傳感器與檢測(cè)技術(shù)期末考試試題與答案

第一章傳感器基礎(chǔ)1.檢測(cè)系統(tǒng)由哪幾部分組成?說明各部分的作用。答：一個(gè)完整的檢測(cè)系統(tǒng)或檢測(cè)裝置通常是由傳感器、測(cè)量電路和顯示記錄裝置等幾部分組成，分別完成信息獲取、轉(zhuǎn)換、顯示和處理等功能。當(dāng)然其中還包括電源和傳輸通道等不可缺少的部分。下圖給出了檢測(cè)系統(tǒng)的組成框圖。檢測(cè)系統(tǒng)的組成框圖傳感器是把被測(cè)量轉(zhuǎn)換成電學(xué)量的裝置，顯然，傳感器是檢測(cè)系統(tǒng)與被測(cè)對(duì)象直接發(fā)生聯(lián)系的部件，是檢測(cè)系統(tǒng)最重要的環(huán)節(jié)，檢測(cè)系統(tǒng)獲取信息的質(zhì)量往往是由傳感器的性能確定的，因?yàn)闄z測(cè)系統(tǒng)的其它環(huán)節(jié)無法添加新的檢測(cè)信息并且不易消除測(cè)量電路的作用是將傳感器的輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換成易于測(cè)量的電壓或電流信號(hào)。通常傳感器輸出信號(hào)是微弱的，就需要由測(cè)量電路加以放大，以滿足顯示記錄裝置的要求。根據(jù)需要測(cè)量電路還能進(jìn)行阻抗匹配、微分、積分、線性化補(bǔ)償?shù)刃盘?hào)處理工顯示記錄裝置是檢測(cè)人員和檢測(cè)系統(tǒng)聯(lián)系的主要環(huán)節(jié)，主要作用是使人們了解被測(cè)量的大小或變化的過程。2.傳感器的型號(hào)有幾部分組成，各部分有何意義?依次為主稱(傳感器)被測(cè)量一轉(zhuǎn)換原理一序號(hào)主稱——傳感器，代號(hào)C;被測(cè)量——用一個(gè)或兩個(gè)漢語拼音的第一個(gè)大寫字母標(biāo)記。見附錄表2;轉(zhuǎn)換原理——用一個(gè)或兩個(gè)漢語拼音的第一個(gè)大寫字母標(biāo)記。見附錄表3;序號(hào)——用一個(gè)阿拉伯?dāng)?shù)字標(biāo)記，廠家自定，用來表征產(chǎn)品設(shè)計(jì)特性、性能參數(shù)、產(chǎn)品系列等。若產(chǎn)品性能參數(shù)不變，僅在局部有改動(dòng)或變動(dòng)時(shí)，其序號(hào)可在原序號(hào)后面順序地加注大寫字母A、B、C等，(其中I、Q不用)。3.測(cè)量穩(wěn)壓電源輸出電壓隨負(fù)載變化的情況時(shí)，應(yīng)當(dāng)采用何種測(cè)量方法?如何進(jìn)行?答：測(cè)定穩(wěn)壓電源輸出電壓隨負(fù)載電阻變化的情況時(shí)，最好采用微差式測(cè)量。此時(shí)輸出電壓認(rèn)可表示為Uo,Uo二U+ZXU,其中AU是負(fù)載電阻變測(cè)量，儀表必須有較大量程以滿足Uo的要求，因此對(duì)△U,這個(gè)小量造成的Uo的變化就很難測(cè)準(zhǔn)。測(cè)量原理如下圖所示：圖中使用了高靈敏度電壓表——毫伏表和電位差計(jì)，&和E分別表示穩(wěn)壓電源的內(nèi)阻和電動(dòng)勢(shì)，凡表示穩(wěn)壓電源的負(fù)載，Ei、Ri和心表示電位差計(jì)的參數(shù)。在測(cè)量前調(diào)整Ri使電位差計(jì)工作電流I1為標(biāo)準(zhǔn)值。然后，使穩(wěn)壓電源負(fù)載電阻Ri為額定值。調(diào)整RP的活動(dòng)觸點(diǎn)，使毫伏表指示為零，這相當(dāng)于事先用零位式測(cè)量出額定輸出電壓Uo正式測(cè)量開始后，只需增加或減小負(fù)載電阻。的值，負(fù)載變動(dòng)所引起的穩(wěn)壓電源輸出電壓Uo的微小波動(dòng)值u即可由毫伏表指示出來。根據(jù)Uo=U+AU,穩(wěn)壓電源輸出電壓在各種負(fù)載下的值都可以準(zhǔn)確地測(cè)量出來。微差式測(cè)量法的優(yōu)點(diǎn)是反應(yīng)速度快，測(cè)量精度高，特別適合于在線控制參數(shù)的測(cè)量。RER用微差式測(cè)量方法測(cè)量穩(wěn)壓電源輸出電壓隨負(fù)載的變化100(放大倍46.有三臺(tái)測(cè)溫儀表，量程均為0~800℃,精度等級(jí)分別為2.52.0級(jí)和1.5級(jí)，現(xiàn)要測(cè)量500℃的溫度167.95167.45167.60167.60167.8716Ro167.7633s(167.7630.173)直流電橋電(Rz訂4R)RR題6圖4.米用阻值為120Q靈敏度系數(shù)K二2.0的金屬電阻應(yīng)變片和阻值為12UQ的固定電阻組成電橋，供橋電壓為4V,開假定負(fù)載電阻無窮大。當(dāng)應(yīng)變片上的應(yīng)變分別為1和1000時(shí)，試求單臂、雙臂和全橋工作時(shí)的輸出電壓，并比較三種情況下的靈敏度。解：單臂時(shí)Uo,所以應(yīng)變?yōu)?時(shí)Uo2100時(shí)應(yīng)為Uosc42102103/;雙臂時(shí)Uow,所以應(yīng)變?yōu)?時(shí)Uoxv421°4106/v,應(yīng)變?yōu)閘ooo時(shí)應(yīng)為°22Uoxv21°4103/v;全橋時(shí)UoKU,所以應(yīng)變?yōu)?時(shí)Uo8106/v,應(yīng)變?yōu)?000時(shí)應(yīng)為U08103/Vo從上面的計(jì)算可知：單臂時(shí)靈敏度最低，雙臂時(shí)為其兩倍，全橋時(shí)最高，為單臂的四倍。5.采用阻值R二120Q靈敏度系數(shù)K二2.0的金屬電阻應(yīng)變片與阻值R二120Q的固定電阻組成電橋，供橋電壓為10V。當(dāng)應(yīng)變片應(yīng)變?yōu)?000時(shí)，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)?解：由于不知是何種工作方式，可設(shè)為n,故可得：n得n要小于2,故應(yīng)采用全橋工作方式。6.如圖所示為一直流電橋，供電電源電動(dòng)勢(shì)E二3V,Rs二RF100Q,&和R:為同型號(hào)的電阻應(yīng)變片，其電阻均為50Q,靈敏度系數(shù)K二2.0。兩只應(yīng)變片分別粘貼于等強(qiáng)度梁同一截面的正反兩而。設(shè)等強(qiáng)度梁在受力后產(chǎn)生的應(yīng)變5000,試求此時(shí)電橋輸出端電壓Uo當(dāng)x<<d時(shí)bx1dXU-UU共有4個(gè)小電容并聯(lián)組成。33第四章電感式傳感器1.影響差動(dòng)變壓器輸出線性度和靈敏度的主要因素是什么?答：影響差動(dòng)變壓器輸出線性度和靈敏度的主要因素是：傳感器幾何尺寸、線圈電氣參數(shù)的對(duì)稱性、磁性材料的殘余應(yīng)力、測(cè)量電路零點(diǎn)殘余電動(dòng)勢(shì)等。2.電渦流式傳感器的靈敏度主要受哪些因素影響?它的主要優(yōu)點(diǎn)是什么?答：電渦流式傳感器的靈敏度主要受導(dǎo)體的電導(dǎo)率、磁導(dǎo)率、幾何形狀，線圈的幾何參數(shù)，激勵(lì)電流頻率以及線圈到被測(cè)導(dǎo)體間的距離等因素影響。電渦流式傳感結(jié)構(gòu)簡單、頻率響應(yīng)寬、靈敏度高、測(cè)量范圍大、抗于憂能力強(qiáng)，特別是有非接觸測(cè)量的優(yōu)點(diǎn)，因此在工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的各個(gè)領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。3.試說明圖4.12所示的差動(dòng)相敏檢波電路的工作原理。答：如圖所示，設(shè)差動(dòng)電感傳感器的線圈阻抗分別為Zi和Z2。當(dāng)銜鐵處于中間位置時(shí)，Zi二zz電橋處于平衡狀態(tài)，C點(diǎn)電位等于D點(diǎn)地位，電表指示為零。當(dāng)銜鐵上移，上部線圈阻抗增大，Zi二Z+△乙則下部線圈阻抗減少，Z2二Z-AZo如果輸入交流電壓為正半周，則A點(diǎn)電位為正，B點(diǎn)電位為負(fù)，二極管V1、V4導(dǎo)通，V2、V3截止。在A-E-C-B支路中，C點(diǎn)電位由于Zi增大而比平衡時(shí)的C點(diǎn)電位降低；而在A-F-D-B支中中，D點(diǎn)電位由于Z?的降低而比平衡時(shí)題5圖題4圖題5圖++ReR+RR_2.壓電式傳感器測(cè)量電路的作用是什么?其核心是解決什么問題?答：壓電式傳感器測(cè)量電3.一壓電式傳感器的靈敏度Ki=10pC/MPa,連接靈敏度K2=0.008V/pC的電荷放大器，所用的筆式