自動(dòng)檢測技術(shù)習(xí)題1

1、1 測量系統(tǒng)的靜態(tài)特性是輸入量和輸出量不隨時(shí)間變化或變化緩慢時(shí)，輸出與輸入之間的關(guān)系。2 電阻應(yīng)變效應(yīng)是指金屬導(dǎo)體在外力作用下發(fā)生機(jī)械變形時(shí),其電阻值隨著所受機(jī)械變形(伸長或縮短)的變化而發(fā)生變化的現(xiàn)象。3 測量誤差按性質(zhì)分為 系統(tǒng) 誤差、 隨機(jī)誤差和 粗大誤差。4 在光照作用下，物體內(nèi)電子逸出物體表面，在回路中形成光電流的現(xiàn)象稱為外光電效應(yīng)；在光照作用下，物體導(dǎo)電性能發(fā)生改變的現(xiàn)象稱為內(nèi)光電效應(yīng)。5 現(xiàn)代測試系統(tǒng)基本型結(jié)構(gòu)包括傳感器、信號(hào)調(diào)理、數(shù)據(jù)采集、計(jì)算機(jī)及輸出顯示、打印等環(huán)節(jié)。6 請列舉2個(gè)超聲波傳感器可以測量的物理量：厚度、無損探傷、計(jì)數(shù)、距離等7 為利用電橋的和差特性，提高系統(tǒng)的靈

2、敏度，應(yīng)使相對橋臂上電阻應(yīng)變極性相同，相鄰橋臂上電阻應(yīng)變極性相反。8 GPS衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)由3部分組成，分別是空間星座部分；地面支撐系統(tǒng)；用戶設(shè)備；9 線性度是指系統(tǒng)輸入輸出特性與擬合直線的不一致程度，也稱非線性誤差，常用的直線擬合方法有理論擬合、最小二乘擬合；端點(diǎn)連線擬合等。10 常用的應(yīng)變片有金屬電阻應(yīng)變片與半導(dǎo)體兩大類，其中靈敏度較高的是半導(dǎo)體應(yīng)變片，線性度較好的是金屬應(yīng)變片。11 為了加強(qiáng)居民小區(qū)的安全，可以在小區(qū)圍墻上加裝紅外圖像（紅外攝像儀）傳感器進(jìn)行晝夜監(jiān)控。三. 簡答題（共35分，每題5分）1.檢測系統(tǒng)的基本任務(wù)是什么？獲取有用的信息，即借助專門的設(shè)備、儀器、設(shè)計(jì)合理的實(shí)驗(yàn)方法與

3、必需的信號(hào)分析及數(shù)據(jù)處理，獲得與被測對象有關(guān)的信息，最后將結(jié)果進(jìn)行顯示或輸入到其它信息處理裝置、控制系統(tǒng)。2.根據(jù)電容傳感器的工作原理說明它的分類以及能夠測量哪些物理參量？根據(jù)電容式傳感器的工作原理，可分為變間距式、變面積式和變介電常數(shù)式，利用極板間距和極板覆蓋面積的變化，可以測量直線位移或角位移；通過彈性元件也可以測量力、壓力、振動(dòng)或加速度等；利用介電常數(shù)的變化還可以進(jìn)行一些特殊量的測量，如液位、濃度、厚度、濕度等3. 為什么不能用壓電傳感器測量變化比較緩慢的信號(hào)？壓電式傳感器只有在負(fù)載阻抗無窮大、內(nèi)部也無漏電時(shí)，受力后產(chǎn)生的電壓（電荷）才能長期保存下來，否則電路將以某時(shí)間常數(shù)按指數(shù)規(guī)律放電

4、。這對于測量緩變信號(hào)極為不利，必將造成測量誤差。（而在動(dòng)態(tài)測量時(shí)，電荷量可以不斷得到補(bǔ)充，）因此壓電式傳感器適于動(dòng)態(tài)測量，而不能用來測量變化比較緩慢的信號(hào)。4. 簡述霍爾傳感器的特點(diǎn)及可能的應(yīng)用場合。霍爾式傳感器轉(zhuǎn)換效率較低，受溫度影響大，但其結(jié)構(gòu)簡單、體積小、堅(jiān)固、頻率響應(yīng)寬、動(dòng)態(tài)范圍（輸出電勢變化）大、無觸點(diǎn)，使用壽命長、可靠性高、易微型化和集成電路化，因此在測量技術(shù)、自動(dòng)控制、電磁測量、計(jì)算裝置以及現(xiàn)代軍事技術(shù)等領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用。應(yīng)用：磁場強(qiáng)度傳感器（高斯計(jì)）；電流、電壓傳感器；位移、壓力、加速度傳感器等。5.為什么要對熱電偶冷端溫度進(jìn)行補(bǔ)償？簡述熱電偶冷端溫度補(bǔ)償?shù)母鞣N方法。熱電偶回

5、路的熱電勢是兩個(gè)接點(diǎn)溫度的函數(shù)，為此，必須使冷端溫度保持不變，其輸出熱電勢才是熱端溫度的單值函數(shù)。在實(shí)際測量中，熱電偶的兩端距離很近，冷端溫度易受測量對象和環(huán)境溫度波動(dòng)的影響，而難以保持恒定，從而引入測量誤差。補(bǔ)償方法：0恒溫法；補(bǔ)償導(dǎo)線法；修正法；補(bǔ)償電橋法等。6. 簡述虛擬儀器原理、組成和特點(diǎn)。虛擬儀器是在以通用計(jì)算機(jī)為核心的硬件平臺(tái)上，由用戶設(shè)計(jì)定義、具有虛擬面板、其測試功能由軟件實(shí)現(xiàn)的一種計(jì)算機(jī)儀器系統(tǒng)。虛擬儀器的組成要素：計(jì)算機(jī)、應(yīng)用軟件、儀器硬件。虛擬儀器特點(diǎn)： 儀器功能由軟件決定； 儀器功能由用戶來定義； 用戶通過更改軟件來提高儀器性能、構(gòu)造新功能； 虛擬儀器技術(shù)更新周期比傳統(tǒng)儀

6、器短。 虛擬儀器靈活、開放，可以與計(jì)算機(jī)同步發(fā)展，可與網(wǎng)絡(luò)及其他周邊設(shè)備互聯(lián)。7. 某飲料生產(chǎn)廠要改進(jìn)設(shè)備，在生產(chǎn)線上加裝產(chǎn)品自動(dòng)計(jì)數(shù)裝置（產(chǎn)品以500毫升塑料瓶裝橙汁為例），請問可以選用何種傳感器？并說明工作原理?？梢赃x用光電傳感器、光纖傳感器、超聲波傳感器等。8. 請簡述可見光、紅外光、微波、超聲波這幾個(gè)概念的區(qū)別與聯(lián)系？要點(diǎn)：可見光、紅外光、微波同屬電磁波，波長不同，在真空中傳播速度為光速，超聲波屬機(jī)械波，傳播速度與介質(zhì)有關(guān)，在真空中不能傳播；都有折射與反射現(xiàn)象；9. 什么是光電池的頻率特性？什么是光電池的光譜特性？頻率特性指入射光強(qiáng)按照一定頻率變化時(shí)，光電池靈敏度變化情況；光譜特性指入

7、射光頻率（波長）變化時(shí)，光電池靈敏度變化情況；10. 檢測技術(shù)是實(shí)現(xiàn)各種自動(dòng)控制系統(tǒng)的前提與關(guān)鍵環(huán)節(jié)，請列舉6種日常生活中的檢測實(shí)例，并分別說明用什么傳感器可以實(shí)現(xiàn)。自動(dòng)門、倒車?yán)走_(dá)、數(shù)碼相機(jī)、光控開關(guān)、聲控開關(guān)、紅外開關(guān)等；計(jì)算題（共 20分）1. 用懸臂梁測力，4片應(yīng)變片的標(biāo)稱阻值為120歐姆，應(yīng)變片靈敏度系數(shù)K=2，（1）全橋測量如何貼片和組橋（用圖說明）？（2分）（2）如果懸臂梁應(yīng)變?yōu)?.01，電橋電壓E=30伏，全橋輸出電壓U是多少？（3分）（1）（2分）（2）（3分）n 3456789101112130.011.161.491.751.912.102.222.322.412.482

8、.552.610.051.151.461.671.821.942.032.112.182.232.292.332. 進(jìn)行某次動(dòng)態(tài)壓力測量時(shí)，所采用的壓電式力傳感器的靈敏度為90.9nC/Mpa，將它與增益為0.005V/nC的電荷放大器相連，而電荷放大器的輸出接到一臺(tái)筆式記錄儀上，記錄儀的靈敏度為20mm/V。試計(jì)算這個(gè)測量系統(tǒng)的總靈敏度。又當(dāng)壓力變化為3.5Mpa時(shí)，記錄筆在記錄紙上的偏移量是多少？（4分）總靈敏度：（2分）偏移量：（2分）3. 某霍爾元件l*b*d=10*3.5*1mm3，沿l方向通以電流I=1.0mA。在垂直于lb方向施加均勻磁場B=0.3T，傳感器的靈敏度系數(shù)為22V/

9、AT，試求其輸出霍爾電壓。（2分) （2分） 4. 現(xiàn)有0.5級(jí)0300和1.0級(jí)0100的兩個(gè)溫度計(jì)，要測量80的溫度，請問采用哪一個(gè)溫度計(jì)好？為什么？（2分） 0.5級(jí)的溫度計(jì)可能產(chǎn)生的最大絕對誤差：300×0.5% = 1.5用它測量的相對誤差為1.5/80=1.875%1.0級(jí)的溫度計(jì)可能產(chǎn)生的最大絕對誤差：100×1.0% = 1用它測量的相對誤差為1/80=1.25%，因此選用后一個(gè)溫度計(jì)測量，相對誤差小。（2分）5. 對某種樣品進(jìn)行8次檢測采樣，測得長度值為Xi ，如表1所示。在置信概率為0.99時(shí)，試用格羅貝斯準(zhǔn)則判斷有無粗大誤差。數(shù)值表如表2所示。（7分）

10、i/次12345678Xi13.613.813.813.412.513.913.513.6表1：測量結(jié)果表2：數(shù)值表 第一步：平均值13.51（1分），標(biāo)準(zhǔn)差0.44（1分），g (8, 0.01) = 2.22，12.5含粗大誤差應(yīng)剔除（2分）；第二步：平均值13.66（1分），標(biāo)準(zhǔn)差0.18（1分），g (7, 0.01) = 2.10，無粗大誤差數(shù)據(jù)。（1分）；7.圖為一直流應(yīng)變電橋，求： 為應(yīng)變片，其余為外接電阻，增量為時(shí)輸出、是應(yīng)變片，感受應(yīng)變極性大小相同，其余為電阻，電壓輸出、感受應(yīng)變極性相反，輸出 、都是應(yīng)變片，對臂同性，鄰臂異性，電壓輸出解：1. 什么是傳感器，傳感器有哪些部分

11、組成？各部分有什么功能，可畫圖說明2. 光電編碼器一般有什么組成、絕對碼光電編碼器和增量碼光電編碼器有什么區(qū)別？由光柵、光源、檢讀器、信號(hào)轉(zhuǎn)換電路、機(jī)械傳動(dòng)等部分組成絕對編碼器（碼盤式）把角位移直接轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制編碼，增量編碼器（脈沖盤式）把角位移直接轉(zhuǎn)換成為脈沖3. 比較測量可分為哪幾種類、是進(jìn)行解釋將被測量與同類已知量進(jìn)行比較從而得到被測量值的測量方法4. 熱電勢分為哪幾種，寫出表達(dá)式1. 自動(dòng)檢測計(jì)數(shù)是以自動(dòng)檢測系統(tǒng)中的信息提取，信息轉(zhuǎn)換和信息處理的理論為主要內(nèi)容的一門應(yīng)用技術(shù)學(xué)科。2. 溫標(biāo)可分為熱力學(xué)溫標(biāo)，國際實(shí)用溫標(biāo)，攝氏溫標(biāo)和華氏溫標(biāo)3. 測量方法按測量手段分為：直接測量，間接測量

12、，和比較測量。4. 引用誤差又稱 滿度誤差，指被測點(diǎn)的絕對誤差和測量儀表量程之比5. 誤差分為隨機(jī)誤差 ， 系統(tǒng)誤差，粗大誤差 ，計(jì)算所產(chǎn)生的誤差稱為 粗大誤差 。6. 靈敏度表示傳感器對被測量變化的反應(yīng)能力。是指傳感器在穩(wěn)態(tài)下輸出變化和輸入變化的比7. 分辨率是指測量系統(tǒng)的能測量到最小變化的能力，也就是能引起測量數(shù)據(jù)變化的最小值8. 標(biāo)準(zhǔn)大氣壓符號(hào)是：atm9. CCD是以電荷為信號(hào)，而不同與大多數(shù)器件的是以電流或者電壓為信號(hào)10. 物位是液位 ，料位、界位 的總稱11. 電容式壓力及力傳感器可分為離散變化型，面積變化型和介質(zhì)變化型12. 內(nèi)光電效應(yīng)又分為光電勢效應(yīng)和光電導(dǎo)率效應(yīng)判斷題1.

13、鉑電阻溫度計(jì)與伯勞-伯熱電偶溫度計(jì)相比，后者測量溫度高 正2. 接觸電勢的大小和溫度高低及電子遷移率有關(guān) 錯(cuò)3. 光電效應(yīng)的頻率特征與結(jié)面積成反比 錯(cuò)4. 熱敏電阻是利用某種半導(dǎo)體材料的電導(dǎo)率隨溫度的變化而變化的性質(zhì)制成的 正5. 半導(dǎo)體的能帶與絕緣體相似 正6. 翻板式浮力檢測儀表一般用于連續(xù)測量 錯(cuò)7. 定點(diǎn)測量儀表一般稱為物位開關(guān) 正8. 霍爾電壓的大小決定載流子的密度，它隨在流體的材料不同而不同 錯(cuò)9. 金屬的電導(dǎo)效應(yīng)應(yīng)優(yōu)于半導(dǎo)體的光電導(dǎo) 錯(cuò)10. 本征半導(dǎo)體的光電發(fā)射能力比非本征半導(dǎo)體的發(fā)射能力強(qiáng) 對5. 什么是傳感器，傳感器有哪些部分組成？各部分有什么功能，可畫圖說明6. 光電編碼

14、器一般有什么組成、絕對碼光電編碼器和增量碼光電編碼器有什么區(qū)別？由光柵、光源、檢讀器、信號(hào)轉(zhuǎn)換電路、機(jī)械傳動(dòng)等部分組成絕對編碼器（碼盤式）把角位移直接轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制編碼，增量編碼器（脈沖盤式）把角位移直接轉(zhuǎn)換成為脈沖7. 比較測量可分為哪幾種類、是進(jìn)行解釋將被測量與同類已知量進(jìn)行比較從而得到被測量值的測量方法8. 熱電勢分為哪幾種，寫出表達(dá)式設(shè)計(jì)分析題1. 有一直線光柵，每毫米刻度數(shù)為50.光柵與指標(biāo)光柵的夾角為1.8度，其分辨率是多少，莫爾條文寬度是多少？解：W=1mm/50=0.02mm=20nmB=1.8*3.15/180=0.0314I=20/0.0314=637um8-4.比較金屬應(yīng)變片和半導(dǎo)體應(yīng)變膜片在檢