檢測(cè)技術(shù)及儀表作業(yè)題及參考答案071010

1、東北農(nóng)業(yè)大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院檢測(cè)技術(shù)及儀表作業(yè)題作業(yè)題（一）1什么是自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)?請(qǐng)畫出基本結(jié)構(gòu)框圖。自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)是自動(dòng)測(cè)量，自動(dòng)計(jì)量、自動(dòng)保護(hù)、自動(dòng)診斷自動(dòng)信號(hào)等諸多系統(tǒng)的總稱?；究驁D：被檢測(cè)量敏感元件基本框圖：被檢測(cè)量敏感元件I電子電路II輸出單元2什么是電量傳感器?什么是電參數(shù)傳感器。將非電量轉(zhuǎn)變委電量信號(hào)如電壓等的傳感器為電量傳感器。如熱電耦、磁電傳感器、光電傳感器、壓電傳感器等。將被測(cè)量轉(zhuǎn)換為電參數(shù)的傳感器為電參數(shù)傳感器。如電阻、電容、電感傳感器等。3什么是等精度測(cè)量?在同一條件下進(jìn)行的一系列測(cè)量稱為等精度測(cè)量。4什么是測(cè)量誤差？用器具測(cè)量時(shí)，測(cè)量值與實(shí)際值之差為。5什么時(shí)系統(tǒng)誤差？什

2、么是測(cè)量的準(zhǔn)確度？按已知函數(shù)規(guī)律變化的誤差為。它有恒定系差和變值系差之分，系差越小，測(cè)量的準(zhǔn)確度越高。6什么是隨機(jī)誤差？什么是測(cè)量精度？由很多復(fù)雜因素的微小變化引起的偶然誤差稱為，隨機(jī)誤差越小，測(cè)量精度越高。7么是測(cè)量的精確度？測(cè)量精確度是衡量測(cè)量過(guò)程中系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差大小的一個(gè)技術(shù)指標(biāo)，當(dāng)二者都很小時(shí)，則稱測(cè)量精度高。8什么是靜態(tài)誤差，什么是動(dòng)態(tài)誤差？被測(cè)量隨時(shí)間基本不變或變化緩慢的附加誤差為靜態(tài)誤差，測(cè)量值隨時(shí)間變化很快的過(guò)程中所產(chǎn)生的附加誤差為動(dòng)態(tài)誤差。9什么是電阻應(yīng)變傳感器，它分為幾類？將被測(cè)量的力（壓力、荷重，扭力）通過(guò)它所產(chǎn)生的金屬變形轉(zhuǎn)換成電阻變化的敏感元件為、分為電阻絲應(yīng)變片

3、和半導(dǎo)體應(yīng)變片兩種。10差動(dòng)自感傳感器有何特點(diǎn)？從理論上清除了起始時(shí)的零位輸出靈敏度提高線性度得到改善可以進(jìn)行溫度補(bǔ)償，減弱或消除溫度，電源及外界干擾引起得影響。11請(qǐng)說(shuō)出測(cè)量的隨機(jī)誤差有那些統(tǒng)計(jì)特點(diǎn)？（1）集中性：大量重復(fù)測(cè)量使所得的數(shù)值均集中分布在其平均值附近，離越近的值出現(xiàn)的機(jī)會(huì)越多而離越遠(yuǎn)的值出現(xiàn)的機(jī)會(huì)越少，稱為分布中心。1ynni=1式中n為測(cè)量次數(shù)；x為第i次測(cè)量值。i（2）對(duì)稱性：當(dāng)n足夠大時(shí)，符號(hào)相反，絕對(duì)值相等的誤差出現(xiàn)的機(jī)會(huì)（或稱概率）大致相等。（3）有限性：絕對(duì)值很大的誤差出現(xiàn)的機(jī)會(huì)極少。（4）抵償性：當(dāng)nR時(shí)，隨機(jī)誤差的平均值的極限為零作業(yè)題二1熱電偶屬于什么類型的傳感

4、器，它的基本測(cè)溫原理是什么？屬于電能量傳感器，它是基于熱電效應(yīng)進(jìn)行測(cè)溫度的熱電效應(yīng)是指兩種不同的導(dǎo)體或半導(dǎo)體材料A,B連接成閉合回路。當(dāng)兩端的溫度不同時(shí)，則該回路就會(huì)產(chǎn)生熱電動(dòng)勢(shì)2試述如何應(yīng)用導(dǎo)線補(bǔ)償法測(cè)量熱電偶的回路電勢(shì)？其理論依據(jù)是什么？將熱電偶的冷端用導(dǎo)線引出，接到測(cè)量?jī)x表上，同時(shí)應(yīng)保證兩導(dǎo)線的材料相同，以熱電偶的連接點(diǎn)的溫度相同，與儀表的連接點(diǎn)的溫度相同，理論依據(jù)是熱電偶的中間定律。3磁電式傳感器的工作原理是什么？請(qǐng)畫出其測(cè)量加速度的原理圖，并說(shuō)明測(cè)量的理論依據(jù)。是發(fā)電機(jī)工作原理，即繞組中磁通發(fā)生變化，則在繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。測(cè)量電路如下圖，測(cè)量依據(jù)是磁電傳感器輸出與速度成正比經(jīng)微分

5、后輸出即為加速度4什么是壓電效應(yīng)，影響極化電荷的因素有那些？對(duì)某些介質(zhì)，當(dāng)沿著一定方向?qū)λ┘訅毫r(shí)，部產(chǎn)生極化現(xiàn)象，同時(shí)在它的兩個(gè)表面便產(chǎn)生符號(hào)相反的極化電荷，當(dāng)外加力去掉后又重新恢復(fù)到不帶電的狀態(tài)，這種現(xiàn)象稱為壓電效應(yīng)。極化電荷與壓電材料和力的大小及方向有關(guān)。5舉例說(shuō)明壓電傳感的應(yīng)用實(shí)例，并畫圖說(shuō)明其工作原理，教材pl45,F516。F156什么是霍爾效應(yīng)？霍爾元件的電磁特性是怎樣的？在金屬或半導(dǎo)體薄片上，若在他的兩端通過(guò)控制電流I,并在薄片垂直方向上施以磁場(chǎng)B,則在I和B的方向上將產(chǎn)生一個(gè)大小與控制電流和B成正比的電動(dòng)勢(shì)。這種現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)。U-I特性：當(dāng)磁場(chǎng)與環(huán)境一定時(shí)，U-I曲線是

6、線性的U-B曲線：當(dāng)BW0.5韋伯/m2時(shí)，U-B曲線成線性。否則為非線性。6.請(qǐng)說(shuō)出可以測(cè)量位移的傳感器有哪些？并說(shuō)出它們的個(gè)自特點(diǎn)，電阻應(yīng)變片磁電傳感器壓電傳感器電感傳感器電容傳感器渦流傳感器等，只要求說(shuō)出三種就可以，作業(yè)三下圖是壓縮式壓電加速度傳感器的結(jié)構(gòu)圖,測(cè)量時(shí)通過(guò)機(jī)座底部的螺孔將傳感器與試件剛性的固定在一起,試說(shuō)明其工作原理.2壓觀片5売休+彈瀬i噴城塊壓騙式壓電加連度傳撰誥結(jié)構(gòu)答：2壓觀片5売休+彈瀬i噴城塊壓騙式壓電加連度傳撰誥結(jié)構(gòu)測(cè)量時(shí)通過(guò)基座底部的螺孔將傳感器于預(yù)試件剛性地固定在一起,傳感器受與試件相同頻率的振動(dòng)。由于彈簧的剛度很大，因此質(zhì)量塊就有一正比于加速度的交變力作用

7、在壓電片上。由于壓電效應(yīng),在壓電片2兩個(gè)表面上就有電荷產(chǎn)生。傳感器的輸出電荷（或電壓）與作用力成正比，即與加速度成正比。2.設(shè)計(jì)一個(gè)能反應(yīng)差動(dòng)電容器可動(dòng)電極位移方向的測(cè)量電路，并說(shuō)明其工作原理。經(jīng)R充1VD快速2為低電U=經(jīng)R充1VD快速2為低電U=U。OAB1Q為低電升,此時(shí)1電，U上升，而C因?yàn)镼為低電平，將經(jīng)TOC o 1-5 h zF2放電，U下降，U因Q是反相輸入端GOAB平，正向輸入端為高電平，而輸出為高電平,當(dāng)UU時(shí)，C翻轉(zhuǎn)，有正脈沖輸出，F(xiàn)i1UOAB為低電平，U0AB=U1,平,Q為高電平，UOAB為低電平，U0AB=U1,由圖可見(jiàn)，在初始時(shí)，d=d2-d0，則叮0.當(dāng)可動(dòng)電

8、極上移時(shí)，使CiC2.U0AB的平均值為正，反之為負(fù)，這樣根據(jù)%b的極性就可判斷可動(dòng)電極的移動(dòng)方向，根據(jù)的絕對(duì)值就可判斷電極移動(dòng)的大小3請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)通過(guò)改變介電常數(shù)的液位計(jì)結(jié)構(gòu)示意圖,并說(shuō)明其測(cè)量液位的工作原理(要求在數(shù)學(xué)上加以證明).答：如右圖所示，液位器為一個(gè)空心圓柱形電容器，其外圓柱間的電容為：C式中R外電極半徑，r電極外半徑，l圓柱長(zhǎng)度，極間介質(zhì)介電系數(shù)。在液面沒(méi)有進(jìn)入電極間時(shí)，電極間完全由空氣作為介質(zhì)，電容量為小2kslC=RlRnr當(dāng)液面進(jìn)入電極間高度為l-12時(shí)，兩極間電容為：20+lRlRnrnr1Rnr2兀sl2兀s(l-1)2兀l(s-s)220+lRlRnrnr1Rnrl-

9、nr或表示為：,2kslA二o-l-nr2兀&(l-1)0R1lRnr2兀(s-,2kslA二o-l-nr2兀&(l-1)0R1lRnr2兀(s-)rnr2ks1+2兀sl2兀(s-s)了R+llRlR1nrnr與l成正比,4.什么是光電效應(yīng)，請(qǐng)說(shuō)出光電傳感器有那些基答:物體吸收光子能量(w二hh:普朗n12C二A+Blx1電奪施面計(jì)原理陽(yáng)1.2弭柱狀橫栩本特性.克常數(shù),丫：光子頻率)后，產(chǎn)生的電效應(yīng)稱為光電效應(yīng)。a.伏安特性b.光照特性c.光譜特性d.光敏電阻的頻率特性1e.光譜溫度特性作業(yè)四電偶的測(cè)溫原理是什么？人們用mV表接入熱電偶回路測(cè)量回路電動(dòng)勢(shì)，怎樣才能保證mV表的串入不影響回路電

10、動(dòng)勢(shì)，其原理是什么？答：熱電偶是根據(jù)熱電效應(yīng)來(lái)測(cè)溫的。熱電效應(yīng)是指由兩種不同的導(dǎo)體或半導(dǎo)體材料構(gòu)成的回路，如果他們的接觸點(diǎn)位于不同的溫度中，則在回路中將有熱電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生。只要保證mV表兩端的溫度相同就不會(huì)帶來(lái)誤。理論根據(jù)是熱電偶的中間定律：只要第三種材料兩端的溫度相同，則第三種材料的引入不會(huì)影響熱電偶的熱電動(dòng)勢(shì)。常用方法是冰浴法。請(qǐng)說(shuō)出磁電傳感器的工乍原理，磁電傳感器可以進(jìn)行那些測(cè)量（說(shuō)出4種）？下圖為一磁電式轉(zhuǎn)速傳感器，其中定子和轉(zhuǎn)子都是由鐵磁材料構(gòu)成的，請(qǐng)說(shuō)出測(cè)量軸轉(zhuǎn)速的工乍原理。答：發(fā)電機(jī)工作原理，即線圈磁通變化導(dǎo)致線圈感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)變化?？梢詼y(cè)量位移，速度、加速度、轉(zhuǎn)速，角角速度等將傳感器軸

11、與被測(cè)物軸相連接，當(dāng)被測(cè)物帶動(dòng)轉(zhuǎn)子一起轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，當(dāng)轉(zhuǎn)子與定子的齒齒相對(duì)時(shí)，磁路磁阻最小，線圈磁通最大，當(dāng)齒槽相對(duì)時(shí)，磁阻最大，磁通最小，這樣隨著轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)，磁通就周期性地變化，從而在線圈中感應(yīng)出近似正弦的電動(dòng)勢(shì)信號(hào)。3計(jì)一個(gè)能反應(yīng)差動(dòng)傳感器中間銜鐵位移方向的檢測(cè)電路，并說(shuō)明工作原理。答：工乍原理：當(dāng)銜鐵位于中間位置時(shí)，Zi二Z2Uo-0，若銜鐵上移則Z1Z2,當(dāng)卩為上正下負(fù)時(shí),U1U2,U=U-U0,U0的極性為下正上負(fù)。直流電壓表的指示為負(fù)；當(dāng)U為下正上負(fù)時(shí)，R2上的壓012降小于R1上的壓降，壓降的指示方向與圖中的標(biāo)定方向相反，U0仍為下正上負(fù)，電壓表仍反指，（電壓表的極性為上正下負(fù)。當(dāng)銜鐵下移時(shí)，Z1Z2,結(jié)果與上面相反，不再贅述。作業(yè)五1請(qǐng)畫出應(yīng)用電阻應(yīng)變片粘貼在柱形彈性元件上構(gòu)成的測(cè)量拉力的傳感器示意圖，并說(shuō)明各電阻應(yīng)變片的作用及畫出測(cè)量電路，輸出電壓表達(dá)式。答：圖中,R1R3為工作應(yīng)變片，R2R4為溫度補(bǔ)償應(yīng)變片，圓柱體為彈性元件（應(yīng)變值=Al/l=F/A.E,輸出電壓為U=k（1+卩）U&2式中F被測(cè)力，NE彈性模量,N/m2A柱形截面積，m2KK應(yīng)變系數(shù)圖入垃柱形彈性元件