电气测试技术复习题

1、复习题（2015.1）一、填空题1测量仪表的基本功能包括（变换功能）、（选择功能）、（比较功能）和（显示功能）四种功能。2衡量仪表精确度的指标有两个，一个是（精密度），另一个是（准确度）。（精密度）用于衡量仪表示值的分散程度；（准确度）用于衡量仪表示值偏离被测量实际值的程度；（精确度）是精密度和准确度的综合反映。3根据误差的性质及其产生的原因，可分为（系统误差）、（随机误差）和（粗大误差）。（系统）误差表征测量结果的准确度；（随机）误差表征测量结果的精密度；在测量数据处理时，（粗大）误差必须剔除。4由测量所得之被测量的值（示值）x与被测量的实际值A之差x（即x=x-A），称为（实际值的绝对误差

2、）。5与被测量绝对误差数值相等，符号相反的值c（即c=-x）称为（修正值）。6实际值绝对误差与实际值之比的百分数称为（实际）值的相对误差。7大多数随机误差服从正态分布。服从正态分布的随机误差具有（单峰性）、（有界性）、（对称性）和（抵偿性）四个特点。8仪表的最大绝对误差与仪表量程满刻度之比的百分数，称为测量仪表的（最大满刻度引用）误差。9在校验一块满刻度为Um=100V的电压表时，测得其最大绝对误差为xm=1V，则其引用误差为(1.0%)，该标的精度等级应定为(1.0)级。10根据系统误差的变化特征，可将系统误差分为（恒值系统误差）和（变值系统误差）两种类型。变值系统误差又可分为（线性系统误差

3、）、（周期性系统误差）和（复杂变化性系统误差）。11电位器式传感器可以把（直线）位移或（转角）转换成具有一定函数关系的输出电阻或输出电压。12电阻应变传感器是根据电阻应变片受应力而产生应变时，电阻应变片的（ 阻值 ）发生变化原理构成的。13干扰的来源包括（外）部干扰和（内）部干扰。14干扰的形成必须具备（干扰源）、（干扰耦合通道）和（被干扰对象）三个要素。15由于两个电路之间存在着电容，当其中一个电路的电位发生变化时，该电路的电荷通过分布电容传送到另一个电路，称为（静电）耦合。16干扰的耦合方式包括（静电）耦合、（磁场）耦合、（漏电流）耦合、（共阻抗）耦合。17当两个电路中有互感存在时，一个电

4、路中电流的变化通过互感耦合到另一个电路称为（磁场）耦合。18在测量过程中，当输入量x不随时间变化时，输出量y与输入量的函数关系，称为仪表的（ static characteristic）态特性；反之，当输入量x随时间变化时，输出量y与输入量的函数关系，称为仪表的（ dynamic characteristic）态特性。19热电阻传感器是根据热电阻的阻值随（ ）变化的原理构成的。金属热电阻的阻值随温度的升高而（ ）。常用的金属热电阻有（ ）电阻，（ ）电阻和镍电阻。20压电传感器是基于压电材料的压电效应工作的。外力使压电材料变形而在其极化表面上产生电荷称为（ ）压电效应；在压电材料极化表面上施加

5、电场而使压电材料产生机械变形称为（converse，inverse）压电效应。(电致伸缩) 超声波的发送与接收21压磁传感器是基于压磁材料的压磁效应工作的。外力使压磁材料变形而使压磁材料（产生磁性的现象）称为压磁效应；对压磁材料极化表面上加磁场而使压电材料产生机械变形称为（converse，inverse）压电效应。(磁致伸缩) 超声波的发送与接收21超声波发生器是基于压电材料的（ ）压电效应工作的；超声波接收器是基于压电材料的（ ）压电效应工作的。1衡量仪表精确度的指标有两个，一个是（精密度）度，另一个是（准确度）度。（ 精密度 ）度用于衡量仪表示值相对被测量实际值的分散程度；（ 准确度 ）

6、度用于衡量仪表示值偏离被测量实际值的程度；精确度是（ 精密度 ）度和（ 准确度 ）度的综合反映。2由测量所得之被测量的值x与被测量的实际值A之差x（即x=x-A），称为实际值的（ 绝对误差 ）误差；实际值的绝对误差与实际值之比的百分数称为实际值的（ 相对 ）误差。3根据误差的性质及其产生的原因，可分为（ 系统 ）误差、（ 随机 ）误差和（ 粗大误差 ）误差。（ 系统 ）误差表征测量结果的准确度；（ 随机 ）误差表征测量结果的精密度；在测量数据处理时，含有（ 粗大 ）误差的测量值必须剔除。4根据系统误差的变化特征，可将系统误差分为（ 恒值 ）系统误差和（ 变值 ）系统误差两种类型。变值系统误差又

7、可分为（ 线性 ）系统误差、（ 周期性 ）系统误差和 （ 复杂变化）系统误差。5一块满刻度为Um=100V，精度为s=2.0的直流电流表，其最大满刻度引用误差为0m=（ 2% ），最大绝对误差Um=（2V）。 P16，17，186大多数随机误差服从正态分布。服从正态分布的随机误差具有（ 单峰 ）性、（ 有界 ）性、（ 对称 ）性和（ 抵偿 ）性四个特点。7电位器式传感器可以把（ 直线 ）位移或（ 转角 ）位移转换成具有一定函数关系的输出电阻或输出电压。 P928某标称值为R=200，Pmax=300mW的金属电阻应变片，材料的泊松系数=0.5，则其灵敏度k=（2） ，最大允许电压Umax=（7

8、.74597）V。当该应变片产生=200010-6应变时，该应变片电阻的变化R=( 4000x10-6 ),此时，应变片的阻值( 200.8 )。 P102,103 k=1+2 RrE=k9压电式传感器是基于某些材料的压电效应工作的。对压电材料施加外力，在材料的一定表面上将产生电荷的现象称为（正）压电效应；在压电材料的极化方向施加电场，压电材料将产生机械变形的现象称为（逆）压电效应。 P16210超声波接收器是基于压电晶体的（逆）压电效应工作的；超声波发生器是基于压电晶体的（正）压电效应工作的。11干扰的形成必须具备（ 干扰源 ）、（ 干扰 ）和（ 耦合通道 ）三个要素。P33612仪表内部干

9、扰主要由仪表内部元件的固有噪声所引起。主要的固有噪声有（ 热 ）噪声、（ 散粒 ）噪声和（ 接触 ）噪声。 P33813测量仪表的基本功能应具有（ 变换功能 ）、（ 选择功能 ）、（ 比较功能 ）和（ 显示 ）功能四种功能。 P214与被测量绝对误差数值相等，符号相反的值c（即c=-x）称为（ 修正值 ）值。仪表修正值与示值相加等于（ 实际值）。 P1515在校验一块满刻度为Um=300V的电压表时，若测得它的最大绝对误差为xm=6V，则其引用误差为( 2% )，该表的精度等级应定为( 2 )级。16根据系统误差的变化特征，可将系统误差分为（ 恒值 ）系统误差和（ 变值 ）系统误差两种类型。（

10、 变值 ）系统误差又可分为线性系统误差、（ 周期性 ）系统误差和复杂变化性系统误差。 18干扰的耦合方式包括（ 静电 ）耦合、（ 磁场 ）耦合、（ 漏电流 ）耦合、（ 共阻抗 ）耦合。1、测量仪表应具有、四种功能。 2、表征仪表静态特性的主要指标有、等。3、仪表的精度等级是用仪表的来表示的。4、根据误差性质，测量误差可分为三类：、。5、电位器式传感器是一种将机械 或 输入量转换成电阻或电压输出的机电传感元件。6、电感式传感器的种类很多，有利用自感原理工作的传感器，利用互感原理工作的传感器，利用压磁原理工作传感器，利用涡流原理工作的传感器。7、在各种热电式传感器中，热电偶是将温度变化转换为热电动

11、势的变化，包括电动势和电动势。而和是将温度变化转换为电阻值的变化。8、根据压电元件的工作原理及其等效电路，其测量电路的前置放大器也有两种形式：和。9、光电效应依其原理，可分为三种：、和。10、电容式传感器根据参数变化的不同，分为三种类型，分别为：、。11、测量结果是由和两部分组成。12、按照误差变化的特性，系统误差可以分为两种类型：、。13、仪表的精度等级是用仪表的来表示的。14、根据误差性质，测量误差可分为三类：、。15、电位器式传感器可以把或转换成具有一定函数关系的输出或。16、压电传感器是一种双向传感器，当沿一定方向对压电材料施加外力，使之变形，在一定表面产生电荷，当外力撤去时，又回到不

12、带电状态，这就是效应。如果在压电材料的极化方向上加一电场，它本身将产生变形，外电场撤去，变形也随之消失，这就是效应；对于石英晶体，压电效应最强的轴为轴，在电场作用下，机械变形最明显的轴为轴，没有压电效应的轴为轴。17、热电偶常用的冷端温度补偿法：、。18、根据压电元件的工作原理及其等效电路，其测量电路的前置放大器也有两种形式：和。19、光纤的结构包括三部分：、。电容式传感器根据参数变化的不同，分为三种类型，分别为：、。 20、变面积式自感传感器，当衔铁移动使磁路中空气缝隙的面积增大时，铁心上线圈的电 感量1、变换功能、选择功能、比较功能、显示功能 2、灵敏度、线性度、滞环误差、重复性3、最大满

13、度引用误差 4、系统误差、随机误差、粗大误差5、直线位移、转角位移 6、自感式、差动变压器式、压磁式、涡流式 7、温差、接触、热电阻、热敏电8、电压放大器、电荷放大器 9、外光电效应、内光导效应、光生伏特效应10、变气隙式电容传感器、变面积式电容传感器、变介电常数式电容传感器1、数值、单位 2、恒值系统误差、变值系统误差 3、最大满度引用误差4、系统误差、随机误差、粗大误差 5、直线位移、转角位移、电阻、电压6、正压电效应、逆压电效应、X轴（电轴）、Y轴（机械轴）、Z轴（光轴或中性轴）7、冷端温度修正法、补偿导线法、冷端恒温法、补偿电桥法8、电压放大器、电荷放大器 9、纤芯、包层、护套10、变

14、气隙式电容传感器、变面积式电容传感器、变介电常数式电容传感器11增大1、什么是压电效应？为什么压电式传感器不能测量静态物理量，而通常都用来测量动态物理量？（4分）当沿一定方向对某些材料（如石英晶体）施加外力使之变形时，在一定表面上产生电荷，当外力消失后，电荷随之消失，这一现象称为压电效应。（2分） 压电传感器测量静态物理量时，经过时间后压电元件表面的电荷或电压将会下降至零，如果被测量是交变物理量，电荷才能不断得到补充，并给测量电路一定的电流。故压电传感器只能作动态测量。（2分） 2、分析霍尔传感器不等位电势产生的主要原因。（4分）（1）霍尔元件的电流极或电势极不焊接在等位面上。（2分）（2）元

15、件的电阻率不均匀。（2分）5、精密度、准确度、和精确度的定义及三者的相互关系如何？ 精密度表示仪表指示值的分散程度。 准确度是指仪表的指示值（简称示值）偏离被测量真正值的程度。 精确度是精密度和准确度的综合反映。在最简单的测量场合可以取两者的代数和。4试区分热电偶的温差电势和接触电势。 接触电势是不同金属的接触点，由于电子浓度不同而产生的电势 温差电势是同一金属由于两端温度不同，而产生的电势 两者共同组成热电势。 1测量电阻消耗的电能，可以通过分别测得电阻两端的电压U，电阻的阻值R和电阻的通电时间t，然后根据求得电阻消耗的电能。若U、R、t的相对误差分别为U=2.0%，R=1.0%，t=1.0

16、%。（10分）（1）推导电能相对误差w与电压、电阻、通电时间相对误差u、R、t的关系式；（2）若I、R、t的相对误差分别为U=+2.0%，R= -1.0%，t=+1.0%。求电能W的相对误差w；（3）若I、R、t的相对误差分别为U=2.0%，R=1.0%，t=1.0%，从最大误差出发，求电能W的相对误差wm。 P38 ，39对公式求对数，求全微分 P34 常用函数的合成误差（不懂看这个，一定要看） lnW=2lnU+lnt-lnRaW/W=2aU/U+at/t-aR/R 得 w=2u+t-r 2单端悬臂梁压力传感器及其测量电路如图3.1所示。已知：E=2.01011N/m2，b=3.0mm，h

17、=1.0mm，l1=30mm，l2=20mm，R1R4的初值均为100，k=2.0，F=10N，供电压U=10V。（提示：）（20分） P104（1）求R1R4的应变14；（2）求应变后R1R4的阻值；（3）求桥路的输出电压UO。（4）若将测量电路中R2与R3的位置互换，则输出电压UO又为多少？图3.12圆柱形电阻应变传感器展开图及其测量电路如图3.2所示。已知圆柱体的截面为A=0.50m2，弹性材料的弹性模量E=1.0106N/m，泊松系数=0.50，拉力F=1.2103N，电桥的电源电压U=10V。（提示：）（20分） P109公式（1）求应变片的灵敏度系数k；（2）计算各应变片的应变1、

18、2、3和4；（2）设4片电阻应变片的标称阻值均为R1=R2=R3=R4=R=120，试求应变后4片电阻应变片、和的阻值；（3）求电桥的输出电压UO。图3.2图解：（1） （2）纵向横向（3）= R1+k R1 =120.576同理按照公式得= 119.712 =120.576 =119.712 3变面积差动自感传感器的传感元件结构和测量电路如图3.3所示。当衔铁在中间位置时，上、下铁芯与衔铁的覆盖面积均为S=2.010-4m2；当衔铁上移x时，上面铁芯与衔铁的覆盖面积增加S=1.010-4m2，下面铁芯与新帖的覆盖面积减小S =1.010-4m2。铁芯与衔铁的总空气隙=2.010-3m，空气的

19、磁导率0=410-7H/m，上、下线圈的匝数均为N=1000匝。设V。（提示：）（10分）P114（1）求衔铁在中间位置时上、下线圈的电感L0；（2）求衔铁上移x时上、下线圈的电感L1和L2；（3）求衔铁上移x时电桥的输出电压uo。图3.3解 （1） （2）（3）P116 那里是阻抗，这里是感抗所以三、解析题1用一块Um=100V，精度为1.0级的电压表测量某电压，测得的示值为U=80V。（1）求该表的最大绝对误差；（2）求示值的最大相对误差。解 该表的最大引用误差为om=1.0%（或s%=1.0%）。 （1）该表的最大绝对误差为或（2）示值的最大相对误差为或2测量电阻消耗的电能，可以通过分别

20、测得电阻两端的电压I，电阻的阻值R和电阻的通电时间t，然后根据求得电阻消耗的电能。若I、R、t的相对误差分别为I=2.0%，r=2.0%，t=2.0%。（1）用“绝对值和法”求电能W的相对误差w；（2）用“方和根法” 求电能W的相对误差w。解：（1）绝对值和法对W=I2Rt求对数、求全微分得即从最大误差考虑（2）方和根法3圆柱形电阻应变传感器展开图及其测量电路如图3.1所示。已知圆柱体的截面为A=0.50m2，弹性材料的弹性模量E=1.0106N/m，泊松系数=0.50，拉力F=1.2103N，电桥的电源电压U=10V。求：（1）求应变片的灵敏度系数k；（2）计算各应变片的应变1、2、3和4；（3）求电桥的输出电压