武汉理工大学现代检测理论与技术网课题目和答案.pdf

第一讲 1 传感器是一种将特定的被测信号按照一定的规律转换为可用输出信号的装置 它主要由 敏感元件和转换元件组成 2 基本型现代检测系统一般包括传感器 信号处理 数据采集 计算机 输出显示等五部 分 3 传感器技术发展趋势及重点研究开发主要体现在高精确度 小型化 集成化 多功能化 智能化等方面 4 检测技术的发展主要体现在 不断拓展测量范围 努力提高检测精度和可靠性 传感器 逐渐向集成化 组合式 数字化方向发展 重视非接触式检测技术研究 检测系统智能化等 方面 5 一个完整的检测过程包括信息数据采集 信号处理 信号传输 信号记录 信号显示等 方面 6 现代检测系统的基本结构大致可分为智能仪器 个人仪器和自动测试系统等三类 7 传感器按能量关系可分为能量变换型和能量控制型两类 8 传感器按输出量可分为模拟式和数字式两类 9 智能传感器一般具有 自校零 自标定 自矫正 自动补偿 自动采集数据 并对数据 进行预处理 自动进行检测 自选量程 自寻故障 数据存储 记忆与信息处理功能 双向 通讯 标准化数字输出或符号输出等功能 第二讲 1 仪表的精度等级是指仪表的 A 绝对误差B 最大误差C 相对误差D 最大引用误差 2 属于传感器动态特性指标的是 A 重复性B 线性度C 灵敏度D 固有频率 3 按照分类 阈值指标属于 A 灵敏度B 静态指标C 过载能力D 量程 4 与价格成反比的指标是 A 可靠性B 经济性C 精度D 灵敏度 5 属于传感器静态指标的是 A 固有频率B 临界频率C 阻尼比D 重复性 6 属于传感器动态特性指标的是 A 量程B 过冲量C 稳定性D 线性度 7 传感器能感知的输入变化量越小 表示传感器的 A 线性度越好B 迟滞越小C 重复性越好D 灵敏度越高 8 传感器的灵敏度越高 表示传感器 A 线性度越好B 能感知的输入变化量越小 C 重复性越好D 迟滞越小 9 传感器的标定是在明确传感器的输入与输出关系的前提下 利用某种 对传感器进行标 定 A 标准元件B 正规器件C 标准器具D 精度器件 10 传感器的静态指标标定是给传感器输入已知不变的 测量其输出 A 标准电量B 正规电量C 标准非电量D 正规非电量 11 传感器的动态标定是检验传感器的 A 静态性能指标B 频率响应指标C 动态性能指标D 相位误差指标 12 基准器中 精度最高 A 国家级B 一等级C 二等级D 三等级 13 在尘埃 油污 温度变化较大伴有振动等干扰的恶劣环境下测量时 传感器的选用必须首 先考虑 因素 A 响应特性B 灵敏度C 稳定性D 精确度 14 某温度仪表的测温范围为 200 800 已知测温误差小于 4 则该仪表的精度等级 为 A 0 5 级B 1 0 级C 1 5 级D 2 5 级 DDABBDBDCCCACB 第三讲 CCDC 第四讲 DACA 第六讲 一 单项选择题 1 下列 温度传感器属于接触式温度传感器 A 全辐射B 亮度式C 电阻式D 半导体 2 不属于非接触式温度传感器的是 A 全辐射温度传感器B 亮度式温度传感器 C 比色温度传感器D 热电偶式温度传感器 3 下列温度传感器不属于热电偶式温度传感器的是 A 普通热电偶B 铠装热电偶C 薄膜热电偶D 热敏电阻热电偶 4 温差电动势是在同一根导体中由于两端 不同而产生的电动势 A 压强B 温度C 电阻D 电压 5 一般情况下 要求热敏电阻式传感器的热敏电阻 A 呈正弦关系B 呈余弦关系 C 呈线性关系D 在一定范围内呈线性关系 6 金属热电阻式温度传感器所测量的温度越高 其敏感元件中的自由电子的运动 A 越规则B 越不规则C 呈正态分布D 呈线性分布 7 下列哪种非接触式温度传感器适用于远距离 不能直接接触的高温物体 A 全辐射温度传感器B 亮度式温度传感器 C 热电偶式温度传感器D 比色温度传感器 8 通常用热电阻式传感器测量 A 温度B 密度C 加速度D 电阻 9 热电偶中产生热电势的条件 A 两热电极材料相同B 两热电极材料不同 C 两热电极的两端温度不同D 两热电极的两端温度相同 10 热电动势的大小 只与组成热电偶的导体材料和两接点的温度有关 而与 无关 A 冷端温度B 尺寸形状C 补偿导线D 热源 11 随着温度的升高 陶瓷半导体电子 空穴的浓度按 规律增加 A 线性B 指数C 对数D 阶跃 12 热电偶热电动势由两部分组成 一部分是两种导体的接触电动势 另一部分是单一导体 的 电动势 A 内部参数B 输入C 温差D 输出 CDDBD BAACB BC 三 镍铬 镍硅热电偶灵敏度为 0 04mV C 把它放在温度为 1200 C 处 若以指示仪表作为 冷端 此处温度为 50 C 试求热电势大小 第七讲 1 光电传感器是以为检测元件的传感器 是将转化为的变化 然后通过将相应 的转化为 2 光电效应以其表现形式不同 可以分为和 3 基于外光电效应原理工作的光电器件有和 4 基于光电导效应原理工作的光电器件有 5 基于光生伏特效应原理工作的光电器件有 和等 6 硅光电池的结构是在 N 型硅片上渗入 P 型杂质形成一个PN 结而成 7 光电传感器的光照特性是指 8 光电传感器的光谱特性是指 9 光电二极管和光电三极管的伏安特性是指 10 光电传感器的温度特性是指 光电器件 非电量 光量 光电器件 光量 电量 外光电效应和内光电效应 光电管 光电倍增管 光敏电阻 光电二极管 光电三极管 光电池 大面积 光电流与照度之间的关系 灵敏度与光波长之间的关系 光电流与反向偏压之间的关系 光电流与温度之间的关系 第二题 单选题 每题 3 分 共 36 分 1 视觉传感器接受部的主要作用是 A 充分发挥传感器性能的重要作用 B 将光学图像信号转换成电信号 C 将二维图像的电信号转换为时间序列的一维信号 D 抽出有效信号 2 光导摄像管不具有的功能是 A 光电转换功能B 扫描功能C D A 功能D 存贮功能 3 视觉传感器扫描部的主要作用是 A 聚成光学图像信号 B 将光学图像信号转换为电信号 C 将二维图像信号转换为时间序列的一维信号 D 抽出有效信号 4 视觉传感器能源以 为基础 A 光电转换B 图像处理技术C 将二维转化为一维D 抽出有效信号 5 光导摄像管是一种兼有光电转换功能和 的真空管 A 接受功能B 扫描功能C 记忆功能D 存贮功能 6 CCD 摄像元件是一种 型晶体管开关集成电路 A MOSB PDC PND S 7 红外光的波长 m A 2 20B 4000 80000C 1500 50000D 0 0 5 8 明亮度信息可以借助 进行数字化 A D A 转换器B A D 转换器C 加法器D 积分器 9 下列选项中 属于最常见的光学式测量系统的是 A 光栅测量系统B 光电显微镜C 光学编码器D 磁尺 10 红外光导摄像管中 红外图像所产生的温度分布可以把靶面上感应出相应电压分布图像 的物理基础是 A 压电效应B 电磁感应C 光电效应D 热电效应 11 为了进行图像识别 应当先消除图像中的噪声和不必要的像素 这一过程称为 A 编码B 压缩C 前处理D 后处理 12 封装在光电隔离耦合器内部的是 A 两个发光二极管 B 两个光敏三极管 C 一个光敏二极管和一个光敏三极管 D 一个发光二极管和一个光敏三极管 DCCABAABADCD 第八讲 1 光纤由 和组成 2 光纤的导光能力取决于和 机械强度由保证 3 光纤的传光原理基于光的 4 入射光线在纤芯和包层的界面上发生全反射 临界角应满足 5 光纤在光纤内全反射的最大入射角为 6 光纤数值孔径是指 7 光纤的主要参数包括 和 8 光纤传感器由 和组成 9 在实际应用中 光纤的光源应满足 和等条件 10 常见的光探测器有 和 11 传光型光纤传感器与传感型光纤传感器的区别在于 12 光纤传感器的工作原理 1 纤芯 包层 护套 2 纤芯 包层 护套 3 反射机制 4 5 6 光纤与光源或探测器耦合时的耦合效率 7 数值孔径 色散 光线模式 传输损耗 8 光纤 光源 探测器 9 尺寸小 发光面积大 波长合适 足够亮度 10 光敏三极管 光敏二极管 光电倍增管 光电池 11 前者光纤只是传光器件 后者光纤既是传光器件也是传感器件 12 当光信号在光纤中传播时 表征光信号的特征参量 振幅 香味 偏振态 波长等 因 外界因素 如温度 压力 磁场 电厂 位移等 的作用而间接或直接地发生变化 二二 求光纤 n1 1 46 n2 1 45 的 NA 值 如果外部 n0 1 求光纤的临界入射角 三 光纤涡流流量计测量某管道内液体得流速 已知光纤的直径为 200 微米 St 为 0 2 当 测得光纤的振动频率为 1000 赫兹时 求所测液体的流速 第九讲 1 信号调理电路的主要功能有哪些 2 传感器的输出信号具有哪些特点 3 选用放大器时 应满足哪些条件 4 仪用放大器的特点是是什么 适合作为哪些传感器的信号调理电路 5 可编程增益放大器适合哪些场合 6 隔离放大器有什么隔离措施 其隔离的目的是什么 1 信号调理电路的主要功能 1 将所测信号的变化范围调整到某一预定的电压或电流范围内 2 给应变式 电感式等类型的传感器提供激励电源 构成测量电路 实现补偿 调零等功 能 3 根据信号的不同特点 可进行调制 解调 滤波及线性化处理 2 传感器的输出信号不仅电平低 内阻大 而且往往伴有较高的共模电压 3 选用放大器的要求 1 输入阻抗应该远大于信号源内阻 防止因放大器的负载效应造成偏 差 2 抗共模电压干扰能力强 3 在预定的频带宽度内有稳定准确的增益 良好的线性 输入漂移和噪声应足够小以保证要求的信噪比 从而保证放大器输出性能稳定 4 能附加 一些适应特定要求的电路 4 仪用放大器的特点是高输入阻抗 低偏置电流 低失调和低漂移 高共模抑制比 平衡的 差动输入和单端输出 放大器的增益可以由用户选择电阻来设定 容易实现程控 适合作为 记录器的前置放大器 多路缓冲器 伺服误差放大器以及过程控制和数据采集系统中的信号 调理电路 5 可编程增益放大器适合自动量程切换 便于 A D 转换或信号调理 在多路数据采集系统中 也可能遇到各路信号动态范围不一致的情况 这时希望放大器对不同的通路具有不同的增益 以实现相同的动态输出 6 隔离放大器有变压器耦合 光电耦合以及电容耦合 隔离的目的是将输入 输出和电源在 电流和电阻上进行隔离 使之没有直接耦合的测量放大器 采用多路模拟开关 运放和电阻网络设计一个可编程放大器 增益为 1 2 4 8 绘制电路 图 并简要说明其工作原理 第十讲 一 单项选择题 每题 5 分 共 60 分 1 有用信号频率低于 20Hz 可以用 滤波电路 A 低通B 高通C 带通D 带阻 2 有用信号的频率高于 500Hz 可选用 滤波电路 A 低通B 高通C 带通D 带阻 3 希望仰制 50Hz 的交流电源干扰 可选用 滤波电路 A 低通B 高通C 带通D 带阻 4 有用信号的频率为某一固定频率 可选用 滤波电路 A 低通B 高通C 带通D 带阻 5 一选频装置 其幅频特性在 2 区间近于平直 在 2 0 区间急剧衰减 这种滤波器是 A 低通滤波器B 高通滤波器C 带通滤波器D 带阻滤波器 6 一带通滤波器 其中心频率是 0 带宽是 B 则滤波器的品质因数 Q 等于 A 0 BB 0 BC 0BD 0 B 7 无源一阶 RC 低通滤波器从 两端引出输出电压 A 电阻 RB 电容 CC 运算放大器D 电感 L 8 要使 RC 低通滤波器通带宽度加宽 则 RC 值 A 增加B 减少C 不变D 都不对 9 高通滤波器所起的作用是允许 通过 A 低频信号B 高频信号C 某一频带信号D 任意信号 10 在一定条件下 RC 带通滤波器实际上是低通滤波器和高通滤波器的 A 串联B 并联C 串并联D 叠加 ABDCA DBBBC 二 设计一个固有频率为 500Hz 等效品质因素为 6 的二阶带通滤波器 计算电路的电阻和 电容值 第十一讲 1 当检测装置输入信号 为了有效地 常把传感器输出的电压信号经过变换电路转 换成有恒流特性的电流信号输出 然后再接收端再由转换还原成电压信号 2 在某些场合 需要获得传感器的交流输出信号的幅值或功率 因此在信号处理电路中需 要一个电路 即将交流振幅信号变为与之成的直流信号输出 目前常用的变换电路 有 和 3 电压 频率转换电路是将转换为 由于计算机可以通过自身的定时和技术功能将频 率信号转换为 4 电压 频率转换的和都比较好 转换速度不双积分 ADC 同时 它与微机接口 占用微机硬件资源 输出的频率信号抗干扰性 可以通过进行远距离传输 5 ADC 的主要性能指标有 和 6 从工作原理上 传统的 ADC 有 和几种类型 其中 转换速度最快 的是 抗干扰能力最强的是 兼顾性能和成本因素 在控制系统中应用最广泛的 是 7 由于在数字图像处理 数字通信 工业检测等诸多领域对 ADC 的转换速度 精度 动态性 能等方面提出了更高的要求 出现了很多新兴的 ADC 如和等 8 当传感器输出微弱的信号时 信号可能会受到的影响 因此在实际测量中 往往 将缓变信号高频交流信号 然后经过放大处理再通过从高频信号中将缓变信号提 取出来 9 常用的调制方式有和 10 幅值调制的解调过程是将恢复为的过程 实现方法有和等 1 抑制外部干扰 V I I V 2 AC DC 正比 线性检波电路 绝对值电路 有效值变换电路 3 模拟电压信号 频率信号 数字量 4 精度 线性度 低于 简单 少 好 调制 5 分辨率 转换时间 精度 6 逐次逼近式 ADC 双积分式 ADC 并行式 ADC 计数比较式 并行式 双积分式 逐次 逼近式 7 西格玛 德尔塔 ADC 流水线型 ADC 8 直流或交流缓变信号 外部低频干扰或放大器漂移的影响 调制 解调 9 调幅和调频 10 高频调制波 原来低频调制信号 整流检波解调 相敏检波解调 第十二讲 1 误差是指在检测过程中仪表的与之间的差值 2 相对误差的表示方法有 和 3 在测量过程中 测量结果的准确度的评价常常使用 越小 准确度越 4 系统误差是指 特点是和保持不变 5 随机误差的存在 表现为每次测量值偏大或偏小是 但它服从一定的 6 在测量过程中 按照误差产生的原因可将误差分为 和 7 系统误差的判别方法有 和 8 系统误差的消除方法有 和 9 在一定的置信概率下 标准差越 置信区间越 测量数据的可靠度越高 10 随机误差的消除方法是 粗大误差的消除方法是 1 测量值 真实值 2 实际相对误差 示值相对误差 引用相对误差 3 相对误差 相对误差 高 4 仪表本身或其他原因引起的有规律的误差 误差的绝对值和符号 5 不定的 大数统计规律 6 仪表误差 环境误差 理论误差和方法误差 人为误差 7 实验对比法 残差观察法 马利科夫判据 阿卑 赫梅特判据 8 从误差来源上消除 引入修正值 对称法和替代法 9 小 窄 10 在相同条件下 多次重复测量 拉依达准则 说明测量数据的基本处理步骤 1 求算术平均值 2 每次测量值 xi 剩余误差及其平方值如表 3 计算样本的方差和标准差 4 如有坏值 剔除 转 1 否则 5 5 判别线性累积系统误差和周期性系统误差 6 由测量值的标准差计算被测量算术平均值的标准差 7 表示最后测量结果 第十五讲 测量系统引起干扰的主要因素有哪些 外部干扰 电磁干扰 电网干扰以及环境理化性干扰 10 分 内部干扰 内部电磁干扰 电气互锁故障干扰软件故障干扰 10 分 硬件抗干扰的措施有哪些 串模干扰抑制 采用输入滤波器 选择合适的额器件 对信号进行预处理 10 分 共模干扰抑制 采用双端输入差分放大器 采用浮地输入双层屏蔽放大器 电磁干扰抑制 电磁干扰滤波器 接地 屏蔽 隔离 软件抗干扰技术有哪些 CPU 抗干扰技术 WDT 指令冗余 软件陷阱 掉电保护 延时防抖动 定时刷新出 口 10 分 I O 炕干扰技术 数字信号输入 数字信号输出 数字滤波 10 分 在智能仪表抗干扰的隔离措施中 光电耦合器的作用是什么 传感器与输入信号的隔离 I O 口的隔离 内部电路隔离 江系统和各种与现场关联的 传感器 开关 执行机构从电气上隔离开来 完全阻断现场干扰从传输通道传入系统的途 径 在测量系统的设计过程中 可采用哪些措施来提高系统的精度和可靠性 举例说明 采用硬件抗干扰措施和软件抗干扰技术 硬件抗干扰措施有滤波 屏蔽和接地 其中 滤波器用于切断干扰沿信号线或电源线传播的路径 与屏蔽共同构成完善的干扰防护 信号 接地为电子设备中信号电压提供一个稳定的零电位参考点 软件抗干扰技术有程序运行监视 系统 指令冗余技术 软件陷阱技术 掉电保护 软硬结合 延时防止抖动技术 其中 掉电保护在电网的瞬时断电或电压突然下降