(完整word版)2008试卷A及答案_现代检测技术

1、西安交通大学考试题课程现代检测技术成绩学院电信学院考试日期2008年11月28日专业班号姓名学号期中期末 一、名词解释（每题2 分，共 10 分）1. 测试系统的灵敏度2. 压电效应3. 热电偶冷端补偿4. 电阻应变效应5. 虚拟仪器二、填空（每空 1 分，共 30分）1.一阶系统的时间常数表征系统的特性，一阶系统的截止频率表示为；二阶系统的动态参数是阻尼比和，通常 =时，响应速度快， 动态误差小， 系统的输出能够以较快的速度达到给定的误差范围。2.线性度是指，也称非线性误差，常用的直线拟合方法有理论拟合、和等。3.常用的应变片有与两大类，其中灵敏度较高的是，线性度较好的是。4.为了加强居民小

2、区的安全，可以在小区围墙上加装传感器进行昼夜监控。5.可以进行转速测量的传感器包括、和；可以进行金属工件厚度测量的传感器包括、共4页第1页和。6. 在图像测量中，为了确定工件的角点，常采用方法，它的原理是。7.光电管、光电倍增管是利用效应工作的，光电池是利用效应工作的，光敏电阻是利用效应工作的。8.极距变化型的电容式传感器常采用差动结构，目的是以及。9.为利用电桥的和差特性，提高系统的灵敏度，应使桥臂上电阻应变极性相同，桥臂上电阻应变极性相反。10. GPS 卫星导航系统由 3 部分组成，分别是、和。三、简答（每题5 分，共 25分）1.基本型现代检测系统包括哪些环节？2.什么是霍尔效应？为什

3、么半导体材料适合于作霍尔元件？3.请从 CCD 的原理解释图像亮度与曝光时间的关系。4.如果对 1mm 左右的微位移量进行检测，请问可以选用什么传感器？列举2 种方案，并解释其工作原理。5. 探底雷达可以完成哪些检测任务？在对混凝土构件进行探测时与超声波传感器有何异同？四、计算题（共 20 分）1. 有一悬臂梁，在其中部上、下两面各贴两片应变片，组成全桥，如题图1 所示。1）请给出由这四个电阻构成全桥电路的示意图。（3 分）2）若该梁悬臂端受一向下力F 1N，长 L0.25m ，宽 W 0.06m ，厚 t0.003m ，E 70 109 Pa ， x 0.5L ，应变片灵敏度系数S 2.1

4、，应变片空载电阻R0120 ；第 2 页西安交通大学考试题试求此时这四个应变片的电阻值（注：6LxF）。（ 3分）xWEt23）若电源电压 Ui=3V ，求测量电桥的非平衡输出电压U0。（ 2分）图 12.用加速度计和电荷放大器测量振动，若传感器的灵敏度为7pC/g，电荷放大器的灵敏度为 100mV/pC ，试确定输入 3g 加速度时系统的输出电压。（3 分）3.某磁电式传感器可作为二阶系统处理，已知系统的阻尼比为0.65，固有频率为200Hz ，当要求测量幅值误差在10%以内， 请问该系统可以测量的信号频率范围是多少？（5 分）4.表 1 为 E 型热电偶的分度表，测量电路如图2 所示，数字

5、电压表的读数为1.54mV ，热电偶与电压表用补偿导线连接，请问被测温度Tx 是多少，给出计算过程。 （ 4 分）表 1E 型热电偶分度表（分度号： E，单位： mV）温度热电动势（ mV）（）012345678900.0000.0590.1180.1760.2350.2950.3540.4130.4720.532100.5910.6510.7110.7700.8300.8900.9501.0111.0711.131201.1921.2521.3131.3731.4341.4951.5561.6171.6781.739301.8011.8621.9241.9852.0472.1092.1712

6、.2332.2952.357402.4192.4822.5442.0572.6692.7322.7952.8582.9212.9843020Tx30补偿导线20图 2电压表第 3 页五、综合分析 （15 分）在电子秤实验中， 砝码质量与直流全桥电路的输出电压如表2 所示，假设数据中不含系统误差与粗大误差，输入量满量程为200g ，试分析该系统的下列静态特性：零位、输出满量程、线性度、灵敏度、重复性误差。表 2：电子秤实验数据电压砝码（ g）（ V）20406080100120140160180200第 1 组0.0210.0390.0580.0790.0970.1170.1370.1570.1

7、770.197第 2 组0.0190.0390.0590.0790.0990.1190.1390.1590.1790.199第 3 组0.0340.0520.0710.0900.1080.1260.1450.1630.1820.200注：直线拟合用端点连线拟合法。第 4 页西安交通大学本科生课程考试试题标准答案与评分标准课程名称：现代检测技术课时：48考试时间： 2008年 11 月 28 日一、名词解释（每题2 分，共 10 分）1. 测试系统的灵敏度传感器输出变化量与输入变化量之比2. 压电效应某些材料 （如石英） 当沿着一定方向施加力变形， 由于材料分子不具备中心对称性，其内部产生极化现

8、象，同时在它的两个表面上产生符号相反的电荷，当外力去掉后，重新恢复到不带电状态，此现象称为正压电效应。逆压电效应是指当压电材料沿一定方向受到电场作用时，相应的在一定的晶轴方向将产生机械变形或机械应力，又称电致伸缩效应。3. 热电偶冷端补偿热电偶回路的热电势是两个接点温度的函数，为此，必须使冷端温度保持不变，其输出热电势才是热端温度的单值函数。在实际测量中，热电偶的两端距离很近，冷端温度易受测量对象和环境温度波动的影响，而难以保持恒定，从而引入测量误差。补偿方法：0恒温法；补偿导线法；修正法；补偿电桥法等。4.电阻应变效应金属导体在外力作用下发生机械变形时，其电阻值随着所受机械变形( 伸长或缩短

9、 )的变化而发生变化的现象。5.虚拟仪器在以通用计算机为核心的硬件平台上，由用户设计定义、 具有虚拟面板、 其测试功能由软件实现的一种计算机仪器系统。二、填空（每空1 分，共 30 分）1. 输出随输入变化快慢的动态特性；1/；无阻尼固有角频率（固有频率）；0.60.8（ 0.7）；2. 系统输入输出特性与拟合直线的不一致程度；最小二乘拟合；端点连线拟合；3. 金属电阻应变片；半导体应变片；半导体应变片；金属电阻应变片；4. 红外图像（红外摄像仪） ；5. 霍尔传感器、光电传感器、电涡流传感器、电感式、电容式（答3 种）；电容式、电感式、电涡流式、超声波式、霍尔式、光纤式等（3 种）6. Ha

10、rris 角点法；定义一个矩形窗，使窗口在图像内滑动，当窗口处于平滑区域：无论窗口如何移动，图像强度均无显著变化。边缘区域：沿着边缘方向灰度值无明显变化。角点区域：无论超哪个方向移动，均会产生灰度值的剧烈变化。通过这种方法可以确定角点。7. 外光电；光生伏特；内光电；8. 提高灵敏度；改善非线性度；9. 相对；相邻；10. 空间星座部分；地面支撑系统；用户设备；三、简答题（每题5 分，共 25 分）1. 基本型现代检测系统包括传感器、信号调理、数据采集、计算机及输出显示、打印等环节。2. 置于磁场中的载流导体， 当它的电流方向与磁场方向不一致时， 载流导体上平行电流和磁场方向上的两个面之间产生

11、电动势，这种现象称为霍尔效应。半导体具有高的电阻率和载流子的迁移率3. 当光照射到硅片上时，在光子作用下产生电子-空穴对，自由电子会被势阱收集，电子数主要取决于光照强度和收集（积分）时间的长短。曝光时间越长，光生电子数越多，图像就越亮。4. 测量 1mm 的位移可以采用电容、电感、光栅、光纤、容栅等多种传感器，任选两种。5. 探底雷达可以用于建筑结构、 道路桥梁、 地质勘探、 市政管线以及考古刑侦等方面。 雷达对钢筋敏感程度远大于超声波。因此雷达图像可较好地反映混凝土内部钢筋的存在和位置，并且还可以根据反射波的强弱显示钢筋的锈蚀情况。超声波和雷达均可反映混凝土内部的结构缺陷，但对于不密实的混凝

12、土内部区域，超声波以相对低速区可较好地显示出来，但雷达效果往往不明显。四、计算题1. （ 1） 3 分；（ 2） 3 分；（ 3）2 分；（3） U 0U iR / R30.005/1200.125mV2. （3 分）；3. 二阶系统动态幅值误差表达式为：11100% ，2221200将 A( ) 1.1 和 0.65代入幅频特性公式，方程无实数解。（2 分）将 A( ) 0.9 和 0.65代入幅频特性公式，得/ 0 0.815 ，（ 2 分）0.815 200 163Hz可用频率范围是0163Hz 。（ 1 分）4. （4 分）E Tx,201.54mVE Tx,0E Tx,20,0 1.

13、54 1.192 2.732mVE 202.732mVTxQE 45 ,045五、综合分析（15 分）电压砝码（ g）（V）20406080100120140160180200第 1组0.0210.0390.0580.0790.0970.1170.1370.1570.1770.197第 2组0.0190.0390.0590.0790.0990.1190.1390.1590.1790.199第 3组0.0340.0520.0710.0900.1080.1260.1450.1630.1820.200平均值0.0250.0430.0630.0830.1010.1210.1400.1600.1790.199拟合值0.0250.0440.0640.0830.1020.1220.1410.1600.1800.1993 组数0.0150.0140.0130.0110.0110.0090.0080.0060.0050.003据最大差值端点拟合直线：k=(0.199-0.025)/(200-20)=9.67*10 -4 V/g