哈理工榮成學院檢測與轉變換技術考題-第一學期

哈理工榮成學院檢測與轉變換技術考題(2023~2023)一.選擇1）將超聲波（機械振動波）轉換成電信號是運用壓電材料的___C___；蜂鳴器中發(fā)出“嘀……嘀……”聲的壓電片發(fā)聲原理是運用壓電材料的___D___。

A.應變效應

B.電渦流效應

C.壓電效應D.逆壓電效應

2）在實驗室作檢查標準用的壓電儀表應采用___D___壓電材料；能制成薄膜，粘貼在一個微小探頭上、用于測量人的脈搏的壓電材料應采用___C___；用在壓電加速度傳感器中測量振動的壓電材料應采用__B____。

A.PTC

B.PZT

C.PVDF

D.SiO23）光敏二極管屬于B

，光電池屬于C

。

A．外光電效應B．內光電效應C．光生伏特效應4)下列哪一種傳感器的輸入輸出特性是非線性的？（）A變面積式電容傳感器B變極距式電容傳感器C變介質式電容傳感器D螺管式自感傳感器1、1、以下哪一種情況也許產生隨機誤差？A測量人員的粗心大意B檢測裝置的指示刻度不準C許多因素微小變化的總和D傳感器的不穩(wěn)定2、2、下列四個選項中，關于相對誤差特性對的的是A大小與所取單位有關B量綱與被測量有關C不能反映誤差的大小和方向D能反映測量工作的精細限度4、下列傳感器的應用中哪個適合高頻反射式渦流傳感器？A金屬材料內部缺陷的檢測B金屬工件表面光潔度的測定C金屬材料厚度測量D金屬材料內部雜質的檢測5、下列溫度傳感器中，測量溫度范圍較大的是A熱電偶B銅熱電阻C半導體熱敏電阻D鉑熱電阻6、下列哪一種傳感器的輸入輸出特性是非線性的？A變面積式電容傳感器B變極距式電容傳感器C變介質式電容傳感器D螺管式自感傳感器7.下列溫度測量中哪一種熱慣性小，適合溫度的快速測量？A用熱電偶測量溫度B用溫度計測量溫度C用銅熱電阻測量溫度D用鉑熱電阻測量溫度8、用下哪一種檢測方法的靈敏度高？A采用差動電橋B采用電流源供電C采用有源電路D采用雙差電橋1、以下哪種測量儀器的分辨率是和靈敏度有關的？（）A.數字天平；B.數字式電流表；C.指針式電流表；D.數字式電壓表。4、以下什么傳感器適合精度高、可靠性好的溫度測量?（）A.熱敏電阻；B.銅熱電阻；C.鉑熱電阻； D.熱電偶。5、對于下面哪種傳感器我們在應用時要考慮其不等位電勢的補償?（）A.霍爾傳感器；B.熱電阻傳感器；C.渦流傳感器；D.熱電溫度傳感器。6、下列傳感器中哪一個不是進行物理效應的傳感器（）？A.光敏傳感器；B.聲敏傳感器；C.熱敏傳感器；D.味敏傳感器。7、在電橋測量中，由于電橋接法不同，輸出電壓的靈敏度也不同，下列哪種接法可以得到最大靈敏度輸出。（）A.單臂電橋；B.差動電橋；C.雙差動電橋；D.相對臂電橋。10、下列哪種熱敏電阻適合做溫度升高電阻值減少的溫度補償元件（）？A.NTC型熱敏電阻；B.PTC型熱敏電阻；C.CTR型熱敏電阻。11、電橋測量電路的作用是把傳感器的參數變化轉為()的輸出。A.電阻；B.電容；C.電壓；D.電荷。13、熱電偶的熱電效應重要是把溫度變化轉化為什么參數變化？（）A.電阻變化；B.電勢變化；C.電容變化；D.電感變化。14、在信號的變換中，我們有時為了解決信號的方便，經常把模擬信號轉換成數字信號送入微解決器進行解決，下面哪一個是采用這種技術？（）A．A/D變換電路；B.F/V變換電路；C.D/A變換電路；D.V/I轉換電路。16、電磁爐重要是應用了下面哪種技術？()A.微波；B.電渦流；C.熱電式；D.紅外。23、關于絕對誤差特性不對的的描述是A.是測量示值與被測量真值之間的差值；B.量綱與被測量有關；C.能反映誤差的大小和方向；D.能反映測量工作的精細限度26、下列溫度傳感器中，靈敏度最高的是：A.鉑熱電阻；B.銅熱電阻；C.半導體熱敏電阻；D.熱電偶。27、下列哪一種傳感器適合微小位移測量？A.變面積式電容傳感器；B.變極距式電容傳感器；C.變介質式電容傳感器；D.螺管式自感傳感器。28、下列溫度測量中哪一種精度高？A.用水銀溫度計測量溫度；B.用熱電偶測量溫度；C.用熱敏電阻測量溫度；D.用鉑熱電阻測量32、以下哪一種情況也許產生隨機誤差？A.測量人員的粗心大意；B.檢測裝置的指示刻度不準；C.許多因素微小變化的總和；D.傳感器的不穩(wěn)定。38、下列溫度測量中哪一種熱慣性小，適合溫度的快速測量？A.用熱電偶測量溫度；B.用溫度計測量溫度；C.用銅熱電阻測量溫度；D.用鉑熱電阻測量溫度。二.填空題1.熱電偶電動勢由_______電動勢和接觸電動勢兩部分組成。2..通常傳感器由＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿部分組成，是能把外界＿＿＿＿＿＿＿＿轉換成＿＿＿＿＿＿＿＿器件和裝置。3.金屬絲在外力作用下發(fā)生機械形變時它的電阻值將發(fā)生變化，這種現象稱＿＿＿＿＿＿效應；固體受到作用力后電阻率要發(fā)生變化，這種現象稱＿＿＿＿＿效應。直線的電阻絲繞成敏感柵后長度相同但應變不同，圓弧部分使靈敏度K下降了，這種現象稱為＿＿＿＿＿＿＿效應。4、光電傳感器的理論基礎是光電效應。通常把光線照射到物體表面后產生的光電效應分為三類。第一類是運用在光線作用下光電子逸出物體表面的外光電效應,這類元件有光電管、光電倍增管；第二類是運用在光線作用下使材料內部電阻率改變的內光電效應，這類元件有光敏電阻；第三類是運用在光線作用下使物體內部產生一定方向電動勢的光生伏特效應，這類元件有光電池、光電儀表。熱電偶所產生的熱電勢是兩種導體的接觸電勢和單一導體的溫差電勢組成的，其表達式為Eab（T，To）=。在熱電偶溫度補償中補償導線法（即冷端延長線法）是在連接導線和熱電偶之間，接入延長線，它的作用是將熱電偶的參考端移至離熱源較遠并且環(huán)境溫度較穩(wěn)定的地方，以減小冷端溫度變化的影響。5.壓磁式傳感器的工作原理是：某些鐵磁物質在外界機械力作用下，其內部產生機械壓力，從而引起極化現象，這種現象稱為正壓電效應。相反，某些鐵磁物質在外界磁場的作用下會產生機械變形，這種現象稱為負壓電效應。（2分）6傳感器是能感受規(guī)定的被測量并按照一定規(guī)律轉換成可用輸出信號的器件或裝置，傳感器通常由直接響應于被測量的敏感元件和產生可用信號輸出的轉換元件以及相應的信號調節(jié)轉換電路組成。7、熱電偶所產生的熱電熱是由兩種導體的接觸電熱和單一導體的溫差電熱組成。8壓磁式傳感器的工作原理是：某些鐵磁物質在外界機械力作用下，其內部產生機械壓力，從而引起極化現象，這種現象稱為正壓電效應。相反，某些鐵磁物質在外界磁場的作用下會產生機械變形，這種現象稱為負壓電效應。（2分）9、電阻應變片式傳感器按制造材料可分為①_金屬_材料和②____半導體__體材料。它們在受到外力作用時電阻發(fā)生變化，其中①的電阻變化重要是由_電阻應變效應形成的，而②的電阻變化重要是由溫度效應導致的。半導體材料傳感器的靈敏度較大。10.磁電式傳感器是運用導體和磁場發(fā)生相對運動而在導體兩端產生感應電勢的。而霍爾式傳感器為霍爾元件在磁場中有電磁效應（霍爾效應）而輸出電勢的。霍爾式傳感器可用來測量電流，磁場，位移，壓力。（6分）11.測量系統的靜態(tài)特性指標通常用輸入量與輸出量的相應關系來表征（5分）12.按誤差的表達方法對誤差進行分類，可以分為：__絕對誤差__和_相對誤差__.13.通常，傳統的傳感器是由_敏感元件_、_轉換元件_及_測量電路_組成。6.按測量誤差的性質對誤差進行分類，可以分為：_系統誤差_,_隨機誤差_,和__粗大誤差__.7.傳感器的輸出信號有很多形式，如：_電壓_、_電流_、__頻率和脈沖_等。三、名詞解釋(不考,但也許出簡答題)1、傳感器2、直接測量法3、霍爾效應4、內光電效應5、中間導體定律6、壓電效應7、測量方法1.可以進行位移測量的傳感器有光纖傳感器、差動變壓器、電阻傳感器；2.可以完畢溫度測量的有熱電偶、熱敏電阻；熱釋電；3.半導體式傳感器是磁敏、霍爾元件、氣敏傳感器、壓阻傳感器；4.光電傳感器有光電耦合器、色敏傳感器、光纖傳感器、光電二極管；5.用于磁場測量的傳感器霍爾器件、磁敏晶體管；6.進行振動（或加速度）測量的傳感器磁電傳感器、壓電傳感器；7.運用物體反射進行非電量檢測的傳感器超聲波傳感器、紅外傳感器；1.可以進行位移測量的傳感器有光纖傳感器、差動變壓器、電阻傳感器；2.可以完畢溫度測量的有熱電偶、熱敏電阻；熱釋電；3.半導體式傳感器是磁敏、霍爾元件、氣敏傳感器、壓阻傳感器；4.光電傳感器有光電耦合器、色敏傳感器、光纖傳感器、光電二極管；5.用于磁場測量的傳感器霍爾器件、磁敏晶體管；6.進行振動（或加速度）測量的傳感器磁電傳感器、壓電傳感器；7.運用物體反射進行非電量檢測的傳感器超聲波傳感器、紅外傳感器；名詞解釋1、間接測量法2、半導體壓阻效應3、渦流效應4、電容式傳感器5、中間溫度定律6、外光電效應7、靈敏度1、在使用儀表或傳感器進行測量時，一方面對與測量有擬定函數關系的幾個量進行測量，將被測量代入函數關系式，通過計算得到所需的結果的測量方法。2、沿一塊半導體某一軸向施加一定應力時，除了產生一定應變外，材料的電阻率也要發(fā)生變化的現象。3、金屬導體置于變化著的磁場中，導體內就會產生感應電流，這種電流想水中漩渦那樣在導體內轉圈的現象。4、以電容器作為敏感元件，將被測物理量的變化轉換為電容量變化的傳感器。5、指熱電偶回路兩接點（溫度為T、T0）間熱電動勢，等于熱電偶在溫度為T、Tn時的熱電動勢與在溫度為Tn、T時的熱電動勢的代數和。6、在光線照射是，物體內的電子溢出物體表面的現象。7、傳感器在穩(wěn)態(tài)標準條件下，輸出變化對輸入變化的比值。四簡答題1.簡述熱電偶的工作原理。（6分）答：熱電偶的測溫原理基于物理的“熱電效應”。所謂熱電效應，就是當不同材料的導體組成一個閉合回路時，若兩個結點的溫度不同，那么在回路中將會產生電動勢的現象。兩點間的溫差越大，產生的電動勢就越大。引入適當的測量電路測量電動勢的大小，就可測得溫度的大小。2以石英晶體為例簡述壓電效應產生的原理。（6分）答：石英晶體在沿一定的方向受到外力的作用變形時，由于內部電極化現象同時在兩個表面上產生符號相反的電荷，當外力去掉后，恢復到不帶電的狀態(tài)；而當作用力方向改變時，電荷的極性隨著改變。晶體受力所產生的電荷量與外力的大小成正比。這種現象稱為正壓電效應。反之，如對石英晶體施加一定變電場，晶體自身將產生機械變形，外電場撤離，變形也隨之消失，稱為逆壓電效應。石英晶體整個晶體是中性的，受外力作用而變形時，沒有體積變形壓電效應，但它具有良好的厚度變形和長度變形壓電效應。3簡述電阻應變片式傳感器的工作原理（6分）答：電阻應變片的工作原理是基于電阻應變效應，即在導體產生機械變形時，它的電阻值相應發(fā)生變化。4簡述霍爾電動勢產生的原理。（5分）答：一塊半導體薄片置于磁感應強度為B的磁場(磁場方向垂直于薄片)中，當有電流I流過時，電子受到洛侖茲力作用而發(fā)生偏轉。結果在半導體的后端面上電子有所積累。而前端面缺少電子，因此后端面帶負電，前端面帶正電，在前后端面形成電場，該電場產生的力阻止電子繼續(xù)偏轉當兩力相平衡時，電子積累也平衡，這時在垂直于電流和磁場的方向上將產生電場，相應的電勢稱為霍爾電勢UH。5、分析應變片式傳感器在使用單臂電橋測量電路時由于溫度變化而產生測量誤差的過程。（10分）答：在外界溫度變化的條件下，由于敏感柵溫度系數及柵絲與試件膨脹系數（）之差異性而產生虛假應變輸出有時會產生與真實應變同數量級的誤差。6、什么叫做熱電動勢、接觸電動勢和溫差電動勢？說明勢電偶測溫原理及其工作定律的應用。分析熱電偶測溫的誤差因素，并說明減小誤差的方法（10分）答：=1\*GB3①熱電動勢：兩種不同材料的導體（或半導體）A、B串接成一個閉合回路，并使兩個結點處在不同的溫度下，那么回路中就會存在熱電勢。因而有電流產生相應的熱電勢稱為溫差電勢或塞貝克電勢，通稱熱電勢。=2\*GB3②接觸電動勢：接觸電勢是由兩種不同導體的自由電子，其密度不同而在接觸處形成的熱電勢。它的大小取決于兩導體的性質及接觸點的溫度，而與導體的形狀和尺寸無關。=3\*GB3③溫差電動勢：是在同一根導體中，由于兩端溫度不同而產生的一種電勢。=5\*GB3⑤熱電偶三定律a中間導體定律熱電偶測溫時，若在回路中插入中間導體，只要中間導體兩端的溫度相同，則對熱電偶回路總的熱電勢不產生影響。在用熱電偶測溫時，連接導線及顯示一起等均可當作中間導體。b中間溫度定律任何兩種均勻材料組成的熱電偶，熱端為T，冷端為時的熱電勢等于該熱電偶熱端為T冷端為時的熱電勢與同一熱電偶熱端為，冷端為時熱電勢的代數和。應用：對熱電偶冷端不為時，可用中間溫度定律加以修正。熱電偶的長度不夠時，可根據中間溫度定律選用適當的補償線路。c參考電極定律假如A、B兩種導體（熱電極）分別與第三種導體C（參考電極）組成的熱電偶在結點溫度為（T，）時分別為，，那么愛相同溫度下，又A、B兩熱電極配對后的熱電勢為：a恒溫法b計算修正法（冷端溫度修正法）c儀表機械零點調整法d熱電偶補償法e電橋補償法f冷端延長線法7答：霍爾組件可測量磁場、電流、位移、壓力、振動、轉速等。霍爾組件的不等位電勢是霍爾組件在額定控制電流作用下，在無外加磁場時，兩輸出電極之間的空載電勢，可用輸出的電壓表達。溫度補償方法：a分流電阻法：合用于恒流源供應控制電流的情況。b電橋補償法8直流電橋和交流電橋有何區(qū)別？直流電橋的平衡條件是什么？應變片式電阻傳感器、自感式、互感式、渦流式、電容式、熱電阻式傳感器分別可采用哪種電橋作為測量電路？答：根據電源不同分為直流和交流電橋。直流電橋優(yōu)點：高穩(wěn)定度直流電源容易獲得，電橋平衡電路簡樸，傳感器至測量儀表的連接導線分布參數影響小。但是后續(xù)要采用直流放大器，容易產生零點漂移，線路也較復雜。交流電橋在這些方面都有改善。直流電橋平衡條件：R1/R2=R3/R4，R1R4=R2R3。光電池的工作原理，指出它應工作在電流源還是電壓源狀態(tài)。答：光電池是基于光生伏特效應制成的，是自發(fā)電式；是有源器件。它有較大面積的P一N結，當光照射在P一N結上時則在結的兩端出現電動勢。它應工作在電壓源狀態(tài)。電效應可分為哪三種類型，簡樸說明傳感器的原理并分別列出以之為基礎的光電傳感器。答：光電效應可分為：外光電效應：指在光的照射下，材料中的電子逸出表面的現象。光電管及光電倍增管均屬這一類。它們的光電發(fā)射極，即光明極就是用品有這種特性的材料制造的。內光電效應：指在光的照射下，材料的電阻率發(fā)生改變的現象。光敏電阻即屬此類。光生伏特效應：運用光勢壘效應，光勢壘效應指在光的照射下，物體內部產生一定方向的電勢。光電池是基于光生伏特效應制成的，是自發(fā)電式有源器件。壓電式傳感器的前置放大器的作用是什么？電壓式與電荷式前置放大器各有何特點？答：作用是將輸出電壓放大，并與輸入電壓或輸入電流成正比。電壓放大器將壓電式傳感器的高輸出阻抗經放大器變換為低阻抗輸出，并將薄弱的電壓信號進行適當放大，但其所接配的壓電式傳感器的電壓靈敏度將隨電纜分布電容及傳感器自身電容的變化而變化，并且電纜的的更換得引起重新標定的麻煩。電荷放大器是一種具有深度電容負反饋的高增益運算放大器，其雖然允許使用很長的電纜，并且電容Ce變化不影響靈敏度，但它比電壓放大器價格高，電路較復雜，調整也比較困難。五計算設7次測量某物體的長度，其測量的結果分別為：9.810.010.19.910.210.115厘米，若忽略粗大誤差和系統誤差，試求在99.73%的置信概率下，對被測物體長度的最小估計區(qū)間。答：忽略最后一個值，平均值，，則最小估計區(qū)間。零散知識1什么是傳感器在檢測系統中的地位和作用答案“可以感受規(guī)定的被測量并按照一定規(guī)律轉換成可用輸出信號的器件和裝置”。感器處在研究對象與測試系統的接口位置，即檢測與控制之首。傳感器是感知、獲取與檢測信息的窗口，一切科學研究與自動化生產過程要獲取的信息都要通過傳感器獲取并通過它轉換成容易傳輸與解決的電信號，其作用與地位特別重要。2傳感器由哪幾部分組成？答案組成——由敏感元件、轉換元件、基本電路組成；3何為電阻應變效應？如何運用這種效應制成應變片？答案導體在受到拉力或壓力的外界力作用時，會產生機械變形，同時機械變形會引起導體阻值的變化，這種導體材料因變形而使其電阻值發(fā)生變化的現象稱為電阻應變效應。當外力作用時，導體的電阻率、長度、截面積都會發(fā)生變化，從而引起電阻值的變化，通過測量電阻值的變化，檢測出外界作用力的大小。4答：金屬導體應變片的電阻變化是運用機械形變產生的應變效應，對于半導體而言，應變傳感器重要是運用半導體材料的壓阻效應。金屬電阻絲的靈敏系數可近似寫為，即；半導體靈敏系數近似為≈50～100。5什么是壓電效應？什么是正壓電效應和逆壓電效應？6答：某些電介質在沿一定的方向受到外力的作用變形時，由于內部電極化現象同時在兩個表面上產生符號相反的電荷，當外力去掉后，恢復到不帶電的狀態(tài)；而當作用力方向改變時，電荷的極性隨著改變。晶體受力所產生的電荷量與外力的大小成正比。這種現象稱為正壓電效應。如對晶體施加一定變電場，晶體自身將產生機械變形，外電場撤離，變形也隨之消失，稱為逆壓電效應7說明為什么電感式傳感器只適合測量微小位移。8什么是霍爾效應？答：通電的導體（半導體）放在磁場