检测技术历年试题及答案

检测技术历年试题及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1.下列哪种传感器可用于测量温度？（）A.应变片传感器B.热电偶传感器C.压电式传感器D.磁电式传感器2.测量系统的静态特性指标不包括（）A.灵敏度B.线性度C.回程误差D.固有频率3.以下属于有源传感器的是（）A.光电传感器B.电容式传感器C.电感式传感器D.热电偶传感器4.对于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，电感量（）A.增大B.减小C.不变D.无法确定5.压电式传感器不能用于静态力测量，是因为（）A.压电材料的压电效应微弱B.后续测量电路的输入阻抗太小C.压电材料的电荷泄漏D.没有合适的测量放大器6.霍尔传感器基于（）原理工作。A.压电效应B.热电效应C.霍尔效应D.光电效应7.测量位移的光栅传感器，其输出信号是（）A.数字信号B.模拟信号C.脉冲信号D.以上都不对8.超声波传感器可用于（）测量。A.厚度B.温度C.压力D.湿度9.为了提高应变片测量电桥的灵敏度，可采用（）的方法。A.增大电源电压B.减小电源电压C.增加应变片数量D.减小应变片数量10.下列哪种测量方法属于间接测量？（）A.用电压表测量电压B.用天平测量物体质量C.通过测量电阻、电压计算功率D.用温度计测量温度二、多项选择题（每题3分，共15分）1.传感器的组成部分一般包括（）A.敏感元件B.转换元件C.测量电路D.显示装置2.测量误差按其性质可分为（）A.系统误差B.随机误差C.粗大误差D.相对误差3.电容式传感器的类型有（）A.变面积式B.变极距式C.变介质式D.变磁阻式4.常用的光电元件有（）A.光敏电阻B.光电二极管C.光电三极管D.光电池5.以下关于测量系统动态特性的说法正确的有（）A.阶跃响应法和频率响应法是研究动态特性的常用方法B.时间常数越小，系统的响应速度越快C.固有频率越高，系统的动态响应越好D.阻尼比越大，系统的稳定性越好三、判断题（每题1分，共10分）1.测量结果的准确度高意味着精密度也高。（）2.应变片的灵敏系数就是其电阻丝的灵敏系数。（）3.压电式传感器可以测量静态力和动态力。（）4.霍尔传感器只能测量磁场。（）5.传感器的线性度是指输出与输入之间的线性关系程度。（）6.测量系统的灵敏度越高越好。（）7.变极距式电容传感器的灵敏度与极距成反比。（）8.热电偶的热电势只与热端和冷端的温度有关，与热电偶的材料无关。（）9.数字式传感器的输出信号是数字量，便于与计算机连接。（）10.测量误差是不可避免的，但可以通过一定的方法减小。（）四、简答题（每题5分，共25分）1.简述传感器的定义和作用。2.什么是测量系统的静态特性？列举三个主要的静态特性指标并说明其含义。3.说明应变片测量电桥的工作原理，并分析其输出电压与应变的关系。4.简述压电式传感器的工作原理和应用场合。5.比较模拟式传感器和数字式传感器的优缺点。五、计算题（每题10分，共30分）1.已知某应变片的灵敏系数$K=2$，初始电阻$R_0=120\Omega$，当应变$\varepsilon=1000\times10^{-6}$时，求应变片电阻的变化量$\DeltaR$。2.一个变面积式电容传感器，其极板初始面积$A_0=100mm^2$，极板间距离$d=1mm$，介质为空气（介电常数$\varepsilon_0=8.85\times10^{-12}F/m$）。当极板面积变化$\DeltaA=10mm^2$时，求电容的变化量$\DeltaC$。3.用一只量程为$50V$的电压表测量实际值为$40V$的电压，测量值为$40.5V$，求该测量的绝对误差、相对误差和引用误差。答案一、单项选择题1.B。热电偶传感器是常用的温度测量传感器，利用热电效应工作。应变片传感器主要用于测量应变；压电式传感器用于测量力、压力等动态量；磁电式传感器用于测量速度等。2.D。固有频率是测量系统的动态特性指标，灵敏度、线性度、回程误差属于静态特性指标。3.D。热电偶传感器是有源传感器，能将热能转换为电能输出。光电传感器、电容式传感器、电感式传感器通常需要外部电源激励，属于无源传感器。4.A。变面积式自感传感器中，空气缝隙面积增大，磁阻减小，电感量增大。5.C。压电式传感器在测量静态力时，由于压电材料的电荷会泄漏，导致无法准确测量，所以不能用于静态力测量。6.C。霍尔传感器基于霍尔效应工作，可用于测量磁场、电流等。7.C。光栅传感器输出的是脉冲信号，通过对脉冲信号的计数等处理可实现位移测量。8.A。超声波传感器可用于厚度测量，利用超声波在不同介质中的传播特性。一般不用于温度、压力、湿度测量。9.A。增大电源电压可以提高应变片测量电桥的灵敏度。增加应变片数量在一定程度上也可提高灵敏度，但增大电源电压是常用方法。10.C。通过测量电阻、电压计算功率属于间接测量，用电压表测量电压、用天平测量物体质量、用温度计测量温度都属于直接测量。二、多项选择题1.ABC。传感器一般由敏感元件、转换元件和测量电路组成，显示装置不属于传感器的组成部分。2.ABC。测量误差按性质分为系统误差、随机误差和粗大误差，相对误差是误差的一种表示形式。3.ABC。电容式传感器类型有变面积式、变极距式和变介质式，变磁阻式是电感式传感器的一种类型。4.ABCD。光敏电阻、光电二极管、光电三极管、光电池都是常用的光电元件。5.ABC。阶跃响应法和频率响应法是研究测量系统动态特性的常用方法；时间常数越小，系统响应速度越快；固有频率越高，系统动态响应越好。阻尼比过大或过小都会影响系统性能，并非越大越好。三、判断题1.×。准确度高不一定精密度高，精密度高也不一定准确度高，两者概念不同。2.×。应变片的灵敏系数与电阻丝的灵敏系数不同，还与应变片的结构等因素有关。3.×。压电式传感器一般不能用于测量静态力，主要用于测量动态力。4.×。霍尔传感器除了测量磁场，还可用于测量电流、位移等。5.√。传感器的线性度就是描述输出与输入之间线性关系程度的指标。6.×。测量系统的灵敏度并非越高越好，要根据实际测量需求合理选择。7.√。变极距式电容传感器的灵敏度与极距成反比，极距越小，灵敏度越高。8.×。热电偶的热电势与热端和冷端的温度以及热电偶的材料都有关。9.√。数字式传感器输出数字量，便于与计算机连接进行数据处理。10.√。测量误差不可避免，但可通过多次测量取平均值、校准仪器等方法减小。四、简答题1.传感器是能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置。作用是将各种非电量（如力、温度、位移等）转换为电量，以便于后续的测量、处理和控制。它是测量系统的首要环节，在工业自动化、航空航天、生物医学等众多领域都有广泛应用。2.测量系统的静态特性是指在被测量处于稳定状态时，输出与输入之间的关系。主要静态特性指标及含义如下：灵敏度：输出变化量与输入变化量之比，表示测量系统对输入量变化的敏感程度。线性度：指测量系统的输出与输入之间的线性关系程度，通常用实际输出输入特性曲线与理论直线的最大偏差与满量程输出之比来表示。回程误差：在相同条件下，测量系统正行程和反行程输出输入特性曲线不重合的程度，反映了测量系统在正反行程中的不一致性。3.应变片测量电桥的工作原理是利用电桥的平衡与不平衡特性。将应变片接入电桥的桥臂，当应变片产生应变时，其电阻发生变化，电桥失去平衡，输出电压。对于单臂电桥，输出电压$U_0=\frac{U}{4}K\varepsilon$（$U$为电桥电源电压，$K$为应变片灵敏系数，$\varepsilon$为应变），输出电压与应变成正比。4.压电式传感器的工作原理是基于压电效应，某些晶体在受到外力作用时，其表面会产生电荷。应用场合主要是测量动态力、压力、加速度等，如在振动测量、冲击测量、声学测量等领域有广泛应用。由于电荷会泄漏，一般不用于静态量测量。5.模拟式传感器的优点是技术成熟，电路简单，成本较低，能连续反映被测量的变化；缺点是抗干扰能力差，信号处理和传输较复杂，精度相对较低。数字式传感器的优点是抗干扰能力强，信号便于处理、存储和传输，测量精度高，可直接与计算机连接；缺点是电路复杂，成本较高。五、计算题1.根据应变片电阻变化公式$\DeltaR=KR_0\varepsilon$，将$K=2$，$R_0=120\Omega$，$\varepsilon=1000\times10^{-6}$代入可得：$\DeltaR=2\times120\times1000\times10^{-6}=0.24\Omega$2.变面积式电容传感器电容计算公式$C=\frac{\varepsilon_0A}{d}$，电容变化量$\DeltaC=\frac{\varepsilon_0\DeltaA}{d}$。将$\varepsilon_0=8.85\times10^{-12}F/m$，$\DeltaA=10\times10^{-6}m^2$，$d=1\times10^{-3}m$代入可得：$\DeltaC=\frac{8.85\times10^{-12}\times10\times10^{-6}}{1\times10^{-3}}=8.85\times10