河南理工大學(xué)-檢測與轉(zhuǎn)換技術(shù)試卷

《檢測技術(shù)與自動化儀表》試卷第3頁（共4頁）專業(yè)班級：姓名：學(xué)號：…………密………………封………………線專業(yè)班級：姓名：學(xué)號：…………密………………封………………線…………專業(yè)班級：姓名：學(xué)號：…………密專業(yè)班級：姓名：學(xué)號：…………密………………封………………線…………得分評卷人一、名詞解釋（本大題共5小題，每小題3分，共20分）。滿度相對誤差：用絕對誤差與測量器具的滿刻度值的百分比值來表示的相對誤差。重復(fù)性（傳感器特性）：傳感器在輸入量按同一方向作全量程連續(xù)多次變動時所得特性曲線不一致的程度。光生伏特效應(yīng)：PN結(jié)在光照條件下由自建電場引起光生電動勢的現(xiàn)象成為光生伏特效應(yīng)。霍爾效應(yīng)：金屬或半導(dǎo)體薄片，若在它的兩端通過控制電流，并在薄片的垂直方向上施加磁場，在垂直于電流和磁場方向上將產(chǎn)生電動勢，這種現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)。共模干擾：相對于公共的電位基準(zhǔn)點(diǎn)（接地點(diǎn)），在信號接收器的兩個輸入端子上同時出現(xiàn)的干擾。得分評卷人二、填空題（本大題共20空，每空1分，共20分），請將答案填寫在題中橫線上。1、按照誤差出現(xiàn)的規(guī)律可分為系統(tǒng)誤差，隨機(jī)誤差，粗大誤差。任何測量機(jī)構(gòu)都必須包括四個基本部分，分別為驅(qū)動裝置，控制裝置，阻尼裝置和指示裝置。3、任何電位差計，都可劃分為三個基本回路，分別為工作電流回路，標(biāo)準(zhǔn)回路，測量回路。4、各種儀表中，用來測直流量時，多選用磁電系或電動系儀表。5、根據(jù)技術(shù)要求，規(guī)定某一器具誤差不應(yīng)超出的最大范圍稱為容許誤差。6、按熱電阻的性質(zhì)分，可分為金屬熱電阻和半導(dǎo)體熱電阻兩大類，前者通常稱為熱電阻，后者稱為熱敏電阻。7、對于以微處理器為核心的現(xiàn)代檢測系統(tǒng)，其設(shè)計內(nèi)容應(yīng)包括硬件設(shè)計、軟件設(shè)計、誤差的分配與評定、穩(wěn)定性與抗干擾設(shè)計。8、壓電晶體在受到外加電場作用時，也會產(chǎn)生變形，這種現(xiàn)象稱為逆壓電效應(yīng)。9、由于霍爾電動勢極不在同一位面上，而產(chǎn)生的不等位電動勢，是霍爾元件的一個主要零位誤差。10、射線探傷的基本原理是利用了射線通過物質(zhì)時的衰減規(guī)律。得分評卷人三、簡答題（本大題共7小題，每小題5分。本大題滿分共35分）。1、儀表的準(zhǔn)確度以什么來劃分？它是否代表測量的準(zhǔn)確度？為什么？儀表的準(zhǔn)確度是用儀表的最大引用（滿度）誤差來表示的。（2分）儀表的準(zhǔn)確度只表示儀表本身的基本誤差，不代表測量的準(zhǔn)確度。（1分）測量的準(zhǔn)確度除了取決于儀表的準(zhǔn)確度，更取決于儀表的量限，一般應(yīng)使被測量>量程／2，最好使被測量≥2／3量程。（2分）2、畫出傳感器一般組成框圖，簡要說明各部分的作用。（3分）敏感元件——傳感器中能直接感受或響應(yīng)被測量的的部分；轉(zhuǎn)換元件——能將敏感元件感受或響應(yīng)的被測量轉(zhuǎn)換成適于傳輸或測量的電信號；信號調(diào)理轉(zhuǎn)換電路——傳感器輸出信號一般都很微弱，需要進(jìn)行放大、運(yùn)算調(diào)制等；輔助電源——信號調(diào)理轉(zhuǎn)換電路及傳感器的工作都需要輔助的電源。（以上每個0.5分）3、什么是差動變壓器的零點(diǎn)殘余電壓？給出兩種補(bǔ)償方法。差動變壓器的兩組二次線圈由于反向串聯(lián)，因此當(dāng)鐵芯處于中間位置時，輸出信號電壓應(yīng)為零的理想特性。但是，在實(shí)際情況中，在所謂“零點(diǎn)”時，輸出電壓并不為零，而有一個很小的電壓值，一般稱為“零點(diǎn)殘余電壓”。（3分）消除零點(diǎn)殘余電壓的方法：采用相敏檢波電路、串電阻、加反饋支路等。（每個1分，共2分）4、光柵是根據(jù)莫爾條紋來測量位移的，簡述莫爾條紋測量位移的特點(diǎn)。莫爾條紋測量位移的特點(diǎn)：（1）莫爾條紋的移動量、移動方向與光柵尺的位移量、位移方向具有對應(yīng)關(guān)系；（2分）（2）莫爾條紋間距對光柵柵距具有放大作用；（1.5分）（3）莫爾條紋對光柵柵距局部誤差具有消差作用。（1.5分）簡述紅外探傷的基本原理及兩種測試方法。紅外探傷基本原理：當(dāng)物體內(nèi)部存在裂縫和缺陷時，將會改變該物體的熱傳導(dǎo)，使物體表面溫度分布有差異，用檢測裝置就可顯示出它的熱輻射是不同的，于是就可以把缺陷位置檢查出來。（3分）測試方法：主動測試法、被動測試法；（或瞬態(tài)法和恒溫法）（每個1分）簡述霍爾元件中寄生直流電動勢的形成原因。由于霍爾元件的電極不可能做到完全歐姆接觸（1分），在控制電極和霍爾電動勢極上都可能出現(xiàn)整流效應(yīng)（2分）。因此，當(dāng)元件通以交流控制電流（不加磁場）時（1分），它的輸出除了交流不等位電動勢外，還有一直流電動勢分量（1分），這電動勢就稱為寄生直流電動勢。指示儀表的測量機(jī)構(gòu)中，根據(jù)阻尼裝置的阻尼力矩系數(shù)P的大小，可使活動部分呈現(xiàn)三種狀態(tài)。簡要分析這三種狀態(tài)。（1）過阻尼狀態(tài)：偏轉(zhuǎn)的速度慢，偏轉(zhuǎn)到平衡位置時不會出現(xiàn)擺動現(xiàn)象；（1.5分）（2）欠阻尼狀態(tài)：偏轉(zhuǎn)速度較快，當(dāng)偏轉(zhuǎn)到平衡位置時，不能馬上穩(wěn)定下來，需要作一系列衰減周期性擺動才能穩(wěn)定下來；（1.5分）（3）臨界阻尼狀態(tài)：使活動部分能以較快的速度偏轉(zhuǎn)，又不會在平衡位置附近擺動，而能直接穩(wěn)定在平衡位置上。（2分）得分評卷人四、綜合題（本大題共2小題，每小題15分。本大題滿分共30分）。1、熱電偶的測量電路中，可接入儀表測量電動勢的理論依據(jù)是什么定律？定律的內(nèi)容是什么？試用熱電偶基本原理證明該定律。熱電偶測量電路中，可接入儀表測量電動勢的理論依據(jù)是中間導(dǎo)體定律。（5分）證明如下：如圖所示，若三個結(jié)點(diǎn)溫度均為T0，則回路中總熱電動勢為（1）若A、B結(jié)點(diǎn)溫度為T，其余結(jié)點(diǎn)溫度為T0，且T>T0，則有（2）由式（1）可得代入（2）可得（5分）由此得到結(jié)論：導(dǎo)體A、B組成的熱電偶，當(dāng)引入第三個導(dǎo)體時，只要保持其兩端溫度相同，則對回路總電動勢無影響，這就是中間導(dǎo)體定律。（5分）2、畫出差動電感傳感器的帶相敏整流的電橋電路，并分析當(dāng)銜鐵不動而外加電源U極性發(fā)生改變時，輸出電壓Uo的極性是否變化及其原因。如圖所示：當(dāng)輸入交流電壓為正半周，即A點(diǎn)電壓為正，B點(diǎn)為負(fù)時，VD1、VD4導(dǎo)通，VD2、VD3截止。則在A→E→C→B支路中，C點(diǎn)電位因Z1增大而比平衡時降低；在A→F→D→B支路中，D點(diǎn)電位因Z2減小而比平衡時增高。所以D點(diǎn)電（5分）位高于C點(diǎn)電位。(5分)當(dāng)輸入交流電壓為負(fù)半周，即A點(diǎn)電壓為負(fù)，B點(diǎn)為正時，VD2、VD3導(dǎo)通，VD1、VD4截止。則在B→C→F→A支路中，C點(diǎn)電位因Z2的減小而比平衡時降低；在B→D→E→A支路中，D點(diǎn)電位因Z1增大