检测与转换技术(复习题)

《检测与转换技术》复习思考题检测装置的精度包括精密度、准确度和精确度三个内容。在相同条件下，对同一个量进行重复测量时，这些测量值之间的相互接近程度即分散程度，它反映了随机误差的大小。真值的偏离程度，它反映了系统误差的大小。它是精密度和准确度的综合反映，它反映了系统综合误差的大小，并且常用测量误差的相对值表示。2、什么叫随机误差，它与哪个精度指标有关？随机误差的概率分布是什么分布？这种分布具有什么特随机误差:在相同条件下多次测量同一量时，误差的大小和符号均按不可确定方式变化，没有确定的变化规律，但随即误差在多次测量的总体上符合统计规律，因此可以通过统计学的方法来研究这些误差并估计其影响。精密度有关。随机误差在实践中最常见的误差分布是正态分布。正态分布随机误差有如下性质：11)对称性：正负误差出现的机会相同22)单峰性：误差为0出现机会最多33)有界性：随机误差绝对值不会超过一定限度44)抵偿性：相同条件下，测量次数n→∞，正负误差出现的机会相同，误差代数和为0nn测量过程有三要素1、测量单位2、测量方法3、测量仪器？静态指标：被测量稳定，变化缓慢(灵敏度，线性度，重复性)灵敏度：是指传感器在稳态下输出变化与输入变化之比，用K表示。即K=dy/dx≈Δy/Δx式中x—输入量y—输出量。线性度：又称非线性误差，是指传感器实际特性曲线与拟合曲线(有时也称理论直线)之间的最大偏差与传感器满量程范围内的输出之百分比，它可用下式表示，且多取其正直n式中ΔLmax—最大非线性误差ymax-ymin—输出范围(以下是课本的，以上面课件的三个为重)分辨率：是指传感器能检出被测信号的最小变化量，是具有量纲的数。感器正向特性和反向特性的不一致程度。可用下式表示：式中ΔHmax—最大迟滞偏差ymax-ymin—输出范围稳定性：包含稳定度和环境影响量两个方面。电磁兼容性：是指电子设备在规定的电磁干扰环境中能按照原设计要求而正常工作的能力，而且也不向处于同一环境中的其他设备释放超过允许范围的电磁干扰。可靠性：是反映传感器和检测系统在规定的条件下，在规定的时间内是否耐用的一种综合性的质量指标。测量序号测量序号1234567891011设在测量前已消除了系统误差。试判断在该测量列中是否会有粗大误差。并写出测量结果的正确表达式。(见书本例题1—3)P15在外力作用下发生机械形变时，其电阻值也相应发生变化，这一物理现象就是应变电阻效应。几乎所有物质的电阻率都随其本身温度的变化而变化，这种现象称为热电阻效应。应变片与半导体应变片在工作原理上有何区别？灵敏系数有何不同？电阻丝式应变片的工作原理是应变电阻效应，而半导体应变片的工作原理是压阻效应。(对半导体来说：当某一轴向施加一定应力，电阻率发生变化称为压阻效应，不同类半导体，不同加电阻丝式应变片的灵敏度低，而半导体应变片的灵敏度高。应变仪上除了设有电阻平衡旋钮外，还设有电容平衡旋钮？答：动态电阻应变仪采用高频交流电给电桥供电，电桥工作在交流状态，电桥的平衡条件为平衡是不能实现阻抗模和阻抗角同时达到平衡，只有使用电阻、电容两套平衡装置反复调节才能实现电桥阻抗模和阻抗角同时达到平衡。4、试绘出热电阻传感器的三线制测量线路图，并简要说明各元件的作用。、以阻值Q、灵敏度的电阻丝应变片与限值为Q的固定电阻组成电桥．拱桥电压为，并假定负载电阻为无穷大，当应变片的应变为με和με时，分别求出单臂、双臂电侨的输出电压，并比较两种情况下的灵敏度。变测量中常用微应变με表示，它是无量纲的量。1=1106对比单臂电桥和双臂电桥的计算结果可知，双臂电桥的灵敏度是单臂电桥的两倍。变片，如图所示，把这两片应变片接入差动电桥，已知钢的泊松比μ=0.285，应变片的灵敏RRQ输出电增大灵敏度和提高耐压2、可获得较大的相对变化量3、能在恶劣的环境条件下工作4、本身发热影响小动态响应快2、泄漏电容影响较大影响电容传感器应用的关键问题在于：如何消减泄漏电容给测量带来的影响。传感器的电容量及其变化量，还将引起误差。将处理信号的电子线路安装在非常靠近极板的地方可削弱泄漏电容的影响。2、简述下图所示电路工作原理，分别绘出当C1=C2及C1<C2时，UA、UB、U和U波形图。FG差动脉冲调宽电路四、电感传感器些措施可以提高其灵敏度？答：灵敏度Kδ=-(L0/δ)Kδ与变量δ有关，所以Kδ不为常数。δ越小，灵敏度越高。消除方法。2、铁磁材料磁饱和(引起输出电压有高次谐波)3、励磁电压波形中含高次谐波2、相敏整流电路3、采用补偿电路(图)3、简要说明自感传感器带相敏整流的交流电桥电路的工作原理？(上图为带相敏整流的交流电桥答：按照电涡流在导体内的贯穿情况，涡流传感器可分为高频反射式和低频透射式五、温度传感器零的充分必要条件有哪些？热电效应所产生的热电势由哪几类电(一)不同性质的两导体A,B组成如图所示闭合回路，两结点分别处于不同温度，回路中会产生热电势，这种现象称作热电效应。两导体的组合称为热电偶。(二)回路中热电势恒等于零的充分必要条件有:1)热电偶两电极材料相同2)热电偶两结点温度相同(三)热电偶产生的热电势由两种电势组成：温差电势、接触电势(四)温差电势是指同一导体或半导体在温度不同的两端产生的电势，此电势只与导体或半导体的性质和两端的温度有关。温差越大则产生的温差电势就越大。导体冷热两端温度对换，则所产生温差电势的极性接触电势是指两种不同的导体或半导体在接触处产生的电势，此电势大小和极性与两种导体或半导体的性质及在接触点的温度有关。答：由于工业上使用的热电偶其冷端温度通常并不是0℃，因此测量得到的热电势如不经过修正就输出显示，则会带来测量误差。测量得到的热电势必须通过修正，即冷端温度补偿，才能使被测温度与热电势的关系符合分度表中热电偶静态特性关系，以使被测温度能真实的反映到仪表上来。补偿方法：(一)、补偿导线(冷端延长线)(二)、冷端温度校正法(计算修正法)(三)、冰浴法将冷端置于0℃的冰水中(四)、热电偶补偿法加装补偿热电偶，补偿热电偶材料可以与测量热电偶相同，也可以是补偿导线。(五)、仪表机械零点调整法一般仪表在未工作时指针指在零位(机械零点)(六)、补偿电桥法利用不平衡电桥产生的电动势来补偿因冷端温度变化而引起的热电动势变化。六、磁电传感器1、磁电传感器分为哪几类，如果不外加电路，它们主要是测量速度量的传感器，如果想利用磁电传感器来测量位移和加速度可外加什么电路？磁电传感器按结构不同分为动圈式与磁阻式速度量经积分之后得到位移量，速度量经微分之后得到加速度量，所以实际测量中也用来测位移和加理(139页是压电传感器，不知道老师用哪本书的--)以下是课件的两个图，也就这两种。磁电式速度传感器工作原理这类传感器的基本形式是速度传感器，能直接测量线速度或角速度。图2工作原理:测量齿轮由导磁材料制成，安装在被测旋转体上，随之一起转动，每转过一个齿，传感器磁路磁阻变化一次，线圈产生的感应电动势的变化频率(r/s)等于测量齿轮上齿轮的齿数N和转速七、光电传感器n=七、光电传感器n=N.60出来的现象，便称为光电效应。1、外光电效应在光照作用下，物体内的电子逸出物体表面向外发射的现象称为外光电效应。光敏电阻利用的是内光电效应。1)伏安特性伏安特性是指位定光通量照射下，光敏电阻的电压与光电流之间的关系。2)光照特性描述光电流I和光照强度之间的关系。3)光谱特性每种半导体材料的内光电效应对人射光的光谱都具有选择作用，即每种光敏电阻对不同波长的入射光有不同响应灵敏度，而且对应最大灵敏度的光波长也不相同。4)响应时间和频率特性光敏电阻的光电流跟光照之间有一个滞后时间，用时间常数来描述(即停止光5)温度特性随着温度上升将引起光敏电阻的暗电阻和灵敏度要下降，以及特性曲线的变动，应采取措施消除这种影响。八、霍尔传感器答：在一半导体两侧面通以控制电流I，在垂直方向加以磁场B，这在半导体另两个侧面会产生一个大小RIBU=