河北农大现科院检测技术复习资料(孟庆臣)

检 测 技 术 复习资料 主编：孟庆臣 杨文娟 一、2010-2011年真题 二、简答题（每小题6分，共42分） 1. 简述传感器的定义及组成。 2. 金属电阻应变片和半导体应变片在工作原理上有何不同？各有什么优缺点？ 3. 差动变压器式传感器的零点残余电压产生的原因是什么？怎样减小和消 除它的影响？ 4. 说明电容式传感器检测导体或绝缘体时的工作原理。 5. 如果磁电式传感器是速度传感器，它如何通过测量电路获得相对应的速度和加速度？ 6. 说明热电偶冷端处理的重要性。冷端温度处理的方法有哪些？ 7. 在直流电桥测量电路中，说明差动桥电路为什么能够自动补偿外界干扰（例如温度）对输出的影响？ 三、计算题（共15分） 1. 将一只灵敏度为0.04mv/℃ 的热电偶与毫伏表相连,已知电压表接线端温度为30℃,毫伏表的输出为30mv, 求热电偶热端的温度为多少? （5分） 2. 以阻值 R=120Ω，灵敏度S=2的电阻丝应变片与阻值为120Ω的固定电阻组成电桥，供桥电压为3V，并假定负载为无穷大，当应变片的应变为2
和2000
时，分别求出单臂、双臂电桥的输出电压，并比较两种情况下的灵敏度。（10分） 四、综合题（共25分） 设计一宾馆智能保安系统，系统包括：（1）客房火灾报警系统（火焰、温度、烟雾监测等）；（2）宾馆大堂玻璃门来客自动开门、关门系统。 设计要求：安装方便，价格适中。 答题步骤：1.设计思路（简述该系统原理及结构）； 2.总体构成（用原理框图或图文描述该系统方案）； 3.方案分析（分析本设计的优点、缺点）。 二、填空题 前30题由毛月蓉同学总结 31、传感器由 、 、 三部分组成。 32、有一温度计，它的量程范围为0∽200℃，精度等级为0.5级。该表可能出现的最大误差为 ，当测量100℃ 时的示值相对误差为 。 33、热电阻主要是利用电阻随温度升高而 这一特性来测量温度的。 34、金属电阻的 是金属电阻应变片工作的物理基础。 35、绝对误差是 与 之差。 36、测量范围为－20mA到20mA模拟指针仪表，测得一个实际值是10mA的电流，测得的结果是11mA，则满度相对误差
＝ 。 37、衡量传感器静态特性的主要技术指标有 、 、重复性、灵敏度、分辨率、稳定性、漂移、可靠性等。 38、电阻应变片接入电桥电路的三种接法分别为 、 、______。 39、减小霍尔元件温度误差的补偿方法有______________、______________。 40、影响电容式传感器可变电容大小的因素有 、__________、_______。 41、形成干扰必须的三个条件是_________、__________、____________。 42、压电传感器串联输出型可等效为 并联输出型可等效为 。 43、光敏电阻的主要参数有__________、____________、________、______。 44、产生电磁干扰的三要素有___________、_____________、____________。 三、选择题 <仅供参考> 1．以下误差在数据处理时应该剔除的是 。 A 粗大误差 B 绝对误差 C 系统误差 D 随机误差 2．不能实现非接触式测量的传感器是 。 A 压电式传感器 B 电涡流式传感器 C 光电式传感器 D 超声波传感器 3．金属丝电阻应变片的基本特性中对测量结果影响最大的是 。 A 机械滞后 B 温漂 C 蠕变 D 横向效应 4．湿空气的露点是指在__________不变的情况下降温，使湿空气达到饱和，并出现第一滴液滴时的温度。 A 空气温度和总压力 B 总压力和湿度 C 湿度和水蒸气分压 D 空气温度和水蒸气分压 5. 传感器的组成部分中，直接感受被测物理量的的是______。 A 转换元件 B 敏感元件 C 转换电路 D 放大电路 6.热电偶的冷端补偿法中，应用最广泛的是_______。 A冷端恒温法 B 补偿导线法 C 计算修正法 D 电桥补偿法 7.压电材料按一定方向置放在电场中，其几何尺寸发生变化，称为______效应。 A压电 B压阻 C 逆压电 D压磁 8. 传感器能感知的输入变量越小，表示传感器的______。 A重复性越好 B 可靠性越高 C分辨率越高 D 稳定性越好 9.下列传感器中，属于发电型测力传感器的是________。 A电容式传感器 B 自感式传感器 C 压电式传感器 D 电阻式传感器 10. 对压电式加速度传感器，希望其固有频率_______。 A.接近零 B.尽量低些 C.尽量高些 D.任意 11..非线性度是表示校准曲线_________的程度。 A.接近真值 B.偏离拟合直线 C.正反行程不重合 D.重复性 12. 半导体应变片具有__________等优点。 A.灵敏度高 B.温度稳定性好 C.可靠性高 D.接口电路复杂 13.将电阻应变片贴在______上，就可以分别做成测力、位移、加速度等参数的传感器。 A.质量块 B.导体 C.弹性元件 D.机器组件 14.半导体热敏电阻的电阻率随着温度上升，电阻率___________ A.上升 B.迅速下降 C.保持不变 D.归零 15. 测量范围大的电容式位移传感器的类型为__________ A．变极板面积型 B．变极距型 C．变介质型 D．容栅型 16.在以下几种传感器当中 属于自发电型传感器。 A、电容式 B、电阻式 C、热电偶 D、电感式 17.热电阻测量转换电路采用三线制是为了 A、提高测量灵敏度 B、减小引线电阻的影响 C、减小非线性误差 D、提高电磁兼容性 18.自感传感器或差动变压器采用相敏检波电路最重要的目的是为了___ A. 提高灵敏度           B. 将输出的交流信号转换成直流信号C. 使检波后的直流电压能反映检波前交流信号的相位和幅度 19.用涡流传感器测量齿数Z=60的齿轮的转速，测得f=400Hz，则该齿轮的转速n等于___ ___r/min。A. 400     B. 3600      C. 24000    D. 60  四、简答（计算）题 1、叙述传感器的定义及传感器的组成。 传感器：一种将被测量转换成电信号的装置。构成：敏感元件、转换元件、测量电路。 2、叙述传感器的静态特性和动态特性的定义。研究静态及动态特性有何意义？ 静态特性是指被测量与输出量均处于稳定状态的输出-输入关系。在被测量随时间变化的情况下，传感器的输出量跟随输入量变化的能力，用动态特性的指标来描述。意义：为了掌握一种揭示传感器性能指标的方法，从而全面去衡量传感器的性能差异及优劣。 3、绝对误差与相对误差有区别吗？研究测量误差的意义是什么？ 有区别。绝对误差描述了测量出来的实际值与真值之间的偏差。相对误差则是误差△x与被测量的平均值的比值。意义：测量质量优劣程度，用相对误差来说明测量的质量更准确。 4、重复性与迟滞特性有什么区别？ 传感器在正向和反向时，输出特性曲线不重合的程度，称为迟滞。传感器在被测量按同一方向做多次全量程实验时，所得到的输出特性曲线的不一致程度，用重复性来表示。 5、分辨率与分辨力的区别是什么？ 分辨力：传感器能够测量到的最小输入变化量△x，它代表了传感器的最小量程，与输入量同量纲。分辨率：表示传感器的分辨能力，用于说明其分辨质量。 6、线性化的意义是什么？线性化的方法有哪些？ 非线性特性没有线性特性所具有的便利性质，因此常常用线性代替非线性，称为非线性的线性化。方法：理论线性度、端基线性度、平均选点线性度、独立线性度、分段线性化。 7、如果一块精度等级为1.0级100mA的电流表，其最大误差在50mA处为1.4mA，试问这块电流表是否合格？ 仪表精度等级=△x/Xm×100%，所以△x=100×1%=1mA<1.4mA，所以不合格。 8、被测电压的实际值为10V，现有150V，0.5级和15V，2.5级两种电压表，问选择哪一电压表误差较小？ 第一块表：△x1=150×0.5%=0.75V ，第二块表：△x2=15×2.5%=0.375V ，因为△x1>△x2，所以选择第二块表。 9、电阻式传感器的类型有哪些？ 电位器、电阻丝、热电阻、热敏电阻传感器。 10、金属电阻应变片与在工作原理上有何不同？ 金属电阻应变片R＝ρL/S，利用电阻应变效应。半导体应变片，压阻效应制作而成，如果在半导体晶体上添加作用力，晶体除了产生应变外，其电阻率将会发生变化。 11、试简述电阻、热敏电阻的阻值随温度变化的机理。 热电阻是利用金属的电阻值能随温度变化而变化制成的传感器。热敏电阻是利用半导体的电阻随温度变化的特性职称的测温元件。 12、在测量时，为什么要对应变片式电阻传感器进行温度补偿？分析说明常用的温度误差补偿方法。 半导体应变片灵敏度高，可测微小应变。他的主要缺点是：一是温度稳定性差，二是灵敏度的非线性大，必须采用温度补偿和非线性补偿措施。 13、电感传感器有哪些类型？各有什么特点？ 电感传感器类型：自感传感器，互感传感器，涡流传感器。自感传感器特点：由线圈，铁芯，衔铁三部分组成。互感传感器：把被测量转化为互感系数变化的传感器。涡流传感器：利用电涡流效应将被测物理量转化为电参数来进行测量。 14、简述压磁效应。 在外力的作用下，引起铁磁材料内部发生应变，使各磁畴之间的界限发生移动。从而使磁畴的磁化方向转变，铁磁材料的磁化强度也发生也发相应的变化。 15、根据你所学的传感器相关知识，请分别列出下列物理量可以使用什么传感器测量？ 1、加速度：电阻应变传感器、电感传感器、压电传感器 2、温度：热敏电阻传感器、半导体温度传感器、 3、工件尺寸：电容传感器、 超声波传感器 4、压力：电阻应变传感器、电容传感器、压电传感器 16、已知待测拉力约为70N左右，现有两只测力仪表，一只为0.5级，测量范围为0∽500N；另一只为1.0级，测量范围为0∽100N。问选用哪一只测力仪表较好?为什么?(写出计算过程) 第一块表：△x1=500×0.5%=2.5V ，第二块表：△x2=100×1.0%=1V ，因为△x1>△x2，所以选择第二块表。 17、差动变压器式传感器的零点残余电压产生的原因是什么？怎样减小和消除它的影响？ 原因：次级线圈的结构不对称，激磁电压中的高次谐波及铁磁材料的磁滞等。通常采用相敏整流电路。 简述涡流式电感传感器的工作原理及应用。 涡流传感器是利用电涡流效应将被测物理量转化为电参数来进行测量的。电磁炉。 电容式传感器有哪些结构类型？简述他们的工作原理与分类。 改变极板间距d的电容传感器、改变极板面积S的电容传感器、改变介质介电常数ε的电容传感器、差动电容传感器。 试说明电容式传感器检测导体或绝缘体时的工作原理。 导体串联电容，绝缘体放入介电常数为ε的绝缘体。 简述电容传感器的优缺点。 优点：（1）需要的作用能量低（2）可获得较大的相对变化量（3）能在恶劣的环境下工作（4）本身发热的影响小（5）动态响应快。缺点：（1）输出特性的非线性（2）泄露电容的影响（3）易受外界电场的干扰 光电效应有哪几种？与之对应的光电器件各有哪些？ 有外光电效应和内光电效应。外光电效应元件有光电管、光电信增管等。内光电效应元件有光敏电阻及它制成的光导管等。结光电效应的光电元件：光电池，光电晶体管。侧向光电效应的光电元件：位置光敏元件等。 光电传感器有哪几种常见形式？各有哪些用途？ 光电耦合器，用途：开关信号实现自动控制。光电池开关电路。光电式转速传感器：测转速实现非接触测量。尺寸自动检测。缺陷检测：钞票检查，透明液体内混浊物的检查机器人的眼睛和安全监测。 试比较光敏电阻、光电池、光敏二极管和光敏三极管的性能差异，并简述在不同场合下应该选用哪种器件最为合适。 光敏电阻具有很高的灵敏度，光谱响应的范围可以从紫外线到红外线区域，而且体积小，性能稳定，价格较低，所以被广泛应用在检测系统中。光敏电阻特性：暗电阻与亮电阻，伏安特性，光照特性，光谱特性，频率特性和响应时间，光谱温度特性。光电池优点：性能稳定，光谱范围广，频率特性好，传递效率高，能耐高温辐射等。特性：光电池的温度特性。光敏三极管比光电二极管具有更高的灵敏度。特性：光敏晶体管的伏安特性，光照特性，温度特性，时间常数。 当