《自動檢測技術(shù)》綜合題

#.在如圖所示的過零比較器中畫出當(dāng)UplOsinwt時(shí)，u0的波形（在時(shí)間上要對應(yīng)）。設(shè)U/6V,uQ=0.7V.習(xí)題5圖.試推導(dǎo)如圖所示增益可調(diào)差動比例放大器的差模增益計(jì)算公式。習(xí)題6圖.為什么在圖中，一般R『Rs=1%=R7?習(xí)題7圖.將振幅為分的載波c(t)=Ucsin3ct用振幅為Up的信號x(t)=Upsin3pt進(jìn)行振幅調(diào)制，如圖所示。(1)寫出調(diào)幅波cm(t)表達(dá)式。(2)畫出cm(t)的波形。(3)寫出調(diào)幅系數(shù)表達(dá)式。.頻率調(diào)制與振幅調(diào)制主要區(qū)別是什么？頻率調(diào)制主要有點(diǎn)是什么？.如圖所示為一分裂式雙平衡調(diào)制器，四只二極管特性相同，均為從原點(diǎn)出發(fā)，斜率為gD一條直線。載波電壓uc=Ucmcos3ct,調(diào)制電壓u=UomcosOt,且3c>O,UcmNUOm.試說明該電路的工作原理。流過負(fù)載電阻值RL的電流波形。11.設(shè)計(jì)一個(gè)差壓式流量測量系統(tǒng)，使A/D輸出數(shù)字與流量成線性關(guān)系，并畫出系統(tǒng)組成框圖。習(xí)題10圖部分習(xí)題答案：第二章2．1真值：被測量本身所具有的真正值稱之為真值。實(shí)際值：在每一級的比較中，都以上一級標(biāo)準(zhǔn)所體現(xiàn)的值當(dāng)做準(zhǔn)確無誤的值，通常稱為實(shí)際值，也叫相對真值。標(biāo)稱值：測量器具上標(biāo)定的數(shù)值稱為標(biāo)稱值。示值：由測量器具指示的被測量值稱為測量器具的示值，也稱測量值。測量誤差：示值與被測真值之差。修正值：被測真值與示值之差。2．2等精度測量：在同一條件下所進(jìn)行的一系列重復(fù)測量。非等精度測量：在多次測量中，如對測量結(jié)果精確度有影響的一切條件不能完全維持不變的測量。2．3按測量方式可分為：偏差式測量、零位式測量和微差式測量。例：彈簧管壓力表、惠斯登電橋測電阻、直流穩(wěn)壓電源輸出電壓穩(wěn)定度的測量。2．4絕對誤差、相對誤差、滿度相對誤差。我國電工儀表的精度等級是按滿度相對誤差確定的。2．5特點(diǎn)：系統(tǒng)誤差可以消除或修正。隨機(jī)誤差：隨著測量次數(shù)的增加而減小。粗大誤差：可以避免。2.6AU=5.42-5.60=0.18V2．71.2(1±5%第三章3．1根據(jù)傳感器與被測介質(zhì)是否接觸可分為接觸式和非接觸式；按工作原理可分為膨脹式、壓力式、熱電阻、熱電偶、輻射式等。3．2鉑銠-鉑熱電偶：300℃以上精確讀最高的熱電偶，物理化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，使用溫區(qū)寬，但價(jià)格高，300℃以下靈敏度低，線性差。鉑銠-鉑銠熱電偶：氧化氣氛中上限溫度最高的熱電偶，高溫時(shí)長期穩(wěn)定性好，價(jià)格高，靈敏度差。鎳鉻-鎳硅：使用溫區(qū)寬，上限溫度在廉價(jià)熱電偶中是最高的，線性好，熱導(dǎo)率低，重復(fù)性差，價(jià)格較高，在工廠中廣泛使用。鎳鉻-銅鎳：靈敏度最高的熱電偶，熱導(dǎo)率低，重復(fù)性差，不宜在真空及臨界氧化氣氛中使用。利用熱電偶測溫，必須保證自由端溫度恒定。但在實(shí)際工作中，由于自由端靠近設(shè)備或管道，使得自由端溫度會受到環(huán)境溫度及設(shè)備或管道中介質(zhì)溫度的影響。因此自由端溫度難于保持恒定。為了準(zhǔn)確測量溫度，必須設(shè)法使自由端延伸到遠(yuǎn)離被測對象且溫度又比較穩(wěn)定的地方。如果把熱電偶做得很長，則安裝使用不方便，因熱電極多為貴金屬，所以成本高。人們在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，某些便宜的金屬組成的熱電偶在0?1000c范圍內(nèi)的熱電特性與已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化的熱電偶的熱電特性非常接近。因此可以用這些導(dǎo)線來代替原由熱電極，將熱電偶的自由端延伸出來，這種方法稱為補(bǔ)償導(dǎo)線法。利用熱電偶測溫其溫度與熱電勢關(guān)系曲線是在自由端溫度為零度時(shí)分度的，利用補(bǔ)償導(dǎo)線僅僅使自由端延伸到了溫度比較恒定的操作室，并沒有保證自由端溫度為0℃,因此如不采取補(bǔ)償措施結(jié)果

就會有誤差存在。常采用以下補(bǔ)償方法：自由端溫度矯正法（公式修正法）0℃恒溫法（冰浴法）校正儀表零點(diǎn)法。補(bǔ)償電橋法。（自由端溫度補(bǔ)償器），3.5熱電阻溫度計(jì)是基于導(dǎo)體或半導(dǎo)體的電阻值會隨著溫度的變化而變化來進(jìn)行溫度控制的。常用的熱電阻種類有：鉑電阻和銅電阻3．6采用三線制，既從熱電阻引出三根線，其中一根串聯(lián)在電橋的電源上，另外兩根分別串聯(lián)在電橋的相鄰的兩臂中。以抵消外線電阻隨環(huán)境溫度變化引起的誤差。3.7溫度變送器的作用是分別將輸入的直流毫伏信號及被測溫度信號轉(zhuǎn)換為4mA~20mADC和1V~5VDC輸出的統(tǒng)一信號。其特點(diǎn)是：變送器直接從現(xiàn)場輸出4mA~20mADC標(biāo)準(zhǔn)信號，大大提高了長距離傳送過程中的抗干擾能力，免去了補(bǔ)償導(dǎo)線，節(jié)省了投資。變送器一般采用硅橡膠密封，不需要調(diào)整維護(hù)，耐震、耐濕、可靠，適用于多種惡劣環(huán)境。集成溫度傳感器具有測溫精度高、重復(fù)性好，線性優(yōu)良，體積小，熱容量小，穩(wěn)定性好，輸出電信號大的特點(diǎn)。工作范圍窄。液柱式壓力計(jì)、彈性式壓力計(jì)、負(fù)荷式壓力計(jì)、電氣式壓力計(jì)3.10不適合，應(yīng)選0~6MPa,1.0級的壓力表。金屬導(dǎo)體或半導(dǎo)體在外力作用下，不僅產(chǎn)生機(jī)械變形，其電阻值也會發(fā)生變化，這種現(xiàn)象叫應(yīng)變效應(yīng)。把半導(dǎo)體霍爾片放在三維坐標(biāo)中，Z方向通入磁場，Y方向通入電流，則在X方向會產(chǎn)生電位差，稱為霍爾電勢，這種現(xiàn)象叫霍爾效應(yīng)。應(yīng)用電阻應(yīng)變片進(jìn)行測量時(shí)，需要和電橋電路一起使用。因?yàn)閼?yīng)變片電橋電路的輸出信號微弱，采用直流放大器又容易產(chǎn)生零點(diǎn)漂移，故多采用交流放大器對信號進(jìn)行放大處理。所以應(yīng)變片電橋電路一般都采用交流電源供電，組成交流電橋。因?yàn)榘霕蜢`敏度是單臂的兩倍，全橋靈敏度是半橋的兩倍，是單臂的四倍。如果在半導(dǎo)體晶體上施加作用力，晶體除產(chǎn)生應(yīng)變外，其電阻率會發(fā)生變化。這種由外力引起半，因而結(jié)構(gòu)尺寸小，導(dǎo)體材料電阻率變化的現(xiàn)象稱為半導(dǎo)體的壓阻效應(yīng)。擴(kuò)散硅傳感器的特點(diǎn)：靈敏系數(shù)比金屬應(yīng)變式壓力傳感器的靈敏系數(shù)要大500~1000倍；由于采用了集成電路工藝，因而結(jié)構(gòu)尺寸小，質(zhì)量輕；壓力分辨率高，可檢測出血壓那么小的微壓；頻率響應(yīng)好，可以測量幾十千赫的脈動壓力；由于傳感器的力敏元件及檢測元件制在同一塊硅上，所以它的工作可靠，綜和精度高，且使用壽命長；由于采用半導(dǎo)體硅制成，對溫度較敏感，若不采用溫度補(bǔ)償，則溫度誤差較大。略電容式壓力傳感器以電容作為敏感元件，將被測物理量的變化轉(zhuǎn)換為電容量的變化。在結(jié)構(gòu)上有單端式和差動式兩種形式。因?yàn)椴顒邮降撵`敏度較高，非線性誤差也小電容式壓力傳感器大多采用差動式。3．16力平衡式差壓變送器、電容式差壓變送器。前者基于力矩原理工作的，它以電磁反饋力產(chǎn)生的力矩去平衡輸入力產(chǎn)生的力矩。由于采用了深度負(fù)反饋，因而測量精度較高，且保證了線性關(guān)系。3．17直讀式、浮力式、差壓式、電磁式、超聲波式、核輻射式、光學(xué)式等。3．18對于不可壓縮的液體（其密度不變，液柱的高度與液體的差壓成正比。）差壓式液位計(jì)是利用容器內(nèi)的液位改變時(shí)由液柱產(chǎn)生的差壓也相應(yīng)的變化的原理而工作的。由于安裝、檢修等方面的考慮差壓變送器往往不安裝在液位基準(zhǔn)面上。再者，由于負(fù)壓室里有隔離液、冷凝液等原因，導(dǎo)致H=0,APW0，變送器輸出不是4mA，偏大或偏小。遷移的方法是在H=0時(shí)，APW0時(shí)，調(diào)整遷移彈簧使輸出等于4mA。3．19電容式液位計(jì)是將液位的變化轉(zhuǎn)換成電容量的變化，通過測量電容量的大小來間接測量液位高低的液位測量儀表。超聲波液位計(jì)是利用聲速特性，采用回聲測距的方法對液位進(jìn)行連續(xù)測量。吹氣式液位計(jì)是在被測液體中插入一根導(dǎo)管，由氣源來的壓縮空氣經(jīng)過濾器過濾，再經(jīng)減壓閥減壓經(jīng)節(jié)流元件節(jié)流，通過流量計(jì)到達(dá)吹氣管，從管口逸出。液位高，逸出流量少，管內(nèi)壓力增加，管內(nèi)壓力幾乎與液封靜壓相等，此時(shí)，壓力計(jì)的讀數(shù)可反映出液位的數(shù)值。3．20放射性同位素的原子核在核衰變中放出各種帶有一定能量的粒子或射線的現(xiàn)象稱為核輻射。核輻射液位計(jì)是以射線和物質(zhì)的相互作用為基礎(chǔ)的，同位素放射源所產(chǎn)生的射線能夠穿透物質(zhì)層，射線在穿透物質(zhì)層是有一部分被吸收，透射強(qiáng)度隨物質(zhì)的厚度而變化。如測出穿過介質(zhì)后的強(qiáng)度，就可求出厚度即物位的高度。3．21差壓式流量計(jì)是基于流體流動的節(jié)流原理，利用流體流經(jīng)節(jié)流元件時(shí)所產(chǎn)生的壓力差與流量有關(guān)來進(jìn)行流量測量的。孔板、噴嘴、文丘里管。3．22略3．23橢圓齒輪流量計(jì)精度高，沒有前直管段的要求，可用于高黏度流體的測量；范圍寬，可直接獲得累計(jì)總量，結(jié)構(gòu)復(fù)雜體積大，適用于中小口徑。電磁流量計(jì)的測量通道是一段無阻流檢測元件的光滑直管，因不宜阻塞，適用于測量含有固體顆粒或纖維的液、固兩相流體，如紙漿、礦漿、泥漿和污水等；口徑寬，從幾毫米到3m；可測正、反雙向流體流量、脈動流量、腐蝕性流體；但不能測導(dǎo)電率很低的流體，如石油制品和有機(jī)劑等。渦輪流量計(jì)的主要特點(diǎn)是精度最高，重復(fù)性好；輸出脈沖頻率信號，適于總量計(jì)量及與計(jì)算機(jī)連接，無零點(diǎn)飄移，抗干擾能力強(qiáng)。范圍寬，流通能力大，適用于高壓測量、大口徑測量，對介質(zhì)的清潔度要求較高。3．24略3．25橋式電路、差動脈沖調(diào)寬電路。3．26略第四章4．1所謂的光電效應(yīng)是指光照射在某些物質(zhì)上時(shí)，物質(zhì)的電子吸收光子的能量而發(fā)生相應(yīng)的電效應(yīng)現(xiàn)象，根據(jù)光電效應(yīng)現(xiàn)象的不同將光電效應(yīng)分為三類：（1）外光電效應(yīng)：在光線照射下能使電子逸出物體表面的現(xiàn)象。例光電管、光電倍增管等。（2）內(nèi)光電效應(yīng)：在光線照射下能使物體的電阻率改變的現(xiàn)象。例光敏電阻等。（3）光生伏特效應(yīng)：在光線照射下能使物體產(chǎn)生一定方向電動勢的現(xiàn)象。例光敏晶體管、光電池等。4．2光敏二極管工作時(shí)外加反向電壓。在有光照和無光照下所測得的兩個(gè)反向電阻值相差越大越好。4．3略4．4略4．5在壓電晶片的兩個(gè)電極面上施加交流電壓，壓電晶片就產(chǎn)生機(jī)械震動，即壓電晶片在兩個(gè)電極方向有伸縮現(xiàn)象，這種現(xiàn)象稱為電致伸縮效應(yīng)。利用壓電晶體的電致伸縮效應(yīng)，在電極上施加高于20KMz的交流電壓，壓電晶體就會產(chǎn)生超聲機(jī)械震動，從而產(chǎn)生超聲波。超聲波接收器是利用壓電晶體的壓電效應(yīng)原理工作的。超聲波接收器的原理是在壓電晶體的電軸或機(jī)械軸的兩端面施加某一頻率的超聲波，則在