检测技术章节复习题doc.docx
《检测技术章节复习题doc.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《检测技术章节复习题doc.docx（25页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
检测技术章节复习题doc
自动检测技术章节复习资料
第一章
1・检测系统由哪几部分组成？
说明各部分的作用。
答：
一个完整的检测系统或检测装置通常是由传感器、测量电路和显示记录装置等几部分组成，分别完成信息获取、转换、显示和处理等功能。
当然其屮还包括电源和传输通道等不可缺少的部分。
下图给出了检测系统的组成框图。
检测系统的组成框图
传感器是把被测量转换成电学量的装置，显然，传感器是检测系统与被测对象右•接发生联系的部件，是检测系统最重要的环节，检测系统获取信息的质量往往是由传感器的性能确定的，因为检测系统的其它环节无法添加新的检测信息并且不易消除传感器所引入的误差。
测量电路的作用是将传感器的输出信号转换成易于测量的电压或电流信号。
通常传感器输出信号是微弱的，就需要由测量电路加以放大，以满足显示记录装置的要求。
根据需要测量电路还能进行阻抗匹配、微分、积分、线性化补偿等信号处理工作。
显示记录装置是检测人员和检测系统联系的主要环节，主要作用是使人们了解被测量的大小或变化的过程。
2.某线性位移测量仪，当被测位移由4.5nun变到5.0mm时，位移测量仪的输出电压由3.5V减至2.5V,求该仪器的灵敏度。
解：
该仪器的灵敏度为
25-35S二二_二二_2mv/mm
5.（）-4.5
3•某测温系统由以下四个环节组成，各自的灵敏度如下:
钳电阻温度传感器：
0.45qre
电桥：
0.02V/Q
放大器：
100（放大倍数）
笔式记录仪：
0.2cm/V
求：
（1）测温系统的总灵敏度；
（2）记录仪笔尖位移4on时，所对应的温度变化值。
解：
（1）测温系统的总灵敏度为
5=0.45x0.02x100x0.2=0」8cm/X?
（2）记录仪笔尖位移4cm时，所对应的温度变化值为
4t=——=22.22X?
0」8
4•有三台测温仪表，量程均为0~80（TC,精度等级分别为2・5级、2.0级和1・5级，现要测量500弋的
温度，要求相对误差不超过2.5%,选那台仪表合理?
解：
2.5级时的最大绝对误并值为20€,测量500€时的相对误芳为4%；2.0级时的最大绝对误芳
值为16"C,测量500°C时的相对误并为3.2%；1.5级时的最大绝对误并值为12C,测量500°C时的相对误差为2.4%。
因此，应该选用1.5级的测温仪器。
5.什么是系统误差和随机误差?
正确度和精密度的含义是什么？
它们各反映何种误差？
答：
系统误茅是指在相同的条件下,多次重复测量同一量时，误差的大小和符号保持不变,或按照一定的规律变化的误差。
随机误羌则是指在相同条件下，多次测量同一最时，其误并的大小和符号以不可预见的方式变化的误并。
正确度是指测量结果与理论真值的一致程度，它反映了系统误羌的大小，精密度是指测量结果的分散程度，它反映了随机误差的大小。
6.某压力传感器的测量范围为0~10MPa,校验该传感器时得到的最大绝对误差为±0.08MPa,试确
定该传感器的精度等级。
解：
该传感器的精度为:
由于国家规定的精度等级中没有0・8级仪表，而该传感器的精度又超过了0.5级仪表的允许误差，所以，这只传感器的精度等级应定为1・0级。
根据仪表校验数据来确定仪表精度等级时，仪表的精度等级值应选不小于由校验结果所计算的
精度值
7.某测温传感器的测量范围为0^1000-C,根据工艺要求，温度指示值的误差不允许超过±79,试
问应如何选择传感器的精度等级才能满足以上要求?
解：
根据工艺要求，传感器的精度应满足：
此精度介于0.5级和1・0级之间，若选择精度等级为1.0级的传感器，其允许最大绝对误差为±109,这就超过了工艺要求的允许误差，故应选择0・5级的精度才能满足工艺要求。
根据工艺要求来选择仪表精度等级时，仪表的精度等级值应不大于工艺要求所计算的精度值
填空
1.测量是借助专川技术和设备，通过一实验和计算，取得被测对彖
的某个量的大小或符号；或者取得一个变量与另…个变量之间的关系。
3.苜接测量是从事先一分度好的表盘上读出被测量的大小。
间接测量是利用被测量
与某种屮间呈Z间的函数关系，先测出屮间呈,再通过相应的函数关系，屮间量被测量的数值。
4.育接测量方法屮，又分零位法,偏并法和微养法。
5.零位法是指被测量比较；与在比较仪器中进行己知标准
量—,让仪器指零机构,从而确定被测量等于已知标准量°
该方法精度较高。
6.偏并法是指测量仪表用相对于,肓接指出被测量的大小。
该法测量
精度一般不高。
7.微并法是和的组合。
先将被测量与一个进行,不足部分再用
测出。
8.测量仪表指示值程度的量称为精密度。
测量仪表指示值有规律地程度的量
称为准确度。
9.测量仪表的精确度简称,是和的总和，以测量谋差的来表示。
10.显示仪表能够监测到被测量的能力称分辨力。
第二章
1.金属电阻应变片与半导体材料的电阻应变效应有什么不同？
答：
金属电阻的应变效应主要是由于其几何形状的变化而产生的，半导体材料的应变效应则主要取决于材料的电阻率随应变所引起的变化产生的。
2.直流测量电桥和交流测量电桥有什么区别？
答：
它们的区别主要是直流电桥用直流电源，只适用于胃流元件，交流电桥用交流电源，适用于所有电路元件。
3.采用阻值为120Q灵敏度系数K二2.0的金属电阻应变片和阻值为120Q的固定电阻组成电桥，供桥电压为4V,并假定负载电阻无穷大。
当应变片上的应变分别为1和1000时，试求单臂、双臂和全桥工作时的输出电压，并比较三种情况下的灵敏度。
解：
单臂时t/0=—p,所以应变为1H寸/=
号J号旦OIOS,应变为呗时
应为匕=竽=也血=2xlOS「
双臂时F竽，所以应变为1时
竺=4x2x"=4仙6
°2
/V
应变为1000时应为
Uo=^^=—-—=4x10」/*全桥时UQ=KeU,所以应变为1时=8xio“/v,丿应变为1000时应为i70=8x10_3/Vo从上血的计算可知：
单臂时灵敏度最低，双臂时为其两倍，全桥时嚴高，为单臂的四倍。
4•采用阻值7?
=120Q灵敏度系数/<=2.0的金属电阻应变片与阻值矗=120Q的固定电阻组成电桥，供桥电压为10Vo当应变片应变为1000时，若要使输出电压大于10mV,则可采用何种工作方式（设输出阻抗为无穷大）？
解：
由于不知是何种工作方式，可设为门，故可得：
A10mV
rTKeU2x10x10*
/=—
n
得n要小于2,故应采用全桥工作方式。
5•如图所示为一直流电桥，供电电源电动势F=3V,/e3=/?
4=100Q,&和金为同型号的电阻应变片，其电阻均为50Q,灵敏度系数K=2・0。
两只应变片分别粘贴于等强度梁同一截面的正反两面。
设等强度梁在受力后产生的应变为5000,试求此时电桥输出端电压g
/
Ri
1Z///I
F
/
1
/
V//A
解：
此电桥为输出对称电桥，故竺=2x3x5x10—=15尙
22
1・电阻应变片有、、和等部分组成。
其屮是应变片的
核心部分。
2.按材料不同，电阻应变片可分为和半导体应变片两大类。
前者的敏感栅
有、和三种类型。
3.当前，制作丝式敏感栅最理想的材料是,它的主要优点是：
；;
和O
4.由于而引起导电材料变化的现彖，叫战变效应。
5.应变片的初始电阻值R。
有、、、和等类型，其屮最常用
的是。
6.电阻应变片的温度补偿方法通常有和两大类。
7.应变片线路补偿法最常用的杲电桥补偿法，它是将变片和应变片接到电桥
的桥臂，利用它们对电桥输出电压这一原理，而引起温度补偿作用。
&通常采用或作为电阻应变片桥路。
该电路不仅没有,而
且也比单臂应变电桥时高，同时还能起作用。
9.应变式传感器是由、和组成的装置。
10.应变式传感器按用途的不同，可分为、、传感器等等。
第三章
1•试分析变面积式电容传感器和变间隙式电容的灵敏度?
为了提高传感器的灵敏度可采取什么措施并应注意什么问题？
答：
如图所示是一直线位移型电容式传感器的示意图。
当动极板移动后，覆盖面积就发生变化，电容量也随Z改变，其值为
C=ebld=C（）~Eh•/\x/d
（1）
电容因位移而产生的变化量为
AC=C-C0=-—Ar=-C0—
da
其灵敏度为K=-一二——
Axa
可见增加b或减小〃均可提高传感器的灵敏度。
直线位移型电容式传感器
2.为什么说变间隙型电容传感器特性是非线性的?
采取什么措施可改善其非线性特征？
答：
下图为变间隙式电容传感器的原理图。
图屮1为固定极板，2为与被测对象相连的活动极板。
当活动极板因被测参数的改变而引起移动时，两极板间的距离d发生变化，从而改变了两极板Z间的电容量Co
pA
设极板面积为力，其静态电容最为C=—,当活动极板移动X后，其电容量为
d
（I）
当x«d时
2
1-^-1则C=C0（l+j）
（2）
由式
（1）可以看出电容量C与兀不是线性关系，只有当xvvd时，才可认为是最近似线形关系。
同时还可以看岀，要提高灵敏度，应减小起始间隙d过小时。
但当〃过小时，又容易引起击穿，同时加工精度要求也高了。
为此，一般是在极板间放置云母、劑料膜等介电常数高的物质来改善这种情况。
在实际应用屮，为了提高灵敏度，减小非线性，可采用差动式结构。
1.按工作原理的不同，电容式传感器可分为、、和三种类
型。
第一种常用于测量,第二种常用于测量,第三种常用于测
量0
2.变间隙式店容传感器的初始间隙山越小，传感器的灵敏度Ko、非线性误差％,
以上说明，提高2）与减小％o在实际应用屮，为使传感器具有足够大的K（）值，通常使,
如果还必须使％具有足够小的值，则还应满足,这就是它只能用于测量的原理。
3.解决变间隙式电容传感器提高Ko与非线性误差％间的矛盾，可采用电容传感器，
后者与前者相比，不仅灵敏度,而且非线性误差也。
但是，它还受电容极板问
的限制，为此，常采用的变间隙式电容传感器。
4.变面积式电容传感器的电容增量AC与动极板位移量必的关系为△（?
二盘，其灵
敏度K=—=o因此，该传感器具有输出特性，即具有测量线位移的和
灵敏度K为等优点。
5.极板长度、极板间间隙、选介电常数介质，都可以提高变面积式
电容式传感器的灵敏度。
另外，采用的变面积式电容传感器，也可以达到提高灵敏度的
目的。
第四章
1.影响差动变压器输出线性度和灵敏度的主要因素是什么?
答：
影响并动变压器输出线性度和灵敏度的主要因素是：
传感器几何尺寸、线圈电气参数的对称性、磁性材料的残余应力、测量电路零点残余电动势等。
2.电涡流式传感器的灵敏度主要受哪些因素影响？
它的主要优点是什么？
答：
电涡流式传感器的灵敏度主要受导体的电导率、磁导率、儿何形状，线圈的儿何参数，激励电流频率以及线圈到被测导体间的距离等因素影响。
电涡流式传感结构简单、频率响应宽、灵敏度高、测量范围大、抗干忧能力强，特别是有非接触测最的优点，因此在工业生产和科学技术的备个领域屮得到了广泛的应用。
3•如图所示为一差动整流电路，试分析电路的工作原理。
答：
这是简单的电压输出型，动铁芯移动时引起上下两个全波整流电路输出差动电压，屮间可调整零位，输出电压与铁芯位移成正比。
这种电路由二极管的非线性影响以及二极管正向饱和压降和反向漏电流的不利影响较大。
1•螺线管式差动变压器主要由、和三部分组成。
2•螺线管式差动变压器的线圈绕组按排列方式的不同可分为、_、、以及
等类型，通常采用的是和。
3.差动变压器在输出电压称为零点残余电压，其频谱主要包括—和o该
电压会造成传感器再零点附近的灵敏度、分辨率和测量误差。
4.差动報流式差动变压器常用的，它是先把差动变压器两齐次级线圈的分别
鉴流，再将整流后的电流成通路差动输出。
5.基于法拉第电磁感应现象，块状金属导体置于磁场中或在磁场屮的作运动
时，导体将产生呈的感应电流，此电流叫电涡流。
6.电涡流式传感器测量系统由和两部分组成，两者利用来实
现测试任务。
7.当利用电涡流式传感器测量位移时，只有在x/略二的范围内，才能得到较
好的和较高的0
8•填写下表:
电感式传感器类型
工作原理
变隙式
差动变压器式
电涡流式
第五章
1.为什么说压电式传感器只适用于动态测量而不能用于静态测量？
答：
因为压电式传感器是将被子测量转换成压电品体的电荷量，可等效成一定的电容，如被测杲为静态时，很难将电荷转换成一定的电压信号输出，故只能用于动态测量。
2.压电式传感器测量电路的作用是什么?
其核心是解决什么问题？
答：
压电式传感器测量电路的作用是将压电晶体产生的电荷转换为电压信号输出，其核心是要解决微弱信号的转换与放人，得到足够强的输出信号。
3.一压电式传感器的灵敏度Ki=10pC/MPa,连接灵敏度K2=0.008V/pC的电荷放大器，所用
的笔式记录仪的灵敏度K3=25mm/V,当压力变化Ap=8MPa时，记录笔在记录纸上的偏移为多少?
解：
记录笔在记录纸上的偏移为
S=10X0.008X25X8=16mm
1.石英晶体和压电陶瓷多晶体具有—、效应，利用它们的效应制成了电势型传
感器。
2.石英晶体的右旋直角坐标系统中,Z轴称,该方向上压电效应;X轴称,
晶面上的压电效应；Y轴称,沿Y轴方向上的。
3.沿石英晶片X轴加力，在力作用的上，产生电荷，承纵向压电效应。
石英晶体
压电式传感器屮主要用效应。
它的特点是晶面上产生的与呈正比，
而与和无关O
4.若沿石英晶体Y轴方向加压力，在不出现电荷，电荷出现在上，只
是相反，称横向压电效应。
5.压电陶瓷是一种人工制造的压电材料,它是由无数细微的单晶组成，他们都有自发形成
的o压电陶瓷又叫O
6.极化处理前的压电陶瓷材料对外不显，各向,不具有o
7.极化处理后的压电陶瓷受到沿的作用力时，其随Z改变，因而在
的平面上将出现电荷量的。
它的大小与压电陶瓷的和的大小成正比。
8・压电陶瓷的压电系数比石英晶体的o所以采用压电陶瓷制作的压电是传感器，其
较高。
但石英晶体的性是其他压电材料无法比的。
9.压电元件是一个电压很大的信号源，它可以等效一个和一个并联的等效电路。
测
量屮要求与其它配接的放大器具有和。
10.电荷放大器是一个,高放大倍数的，其输出电压与压电元件
和有关O
11.压电式传感器屮，常把两片的压电片叠在一起，其并联法是两压电片的粘贴在
一起，在两边电极，增加一倍，电容也增加一倍；其串联接法是两压电片的
粘在一起，因而上、下两极板的电荷量与相同，总容量为-半，输出电压。
12.压电式传感器不能测量被测量，更不能测量。
目前多用于和动
态的力或压力的测量。
第八章
1.
光电效应有哪几种?
与之对应的光电元件各有
答：
光电效应有外光电效应、内光电效应和光生伏特效应三种。
基于外光电效M的光电元件有光电管、光电倍增管等；基于内光电效应的光电元件有光敏电阻、光敏晶体管等；基于光生伏特效应的光电元件有光电池等。
2.常用的半导体光电元件有哪些?
它们的电路符号如何？
答：
常用的半导体光电元件有光敏二极管、光敏三极管和光电池三种。
它们的电路符号如下图所示：
尢玻二极悴
4.什么是光电元件的光谱特性？
答：
光电元件的光谱特性是指入射光照度一定时，光电元件的相对灵敏度随光波波长的变化而变化,一种光电元件只对一定波长范围的人射光敏感，这就是光电元件的光谱特性。
5・光电传感器由哪些部分组成?
被测量可以影响光电传感器的哪些部分？
答：
光电传感器通常由光源、光学通路和光电元件三部分组成，如图所示。
图中①堤光源发出的光信号，①2是光电器件接受的光信号，被测量可以是X］或者X2,它们能够分别造成光源木身或光学通路的变化，从而煤响传感器输出的电信号I。
6.模拟式光电传感器有哪几种常见形式？
答：
模拟式光电传感器主要有四种。
一是光源木身是被测物，它发出的光投射到光电元件上，光电元件的输出反映了光源的某些物理参数，如图a所示。
这种型式的光电传感器可用于光电比色高温计和照度计；二是恒定光源发射的光通量穿过被测物，其屮一部分被吸收，剩余的部分投射到光电元件上，吸收量取决于被测物的某些参数。
如图b所示。
可用于测量透明度、混浊度；三是恒定光源发射的光通量投射到被测物上，由被测物表面反射麻再投射到光电元件上，如图c所示。
反射光的强弱取决于被测物表面的性质和状态，因此可用于测量工件表面粗糙度、纸张的白度等；四是从恒定光源发射出的光通量在到达光电元件的途屮受到被测物的遮挡，使投射到光电元件上的光通量减弱，光电元件的输出反映了被测物的尺寸或位置。
如图d所示。
这种传感器可用于工件尺寸测量、
振动测暈等场介C
7•光敏电阻有哪些重要特性，在工业应用中是如何发挥这些特性的？
答：
光敏电阻是采用半导体材料制作，利用内光电效应工作的光电元件。
它的重要特性是在无光照时阻值非常大，相当于断路，有光照时阻值变得很小，相当于通路。
在工业应用中主要就是通过光的变化来各种电路的控制。
1.的半导体表面上或半导体上，的现象，称
为光生伏特效应。
2.光电池是基于直接将转换成的一种有源器件。
3.硅光电池的光谱比硒大。
它的光照度与短路电流的关系呈,光照度与开路电压
的关系有0使用硅光电池做测量变换元件时，最好使其工作在O它在温
度特性是指与随的特性0
第七章
什么是金属导体的热电效应?
试说明热电偶的测温原理。
答：
热电效应就是两种不同的导体或半导体A和B纟H.成一个冋路，其两端相互连接时，只要两结点处的温度不同，冋路屮就会产生一个电动势，该电动势的方向和大小与导体的材料及两接点的温度有关。
热电偶测温就是利用这种热电效应进行的，将热电偶的热端插入被测物，冷端接进仪表，就能测量温度。
2.试分析金属导体产生接触电动势和温差电动势的原因。
答：
当A和B两种不同材料的导体接触时，由于两者内部单位体积的自由电了数目不同（即电了密度不同），因此，电了在两个方向上扩散的速率就不一样。
现假设导体A的白由电子密度大于导体B的白由电子密度，则导体A扩散到导体B的电子数要比导体B扩散到导体A的电子数大。
所以导体A失去电子带正电荷，导体B得到电子带负电荷，于是，在A、B两导体的接触界面上便形成一个rflA到B的电场。
该电场的方向与扩散讲行的方向相反，它将引起反方向的电了转移，阻碍扩散
作用的继续进行°当扩散作用与阻碍扩散作用相等时，即"导体A扩散到导体B的白由电了数与在电场作用下白导体B到导体A的白由电子数相等时，便处于一种动态平衡状态。
在这种状态下，A与B两导体的接触处就产生了电位差，称为接触电动势。
对于导体A或B,将其两端分别置于不同的温度场t、to屮（t>to）o在导体内部，热端的白由电了具有较大的动能，向冷端移动，从而使热端火去电了带正电荷，冷端得到电了带负电荷。
这样，导体两端便产生了一个rt!
热端指向冷端的静电场。
该电场阻止电了从热端继续跑到冷端并使电了反方向移动，最示也达到了动态平衡状态。
这样，导体两端便产生了电位差，我们将该电位差称为温差电动势。
3.简述热电偶的几个重要定律，并分别说明它们的实用价值。
答：
一是匀质导体定律：
如果热电偶冋路中的两个热电极材料相同，无论两接点的温度如何，热电动势为零。
根据这个定律，可以检验两个热电极材料成分是否相同，也可以检杏热电极材料的均匀性。
二是屮间导体定律：
在热电偶冋路屮接入第三种导体，只要第三种导体的两接点温度相同，则冋路中总的热电动势不变。
它使我们可以方便地在冋路屮肓接接入各种类型的显示仪表或调节器，也可以将热电偶的两端不焊接而直接插入液态金屈屮或肓接悍在金屈表面进行温度测量。
三是标准电极定律：
如果两种导体分别与第三种导体组成的热电偶所产生的热电动势已知，则由这两种导体组成的热电偶所产生的热电动势也就已知。
只要测得各种金属与纯钳组成的热电偶的热电动势，则各种金属之间相互组合而成的热电偶的热电动势可直接计算出来。
四是中间温度定律：
热电偶在两接点温度t、S时的热电动势等于该热电偶在接点温度为t、tn和仆to时的相应热电动势的代数和。
屮河温度定律为补偿导线的使用提供了理论依据。
4•已知银锯•鎳硅（K）热电偶的热端温度t=800C,冷端温度心=259,求E（t,to）是多少毫伏？
磔倂
■银硅热电偶分度表查得玖800,0）=33.275mV,E（25,0）=1.024mV
解：
由繚珞■银硅热电偶分度表可查得E（800,0）=33.275mV,E（25,0）=1.024mV,故可得
E（800,25）=33.275-1.024=32.251mV
5.如图5・14所示之测温回路，热电偶的分度号为K,毫伏表的示值应为多少度？
答：
毫伏表的示值应为（/厂/2-60）0
1.热电偶是用组成而成。
当两个处于，冋路
屮便产生。
2.热电势的大小仅与的性质和有关。
热电势由和温差电动势两部分组成。
3.热电偶有两个极。
测温时，置于被测温度场屮的接点称,叠于恒定温度场屮
的接点称。
4.接触电势是互相利用的两种金属中，由于不同，弓］起产生
的。
的金属，因去观上带正电；的金属，因左观上
带负电。
5.温差电势是由于金屈引起而形成的。
的一端为正
极，的一端为负极。
温差电势一般比接触电势小得多。
6.由A、B导体组成的热电偶，当引入第三导体C时，只要,则C导体的
接入对冋路无煤响，这就是屮问导体定律。
7.如果导体C分别与热电偶两个热电极A、B组成热电偶，且保持三个热电偶分
别相同时，则热电偶A、B的热电势,称为o导体C通常
用制作。
8.标准化热电偶国家已定型批量生产，同一型号的具有良好的,有统一的,
并有与Z记录和显示仪表。
9・热电偶按木身结构形式划分有：
热电偶、热电偶、热电偶。
10.普通热电偶的热电极是金属丝，两热电极Z间，为了防止
有害介质侵蚀，工业上使用的热电偶一般都配有o
11.铠装热电偶是将、、组合在一起，经拉伸加工而成坚实
的组合体，该元件做得、,易于适于狭小地点的温度测量。
12.薄膜热电偶是用真空蒸镀等工艺将材料沉积在绝缘基片上形成而成。
它的
测量端既又,适于微小血积上的温度测量。
13.热电偶的冷端处理方法有：
、法、法、法。
14.0°C恒温法是将热电偶的埋入的保温瓶屮。
该法是一个较高的
方法，但是只适用于o
15.计算修正法是热电偶的冷端温度保持在某一温度条件下，热端温度为t时，测得热电劳
是,用先查出E（Tn,0）,则计算得E
升级会员 