又因初级线圈中铜损电阻及导磁材料的铁损和材质的不均匀，线圈匝间电容的存在等因素，使激励电流与所产生的磁通相位不同；次谐波分量主要由导磁材料磁化曲线的非线性引起。由于磁滞损耗和铁磁饱和的影响，使得激励电流与磁通波形不一致，产生了非正弦（主要是三次谐波）磁通，从而在次级绕组感应出非正弦磁通的产生过程。同样可以分析，由于磁化曲线的非线性影响，使正弦磁通产生尖顶的电流波形（亦包含三次谐波）。 消除方法：
（1）、从设计和工艺上保证结构对称性； （2）、选用合适的测量线路； （3）、采用补偿线路。
4－4：答：（1）、由4－62式可知，增大匝数比可提高灵敏度； （2）、由4－61式可知，增大初级线圈电压可提高灵敏度；
（3）、若在低频率段，可以增加频率来提高灵敏度。
4－5: 答：特点：涡流式传感器测量范围大，灵敏度高，结构简单，抗干扰能力强以及可以非接触测量等特点；
示意图：被测板1的上，下各装一个传感器探头2，其间距为D 。而他们与板的上，下表面分别相距X 1和X 2，这样板厚t=D －(X 1+X 2),当两个传感器在工作时分别测得X 1和X 2，转换成电压值后相加。相加后的电压值与两传感器距离D 对应的设定电压再相减，就得到与板厚相对应的电压值。
4－6：解：（1）对等臂电桥而言，要使电压灵敏度达到最大值，要求a ＝Z 1/Z 2=1, 而
U SC ＝E[Z 1(Z 3+Z 4)－Z 3(Z 1+Z 2)]/[(Z 1+Z 2)(Z 3+Z 4)]=0.2352（V ） 也可以U SC ＝E/2*ΔZ/Z=4*10/85/2=0.234(V) 4－7：答：P ζ＝1/R m 总 而
()()Ω
====Ω==+∴
+=32.85400*14.3*22,30,401
12
112
2
21
`22
1
`1
R
L R R L R
L R
Z
f ml πωωω
2
1
02
22
1
11
+
+
=＞＞
、m s
l s l s l R δ
μμμμ
μ
μ
2):? 3):？
4-8：解：R 3＝R 4＝Z ＝ωL ＝2πfl=80*π=251.2Ω U SC ＝E*ΔZ/Z=6*20/251.2=0.48(V) 电路图可以参考图4－7（b ）。 4－9：解：
4－10：解：
2
2
20
2,222sc
m
m
m
m
m
sc
m
m
m Z
Z
Z L Z Z
K d
Z
K D
U
U
R N N
R
R
U U U U
R R U
R R R
ωω
ω
?=?==?=???∴=
=
=
=
+Q
4－11：解
（1） 当衔铁位于中心位置时，V 1＝V 2，U c =U d ,U cd =0；
当衔铁上移，V 1＞V 2，U D
（2） 当衔铁上移，V 1＞V 2，U D ()()60..2-2 m -7 -4 2 2.5*1:L = =785H 1.2*2000*4*p **1.5*2: =4*L =314H N 10R 10 1010 L ＝ 4－12：解：1)L<5mm 2)、V max =KA →A=V max /K=40/20=2mm 3)、 4－13：解：步骤1、将（r os =4mm,r is =1.5mm,b=2mm ，x 1、2=2±0.2mm ）代入4－75式得B │x=2.2=? B │x=1.8=? 2、再由y=KX+b 和B │x=2.2=? B │x=1.8=?代入求出K 和b ； 3、 [] (475)0B d y dx --=?0求出再求出m ax x 4、 5－1答:（1）某些电介质，当沿着一定方向对其施加力而使它形迹时，内部产生极低化现象，同时在它的两个表面上产生符号相反的电荷；当外力去掉后，又重新恢复不带电的状态，这种现象称为压电效应。 （2）不能，因为构成压电材料的电介质，尽管电阻很大，但总有一定的电阻，外界测量电路的输入电阻也不可能无穷大，它们都将将压电材料产生的电荷泄漏掉，所以正压电式不能测量静止电荷。 5－2：（1）当沿电轴、机械轴的力的作用下，石英晶体在垂直于电轴的平面都会产生压电电荷，沿光轴方向则不会产生压电效应。 （2）b 图在上表面为负电荷，（c ）图上表面为负电荷；（d ）图上表面为正电荷。 （3）通常将沿电轴X －X 方向的作用力作用下产生的电荷的压电效应称为“纵向电效应’； 将沿机械轴Y －Y 方向的力作用下产生电荷的效应 称为“横向压电效应” 3 11 2T 40m s T =20m s f = = =50H Z T 2010??＝m ax m ax x 1.8 x 2.2 0.67% FS B B Y B B δ==??== =- 5-3:答：（1）压电式传感器前置放大器的作用：一是把压电式传感器的高输出阻抗变换为低输出阻抗输出，二是放大压电式传感器的输出弱信号。 (2)压电式电压放大器特点是把压电器件的高输出阻抗变换为传感器的低输出阻抗，并保持输出电压与输入电压成正比。 而电荷放大器的特点是能把压电器件的高内阻的电荷源变换为传感器低内阻的电压源，以实现阻抗匹配，并使其输出电压与输入电压成正比，且其灵敏度不受电缆变化的影响。 因为电压放大器的灵敏度Ce 的大小有关，见（5－20式）。 而由5－24式知当A 0足够大时，C E 的影响可以不计。 5－4答：（1）并联：C ′＝2C ，q ′=2q,U ′=U,因为输出电容大，输出电荷大，所以时间常数，适合于测量缓变信号，且以电荷作为输出的场合。 （2）串联:q ′=q,U ′=U,C ′=C/2, 特点：输出电压大，本身电容小，适合于以电压作为输出信号，且测量电路输出阻抗很高的场合。 5－5答:（1）电压灵敏度是指单位作用力产生的电压K U ＝U 0/F （2）电荷灵敏度是指单位作用力产生的电荷K q ＝q 0/F （3）由q 0/U 0=C 知，Kq =CK U 5－11解：（1）U x ＝d 11F x /c x ＝d 11F x t/(ε0εr S) ＝2.31*10－12*9.8*0.005/(8.85*10－12*4.5*5*10－4) ＝5.68（V ） 由5－20式知U im ＝F m d 11/(C C +C a ) = 2.31*10－12*9.8/(4*10－12+8.85*10－12*4.5*5*10－4/0.005) ＝2.835（V ） 5－12 q ()() f f 11 C 1R A C A R +'=+= ()()()0 a j f a f 0 sc f f 0sc 0a c f 0sc j q 11j 1q 1q V A C C C A R R U V C A R A U C C C A A U 1 ωωω= ∑?? +?? +++++ ??? ? ???? ∴=∑ ∴= +++→∴= ' 由于 ＜＜－很大－ 7－2：解：（1）把两种不同的导体或半导体材料连接成闭合回路，将它们的两个接点分别置于不同的热源中，则在该回路就会产生热电动势叫热电效应。 （2）热电势由接触电势与温差电势两种组成。 （3）A：组成热电极的必须是不同材料；B两个接点必处于不同的温度场中。 7－3：解：（1）因为热电偶的热电势只有当冷端的温度恒定时才是温度的单值函数，而热电偶的标定时是在冷端温度特定的温度下进行的，为了使热电势能反映所测量的真实温度，所以要进行冷端补偿。 （2）A：补偿导线法B：冷端温度计算校正法C：冰浴法D：补偿电桥法。 7－5（1）A：铂铑－铂热电偶，补偿导线用铜－康铜B：镍铬－镍硅热电偶，补偿导线用铜－康铜C：镍铬－考铜热电偶，补偿导线用其本身D铂铑30－铂铑6热电偶，补偿导线用铜－康铜E：铜－康铜热电偶，补偿导线用。 （2）选择补偿导线的要求是一是热电性能相近，二是价格便宜。 7－6答：①、电阻温度系数大。 ②热容量小 ③电阻率大，尺寸小 ④在工作范围内，物理和化学性能稳定 ⑤材料的复制性能好，价格便宜。 （2）铂电阻和铜电阻两种。 7－10：解：E＝αt ＝5.267*600/5.257 601.14（°C） 8－1：答：（1）在垂直于电流方向加上磁场，由于载流子受洛仑兹力的作用，则在平行于电 流和磁场的两端平面内分别出现正负电荷的堆积，从而使这两个端面出现电势差，这种现象 称为霍尔效应。 （2）应该选用半导体材料，因为半导体材料能使截流子的迁移率与电阻率的乘积最大，而 使两个端面出现电势差最大。 （3）应该根据元件的输入电阻、输出电阻、灵敏度等合理地选择元件的尺寸。 8－2：答：（1）不等位电势的重要起因是不能将霍尔电极焊接在同一等位面上，可以通过机 械修磨或用化学腐蚀的方法或用网络补偿法校正。 （2）在两个控制电极间并联一个电阻，使其满足－26式，也可以用热敏电阻按图8－16进 行补偿。 8－3：答：由于弹簧管一端固定，另一端安装霍尔元件，当输入弹簧管的压力增加时，弹簧 管伸长，使处于恒定磁场中的霍尔元件发生相应位移，霍尔元件输出电势的大小就反映了被 测压力的大小。 8－4：解：由8－10式有 U H＝K H IB ＝1.2*5*0.6 ＝3.6（mV） 由8－9式知 n=1/edK H=1/(1.6*10-19*0.2*10-3*1.2)=2.6*1016(个/M3) 8－7答：（1）分为外光电效应和内光电效应两类； （2）：外光电效应，利用物质吸收光的能量大于物质的逸出功，使电子跑出物体表面，向外 界发射的外光电效应。如光电管与光电倍增管。 内光电效应：利用物质吸收光的能量大于物质的禁带宽度，使物质中的电子从健合态过度到 自由状态，而使物质的电阻率减小的光电效应。如光敏电阻。 8－8答：（1）光电池的开路电压是指外电路开路时光电池的电动势；短路电流是指外接负 载相对于光电池内阻而言是很小的情况下，光电池的输出电流。 （2）因为负载电阻越小，光电流与光照强度的关系越接近线性关系，且线性范围也越宽「思考题与习题」 9-1说明光导纤维的组成并分析其传光原理。 9-2光导纤维传光的必要条件是什么？ 9-3光纤传感器测量的基本原理是什么？光纤传感器分为几类？举例说明。 9-4试计算 11.48 n=和 21.46 n=的阶跃折射率光纤的数值孔径。如果外部是空气 01 n=， 试问：对于这种光纤来说，最大入射角 m ax θ是多少？ 9-5有一个折射率n=的玻璃球，光线以60 入射到球表面，求入射光与折射光间的夹角是多少？ 9-6光纤压力传感器按作用原理分几类？举例说明其应用场合？ 9-7光纤温度传感器的特点是什么？按组成形式可分为几种类型？举例说明。 9-8 说明光纤多普勒流速计测量气液两相流的原理和特点。 9-9 光纤数值孔径NA 的物理意义是什么？ 第10章 综合练习题 [填空练习题] 10-1 （1）传感器静态特性指标主要有--------------、------------、、----------------、-------------等.而其动态特性指 标主要有----------------和----------------两部分. (2) 传感器的精度A 含义是------------------------------------------------,根据精度等级概念,若测得某传感器A=0.48%,则该传感器应定为----------------级精度. (3) 传感器线度δA 含义是,拟合刻度直线方法有切线法、端基法、最小二乘法三种。 (4) 某电容式位移传感器,当被测位移变化量△X=50m μ,相应输出电容变化量△C=25PF,其 平均灵敏度为 ------------- ;用切线法求得线性度为1%.若现采用差动式电容结构,其灵敏度应为-------------,用切线法求得线性度应为-------------.. (5) 传感器的最小检测量是指---------------------------------------而言,最小检测量愈小则表示传感器-------------愈高. 10-2 (1) 金属应变片工作原理是-------------,半导体应变片工作原理是-------------.二者应变灵敏度系数主要区别是-------------------------- --------------------------------------- ---------------------------------------.. (2) 为提高应变片动态测量精度,当被测应变片波长一定时同岁有基长一定时,现有基长分别为10mm 和20mm 两种应变片,则应选用基长为 ------------------ mm 的应变片,方可减小动态误差, (3) 应变式传感器产生温度误差的原因为 ------------------和 ------------------.通常采用的温度补偿方法 有------------------ ------------------ ------------------等. (4)应变片灵敏度系数K 的测试条件是------------------------------------.测得的K 值大小比应变丝的应变灵敏度系数K S------------------,其原因是------------------------------------. (5) 为减小温度误差,压阻器件一般采用 ------------------源供电.而器件本身受温度影响要产生 ------------------漂移和------------------漂移.因此要采用温度补偿措施,方法有------------------ ------------------ 等. 10-3 (1) 电容式传感器分布电容的存在对测量的危害性是: ------------------ ------------------ .通常采用消除和减小颁布电容的方法有------------------ ------------------ ------------------ 等. (2) 平等板式电容传感器,变面积型可用于检测------------------,变间距型可用于检测------------------,而变介质型可用于检测------------------等参数. (3) 当差动式电容测量电路输出电压为U = C 1-C 2C 1+C 2 E 的形式时(E 为电源电压,C1和C2为差 动电容),则其具有的特点是具有温度补偿功能、灵敏度高、非线性误差小。 (4) 运算法测量电容传感器电路具有的特点是: ------------------ 。 (5) 电容式差压变送器的敏感电容结构是------------------,其主要特点是------------------ ------------------ ------------------ 。 10-4 (1) 差动电感及差动变压器的位移—电压特性均为关于原点对称线性输出-特性,因而测位移存在移动方向判断问题,解决此问题的方法是采用相敏检波电路. (2) 提高差动变压器输出信号电压的措施有: ------------------ ------------------ ------------------等。 m ax *100% L F S Y Y σ??=± 电路元件伏安特性的测定为什么做完步骤1后,在做步骤2之前, 必须把电源的输出调到最小? 在测二极管和稳压管的实验中加上限流电阻的R有何作用？ 控制测试电流，防止损坏元件。 限流电阻的作用也是防止二极管因电流过大而损坏。二极管在正向导通时，稳压管在击穿时，如无限流电阻，通过的电流会急剧增大，导致损坏。 二极管和稳压二极管有何异同点 普通硅二极管和硅稳压管在本质上没有不同，都是PN结结构。都有一样的正向与反向伏安特性。唯一不同点是稳压管利用的是二极管的反向击穿电压为一定值的特性来工作的（工作于反向击穿状态），此值制造时可控制在一定的电压范围内，因此稳压管有很大的应用范围；硅二极管的正向特性也可稳压，但是只有0.7v左右（工作于正向导通状态），稳压应用范围很窄 2. 说明测有源二端网络开路电压U OC及等效电阻R0的几种方法，并比较其优缺点。 答：（1）测开路电压U OC的方法优缺点比较： ①零示法测U OC。优点：可以消除电压表内阻的影响；缺点：操作上有难度，难于把握精确度。 ②直接用电压表测U OC。优点：方便简单，一目了然；缺点：会造成较大的误差。 （2）测等效电阻R0的方法优缺点比较： ①直接用欧姆表测R0。优点：方便简单，一目了然；缺点：会造成较大的 误差。 ②开路电压、短路电流测R0。优点：测量方法简单，容易操作；缺点：当 二端网络的 内阻很小时，容易损坏其内部元件，因此不宜选用。 ③伏安法测R0。优点：利用伏安特性曲线可以直观地看出其电压与电流的关系；缺点：需作图，比较繁琐。 ④半电压法测R0。优点：方法比较简单；缺点：难于把握精确度。 1.电源单独作用时,将令一开关投向短路侧,不能将电压源短接置零. 2.1．根据实验所记录的波形及曲线，说明电容器充放电时电流电压变化规律及电路参数 的影 响。 答: 电容器充放电时电流电压变化规律都是指数曲线，曲线衰减快慢可以用电路的时间常数τ来表示,τ可以根据R 和计算，即C RC τ= ，若R 的单位为欧姆，C 的单位为法拉， 则τ的单位为秒。τ越大，过渡过程就越长。一般经过3～5τ的时间后，过渡过程趋于结束。 天津大学2018年《814通信原理》考研大纲 一、考试的总体要求 通信原理属于电子信息技术类专业的一门重要的基础理论课程。因此要求考生必须较好地掌握通信系统的基本原理，基本性能的分析方法；并应了解通信网的基本概念。能够运用数学的方法分析通信系统中各种调制、解调原理，掌握有关编码和解码的原理和方法，能够对各系统进行抗噪声性能分析。能够应用所学知识，对目前通信领域的一些实际问题进行分析研究，并能根据要求设计出性能指标较高的适用的通信系统。了解通信技术的发展动态。主要考核考生对基本知识和基本技能的掌握程度，了解考生在通信领域中分析问题和解决问题的能力。 二、考试的内容及比例 1、通信的基本概念：定义，系统模型，信息的度量、性能分析指标。(占5%) 2、信道特性：恒参和变参信道，随机过程的基本概念、信道中的加性噪声，信道容量公式应用。(占10%) 3、模拟通信系统：调制的概念和分类、幅度调制和角度调制的时域和频域分析，调制和解调方法，带宽和功率的计算，噪声性能分析。频分复用。(占15%) 4、信源编码：抽样定理；PCM和ΔM的编译码原理，噪声性能分析；PCM和ΔM的改进型；时分复用基本概念。(占15%) 5、数字信号的基带传输：常用码型，数字基带信号的功率谱、基带传输特性设计，基带传输带宽计算，奈奎斯特准则，眼图和均衡，部分响应技术。(占10%) 6、数字信号的载波传输：二进制数字调制和解调方法。多进制数字调制的基本原理，产生和解调方法。各种数字调制的带宽计算。二进制和四进制数字调相的波形分析。最佳接收基本概念、最大输出信噪比准则和匹配滤波器的概念，二进制调制系统最佳接收机性能分析。 (占10%) 7、现代数字调制技术；MSK、QAM、π／4-QPSK、OQPSK，扩频通信等的基本原理，调制和解调方法。码分多址的基本概念。(占5%) 8、同步原理：载波同步、位同步、帧同步及网同步的基本原理和实现方法。(占10%)9、信道编码：有扰离散信道的编码定理，最小码距与检错、纠错的关系，差错控制技术，几种常用的检错码，掌握线性 实验四线性电路叠加性和齐次性验证表4—１实验数据一(开关S3 投向R3侧) 表4—２实验数据二(S3投向二极管VD侧 ) 1．叠加原理中U S1, U S2分别单独作用，在实验中应如何操作？可否将要去掉的电源（U S1或U S2）直接短接？ 答: U S1电源单独作用时，将开关S1投向U S1侧，开关S2投向短路侧； U S2电源单独作用时，将开关S1投向短路侧，开关S2投向U S2侧。 不可以直接短接，会烧坏电压源。 2．实验电路中，若有一个电阻元件改为二极管，试问叠加性还成立吗？为什么？ 答：不成立。二极管是非线性元件，叠加性不适用于非线性电路（由实验数据二可知）。 实验五电压源、电流源及其电源等效变换表5－1 电压源（恒压源）外特性数据 表5－2 实际电压源外特性数据 表5－3 理想电流源与实际电流源外特性数据 3．研究电源等效变换的条件 图（a ）计算)(6.117S S S mA R U I == 图（b ）测得Is=123Ma 1． 电压源的输出端为什么不允许短路？电流源的输出端为什么不允许开路？ 答：电压源内阻很小，若输出端短路会使电路中的电流无穷大；电流源内阻很大，若输出端开路会使加在电源两端的电压无穷大，两种情况都会使电源烧毁。 2． 说明电压源和电流源的特性，其输出是否在任何负载下能保持恒值？ 答：电压源具有端电压保持恒定不变，而输出电流的大小由负载决定的特性； 电流源具有输出电流保持恒定不变，而端电压的大小由负载决定的特性； 其输出在任何负载下能保持恒值。 3． 实际电压源与实际电流源的外特性为什么呈下降变化趋势，下降的快慢受哪个参数影 响？ 答：实际电压源与实际电流源都是存在内阻的，实际电压源其端电压U 随输出电流I 增大而降低，实际电流源其输出电流I 随端电压U 增大而减小，因此都是呈下降变化趋势。下降快慢受内阻R S 影响。 4．实际电压源与实际电流源等效变换的条件是什么？所谓‘等效’是对谁而言？电压源与电流源能否等效变换？ 答：实际电压源与实际电流源等效变换的条件为： （1）实际电压源与实际电流源的内阻均为RS ； （2）满足S S S R I U =。 所谓等效是对同样大小的负载而言。 电压源与电流源不能等效变换。 实验四线性电路叠加性和齐次性验证 测量项目实验内容U S1 (V) U S2 (V) I1 (mA) I2 (mA) I3 (mA) U AB (V) U CD (V) U AD (V) U DE (V) U FA (V) U S1单独作用12 0 8.65 -2.39 6.25 2.39 0.789 3.18 4.39 4.41 U S2单独作用0 -6 1.19 -3.59 -2.39 3.59 1.186 -1.221 0.068 0.611 U S1, U S2共同作用12 -6 9.85 -5.99 3.85 5.98 1.976 1.965 5.00 5.02 2U S2单独作用0 -12 2.39 -7.18 -4.79 7.18 2.36 -2.44 1.217 1.222 测量项目实验内容U S1 (V) U S2 (V) I1 (mA) I2 (mA) I3 (mA) U AB (V) U CD (V) U AD (V) U DE (V) U FA (V) U S1单独作用12 0 8.68 -2.50 6.18 2.50 0.639 3.14 4.41 4.43 U S2单独作用0 -6 1.313 -3.90 -2.65 3.98 0.662 -1.354 0.675 0.677 U S1, U S2共同作用12 -6 10.17 -6.95 3.21 6.95 0.688 1.640 5.16 5.18 2U S2单独作用0 -12 2.81 -8.43 -5.62 8.43 0.697 -2.87 1.429 1.435 1．叠加原理中U S1, U S2分别单独作用，在实验中应如何操作？可否将要去掉的电源（U S1或U S2）直接短接？ 答: U S1电源单独作用时，将开关S1投向U S1侧，开关S2投向短路侧； U S2电源单独作用时，将开关S1投向短路侧，开关S2投向U S2侧。 不可以直接短接，会烧坏电压源。 2．实验电路中，若有一个电阻元件改为二极管，试问叠加性还成立吗？为什么？ 答：不成立。二极管是非线性元件，叠加性不适用于非线性电路（由实验数据二可知）。 实验五电压源、电流源及其电源等效变换 表5－1 电压源（恒压源）外特性数据 R2(Ω) 470 400 300 200 100 0 I (mA) 8.72 9.74 11.68 14.58 19.41 30.0 U (V) 6.00 6.00 6.00 6.00 6.00 6.00 表5－2 实际电压源外特性数据 R2(Ω) 470 400 300 200 100 0 I (mA) 8.12 8.99 10.62 12.97 16.66 24.1 U (V) 5.60 5.50 5.40 5.30 5.10 4.80 表5－3 理想电流源与实际电流源外特性数据 R2(Ω)470 400 300 200 100 0 R S=∞ 5.02 5.02 5.02 5.02 5.02 5.01 U (V) 2.42 2.06 1.58 1.053 0.526 0 R S=1KΩI (mA) 3.41 3.58 3.86 4.18 4.56 5.01 U (V) 1.684 1.504 1.215 0.877 0.478 0 3．研究电源等效变换的条件 目 录 2004年天津大学834通信原理考研真题2005年天津大学834通信原理考研真题2009年天津大学814通信原理考研真题 2010年天津大学814通信原理考研真题（不完整） 2012年天津大学814通信原理考研真题（手写版答案）（仅供参考） 2012年天津大学814通信原理考研真题 2013年天津大学814通信原理考研试题（回忆版）（不完整） 2004年天津大学834通信原理考研真题 一、计算填空题（每小题4分，共40分） 1．已知某八进制数字信号传输系统，在5min共传送个码元，其码元速率为______，信息速率为______。 2．有一平稳随机过程，其功率谱密度为，通过一个特性为 的网络，该系统输出的功率谱密度为______。 3．已知一理想低通信道，其最大无串扰的信息传输速率为，信道中加入高斯白噪声，其双边功率谱密度为，此时系统中的信号平均功率为______。 4．已知某单音调频波的振幅为10V，其瞬时频率为 ，此调频波的表达式为______。 5．若信号，将其均匀量化为56个电平，采用PCM方式传输，其抽样频率为______，传码率为______。 6．对信号进行编码，若取增量，其不发生斜率过载的抽样频率最低为______。 7．已知信息代码为1100101，若基带系统采用第Ⅰ类部分响应信号传送，当参考码用为1时，其预测编码为______，相关编码为 ______。 8．一个频带宽度为4kHz的信道，要传送信息速率为16000b/s的数字信号，若基带传输，可采用______方式；若频带传输，可采用______方式。 9．写出长度为7的巴克码组______，其局部自相关函数为______。 天津大学专业课考研历年真题解析 ——826化工原理 主编：弘毅考研 编者：轶鸿大师 弘毅教育出品 https://www.wendangku.net/doc/0111112379.html, 【资料说明】 《天津大学化工原理（826）专业历年真题》系天津大学优秀考研辅导团队集体编撰的“历年考研真题解析系列资料”之一。 历年真题是除了参考教材之外的最重要的一份资料，其实，这也是我们聚团队之力，编撰此资料的原因所在。历年真题除了能直接告诉我们历年考研试题中考了哪些内容、哪一年考试难、哪一年考试容易之外，还能告诉我们很多东西。 1.命题风格与试题难易 从历年天津大学化工原理（826）考研真题来看，化工原理考研试题有以下几个特点： ①天津大学化工原理的考研试题均来自于课本，但是这些试题并不拘泥于课本，有些题目还高于课本。其中的一些小题，也就是选择填空题以及实验题需要对基础知识有很好的掌握。当然部分基础题也有一定的难度，需要考生培养发散的思维方式，只靠记背是无法答题的。 ②天津大学化工原理的大型计算题的题型、考点均保持相同的风格不变。但是各年的考题难度有差异。例如，10年的传热题、11年的精馏题、12年的吸收题在当年来说都是相对较难的题目。那么14年的答题会是哪一个题目较难了？ ③天津大学化工原理的考研试题，总体难度是不会太难，基本题型与大家考试非常熟悉。但是，据笔者在2013年的考研过程中，最后考分不高的最直接原因是时间不够。因此，这就需要考生加强计算能力，提高对知识点的认识熟悉度。 2.考试题型与分值 天津大学化工原理考研试题有明确的考试大纲，提出考试的重、难点。考试大纲给出了各章节的分值分配，并可以从历年真题中总结题型特点。这些信息有助于大家应付这场考试，希望大家好好把握。 3.重要的已考知识点 天津大学化工原理考试试卷中，很多考点会反复出现，甚至有些题目会重复考。一方面告诉大家这是重点，另一方面也可以帮助大家记忆重要知识点，灵活的掌握各种答题方法。比如08年的干燥题与09年的干燥题基本相同，只是改变了一个条件和一个数据，问题也相同。如此相近的两年出现如此相近的两题，这说明历年考研真题在考研专业课复习过程中的重要性。再如：05年实验题中的第（1）题，在09年实验题的第（3）题有些雷同，再有，笔者记得，在05年的实验题在13年的考研题中再次出现，笔者在做05年这一题时做错了，但是考前复习后，在13年考试中，这一题时得心应手。 哈哈、b两端电压测量的准确性。 电流表的内阻越小越好，以减小其上的电压，以保证a、b支路电流测量的准确性。 实验4 RLC串联交流电路的研究 七、实验报告要求及思考题 2列表整理实验数据，通过实验总结串联交流电路的特点。 答：当X L 报告编号：YT-FS-3025-90 电工的实验报告(完整版) After Completing The T ask According To The Original Plan, A Report Will Be Formed T o Reflect The Basic Situation Encountered, Reveal The Existing Problems And Put Forward Future Ideas. 互惠互利共同繁荣 Mutual Benefit And Common Prosperity 电工的实验报告(完整版) 备注：该报告书文本主要按照原定计划完成任务后形成报告，并反映遇到的基本情况、实际取得的成功和过程中取得的经验教训、揭露存在的问题以及提出今后设想。文档可根据实际情况进行修改和使用。 中国地质大学（武汉）电工实验报告 姓名：汪尧 班级：072141 姓名汪尧班号072141学号20xx1002094 日期20xx。 10。27指导老师张老师成绩 实验名称微分积分电路的研究 实验名称：微分电路与积分电路实验目的： （1）进一步掌握微分电路和积分电路的相关知识； （2）学会用运算放大器组成积分微分电路； （3）设计一个RC微分电路，将方波变换成尖脉冲波； （4）设计一个RC积分电路，将方波变换成三角波。 主要仪器设备：EE1641C型函数信号发生器/计数器；双踪示波器；电子实验箱；导线若干。输入波形：实验内容：微分电路：上图所示是RC微分电路（设电路处于零状态）。输入的是矩形脉冲电压u1，在电阻两端输出的电压为u2。通过改变电阻R和电容C来记录u2的变化情况。微分电路参数R/Ω300 100 100 300 1k C/μF 0。10 0。10 0。22 0。 22 0。47 2、积分电路：上图所示是RC积分电路（设电路处于零状态）。输入的是矩形脉冲电压u1，在电容两端输出的电压为u2。通过改变电阻R和电容C来记录u2的变化情况。积分电路参数R 1k 300 300 100 100 C 0。47 0。47 0。22 0。22 0。10 实验结果：微分电路与积分电路是矩形脉冲激励下的RC电路。若选取不同的时间常数，可构成输出电压波形与输入电压波形之间的特定（微分或积分）的关系。微分电路：输出信号与输入信号的微分成正比的电路，称为微分电路。微分电路可把矩形波转换为尖脉冲波，此电路的输出波形只反映输入波形的突变部分，即只 09级电工实验预习思考题答案 实验三叠加原理实验1、在叠加原理实验中，要令、 分别单独作用，应如何操作？可否直接将不作用的电源（或）置零连接？在叠加原理实验中，要令单独作用，则将开关投向侧，开关投向短路侧；要令单独作用，则将开关投向短路侧，开关投向侧。不能直接将不作用的电源置零连接，因为实际电源有一定的内阻，如这样做，电源内阻会分去一部分电压，从而造成实验数据不准确，导致实验误差。2、实验电路中，若有一个电阻器改为二极管，试问叠加原理的叠加性与齐次性还成立吗？为什么？成立。当电流沿着二极管的正向流过二极管时，叠加原理的叠加性与齐次性都成立，但当反向流过二极管时，会由于二级管的单向导电性而使得无法验证叠加原理的正确性，但这只是由于二极管的性质造成的。实验四戴维南定理和诺顿定理的验证——线性有源二端网络等效参数的测定1、在求戴维南或诺顿等效电路时，做短路试验，测的条件是什么？在本实验中可否直接做负载短路实验？测的条件是：插入毫安表，端接 A、B 端。在本实验中可直接做负载短路实验，测出开路电压 U 与短路电流 I，等效电阻。2、说明测有源二端网络开路电压及等效内阻的几种方法，并比较其优缺点。（1）测开 路电压：①零示法，优点：可以消除电压表内阻的影响；缺点：操作上有难度，尤其是精确度的把握。②直接用电压表测量，优点：方便简单，一目了然；缺点：会造成较大的误差。（2）测等效内阻：①直接用欧姆表测量，优点：方便简单，一目了然；缺点：会造成较大的误差。 ②开路电压、短路电流法，优点：测量方法简单，容易操作；缺点：当二端网络的内阻很小时，容易损坏其内部元件，因此不宜选用。③伏安法，优点：利用伏安特性曲线可以直观地看出其电压与电流的关系；缺点：需作图，比较繁琐。④半电压法，优点：方法比较简单；缺点：难于把握精确度。1、在日常生活中，当日光灯上缺少了启辉器时，人们常用一根导线将启辉器的两端短接一下，然后迅速断开，使日光灯点亮；或用一只启辉器去点亮多只同类型的日光灯，这是为什么？当开关接通的时候，电源电压立即通过镇流器和灯管灯丝加到启辉器的两极。220 伏的电压立即使启辉器的惰性气体电离，产生辉光放电。辉光放电的热量使双金属片受热膨胀，两极接触。电流通过镇流器、启辉器触极和两端灯丝构成通路。灯丝很快被电流加热，发射出大量电子。这时，由于启辉器两极闭合，两极间电压为零，辉光放电消失，管内温度降低；双金属片自动复位，两极断开。 在两极断开的瞬间，电路电流突然切断，镇流器产生很大的自感电动势，与电源电压叠加后作用于管两端。灯丝受热时发射出来的大量电子，在灯管两端高电压作用下，以极大的速度由低电势端向高电势端运动。在加速运动的过程中，碰撞管内氩气分子，使之迅速电离。氩气电离生热，热量使水银产生蒸气，随之水银蒸气也被电离，并发出强烈的紫外线。在紫外线的激发下，管壁内的荧光粉发出近乎白色的可见光。2、为了改变电路的功率因数常在感性负载上并联电容器此时增加了一条电流支路问电路的总电流增大还是减小，此时感性原件上的电流和功率是否改变？总电流减小；此时感性原件上的电流和功率不变。3、提高线路功率因数，为什么只采用并联电容器法，而不用串联法，所并的电容器是否越大越好？采用并联电容补偿，是由线路与负载的连接方式决定的：在低压线路上（1KV 以下），因为用电设备大多数是电机类的，都是感性负载，又是并联在线路上，线路需要补偿的是感性无功，所以要用电容器并联补偿。串联无法补偿。电容器是无功元件，如果补偿过头，造成过补偿，线路中的容性无功功率过大，线路的功率因数一样会降低。所以补偿要恰到好处（适量），不是越大越好。实验九三相交流电路的研究三相负载星形或三角形 连接，是根据绕组（如电动机）或用电器的额定电压连接的。负载额定电压是 220V 的星形连接；额定电压是 380V 的三角形连接。1、试分析三相星形联接不对称负载在无中线的情况 第一章绪论 1.信号的时频表现:任何信号都可分解为一系列正弦波，对于周期信号一般用 傅立叶级数分解的方法，而对于非周期有限能量信号，它们的时间频率关系可用傅里叶变换来分析。 2.通信系统是指完成信息传输的全部设备和传输媒介 3.通信系统基本模型（会补充框图，了解每个过程的实现方式和目的） 信源：首先产生消息，并将消息变换成电信号。 发送设备：将信源产生的携带信息的电信号转换为适合于在信道中传递的形式。调制目的：提高频率，便于辐射；实现信道复用；提高系统的抗干扰能力 信道：传输媒介或途径。（通信系统性能的优劣主要取决于信道特性）噪声源：信息在传递过程中受到的干扰。 接收设备：是对发送信号的反变换。将接收信号转换为信息信号。 收信者：把信息信号还原为相应的消息。 4.模拟通信系统：传输的信号是模拟信号。（注意调制器和解调器） 5.数字通信系统：传输的是数字信息，侧重点是编解码。 信源编码：包括A/D转换和数据压缩，主要目的是提高系统的有效性。 信道编码：增加系统的冗余度，提高系统的可靠性。 6.信息的度量（一定要会计算） 信息量与消息发生的概率密切相关，即消息发生的概率越小，则消息包含的信息量越大。 常用的是a=2，单位为比特。 信源熵：某信源可能发出多个消息符号，每一条消息符号的平均信息量。 掌握信息量和平均信息量的计算，掌握进制的换算 7.衡量通信系统的性能指标 有效性可靠性 模拟 有效带宽输出信噪比数字传输速率（传码率，传信率）差错率（传码率，传信率） 本章内容为基本通信系统，模拟通信系统，数字通信系统的框图；信息量的相关计算；通信系统的性能指标。 第二章信道 1.信道是指以传输媒质为基础的信号通道。广义信道除了包括传输媒质外， 还包括通信系统有关的变换装置。广义信道按照它包括的功能，可以分为调制信道、编码信道等。 2.信道模型 信道的数学模型可用以下公式表示： (t) i e 是输入的已调信号；0(t)e 是信道输出；(t)n 是加性噪声（与(t)i e 无关）。 恒参信道：信道参数不随时间变化，即信道参数是固定的或变化极为缓慢的。 化工原理 一、考试的总体要求对于学术型考生，本考试涉及三大部分内容： （1）化工原理课程， （2）化工原理实验， （3）化工传递。 其中第一部分化工原理课程为必考内容（约占85%），第二部分化工原理实验和第三部分化工传递为选考内容（约占15%），即化工原理实验和化工传递为并列关系，考生可根据自己情况选择其中之一进行考试。 对于专业型考生，本考试涉及二大部分内容：（1）化工原理课程，（2）化工原理实验。均为必考内容，其中第一部分化工原理课程约占85%，第二部分化工原理实验约占15%。 要求考生全面掌握、理解、灵活运用教学大纲规定的基本内容。要求考生具有熟练的运算能力、分析问题和解决问题的能力。答题务必书写清晰，过程必须详细，应注明物理量的符号和单位，注意计算结果的有效数字。不在试卷上答题，解答一律写在专用答题纸上，并注意不要书写在答题范围之外。 二、考试的内容及比例 （一）【化工原理课程考试内容及比例】（125分） 1．流体流动（20分）流体静力学基本方程式；流体的流动现象（流体的黏性及黏度的概念、边界层的概念）；流体在管内的流动（连续性方程、柏努利方程及应用）；流体在管内的流动阻力（量纲分析、管内流动阻力的计算）；管路计算（简单管路、并联管路、分支管路）；流量测量（皮托管、孔板流量计、文丘里流量计、转子流量计）。 2．流体输送设备（10分）离心泵（结构及工作原理、性能描述、选择、安装、操作及流量调节）；其它化工用泵；气体输送和压缩设备（以离心通风机为主）。 3．非均相物系的分离（12分）重力沉降（基本概念及重力沉降设备-降尘室）、；离心沉降（基本概念及离心沉降设备-旋风分离器）；过滤（基本概念、恒压过滤的计算、过滤设备）。 4．传热（20分）传热概述；热传导；对流传热分析及对流传热系数关联式（包括蒸汽冷凝及沸腾传热）；传热过程分析及传热计算（热量衡算、传热速率计算、总传热系数计算）；辐射传热的基本概念；换热器（分类，列管式换热器的类型、计算及设计问题）。 5．蒸馏（16分）两组分溶液的汽液平衡；精馏原理和流程；两组分连续精馏的计算。6．吸收（15分）气－液相平衡；传质机理与吸收速率；吸收塔的计算。 7．蒸馏和吸收塔设备（8分）塔板类型；板式塔的流体力学性能；填料的类型；填料塔的流体力学性能。 8．液－液萃取（9分）三元体系的液－液萃取相平衡与萃取操作原理；单级萃取过程的计算。 9．干燥（15分）湿空气的性质及湿度图；干燥过程的基本概念，干燥过程的计算（物料衡算、热量衡算）；干燥过程中的平衡关系与速率关系。 （二）【化工原理实验考试内容及比例】（25分） 1．考试内容涉及以下几个实验单相流动阻力实验；离心泵的操作和性能测定实验；流量计性能测定实验；恒压过滤常数的测定实验；对流传热系数及其准数关联式常数的测定实验；精馏塔实验；吸收塔实验；萃取塔实验；洞道干燥速率曲线测定实验。 2．考试内容涉及以下几个方面实验目的和内容、实验原理、实验流程及装置、实验方法、实验数据处理方法、实验结果分析等几个方面。 （三）【化工传递考试内容及比例】（25分） 1．微分衡算方程的推导与简化连续性方程（单组分）的推导与简化；传热微分方程的推 《电工套管》试题（有答案） 姓名：分数： 一、单选题（每题2分，共40分） 1.电工套管的产品标准是（A） AJG/T3050-1998BJG/T3050-2008 CGB/T3050-1998DGB/T3050-2008 2.套管做抗压性能时，中型套管选取的抗压荷载值为（B）N A320B750C1250D4000 3硬质套管抗压性能时，卸荷1min时，外径变化率为（B）ADf≤25%BDf≤10%CDf≤15%DDf≤30% 4.套管抗冲击性能所取试样放入60℃±2℃的烘箱内预处理（C）A24hB30hC240hD300h 5.套管抗冲击性能轻型套管下落高度为（A）mm A100±1B200±1C300±1D400±1 6.套管抗冲击性能-15型套管，低温箱处理温度为（A） A-5℃±1℃B-10℃±1℃ C-15℃±1℃D-20℃±1℃ 7.硬质套管弯曲性能试验低温处理时间为（A）h A2B3C4D5 8.硬质套管弯扁性能烘箱处理温度为（B） A50℃±2℃B60℃±2℃C70℃±2℃D80℃±2℃ 9.半硬质套管弯扁性能试验取样长度为其外径的（D）倍 A15B20C25D30 10.电工套管耐热性能制备三根（C）mm长的试样 A60B70C80D90 11.电工套管跌落性能下落高度为试样最低点距混凝土地面高（C）mm A500B1000C1500D2000 12.规定电工套管耐热性能压痕直经di≤（B）mm。 A1B2C3D4 13.电工套管绝缘强度试验施压电压为（C）V A1000B1500C2000D2500 14.电工套管绝缘强度试验要求套管放入水中长度为（B）mm A5000B1000C1200D1500 15.电工套管绝缘强度试验结果判定要求（C）min不击穿。 A5B10C15D20 16.下列硬质套管公称尺寸可以不进行弯扁试验的是（D） A16B20C25D32 17.最小壁厚测定试验需要去一段套管，沿横截面个等分点，其中一点为，取4点的。（D） A4最薄点最小值B4最远点平均值 C6最薄点最小值D4最薄点平均值 18.套管绝缘电阻测试试验要求水温在60℃±2℃下恒温（A）h 考试时间：2014.12.27 （周六） 考核方式：操作、闭卷（45分钟） 试题类型：实验操作题（约60分） 简答题（约20分） 操作情况评分（20分） 实验正弦稳态交流电路相量的研究 2、在改善电路功率因数实验中，为什么采用并联电容的方式？能否改成串联电容的方式？为什么？根据实验数据，说说在日光灯中并联电容是否越大越好？ 答：1）采用并联电容补偿，是由线路与负载的连接方式决定的：在低压线路上（1KV以下），因为用电设备大多数是电机类的，都是感性负载，又是并联在线路上，线路需要补偿的是感性无功，所以要用电容器并联补偿。串联无法补偿。 2）电容器是无功元件，如果补偿过头，造成过补偿，线路中的容性无功功率过大，线路的功率因数一样会降低。所以补偿要恰到好处（适量），不是越大越好。 3、在日常生活中，当日光灯上缺少了启辉器时，人们常用一根导线将启辉器的两端短接一下，然后迅速断开，使日光灯点亮或用一只启辉器去点亮多只同类型的日光灯，这是为什么？ 答：启辉器是自动将两根连一下就立即断开,也就是启辉了日光灯,当然可以用人工代替. 启辉器是为了在瞬间使日光灯两边电压增高从而点亮日光灯在日光灯点亮后就失去作用了。 实验：网络的等效变换于电源的等效变换4、5、 4、电压源与电流源的外特性为什么呈下降变化趋势，稳压源和恒流源的输出在任何负载下是否保持恒值？ 答：1）因为电压源有一定内阻，随着负载的增大，内阻的压降也增大，因此外特性呈下降趋势；电流源实际也有一个内阻，是与理想恒流源并联的，当电压增加时，同样由于内阻的存在，输出的电流就会减少，因此，电流源的外特性也呈下降的趋势。 2）不是。当负载大于稳压源对电压稳定能力时，就不能再保持电压稳定了，若负载进一步增加，最终稳压源将烧坏。实际的恒流源的控制能力一般都有一定的范围，在这个范围内恒流源的恒流性能较好，可以基本保持恒流，但超出恒流源的恒流范围后，它同样不具有恒流能力了，进一步增加输出的功率，恒流源也将损坏 5、通常直流稳压电源的输出端不允许短路，直流恒流源的输出端不允许开路，为什么？ 答：如果电压源短路，相当于负载无限小，功率为无穷大，会把电源给烧 化工原理试题（所有试题均来自天津大学题库） [五] j05b10045考过的题目 通过连续操作的单效蒸发器，将进料量为1200Kg/h的溶液从20％浓缩至40％，进料液的温度为40℃，比热为3.86KJ/（Kg. ℃），蒸发室的压强为0.03MPa（绝压），该压强下水的蒸发潜热r’＝2335KJ/Kg，蒸发器的传热面积A＝12m2，总传热系数K＝800 W/m2·℃。试求： （1）溶液的沸点为73.9℃，计算温度差损失 （2）加热蒸汽冷凝液在饱和温度下排出，并忽略损失和浓缩热时，所需要的加热蒸汽温度。 已知数据如下： 压强 MPa 0.101 0.05 0.03 溶液沸点℃ 108 87.2 纯水沸点℃ 100 80.9 68.7 [五] j05b10045 （1）根据所给数据，杜林曲线的斜率为 K=（108-87.2）/（100-80.9）＝1.089 溶液的沸点 （87.2-t1）/（80.9-68.7）＝1.089 t1＝73.9℃ 沸点升高?′＝73.9-68.7＝5.2℃ （2）蒸发水量W＝F（1－X0/X1） ＝1200（1-0.2/0.4）＝600Kg/h 蒸发器的热负荷 Q＝FCo（t1－t0）＋Wr′ ＝（1200/3600）×3.86（73.9-40）＋600/3600×2335 ＝432.8Kw 所需加热蒸汽温度T Q＝KA（T－t1） T＝Q/（KA）＋t1 ＝432.8×103/（800×12）＋73.9 ＝119℃ [五] j05b10048 用一双效并流蒸发器，浓缩浓度为5％（质量百分率，下同）的水溶液，沸点进料，进料量为2000Kg/h。第一、二效的溶液沸点分别为95℃和75℃，耗用生蒸汽量为800Kg/h。各个温度下水蒸汽的汽化潜热均可取为2280KJ/Kg。试求不计热损失时的蒸发水量。 [五] j05b10048 解：第一效蒸发量： 已知：D1＝800kg/h， r1＝r1′＝2280KJ/kg， W1＝D1＝800kg/h 第二效蒸发水量： 已知：D2＝W1＝800kg/h， F2＝F1－W1＝2000-800＝1200kg/h X02＝X1＝FX0/（F－W1）＝2000×0.05/（2000-800）＝0.0833 t02＝95℃ t2＝70℃ r2＝r2′＝2280KJ/kg Cp02＝Cpw(1-X 02)=4.187×(1-0.0833) =3.84KJ/（kg·℃） D2r2＝（F2Cp02（t2－t02））/r2′＋W2 r2′ W2＝（800×2280－1200×3.84×（75－95））/2280 ＝840kg/h 蒸发水量W＝W1＋W2 ＝800＋840＝1640kg/h[五] j05a10014 在真空度为91.3KPa下，将12000Kg的饱和水急送至真空度为93.3KPa的蒸发罐内。忽略热损失。试定量说明将发生什么变化。水的平均比热为4.18 KJ/Kg·℃。当地大气压为101.3KPa饱和水的性质为真空度， KPa 温度，℃汽化热，KJ/Kg 蒸汽密度，Kg/m3 91.3 45.3 2390 0.06798 93.3 41.3 2398 0.05514 [五] j05a10014 与真空度为91.3KPa相对应得绝压为101.3-91.3＝10KPa 与真空度为93.3KPa相对应得绝压为101.3-93.3＝8KPa 实验1 常用电子仪器的使用 实验报告及思考题 1．总结如何正确使用双踪示波器、函数发生器等仪器,用示波器读取被测信号电压值、周期（频率）的方法。答：要正确使用示波器、函数发生器等仪器，必须要弄清楚这些仪器面板上的每个旋钮及按键的功能，按照正确的操作步骤进行操作． 用示波器读取电压时，先要根据示波器的灵敏度，知道屏幕上Y轴方向每一格所代表的电压值，再数出波形在Y轴上所占的总格数h，按公式计算出电压的有效值。 用示波器读取被测信号的周期及频率时，先要根据示波器的扫描速率，知道屏幕上X轴方向每一格所代表的时间，再数出波形在X轴上一个周期所占的格数d，按公式T= d ×ms/cm，，计算相应的周期和频率。 2.欲测量信号波形上任意两点间的电压应如何测量？答：先根据示波器的灵敏度，知道屏幕上Y轴方向每一格所代表的电压值，再数出任意两点间在垂直方向所占的格数，两者相乘即得所测电压。 3.被测信号参数与实验仪器技术指标之间有什么关系，如何根据实验要求选择仪器？ 答：被测信号参数应在所用仪器规定的指标范围内，应按照所测参量选择相应的仪器。如示波器、函数发生器、直流或交流稳压电源、万用表、电压表、电流表等。 4.用示波器观察某信号波形时，要达到以下要求，应调节哪些旋纽？①波形清晰；②波形稳定；③改变所显示波形的周期数；④改变所显示波形的幅值。答：①通过调节聚焦旋钮可使波形更清晰。 ②通过配合调节电平、释抑旋钮可使波形稳定。 ③调节扫描速度旋钮。 ④调节灵敏度旋钮。 实验2 基尔霍夫定律和叠加原理的验证 七、实验报告要求及思考题 1．说明基尔霍夫定律和叠加原理的正确性。计算相对误差，并分析误差原因。 答：根据实验数据可得出结论：基尔霍夫定律和叠加原理是完全正确的。 实验中所得的误差的原因可能有以下几点： 日光灯实验报告答案 篇一：日光灯实验报告 单相电路参数测量及功率因数的提高 实验目的 1．掌握单相功率表的使用。 2．了解日光灯电路的组成、工作原理和线路的连接。3．研究日光灯电路中电压、电 流相量之间的关系。4．理解改善电路功率因数的意义并掌握其应用方法。 实验原理 1．日光灯电路的组成日光灯电路是一个rl串联电路，由灯管、镇流器、起辉器组成，如图所示。由于 有感抗元件，功率因数较低，提高电路功率因数实验可以用日光灯电路来验证。图日光灯的组成电路灯管：内壁 涂上一层荧光粉，灯管两端各有一个灯丝（由钨丝组成），用以发射电子，管内抽真空后充有一定的氩气与少量水银，当管内产生辉光放电时，发出可见光。镇流器：是绕在硅钢片铁心上的电感线圈。它有两个作用，一是在起动过程中，起辉器 突然断开时，其两端感应出一个足以击穿管中气体的高电压，使灯管中气体电离而放电。二 是正常工作时，它相当于电感器，与日光灯管相串联产生一定的电压降，用以限制、稳定灯 管的电流，故称为镇流器。实验时，可以认为镇流器是由一个等效电阻rl和一个电感l串联 组成。 起辉器：是一个充有氖气的玻璃泡，内有一对触片，一个是固定的静触片，一个是用双 金属片制成的u形动触片。动触片由两种热膨胀系数不同的金属制成，受 热后，双金属片伸 张与静触片接触，冷却时又分开。所以起辉器的作用是使电路接通和自动断开，起一个自动 开关作用。 2．日光灯点亮过程 电源刚接通时，灯管内尚未产生辉光放电，起辉器的触片处在断开位置，此时电源电压通过镇流器和灯管两端的灯丝全部加在起辉器的二个触片上，起辉器的两触 片之间的气隙被击穿，发生辉光放电，使动触片受热伸张而与静触片构成通路，于是电流流 过镇流器和灯管两端的灯丝，使灯丝通电预热而发射热电子。与此同时，由于起辉器中动、 静触片接触后放电熄灭，双金属片因冷却复原而与静触片分离。在断开瞬间镇流器感应出很 高的自感电动势，它和电源电压串联加到灯管的两端，使灯管内水银蒸气 下周三早晨三四节课实验有问题的同学到机电院练习实验，下面是考试注意事项和思考题答案，有问题或需要补充的地方希望大家及时指出，同时希望大家多提宝贵意见，好好复习，争取每个人都取的好成绩 实验六 注意事项: 一、电流源后方取电（电压可调节） 二、灯泡不亮时检查电路的步骤 1.调压未到220V 2.转动启辉器 3.用万用表测日光灯电阻丝及功率表电流线圈是否烧坏 4.换启辉器 思考题 1日光灯的启辉原理 带有启辉器的日光灯一般使用电感镇流器。启辉器在通电初期在动触头和静触头之间实现气体导电并且发热，热量促使动触头接触到静触头实现金属触头接触，这时温度降低，在动触头与静触头分离的瞬间镇流器电感的自感电动势的高压击穿了灯管内部气体，灯管开始辉光放电灯管的点燃过程完毕。灯管的压降低于启辉器的气体点燃电压所以启辉器不会反复起作用。 2日光灯上缺少启辉器时，常用一根导线将启辉器的两端短接一下，然后迅速断开，或用一只启辉器点亮多只同类型的日光灯，为啥 一根导线与启辉器的两端短接再迅速断开的过程与启辉器的作用是完全一样的。启辉器的功能是在短时间内接通日光灯两头灯丝的电流，灯丝发热使管内莹光粉导通后，启辉器便不工作等待下次启动。只要在开灯时短接启辉器插口内的两触片然后断开，就能起到启辉器的作用。 启辉器只是相当于一个开关，是利用断开时镇流器产生高压而点亮日光灯。灯管发亮要瞬间施加高压才行,启辉器就是只在启动时施加个高压,灯管亮了以后它就不工作了,所以可以拔下来去点亮别的同类型灯泡。 3为了提高电路的功率因数常在感性负载上并联电容器…… 总电流变小。感性元件上的电流和功率不变，因为并联上电容器后，有一部分电流在感性负荷与电容器之间来回流动，所以感性负荷上的电流没有任何减小，它的功率也不受任何影响。 4. 提高感性负载的功率因数为什么用并联电容器而不用串联电容器的方法…… 并联电容提高负载功率因数，串联电容器提高电压。 关于提高日光灯电路的功率因数，用并联电容的方法是可以补偿电感镇流器的无功损耗，从而提高负载功率因数。若在镇流器的前后串联电容，由于电感电容无功电压的抵消，将使日光灯上的电压严重超标，会对日光灯的寿命有极大的影响，严重时有可能发生谐振，电路电流剧烈增大而烧毁线路的。 并联的电容不是越大越好，适中即可。如果容量选择过大,则会出现过补偿现象。 实验七、八 一、实验目的 1.学习三相交流电路中三相负载的连接。 2.了解三相四线制中线的作用。 3.掌握三相电路功率的测量方法。 二、主要仪器设备 1.实验电路板 2.三相交流电源 3.交流电压表或万用表 4.交流电流表 5.功率表 6.单掷刀开关 7.电流插头、插座 三、实验内容 1.三相负载星形联结 按图3-2接线，图中每相负载采用三只白炽灯，电源线电压为220V。 图3-2 三相负载星形联结 (1)测量三相四线制电源的线电压和相电压，记入表3-1(注意线电压和相电压的关系)。 U UV/V U VW/V U WU/V U UN/V U VN/V U WN/V 219218220127127127 表3-1 (2)按表3-2内容完成各项测量，并观察实验中各白炽灯的亮度。表中对称负载时为每相开亮三 测量值负载情况 相电压相电流中线电流中点电压U UN’/V U VN’/V U WN’/V I U/A I V/A I W/A I N/A U N’N/V 对称负载有中线1241241240 无中线1251251231 不对称有中线126125124 负载无中线1671437850 表3-2 2.三相负载三角形联结 按图3-3连线。测量功率时可用一只功率表借助电流插头和插座实现一表两用，具体接法见图3-4所示。接好实验电路后，按表3-3内容完成各项测量，并观察实验中白炽灯的亮度。表中对称负载和不对称负载的开灯要求与表3-2中相同。 图3-3 三相负载三角形联结 图3-4 两瓦特表法测功率 测量值负载情况 线电流(A)相电流(A)负载电压(V)功率(W) I U I V I W I UV I VW I WU U UV U VW U WU P1P2 对称负载213212215-111-109不对称负载220217216 表3-3电工实验答案
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