工程測(cè)試技術(shù)試題及答案

1、復(fù)習(xí)總結(jié)一、概念題1. 測(cè)試過程中，若所測(cè)試的信號(hào)不隨時(shí)間變化或變化非常緩慢，稱這種測(cè)試稱為靜態(tài)測(cè)試。如果所測(cè)試的信號(hào)隨時(shí)間周期變化或變化很快，這種測(cè)試稱為動(dòng)態(tài)測(cè)試。2. 傳感器是把被測(cè)量轉(zhuǎn)換成易于變換、傳輸和處理的一種器件或裝置。3. 按構(gòu)成原理分類，電阻應(yīng)變片、熱敏電阻、壓電晶片屬物性型傳感器。4. 按構(gòu)成原理分類，電容傳感器、自感型電感式傳感器屬結(jié)構(gòu)型傳感器。5. 為提高和改善傳感器的技術(shù)性能，可采取以下技術(shù)措施：差動(dòng)技術(shù)、平均技術(shù)以及補(bǔ)償與修正技術(shù)。6. 傳感器的定度曲線（或標(biāo)定曲線）與擬合直線之間的偏離程度稱為傳感器的線性度。7. 傳感器的靈敏度是指穩(wěn)態(tài)時(shí)，輸出變化量與輸入變化量之間

2、的比值。8. 對(duì)于一階傳感器系統(tǒng)，當(dāng)其時(shí)間常數(shù)（或）越小，其頻率響應(yīng)特性越好。9. 激波管標(biāo)定系統(tǒng)中，激波管的作用是一種動(dòng)態(tài)標(biāo)定設(shè)備，能產(chǎn)生階躍壓力信號(hào)輸出。10. 金屬電阻應(yīng)變片的規(guī)格一般以面積（或長(zhǎng)×寬）和初始阻值表示。11. 用電阻應(yīng)變片測(cè)量構(gòu)件的變形，影響電阻應(yīng)變片電阻變化的因素有：應(yīng)變片的靈敏度和初始阻值、被測(cè)構(gòu)件的應(yīng)變量、以及應(yīng)變片沿構(gòu)件的粘貼方向。（因?yàn)椋篟=KR，K為靈敏度，R為應(yīng)變片初始阻值，被測(cè)構(gòu)件的應(yīng)變量）12. 將電阻絲繞成應(yīng)變片后，由于存在橫向效應(yīng)，其靈敏系數(shù)一般會(huì)減小。13. 在電橋測(cè)量中，由于電橋接法不同，輸出電壓的靈敏度也不同，全橋接法可以得到最大靈敏

3、度輸出。14. 應(yīng)變片的溫度誤差補(bǔ)償方法通?？煞譃椋簶蚵费a(bǔ)償法、應(yīng)變片自補(bǔ)償法。15. 根據(jù)工作原理，變氣隙型自感式傳感器的靈敏度具有理論上的非線性。16. 電渦流接近開關(guān)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，根據(jù)其工作原理，不可用來進(jìn)行類似如玻璃瓶、塑料零件以及水的液位的檢測(cè)。17. 在差動(dòng)式自感傳感器中，若采用交流橋路為變換電路，常出現(xiàn)零點(diǎn)殘余電壓現(xiàn)象，該現(xiàn)象使傳感器靈敏度下降，靈敏閾值增大，非線性誤差增大。18. 差動(dòng)變壓器式位移傳感器是將被測(cè)位移量的變化轉(zhuǎn)換成線圈互感系數(shù)的變化，兩個(gè)次級(jí)線圈要求反向串接。19. 電容傳感器的轉(zhuǎn)換電路包括：交流電橋、變壓器電橋、調(diào)頻電路、運(yùn)算放大器電路。20. 壓電式傳感器是一種可

4、逆型傳感器，即可將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能。也可反之實(shí)現(xiàn)逆向變換。21. 壓電傳感器中壓電晶片的等效電路，可以看作是一個(gè)電荷源與一個(gè)電容器的并聯(lián)。22. 壓電傳感器測(cè)量電路常接電壓或電荷放大器。其中若傳感器輸出接電荷放大器，則其輸出基本不受連接電纜長(zhǎng)度的影響。23. 壓電式傳感器的測(cè)量電路中，前置放大器的作用是阻抗變換和信號(hào)放大。 24. 目前，用壓電陶瓷制作的力傳感器一般不能用于測(cè)量靜態(tài)力，而只能用來測(cè)量動(dòng)態(tài)力。25. 熱電偶熱電動(dòng)勢(shì)的形成是由于接觸電動(dòng)勢(shì)和溫差電動(dòng)勢(shì)共同作用的結(jié)果。26. 若組成熱電偶的兩導(dǎo)體材料相同，當(dāng)參比端溫度為20、工作端溫度為100時(shí)，則其輸出熱電勢(shì)為零。27. 熱敏電阻的

5、阻值與溫度之間的關(guān)系稱熱敏電阻的熱電特性。它是熱敏電阻測(cè)溫的基礎(chǔ)。28. 熱敏電阻其溫度與阻值之間一般呈非線性關(guān)系，且一般不具有互換性。29. 請(qǐng)寫出你所知的幾種常見光電檢測(cè)器件的名稱：光敏電阻 、光敏二極管和光敏三極管（還有光電管、光電池、電荷耦合器件CCD）等。30. 隔離放大器有變壓器耦合式、光電耦合式和電容耦合式三種，它們都起到隔離無用信號(hào)和放大有用信號(hào)的作用。31. 抗干擾是測(cè)試系統(tǒng)必須采用的技術(shù)。常用抗干擾技術(shù)包括：隔離技術(shù)、濾波技術(shù)、屏蔽技術(shù)和接地技術(shù)二、簡(jiǎn)答題（4小題，合計(jì)40分）1. 傳感器的靜態(tài)特性以及描述靜態(tài)特性的主要技術(shù)指標(biāo)？2. 傳感器的動(dòng)態(tài)特性以及描述動(dòng)態(tài)特性主要技

6、術(shù)指標(biāo)？3. 金屬電阻應(yīng)變片半導(dǎo)應(yīng)變片的工作原理有何區(qū)別？各有何優(yōu)缺點(diǎn)？4. 應(yīng)變片測(cè)量時(shí)為什么要進(jìn)行溫度補(bǔ)償？常用溫補(bǔ)方法有哪些？5. 電容式傳感器的變換原理和結(jié)構(gòu)型式？舉例說明其應(yīng)用。6. 壓電傳感器的特點(diǎn)及應(yīng)用。7. 熱電偶冷端補(bǔ)償?shù)谋匾?？常用冷端補(bǔ)償有幾種方法？8. 壓阻效應(yīng)和壓電效應(yīng)的區(qū)別？舉例說明應(yīng)用。9. 虛擬儀表組成？與傳統(tǒng)的儀表相比，虛擬儀器優(yōu)點(diǎn)？10. 虛擬儀器的主要組成（構(gòu)成）？三、計(jì)算與分析題 (3小題，共36分)例1 一臺(tái)精度為0.5級(jí)、量程范圍6001200的溫度傳感器，它最大允許絕對(duì)誤差是多少？檢驗(yàn)時(shí)某點(diǎn)最大絕對(duì)誤差是，問此表是否合格？解：根據(jù)精度定義表達(dá)式%，

7、并由題意已知0.5，（1200-600），得最多允許誤差 ·0.5×（1200-600）此溫度傳感器最大允許誤差位。檢驗(yàn)?zāi)滁c(diǎn)的最大絕對(duì)誤差為，大于，故此傳感器不合格。例2 變間距形平板電容傳感器，當(dāng)時(shí)，若要求測(cè)量線性度為0.1%。求：允許間距測(cè)量最大變化是多少？解：當(dāng)變間距平板型電容傳感器的<<1時(shí)，其線性度表達(dá)式為由題意故得，即測(cè)量允許變化量。例3 單組式變面積型平板形線位移電容傳感器，兩極板相互覆蓋的寬度為6mm，兩極板的間隙為0.5mm，極板間介質(zhì)為空氣，試求其靜態(tài)靈敏度?若極板相對(duì)移動(dòng)2mm，求其電容變化量？（已知：真空中的介電常數(shù)為0=8.85

8、5;1012F/m）解：?jiǎn)谓M式變面積型平板線位移電容傳感器，其電容量的計(jì)算式為：，本題中b=6mm，=0.5mm，故靜態(tài)靈敏度為：1.06×1010 ( F/m ) 極板相對(duì)移動(dòng)2mm，其電容變化量： （F）例4 壓電式壓力傳感器靈敏度S1= 9 pC / Pa，將它和一臺(tái)靈敏度為S2=0.005V/ pC的電荷放大器連接，其后再接入靈敏度為S3=25mm / V的光線示波器，試?yán)L出這個(gè)測(cè)試系統(tǒng)的框圖，并計(jì)算其總靈敏度？解：測(cè)試系統(tǒng)框圖如下：根據(jù)靈敏度的定義，總靈敏度為： 例5 進(jìn)行某次動(dòng)態(tài)壓力測(cè)量時(shí)，所采用的壓電式力傳感器的靈敏度K1為50.0 pc/MPa，把它和一臺(tái)靈敏度K2可

9、調(diào)的電荷放大器連接，放大器的輸出又接到一臺(tái)靈敏度為K3=10mm/V的筆式記錄儀上。試： 繪出該測(cè)試系統(tǒng)的框圖； 若當(dāng)壓力變化為2.0MPa時(shí)，為使記錄筆在記錄紙上的位移不大于50mm，則電荷放大器的靈敏度K2應(yīng)調(diào)至多大？ 解：計(jì)算方法同例3相似，省略詳細(xì)解。例6 一應(yīng)變片的電阻R0=120，K=2.05，用作應(yīng)變?yōu)?00m/m的傳感元件。(1) 求R與R/R；(2)若電源電壓Ui=3V，求其惠斯通測(cè)量電橋的非平衡輸出電壓U0。例7 以若干阻值R=100W，靈敏度k =2的電阻應(yīng)變片與阻值R=100W的固定電阻組成電橋，供橋電壓為10V。當(dāng)工作應(yīng)變?yōu)閑=1×103時(shí)，若要使輸出電壓大

10、于12mV，問： 可采用何種接橋方式？ 計(jì)算當(dāng)輸出阻抗為無窮大時(shí)，電橋的輸出電壓值？ 解：當(dāng)靈敏度k =2、阻值R=120W的應(yīng)變片受到工作應(yīng)變?yōu)閑=1×103時(shí)的電阻改變量為：計(jì)算當(dāng)輸出阻抗為無窮大時(shí)，我們分別以半橋單臂、半橋雙臂和全橋計(jì)算電橋的輸出：半橋單臂時(shí)：半橋雙臂時(shí)：全橋時(shí)：顯然，只能采用全橋電路；此時(shí)全橋電路輸出為20mV.例8 有人在使用電阻應(yīng)變儀時(shí)，發(fā)現(xiàn)靈敏度不夠，于是試圖在工作電橋上增加電阻應(yīng)變片以提高靈敏度。試問，在下列情況下：半橋雙臂各串聯(lián)一片。半橋雙臂各并聯(lián)一片。是否可提高靈敏度？說明為什么？例9 如果將100的應(yīng)變片貼在柱形彈性試件上，該試件的截面積S=0.

11、5×10-4m2，材料彈性模量E=2×101lN/m2。若由5×104N的拉力引起應(yīng)變片電阻變化為1，求該應(yīng)變片的靈敏系數(shù)K。解：試件在拉力F=5×104N作用下，其橫截面受到的正應(yīng)力為： 在此應(yīng)力作用下，相應(yīng)的應(yīng)變?yōu)椋涸诖藨?yīng)變下， 100的電阻應(yīng)變片電阻變化為，即：故可求得應(yīng)變片的靈敏度系數(shù) k 為：例10 將一只靈敏度0.08mV/的熱電偶與電壓表相連，電壓表接線處溫度為50。電壓表上讀數(shù)為60mV，求熱電偶熱端溫度。解法1： 根據(jù)題意，電壓表上的毫伏數(shù)是由熱端溫度t，冷端溫度為50產(chǎn)生的，即：E（t，50）=60mV又因?yàn)椋?E（t，50）= E（t，0）E（50，0） 則： E（t，0）= E（t，50）+E（50，0）60+50×0.0864 mV所以熱端溫度64/0.08=800。解法2： 已