检测技术习题

一 填充题 1 由于被测对象复杂多样 因此检测方法和检测技术也不尽相同 基本检测系统由 和 组成 传感器 信号调理器 输出环节 2 根据测量条件 检测方法有 和 两种 等精度测量法 非等精度测量法 3 按测量手段分类 检测方法有 和 三种 直接测量 间接测量 组合测量 4 按误差与被测量的关系分类 测量误差可分为 和 两种 定值误 差 累积误差 5 按误差的表示方法分类 测量误差有 和 三种 绝 对误差 相对误差 容许误差 6 绝对误差是指 与 之差 示值 被测量真值 7 传感器由 和 组成 敏感元件 转换 元件 基本转换电路 8 衡量传感器静态特性的主要技术指标有 重复性 灵敏性等 线性度 迟滞 9 测量电桥能把反映被测信号变化的电阻 电容 电感等电抗参数的变化转换成 或 的变化 从而便于信号的放大和处理 电压 电流 10 由 R1 R2 R3 R4四个电阻构成的直流电桥 其中 R1和 R4对臂 R2和 R3对臂 当电 桥平衡时 其平衡的条件为 R1R4 R2R3 11 要使直流电桥平衡 必须使电桥相对桥臂电阻值的 相等 乘积 12 采用热电阻作为测量温度的元件是将 的测量转换为 的测量 温度 电阻 13 热电偶的热电动势是由 电动势和 电动势两部分组成 接触 温差 14 测量流量的计量器具称为流量计 通常由 和 组成 一次装置 二次仪表 15 检测压力的方法主要有 和 三种 液柱法 弹性法 位移法 16 弹性压力传感器是利用弹性压力敏感器检测 的变化 利用测量电路将 的变化转换为 变化的传感器 压力 压力 电量 17 电感式传感器是利用被测量的变化引起线圈 或 系数的变化 从而使线 圈电感改变这一物理现象来实现测量的 自感 互感 18 目前 工程实践中使用最广泛的应变电阻片有两类 和 电阻丝应变片 半导体应变片 19 用相邻双臂桥检测的应变式传感器 为使其灵敏度高 非线性误差小 两个桥臂应当分 别用应变量变化 的工作应变片 相反 20 根据位移传感器的转换结果 可分为两类 一类是将位移量转换为 如自感 式位移传感器 另一类是将位移量转换为 如光栅式位移传感器 模拟量 数字量 21 电感式位移计的测量电路是将电感量的变化转换成 或 的变化 电压 电流 22 差动变压器传感器是把被测位移量转换为传感器线圈的 变化量进行位移检测 的 互感系数 二 选择题 1 某台测温仪器 其标尺范围为 00C 4000C 若其绝对误差的最大值为 50C 则其精度等 级为 B A 1 0 级 B 1 5 级 C 2 5 级 2 某台测温仪器 其标尺范围为 00C 2000C 若其绝对误差的最大值为 50C 则其精度等 级为 C A 1 0 级 B 1 5 级 C 2 5 级 3 是测试系统的第一个环节 将被测系统或过程中需要观测的信号转化为人们所 熟悉的各种信号 A A 敏感元件 B 转换元件 C 转换电路 4 传感器能感知的输入变化量越小 表示传感器的 C A 线性度越好 B 重复性越好 C 分辨率越高 5 有三台测温仪器 量程均为 00C 8000C 精度等级分别为 2 5 级 2 0 级和 1 5 级 现要 测量 5000C 的温度 要求相对误差不超过 2 5 应该选用 测温仪器 A A 1 5 级 B 2 0 级 C 2 5 级 2 5 级时最大绝对误差值为 200C 测量 5000C 时的相对误差为 4 2 0 级时最大绝对误 差值为 160C 测量 5000C 时的相对误差为 3 2 1 5 级时最大绝对误差值为 120C 测 量 5000C 时的相对误差为 2 4 6 通常用热电阻测量 C A 电阻 B 压力 C 温度 7 热电阻测量时通常电桥电路作为测量电路 为了克服环境温度的影响常采用 测 量电路 B A 二线式 B 三线式 C 四线式 8 热点偶可以测量 C A 压力 B 电压 C 温度 9 差压法测量流量的传感器是通过测量流体在管道内流动而产生的差压来测得流体的流量 其中 可用于测量高黏度的液体 B A 节流式流量传感器 B 靶式流量传感器 C 转子流量传感器 10 电容传感器有变极距型 变面积型和变介电常数型三种基本类型 其中 的输入 被测量与输出被测量之间的关系是非线性的 A A 变极距型 B 变面积型 C 变介电常数型 11 在平行极板电容传感器的输入被测量与输出电容值之间的关系中 呈线性关系 A 变极距型 B 变面积型 C 变介电常数型 B 12 差动电容传感器采用脉冲调制电路作为测量电路时 当 R1 R2时 则其输出电压 U0正 比于 B A C1 C2 B C1 C2 C1 C2 C C1 C2 C1 C2 13 应变片式压力传感器是将应变电阻片粘贴在测量压力的 表面上 B A 质量块 B 弹性元件 C 导体 14 电阻应变片的初始电阻数值有多种 其中用的最多的是 A A 120 B 200 C 300 15 用于位移测量的传感器很多 因测量范围不同 所用的传感器也不同 其中常用于测量 大位移的传感器有 A A 感应同步器 B 应变电阻式 C 霍尔式 16 用于位移测量的传感器很多 因测量范围不同 所用的传感器也不同 其中常用于测 量大位移的传感器有 A A 计量光栅 B 电感式 C 电容式 三 计算与分析题 1 用镍铬 镍硅热电偶测量炉温时 已知冷端温度 t0 400 由电子电位差计测得热电势 E t t0 9 188mV 由镍铬 镍硅热电偶 K 的分度表可查得 E t0 0 1 638mV 试求 E t 0 是多少 解 E t 0 E t t0 E t0 0 29 188 1 638 30 826mV 2 已知镍铬 镍硅热电偶热端温度 t 8000C 冷端温度 t0 250 由镍铬 镍硅热电偶 K 的 分度表可查得 E t 0 33 275mV E t0 0 1 024mV 试求 E t t0 是多少 解 E t t0 E t 0 E t0 0 33 275 1 024 32 251 mV 3 一个 1 5 级电压表 量程为 0 300V 当测量值分别为 U1 300V U2 200V U3 100V 时 试求测量值的最大绝对误差和示值相对误差 解 测量值的最大绝对误差 U1 U2 U3 1 5 300V 4 5V 示值相对误差 1 U1 U1 100 4 5V 300V 100 1 5 2 U2 U2 100 2 25 3 U3 U3 100 4 5 4 一个 1 0 级电流表 量程为 0 100mA 当测量值分别为 I1 100 mA I2 80 mA I3 20 mA 时 试求测量值的最大绝对误差和示值相对误差 解 测量值的最大绝对误差 I1 I2 I3 1 0 100V 1 0mA 示值相对误差 1 I1 I1 100 1 0mA 100V 100 1 0 2 I2 I2 100 1 0mA 80V 100 1 25 3 U3 U3 100 1 0mA 20V 100 5 0 5 如图所示为变极距型平板电容传感器的一种测量电路 其中 CX为传感器电容 C0为固 定电容 假设运放增益 A 输入阻抗 Z 试推导输出电压 U0与极板间距 d 的关 系 并分析其工作特点 图用书上 P193 图 8 2 解 U0 U C0d S 其工作特点是 这种电路能克服变极距型电容传感器特性的非线性关系 而使输 出信号能与输入机械位移呈线性关系 但是由于集成运放的指标不可能达到理想指标 所以仍有一定的非线性误差 6 如图所示电路是电阻应变仪中所用的不平衡电桥的简化电路 其中 R 为固定电阻 R R 和 R R 是电阻应变片 工作时一个受拉 另一个受压 R 0 桥路处于平衡状 态 当应变片受力发生应变时 桥路失去平衡 这时就用桥路输出电压 U 表示应变片变 后电阻值的变化量 试证明 U E 2 R R 图用书上 P40 图 2 12c 四 简答题 1 简述热电偶的工作原理 答 由 A B 两种不同导体材料两端相互紧密地连接在一起 形成一个闭合回路 这样 构成一个热点电偶 当两结点温度不等时回路中就会产生电势 从而形成电流这就是 热电偶的工作原理 总的热电势由接触电势和温差电势组成 热电偶产生热电势的条件是 1 热电 偶必须采用两种不同的材料作为热电极 2 热电偶的热端和冷端两个结点必须具有 不同的温度 2 热电偶与显示仪表连接时 为什么要采用补偿导线 使用补偿导线的原则是什么 答 当被测点与基准结点之间距离相当长时 要用高价热电偶 但接线非常难 电阻显 著增加 因此 热电偶端子到基准结点间可用其他廉价热电偶代替 这时就要用导线连 接 称为补偿导线 使用补偿导线的原则是 1 热电偶的长度由补偿结点的温度决定 热电偶长度 与补偿导线长度要最佳配合 2 热电偶与计量仪器之间增加一个温度结点 误差要 尽可能地小 为此 结点要紧靠 做到不产生温差 3 什么是霍尔效应 答 在金属或半导体薄片两端通以控制电流 并在薄片的垂直方向上施加磁场 则在 垂直于电流和磁场的方向上将产生电动势 这种现象称为霍尔效应 由此而产生的电 动势称为霍尔电势 4 简述应变片压力传感器测量电路的补偿措施 答 在测量用的应变片相邻桥臂上接一个完全相同的应变片 称之为补偿片 并把它 们放在相同的温度场内 当温度变化使测量片电阻变化时 补偿片电阻也会发生同样 变化 用补偿片温度效应来抵消测量片温度效应 输出信号也就不受温度影响 这就 是应变片压力传感器测量电路的补偿措施 5 为什么要对应变片式电阻传感器进行温度补偿 温度误差补偿的方法是什么 答 用电阻应变片进行温度测量时 要求被测量只随应变而变 而不受任何其他因素的 影响 但应变片