自動檢測技術(shù)習題往年期末考試

1、1 測量系統(tǒng)的靜態(tài)特性是輸入量和輸出量不隨時間變化或變化緩慢時，輸出與輸入之間的關(guān)系。2 電阻應(yīng)變效應(yīng)是指金屬導體在外力作用下發(fā)生機械變形時,其電阻值隨著所受機械變形(伸長或縮短)的變化而發(fā)生變化的現(xiàn)象。3 測量誤差按性質(zhì)分為 系統(tǒng) 誤差、 隨機誤差和 粗大誤差。4 在光照作用下，物體內(nèi)電子逸出物體表面，在回路中形成光電流的現(xiàn)象稱為外光電效應(yīng)；在光照作用下，物體導電性能發(fā)生改變的現(xiàn)象稱為內(nèi)光電效應(yīng)。5 現(xiàn)代測試系統(tǒng)基本型結(jié)構(gòu)包括傳感器、信號調(diào)理、數(shù)據(jù)采集、計算機及輸出顯示、打印等環(huán)節(jié)。6 請列舉2個超聲波傳感器可以測量的物理量：厚度、無損探傷、計數(shù)、距離等7 為利用電橋的和差特性，提高系統(tǒng)的靈

2、敏度，應(yīng)使相對橋臂上電阻應(yīng)變極性相同，相鄰橋臂上電阻應(yīng)變極性相反。8 GPS衛(wèi)星導航系統(tǒng)由3部分組成，分別是空間星座部分；地面支撐系統(tǒng)；用戶設(shè)備；9 線性度是指系統(tǒng)輸入輸出特性與擬合直線的不一致程度，也稱非線性誤差，常用的直線擬合方法有理論擬合、最小二乘擬合；端點連線擬合等。10 常用的應(yīng)變片有金屬電阻應(yīng)變片與半導體兩大類，其中靈敏度較高的是半導體應(yīng)變片，線性度較好的是金屬應(yīng)變片。11 為了加強居民小區(qū)的安全，可以在小區(qū)圍墻上加裝紅外圖像（紅外攝像儀）傳感器進行晝夜監(jiān)控。三. 簡答題（共35分，每題5分）1.檢測系統(tǒng)的基本任務(wù)是什么？獲取有用的信息，即借助專門的設(shè)備、儀器、設(shè)計合理的實驗方法與

3、必需的信號分析及數(shù)據(jù)處理，獲得與被測對象有關(guān)的信息，最后將結(jié)果進行顯示或輸入到其它信息處理裝置、控制系統(tǒng)。2.根據(jù)電容傳感器的工作原理說明它的分類以及能夠測量哪些物理參量？根據(jù)電容式傳感器的工作原理，可分為變間距式、變面積式和變介電常數(shù)式，利用極板間距和極板覆蓋面積的變化，可以測量直線位移或角位移；通過彈性元件也可以測量力、壓力、振動或加速度等；利用介電常數(shù)的變化還可以進行一些特殊量的測量，如液位、濃度、厚度、濕度等3. 為什么不能用壓電傳感器測量變化比較緩慢的信號？壓電式傳感器只有在負載阻抗無窮大、內(nèi)部也無漏電時，受力后產(chǎn)生的電壓（電荷）才能長期保存下來，否則電路將以某時間常數(shù)按指數(shù)規(guī)律放電

4、。這對于測量緩變信號極為不利，必將造成測量誤差。（而在動態(tài)測量時，電荷量可以不斷得到補充，）因此壓電式傳感器適于動態(tài)測量，而不能用來測量變化比較緩慢的信號。4. 簡述霍爾傳感器的特點及可能的應(yīng)用場合?；魻柺絺鞲衅鬓D(zhuǎn)換效率較低，受溫度影響大，但其結(jié)構(gòu)簡單、體積小、堅固、頻率響應(yīng)寬、動態(tài)范圍（輸出電勢變化）大、無觸點，使用壽命長、可靠性高、易微型化和集成電路化，因此在測量技術(shù)、自動控制、電磁測量、計算裝置以及現(xiàn)代軍事技術(shù)等領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用。應(yīng)用：磁場強度傳感器（高斯計）；電流、電壓傳感器；位移、壓力、加速度傳感器等。5.為什么要對熱電偶冷端溫度進行補償？簡述熱電偶冷端溫度補償?shù)母鞣N方法。熱電偶回

5、路的熱電勢是兩個接點溫度的函數(shù)，為此，必須使冷端溫度保持不變，其輸出熱電勢才是熱端溫度的單值函數(shù)。在實際測量中，熱電偶的兩端距離很近，冷端溫度易受測量對象和環(huán)境溫度波動的影響，而難以保持恒定，從而引入測量誤差。補償方法：0恒溫法；補償導線法；修正法；補償電橋法等。6. 簡述虛擬儀器原理、組成和特點。虛擬儀器是在以通用計算機為核心的硬件平臺上，由用戶設(shè)計定義、具有虛擬面板、其測試功能由軟件實現(xiàn)的一種計算機儀器系統(tǒng)。虛擬儀器的組成要素：計算機、應(yīng)用軟件、儀器硬件。虛擬儀器特點： 儀器功能由軟件決定； 儀器功能由用戶來定義； 用戶通過更改軟件來提高儀器性能、構(gòu)造新功能； 虛擬儀器技術(shù)更新周期比傳統(tǒng)儀

6、器短。 虛擬儀器靈活、開放，可以與計算機同步發(fā)展，可與網(wǎng)絡(luò)及其他周邊設(shè)備互聯(lián)。7. 某飲料生產(chǎn)廠要改進設(shè)備，在生產(chǎn)線上加裝產(chǎn)品自動計數(shù)裝置（產(chǎn)品以500毫升塑料瓶裝橙汁為例），請問可以選用何種傳感器？并說明工作原理?？梢赃x用光電傳感器、光纖傳感器、超聲波傳感器等。8. 請簡述可見光、紅外光、微波、超聲波這幾個概念的區(qū)別與聯(lián)系？要點：可見光、紅外光、微波同屬電磁波，波長不同，在真空中傳播速度為光速，超聲波屬機械波，傳播速度與介質(zhì)有關(guān)，在真空中不能傳播；都有折射與反射現(xiàn)象；9. 什么是光電池的頻率特性？什么是光電池的光譜特性？頻率特性指入射光強按照一定頻率變化時，光電池靈敏度變化情況；光譜特性指入

7、射光頻率（波長）變化時，光電池靈敏度變化情況；10. 檢測技術(shù)是實現(xiàn)各種自動控制系統(tǒng)的前提與關(guān)鍵環(huán)節(jié)，請列舉6種日常生活中的檢測實例，并分別說明用什么傳感器可以實現(xiàn)。自動門、倒車雷達、數(shù)碼相機、光控開關(guān)、聲控開關(guān)、紅外開關(guān)等；計算題（共 20分）1. 用懸臂梁測力，4片應(yīng)變片的標稱阻值為120歐姆，應(yīng)變片靈敏度系數(shù)K=2，（1）全橋測量如何貼片和組橋（用圖說明）？（2分）（2）如果懸臂梁應(yīng)變?yōu)?.01，電橋電壓E=30伏，全橋輸出電壓U是多少？（3分）（1）（2分）（2）（3分）n 3456789101112130.011.161.491.751.912.102.222.322.412.482

8、.552.610.051.151.461.671.821.942.032.112.182.232.292.332. 進行某次動態(tài)壓力測量時，所采用的壓電式力傳感器的靈敏度為90.9nC/Mpa，將它與增益為0.005V/nC的電荷放大器相連，而電荷放大器的輸出接到一臺筆式記錄儀上，記錄儀的靈敏度為20mm/V。試計算這個測量系統(tǒng)的總靈敏度。又當壓力變化為3.5Mpa時，記錄筆在記錄紙上的偏移量是多少？（4分）總靈敏度：（2分）偏移量：（2分）3. 某霍爾元件l*b*d=10*3.5*1mm3，沿l方向通以電流I=1.0mA。在垂直于lb方向施加均勻磁場B=0.3T，傳感器的靈敏度系數(shù)為22V/

9、AT，試求其輸出霍爾電壓。（2分) （2分） 4. 現(xiàn)有0.5級0300和1.0級0100的兩個溫度計，要測量80的溫度，請問采用哪一個溫度計好？為什么？（2分） 0.5級的溫度計可能產(chǎn)生的最大絕對誤差：300×0.5% = 1.5用它測量的相對誤差為1.5/80=1.875%1.0級的溫度計可能產(chǎn)生的最大絕對誤差：100×1.0% = 1用它測量的相對誤差為1/80=1.25%，因此選用后一個溫度計測量，相對誤差小。（2分）5. 對某種樣品進行8次檢測采樣，測得長度值為Xi ，如表1所示。在置信概率為0.99時，試用格羅貝斯準則判斷有無粗大誤差。6. 數(shù)值表如表2所示。（

10、7分）i/次12345678Xi13.613.813.813.412.513.913.513.6表1：測量結(jié)果表2：數(shù)值表 第一步：平均值13.51（1分），標準差0.44（1分），g (8, 0.01) = 2.22，12.5含粗大誤差應(yīng)剔除（2分）；第二步：平均值13.66（1分），標準差0.18（1分），g (7, 0.01) = 2.10，無粗大誤差數(shù)據(jù)。（1分）；7.圖為一直流應(yīng)變電橋，求： 為應(yīng)變片，其余為外接電阻，增量為時輸出、是應(yīng)變片，感受應(yīng)變極性大小相同，其余為電阻，電壓輸出、感受應(yīng)變極性相反，輸出 、都是應(yīng)變片，對臂同性，鄰臂異性，電壓輸出解：1. 自動檢測計數(shù)是以自動檢測

11、系統(tǒng)中的信息提取，信息轉(zhuǎn)換和信息處理的理論為主要內(nèi)容的一門應(yīng)用技術(shù)學科。2. 溫標可分為熱力學溫標，國際實用溫標，攝氏溫標和華氏溫標3. 測量方法按測量手段分為：直接測量，間接測量，和比較測量。4. 引用誤差又稱 滿度誤差，指被測點的絕對誤差和測量儀表量程之比5. 誤差分為隨機誤差 ， 系統(tǒng)誤差，粗大誤差 ，計算所產(chǎn)生的誤差稱為 粗大誤差 。6. 靈敏度表示傳感器對被測量變化的反應(yīng)能力。是指傳感器在穩(wěn)態(tài)下輸出變化和輸入變化的比7. 分辨率是指測量系統(tǒng)的能測量到最小變化的能力，也就是能引起測量數(shù)據(jù)變化的最小值8. 標準大氣壓符號是：atm9. CCD是以電荷為信號，而不同與大多數(shù)器件的是以電流或

12、者電壓為信號10. 物位是液位 ，料位、界位 的總稱11. 電容式壓力及力傳感器可分為離散變化型，面積變化型和介質(zhì)變化型12. 內(nèi)光電效應(yīng)又分為光電勢效應(yīng)和光電導率效應(yīng)判斷題1. 鉑電阻溫度計與伯勞-伯熱電偶溫度計相比，后者測量溫度高 正2. 接觸電勢的大小和溫度高低及電子遷移率有關(guān) 錯3. 光電效應(yīng)的頻率特征與結(jié)面積成反比 錯4. 熱敏電阻是利用某種半導體材料的電導率隨溫度的變化而變化的性質(zhì)制成的 正5. 半導體的能帶與絕緣體相似 正6. 翻板式浮力檢測儀表一般用于連續(xù)測量 錯7. 定點測量儀表一般稱為物位開關(guān) 正8. 霍爾電壓的大小決定載流子的密度，它隨在流體的材料不同而不同 錯9. 金屬

13、的電導效應(yīng)應(yīng)優(yōu)于半導體的光電導 錯10. 本征半導體的光電發(fā)射能力比非本征半導體的發(fā)射能力強 對1. 什么是傳感器，傳感器有哪些部分組成？各部分有什么功能，可畫圖說明2. 光電編碼器一般有什么組成、絕對碼光電編碼器和增量碼光電編碼器有什么區(qū)別？由光柵、光源、檢讀器、信號轉(zhuǎn)換電路、機械傳動等部分組成絕對編碼器（碼盤式）把角位移直接轉(zhuǎn)換成二進制編碼，增量編碼器（脈沖盤式）把角位移直接轉(zhuǎn)換成為脈沖3. 比較測量可分為哪幾種類、是進行解釋將被測量與同類已知量進行比較從而得到被測量值的測量方法4. 熱電勢分為哪幾種，寫出表達式設(shè)計分析題1. 有一直線光柵，每毫米刻度數(shù)為50.光柵與指標光柵的夾角為1.8

14、度，其分辨率是多少，莫爾條文寬度是多少？解：W=1mm/50=0.02mm=20nmB=1.8*3.15/180=0.0314I=20/0.0314=637um2. 設(shè)計一個紅外報警電路，說明其工作原理 圖略 答：本系統(tǒng)使用一個89C51單片機，一個HS0038管，一個紅外線發(fā)射管，1個發(fā)光二極管，1個蜂鳴器，它可以實現(xiàn)一個紅外聲光報警器，它的原理是單片機的P1.1輸出一個38KHZ的方波驅(qū)動紅外發(fā)光管發(fā)光，當HS0038接受到一個紅外光時P1.0口將檢測到高電平，此時聲光報警電路不工作，當紅外發(fā)生管擋住時，HS0038將接受不到紅光，將會輸出低電平，此時聲光電路將會工作。3. 如某鋼管廠的扎

15、昆減速箱震動很大，現(xiàn)將壓式傳感器固定在減速箱的體上，得到時域信號和頻域信號，發(fā)現(xiàn)頻域中70HZ左右有一條較高的譜線，在140.4HZ及211HZ附近也有較高譜線出現(xiàn)，試分析其原因。電機轉(zhuǎn)速220R/MIN,小齒輪19齒，大齒輪36齒 解:n=220r/min=3.07r/s3.67*19=69.73因為頻域70HZ左右有一條較高的譜線，且在其頻率的2倍3倍出也有較高的譜線出現(xiàn)，因此，可能是小齒輪出現(xiàn)問題，最可能的原因是缺一個齒13. 自動檢測計數(shù)是以自動檢測系統(tǒng)中的信息提取，信息轉(zhuǎn)換和信息處理的理論為主要內(nèi)容的一門應(yīng)用技術(shù)學科。14. 溫標可分為熱力學溫標，國際實用溫標，攝氏溫標和華氏溫標15

16、. 測量方法按測量手段分為：直接測量，間接測量，和比較測量。16. 引用誤差又稱 滿度誤差，指被測點的絕對誤差和測量儀表量程之比17. 誤差分為隨機誤差 ， 系統(tǒng)誤差，粗大誤差 ，計算所產(chǎn)生的誤差稱為 粗大誤差 。18. 靈敏度表示傳感器對被測量變化的反應(yīng)能力。是指傳感器在穩(wěn)態(tài)下輸出變化和輸入變化的比19. 分辨率是指測量系統(tǒng)的能測量到最小變化的能力，也就是能引起測量數(shù)據(jù)變化的最小值20. 標準大氣壓符號是：atm21. CCD是以電荷為信號，而不同與大多數(shù)器件的是以電流或者電壓為信號22. 物位是液位 ，料位、界位 的總稱23. 電容式壓力及力傳感器可分為離散變化型，面積變化型和介質(zhì)變化型2

17、4. 內(nèi)光電效應(yīng)又分為光電勢效應(yīng)和光電導率效應(yīng)判斷題11. 鉑電阻溫度計與伯勞-伯熱電偶溫度計相比，后者測量溫度高 正12. 接觸電勢的大小和溫度高低及電子遷移率有關(guān) 錯13. 光電效應(yīng)的頻率特征與結(jié)面積成反比 錯14. 熱敏電阻是利用某種半導體材料的電導率隨溫度的變化而變化的性質(zhì)制成的 正15. 半導體的能帶與絕緣體相似 正16. 翻板式浮力檢測儀表一般用于連續(xù)測量 錯17. 定點測量儀表一般稱為物位開關(guān) 正18. 霍爾電壓的大小決定載流子的密度，它隨在流體的材料不同而不同 錯19. 金屬的電導效應(yīng)應(yīng)優(yōu)于半導體的光電導 錯20. 本征半導體的光電發(fā)射能力比非本征半導體的發(fā)射能力強 對問答題5

18、. 什么是傳感器，傳感器有哪些部分組成？各部分有什么功能，可畫圖說明6. 光電編碼器一般有什么組成、絕對碼光電編碼器和增量碼光電編碼器有什么區(qū)別？由光柵、光源、檢讀器、信號轉(zhuǎn)換電路、機械傳動等部分組成絕對編碼器（碼盤式）把角位移直接轉(zhuǎn)換成二進制編碼，增量編碼器（脈沖盤式）把角位移直接轉(zhuǎn)換成為脈沖7. 比較測量可分為哪幾種類、是進行解釋將被測量與同類已知量進行比較從而得到被測量值的測量方法8. 熱電勢分為哪幾種，寫出表達式設(shè)計分析題4. 有一直線光柵，每毫米刻度數(shù)為50.光柵與指標光柵的夾角為1.8度，其分辨率是多少，莫爾條文寬度是多少？解：W=1mm/50=0.02mm=20nmB=1.8*3.15/180=0.0314I=20/0.0314=637um5. 設(shè)計一個紅外報警電路，說明其工作原理 圖略 答：本系統(tǒng)使用一個89C51單片機，一個HS0038管，一個紅外線發(fā)射管，1個發(fā)光二極管，1個蜂鳴器，它可以實現(xiàn)一個紅外聲光報警器，它的原理是單片機的P1.1輸出一個38KHZ的方波驅(qū)動紅外發(fā)光管發(fā)光，當HS0038接受到一個紅外光時