自動檢測技術(shù)年考試復(fù)習(xí)題 答案

1、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，輸岀變化量 與輸入 變化量 的比值。3、從輸岀曲線看，曲線越陡，靈敏度 越高 。4、 下面公式是計算傳感器的線性度 。L 也 100%（1-9）ymax - ymin5、 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)

2、輸入、輸岀特性。有靈敏度、分辨力、線性度、遲滯、穩(wěn)定性、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(xué)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?？梢酝ㄟ^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

3、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0200C，精度為0.5級，求1）該表可能岀現(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） = 200X 0.5%= 10C2） 1/20 X 100%=5% 1/100 X 100%=1%2、 預(yù)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=1.440.6 X 25%0=1.5V1.44

4、/250=0.005761.5/240=0.62%選1.0級的儀表一、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(yīng)稱為3、電阻應(yīng)變式傳感器可直接測量的物理量是力電阻應(yīng)變片的制作材料分為金屬 和半導(dǎo)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(dǎo)體的靈敏度較大。4、 電阻應(yīng)變片配有橋式測量轉(zhuǎn)換電路的作用是。5、 應(yīng)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UoUi R4 R電橋轉(zhuǎn)換電路，因接法不同，靈敏度也不同,橋的靈敏度最大，實驗證明輸岀電壓與應(yīng)變或受力成線性（線

5、性/非線性）關(guān)系。6、 要使直流電橋平衡，必須使相對橋臂的電阻值的乘積 相等。7、 電阻應(yīng)變效應(yīng)做成的傳感器可以測量力、加速度、扭矩8應(yīng)變測量中，希望靈敏度高、線性好、有溫度自補償功能，應(yīng)選擇半橋或全橋 的測量轉(zhuǎn)換電路。二、問答題1、解釋應(yīng)變效應(yīng)、壓阻效應(yīng)。答：導(dǎo)體或半導(dǎo)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(dǎo)體受力后， 電阻會改變，成為壓阻效應(yīng)。2、 電阻應(yīng)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(yīng)變式傳感器進 行溫度補償?shù)姆椒ㄊ鞘裁?？答：因U。士RR4 R輸岀電壓受溫度的影響。因應(yīng)變電阻R1與R2完全相同，從下式看出輸出電壓與溫度

6、無關(guān)J。衛(wèi)（違二.丄電）補償?shù)姆椒ㄊ遣捎秒p臂半橋或全臂全橋2 3、壓阻式傳感器電橋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(yīng)變片與阻值 R=120的固定電阻組成電橋， 供橋電壓為 10V。當應(yīng)變片應(yīng)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(shè)輸出阻抗為 無窮大）=10 X 2 X 1000 X lO-6=0.02V=20mV.可采用雙臂半橋或全橋的工作方式 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

7、L與氣隙厚度5成_反比，S小，靈敏度就_高。為了保證一定的線性度，變隙式電感傳感器只能用于_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_Nu/2d 0。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岀，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(yīng)選擇變隙式自感傳感器。使輸岀既能反映被測量的大小，也能8、希望線性范圍為 1mm，應(yīng)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

8、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 方向_。10、 希望遠距離傳送信號，應(yīng)選用具有_420mA _輸岀的標準變送器。11、 當電渦流線圈靠近非磁性導(dǎo)體（銅）板材后，線圈的等效電感L_減小，調(diào)頻轉(zhuǎn)換電路的輸岀頻率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)

9、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(luò)，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(yīng)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OM

10、Pa和0.5MPa時變送器的輸 岀電流。2）如果希望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） -60 60mV2、 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）。一7纟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) 6 101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(yīng)該是導(dǎo)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

11、一米）的計算公式，并明如何提高此類液位計的分辨率4）、設(shè)當液體上升到第個 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(dǎo)電液體 3）、答：1/11 4 ）、答：25一、填空題：1、 光敏電阻利用效應(yīng)，光電池利用效應(yīng)。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(yīng)B內(nèi)光電效應(yīng)C光生伏特效應(yīng)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(yīng)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(yīng)分成分類？分別如

12、何定義？答：用光照射某一物體，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(yīng)電效應(yīng)的物理現(xiàn)象稱為光電效應(yīng)。光電效應(yīng)通常分為三類，分別是外光電效應(yīng)、內(nèi)光電效 應(yīng)、光電池。2、 試用所學(xué)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(dǎo)纖維為什么能夠?qū)Ч?？光?dǎo)纖維有哪些優(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) 占八、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

13、為格雷碼，它也是一種二進制編碼，只有“0”和“ I”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，可增大輸岀電荷量；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，可使輸岀電壓達上萬伏，從而產(chǎn)生電火花。3、 霍爾

14、元件采用恒流源激勵是為了保證B和UH特性的一致性。4、 公式Eh=KhIBcosB中的角B是指 磁力線與霍爾薄片的垂線之間的夾角。5、 減小霍爾元件的輸岀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(yīng)？用壓電效應(yīng)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(fù)到不帶電狀態(tài)，這種現(xiàn)象稱壓電效應(yīng)。不能。因為當作用于壓電元件力為靜態(tài)力（3 =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

15、不能用于靜態(tài)力測量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(yīng)？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(yīng)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碾娮杪剩w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(yīng)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

16、感器本身的內(nèi)阻很高，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。電荷放大器的突岀優(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200X10-12C/N，電荷放大器的反饋電容 Cf=2000pF,測得輸出電壓u=5sin 3 t(V)求：1

17、)該傳感器產(chǎn)生的電荷為多少？2)此被測脈動力大小是多少？解：1)由 Q=-Ub- G=-5sin 3 t x 2000pf=-10 -8 sin 31 (C)2) F=Q/d=200x 10-12/10-8 sin 31=0.02 sin 3 t(N)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、 熱電偶的輸岀電勢由_熱端和 冷端構(gòu)成，熱端和冷端的溫差的數(shù)值越大，輸岀電勢就越大。4、 在熱電偶測溫回路中經(jīng)常使用補償導(dǎo)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：

18、熱電阻傳感器原理為阻值大小變化對應(yīng)溫度變化，而熱電偶傳感器為熱電動勢大小變化對應(yīng)溫度 變化2、 設(shè)一熱電偶工作時產(chǎn)生的熱電動勢可表示為EAB(t , to)，其中A、B、t、t0各代表什么意義？to在實際應(yīng)用時常應(yīng)為多少？A、 B兩熱電極T熱端溫度，即被測溫度t0-冷端溫度to常應(yīng)為0 C3、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 C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40C,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??？解:eAB(T，0)=

19、eab(tn，t0)+ eab(t，tn)即 eab (0, t) = eab (，40C) + eab (40C，t)查表，得EAB (0, 40C) =1.612所以 EAB (0，t) =1.612+29.186=30.798 (mV)查表，得t=740 C2、用一 K型熱電偶測鋼水溫度，形式如圖示。已知 線。問：A、B分別為鎳鉻、鎳硅材料制成，A、B為延長導(dǎo)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toi=to2=4O C,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=t02, tn1=tn22）不影響。因鋼水導(dǎo)電且溫度處處相同。3）為了使冷端遠離高溫區(qū)，降低測量成本。4）由 eAB（t，t0）= eAB（t，tn）+ EAB（ tn，t0）得，EAB （t，t0） =1.612+37.702=39.314 （mV）查表得 t=950 C5）中間溫度定律3、有一個金屬熱電阻，分度號為Pt100,其特性為Rt二R0（1 - 3.96847 10t），若采用三線制電橋，R1=R2=R3= 100 Q, E=5V 求：1）該電阻的材料2）測溫范圍r1，r2 ra都不計，不考慮Ra的影響3）0C的電阻值4）計算t=