《自动检测技术》综合题

#.在如图所示的过零比较器中画出当UplOsinwt时，u0的波形（在时间上要对应）。设U/6V,uQ=0.7V.习题5图.试推导如图所示增益可调差动比例放大器的差模增益计算公式。习题6图.为什么在图中，一般R『Rs=1%=R7?习题7图.将振幅为分的载波c(t)=Ucsin3ct用振幅为Up的信号x(t)=Upsin3pt进行振幅调制，如图所示。(1)写出调幅波cm(t)表达式。(2)画出cm(t)的波形。(3)写出调幅系数表达式。.频率调制与振幅调制主要区别是什么？频率调制主要有点是什么？.如图所示为一分裂式双平衡调制器，四只二极管特性相同，均为从原点出发，斜率为gD一条直线。载波电压uc=Ucmcos3ct,调制电压u=UomcosOt,且3c>O,UcmNUOm.试说明该电路的工作原理。流过负载电阻值RL的电流波形。11.设计一个差压式流量测量系统，使A/D输出数字与流量成线性关系，并画出系统组成框图。习题10图部分习题答案：第二章2．1真值：被测量本身所具有的真正值称之为真值。实际值：在每一级的比较中，都以上一级标准所体现的值当做准确无误的值，通常称为实际值，也叫相对真值。标称值：测量器具上标定的数值称为标称值。示值：由测量器具指示的被测量值称为测量器具的示值，也称测量值。测量误差：示值与被测真值之差。修正值：被测真值与示值之差。2．2等精度测量：在同一条件下所进行的一系列重复测量。非等精度测量：在多次测量中，如对测量结果精确度有影响的一切条件不能完全维持不变的测量。2．3按测量方式可分为：偏差式测量、零位式测量和微差式测量。例：弹簧管压力表、惠斯登电桥测电阻、直流稳压电源输出电压稳定度的测量。2．4绝对误差、相对误差、满度相对误差。我国电工仪表的精度等级是按满度相对误差确定的。2．5特点：系统误差可以消除或修正。随机误差：随着测量次数的增加而减小。粗大误差：可以避免。2.6AU=5.42-5.60=0.18V2．71.2(1±5%第三章3．1根据传感器与被测介质是否接触可分为接触式和非接触式；按工作原理可分为膨胀式、压力式、热电阻、热电偶、辐射式等。3．2铂铑-铂热电偶：300℃以上精确读最高的热电偶，物理化学性质稳定，使用温区宽，但价格高，300℃以下灵敏度低，线性差。铂铑-铂铑热电偶：氧化气氛中上限温度最高的热电偶，高温时长期稳定性好，价格高，灵敏度差。镍铬-镍硅：使用温区宽，上限温度在廉价热电偶中是最高的，线性好，热导率低，重复性差，价格较高，在工厂中广泛使用。镍铬-铜镍：灵敏度最高的热电偶，热导率低，重复性差，不宜在真空及临界氧化气氛中使用。利用热电偶测温，必须保证自由端温度恒定。但在实际工作中，由于自由端靠近设备或管道，使得自由端温度会受到环境温度及设备或管道中介质温度的影响。因此自由端温度难于保持恒定。为了准确测量温度，必须设法使自由端延伸到远离被测对象且温度又比较稳定的地方。如果把热电偶做得很长，则安装使用不方便，因热电极多为贵金属，所以成本高。人们在实践中发现，某些便宜的金属组成的热电偶在0〜1000c范围内的热电特性与已经标准化的热电偶的热电特性非常接近。因此可以用这些导线来代替原由热电极，将热电偶的自由端延伸出来，这种方法称为补偿导线法。利用热电偶测温其温度与热电势关系曲线是在自由端温度为零度时分度的，利用补偿导线仅仅使自由端延伸到了温度比较恒定的操作室，并没有保证自由端温度为0℃,因此如不采取补偿措施结果

就会有误差存在。常采用以下补偿方法：自由端温度矫正法（公式修正法）0℃恒温法（冰浴法）校正仪表零点法。补偿电桥法。（自由端温度补偿器），3.5热电阻温度计是基于导体或半导体的电阻值会随着温度的变化而变化来进行温度控制的。常用的热电阻种类有：铂电阻和铜电阻3．6采用三线制，既从热电阻引出三根线，其中一根串联在电桥的电源上，另外两根分别串联在电桥的相邻的两臂中。以抵消外线电阻随环境温度变化引起的误差。3.7温度变送器的作用是分别将输入的直流毫伏信号及被测温度信号转换为4mA~20mADC和1V~5VDC输出的统一信号。其特点是：变送器直接从现场输出4mA~20mADC标准信号，大大提高了长距离传送过程中的抗干扰能力，免去了补偿导线，节省了投资。变送器一般采用硅橡胶密封，不需要调整维护，耐震、耐湿、可靠，适用于多种恶劣环境。集成温度传感器具有测温精度高、重复性好，线性优良，体积小，热容量小，稳定性好，输出电信号大的特点。工作范围窄。液柱式压力计、弹性式压力计、负荷式压力计、电气式压力计3.10不适合，应选0~6MPa,1.0级的压力表。金属导体或半导体在外力作用下，不仅产生机械变形，其电阻值也会发生变化，这种现象叫应变效应。把半导体霍尔片放在三维坐标中，Z方向通入磁场，Y方向通入电流，则在X方向会产生电位差，称为霍尔电势，这种现象叫霍尔效应。应用电阻应变片进行测量时，需要和电桥电路一起使用。因为应变片电桥电路的输出信号微弱，采用直流放大器又容易产生零点漂移，故多采用交流放大器对信号进行放大处理。所以应变片电桥电路一般都采用交流电源供电，组成交流电桥。因为半桥灵敏度是单臂的两倍，全桥灵敏度是半桥的两倍，是单臂的四倍。如果在半导体晶体上施加作用力，晶体除产生应变外，其电阻率会发生变化。这种由外力引起半，因而结构尺寸小，导体材料电阻率变化的现象称为半导体的压阻效应。扩散硅传感器的特点：灵敏系数比金属应变式压力传感器的灵敏系数要大500~1000倍；由于采用了集成电路工艺，因而结构尺寸小，质量轻；压力分辨率高，可检测出血压那么小的微压；频率响应好，可以测量几十千赫的脉动压力；由于传感器的力敏元件及检测元件制在同一块硅上，所以它的工作可靠，综和精度高，且使用寿命长；由于采用半导体硅制成，对温度较敏感，若不采用温度补偿，则温度误差较大。略电容式压力传感器以电容作为敏感元件，将被测物理量的变化转换为电容量的变化。在结构上有单端式和差动式两种形式。因为差动式的灵敏度较高，非线性误差也小电容式压力传感器大多采用差动式。3．16力平衡式差压变送器、电容式差压变送器。前者基于力矩原理工作的，它以电磁反馈力产生的力矩去平衡输入力产生的力矩。由于采用了深度负反馈，因而测量精度较高，且保证了线性关系。3．17直读式、浮力式、差压式、电磁式、超声波式、核辐射式、光学式等。3．18对于不可压缩的液体（其密度不变，液柱的高度与液体的差压成正比。）差压式液位计是利用容器内的液位改变时由液柱产生的差压也相应的变化的原理而工作的。由于安装、检修等方面的考虑差压变送器往往不安装在液位基准面上。再者，由于负压室里有隔离液、冷凝液等原因，导致H=0,APW0，变送器输出不是4mA，偏大或偏小。迁移的方法是在H=0时，APW0时，调整迁移弹簧使输出等于4mA。3．19电容式液位计是将液位的变化转换成电容量的变化，通过测量电容量的大小来间接测量液位高低的液位测量仪表。超声波液位计是利用声速特性，采用回声测距的方法对液位进行连续测量。吹气式液位计是在被测液体中插入一根导管，由气源来的压缩空气经过滤器过滤，再经减压阀减压经节流元件节流，通过流量计到达吹气管，从管口逸出。液位高，逸出流量少，管内压力增加，管内压力几乎与液封静压相等，此时，压力计的读数可反映出液位的数值。3．20放射性同位素的原子核在核衰变中放出各种带有一定能量的粒子或射线的现象称为核辐射。核辐射液位计是以射线和物质的相互作用为基础的，同位素放射源所产生的射线能够穿透物质层，射线在穿透物质层是有一部分被吸收，透射强度随物质的厚度而变化。如测出穿过介质后的强度，就可求出厚度即物位的高度。3．21差压式流量计是基于流体流动的节流原理，利用流体流经节流元件时所产生的压力差与流量有关来进行流量测量的。孔板、喷嘴、文丘里管。3．22略3．23椭圆齿轮流量计精度高，没有前直管段的要求，可用于高黏度流体的测量；范围宽，可直接获得累计总量，结构复杂体积大，适用于中小口径。电磁流量计的测量通道是一段无阻流检测元件的光滑直管，因不宜阻塞，适用于测量含有固体颗粒或纤维的液、固两相流体，如纸浆、矿浆、泥浆和污水等；口径宽，从几毫米到3m；可测正、反双向流体流量、脉动流量、腐蚀性流体；但不能测导电率很低的流体，如石油制品和有机剂等。涡轮流量计的主要特点是精度最高，重复性好；输出脉冲频率信号，适于总量计量及与计算机连接，无零点飘移，抗干扰能力强。范围宽，流通能力大，适用于高压测量、大口径测量，对介质的清洁度要求较高。3．24略3．25桥式电路、差动脉冲调宽电路。3．26略第四章4．1所谓的光电效应是指光照射在某些物质上时，物质的电子吸收光子的能量而发生相应的电效应现象，根据光电效应现象的不同将光电效应分为三类：（1）外光电效应：在光线照射下能使电子逸出物体表面的现象。例光电管、光电倍增管等。（2）内光电效应：在光线照射下能使物体的电阻率改变的现象。例光敏电阻等。（3）光生伏特效应：在光线照射下能使物体产生一定方向电动势的现象。例光敏晶体管、光电池等。4．2光敏二极管工作时外加反向电压。在有光照和无光照下所测得的两个反向电阻值相差越大越好。4．3略4．4略4．5在压电晶片的两个电极面上施加交流电压，压电晶片就产生机械震动，即压电晶片在两个电极方向有伸缩现象，这种现象称为电致伸缩效应。利用压电晶体的电致伸缩效应，在电极上施加高于20KMz的交流电压，压电晶体就会产生超声机械震动，从而产生超声波。超声波接收器是利用压电晶体的压电效应原理工作的。超声波接收器的原理是在压电晶体的电轴或机械轴的两端面施加某一频率的超声波，则在