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1、自動(dòng)檢測(cè)技術(shù) 2012 年考試復(fù)習(xí) 題- 答案第一章 緒論一、填空題:1、傳感器由敏感元件 、 轉(zhuǎn)換元件 、 轉(zhuǎn)換電路 組成2、傳感器的靈敏度是指穩(wěn)態(tài)標(biāo)準(zhǔn)條件下,輸出變化量 與輸入 變化 量 的比值。3、從輸出曲線看,曲線越陡,靈敏度越高 。Lmax100%(1-9)4、下面公式是計(jì)算傳感器的線性度 。ymax ymin5、某位移傳感器的輸入變化量為 5mm ,輸出變化量為 800mv,其靈敏度為0.16V/mm 。6、有一臺(tái)測(cè)量?jī)x表,其標(biāo)尺范圍 0500 KPa ,已知絕對(duì)誤差最大值 DPmax=4KPa,則該儀表的精度等級(jí) 1 級(jí) 。7、傳感器能感知的輸入量越小,說(shuō)明分辨率 越高。二、問(wèn)答
2、題1、什么是傳感器的靜態(tài)特性,有哪些指標(biāo)。答: 指?jìng)鞲衅鞯撵o態(tài)輸入、輸出特性。 有靈敏度、分辨力、線性度、遲滯、穩(wěn) 定性、電磁兼容性、可靠性2、產(chǎn)生隨機(jī)誤差的原因是什么?如何減小隨機(jī)誤差對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響? 答:是測(cè)量中獨(dú)立的、微小的、偶然的因素引起的結(jié)果。既不能用實(shí)驗(yàn)的方法 消除,也不能修正??梢酝ㄟ^(guò)增加測(cè)量次數(shù),利用概率論的一些理論和統(tǒng)計(jì)學(xué) 的方法進(jìn)行數(shù)據(jù)結(jié)果處理,服從正態(tài)分布3、什么是系統(tǒng)誤差?怎樣減小系統(tǒng)誤差?答:分為恒值誤差,例如刻度盤分度差錯(cuò)。變值誤差,環(huán)境溫度的影響、零點(diǎn) 漂移等。系統(tǒng)誤差有規(guī)律。 可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)的方法引入修正值的方法計(jì)算修正, 也可以重新調(diào)整測(cè)量?jī)x表的有關(guān)部件予以剔
3、除。4、如何判斷系統(tǒng)中存在粗大誤差。 答:粗大誤差是測(cè)量人員的粗心大意及電子測(cè)量?jī)x器收到突然強(qiáng)大的干擾所引 起的,粗大誤差明顯超過(guò)正常條件下的誤差 。五、分析與計(jì)算題1、有一溫度計(jì),它的測(cè)量范圍為 02000C,精度為 0.5 級(jí),求1)該表可能出現(xiàn)的最大絕對(duì)誤差。2)當(dāng)示值分別為 200C、1000C 的示值相對(duì)誤差。解: 1) =200 0.5 %= 10C2)1/20 100%=5%1/100 100%=1% 2、預(yù)測(cè) 240V 左右的電壓,要求測(cè)量示值相對(duì)誤差的絕對(duì)值不大于 0.6% ,問(wèn) 1)若選用量程 250V 的電壓表,精度選哪一級(jí)。2)若選用量程 300V、500V 的電壓表,
4、精度各選哪一級(jí) .解: 1)絕對(duì)誤差 =0.6%*240=1.440.625% 0=1.5V1.44/250=0.005761.5/240=0.62 %選 1.0 級(jí)的儀表第二章 電阻式傳感器原理與應(yīng)用一、填空題:1、電位器式傳感器是一種將位移或角位移 轉(zhuǎn)換成 電阻或電壓 的傳感器。2、金屬絲在外力作用下發(fā)生機(jī)械形變時(shí),其電阻值發(fā)生變化,這一效應(yīng)稱為。3、電阻應(yīng)變式傳感器可直接測(cè)量的物理量是 力 ,電阻應(yīng)變片的制作材 料分為 金屬 和 半導(dǎo)體 兩種。它們收到外力電阻發(fā)生變化,第一種 是由 形成的,第二種是由 造成的。 半導(dǎo)體 的靈敏度較大。4、電阻應(yīng)變片配有橋式測(cè)量轉(zhuǎn)換電路的作用是。5、應(yīng)變測(cè)
5、量電橋的三種接法是 單臂電橋 、 半橋 全橋 。輸出電壓分別為Uo Ui R 、 Uo Ui R 、Uo Ui R 電橋轉(zhuǎn)換電路,因接法不同,靈敏4 R 2 R R度也不同, 全橋 的靈敏度最大, 實(shí)驗(yàn)證明輸出電壓與應(yīng)變或受力成 線 性(線性 /非線性)關(guān)系。6、要使直流電橋平衡,必須使相對(duì)橋臂的電阻值的乘積 相等。7、電阻應(yīng)變效應(yīng)做成的傳感器可以測(cè)量力 、加速度 、扭矩8、應(yīng)變測(cè)量中,希望靈敏度高、線性好、有溫度自補(bǔ)償功能,應(yīng)選擇半橋或全橋 的測(cè)量轉(zhuǎn)換電路。二、問(wèn)答題1、解釋應(yīng)變效應(yīng)、壓阻效應(yīng)。 答:導(dǎo)體或半導(dǎo)體材料在外界力的作用下,會(huì)產(chǎn)生機(jī)械變形,其電阻值也將隨 著發(fā)生變化。半導(dǎo)體受力后,
6、電阻會(huì)改變,成為壓阻效應(yīng)。2、電阻應(yīng)變傳感器在單臂電橋測(cè)量轉(zhuǎn)換電路在測(cè)量時(shí)由于溫度變化產(chǎn)生誤差的過(guò)程。電阻應(yīng)變式傳感器進(jìn)行溫度補(bǔ)償?shù)姆椒ㄊ鞘裁??答:?Ui R R1tUo輸出電壓受溫度的影響。因應(yīng)變電阻 R1 與 R2 完全相同,從下式看出輸出電壓與溫度無(wú)關(guān)Ui R1R1tR2R2tUiRUo (t t )i4R1R22 R補(bǔ)償?shù)姆椒ㄊ遣捎秒p臂半橋或全臂全橋。3、壓阻式傳感器電橋采用恒壓源供電和恒流源供電各自的特點(diǎn)是什么? 四、分析與計(jì)算題1、采用阻值 R=120 靈敏度系數(shù) K=2.0 的電阻金屬應(yīng)變片與阻值 R=120 的固定 電阻組成電橋,供橋電壓為 10V 。當(dāng)應(yīng)變片應(yīng)變 =1000
7、um/m 時(shí),若要使輸出電 壓大于 10mV 則可采用何種工作方式。(設(shè)輸出阻抗為無(wú)窮大)Uik =102100010-6=0.02V=20mV.可采用雙臂半橋或全橋的工作方式 。第三章 變電抗式傳感器一、填空題:1、根據(jù)參數(shù)的變換,電感式傳感器按原理可分為 _變隙式、_變面積式 _式和 _變介電常數(shù)式 。2、對(duì)于變隙式電感傳感器,電感 L 與氣隙厚度 成_反 比, 小,靈敏度就_高。為了保證一定的線性度,變隙式電感傳感器只能用于 _微小 位移的測(cè)量。3、變截面式電感傳感器理的電感量 L 與氣隙截面積 A 是_線性(線性 /非線性)關(guān)系。,靈敏度為 _ N2u0/2d 0。4、單線圈電感傳感器
8、與差動(dòng)式電感傳感器的特性比較可以看出,差動(dòng)式電感傳 感器的線性較 _好,靈敏度較 _高 。5、差動(dòng)電感和變壓器線性范圍約為線圈骨架長(zhǎng)度的 _1/41/10 左右。6、差動(dòng)變壓器激勵(lì)電源頻率以 為宜。7、欲測(cè)量極微小的位移,應(yīng)選擇 _變隙式 自感傳感器。8、希望線性范圍為 1mm ,應(yīng)選擇線圈骨架長(zhǎng)度為 _20mm _左右的螺線管式 自感傳感器或差動(dòng)變壓器。9、自感傳感器或差動(dòng)變壓器采用相敏檢波電路最重要的目的是為了_使輸出既能反映被測(cè)量的大小,也能方向_。10、希望遠(yuǎn)距離傳送信號(hào),應(yīng)選用具有 _420mA _輸出的標(biāo)準(zhǔn)變送器。11、當(dāng)電渦流線圈靠近非磁性導(dǎo)體(銅)板材后,線圈的等效電感L_減小
9、 _,調(diào)頻轉(zhuǎn)換電路的輸出頻率 f_增大 。(填增大或減?。?2、欲測(cè)量鍍層厚度,電渦流線圈的激勵(lì)源頻率約為 _100kHz2MHz 13、電容傳感器的測(cè)量轉(zhuǎn)換電路有三種, 分別是 _變隙式、變面積式、14、電容傳感器的最大特點(diǎn)是 _非接觸 測(cè)量15、在電容兩塊平行極板的間隙中插入 ,可提高其擊穿電壓。二、問(wèn)答題:1、某些傳感器在工作時(shí)采用差動(dòng)結(jié)構(gòu),這種結(jié)構(gòu)相對(duì)于基本結(jié)構(gòu)有什么優(yōu)點(diǎn)? 答:差動(dòng)形式誤差小、線性范圍寬、靈敏度大2、差動(dòng)變壓器式傳感器的零點(diǎn)殘余電壓產(chǎn)生的原因是什么?怎樣減小和消除它 的影響? 答:銜鐵處于零點(diǎn)附近存在的微小誤差電壓稱為零點(diǎn)殘余電壓。它一方面限制 了系統(tǒng)的分辨力,另一方
10、面造成非線性。消除的方法:提高框架和線圈的對(duì)稱 性;盡量采用正弦波作為激勵(lì)源;正確選擇磁路材料,適當(dāng)減小線圈的勵(lì)磁電 流,使銜鐵工作在磁化曲線的線性區(qū);在線圈上并聯(lián)阻容移向網(wǎng)絡(luò),補(bǔ)償相位 誤差;采用相敏檢波電路三、分析與計(jì)算題1、有一臺(tái)兩線制壓力變送器,量程范圍為 01MPa ,對(duì)應(yīng)的輸出電流為 42 mA 。求:1 )壓力 p 與輸出電流 I 的關(guān)系表達(dá)式 (輸入 / 輸出方程)。當(dāng) p 為 0MPa 和 0.5MPa 時(shí)變送器的輸出電流。2)如果希望在信號(hào)傳輸終端將電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為15V 電壓,求負(fù)載電阻 R L的阻值。解 1) 50KPa 2) -6060mV2 、下圖是利用分段電容傳感器
11、測(cè)量液位的原理示意圖。 玻璃連通器 3 的外圓壁 上等間隔地套著 N個(gè)不銹鋼圓環(huán) ,顯示器采用 101線 LED光柱(第一線常亮,作 為電源指示)。圖 光柱顯示編碼式液位計(jì)原理示意圖1 儲(chǔ)液罐 2 液面 3 玻璃連通器 5 不銹鋼圓環(huán) 6 101段 LED光柱 1)、該方法采用了電容傳感器中變極距、變面積、變介電常數(shù)三種原理中的哪 一種?2)、被測(cè)液體應(yīng)該是導(dǎo)電液體還是絕緣體?3)、分別寫出該液位計(jì)的分辨率( %)及分辨力(幾分之一米)的計(jì)算公式,并 明如何提高此類液位計(jì)的分辨率。4)、設(shè)當(dāng)液體上升到第個(gè) N不銹鋼圓環(huán)的高度時(shí) ,101 線 LED光柱全亮。若 N=32 則當(dāng)液體上升到第八個(gè)不
12、銹鋼圓環(huán)的高度時(shí),共有多少線LED亮?1)、答:變介電常數(shù) 2)、答:導(dǎo)電液體 3)、答:1/114)、答: 25第四章 光電傳感器一、填空題:1、光敏電阻利用效應(yīng),光電池利用 效應(yīng)。2、溫度上升,光敏三極管、光敏二極管的暗電流 上升 。A 外光電效應(yīng) B 內(nèi)光電效應(yīng)C 光生伏特效應(yīng)3、普通硅光電池的峰值波長(zhǎng)落在接近紅外 區(qū)域。4、光敏二極管在測(cè)光電路中應(yīng)處于反向 偏置狀態(tài)。5、一只十碼道的絕對(duì)角編碼器,其分辨率為3.6 度。二、問(wèn)答題1、光電效應(yīng)分成分類? 分別如何定義?答:用光照射某一物體, 可以看到物體受到一連串能量為 hf 的光子的轟擊,組成這物體的材料 吸收光子的能量而發(fā)生相應(yīng)電效應(yīng)
13、的物理現(xiàn)象 稱為光電效應(yīng)。 光電效應(yīng)通常分為三類, 分別是 外光電效應(yīng)、內(nèi)光電效應(yīng)、光電池。2、試用所學(xué)光電傳感器分析 a、超市用激光掃描檢測(cè)商品的條形碼 b、洗手間 紅外反射式干手機(jī)工作原理。答: a 利用明暗條紋吸收光通量的原理。b 遮蔽光通量原理。3、光導(dǎo)纖維為什么能夠?qū)Ч猓抗鈱?dǎo)纖維有哪些優(yōu)點(diǎn)?光纖式傳感器中光纖的主 要優(yōu)點(diǎn)有哪些? 答:光纖具有信息傳輸量大,抗干擾能力強(qiáng),保 密性好,重量輕,尺寸小,靈敏度高,柔軟和成 本低等優(yōu)點(diǎn)4、二進(jìn)制碼盤和循環(huán)碼盤各有什么優(yōu)缺點(diǎn)? 答:循環(huán)馮又稱為格雷碼,它也是一種二進(jìn)制編 碼,只有“ 0”和“ l”兩個(gè)數(shù)。圖所示為四位二 進(jìn)制循環(huán)碼盤。這種編碼的
14、特點(diǎn)是任意相鄰的兩 個(gè)代碼間只有一位代碼有變化,即由“ 0”變?yōu)?“1”或“1”變?yōu)椤?”。因此,在兩數(shù)變換過(guò)程 中,因光電管安裝不準(zhǔn)等產(chǎn)生的閱讀數(shù)誤差, 最 多不超過(guò)“1”,只可能讀成相鄰兩個(gè)數(shù)中的一個(gè) 數(shù)。所以,它是消除非單值性誤差的一種有效方第五章 電動(dòng)勢(shì)式傳感器一、填空題1、壓電傳感器里常見(jiàn)的壓電元件有 石英晶體 、 壓電陶瓷和 高分子材料 三種。2、動(dòng)態(tài)力傳感器中, 兩片壓電片多采用 _ _并聯(lián) 接法,可增大輸出電荷量; 在電子打火機(jī)和煤氣灶點(diǎn)火裝置中,多片壓電片采用 串聯(lián) _接法,可使輸出電壓達(dá)上萬(wàn)伏,從而產(chǎn)生電火花。3、霍爾元件采用恒流源激勵(lì)是為了 保證 B和UH 特性的一致性。
15、4、公式 EH=KHIBcos中的角 是指 磁力線與霍爾薄片的垂線之間的夾角 。5、減小霍爾元件的輸出不等位電勢(shì)的辦法是 使用電橋調(diào)零電位器二、問(wèn)答題1、什么是壓電效應(yīng)?用壓電效應(yīng)傳感器能否測(cè)量靜態(tài)和變化緩慢的信號(hào)?為什 么?答:某些電介質(zhì) , 當(dāng)沿著一定方向?qū)ζ涫┝Χ顾冃螘r(shí) , 其內(nèi)部就產(chǎn)生極化 現(xiàn)象 , 同時(shí)在它的兩個(gè)表面上便產(chǎn)生符號(hào)相反的電荷 , 當(dāng)外力去掉后 , 其又重新 恢復(fù)到不帶電狀態(tài), 這種現(xiàn)象稱壓電效應(yīng)。不能。因?yàn)楫?dāng)作用于壓電元件力為 靜態(tài)力( =0)時(shí) , 則前置放大器的輸入電壓等于零 , 因?yàn)殡姾蓵?huì)通過(guò)放大器 輸入電阻和傳感器本身漏電阻漏掉 , 所以壓電傳感器不能用于靜
16、態(tài)力測(cè)量2、常用的壓電元件有哪幾種?哪種測(cè)量精度最高? 答:壓電傳感器里常見(jiàn)的壓電元件有石英晶片、壓電陶瓷和分子材料三種3、什么是霍爾效應(yīng)?用霍爾元件測(cè)量時(shí)有哪些因素會(huì)造成測(cè)量誤差?如何減弱 或消除?答: 霍爾效應(yīng)是物質(zhì)在磁場(chǎng)中表現(xiàn)的一種特性, 他是由于運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中受到洛侖茲力作用 產(chǎn)生的結(jié)果。 霍爾原件的電阻率, 遷移率和載流 子濃度等都隨溫度的變化而變化, 因此在工作溫 度改變時(shí),其內(nèi)阻及霍爾電壓均會(huì)發(fā)生響應(yīng)的變化,從而給測(cè)量帶來(lái)不可忽略的誤差, 為了減小 誤差,除選用溫度系數(shù)較小的材料, 還可以采用 適當(dāng)?shù)难a(bǔ)償電路4、壓電傳感器為什么要接前置放大電路?放大電路有哪兩種?各有什么優(yōu)缺
17、點(diǎn)?答: 壓電式傳感器本身的內(nèi)阻很高,而輸出的能 量信號(hào)又非常微弱。電壓放大器和電荷放大器。 電壓放大器與電荷放大器相比, 電路簡(jiǎn)單, 元件 少,價(jià)格便宜,工作可靠,但是,電纜長(zhǎng)度對(duì)傳 感器測(cè)量精度的影響較大。 電荷放大器的突出優(yōu) 點(diǎn)是在一定條件下, 傳感器的靈敏度與電纜長(zhǎng)度 無(wú)關(guān),當(dāng)然在實(shí)際中, 傳感器與測(cè)量?jī)x器總有一 定距離, 它們之間用長(zhǎng)電纜連接, 由于電纜噪聲 增加,這樣就降低了信噪比, 是低電平震動(dòng)的測(cè) 量受到一定程度的限制 。四、計(jì)算題3、現(xiàn)有一測(cè)單向脈動(dòng)力的壓電傳感器如圖所示, 壓電元件用兩片壓電陶瓷并聯(lián), 壓電常數(shù)為 20010-12C/N ,電荷放大器的反饋電容 Cf=200
18、0pF,測(cè)得輸出電壓 uo =5sin t(V。) 求:1)該傳感器產(chǎn)生的電荷為多少? 2)此被測(cè)脈動(dòng)力大小是多少?-8解:1)由Q=-UOCF=-5sin t 2000pf=-10 -8 sin t (C)2)F=Q/d=20010-12/10 -8 sin t=0.02 sin t(N)第六章 溫度檢測(cè)一、填空題1、測(cè)溫?zé)犭娮璺譃楹?。2、熱敏電阻按溫度系數(shù)又可分 _、_、_。3、熱電偶的輸出電勢(shì)由 _熱端 _ _和 冷端 構(gòu)成,熱端和冷端的溫差 的數(shù)值越大,輸出電勢(shì)就越大。4、在熱電偶測(cè)溫回路中經(jīng)常使用補(bǔ)償導(dǎo)線的最主要的目的是 _補(bǔ)償熱電偶冷端 熱電勢(shì)的損失 _ 。二、問(wèn)答題1、簡(jiǎn)述熱電
19、偶與熱電阻的測(cè)量原理的異同。 答:二者相同點(diǎn):都能測(cè)溫度且只能直接測(cè)溫度量 不同點(diǎn):熱電阻傳感器原理為阻值大小變化對(duì)應(yīng)溫度變化,而熱電偶傳感器為 熱電動(dòng)勢(shì)大小變化對(duì)應(yīng)溫度變化2、設(shè)一熱電偶工作時(shí)產(chǎn)生的熱電動(dòng)勢(shì)可表示為 EAB(t , t0),其中 A 、B、t、t0 各代表什么意義? t0 在實(shí)際應(yīng)用時(shí)常應(yīng)為多少?A、 B兩熱電極T熱端溫度,即被測(cè)溫度 t0冷端溫度 t0 常應(yīng)為 03、用熱電偶測(cè)溫時(shí),為什么要進(jìn)行冷端補(bǔ)償?冷端補(bǔ)償?shù)姆椒ㄓ心膸追N? 因工作現(xiàn)場(chǎng)常常缺乏使熱電偶傳感器的冷端保持在0的條件三、計(jì)算題1、用一 K 型熱電偶測(cè)量溫度,已知冷端溫度為 40 ,用高精度毫伏表測(cè)得此 時(shí)的熱電動(dòng)勢(shì)為 29.186mV( T ,40)+( 40,0),求被測(cè)的溫度大?。拷猓篍AB
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