红外检测技术复习题
1. 从事红外光谱研究、红在红外技术中,为便于对不同波长的红外光进行研究,一般将红外辐射分为哪四个区域？
近红外(波长λ=0.76～3um),中红外(λ=3～6um),中远红外(λ=6～2Oum),远红外(λ=20～1000um)。所谓远或近,是指红外辐射在电磁波谱中距离可见光的远、近,靠近可见光的为近红外区。
2. 外技术应用和研究中经常用到的，在大气中红外辐射透过率相对较高的3个“大气窗口”是？
这3个对太阳光谱吸收较弱的区段,即2～2.6um,3～5um,8～14um,大气相对说来是比较透明的,常称为“大气窗口”
3. 根据哪两个条件将红外辐射源分为电源和面源？
根据辐射源几何尺寸的大小及相距探测器的远近,可分为点源和面源。
4. 简述漫辐射的点光源辐射能传播的逆二次方定律。
作为漫辐射的点光源,它辐射出的能量是以球状向空间扩展的,距离辐射源S 为R 的球面上的辐射强度与R2成反比,这就是辐射能传播的逆二次方定律。
图1.7画出了在与点光源S 距离为R 和2R 的两个球面上,置有单位面积(如1cm 2)的检测器D 1,D 2。设点光源S 辐射于半球面内的全部红外线能量为Q,则检测器D 1,D 2接收到的辐射能分别为H l ,H 2,
212R
Q H π= 2228)2(2R
Q R Q H ππ==
二者之比为 2122
1=H H （1.11）
曲式(1.11)可见,单位面积上所接收到的辐射能是随距离的平方而衰减的。 该衰减特性表明,对于一定辐射能的红外光源,它的有效作用距离(当检测器灵敏度给定条件下)是有限的。为提高作用距离,或加大辐射能力度,或通过反射器(或透镜)将射线汇聚集中辐射出去。
图⒈7 点源的辐射和传播衰减
5. 什么是黑体？
绝对黑体是指一个物体对于任何波长的电磁辐射都全部吸收,且具有最大辐射
率的物体。它能够在任何温度下,全部吸收任何波长的人射辐射功率,即吸收率
1),(≡T B λα。黑体必然是最理想的辐射体。
实际上,在自然界中并不存在完全理想的黑体。但通过对理想物体的研究,可使
对所研究的问题得以简化。为了研究黑体辐射,人们用空腔开孔的容器来模拟
黑体辐射。
6. 简述普朗克定律和维恩位移定律、斯-波定律的关系
普朗克定律表示了在单位时间内从黑体表面的单位面积在半球面内所辐射的
能量对波长的分布关系
描述的是黑体辐射最大光谱辐出度与热力学温度0Κ的关系。该定律也是一
个由实验得出的经验公式。
斯-波定律黑体的积分辐射量MB(T)与它的热力学温度(K)的四次方成正比
7. 简述光源的基本作用
(1)可以在某一波长或某一波段提供一定的辐射能量
(2)在适当的的时间间隔内保持一定的光强度
(3)更多的时候作为载体，根据其中某个量的变化得到某个量
E = Ae jωt+φ
8. 光源按物理机理不同可以分为热光源与发光光源，请简要说明这两种光
源的工作机理。
热光源：利用物体热辐射原理制成的，发射连续光谱。
发光光源：利用气体放电原理制成的，把电能转换为辐射光能，它的辐射
特性由放电气体决定。如：氙灯。
9.
两束光要发生干涉，除需满足同偏振、同频率、相位差恒定外还需满足
时间相干性和空间相干性，请写出描述这两个条件的各量值。
时间相干性：由光源发射的光振动波列长度决定
相干长度L0 相干时间τ0
空间相干性：描述某一时刻，不同空间点处的光波场之间的相干性。
按空间点位置不同：纵向空间相干性和横向空间相干性
10.产生激光的必要条件是？激光器包括哪3部分？按工作物质的类型不同
分为哪四大类？
形成粒子数反转是产生激光或激光放大的必要条件，为了形成粒子数反转，须要对发光物质输入能量，我们称这一过程为激励、抽运或泵浦。
（1）激光工作物质
（2）泵浦源
（3）光学谐振腔
(1)固体激光器
(2)气体激光器
(3)液体激光器
(4)半导体激光器
11.红外探测器的定义，根据对辐射响应方式的不同可分为哪两大类？
分为热探测器和光子探测器两大类。
12.根据红外探测的具体要求，选用探测器时需依据的原则是什么？
①根据目标辐射光谱范围来选取探测器的响应波段;
②根据系统温度分辨率的要求来确定探测器的探测率和响应率;
③根据系统扫描速率的要求来确定探测器的响应时间;
④根据系统空间分辨率的要求和光学系统焦距来确定探测器的接收面积。
13.描述一个红外探测器的性能可以用许多参数,其最基本的是哪三个方面的
指标？
对辐射的探测能力、响应的波长范围和响应速度。
14.噪声等效功率用NEP表示，简述其定义。
噪声等效功率定义为:投射到探测器响应平面上的红外辐射功率所产生的电输出信号正好等于探测器本身的均方根噪声电压(或电流)时的辐射功率值,以NEP表示。上述定义表明,噪声等效功率就是为使探测器产生输出信噪比为1
所必须入射的红外辐射功率,即
15.在红外系统和其他元件中主要有哪六种基本噪声？研究噪声的目的是什
么？
在红外系统和其他元件中主要有六种基本噪声:
①热噪声; ②散粒噪声; ③产生-复合噪声;
④光子噪声; ⑤温度噪声; ⑥1/f噪声。
16.简述热电偶的工作原理。
热电偶是利用温差电现象制成的感温元件。
温差电现象是把两种不同的金属或半导体细丝(也有制成薄膜结构)连成一个封闭环，当一个接头吸热后其温度和另一个接头不同,环内就产生电动势。
17.红外光子探测器是利用光子效应制成的，分为哪两种?
光电导探测器光伏探测器
18.热探测器和光子探测器最大的区别是什么？
热探测器与光子探测器差别
1 热探测器响应与辐射波长无关，对任何波长的辐射都有响应,所以称热探测
器为无选择性探测器。
2 如果想对特定波段进行响应,需要在热探测器前加一滤波片将不需要的辐
射滤掉。
19.制冷器是红外传感器的主要组成部分,它主要有哪两方面的技术功能？
第一,制冷可保证探测器功能正常,或增加探测器的灵敏度;
第二,低温制冷可以减小来自滤光片、挡板及光学系统本身带来的热噪声。20.一般获得低温的方法有哪两种？
一般获得低温的方法有物理和化学两种
21.一个比较完整的红外仪器通常包括哪几个部分？简述其作用。
一个比较完整的红外仪器通常包括光学系统、调制盘、红外探测器、电子处理线路和显示记录装置等部分。其中,光学系统用于收集目标红外辐射并将它会聚到红外探测器上;调制盘对入射的连续红外辐射进行调制,使直流信号变成交流信号。在一些较精密的红外仪器中,还采用了参考黑体,在调制器阻断目标辐射期间,让探测器接收参考黑体的辐射,以作为辐射测量的基准。红外探测器接收经过调制的红外辐射,并转变成电信号。电子处理线路将来自探测器的电信号进行放大,并进行各种信号处理。显示记录装置将经过处理的信号进行显示和记录。
22.根据红外辐射计的光谱响应特性,可以把它分为哪几种类型？
(1)全辐射辐射计全辐射辐射计的探测器均匀地响应所有波段的辐射,而光学
系统对所有波长的入射辐射全部透过。它在常用红外光谱波段上有近似均匀的响应,输出与光学系统上的总辐照度成比例。
(2)宽通带/窄通带辐射计宽通带辐射计使用的探测器一般响应波段较宽,其响
应波段只由探测器的响应范围决定。窄通带辐射计又称滤波片辐射计。在红外探测器前面安放有一个红外滤光片,这种辐射计的响应将受红外滤光片通带的限制,可根据需要对滤光片通带进行选择,获得任意小的光谱区间。
(3)光谱辐射计光谱辐射计包括产生窄带辐射的单色仪和测量该辐射功率的
辐射计。光谱辐射计利用色散棱镜或衍射光栅进行分光,辐射光谱中每个小波段的辐射经过出射狭缝进人辐射计,光谱辐射计可以响应到极窄波长范围的功率。
23.比起接触式测温方法,红外测温具有哪些优点？
①非接触和远距离测量。红外测温仪是通过测量物体的红外辐射来确定物体
的温度,不需与被测物体接触,并可远距离测量,它特别适合于对高速运动体、旋转体、带电体及高温高压物体的温度测量。
②响应速度快。红外测温仪不像热电偶、温度计那样,需要与被测物体接触并
达到热平衡,而只要接收到目标的红外辐射即可定温，其响应时间在毫秒甚至微秒数量级。
③灵敏度高。因物体温度的微小变化就会引起辐射能量较大的变化，故红外
测温仪的可测温差很小,可达零点几摄氏度。
④测温范围广。红外测温仪可测的温度范围很广,可从负几十摄氏度到正几千
摄氏度。
24.选择红外光学材料时应考虑哪些主要性质？列出常见的几种红外光学材
料。
1光谱透射比2折射率和色散3自辐射性能4机械强度
5硬度6化学稳定性
?铝酸盐玻璃
?热压多晶氧化镁
?氧化铝
?聚乙烯
25.光纤作为最常见的光波导，是利用光的什么原理？
利用光的全反射原理
26.光纤的典型结构为多层同轴圆柱体，一般由哪几层构成？
光纤的典型结构为多层同轴圆柱体，一般由折射率较高的纤芯、折射率较低的包层以及涂敷层和护套构成。
27.分析光纤的导光原理主要有哪两种方法？
分析光纤的导光原理主要有两种方法：射线法和波动理论法。
28.按照是否需要外加能源驱动工作可以将光电子器件分为哪两类？
有源光电子器件
无源光电子器件
29.简述光隔离器的主要作用。
主要应用（作用）:
单向传输，阻挡背向光，
保护激光器、光纤放大器
30.热成像技术分为主动式和被动式成像技术，是按照什么区分的？
被动式红外成像技术（热成像技术））
利用物体自身的红外辐射摄取景物图像的技术
主动式红外成像技术
以红外辐射元照射物体，利用被反射的红外辐射摄取景物图像的技术
31.什么是红外变像管，由那几部份组成？
是一种先把红外光变成光电子，再把光电子转换为可见光的光-电-光装置。32.什么是红外导弹？
具有被动式自动寻的制导系统的导弹，一般称为红外导弹
33.红外对抗和反对抗的实质是什么？
红外对抗与反对抗实际上是红外制导技术与红外干扰技术间的竞争。
34.空-空红外导弹由哪几部分组成？
(1)导引装置（红外导引头）
(2)控制设备舱
(3)引信装置
(4)战斗部
(5)发动机
(6)弹翼
35.简单列举红外对抗中积极干扰和消极干扰的种类。
特性设备
36.红外反对抗中的抗干扰措施都有哪些？
1采用扫描技术
采用扫描技术，可使光学系统的瞬间视场大为减小，这样就能最大限度地限制背景和人为干扰进入光学系统，提高导引头抗红外干扰能力。
2采用多光谱技术
红外导引头的探测器在多种波段下工作，利用目标和干扰在不同波段中辐射特性的差异来鉴别目标，可识别伪装、排除干扰。
3采用红外热成像技术
与非成像探测器相比，红外成像探测器可以直观获取目标的外形或基本结构等丰富的目标信息，有效的识别目标或目标的特定部位，更为准确地识别伪装。
4发展激光主动成像雷达技术
5采用复合制导技术
6采用智能化寻的制导技术
37.在反雷达探测隐形技术中主要采取的三种技术措施是？
隐身外形技术、吸波材料技术和透波材料技术。
38.衡量红外保健品性能的特性参数是？
①所选材料在相应波段的发射率；
②保健用品内表面对中、远红外辐射的反射率
39.列举几种利用热成像技术在临床医学上的应用。
（1）肿瘤的早期诊断
（2）周围血管疾病的诊断
（3）下肢静脉交通枝或静脉瓣膜功能不全的诊断（4）脉管炎
（5）断肢（指）再植
（6）皮肤疾病
（7）针刺麻醉
关于计算的部分复习题 1、用标准压力表来校准工业压力表时，应如何选用标准压力表精度等级？可否用一台精度等级为0.2级，量程为0～25Mpa的标准来检验一台精度等级为1.5级，量程为0～2.5Mpa的压力表？为什么？ 答：选用标准压力表来校准工业压力表时，首先两者的量程要相近，并且标准表的精度等级要高于被校准表的精度等级，至少要高一个等级。题中的标准表精度等级为0.2级，量程为0～25Mpa，则该标准表可能产生的最大绝对误差为 Δmax1=(25-0)×0.2%=0.05(Mpa) 被校准表的精度等级为1.5等级，量程为0～2.5Mpa，其可能产生的最大绝对误差为 Δmax2=(2.5-0)×1.2%=0.0375(Mpa) 显然，Δmax1＞Δmax2,这种选择是错误的，因为虽然标准表精度等级较高，但是它的量程太大，故不符合选择的原则。 2、有一块压力表，其正向可测到0.6MPa，负向可测到-0.1MPa。现只校验正向部分，其最大误差发生在0.3MPa处，即上行和下行时，标准压力表的指示值分别为0.305MPa和0.295MPa。问该压力表是否符合准确度等级为1.5级的要求？ 答：该压力表的量程为 0.6-（-0.1）=0.7（MPa） 测量误差为Δ上=0.305-0.3=0.005（MPa），Δ下=0.3-0.295=0.005（MPa）
压力表的基本误差为0.005MPa ，满刻度相对误差为 %5.1%714.0%1007 .0005 .0max ?=?= δ 3、有一吊车的拉力传感器如右图所示。其中电阻 应变片R 1、R 2、R 3、R 4贴在等截面轴上。已知R 1、R 2、R 3、 R 4的标称阻值均为120Ω，桥路电压为2V ，重物质量为m ， 其引起R 1、R 2变化增量为1.2Ω。 （1）画出应变片组成的电桥电路。 （2）计算测得的输出电压和电桥输出灵敏度。 （3）说明R 3、R 4起到的作用。 答：（1）应变片组成如右图所示的半桥电路。 V V R R E R R R R R R R R R E U o 01.01202.1222)()()(223341111=Ω Ω?=?=? ??????++-+?+?+= （2）12 /==?= E R R U K o U （3）R 3、R 4可以进行温度补偿。 4、铜电阻的电阻值R 与温度t 之间的关系为)1(0t R R t α+=，在不同温度下，测得铜电阻的电阻值（如下表）。请用最小二乘法求0℃时的铜电阻的电阻值0R 和铜电阻的电阻温度系数α。
《传感器与检测技术》题库 一、名词解释 二、单项选择题 3.某采购员分别在三家商店购买100 kg大米.10 kg苹果.1 kg巧克力，发现均缺少约0.5 kg，但该采购员对卖巧克力的商店意见最大，在这个例子中，产生此心理作用的主要因素是 B 。 A.绝对误差 B.示值相对误差 C.满度相对误差 D.精度等级 4.在选购线性仪表时，必须在同一系列的仪表中选择适当的量程。这时必须考虑到应尽量使选购的仪表量程为欲测量的 C 左右为宜。 A.3 倍 B.1.0 倍 C.1.5 倍 D.0.75 倍 5.用万用表交流电压档(频率上限仅为 5 kHz)测量频率高达500 kHz.10 V左右的高频电压，发现示值还不到 2 V，该误差属于B 。 A.系统误差 B.粗大误差 C.随机误差 D.动态误差 6.用万用表交流电压档(频率上限仅为5 kHz)测量5号干电池电压，发现每次示值均为1.8 V，该误差属于 A 。 A.系统误差 B.粗大误差 C.随机误差 D.动态误差 7.重要场合使用的元器件或仪表，购入后需进行高、低温循环老化试验，其目的是为了 D 。
A.提高精度 B.加速其衰老 C.测试其各项性能指标 D. 提高可靠性 8.有一温度计，它的测量范围为0～200 ℃，精度为0. 5级，试求 该表可能出现的最大绝对误差为 A 。 A.1℃ B.0.5℃ C.10℃ D.200℃ 9.有一温度计，它的测量范围为0～200 ℃，精度为0.5 级，当示值 为20 ℃时的示值相对误差为 B A.1℃ B.5％ C.1％ D.10％ 10.有一温度计，它的测量范围为0～200 ℃，精度为0.5 级，当示 值为100 ℃时的示值相对误差为 C 。 A. 1℃ B.5％ C. 1％ D.10％ 11.欲测240 V左右的电压，要求测量示值相对误差的绝对值不大于 0.6%，若选用量程为 250 V电压表，其精度应选 B 级。 A. 0.25 B.0.5 C. 0.2 D.1.0 12.欲测240 V左右的电压，要求测量示值相对误差的绝对值不大于 0.6%，若选用量程为 300 V，其精度应选 C 级。 A.0.25 B. 0.5 C. 0.2 D.1.0 13.欲测240 V左右的电压，要求测量示值相对误差的绝对值不大于
1、测试装置的动态特性可以用_____传递_____________函数、_______频率响应___________函数和 单位脉冲响应 __________________函数进行数学描述。 2、信号的时域描述，以____时间________为独立变量；而信号的频域描述，以____频率________为独立变量。 4、测试技术的基本任务是___________________获取有用的信息____________________________________。 5、如果一个信号的最高频率为60Hz ，为了防止在时域采样过程中出现混叠现象，采样频率应该大于___120________Hz 。 6、金属电阻应变片与半导体应变片的主要区别在于：前者利用___导体形变______________引起的电阻变化，后者利用______半导体电阻率___________变化引起的电阻变化。 7、带通滤波器的上下限截止频率为fc2、fc1，其带宽B =____fc2-fc1____________；若其带宽为1/3倍频程则fc2 =______2____________fc1。 8、调幅是指一个高频的正（余）弦信号与被测信号____相乘_____________，使高频信号的幅值随被测信号的_________相乘__________而变化。信号调幅波可以看作是载波与调制波的________幅值_________ 。 9、相关滤波的工作原理是____同频相关不同频不行关/同频检测原理______________________________。 10、绘制周期信号)(t x 的单边频谱图，依据的数学表达式是_________________，而双边频 谱图的依据数学表达式是__________________________________。 11、当测试系统的输出)(t y 与输入)(t x 之间的关系为)()(00t t x A t y -=时，该系统能实现 不失真 测试。此时，系统的频率特性为=)(ωj H ______00t j e A ω-____________________________。 12、均方值2x ψ表示的是信号的强度，它与均值x μ、方差2x σ的关系是_____2x σ+__x μ2__________。 13、单位脉冲函数0()t t δ-与在0t 点连续的模拟信号()f t 的下列积分：dt t t t f )()(0-?∞ ∞-δ= ____1____________________。这性质称为_______积分筛选特性_________________。 14、某一阶系统的频率响应函数为121 )(+=ωωj j H ，输入信号2 sin )(t t x =，则输出信号)(t y 的频率为=ω__1/2__________，幅值=y ___2/1_________，相位=φ___ 45-_________。 15、满足测试装置不失真测试的频域条件是______A(W)=A0 _________________________ 和________61页________________。
安徽机电职业技术学院－学年第学期《自动检测技术及应用》期终考试试卷五卷 班级姓名学号教师 一、填空题（每空 1.5 分，共42分） 1、误差产生的原因和类型很多，根据造成误差的不同原因，有不同的分类方法， 按照性质可分为系统误差、粗大误差、随机误差三种。 2、微差法是零位发和偏差发的组合。先将被测量与一个已知标准量进行对比，不足部分再用偏差法测出。 3、应变片丝式敏感栅的材料是金属。为确保应变片的性能，对此类材料的 主要要求是：应变灵敏系数高，且为常数；电阻率大；电阻温度系数小。 4、目前我国生产两种初始电阻值分别为R 0= 100 欧姆与R = 50欧姆的铜热电 阻，它们对应的分度号分别为 Cu100 与 Cu50 。 5、被测体的电阻率ρ越大，相对导磁率μ越小，传感器线圈的激磁频率越小，则电涡流的轴向贯穿深度越大。 6、当吧两种材料的金属组成回路，并且两端的温度不同时，回路中将会产生 一定的电动势并产生电流，这种现象称为热电效应。 热电动势是由接触电动势和温差电动势组成。
7、由A、B导体组成的热电偶，当引入第三导体C时，只要 c两端的温度相同，则C导体的接入对回路总热电动势无影响，这就是中间导体定律。 8、压电式传感器不能测量频率太低被测量，更不能测量静态量。目前多用于加速度和动态的力或压力的测量。 二、选择题（每空 1.5 分，共18分） 1、在选购线性仪器时，必须在同一系列的仪表中选择适当的量程。这时必须考虑到应尽量使选购的仪表量程为欲测量的（ C ）左右为宜。 A．3倍 B．10倍 C．1.5倍 D．0.75倍 2、有一温度计，它的测量范围为0～200℃，精度为0.5级，试求： 1）该表可能出现的最大绝对误差为（ A ）。 A. 1℃ B. 0.5℃ C. 10℃ D. 200℃ 2）当示值为20℃时的示值相对误差为（B ），100℃时的示值相对误差为（ C ）。 A. 1℃ B. 5％ C. 1％ D. 10％ 3、湿敏电阻用交流电作为激励电源是为了（ B ）。 A. 提高灵敏度 B. 防止产生极化、电解作用 C. 减小交流电桥平衡难度 D. 节约用电 4、（ C ）的数值越大，热电偶的输出热电动势就越大。 A．热端直径 B．热端和冷端的温度 C．热端和冷端的温差 D．热电极的电导率 5、螺线管式自感传感器采用差动结构是为了（ B ）。 A. 加长线圈的长度从而增加线性范围 B. 提高灵敏度，减小温漂 C. 降低成本 D. 增加线圈对衔铁的吸引力 6、电涡流探头的外壳用（ B ）制作较为恰当。 A．不锈钢 B．塑料 C．黄铜 D．玻璃 7、利用湿敏传感器可以测量（B ）。 A. 空气的绝对湿度 B. 空气的相对湿度 C. 空气的温度 D. 纸张的含水量 8、霍尔元件采用恒流源激励是为了（ D ）。
一、选择题 1.传感器的线性范围愈宽，表明传感器工作在线性区域内且传感器的（A） A.工作量程愈大C.精确度愈高 B.工作量程愈小D.精确度愈低 2.属于传感器动态特性指标的是（B） A.固有频率C.阻尼比 B.灵敏度D.临界频率 3.封装在光电隔离耦合器内部的是（D） A两个光敏二极管 C一个光敏二极管和一个光敏三极管B两个发光二极管 D一个发光二极管和一个光电三极管 4.适合在爆炸等极其恶劣的条件下工作的压力传感器是（B） A.霍尔式C.电感式 B.涡流式D.电容式 5.当某晶体沿一定方向受外力作用而变形时，其相应的两个相对表面产生极性相反的电荷，去掉外力时电荷消失，这种现象称为（D） A压阻效应B应变效应C霍尔效应D压电效应 6.热电偶式温度传感器的工作原理是基于（B） A.压电效应C.应变效应 B.热电效应D.光电效应 7.矿灯瓦斯报警器的瓦斯探头属于（A） A.气敏传感器C.湿度传感器 B.水份传感器D.温度传感器 8.高分子膜湿度传感器用于检测（D） A.温度C.绝对湿度 B.温度差D.相对湿度 9.下列线位移传感器中，测量范围最大的类型是（B） A自感式B差动变压器式C电涡流式D变极距电容式10. ADC0804是八位逐次逼近型的（B） A.数/模转换器C.调制解调器 B.模/数转换器D.低通滤波器 11.热电偶的热电动势包括（A） A接触电势和温差电势B接触电势和非接触电势
C非接触电势和温差电势D温差电势和汤姆逊电势 12. 为了进行图像处理，应当先消除图像中的噪声和不必要的像素，这一过程称为（C） A 编码 B 压缩 C 前处理 D 后处理 13热敏电阻式湿敏元件能够直接检测（B） A相对湿度B绝对湿度C温度D温度差 14衡量在同一工作条件下，对同一被测量进行多次连续测量所得结果之间的不一致程度的指标是（A） A.重复性C.线性度 B.稳定性D.灵敏度 15热电偶传感器通常利用电桥不平衡原理进行补偿，其作用是（C） A扩大量程B提高灵敏度C确保测量精度D提高测量速度 16.便于集成化的有源带通滤波器由运算放大器和（A） A RC网络组成 B LC网络组成 C RL网络组成 D RLC网络组成 17.在下列传感器中，将被测物理量的变换量直接转换为电荷变化量的是（A）A压电传感器B电容传感器C电阻传感器D电感传感器 18.灵敏度高，适合测量微压，频响好，抗干扰能力较强的压力传感器是（A） A.电容式C.电感式 B.霍尔式D.涡流式 19.适合于使用红外传感器进行测量的被测物理量是（D） A厚度B加速度C转速 D 温度 20.欲检测金属表面裂纹采用的传感器是（B） A压磁式B电涡流式C气敏式D光纤式 21.相邻信号在导线上产生的噪声干扰称为（B） A电火花干扰B串扰C共模噪声干扰D差模噪声干扰
检测技术—复习 1、石英晶体为例简述压电效应产生的原理 答：石英晶体在沿一定的方向受到外力的作用变形时，由于内部电极化现象同时在两个表面上产生符号相反的电荷，当外力去掉后，恢复到不带电的状态；而当作用力方向改变时，电荷的极性随着改变。晶体受力所产生的电荷量与外力的大小成正比。这种现象称为正压电效应。反之，如对石英晶体施加一定变电场，晶体本身将产生机械变形，外电场撤离，变形也随之消失，称为逆压电效应。 石英晶体整个晶体是中性的，受外力作用而变形时，没有体积变形压电效应，但它具有良好的厚度变形和长度变形压电效应。 2、如图所示变压器式传感器差分整流电路全波电压输出原理图，试分析其工作原理。 答：假设某瞬间载波为正半周，此时差动变压器两次级线圈的相位关系为a 正b 负、c 正d 负，则由上线圈供电的电流路径为a →1→2→9→11→4→3→b ，电容C 1两端的电压为U 24。同理，电容C 2两端的电压为U 68。差动变压器的输出电压为上述两电压的代数和。即 U 2= U 24-U 68 同理，当某瞬间为负半周时，即两次级线圈的相位关系为a 负b 正、c 负d 正，按上述类似的分析，可得差动变压器输出电压U 2的表达式仍为上式。 当衔铁在零位时，因为U 24=U 68，所以U 2=0；当衔铁在零位以上时，因为U 24> U 68，有U 2>0; 当衔铁在零位以下时，因为U 24< U 68，有U 2<0; 3、证明①（线性）电位器式传感器由于测量电路中负载电阻R L 带来的负载误差 ％％＝10011 1100U U U 0L 0L ??? ????+-?-= r)-mr(1δ，假设max x R R r =；L max R R m =。
自动检测技术复习题 1、 检测系统由那几部分组成？说明各部分的作用。 答： 传感器：它的作用是感受指定被测参量的变化并按照一定规律转换成一个相应的便于传递的输出 信号. 信号调理：作用是对传感器输出的微弱信号进行检波,转换,滤波,放大,等,以方便检测系统后续处 理或显示. 记录、显示：被测参量数值大小由光指示器或指针在标尺上的相对位置来表示和记录的或以数字 形式直接显示和记录出被测参量数值的大小，主要作用是使人们了解检测数值的大 小或变化的过程。 2、 什么是测量误差？测量误差有几种表示方法？各有什么用途？ 答：1. 测量结果与测量的真值之间的差异，称为测量误差。 2.⑴绝对误差：它反映测量值偏离真值的大小，： ⑵相对误差：它是绝对误差与测量值或多次测量的平均值的比值， ⑶引用误差：仪表某一刻度点读数的绝对误差Δ比上仪表量程上限，并用百分数表示。 ⑷标称误差：标称误差=（最大的绝对误差）/量程 x 100% ⑸附加误差：计量器具在非标准条件下所增加的误差 3、 测量误差按其出现的规律可分为几种？ 答：可分为系统误差、疏忽误差、随机误差； 4、 产生系统误差的常见原因有那些？常用的减少系统误差的方法有那些？ 答：产生系统误差的常见原因：由于测量设备、测量方法的不完善和测量条件的不稳定而引起的。 系统误差的消除方法： (1)对测量仪表进行校正 在准确度要求较高的测量结果中，引入校正值进行修正。 (2)消除产生误差的根源 即正确选择测量方法和测量仪器，尽量使测量仪表在规定的使用条件下工作，消除各种外界因素造成的影响。 采用特殊的测量方法 如正负误差补偿法、替代法等。例如，用电流表测量电流时，考虑到外磁场对读数的影响，可以把电流表转动180度，进行两次测量。在两次测量中，必然出现一次读数偏大，而另一次读数偏小，取两次读数的平均值作为测量结果，其正负误差抵消，可以有效地消除外磁场对测量的影响。 5、被测介质的实际温度为300℃，现用一台量程为0-400℃的仪表测量，示值为298℃，求得测量的绝对误差？ 解： 298-300=-2℃ 引用误差为 ?--04002 100%=-0.5%
《传感器与检测技术》试题 一、填空：（20分） 1，测量系统的静态特性指标主要有线性度、迟滞、重复性、分辨力、稳定性、温度稳定性、各种抗干扰稳定性等。（2分） 2.霍尔元件灵敏度的物理意义是表示在单位磁感应强度相单位控制电流时的霍尔电势大小。 3、光电传感器的理论基础是光电效应。通常把光线照射到物体表面后产生的光电效应分为 三类。第一类是利用在光线作用下光电子逸出物体表面的外光电效应,这类元件有光电管、 光电倍增管；第二类是利用在光线作用下使材料部电阻率改变的光电 效应，这类元件有光 敏电阻；第三类是利用在光线作用下使物体部产生一定方向电动势的光生伏特效应，这类元 件有光电池、光电仪表。 4.热电偶所产生的热电势是两种导体的接触电势和单一导体的温差电势组成的，其表达式为 Eab （T ，To ）=T B A T T B A 0d )(N N ln )T T (e k 0σ-σ?+-。在热电偶温度补偿中补偿导线法（即冷端延长线法）是在连接导线和热电偶之间，接入延长线，它的作用是将热电偶的参考端移 至离热源较远并且环境温度较稳定的地方，以减小冷端温度变化的影响。 5.压磁式传感器的工作原理是：某些铁磁物质在外界机械力作用下，其部产生机械压力，从 而引起极化现象，这种现象称为正压电效应。相反，某些铁磁物质在外界磁场的作用下会产 生机械变形，这种现象称为负压电效应。（2分） 6. 变气隙式自感传感器，当街铁移动靠近铁芯时，铁芯上的线圈电感量（①增加②减小③ 不变）（2分） 7. 仪表的精度等级是用仪表的（① 相对误差 ② 绝对误差 ③ 引用误差）来表示的（2分） 8. 电容传感器的输入被测量与输出被测量间的关系，除（① 变面积型 ② 变极距型 ③ 变 介电常数型）外是线性的。（2分） 9. 电位器传器的（线性），假定电位器全长为Xmax, 其总电阻为Rmax ，它的滑臂间的阻值 可以用Rx = （① Xmax/x Rmax,②x/Xmax Rmax ,③ Xmax/XRmax ④X/XmaxRmax ）来计算， 其中电阻灵敏度Rr=（① 2p(b+h)/At , ② 2pAt/b+h, ③ 2A(b+b)/pt, ④ 2Atp(b+h)） 1、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增大，②减小，③不变）。 2、在平行极板电容传感器的输入被测量与输出电容值之间的关系中，（①变面积型， ②变极距型，③变介电常数型）是线性的关系。 3、在变压器式传感器中，原方和副方互感M 的大小与原方线圈的匝数成（①正比， ②反比，③不成比例），与副方线圈的匝数成（①正比，②反比，③不成比例），与回路中磁 阻成（①正比，②反比，③不成比例）。 4、传感器是能感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置， 传感器通常由直接响应于被测量的敏感元件 和产生可用信号输出的转换元件以及相应的信 号调节转换电路组成。 5、热电偶所产生的热电热是由两种导体的接触电热和单一导体的温差电热组成。 2、电阻应变片式传感器按制造材料可分为① _金属_ 材料和②____半导体__体材 料。它们在受到外力作用时电阻发生变化，其中①的电阻变化主要是由 _电阻应变效应 形 成的，而②的电阻变化主要是由 温度效应造成的。 半导体 材料传感器的灵敏度较大。 3、在变压器式传感器中，原方和副方互感M 的大小与 绕组匝数 成正比，与 穿过 线圈的磁通_成正比，与磁回路中 磁阻成反比，而单个空气隙磁阻的大小可用公式 __ 表示。 1.热电偶所产生的热电势是由两种导体的接触电势和单一导体的温差电势组成的，其表达式 为E ab （T,T o ）=T B A T T B A 0d )(N N ln )T T (e k 0σ-σ?+-。在热电偶温度补偿中，补偿导线法（即冷端延长线法）是在连接导线 和热电偶之间，接入延长线它的作用是将热电偶的参 考端移至离热源较远并且环境温度较稳定的地方，以减小冷端温度变化的影响。（7分） 3.电位器或电阻传感器按特性不同，可分为线性电位器和非线性电位器。线性电位器的
信号部分 1 试判断下述结论的正误。 （ 1 ）凡频谱是离散的信号必然是周期信号。 （ 2 ）任何周期信号都由频率不同，但成整倍数比的离散的谐波叠加而成。（ 3 ）周期信号的频谱是离散的，非周期信号的频谱也是离散的。 （ 4 ）周期单位脉冲序列的频谱仍为周期单位脉冲序列。 （ 5 ）非周期性变化的信号就是随机信号。 （ 6 ）非周期信号的幅值谱表示的是其幅值谱密度与时间的函数关系。（ 7 ）信号在时域上波形有所变化，必然引起频谱的相应变化。 （ 8 ）各态历经随机过程是平稳随机过程。 （ 9 ）平稳随机过程的时间平均统计特征等于该过程的集合平均统计持征。（ 10 ）两个周期比不等于有理数的周期信号之和是周期信号。 （ 11 ）所有随机信号都是非周期信号。 （ 12 ）所有周期信号都是功率信号。 （ 13 ）所有非周期信号都是能量信号。 （ 14 ）模拟信号的幅值一定是连续的。 （ 15 ）离散信号即就是数字信号。 2 对下述问题，选择正确答案填空。 （ 1 ）描述周期信号的数学工具是( ) 。 A. 相关函数 B. 傅氏级数 C. 拉氏变换 D. 傅氏变换 （ 2 ）描述非周期信号的数学工具是( ) 。 A. 三角函数 B. 拉氏变换 C. 傅氏变换 D. 傅氏级数 （ 3 ）时域信号持续时间压缩，则频域中低频成分( ) 。 A. 不变 B. 增加 C. 减少 D. 变化不定
（ 4 ）将时域信号进行时移，则频域信号将会( ) 。 A. 扩展 B. 压缩 C. 不变 D. 仅有相移 （ 5 ）概率密度函数在( )域、相关函数是在( )域、功率谱密度函数是在( )域上来描述的随机信号 A. 时间 B. 空间 C. 幅值 D. 频率 3 指出题图 3 所示的信号时域波形时刻与时刻频谱（幅值谱）有无变化，并说明原因。 题 3 图题 6 图 4 判断下列序列是否是周期函数。如果是，确定其周期。 （ 1 ）；（ 2 ）。 5 有一组合信号，系由频率分别为 724Hz 、 44Hz 、 5005410Hz 及 600Hz 的相同正弦波叠加而成。求该信号的周期 T 。 6 求题 6 图所示，非对称周期方波信号的傅里叶级数，并绘出频谱图。 7 求题 7 图所示三角波信号的傅里叶级数，并绘出频谱图。 答案： 1. 判断题
1、检测仪表有哪几个基本的组成部分？各部分起什么作用。 答：检测仪表的组成：传感器+变送放大机构+显示器。1.传感器直接与被测量对象相联系，感受被测参数的变化，并将被测参数信号转换成相应的便于进行测量和显示的信号输出。2.变放大机构将感受件输出的信号直接传输给显示器或进行放大和转换，使之成为适应显示器的信号。 2、检测仪表的常用技术性能有哪些？ 答：精度、变差、灵敏度和灵敏限、线性度、死区 3、按误差的来源分类，有哪几类？各类有何特点？ 答：1检测系统误差 2随机误差 3 疏忽误差 系统误差的误差的特点是测量结果向一个方向偏离，其数值按一定规律变化。 随机误差的特点是相同条件下，对同一物理量进行多次测量，由于各种偶然因素，会出现测量值时而便大时而偏小的误差现象。随机误差既不能用实验方法消除，也不能修正，虽然他的变化无一定规律可循，但是在多次重复测量时，总体服从统计规律。 疏忽误差是指在一定的测量条件下，测得的值明显偏离其真值，既不具有确定分布规律，也不具有随机分布规律的误差，疏忽误差是由于测试人员对仪器不了解或因思想不集中，粗心大意导致错误的读数，使测量结果明显的偏离了真值的误差。 4 * 、说明弹簧管压力表的具体结构；使用中如何选择？ 答：弹簧压力表也由外壳部分、指针、刻度盘。弹簧管、弯管、和传动机构等六个主要部分主成。弹簧管的内腔为封闭形式，外界压力作用于弹簧管外侧，使弹簧管变形，由传动机构带动指针转动指出环境压力。 压力表的选用原则：主要考虑量程、精度和型 5 * 、常用热电偶有哪几种？比较说明其主要的特点。 答：常用热电偶有：S （铂铑— 铂）、K （镍铬—镍硅）、E （镍铬—铜镍）三种 S 型的特点是熔点高，测温上限高，性能稳定、精度高、100度以下热电势极小，所以可不必考虑冷端温度补偿，价昂，热电势小，线性差，只适合于高温域的测量；K 型特点是热电势大，线性好，稳定性好，价廉，但材料较硬、在1000度以上长期使用会引起热电势漂移，多用于工业测量；E 型特点，热电势比K 型热电偶大50% 左右，线性好，耐高湿度，价廉，但不能用于还原性气氛，多用于工业测量。 6*、热电偶使用中为何常用补偿导线？补偿导线选择有什么条件？ 答：使用补偿导线的作用，除了将热电偶的参考端从高温处移到环境温度相对稳定的地方外，同时能节约大量的价格较贵的金属和性能稳定的稀有金属，使用补偿导线也便于安装和线路铺设，用较粗直径和导电系数大的补偿导线代替电极，可以减少热电偶回路电阻以便于动圈式显示仪表的正常工作和自动控制温度。 条件：○ 1补偿导线的热电特性要与热电偶相同或相近；②材料价格比相应热偶低，来源丰富。 使用补偿导线注意问题：1、补偿导线只能在规定温度范围内与热电偶的热电势相等或相近2、不同型号的热电偶有不同的补偿导线3、热电偶和补偿导线的接口处要保持同温度4、补偿导线有正、负级，需分别与热电偶正、负极相连 5、补偿导线的作用只是延伸热电偶的自由端，当自由端的温度不等于0时，还需进行其他补偿和修正。 7*、热电偶冷端温度有哪些补偿方法？ 答：冷端温度补偿的方法有：1、补偿导线法；2、计算修正法；3、自由端恒温法；4、补偿电桥法；5、仪表零点调整法 8*、常用热电阻有哪些？写出各分度号。 答：常用的热电阻有：铂电阻（Pt10、Pt100），铜电阻（Cu50、Cu100） 9、热电偶测温系统组成中需要注意哪些问题？ 答：使用热电偶组成一个温度检测系统，主要有两种情况，一是热电偶直接与显示仪表相连，显示仪表显示被测温度值，二是、热电偶先接到热电偶温度变送器，变送器输出的标准信号与被测温度呈线性对应关系，并送到显示仪表显示温度值。对于第一种情况，显示仪表必须要与热电偶配套使用。对于第二种情况，温度变送器也必须要和热电偶配套使用，必须包含与热电偶对应的自由端温度补偿器，补偿器产生的电势连同热电偶一齐作为显示仪表的输入信号，由于热电势与温度之间是一个非线性关系，因此显示表的标尺上的温度刻度也是非线性的。 10 * 、写出节流式流量计的流量公式，并说明公式中各符号表示什么？ 流量方程：P A q v ?=102ραε P A q m ?=102ραε α：流量系数 ε：可膨胀系数 ρ：节流前密度 0A ：接流体开孔面 P ?：差压
第一章传感器基础 l.检测系统由哪几部分组成? 说明各部分的作用。 答：一个完整的检测系统或检测装置通常是由传感器、测量电路和显示记录装置等几部分组成，分别完成信息获取、转换、显示和处理等功能。当然其中还包括电源和传输通道等不可缺少的部分。下图给出了检测系统的组成框图。 检测系统的组成框图 传感器是把被测量转换成电学量的装置，显然，传感器是检测系统与被测对象直接发生联系的部件，是检测系统最重要的环节，检测系统获取信息的质量往往是由传感器的性能确定的，因为检测系统的其它环节无法添加新的检测信息并且不易消除传感器所引入的误差。 测量电路的作用是将传感器的输出信号转换成易于测量的电压或电流信号。通常传感器输出信号是微弱的，就需要由测量电路加以放大，以满足显示记录装置的要求。根据需要测量电路还能进行阻抗匹配、微分、积分、线性化补偿等信号处理工作。 显示记录装置是检测人员和检测系统联系的主要环节，主要作用是使人们了解被测量的大小或变化的过程。 2.传感器的型号有几部分组成，各部分有何意义? 依次为主称（传感器）被测量—转换原理—序号 主称——传感器，代号C； 被测量——用一个或两个汉语拼音的第一个大写字母标记。见附录表2； 转换原理——用一个或两个汉语拼音的第一个大写字母标记。见附录表3； 序号——用一个阿拉伯数字标记，厂家自定，用来表征产品设计特性、性能参数、产品系列等。若产品性能参数不变，仅在局部有改动或变动时，其序号可在原序号后面顺序地加注大写字母A、B、C等，（其中I、Q不用）。 例：应变式位移传感器：C WY-YB-20；光纤压力传感器：C Y-GQ-2。 3.测量稳压电源输出电压随负载变化的情况时，应当采用何种测量方法? 如何进行? 答：测定稳压电源输出电压随负载电阻变化的情况时，最好采用微差式测量。此时输出电压认可表示为U0，U0=U+△U，其中△U是负载电阻变化所引起的输出电压变化量，相对U来讲为一小量。如果采用偏差法测量，仪表必须有较大量程以满足U0的要求，因此对△U，这个小量造成的U0的变化就很难测准。测量原理如下图所示： 图中使用了高灵敏度电压表——毫伏表和电位差计，R r和E分别表示稳压电源的内阻和电动势，凡表示稳压电源的负载，E1、R1和R w表示电位差计的参数。在测量前调整R1使电位差计工作电流I1为标准值。然后，使稳压电源负载电阻R1为额定值。调整RP的活动触点，使毫伏表指示为零，这相当于事先用零位式测量出额定输出电压U。正式测量开始后，只需增加或减小负载电阻R L的值，负载变动所引起的稳压电源输出电压U0的微小波动值ΔU，即可由毫伏表指示出来。根据U0=U+ΔU，稳压电源输出电压在各种负载下的值都可以准确地测量出来。微差式测量法的优点是反应速度快，测量精度高，特别适合于在线控制参数的测量。
一、选择 1．把连续时间信号进行离散化时产生混迭的主要原因是（ ） a.记录时间太长； b.采样时间间隔太宽； c.记录时间太短； d. 采样时间间隔太窄 2.下述参量的测量属于间接测量法的是（ ） a.用天平测量物体质量； b.用弹簧秤称物体重量； c.声级计测声强级； d.线圈靶测速 3．磁感应测速传感器中的速度线圈之所以用两个线圈串联而成，其作用主要为（ ） a.提高传感器的灵敏度及改善线性； b. 提高传感器的灵敏度及改善频响特性； c.改善传感器的频响特性及补偿永久磁铁在线圈铁心垂直方向上的微小跳动对感应电动势的影响； d.提高传感器的灵敏度及补偿永久磁铁在线圈铁心垂直方向上的微小跳动对感应电动势的影响； 4.表示随机信号中动态分量的统计常数是（ ） a.均方值； b.均值； c.均方差； d.概率密度函数 5．半导体应变片是根据（ ）原理工作的。 a.电阻应变效应； b.压电效应； c.热阻效应； d.压阻效应 6.压电式加速度计测量系统的工作频率下限取决于（ ） a.压电测压传感器的力学系统的频率特性； b.压电晶体的电路特性； c.测量电路的时间常数； d.放大器的时间常数τ 7．二阶系统中引入合适的阻尼率的目的是（ ） a.使得系统输出值稳定； b.使系统不共振； c.获得较好的幅频、相频特性； d.获得好的灵敏度 8．带通滤波器所起的作用是只允许（ ）通过。 a.低频信号； b.高频信号； c.某一频带的信号； d.所有频率分量信号 9．压电加速度测量系统的工作频率下限取决于（ ） a.加速度力学系统的频率特性； b. 压电晶体的电路特性； c. 测量电路的时间常数 10. 自相关函数是一个（ ）函数 a.奇函数； b.偶函数； c.非奇非偶函数； d. 三角函数 11．在光作用下，使物体的内部产生定向电动势的现象，称（ ）效应。 a.内光电； b.外光电； c.热电； d.阻挡层光电 12．（ ）传感器是根据敏感元件材料本身的物理性质变化而工作的。 a.差动变压器式； b.变间隙电容式； c.变阻器式； d. 电压式 13．半导体热敏电阻的电阻温度系数α可用下式（ ）表示（已知半导体热敏电阻与温度系数关系可用T B Ae R =描述） a.α=dT R dR ；b. α=2T B ；c. α=2T A ；d. α=00111ln ln T T R R --(R 1,R 0分别是温度T 1,T 0时的电阻值) 14．如果一信号的自相关函数R x (τ)是一定周期性不衰减，则说明该信号（ ） a.均值不为0； b.含周期分量； c.是各态历经的 ； d.是各态不历经的 15．用方程法求解回归直线时，误差最小的方法是（ ）
命题方式：单独命题 《传感器与检测技术》课程期末考试试题A 专业、班级：姓名：学号： 共8 页第1 页
二、简答题（每题6 分，6 小题，共36 分）。 1. 如何提高电阻应变片测量电桥的输出电压灵敏度和线性度？ 2. 请列举一个开环检测系统例子和一个闭环检测系统例子，作出这两个例子的检测系统框图，说明开环检测系统和闭环检测系统各有哪些特点？ 3. 什么是磁阻效应？简述磁敏二极管的工作原理，并比较磁敏二极管与磁敏三极管的不同特点。 共8 页第2 页
4. 电容测厚仪用于测量金属带材在轧制过程中的厚度的检测，请根据图 1 说明电容板材在线测厚仪的工作原理。 图1 5. 试说明光导纤维传光的原理和条件。 6. 如果要测量物体重量可以选用哪两种传感器？分别画出两种传感器的测量原理图，并比较这两种不同传感器转换原理的异同。 共8 页第3 页
1.（10 分）用 K 型热电偶（镍铬-镍硅）测量炉温，已知热电偶冷端温度 t0=20o C, E AB(20o C,0o C)=0.860mV,用电子电位差计测得 E AB(t,20o C)= 2.695mV。 （1）求炉温 t（表 1 为 K 型热电偶分度表）。 （2）计算炉温的过程应用了热电偶的什么原理或定律？ 表1 2. （10 分）有四台测温仪表量程均为 600℃，精度等级分别为 5.0 级、2.5 级、1.5 级和1.0 级，现要测量温度为400℃的物体，允许相对误差不超过 3.5%，问选用哪一台最适合？（从精度和经济性综合考虑） 共8 页第4 页
1. （16 分）详细论述一种新型传感器的原理与应用（不局限于教材），要求： （1）画出这种新型传感器的原理图并有文字说明。 （2）详细分析这种新型传感器应用了哪些传感器的基本原理和定律？ （3）运用传感器与检测技术的基础知识，详细论述这种传感器的特性，并指出新颖在什么地方？ （4）论述这种新型传感器的应用领域、现状、前景等应用情况。 共8 页第5 页
第一章 l.检测系统由哪几部分组成? 说明各部分的作用。 答：一个完整的检测系统或检测装置通常是由传感器、测量电路和显示记录装置等几部分组成，分 别完成信息获取、转换、显示和处理等功能。当然其中还包括电源和传输通道等不可缺少的部分。 下图给出了检测系统的组成框图。 检测系统的组成框图 传感器是把被测量转换成电学量的装置，显然，传感器是检测系统与被测对象直接发生联系的 部件，是检测系统最重要的环节，检测系统获取信息的质量往往是由传感器的性能确定的，因为检 测系统的其它环节无法添加新的检测信息并且不易消除传感器所引入的误差。 测量电路的作用是将传感器的输出信号转换成易于测量的电压或电流信号。通常传感器输出信 号是微弱的，就需要由测量电路加以放大，以满足显示记录装置的要求。根据需要测量电路还能进 行阻抗匹配、微分、积分、线性化补偿等信号处理工作。 显示记录装置是检测人员和检测系统联系的主要环节，主要作用是使人们了解被测量的大小或变化 的过程。 2.某线性位移测量仪，当被测位移由4.5mm 变到5.0mm 时，位移测量仪的输出电压由 3.5V 减至 2.5V ，求该仪器的灵敏度。 解：该仪器的灵敏度为 25.40.55 .35.2-=--=S mV/mm 3.某测温系统由以下四个环节组成，各自的灵敏度如下： 铂电阻温度传感器： 0.45Ω/℃ 电桥： 0.02V/Ω 放大器： 100(放大倍数) 笔式记录仪： 0.2cm/V 求：(1)测温系统的总灵敏度； (2)记录仪笔尖位移4cm 时，所对应的温度变化值。 解： （1）测温系统的总灵敏度为 18.02.010002.045.0=???=S cm/℃ （2）记录仪笔尖位移4cm 时，所对应的温度变化值为 22.2218.04 ==t ℃ 4.有三台测温仪表，量程均为0~800℃，精度等级分别为2.5级、2.0级和1.5级，现要测量500℃的 温度，要求相对误差不超过2.5％，选那台仪表合理? 解：2.5级时的最大绝对误差值为20℃，测量500℃时的相对误差为4％；2.0级时的最大绝对误差 值为16℃，测量500℃时的相对误差为3.2％；1.5级时的最大绝对误差值为12℃，测量500℃时的 相对误差为2.4％。因此，应该选用1.5级的测温仪器。 5.什么是系统误差和随机误差?正确度和精密度的含义是什么? 它们各反映何种误差? 答：系统误差是指在相同的条件下，多次重复测量同一量时，误差的大小和符号保持不变，或按照
检测技术—复习 1、石英晶体为例简述压电效应产生的原理 答：石英晶体在沿一定的方向受到外力的作用变形时，由于内部电极化现象同时在两个表面上产生符号相反的电荷，当外力去掉后，恢复到不带电的状态；而当作用力方向改变时，电荷的极性随着改变。晶体受力所产生的电荷量与外力的大小成正比。这种现象称为正压电效应。反之，如对石英晶体施加一定变电场，晶体本身将产生机械变形，外电场撤离，变形也随之消失，称为逆压电效应。 石英晶体整个晶体是中性的，受外力作用而变形时，没有体积变形压电效应，但它具有良好的厚度变形和长度变形压电效应。 2、如图所示变压器式传感器差分整流电路全波电压输出原理图，试分析其工作原理。 答：假设某瞬间载波为正半周，此时差动变压器两次级线圈的相位关系为a 正b 负、c 正d 负，则由上线圈供电的电流路径为a →1→2→9→11→4→3→b ，电容C 1两端的电压为U 24。同理，电容C 2两端的电压为U 68。差动变压器的输出电压为上述两电压的代数和。即 U 2= U 24-U 68 同理，当某瞬间为负半周时，即两次级线圈的相位关系为a 负b 正、c 负d 正，按上述类似的分析，可得差动变压器输出电压U 2的表达式仍为上式。 当衔铁在零位时，因为U 24=U 68，所以U 2=0；当衔铁在零位以上时，因为U 24> U 68，有U 2>0; 当衔铁在零位以下时，因为U 24< U 68，有U 2<0; 3、证明①（线性）电位器式传感器由于测量电路中负载电阻R L 带来的负载误差 ％％＝10011 1100U U U 0L 0L ??? ????+-?-= r)-mr(1δ，假设max x R R r =；L max R R m =。 4、试证明热电偶的中间导体定律 答：要证明本定律，只要证明E ABC （T,T 0）=E AB (T,T 0); 式一 所以有： 回路总电势为E ABC (T,T 0)=f AB (T)+f BC (T 0)+f CA (T 0) 式二 当T=T 0，总电势为零，故有E ABC (T,T 0)=f AB (T 0)+f AB (T 0)+f CA (T 0) 即f BC (T 0)+f CA (T 0)=- f AB (T ，T 0) 式三 式三代入式二得 E ABC (T,T 0)=f AB (T)- f AB (T 0)= E AB (T,T 0); 所以式一得证， 5、由热电偶工作原理可知，热电偶输出热电势和工作端与冷端的温差有关，在实际的测 量过程中，要对热电偶冷端温度进行处理，经常使用能自动补偿冷端温度波动的补偿电桥，如图所示，试分析此电路的工作原理 答：补偿电桥法是一种利用电桥输出电压抵消热电偶冷端温度变化的温度补偿方法，图中补偿电桥与热电偶冷端处在相同的温度环境下，其中1R 、2R 、3 R 用电阻温度系数极 小的锰铜丝绕制，且阻值相等，即 3 21R R R ==； t R 用铜导线绕制，作补偿电阻(2分)。 使用时，用延伸导线将热电偶冷端延伸至补偿电桥处，使补偿电桥与热电偶冷端感受同一温度 n T 。选择 3 210R R R R t ===，使电桥处于平衡状态，电桥输出ab U 为零(2分)；
选择题答案 1.单项选择题 1）某压力仪表厂生产的压力表满度相对误差均控制在0.4%~0.6%，该压力表的精度等级应定为__C__级，另一家仪器厂需要购买压力表，希望压力表的满度相对误差小于0.9%，应购买__B__级的压力表。 A. 0 .2 B. 0 .5 C. 1 .0 D. 1.5 2）某采购员分别在三家商店购买100kg大米、10kg苹果、1kg巧克力，发现均缺少约0.5kg，但该采购员对卖巧克力的商店意见最大，在这个例子中，产生此心理作用的主要因素是__B__。 A.绝对误差 B.示值相对误差 C.满度相对误差 D.精度等级 3）在选购线性仪表时，必须在同一系列的仪表中选择适当的量程。这时必须考虑到应尽量使选购的仪表量程为欲测量的__C__左右为宜。 A.3倍 B.10倍 C.1.5倍 D.0.75倍 4）用万用表交流电压档（频率上限仅为5kHz）测量频率高达500kHz、10V左右的高频电压，发现示值还不到2V，该误差属于__D__。用该表直流电压档测量5号干电池电压，发现每次示值均为1.8V，该误差属于 A 。 A.系统误差 B.粗大误差 C.随机误差 D.动态误差 5）重要场合使用的元器件或仪表，购入后需进行高、低温循环老化试验，其目的是为了__D__。 A.提高精度 B.加速其衰老 C.测试其各项性能指标 D.提高可靠性 2.各举出两个非电量电测的例子来说明 1）静态测量； 2）动态测量； 3）直接测量； 4）间接测量； 5）接触式测量； 6）非接触式测量； 7）在线测量； 8）离线测量。 3.有一温度计，它的测量范围为0～200℃，精度为0.5级，试求： 1）该表可能出现的最大绝对误差为__A__。 A. 1℃ B. 0.5℃ C. 10℃ D. 200℃ 2）当示值为20℃时的示值相对误差为__B__，100℃时的示值相对误差为__C__。 A. 1℃ B. 5％ C. 1％ D. 10％ 4.欲测240V左右的电压，要求测量示值相对误差的绝对值不大于0.6%，问：若选用量程为250V电压表，其精度应选__B__级。若选用量程为300V，其精度应选__C__级，若选用量程为500V的电压表，其精度应选__C__级。 A. 0.25 B. 0.5 C. 0.2 D.1.0 第二章思考题与习题答案 1. 单项选择题 1）电子秤中所使用的应变片应选择__B__应变片；为提高集成度，测量气体压力应选择___D___；一次性、几百个应力试验测点应选择___A___应变片。 A. 金属丝式 B. 金属箔式 C. 电阻应变仪 D. 固态压阻式传感器 2）应变测量中，希望灵敏度高、线性好、有温度自补偿功能，应选择__C__测量转换电路。 A. 单臂半桥 B. 双臂半桥 C. 四臂全桥 D. 独臂