檢測技術(shù)與傳感器期末復(fù)習(xí)題與答案

《檢測技術(shù)》復(fù)習(xí)題一、填空1、傳感器由敏感元件、傳感元件、測量轉(zhuǎn)換電路三部分組成。2、在選購線性儀表時，必須考慮應(yīng)盡量使選購的儀表量程為欲測量的1.5倍左右為宜。3、有一溫度計，它的量程范圍為0∽200℃，精度等級為0.5級。該表可能出現(xiàn)的最大誤差為±1℃，當(dāng)測量100℃時的示值相對誤差為1%。4、利用熱敏電阻對電動機實施過熱保護，應(yīng)選擇型NTC突變熱敏電阻。5、霍爾元件采用恒流源激勵是為了減小溫漂。6、已知某銅熱電阻在0℃時的阻值為50Ω，則其分度號是CU50，對于鎳鉻-鎳硅熱電偶其正極是鎳鉻。7、熱電阻主要是利用電阻隨溫度升高而增大，這一特性來測量溫度的。8、自動檢測系統(tǒng)中常用的抗電磁干擾技術(shù)有光屏蔽、浮置、接地、濾波、光電隔離等。9、金屬電阻的應(yīng)變效應(yīng)是金屬電阻應(yīng)變片工作的物理基礎(chǔ)。10、電磁干擾的形成必須同時具備的三項因素是干擾源、敏感接收器、干擾途徑。11、在動圈式表頭中的動圈回路中串入由NTC組成的電阻補償網(wǎng)絡(luò)，其目的是為了溫度補償。12、計算機可以在采集到數(shù)據(jù)以后進行數(shù)據(jù)的處理、分析、存儲和打印，以得到我們需要的結(jié)果。計算機可以在采集到數(shù)據(jù)以后進行數(shù)據(jù)的處理、分析、存儲和打印，以得到我們需要的結(jié)果。在拉伸試驗中，拉力傳感器將拉力信號變成電信號；位移傳感器將變形信號換為電信號，兩個電信號經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后變?yōu)閿?shù)字量，再經(jīng)接口電路進入計算機，計算機再將接收到的數(shù)字量通過D/A換算成等效的物理量，繪制出應(yīng)力-應(yīng)變曲。補償導(dǎo)線是一對與熱電偶配用的導(dǎo)線，在工作范圍內(nèi)與被補償?shù)臒犭娕季哂邢嗤碾妱?溫度關(guān)系列化。差動傳感器是位移測量中應(yīng)用最廣的一種傳感器，它是利用線圈的互感作用將位移轉(zhuǎn)換成感應(yīng)電動勢的變化。傳感器本身就是一個變壓器，傳感器有一個初級線圈和兩個次級線圈，由于兩只次級線圈按電勢反相串接，以差動方式輸出，因此稱為差動變壓器式傳感器?；魻杺鞲衅饔捎诮Y(jié)構(gòu)簡單、尺寸小、無觸點、動態(tài)特性好、壽命長等特點，而得到了廣泛應(yīng)用。如磁感應(yīng)強度、電流、電功率等參數(shù)的檢測，都可選用霍爾器件?；魻杺鞲衅魈貏e適合于大電流、微小氣隙中的磁感應(yīng)強度、高梯度磁場參數(shù)的測量；利用霍爾器件的開關(guān)特性可以對轉(zhuǎn)速進行測量。數(shù)據(jù)采集卡名目繁多、類型豐富，功能強大，很多數(shù)據(jù)采集卡不僅具有模擬量的輸入/輸出功能，同時也具有開關(guān)量的輸入/輸出功能和其它很多特殊功能。RS-232C是一般PC機上默認(rèn)的串行通信接口，但由于RS-232C的傳輸距離只有15米，所規(guī)定的是點對點通信接口，故并不適合于工業(yè)現(xiàn)場使用。但RS-232C接口很容易轉(zhuǎn)換成RS-48總線接口，同時RS-485總線采用的是差分電壓傳輸，可以傳輸1200米的距離，RS-485總線利用設(shè)備地址方式實現(xiàn)一臺PC機對多臺RS-485設(shè)備的通信而方便的構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)，因而在工業(yè)數(shù)據(jù)檢測與控制中得到了廣泛的應(yīng)用。為了克服隨機干擾引入的隨機誤差，可以采用一些數(shù)字濾波的方法來提高檢測數(shù)據(jù)的精度和可靠性。數(shù)字濾波的方法有：限幅濾波、中位值濾波、算術(shù)平均值濾波和移動平均值濾波。在工業(yè)控制系統(tǒng)中常常采用PID控制，比例控制能迅速反應(yīng)誤差，但比例控制不能消除穩(wěn)態(tài)誤差。比例系數(shù)的加大，會引起系統(tǒng)的不穩(wěn)定；積分控制的作用是，只要系統(tǒng)存在誤差，積分控制作用就不斷地積累，只要有足夠的時間，積分控制將能完全消除誤差，微分控制可以減小超調(diào)量，克服振蕩，使系統(tǒng)的穩(wěn)定性提高。22、誤差產(chǎn)生的原因和類型很多，根據(jù)造成誤差的不同原因，有不同的分類方法，按照性質(zhì)可分為系統(tǒng)誤差、隨機誤差、粗大誤差三種。（粗大誤差：在一定的測量條件下，超出規(guī)定條件下預(yù)期的誤差稱為粗大誤差，一般地，給定一個顯著性的水平，按一定條件分布確定一個臨界值，凡是超出臨界值范圍的值，就是粗大誤差，它又叫做粗誤差或寄生誤差。）23、微差法是零位法和偏差法的組合。先將被測量與一個已知標(biāo)準(zhǔn)量、進行比較，不足部分再用偏差法測出。24、應(yīng)變片絲式敏感柵的材料是金屬電阻絲。為確保應(yīng)變片的性能，對此類材料的主要要求是：應(yīng)變靈敏系數(shù)K0大，且為常數(shù)；電阻率ρ大；電阻溫度系數(shù)α小。變間隙式電感傳感器的測量范圍與靈敏度及線性度相矛盾，因此該類型電感式傳感器適用于測量微小位移的場合。目前我國生產(chǎn)兩種初始電阻值分別為R0=100.00歐姆與R0=50.00歐姆的銅熱電阻，它們對應(yīng)的分度號分別為Cu100與Cu50。電容式傳感器做成差動式結(jié)構(gòu)后，非線性誤差大大降低了，而靈敏度比單極距電容傳感器提高了一倍。與此同時，差動式電容傳感器還能減小靜電引力給測量帶來的影響，并有效的改善由于環(huán)境影響所造成的誤差。被測體的電阻率ρ越大，相對導(dǎo)磁率μ越小，傳感器線圈的激磁頻率越小，則電渦流的軸向貫穿深度越大。當(dāng)把兩中材料的金屬組成回路，并且在兩端溫度不同時，回路中將產(chǎn)生一定的電動勢并產(chǎn)生電流的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)。熱電動勢是由接觸電動勢和溫差電動勢組成。由A、B導(dǎo)體組成的熱電偶，當(dāng)引入第三導(dǎo)體C時，只要中間導(dǎo)體的兩端溫度相同，則C導(dǎo)體的接入對回路總熱電動勢無影響，這就是中間導(dǎo)體定律。差動放大電路對共模信號的抑制能力很強，溫度變化對差動放大電路來說相當(dāng)于一對共模信號。所以差動放大電路對其零點漂移的抑制就是對共模信號抑制的一種特例。二、簡答題1、傳感器傳感器是一種以一定的精確度把被測量轉(zhuǎn)換為與之有確定對應(yīng)關(guān)系的、便于精確處理和應(yīng)用的另一種量的測量裝置或系統(tǒng)。2、靜特性指傳感器在輸入量的各個值處于穩(wěn)定狀態(tài)時的輸出與輸入關(guān)系，即當(dāng)輸入量是常量或變化極慢時，輸出與輸入的關(guān)系。3、簡述電容式傳感器的工作原理。兩平行極板組成的電容器，如果不考慮邊緣效應(yīng)，其電容量為式中:——極板間介質(zhì)的，——極板的遮蓋面積；——極板間的距離。當(dāng)被測量的變化使式中的介電常數(shù)或任一參數(shù)發(fā)生變化時，電容量C也就隨之變化。4、畫出測試系統(tǒng)的組成框圖，并說明各組成部分的作用。答案要點：傳感器作為測試系統(tǒng)的第一環(huán)節(jié)，將被測量轉(zhuǎn)化為人們所熟悉的各種信號，通常傳感器將被測量轉(zhuǎn)換成電信號；信號變換部分是對傳感器所送出的信號進行加工，如信號的放大、濾波、補償、校正、模數(shù)轉(zhuǎn)換、數(shù)模轉(zhuǎn)換等，經(jīng)過處理使傳感器輸出的信號便于傳輸、顯示或記錄；顯示與記錄部分將所測信號變?yōu)楸阌谌藗兝斫獾男问?，以供人們觀測和分析。5、如圖所示為一典型的電阻溫度計測量電橋,其測溫范圍為0∽100℃,R5為Rt在0℃時的電阻值,R6為Rt在100℃時的電阻值,試分析它的測量過程。解、K撥至1位，反復(fù)調(diào)節(jié)R0，使儀表指示為0，K撥至3位，反復(fù)調(diào)節(jié)RF，使儀表指示為滿偏，K撥至2位，進行測量。三、判斷題1、傳感器的遲滯會引起分辨率變差，或造成測量盲區(qū)，故一般希望遲滯越小越好。(

√

)

2、熱敏電阻不能用于空氣絕對濕度的測量。(

×

)3、集膚效應(yīng)與激勵源頻率f、工件的電導(dǎo)率σ、磁導(dǎo)率μ等有關(guān)，頻率f越高，電渦流的滲透深度就越深。(

×

)真值是指一定的時間及空間條件下，某物理量體現(xiàn)的真實數(shù)值。真值是客觀存在的，而且是可以測量的。（）4、線性度是傳感器的靜態(tài)特性之一。（√）5、電渦流式傳感器可以進行無接觸測量和探傷。（√）6、熱敏電阻除了用于溫度傳感器外，還可用于濕度傳感器。（√）7、變壓器式傳感器可以進行無接觸測量。（√8、在傳感器的基本特性中，瞬態(tài)響應(yīng)特性是其動態(tài)特性之一。（√）9、熱電偶不屬于溫度傳感器。（×）10、電阻傳感器和電容傳感器都可以用于濕度的測量。（√）11、霍爾傳感器是根據(jù)霍爾效應(yīng)制成的傳感器。（√）四、計算題1、4位二進制權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)DAC如圖9-5所示，設(shè)基準(zhǔn)電壓UREF=-8V，RF=R/2，試求輸入二進制數(shù)D3D2D1D0=1001時的輸出電壓值。3、計算圖為一直流應(yīng)變電橋，E=4V，R1=R2=R3=R4=350Ω，求：①R1為應(yīng)變片其余為外接電阻，R1增量為△R1=3.5Ω時輸出U0=?。②R1、R2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U0=?。③R1、R2感受應(yīng)變極性相反,輸出U0=?。④R1、R2、R3、R4都是應(yīng)變片,對臂同性，鄰臂異性，電壓輸出U0=?。4、壓力傳感器測量砝碼數(shù)據(jù)如下，試解釋這是一種什么誤差，產(chǎn)生這種誤差的原因是什么。N(g)012345正行程(mv)01.522.533.5反行程(mv)00.5122.53.5解：遲滯誤差；靜態(tài)誤差；傳感器本身材料的缺陷造4、用一支分度號為Ｋ(鎳鉻-鎳硅)熱電偶測量溫度源的溫度，工作時的參考端溫度(室溫)t0＇=20℃，而測得熱電偶輸出的熱電勢(經(jīng)過放大器放大的信號，假設(shè)放大器的增益K=10)32.7mv，則E(t,t0＇)=32.7mV/10=3.27mV，那么熱電偶測