检测技术电气ADOC.docx
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检测技术电气ADOC
《检测技术》试题A
闭卷（∨）适用年级：
电气2005
姓名：
学号：
专业年级：
（注：
本试题所有题目的答案均写在试卷上！
）
题号
一
二
三
四
五
总分
得分
一：
单项选择题（30分）
题号
1
2
3
4
5
6
7
答案
8
9
10
11
12
13
14
15
（请将一大题的选择题答案填在表格中）
1、属于传感器静态特性指标的是（）
A.固有频率 B.临界频率
C.阻尼比 D.重复性
2、莫尔条纹的移动对被测位移量所起的作用是（）
A.调制 B.放大
C.细分 D.降噪
3、涡流式压力传感器利用涡流效应将压力的变化变换成线圈的（）
A.电阻变化 B.电容变化
C.涡流变化 D.感抗变化
4、人工视觉系统图像处理中对像素信息进行编码的作用是（）
A.有效地传输和存储信息 B.滤去噪声
C.图像增强 D.图像分割
5、变压器隔离电路中赖以传递信号的途径是（）
A.光电耦合 B.磁通耦合
C.漏电耦合 D.电容耦合
6、按误差出现的规律分，下列误差不属于系统误差的是（）
A）机械零件内部应力变化所引起的变形；
B）仪表本身材料，零件工艺上的缺陷；
C）测量者不良读数习惯引起的误差；
D）测试工作中使用仪表的方法不正确；
7、有一压力表，其最大的测量范围为－600～＋600mmH2O，该仪表的量程为0～200mmH2O，则该压力表的最大正迁移量为（）
A）200mmH2OB）400mmH2O
C）600mmH2OD）1200mmH2O
8、利用相邻双臂桥检测的应变式传感器，为使其灵敏度高、非线性误差小（）
A．两个桥臂都应当用大电阻值工作应变片
B．两个桥臂都应当用两个工作应变片串联
C．两个桥臂应当分别用应变量变化相反的工作应变片
D．两个桥臂应当分别用应变量变化相同的工作应变片
9、用下列流量计测量流量时，在流量计前后需要较长直管段长度的是（）
A）孔板B）容积式流量计
C）涡轮流量计D）电磁流量计
10、假设传感器测量对象的参数在转换为电信号或者进行显示时，转换电路需要增加额外的电源，这种传感器称为无源传感器，如金属热电阻测温，要测量电阻变化（即温度）的大小，需要采用平衡电桥，而平衡电桥需要外加电源或者信号源；与之相对的另一种传感器为有源传感器，有源传感器在测量时不需要外加信号源，压电晶体测量压力，显示仪表直接测量压电晶体的输出而不再需要额外的电源。
从上面的定义，推测下列检测元件或传感器属于无源传感器的是（）
A）热电偶B）热敏电阻
C）霍尔元件D）氧化锆氧浓差电池
11、不会影响流量系数的因素是（）
A雷诺数B节流件开孔直径与管道直径之比
C流量大小D管道的粗糙程度
12、红外辐射照射在某些半导体材料表面上时，半导体材料中有些电子和空穴可以从原来不导电的束缚状态变为能导电的自由状态，使半导体的导电率增加，这种现象叫（）
A）光电效应B）光电导现象C）热电效应D）光生伏特现象
13、下列不具有压电特性的材料是（）
A）石英B）钛酸钡C）PVC薄膜D）霍尔片
14、将一灵敏度为0.08mV/℃的热电偶与电压表相连，电压表接线端为50℃，若电位计上的读书为60mV，热电偶的工作端温度为（）
A）750℃B）800℃C）240℃D）625℃
15、固体半导体摄像元件CCD是一种（）
A．PN结光电二极管电路B．PNP型晶体管集成电路
C．MOS型晶体管开关集成电路D．NPN型晶体管集成电路
二：
选择填空题（20分）
电阻应变片 磁敏电阻 霍尔元件 气敏传感器
光电耦合器 压电传感器 电容传感器测速发电机
热敏电阻 CCD电荷耦合器压阻式传感器 光纤传感器
磁电传感器 光电二极管 差动变压器光电晶体管
磁敏晶体管 电涡流传感器 光电池 超声波传感器
热电偶 红外传感器 差压变送器感应同步器
差动变压器热电偶
正确选择以上传感器填入以下空内：
1、可以进行位移测量的传感器有＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿；
2、可以完成温度测量的有＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿；
3、半导体式传感器是＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿；
4、光电传感器有＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿
5、用于压力测量的传感器＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿、；
6、利用物体反射进行检测的传感器＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿；
7、可用于速度测量的传感器有＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿、；
三：
计算题（30分）
1：
（10分）用镍铬-镍硅势电偶测量某低温箱温度，把热电偶直接与电位差计相连接。
在某时刻，从电位差计测得热电热为-0.60mv，此时电位差计所处的环境温度为25℃，试求该时刻温箱的温度是多少度？
镍铬-镍硅热电偶分度表
T℃
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
热电动势（mv）
-20
-0.77
-0.81
-0.84
-0.88
-0.92
-0.96
-0.99
-1.03
-1.07
-1.10
-10
-0.39
-0.43
-0.47
-0.51
-0.55
-0.59
-0.62
-0.66
-0.70
-0.74
-0
-0.00
-0.04
-0.08
-0.12
-0.16
-0.20
-0.23
-0.27
-0.31
-0.35
+0
0.00
0.04
0.08
0.12
0.16
0.20
0.24
0.28
0.32
0.36
+10
0.40
0.44
0.48
0.52
0.56
0.60
0.64
0.68
0.72
0.76
+20
0.80
0.84
0.88
0.92
0.96
1.00
1.04
1.08
1.12
1.16
2：
（10分）图示为热电阻桥式测温电路，测温范围为0℃～200℃，其中Rt=10（1+0.02t）kΩ为感温热电阻，
为常值电阻，R0=10kΩ，E为工作电压，M、N两点间的电位差为输出电压。
问：
（1）如果0℃时电路输出电压为零，常值电阻
取多少？
（2）采用上述常值电阻值，如果该测温电路的平均灵敏度达到15mV/℃，其工作电压E应取多少？
3、（10分）有一个敞口容器：
ρ=1g/cm3，H=1000mm.
问差压范围是多少mmH2O？
若气动差压变送器输出范围为20～100kgf/cm2，那么液位为40%时的气动差压变送器的输出压力？
实际作用于正压室的压力是多大？
四：
分析题（5分）
差动脉冲调宽电路也称为差动脉宽（脉冲宽度）调制电路，利用对传感器电容的充放电使电路输出脉冲的宽度随传感器电容量变化而变化。
通过低通滤波器就能得到对应被测量变化的直流信号。
分析该电路的工作原理。
五、问答题（15分）
材料1：
热敏电阻是由半导体材料制成，对温度敏感的元件。
它的优点是电阻温度系数大，灵敏度高，热惯性小，响应速度快，而且分辨率高达10－4℃、其缺点主要是互换性差和其电阻值随温度不是线性变化，而且非线性严重。
对于这类输入和输出之间为非线性关系的传感器，人们在利用这种特性时总是千方百计的使其线性化，主要原因有：
为使传感器的输出能不失真的复现输入量的变化，必须使幅频特性为常数，相频特性是线性关系；线性化可以简化理论分析和设计计算；传感器的线性特性便于应用线性系统的叠加原理进行各种干扰因素的补偿；线性化便于数据处理和标定；便于制作、安装、调整；便于提高测量精度。
对于负温度系数（NTC）的热敏电阻而言，其阻值和温度之间的关系可以表示为：
式中，R0是热力学温度T0对应的电阻，T0是基准温度（通常298.15k），为热敏电阻的材料系数。
由此可见，电阻值与温度不成正比（即线性），而是成指数关系。
为了实现热敏电阻温度传感器的输出与温度T成线性关系，必须进行线性化。
材料2：
线性化电路的设计：
由下图可知，这是一个二极管实现的对数电路，输出电压U0与输入电压Ui成对数关系。
其输入输出方程为：
其中k为玻尔兹曼常数，q为电子电荷,T为绝对温度。
为常数
为晶体管的反向饱和电流。
材料3：
开环式非线性特性补偿
根据解析法，可以求出补偿环节的输入和输出之间的函数关系：
请根据上述材料，回答以下问题：
1、为什么要对热敏电阻构成的温度测量电路进行线性化，线性化后对系统有什么影响？
2、如果采用开环式非线性特性补偿，请用解析法求出补偿环节的输入输出函数。
3、用对数电路设计热敏电阻的线性化《检测技术》试题A答案
一：
单项选择题（30分）
题号
1
2
3
4
5
6
7
答案
D
B
D
A
B
A
B
8
9
10
11
12
13
14
15
C
A
B
C
A
D
B
C
二：
选择填空题（20分）
正确选择以上传感器填入以下空内：
1、可以进行位移测量的传感器有电涡流传感器、超声波传感器、感应同步器；
2、可以完成温度测量的有热敏电阻、光纤传感器、热电偶；
3、半导体式传感器是气敏传感器、热敏电阻、 CCD电荷耦合器、光电二极管；
4、光电传感器有光电晶体管、光电二极管、光电池、光电耦合器
5、用于压力测量的传感器压电传感器、霍尔元件、电容传感器；
6、利用物体反射进行检测的传感器电涡流传感器、超声波传感器；
7、可用于速度测量的传感器有测速发电机、超声波传感器、感应同步器；
三：
计算题（30分）
1.解：
t0=25℃
E（t,t0）=-0.60mv
E（t,t0）=E（t,0）-E（t0,0）
E（t,0）=E（t,t0）+E（t0,0）
查表：
E（t0,0）＝E（25,0）＝1.00mv
E（t,0）=E（t,t0）+E（t0,0）=-0.60+1.00=0.40mv
查表：
t＝－10.4℃
2.解：
（1）在t＝0℃时，系统输出为0，说明系统此时处于平衡状态，那么由平衡电桥知：
Rs=Rt=10（1+0.02t）=10欧姆（其中t＝0）
（2）由题知道：
UMN＝E×（Rt－Rs）/4
系统灵敏度为15mv/℃，则说明系统温度每变化1℃，系统输出15mv。
那么：
E＝4UMN/（Rt－Rs）＝4×15/（10（1+0.02*1）-10）=3000mv=3V
3.解：
差压范围为H＝1000mmH2O
输出压力＝20＋（100－20）×40％＝52kgf/cm2
作用于正压室的实际压力＝P0＋1000×40％mmH2O
由于一个大气压为10.33mH2O,那么：
作用于正压室的实际压力＝10.33mH2O＋1000×40％mmH2O＝10.73mH2O
四：
分析题（5分）
解：
当接通电源时，双稳态触发器的Q端及A点为高电平，Q非端为低电平。
因此A点通过R1对C1充电，直到F点的电位等于参考电压U，比较器A1输出脉冲，使双稳态触发器翻转，Q端变为低电平，而Q非端为高电平。
此时F点的电平经过VD1短路迅速放电至0，同时B点的高电平通过R2对C2充电，使C2两端的电位达到U时，双稳态触发器翻转，周而复始，则在A，B两点分别输出宽度C1、C2调制的矩形脉冲。
其中：
UAB=UA-UB=（T1-T2）U/（T1+T2）
如果R1＝R2，则：
UAB=UA-UB=（C1－C2）U/（C1+C2）
C1和C2做成差动电容，那么输出的电压值与两个电容的差值成正比。
五、问答题（15分）
解：
（1）为使传感器的输出能不失真的复现输入量的变化，必须使幅频特性为常数，相频特性是线性关系；线性化可以简化理论分析和设计计算；传感器的线性特性便于应用线性系统的叠加原理进行各种干扰因素的补偿；线性化便于数据处理和标定；便于制作、安装、调整；便于提高测量精度。
（2）由于热敏电阻是无源传感器，在测量温度时，通常采用平衡电桥进行测量，假设采用等臂电桥单臂工作，则平衡电桥的输出为：
由开环式非线性特性补偿的原理可以知道：
U2＝kU1，其中k为放大器放大倍数
U0＝ST，其中S为系统灵敏度
由以上3式联立求解，可知：
，该式即是非线性补偿环节的输入输出函数。
（3）对数补偿电路：
对上图求解其输入输出函数，有：
其放大倍数即灵敏度为常数，说明实现了输入输出线性化。
电阻的线性化电路。
电路。
升级会员 