自動化儀表復習題

1、.單項選擇l 自動檢測與轉換技術每章練習題第一題l 在一個完整的檢測系統(tǒng)中，完成信息采集和信息轉換主要依靠 A A、傳感器 B、測量電路 C、顯示單元 l 在相同工作條件下，傳感器對同一被測量進行多次連續(xù)測量所得結果的不一致程度大，說明該傳感器的 C A、靈敏度較差 B、穩(wěn)定性較差 C、重復性較差l 下列不屬于測量誤差來源的是 B A、儀器誤差和（環(huán)境）影響誤差 B、滿席誤差和分貝誤差C、人身誤差和測量對象變化誤差l 應變測量中，希望靈敏度高、線性好、有溫度自補償功能，應選擇哪種橋式測量轉換電路 C A、單臂電橋 B、雙臂電橋 C、四臂電橋l 測量范圍小的電容式位移傳感器的類型為 B A、變介

2、質型 B、變極距型 C、變面積型l 光敏電阻的工作原理是基于 C A、外光電效應 B、內光電效應 C、光生伏特效應l 熱電偶的熱電動勢包括 A A、接觸電動勢和溫差電動勢B、接觸電動勢和非接觸電動勢C、非接觸電動勢和溫差電動勢l 熱電偶測量轉換電路采用三線制接法的目的是 C A、提高測量靈敏度 B、減少非線性誤差 C、減少連接導線電阻的影響l 電阻應變片必須與哪種元件配合，才能組成傳感器 A A、彈性元件 B、剛性元件 C、光敏元件l 將超聲波（機械振動波）轉換成電信號是利用壓電材料的 B A、應變效應 B、壓電效應 C、電渦流效應l 減少霍爾元件的輸出不等電位電動勢的辦法是 C A、減少激勵

3、電流 B、威海磁感應強度 C、使用電橋調零電位器l 熱敏電阻式濕敏元件能直接檢測 C A、溫度 B、溫度差 C、濕度l 下列被物理量適合于使用紅外傳感器進行測量的是 C A、壓力 B、厚度 C、溫度l 當某些晶體沿著一定方向受外力作用而變形時，其相應的兩個相對表面產(chǎn)生極性相反的電荷，去掉外力時電荷消失，這種現(xiàn)象稱為 B A、壓阻效應 B、壓電效應 C、應變效應填空題l 工業(yè)檢測技術的內容較廣泛，常見的工業(yè)檢測涉及的內容六大類：熱工量、機械量、幾何量、物體性質和成分量、狀態(tài)量及電工量。l 測量是借助專門的技術和儀表設備，采用一定的方法取得某一客觀事物定量數(shù)據(jù)資料的認識過程。l 測量的目的是希望通

4、過測量求取被測量的真值。真值有理論真值、約定真值和相對真值之分。l 測量值與真值之間的差值稱為測量誤差，測量誤差可按其不同特征分為：絕對誤差和相對誤差粗大誤差、系統(tǒng)誤差和隨機誤差靜態(tài)誤差和動態(tài)誤差。l 某指針式電壓表的精度為2.5級，用它來測量電壓時可能產(chǎn)生的滿度相對誤差為2.5%。l 某指針式電壓表的精度為2.5級，量程為100伏電壓表來測量電壓時，可能產(chǎn)生的最大絕對誤差為2.5V l 傳感器一般由敏感元件、傳感元件及測量轉換電路三部分組成。l 傳感器特性一般指輸入、輸出特性。它有靜態(tài)、動態(tài)之分。l 熱敏電阻按其溫度系數(shù)可分為負溫度系數(shù)熱敏電阻（NTC）和正溫度系數(shù)熱敏電阻（PTC）兩大類。

5、l 導體或半導體材料在外界力的作用下，會產(chǎn)生機械變形，其電阻值也將隨著發(fā)生變化，這種現(xiàn)象稱為應變效應。l 熱電阻傳感器主要用于測量溫度以及與溫度有關的參量。在工業(yè)上，它被廣泛用來測量-200+9600C范圍內的溫度。l 對于電阻應變片，常用的溫度補償方法是電橋補償法，其中尤其以半橋電橋補償法最常見。l 電阻應變片式壓力傳感器通常用測量電橋作為轉換電路。l 最常見的電阻應變片的標稱阻值為100歐。l 常用的電阻應變片分為兩大類：金屬應變片和半導體應變片。l 應變片可以是試件的拉應變，也可以是試件的壓應變，取決于應變片的粘貼方向及受力方向。l 鉑熱電阻在攝氏零度時的阻值為100歐，則其分度號是Pt

6、100。l 半導體應變片是利用半導體材料壓阻效應制成的一種純電阻性元件。l 電容式傳感器分為變極距式、變面積式和變介質式三種。l 為了提高電容傳感器的靈敏度，減小測量誤差，其橋式測量電路一般采用差動接法。l 壓電傳感器中的壓電元件材料一般有三類：一類是壓電晶體；另一類是經(jīng)過極化處理的壓電陶瓷；第三類是高分子壓電材料。l 壓電傳感器主要用于脈動力、沖擊力、振動等動態(tài)參數(shù)的測量。l 石英晶體主要用于精密測量，多作為實驗室基準傳感器；壓電陶瓷靈敏度較高，機械強度稍低，多用作測力的振動傳感器；而高分子壓電材料多用定性測量。l 電感傳感器種類很多，可分為自感式和互感量式兩大類。l 自感電感傳感器常見的形

7、式有變隙式、變截面式和螺線管式三種。l 在變隙式差動電感傳感器中，當銜鐵隨被測量移動而偏離中間位置時，兩個線圈的電感量一個增加，一個減少，形成差動形式。l 自感傳感器和差動變壓器傳感器主要用于位移測量，凡是能轉換成位移變化的參數(shù)，如力、壓力、壓差、加速度、振動及工件尺寸等均可測量。l 電渦流傳感器的基本工作原理是電渦流效應。l 電渦流測厚儀是基于電渦流效應制成的。l 電渦流傳感器的最大特點是非接觸測量。l 超聲波的傳播波形主要分為縱波、橫波、表面波三種。l 頻率高于20kHz的機械振動波稱為超聲波。l 超聲波的特點是指向好，能量集中，穿透能力大，在遇到兩種介質的分界面時，能產(chǎn)生明顯的反射和折射

8、現(xiàn)象。l 超聲波透射型可用于遙控器、防盜報警器、接近開關等，超聲波反射型用于接近開關、測距、測液位或料位、金屬探傷以及測厚等。l 熱電偶分度表就是熱電偶自由端（冷端）溫度為00C時，反映熱電偶工作端（熱端）溫度與輸出熱電勢之間的對應關系。l 在熱電偶測溫回路中經(jīng)常使用補償導線的最主要的目的是使冷端遠離高溫區(qū)。l 傳感器的過載能力是指傳感器在不致引起規(guī)定性能指標永久改變的條件下，允許超過測量范圍的能力。l 傳感檢測系統(tǒng)目前正迅速地由模擬式、數(shù)字式，向智能化方向發(fā)展。l 我國從1991年開始采用國際計量委員會規(guī)定的“1990年國際溫標”(簡稱ITS-90)的新標準。按此標準，共有八種標準化的通用熱

9、電偶。判斷題l 系統(tǒng)誤差表征了測量結果的精密度，系統(tǒng)誤差起小，嚴密度越高。（）l 日常氣象用溫標為熱力學溫標。（ ）l 熱力學溫標就是國際溫標。（ ）l 測量儀表有模擬顯示和數(shù)字顯示兩種顯示方式。（）l 電阻應變片受到壓縮應變時，其阻值會變大。（）l 氣敏電阻是一種將檢測到的氣體成分和濃度轉換為電信號的傳感器（）l 金屬熱電阻的電阻絲采用雙繞法的目的是消除其電感效應。（）l 銅熱電阻可用作標準熱電阻。（ ）l 銅熱電阻測量溫度上限可達10000C。（ ）l 金屬熱電阻測溫是一般用電橋作為測量電路，并有三線制和四線制兩種接法。（）l 可用同一種導體作為熱電偶的兩個電極。（ ）l 若熱偶兩結點溫度

10、相等，則回路總熱電勢必為零。（）l 工業(yè)上使用最廣泛的熱電偶是K型熱電偶。（）l 不同型號、不同材質的熱電偶可以選用相同型號的補償導線。（ ）l 熱電偶分度表中的熱電勢值，其冷端為1000C時給出的。（ ）l 補償導線和熱電偶兩接點處溫度必須相同。（）l 壓電式傳感器具有良好的高頻響應性能。（）l 壓電式傳感器既可用于動態(tài)測量也可用于靜態(tài)測量。（ ）l 變極距式電容傳感器通常用于測量很大的線位移。（ ）l 變極距式電容傳感器特性是線性的，因而測量范圍大。（ ）l 霍爾元件靈敏度越大越好。（）l 若霍爾元件的磁場和電流同時改變方向，霍爾電勢的極性將保持不變。（）l 凡是能夠測量壓力或壓差的儀表，

11、只要量程合適，皆可測量液位。（）l 電容式物位計核心部分一般是變極距式電容傳感器。（ ）l 電容式物位計僅限于測量液體的液位。（ ）l 測量固體粉粒的堆放高度可選用電容式物位計。（）l 超聲波頻率越低，衰減就越快。（ ）l 超聲波傳感器中，無論是發(fā)射換能器還是接收換能器都是利用壓電效應工作的。（ ）l 最常用的超聲波傳感器探頭是壓電式換能器。（）l 直探頭可以發(fā)射和接收縱波。（）l 測量絕緣體的厚度可以使用電渦流式測厚儀。（ ）l 高頻渦流具有趨膚效應。（）l 在電渦傳感器使用中不必考慮被測物的性質和結構。（ ）l 變隙式自感傳感器的靈敏度是常數(shù)。（ ）名詞解釋l 電阻傳感器：是將各種被測非電

12、量轉換成電阻的變化量，然后通過對電阻變化量的測量，達到非電量電測的目的。l 壓阻式固態(tài)壓力傳感器：是利用半導體材料的壓阻效應和集成電路工藝制成的傳感器。由于它沒有可動部分，所以有時也稱為固態(tài)傳感器。l 電感傳感器：是利用線圈自感或互感量系數(shù)的變化來實現(xiàn)非電量電測的一種裝置。l 電渦流傳感器：基本工作原理是電渦流效應，就是利用電渦流效應來檢測導電體的各種物理參數(shù)。l 電容傳感器：是將被測量的變化轉換為電容量的變化的一種裝置，再經(jīng)測量轉換電路轉換為電壓、電流或頻率。l 壓電傳感器：是利用某些電介質受力后產(chǎn)生的壓電效應制成的傳感器。l 超聲波傳感器：是利用超聲波的特性研制而成的傳感器。l 霍爾傳感器

13、：用霍爾元件做成的傳感器。l 熱電偶傳感器：是把溫度信號轉換成電動勢。l 光電傳感器：光電傳感器是采用光電元件作為檢測元件的傳感器。它首先把被測量的變化轉換成光信號的變化，然后借助光電元件進一步將光信號轉換成電信號。光電傳感器一般由光源、光學通路和光電元件三部分組成。問答題l 什么是壓電效應？l 什么是應變效應？l 簡述差動變壓器的組成、工作原理及類型。l 簡述熱電偶的工作原理答：熱電偶的測溫原理基于物理的“熱電效應”。所謂熱電效應，就是當不同材料的異體組成一個閉合回路時，若兩個結點的溫度不同，那么在回路中將會產(chǎn)生電動勢的現(xiàn)象。兩結點間的溫差越大，產(chǎn)生的電動勢就越大。引入適當?shù)臏y量電路測量電動

14、勢的大小，就可測得溫度的大小。l 以石英晶體為例簡述壓電效應產(chǎn)生的原理。答：石英晶體在沿一定的方向受到外力的作用變形時，由于內部電極化現(xiàn)象同時在兩個表面上產(chǎn)生符號相反的電荷，當外力去掉后，恢復到不帶電的狀態(tài)；而當作用力方向改變時，電荷的極性隨之改變。晶體受力所產(chǎn)生的電荷量與外力的大小成正比。這種現(xiàn)象稱為正壓電效應。反之，如對石英晶體施加一定的變電場，晶體本身將產(chǎn)生機械變形，外電場撤離，變形也隨之消失，稱為逆壓電效應。l 簡述電阻應變片式傳感器的工作原理答：電阻應變片的工作原理是基于電阻應變效應，應變片由于沒有敏感元件在測試應變時，將應變片粘貼在試件表面上，當試件受力變形后，使應變片電阻值發(fā)生變

15、化，通過測量轉換電路最終轉換成電壓或電流的變化。從而達到非電量電測的目的。l 什么是霍爾效應？l 什么是傳感器的靜態(tài)特性答：傳感器的靜態(tài)特性是指當輸入量為常量或變化極慢時傳感器輸入輸出特性。l 什么是熱電動勢、接觸電動勢和溫差電動勢？答：熱電動勢：兩種不同材料的導體（或半導體）A、B串接成一個閉合回路，并使兩個結點處于不同的溫度下，那么回路中就會存在熱電勢。因而有電流產(chǎn)生相應的熱電勢稱為溫差電勢或稱熱電勢。接觸電動勢：由兩種不同導體的自由電子，其密度不同而在接觸處形成的熱電勢。它的大小取決于兩導體的性質及接觸點的溫度，而與導體的形狀和尺寸無關。溫差電動勢：是在同一要導體中，由于兩端溫度不同而產(chǎn)

16、生的一種電勢。l 從傳感器的靜態(tài)特性和動態(tài)特性考慮，應如何選用傳感器？答：考慮傳感器的靜態(tài)特性主要指標，選用線性度大、遲滯小、重復性好、分辨力強、穩(wěn)定性高、抗干擾穩(wěn)定性高的傳感器?？紤]動態(tài)特性，所選的傳感器應能很好的追隨輸入量的快速變化，即具有很短的暫態(tài)響應時間或者應具有很寬的頻率響應特性。l 渦流傳感器測量位移與其它位移傳感器比較，其主要優(yōu)點是什么？渦流傳感器能否測量大位移量？為什么？答：優(yōu)點：能實現(xiàn)非接觸測量，結構簡單，不怕油污等介質污染。 渦流傳感器不能測量大位移量，只有當測量范圍較小時，才能保證一定的線性度。計算題1、某兩線制電流輸出型溫度變送器的產(chǎn)品說明書注明其量程范圍為02000C

17、，對應輸出電流為420mA。求：當測得輸出電流I=12mA時的被測溫度 t 。2、欲測240V左右的電壓，要求測量示值相對誤差的絕對值不大于0.6%，問：若選用量程為250V電壓表，其精度應選哪能一級？若選用量程為300V和500V的電壓表，其精度又應分別選哪一級？3. 用一電渦流式測振儀測量某機器主軸的軸向竄動，已知傳感器的靈敏度為2.5mV/mm。最大線性范圍（優(yōu)于1%）為5mm。現(xiàn)將傳感器安裝在主軸的右側，如下圖a所示。使用高速記錄儀記錄下的振動波形如圖b所示。問：圖 電渦流式測振儀測量示意圖1）軸向振動a m sinwt的振幅a m為多少？2）主軸振動的基頻f是多少？3）為了得到較好的

18、線性度與最大的測量范圍，傳感器與被測金屬的安裝距離l為多少毫米為佳？ 4、有一臺兩線制壓力變送器，量程范圍為01MPa，對應的輸出電流為420mA。求：1）壓力p為輸出電流I的關系表達式（輸入/輸出方程）。2）畫出壓力與輸出電流間的輸入/輸出特牲曲線。3）當p為0MPa、1 MPa和0.5MPa時變送器的輸出電流。4）如果希望在信號傳輸終端將電流信號轉換為15 V電壓，求負載電阻RL的阻值。5）畫出該兩線制壓力變送器的接線電路圖（電源電壓為24V）。6）如果測得變送器的輸出電流為5mA，求此時的壓力P。7）若測得變送器的輸出電流為0，試說明可能是哪幾個原因造成的。8）請下圖中的各元器件及儀表正確地連接起來。5、用鎳鉻-鎳硅（K）熱電偶測爐溫時，其冷端溫度t0=300C，在直流毫伏表上測得的熱電勢EAB（t, 300C）=38.505mV，試求爐溫為多少？（注：鎳鉻-鎳硅熱電偶K分度表EAB（300C, 00C ）=1.203mV）。 鎳鉻-鎳硅熱電偶K分度表附后鎳鉻-鎳硅熱電偶K型分度表（自由端溫度為00C）工作端溫度/0C熱電勢 /mV工作端溫度/0C熱電勢 /mV工作端溫度/0C熱電勢 /mV工作端溫度/0C熱電勢 /m