自動檢測技術(shù)2012年考試復習題 答案

1、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)標準條件下，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 。4、下面公式是計算傳感器的線性度 。5、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、有一臺測量儀表，其標尺范圍0500 KPa，已知絕對誤差最大值DPmax=4 KPa，則該儀表的精度等級1級 。7、傳感器能感知的輸入量越小，說明分辨率 越高。二、問答題1、什么是傳感器的靜態(tài)特性，有哪些指標。答：指傳感器的靜態(tài)輸入、輸出特性。有靈敏度、分辨力、線性度、遲滯、穩(wěn)定

2、性、電磁兼容性、可靠性2、產(chǎn)生隨機誤差的原因是什么？如何減小隨機誤差對測量結(jié)果的影響？答：是測量中獨立的、微小的、偶然的因素引起的結(jié)果。既不能用實驗的方法消除，也不能修正?？梢酝ㄟ^增加測量次數(shù)，利用概率論的一些理論和統(tǒng)計學的方法進行數(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。變值誤差，環(huán)境溫度的影響、零點漂移等。系統(tǒng)誤差有規(guī)律。可以通過實驗的方法引入修正值的方法計算修正，也可以重新調(diào)整測量儀表的有關(guān)部件予以剔除。4、如何判斷系統(tǒng)中存在粗大誤差。答：粗大誤差是測量人員的粗心大意及電子測量儀器收到突然強大的干擾所引起的，粗大誤差明顯超過正常

3、條件下的誤差。五、分析與計算題1、有一溫度計，它的測量范圍為02000C，精度為0.5級，求1）該表可能出現(xiàn)的最大絕對誤差。2）當示值分別為200C、1000C的示值相對誤差。解：1）=2000.5%=10C 2）1/20100%=5%1/100100%=1%2、預測240V左右的電壓，要求測量示值相對誤差的絕對值不大于0.6%，問1）若選用量程250V的電壓表，精度選哪一級。2）若選用量程300V、500V的電壓表，精度各選哪一級.解：1）絕對誤差=0.6%*240=1.440.625%0=1.5V1.44/250=0.005761.5/240=0.62%選1.0級的儀表第二章 電阻式傳感器

4、原理與應用一、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)生機械形變時，其電阻值發(fā)生變化，這一效應稱為 。3、電阻應變式傳感器可直接測量的物理量是力 ，電阻應變片的制作材料分為金屬 和半導體 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。半導體 的靈敏度較大。4、電阻應變片配有橋式測量轉(zhuǎn)換電路的作用是 。5、應變測量電橋的三種接法是單臂電橋 、半橋 全橋 。輸出電壓分別為 、電橋轉(zhuǎn)換電路，因接法不同，靈敏度也不同，全橋 的靈敏度最大，實驗證明輸出電壓與應變或受力成線性 （線性/非線性）關(guān)系。6、要使直流電橋平衡，

5、必須使相對橋臂的電阻值的乘積 相等。7、電阻應變效應做成的傳感器可以測量力 、加速度 、扭矩 8、應變測量中，希望靈敏度高、線性好、有溫度自補償功能，應選擇半橋或全橋的測量轉(zhuǎn)換電路。二、問答題1、解釋應變效應、壓阻效應。答：導體或半導體材料在外界力的作用下，會產(chǎn)生機械變形，其電阻值也將隨著發(fā)生變化。半導體受力后，電阻會改變，成為壓阻效應。2、電阻應變傳感器在單臂電橋測量轉(zhuǎn)換電路在測量時由于溫度變化產(chǎn)生誤差的過程。電阻應變式傳感器進行溫度補償?shù)姆椒ㄊ鞘裁?？答：因輸出電壓受溫度的影響。因應變電阻R1與R2完全相同，從下式看出輸出電壓與溫度無關(guān)補償?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

6、采用恒壓源供電和恒流源供電各自的特點是什么？四、分析與計算題1、采用阻值R=120 靈敏度系數(shù)K=2.0的電阻金屬應變片與阻值R=120 的固定電阻組成電橋，供橋電壓為10V。當應變片應變 =1000um/m時，若要使輸出電壓大于10mV則可采用何種工作方式。（設輸出阻抗為無窮大） =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

7、只能用于_微小_位移的測量。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_ N2u0/2d0_。4、單線圈電感傳感器與差動式電感傳感器的特性比較可以看出，差動式電感傳感器的線性較_好_，靈敏度較_高_。5、差動電感和變壓器線性范圍約為線圈骨架長度的_1/41/10左右。6、差動變壓器激勵電源頻率以_為宜。7、 欲測量極微小的位移，應選擇_變隙式_自感傳感器。8、希望線性范圍為1mm，應選擇線圈骨架長度為_20mm _左右的螺線管式自感傳感器或差動變壓器。9、自感傳感器或差動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量的大小，也能方

8、向 _。10、希望遠距離傳送信號，應選用具有_420mA _輸出的標準變送器。11、當電渦流線圈靠近非磁性導體（銅）板材后，線圈的等效電感L_減小_，調(diào)頻轉(zhuǎn)換電路的輸出頻率f_增大_。（填增大或減?。?2、欲測量鍍層厚度，電渦流線圈的激勵源頻率約為_100kHz2MHz _ 。13、電容傳感器的測量轉(zhuǎn)換電路有三種，分別是_變隙式、變面積式、變介電常數(shù)式14、電容傳感器的最大特點是_非接觸_測量。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、問答題：1、某些傳感器在工作時采用差動結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)相對于基本結(jié)構(gòu)有什么優(yōu)點？答：差動形式誤差小、線性范圍寬、靈敏度大2、差動變壓器式傳感器

9、的零點殘余電壓產(chǎn)生的原因是什么？怎樣減小和消除它的影響？答：銜鐵處于零點附近存在的微小誤差電壓稱為零點殘余電壓。它一方面限制了系統(tǒng)的分辨力，另一方面造成非線性。消除的方法：提高框架和線圈的對稱性；盡量采用正弦波作為激勵源；正確選擇磁路材料，適當減小線圈的勵磁電流，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，補償相位誤差；采用相敏檢波電路三、分析與計算題1、有一臺兩線制壓力變送器，量程范圍為 01MPa ，對應的輸出電流為 420mA 。求： 1 ）壓力 p 與輸出電流 I 的關(guān)系表達式（輸入 / 輸出方程）。當 p 為 0MPa 和 0.5MPa 時變送器的輸出電流。 2）如果希望

10、在信號傳輸終端將電流信號轉(zhuǎn)換為 15V 電壓，求負載電阻 R L 的阻值。 解1）50KPa 2）-6060mV2、下圖是利用分段電容傳感器測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原理示意圖1 儲液罐 2液面 3玻璃連通器 5不銹鋼圓環(huán) 6101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）、被測液體應該是導電液體還是絕緣體？3）、分別寫出該液位計的分辨率（%）及分辨力（幾分之一米）的計算公式，并明如何提高此類液位計的分辨率。4）、設當

11、液體上升到第個N不銹鋼圓環(huán)的高度時,101線LED光柱全亮。若N=32，則當液體上升到第八個不銹鋼圓環(huán)的高度時，共有多少線LED亮？1）、答：變介電常數(shù) 2）、答：導電液體 3）、答：1/11 4）、答：25第四章 光電傳感器一、填空題：1、光敏電阻利用 效應，光電池利用 效應。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 B 內(nèi)光電效應 C光生伏特效應3、普通硅光電池的峰值波長落在 接近紅外 區(qū)域。4、光敏二極管在測光電路中應處于 反向 偏置狀態(tài)。5、一只十碼道的絕對角編碼器，其分辨率為 3.6度 。二、問答題1、光電效應分成分類？ 分別如何定義？答：用光照射某一物體，

12、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)生相應電效應的物理現(xiàn)象稱為光電效應。光電效應通常分為三類，分別是外光電效應、內(nèi)光電效應、光電池。2、試用所學光電傳感器分析a、超市用激光掃描檢測商品的條形碼b、洗手間紅外反射式干手機工作原理。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、光導纖維為什么能夠?qū)Ч猓抗鈱Юw維有哪些優(yōu)點？光纖式傳感器中光纖的主要優(yōu)點有哪些？答：光纖具有信息傳輸量大，抗干擾能力強，保密性好，重量輕，尺寸小，靈敏度高，柔軟和成本低等優(yōu)點4、二進制碼盤和循環(huán)碼盤各有什么優(yōu)缺點？答：循環(huán)馮又稱為格雷碼，它也是一種二進制編碼，只有“0

13、”和“l(fā)”兩個數(shù)。圖所示為四位二進制循環(huán)碼盤。這種編碼的特點是任意相鄰的兩個代碼間只有一位代碼有變化，即由“0”變?yōu)椤?”或“1”變?yōu)椤?”。因此，在兩數(shù)變換過程中，因光電管安裝不準等產(chǎn)生的閱讀數(shù)誤差，最多不超過“1”，只可能讀成相鄰兩個數(shù)中的一個數(shù)。所以，它是消除非單值性誤差的一種有效方法第五章 電動勢式傳感器一、填空題1、壓電傳感器里常見的壓電元件有石英晶體 、壓電陶瓷 和高分子材料 三種。2、動態(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；在電子打火機和煤氣灶點火裝置中，多片壓電片采用_串聯(lián)_接法，可使輸出電壓達上萬伏，從而產(chǎn)生電火花。3、霍爾元件采用恒流源激勵是為了

14、保證B和UH特性的一致性 。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的辦法是使用電橋調(diào)零電位器二、問答題1、什么是壓電效應？用壓電效應傳感器能否測量靜態(tài)和變化緩慢的信號？為什么？答：某些電介質(zhì), 當沿著一定方向?qū)ζ涫┝Χ顾冃螘r, 其內(nèi)部就產(chǎn)生極化現(xiàn)象, 同時在它的兩個表面上便產(chǎn)生符號相反的電荷, 當外力去掉后, 其又重新恢復到不帶電狀態(tài)， 這種現(xiàn)象稱壓電效應。不能。因為當作用于壓電元件力為靜態(tài)力（=0）時, 則前置放大器的輸入電壓等于零, 因為電荷會通過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態(tài)力

15、測量2、常用的壓電元件有哪幾種？哪種測量精度最高？答：壓電傳感器里常見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？用霍爾元件測量時有哪些因素會造成測量誤差？如何減弱或消除？答：霍爾效應是物質(zhì)在磁場中表現(xiàn)的一種特性，他是由于運動電荷在磁場中受到洛侖茲力作用產(chǎn)生的結(jié)果?；魻栐碾娮杪?，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，其內(nèi)阻及霍爾電壓均會發(fā)生響應的變化，從而給測量帶來不可忽略的誤差，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?shù)难a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)缺點？答：壓電式傳感器本身的內(nèi)阻很高

16、，而輸出的能量信號又非常微弱。電壓放大器和電荷放大器。電壓放大器與電荷放大器相比，電路簡單，元件少，價格便宜，工作可靠，但是，電纜長度對傳感器測量精度的影響較大。電荷放大器的突出優(yōu)點是在一定條件下，傳感器的靈敏度與電纜長度無關(guān)，當然在實際中，傳感器與測量儀器總有一定距離，它們之間用長電纜連接，由于電纜噪聲增加，這樣就降低了信噪比，是低電平震動的測量受到一定程度的限制。四、計算題3、現(xiàn)有一測單向脈動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=2000pF,測得輸出電壓uo=5sint(V)。求：1）該傳感器產(chǎn)生的電荷為多少？ 2

17、）此被測脈動力大小是多少？解：1）由Q=-UOCF=-5sint2000pf=-10-8 sint (C) 2) F=Q/d=20010-12/10-8 sint=0.02 sint(N)第六章 溫度檢測一、填空題1、測溫熱電阻分為 和 。2、熱敏電阻按溫度系數(shù)又可分_ 、_ 、 _。3、熱電偶的輸出電勢由_熱端_ _ _和 冷端 構(gòu)成，熱端和冷端的溫差 的數(shù)值越大，輸出電勢就越大。4、在熱電偶測溫回路中經(jīng)常使用補償導線的最主要的目的是_補償熱電偶冷端熱電勢的損失_ 。二、問答題1、簡述熱電偶與熱電阻的測量原理的異同。答：二者相同點：都能測溫度且只能直接測溫度量不同點：熱電阻傳感器原理為阻值大

18、小變化對應溫度變化，而熱電偶傳感器為熱電動勢大小變化對應溫度變化2、設一熱電偶工作時產(chǎn)生的熱電動勢可表示為EAB(t , t0)，其中A、B、t、t0各代表什么意義？ t0在實際應用時常應為多少？ A、B兩熱電極 T熱端溫度，即被測溫度 t0冷端溫度 t0常應為03、用熱電偶測溫時，為什么要進行冷端補償？冷端補償?shù)姆椒ㄓ心膸追N？因工作現(xiàn)場常常缺乏使熱電偶傳感器的冷端保持在0的條件三、計算題1、用一K型熱電偶測量溫度，已知冷端溫度為40，用高精度毫伏表測得此時的熱電動勢為29.186mV（T，40）+（40,0），求被測的溫度大?。拷猓篍AB（T，0）= EAB（tn，t0）+ EAB（t，tn）即EAB（0，t）= EAB（0，40）+ EAB（40，t） 查表，得EAB（0，40）=1.612所以EAB（0，t）=1.612+29.186=30.798（mV）查表，得t=7402、用一K型熱電偶測鋼水溫度，形式如圖示。已知A、B分別為鎳鉻、鎳硅材料制成，A、B為延長導線。問： 1）滿足哪些條件時，此熱電偶才能正常工作？ 2）A、B開路是否影響裝置正常工作？原因？ 3）采用A、B的好處？ 4）若已知t01=t02=40，電壓表示數(shù)為37.702mV，則鋼水溫度為多少？ 5）此種測溫方法的理論依據(jù)是什么？解：1）t01