电气测试技术复习题

..复习题〔2015.1〕一、填空题1．测量仪表的根本功能包括〔变换功能〕、〔选择功能〕、〔比拟功能〕和〔显示功能〕四种功能。2．衡量仪表准确度的指标有两个，一个是〔精细度〕，另一个是〔准确度〕。〔精细度〕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；〔准确度〕是精细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细度；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〕。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，那么其引用误差为(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〕、〔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〔〕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〔staticcharacteristic〕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〔dynamiccharacteristic〕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外表上产生电荷称为〔〕压电效应；在压电材料极化外表上施加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；对压磁材料极化外表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．衡量仪表准确度的指标有两个，一个是〔精细度〕度，另一个是〔准确度〕度。〔精细度〕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〕度用于衡量仪表示值偏离被测量实际值的程度；准确度是〔精细度〕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细度；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γ0m=〔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=200Ω，Pmax=300mW的金属电阻应变片，材料的泊松系数μ=0.5，那么其灵敏度k=〔2〕，最大允许电压Umax=〔7.74597〕V。当该应变片产生ε=2000×10-6应变时，该应变片电阻的变化△R=(4000x10-6)Ω,此时，应变片的阻值(200.8)Ω。P102,103k=1+2μ△R≈πrEε=kε9．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，在材料的一定外表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．仪表部干扰主要由仪表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．测量仪表的根本功能应具有〔变换功能〕、〔选择功能〕、〔比拟功能〕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，假设测得它的最大绝对误差为⊿xm=6V，那么其引用误差为(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。〔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＿＿＿＿＿＿＿两局部组成。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，在一定外表产生电荷，当外力撤去时，又回到不带电状态，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、光纤的构造包括三局部：＿＿＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿＿＿。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、比拟功能、显示功能2、灵敏度、线性度、滞环误差、重复性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、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，在一定外表上产生电荷，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外表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〕元件的电阻率不均匀。〔2分〕5、精细度、准确度、和准确度的定义及三者的相互关系如何？精细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。准确度是精细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。假设U、R、t的相对误差分别为γU=±2.0%，γR=±1.0%，γt=±1.0%。〔10分〕〔1〕推导电能相对误差γw与电压、电阻、通电时间相对误差γu、γR、γt的关系式；〔2〕假设I、R、t的相对误差分别为γU=+2.0%，γR=-1.0%，γt=+1.0%。求电能W的相对误差γw；〔3〕假设I、R、t的相对误差分别为γU=±2.0%，γR=±1.0%，γt=±1.0%，从最大误差出发，求电能W的相对误差γwm。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γw=2γu+γt-γr2．单端悬臂梁压力传感器及其测量电路如图3.1所示。：E=2.0×1011N/m2，b=3.0mm，h=1.0mm，l1=30mm，l2=20mm，R1~R4的初值均为100Ω，k=2.0，F=10N，供电压U=10V。〔提示：〕〔20分〕P104〔1〕求R1~R4的应变Ɛ1~Ɛ4；〔2〕求应变后R1~R4的阻值~；〔3〕求桥路的输出电压UO。〔4〕假设将测量电路中R2与R3的位置互换，那么输出电压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。圆柱体的截面为A=0.50m2，弹性材料的弹性模量E=1.0×106N/m，泊松系数μ=0.50，拉力F=1.2×103N，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Ɛ1、Ɛ2、Ɛ3和Ɛ4；〔2〕设4片电阻应变片的标称阻值均为R1=R2=R3=R4=R=120Ω，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+kR1=120.576同理按照公式得=119.712=120.576=119.7123．变面积差动自感传感器的传感元件构造和测量电路如图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=2.0×10-4m2；当衔铁上移△x时，上面铁芯与衔铁的覆盖面积增加△S=1.0×10-4m2，下面铁芯与新帖的覆盖面积减小△S=1.0×10-4m2。铁芯与衔铁的总空气隙δ=2.0×10-3m，空气的磁导率μ0=4π×10-7H/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γom=±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。假设I、R、t的相对误差分别为γI=±2.0%，γr=±2.0%，γt=±2.0%。〔1〕用"绝对值和法〞求电能W的相对误差γw；〔2〕用"方和根法〞求电能W的相对误差γw。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。圆柱体的截面为A=0.50m2，弹性材料的弹性模量E=1.0×106N/m，泊松系数μ=0.50，拉力F=1.2×