------技术作业填空题1传感器所能测量的最大被测量即

1、或储存后进行的性能复测，称为校准。9.标定的基本方法是利用标准仪器产生已知的非电量（如校准、压力、位移等），作为输入量,输入到待标定的传感器中， 然后将传感器的 输出量与输入的标准量 作比较,获得一系列校准数据或曲线。10.传感器的动态标定主要是研究传感器的动态响应,而与动态响应有关的参数,对一价传传感器技术作业（4）、填空题1.传感器所能测量的最大被测量（即输入量的数值） 称为测量上限，最小的被测量称为 测量F限，用这两个数值表示的测量区间，称为测量范围。2.静态误差是指传感器在全量程内任一点的输出值与理论输出值的偏离程度。3. 绝对误差是 指测量结果 与被测参量真值 之间所存在的差值的绝对

2、值。4. 相对误差是指测量的绝对误差与被测量真值的比值，通常以百分数表示。5. 引用误差是指测量的 绝对误差与仪表的满量程之比,这一指标通常用来表征仪器本身的精 度，而不是测量的精度。输入量作用时，输出-输入之间的6. 传感器的动态数学模型是指传感器在受到随时间变化的 关系，通常为相应特性。7. 静态标定是指在静态标准条件下，对传感器的静态特性、静态灵敏度、非线性、滞后、 重复性、等指标的确定。8.传感器的标定是指在明确传感器的输出与输入关系的前提下，利用某种标准器具对传感称为标定；将传感器在使用中器进行标度。对新研制或生产的传感器进行全面的技术检定,感器只有一个 时间常数T ;对二价传感器则

3、有 固有频率 3 n和阻尼比E两个参数。开环式非线性补偿法和11. 传感器常用的非线性校正（或称非线性补偿）方法有一下两种: 非线性反馈补偿法。12. 使传感器的技术指标及其性能不受温度影响，而采取的一系列具体的技术措施，称为 度补偿技术。温度变化量之比。13. 温度误差灵敏度是指传感器输出变化量与引起该输出量变化的14. 常用的平均技术有 误差平均效应 和数据平均处理。15. 超声波的特征是频率高（可达109Hz）,因而波长短、绕射现象小，方向性好，能够成为尤其是在对光不透明射线而定向传播。超声波在液体、固体中衰减很小，因而穿透本领大，的固体中，超声波可穿透几十米的长度，碰到杂质或分界面就会

4、有显著的反射。16.振动在弹性介质内的传播过程就称为机械波。声波作为机械波的一种，能够在气体、液体、固体中传播，声波亦可分为次声波、声波、超声波及特超声波。超声波波长 入、频率f与速度c的关系为入=c/f。17.超声波的波型依据 超生场中质点的振动与声能量传播方向之间的关系来分有纵波、横波、表面波（亦称瑞利波）和兰姆波。纵波是指质点的振动方向和波的传播方向相同的波横波是指 质点的振动方向垂直于传播方向的波；表面波是指 质点的振动与波的方向介于纵波和横波之间，而沿着物体表面传输；兰姆波是指两表面质点的振动是纵波和横波成分之和，运动轨迹为椭圆，沿着板的两表面及中部传输。18.声波在介质中向前传播的

5、速度称为声速。对于不同波型的超声波，其传播速度不同，声速决定于介质的性质。同时有几个声波在同一种介质中传播时，在相遇处各质点的位移将符合波的叠加原理。由不同波源发出的 频率相同、振动方向相同、相位相同或相位差恒定的两个波在空间相遇时， 某些点振动始终加强， 某些点振动始终减弱或消失，这种现象称为干涉现象。19.两个振幅相同的相干波在同一直线上沿相反方向彼此相向传播时叠加而成的波称为驻波。驻波的特点是：每相距入/2的这些点上,介质保持静止状态，这些点便称为节点，节点之间对应介质位移的点便称为波腹。驻波速度振幅的节点和腹点的位置与驻波本身的节点和腹点的位置相同。20.当超声波在一种介质中传播到界面

6、或遇到另一种介质，其方向不垂直于界面时，将产生声波的反射、折射及波型转换 现象。反射声强Ir与入射声强li之比称反射系数。当声波垂直入射时，在从液体或固体到空气或相反的情况下，反射接近 100%透过声压Pt与入射声压Pi之比为透过率tp，透过声强It与入射声强li之比为透过系数T。21.当声波以某一角度入射到第二介质（固体）的界面上时，除有纵波的反射、折射以外，还发生横波的反射与折射，在一定情况下还能产生表面波。在用横波探测时，不希望有纵波存在，以免发生波形判断的困难。由于纵波折射角（或波速）大于横波折射角（波速），故可选择适当的入射角，使 纵波全反射。22.声波的衰减的原因有 声波扩散、散射

7、、介质吸收。声波的衰减以衰减系数a来表示。在平面波的情况下，声压和声强的衰减公式为P=Poe-ax、l=loe-2ax。在一般的探测频率上,材料的衰减系数在一到几百之间。23.在自动化探伤中，当声源和工件之间有相对运动时,由缺陷反射回来的超声波的频率将与声源发射超声波 的频率有所不同，这种现象即为多普勒效应， 由此效应引起的频率变化称为多普勒频移。24设在S有一声源，发出一频率fs为的超声波，在介质中的传播速度为C,波长为入。那么当接收点0与发射点S和介质都处于静止状态时， 接收点所收到的频率将与发射频率 完全相同；如果接收点以速度 V0与声波传播方向同向运动，此时声波相对于运动着的接收点的C

8、 -Vosf - f速度为C V0，接收点所收到的频率为0 s C o若接收点不动，而声源以速度Vsffs C运动，接收点感觉到频率 f 0将为C "Vs。发射声源和接收点同时对介质作相对运£0 7动时，接收点所收到的频率f0将为CVs，其中多普勒频移为Vs -V。f0 fso25超声波换能器是实现 电能和声卸相互转换的一种器件。在超声波检测技术中，超声波换能器的功能是 把超声波发射出去再接收回来变换成电信号。用于检测的超声波换能器有压 电型、磁致伸缩型、电磁型、有振板型、弹性表面波型等。在检测技术中，主要采用的是 压电型换能旷，发射超声波利用压电材料的 逆压电效应，而接收

9、信号则用其 正压电效应。26.超声波探伤法是利用超声波在物体中传播的一些物理特性来发现物体内部的不连续性， 即缺陷或伤的一种方法，作为无损检验一种重要手段，超声波探伤法一般有共振法、穿透法、 脉冲反射法、直接接触法、液浸法等。27. 共振法是根据声波在工件中呈共振状态来测量工件厚度或判断有无缺陷的方法。这种方 法主要用于表面较光滑的工件厚度 的检测，也可用于探测 复合材料的粘合质量 和钢板内的夹层缺陷等检测。声波在工件内传播时，女口入射波与反射波同相位 ，则引起共振。当5 =入益 Anc0 = n =/2时，共振法测厚的公式为22f o28. 穿透法是将两个探头分别置于工件相对的两面，一个发射

10、超声波，使超声波从工件的一个界面透射到另一个界面，在该界面处用另一个探头来接收。根据超声波穿透工件后的能量变化情况，来判断工件内部质量。工件内无缺陷时，接收的超声波能量较强；一旦有缺陷，声波受缺陷阻挡，则将在缺陷后形成声影，这样就可根据接收到的超声波能量的大小来判定缺陷的大小。声影的缩小则是由于声波在缺陷边缘绕射 造成的。缺陷距离接收探头 愈远，所形成的声影愈小，缺陷就不易被发现。 为不使远离接收探头的缺陷漏检，常将发射探头和 接收探头互换位置后重测一次。29. 脉冲反射法的工作原理是当脉冲超声波入射至被测工作后，传播到有声阻抗差异的界面上时，产生反射声波，波在工件的反射状况就会显示在荧光屏上

11、，根据反射的时间及形状来判断工件内部缺陷及材料性质的方法。根据入射声波型不同可分为纵波探伤法、横波探伤法、表面波探伤法、兰姆波探伤法几种。30.为使探头有效地向工件发射超声波和有效地接收超声波，必须使探头和工件探测面 之间有良好的声耦合。良好的声耦合可以通过填充耦合介质来实现,以避免空气的存在,因为空气层的存在将使声能几乎完全被反射。探头和工件的耦合方式可分直接接触法和液浸法。31.超声波测厚仪从原理上分主要有共振法和脉冲反射式。共振法测厚的精度可达 0.1%-1%，测厚范围1-100mm,最薄可测 Olrnm,对于一定的被测材料来说，厚度测量范围不但与振荡器工作频率有关，还与采用基波共振或谐

12、波共振的指示方式等因素有关。通常检测金属厚度的频率范围为0.7-3MHZ，对于声波衰减较大的材料，由于共振不明显，测量精度 也低。32.超声测量液位时，根据传声介质的不同，可分为液介式、气介式、固定式三种：根据换能器的工作方式又可分为自发自收单换能器方式 和发、收双换能器方式。二、名词解释1）测量范围：由被测量或供给量的两个值限定的范围。在该范围内规定了测量仪器仪表的不确定度限。一个仪器仪表可以有几个测量范围量程。2）量程：检测上限和检测下限的代数差为量程。3）线性度：实际曲线与其两个端点连线（称理论直线）之间的偏差称为传感器的非线性误差。取其中最大值与输出满度值之比作为评价线性度（或非线性误

13、差）的指标4）迟滞：传感器在正（输入量增大）或（输入量减小）形成中输出输入曲线不重合成为迟滞。5）重复性：重复性是用本方法在正常和正确操作情况下，由同一操作人员，在同一实验室内，使用同一仪器，并在短期内，对相同试样所作多个单次测试结果，在95 %概率水平两个独立测试结果的最大差值6）灵敏度：灵敏度指示器的相对于被测量变化的位移率，灵敏度是衡量物理仪器的一个标7）志，特别是电学仪器注重仪器 灵敏度的提高。通过 灵敏度的研究可加深对仪表的构造和原理的理解8)灵敏度误差：天平灵敏度示值与约定真值之差8)分辨力：分辨力是指传感器在规定测量范围内所能检测出被测输入量的最小变化值。9）阈值：阈值是指能使传

14、感器输出端产生可测变化量的最小被测输入量值，即零点附近的分辨能力。10）漂移：漂移是指在一定时间间隔内，传感器的输出存在着与被测输入量无关的、不需要的变化。11）稳定性：稳定性又称长期稳定性，即传感器在相当长时间内保持其原性能的能力。三、简答题1、什么叫超声波？超声波的波型有几种？是根据什么来分类的?答：超声波是机械波的一种，即是机械振动在弹性介质中的一种传播过程。由于声源在介质中施力方向与波在介质中的传播方向不同,声波的波型也不同。 通常所指的超声波波型主要是依据超声场中质点的振动与声能量传播方向之间的关系来分,般有：纵波、横波、表面波、兰姆波。2.什么是传感器的静特性、动特性?答：传感器的

15、静特性是指传感器在输入量的各个值处于稳定状态时的输出与输入关系。动态特性是指传感器对随时间变化的输入量的响应特性。3。不失真检测的条件是什么?答：传感器无失真检测条件是：幅频特性应当是常数（即水平直线）（如同a）;相频特性应该是线性关系（如图 b）AoCb>4。传递函数、频率响应函数、脉冲响应函数是如何定义的?答：传递函数：零初始条件下线性系统响应 （即输出）量的拉普拉斯变换（或z变换）与激励（即 输入）量的拉普拉斯变换之比。频率响应函数： （1） 简谐激励时，稳态输出相量与输入相量之比。（2） 瞬态激励时，输出的傅里叶变换与输入的傅里叶变换之比。（3） 平稳随机激励时，输出和输入的互谱

16、与输入的自谱之比。脉冲响应函数： 在信号与系统学科中， 冲激响应 （或叫脉冲响应 ）一般是指系统在输入为单 位冲激 函数时的输出 （响应 ）。对于连续时间系统来说，冲激响应一般用 函数 h（t） 来表示。5。传感器动态特性的评价指标有哪些？ 答：当测量随时间变化的参数时，压力、震动、温度、都会影响。6测定频率响应函数的方法有哪几种？ 答：正弦信号激励、脉冲信号激励、阶跃信号激励。7什么是传感器的标定、动态标定及静态标定 答：传感器的标定 : 是指在明确传感器的输出与输入关系的前提下，利用某种标准器具对传感器进行标度。传感器的动态标定主要是研究传感器的动态响应，而与动态响应有关的参数， 对一价传

17、感器只有一个时间常数 T ;对二价传感器则有固有频率3 n和阻尼比E两个参数。静态标定是指在静态标准条件下，对传感器的静态特性、静态灵敏度、非线性、滞后、 重复性、等指标的确定。8. 简述提高传感器性能的各种方法。答：应根据实际的需要和可能， 在确保主要指标实现的基础上，放宽对次要指标的要求，以 求高的性能价格比。 在设计、 制造传感器时合理选择其结构、 材料和参数是保证具有良好性 能价格比的先提。9. 简述传感器静态标注的过程 。答： 1）将传感器全量程（测量范围）分成若干等间隔点； 2）根据传感器量程分点情况，由大到小逐点输入标准量值，并记录下与各输入直相对应的 输出值；-输入3）将输入值

18、再由大到小逐点减小下来，同时记录相应的各输出值； 4）按 2），3）所述过程，对传感器进行正、反行程反复循环多次测试，将得到的输出 测试数据用表格列出或画成曲线； 5）对测试数据进行必要的处理，根据处理结果，可以确定传感器的线性度、灵敏度、滞后和重复性等静态特性指标。10、超声波形成干涉和驻波的条件是什么?答：由不同波源发出的频率相同、振动方向相同、相位相同或相位差恒定的两个波在空间相 遇时，某些点振动始终加强，某些点振动始终减弱或消失，这种现象称为干涉现象。驻波的特两个振幅相同的相干波在同一直线上彼此相向传播时叠加而成的波称为驻波。点是：每相距2/2的这些点上，介质保持静止状态，这些点称为节

19、点，节点之间对应介质位 移最大的点称为波腹。11. 超声波在界面上发生波型转换后，会产生哪些波形？这些波形要遵循什么规律?答：当声波传播至两介质的分界面，一部分能重返回原介质，称为反射波；另一部分能量透过介质面，到另一介质内继续传播，称为折射波。波型要遵循规律: 反射定律；折射定律；反射率；反射系数；透过率；透过系数。12. 什么叫多普勒效应和多普勒频移?答：声源和工件之间有相对运动时，反射回来的超声波的频率将与声源发射超声波的频率有 所不同，这种现象即为多普勒效应，由此效应引起的频率变化称为多普勒频移。13. 常用的超声波探伤方法有哪些？各有什么特点?答：超声波探伤法是利用超声波在物体中传播

20、的一些物理特性来发现物体内部的不连续性, 即缺陷或伤的一种方法，是无损检验一种重要手段。常用的超声波探伤法有共振法、穿透法、 脉冲反射法等。共振法是根据声波（频率可调的连续波）在工件中呈共振状态来测量工件厚度或判断有也可用于探测复合材料的无缺陷的方法。这种方法主要用于表面较光滑的工件的厚度检测, 粘合质量和钢板内的夹层缺陷检测。振法的特点是1可精确的测厚，特别适宜测量薄板及薄壁管;2工件表面光洁度要求高，否则不能进行测量。穿透法又称透射法，穿透法是将二个探头分别置于工件相对的两面，一个发射超声波, 使超声波从工件的一个界面透射到另一个界面，在该界面处用另一个探头来接收。穿透法具有以下特点:(1

21、)探测灵敏度较低，不易发现小缺陷;根据能量的变化即可判断有无缺陷，但不能定位;适宜探测超声波衰减大的材料;可避免盲区，适宜探测薄板;指示简单，便于自动探伤;对两探头的相对距离和位置要求较高。脉冲反射法是将脉冲超声波入射至被测工作后,传播到有声阻抗差异的界面上(如缺陷与工件的界面)时，产生反射声波，波在工件的反射状况就会显示在荧光屏上，根据反射的时间及形状来判断工件内部缺陷及材料性质的方法。脉冲反射法的特点是:(1 )探测灵敏度高;(2)能准确地确定缺陷的位置和深度;(3)可用不同波型探测，应用范围广。14.常用的超声波厚度测量和液位测量方法有哪些？简述其工作原理。答：超声波测厚仪具有小型、轻便、测量速度快、精工度高等优点。超声波测厚仪从原理上分主要有共振式和脉冲反射式两种。(1)共振式测厚仪用频率可变的连续正弦波信号激励压电片，压电片向材料中发射与所加频率相同的超声波，改变激励信号频率， 则压电片发射的超声波频率改变，也就是超声波波长改变。当工件的厚度为半波长的整倍数时，则在工件内引起共振，即形成驻波。共振法测厚的精度可达 0. 11%,测厚范围1100mm ,最薄可测 0. 1mm，对于定的被测材料来说，厚度测量范围不但与振荡器工作频率有关,还与采用基波共振或谐波共振的指示方式等因素有关。通常检测金属厚度的频