《检测技术与自动化仪表》试卷第1页（共4页）
河南理工大学 2004—2005 学年
第 1 学期
《检测技术与自动化仪表》试卷（A
卷）
一、名词解释（本大题共5小题，每小题3分，共20分）。
1、 满度相对误差：用绝对误差与测量器具的满刻度值的百分比
值来表示的相对误差。
2、 重复性（传感器特性）：传感器在输入量按同一方向作全量
程连续多次变动时所得特
性曲线不一致的程度。
3、 光生伏特效应：PN 结在光照条件下由自建电场引起光生电
动势的现象成为光生伏特 效应。
4、 霍尔效应： 金属或半导体薄片，若在它的两端通过控制电
流，并在薄片的垂直方向
上施加磁场，在垂直于电流和磁场方向上将产生电动势，这种现象称为
霍尔效应。
5、 共模干扰： 相对于公共的电位基准点（接地点），在信号接
收器的两个输入端子上 同时出现的干扰。
二、填空题（本大题共20空，每空1分，共20分），
请将答案填写在题中横线上。
1、 按照误差出现的规律可分为 系统误差 ， 随机误差 ， 粗大误差 。
2、 任何测量机构都必须包括四个基本部分，分别为 驱动装
置 ， 控制装置 ， 阻尼装置 和指示装置。
3、 任何电位差计，都可划分为三个基本回路，分别为工作电
流回路， 标准回路 ， 测量回路 。
4、 各种仪表中，用来测直流量时，多选用磁电系或 电动系仪表 。
5、 根据技术要求，规定某一器具误差不应超出的最大范围称为 容许误差 。
6、 按热电阻的性质分，可分为 金属热电阻 和 半导体热
电阻 两大类，前者通常称为热电阻，后者称为热敏电阻。 7、 对于以微处理器为核心的现代检测系统，其设计内容应包
括 硬件设计 、
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软件设计 、 误差的分配与评定 、 稳定性与抗干扰
设计 。
8、 压电晶体在受到外加电场作用时，也会产生变形，这种现
象称为 逆压电效应 。
9、 由于霍尔电动势极不在同一位面上，而产生的 不等位
电动势 ，是霍尔元件的一个主要零位误差。
10、 射线探伤的基本原理是利用了 射线通过物质时的衰减规律 。
三、简答题（本大题共7小题，每小题5分。本大题满分共
35分）。
1、仪表的准确度以什么来划分？它是否代表测量的准确度？为什么？
仪表的准确度是用仪表的最大引用（满度）误差来表示的。（2分）
仪表的准确度只表示仪表本身的基本误差，不代表测量的准确度。（1分）
测量的准确度除了取决于仪表的准确度，更取决于仪表的量限，一般应使被测量>量程／2，最好使被测量≥2／3量程。（2分）
2、画出传感器一般组成框图，简要说明各部分的作用。
（3
分）
敏感元件——传感器中能直接感受或响应被测量的的部分；
转换元件——能将敏感元件感受或响应的被测量转换成适于传输或测量的电信号；
信号调理转换电路——传感器输出信号一般都很微弱，需要进行放大、运算调制等；
辅助电源——信号调理转换电路及传感器的工作都需要辅助的电源。
（以上每个0.5分）
3、什么是差动变压器的零点残余电压？给出两种补偿方法。
差动变压器的两组二次线圈由于反向串联，因此当铁芯处于中间位置时，输出信号电压应为零的理想特性。但是，在实际情况中，在所谓“零点”时，输出电压并不为零，而有一个很小的电压值，一般称为“零点残余电压”。（3分）
消除零点残余电压的方法：
采用相敏检波电路、串电阻、加反馈支路等。（每个1分，共2分）
4、光栅是根据莫尔条纹来测量位移的，简述莫尔条纹测量位移的特点。
莫尔条纹测量位移的特点：
（1）莫尔条纹的移动量、移动方向与光栅尺的位移量、位移方向具有对应关系；（2分）
（2）莫尔条纹间距对光栅栅距具有放大作用；（1.5分） （3）莫尔条纹对光栅栅距局部误差具有消差作用。（1.5分）
5、简述红外探伤的基本原理及两种测试方法。
红外探伤基本原理：当物体内部存在裂缝和缺陷时，将会
改变该物体的热传导，使
物体表面温度分布有差异，用检测装置就可显示出它的热辐射是不同的，于是就可以把缺陷位置检查出来。（3分）测试方法：
主动测试法、被动测试法；（或瞬态法和恒温法）（每个1分）6、简述霍尔元件中寄生直流电动势的形成原因。
由于霍尔元件的电极不可能做到完全欧姆接触（1分），在控制电极和霍尔电动势
极上都可能出现整流效应（2分）。因此，当元件通以交流控制电流（不加磁场）时（1分），它的输出除了交流不等位电动势外，还有一直流电动势分量（1分），这电动势就
称为寄生直流电动势。
7、指示仪表的测量机构中，根据阻尼装置的阻尼力矩系数P
的大小，可使活动部分呈现三种状态。简要分析这三种状态。
（1）过阻尼状态：偏转的速度慢，偏转到平衡位置时不会出现摆动现象；（1.5分）
（2）欠阻尼状态：偏转速度较快，当偏转到平衡位置时，不能马上稳定下来，需要作一系列衰减周期性摆动才能稳定下来；（1.5分）
（3）临界阻尼状态：使活动部分能以较快的速度偏转，又不会在平衡位置附近摆动，而能直接稳定在平衡位置上。（2分）
四、综合题（本大题共2小题，每小题15
分。本大题满分共30分）。
1、热电偶的测量电路中，可接入仪表测量电动势的理论依据是什么定律？定律的内容是什么？试用热电偶基本
原理证明该定律。
热电偶测量电路中，可接入仪表测量电动势的理论
依据是中间导体定律。（5分）
证明如下：
如图所示，若三个结点温度均为T0，则回路中总热电动势为0000
()()()()0
A B C A B B C C A
E T E T E T E T
=++=（1）
若A、B结点温度为T，其余结点温度为T0，且T>T0，则
有
00
000
(,)()()()T T
ABC AB BC CA B A
T T
E T T E T E T E T dT dT
σσ
=+++-
??（2）
由式（1）可得
000
()[()()]
A B B C C A
E T E T E T
=-+
代入（2）可得
000 (,)()()()(,)
T
ABC AB AB B A AB
T
E T T E T E T dT E T T
σσ
=-+-=
?
（5分）
由此得到结论：导体A、B组成的热电偶，当引入第三个
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导体时，只要保持其两端温度相同，则对回路总电动势无影响，这就是中间导体定律。（5分）
2、画出差动电感传感器的带相敏整流的电桥电路，并分析当衔铁不动而外加电源U极性发生改变时，输出电压Uo的极性是否变化及其原因。
如图所
示：
当输入交流电压为
正半周，即A点电压为
正，B点为负时，VD1、
VD4导通，VD2、VD3截止。则在A→E→C→B支路中，C点电位因Z1增大而比平衡时降低；在A→F→D→B支路中，D点电位因Z2减小而比平衡时增高。所以D点电
（5分）位高于C点电位。(5分) 当输入交流电压为负半周，即A点电压为负，B点为正时，VD2、VD3导通，VD1、VD4截止。则在B→C→F→A支路中，C点电位因Z2的减小而比平衡时降低；在B→D→E→A支路中，D点电位因Z1增大而比平衡时增高。所以D点电位仍然高于C 点电位。(5分)
输出电压的极性不会改变。
如图所示：
当输入交流电压为正半周，即A点电压为正，B点为负时，VD1、VD4导通，VD2、VD3截止。则在A→E→C→B支路中，C点电位因Z1增大而比平衡时降低；在A→F→D→B支路中，D 点电位因Z2减小而比平衡时增高。所以D点电位高于C点电位。（5分）
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