第二版检测技术的选择题（上）
2011年01月06日星期四 14:57
第一部分思考题与习题答案
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
3）在图2-22a中，热敏电阻测量转换电路调试过程的步骤是 A 。若发现毫伏表的满度值偏大，应将RP2往 G 调。
A. 先调节RP1，然后调节RP2
B. 同时调节RP1、RP2
C. 先调节RP2，然后调节RP1
D.上
E..下
F.左
G.右
4）图2-22中的Rt（热敏电阻）应选择 A 热敏电阻，图2-23中的Rt应选择
. B 热敏电阻。
A. NTC指数型
B. NTC突变型
C. PTC突变型
5）MQN气敏电阻可测量 C 的浓度，TiO2气敏电阻可测量 D 的浓度。
A. CO２
B. N2
C. 气体打火机车间的有害气体
D. 锅炉烟道中剩余的氧气
6）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
7）当天气变化时，有时会发现在地下设施（例如地下室）中工作的仪器内部印制板漏电增大，机箱上有小水珠出现，磁粉式记录磁带结露等，影响了仪器的正常工作。该水珠的来源是 C 。
A. 从天花板上滴下来的
B.由于空气的绝对湿度达到饱和点而凝结成水滴
C. 空气的绝对湿度基本不变，但气温下降，室内的空气相对湿度接近饱和，当接触到温度比大气更低的仪器外壳时，空气的相对湿度达到饱和状态，而凝结成水滴
8）在使用测谎器时，被测试人由于说谎、紧张而手心出汗，可用 D 传感器来检测。
A. 应变片
B. 热敏电阻
C. 气敏电阻
D. 湿敏电阻
第三章思考题与习题答案
1. 单项选择题
1）欲测量极微小的位移，应选择___A____自感传感器。希望线性好、灵敏度高、量程为1mm左右、分辨力为1mm左右，应选择___C___自感传感器为宜。
A. 变隙式
B. 变面积式
C. 螺线管式
2）希望线性范围为±1mm，应选择线圈骨架长度为___B___左右的螺线管式自感
传感器或差动变压器。
A. 2mm
B. 20mm
C. 400mm
D. 1mm
3）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
4）自感传感器或差动变压器采用相敏检波电路最重要的目的是为了___C___。
A. 提高灵敏度
B. 将输出的交流信号转换成直流信号
C. 使检波后的直流电压能反映检波前交流信号的相位和幅度
5）某车间用图3-14的装置来测量直径范围为?10mm±1mm轴的直径误差，应选择线性范围为___B___的电感传感器为宜（当轴的直径为?10mm±0.0mm时，预先调整电感传感器的安装高度，使衔铁正好处于电感传感器中间位置）。
A. 10mm
B. 3mm
C. 1mm
D. 12mm
6）希望远距离传送信号，应选用具有___D___输出的标准变送器。
A. 0~2V
B.1~5V
C.0~10mA
D.4~20mA
2. 请将图3-2b改为差动变面积式自感传感器。
3. 差动变压器式压力传感器见图3-17a，其压力与膜盒挠度的关系、差动变压器衔铁的位移与输出电压的关系如图3-20所示。求：
1）当输出电压为50mV时，压力p为多少千帕？
2）在图a、b上分别标出线性区，综合判断整个压力传感器的压力测量范围是___C___（线性误差小于2.5%）。
A. 0~50
B.-60~60V
C.-55~55
D.-70~70
图3-20 差动变压器式压力变送器特性曲线
第四章思考题与习题答案
1. 单项选择题
1）欲测量镀层厚度，电涡流线圈的激励源频率约为___D___。而用于测量小位移的螺线管式自感传感器以及差动变压器线圈的激励源频率通常约为___B___。
A. 50~100Hz
B. 1~10kHz
C.10~50kHz
D. 100kHz~2MHz
2）电涡流接近开关可以利用电涡流原理检测出___C___的靠近程度。
A. 人体
B. 水
C. 黑色金属零件
D. 塑料零件
3）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
4）当电涡流线圈靠近非磁性导体（铜）板材后，线圈的等效电感L___C___，调频转换电路的输出频率f___B___。
A. 不变
B. 增大
C. 减小
5）欲探测埋藏在地下的金银财宝，应选择直径为___D___左右的电涡流探头。欲测量油管表面和细小裂纹，应选择直径为___B___左右的探头。
A. 0.1mm
B. 5mm
C. 50mm
D. 500mm
6）用图5-12b的方法测量齿数Z=60的齿轮的转速，测得f=400Hz，则该齿轮的转速n等于___A___r/min。
A. 400
B. 3600
C. 24000
D. 60
2. 用一电涡流式测振仪测量某机器主轴的轴向窜动，已知传感器的灵敏度为2.5mV/mm。最大线性范围（优于1%）为5mm。现将传感器安装在主轴的右侧，如图4-19a所示。使用高速记录仪记录下的振动波形如图4-19b所示。问：
图4-19 电涡流式测振仪测量示意图
1）轴向振动a m sinwt的振幅a m为多少？答：振幅a m为 A 。
A. 16mm
B. 32mm
C. 80mm
D. 40mm
2）主轴振动的基频f是多少？答：基频f是 A Hz。
A. 50
B. 100
C. 40
D. 20
3）振动波形不是正弦波的原因有哪些？
4）为了得到较好的线性度与最大的测量范围，传感器与被测金属的安装距离l 为多少毫米为佳？答：安装距离l为 B 。
A. 5mm
B. 2.5mm
C. 10mm
D. 1mm
第五章思考题与习题答案
1．单项选择题
1）在两片间隙为1mm的两块平行极板的间隙中插入___C___，可测得最大的电容量。
A. 塑料薄膜
B. 干的纸
C. 湿的纸 D .玻璃薄片
2）电子卡尺的分辨率可达0.01mm，行程可达200mm，它的内部所采用的电容传感器型式是___B___。
A. 变极距式
B. 变面积式
C. 变介电常数式
3）在电容传感器中，若采用调频法测量转换电路，则电路中___B___。
A. 电容和电感均为变量
B. 电容是变量，电感保持不变
C. 电容保持常数，电感为变量
D. 电容和电感均保持不变
4）利用图5-14所示的湿敏电容可以测量__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
5）电容式接近开关对___D___的灵敏度最高。
A. 玻璃
B. 塑料
C. 纸
D. 鸡饲料
6）图5-22中，当储液罐中装满液体后，电容差压变送器中的膜片____A______。
A.向左弯曲
B. 向右弯曲
C.保持不动
7）自来水公司到用户家中抄自来水表数据，得到的是___B___。
A. 瞬时流量，单位为t/h
B. 累积流量，单位为t或m3
C. 瞬时流量，单位为k/g
D. 累积流量，单位为kg
8）在图5-23中，管道中的流体自左向右流动时，_____A____。
A. p1 〉p 2
B. p1〈 p 2
C. p1 =p 2
9）管道中流体的流速越快，压力就越_____B____。
A. 大
B.小
C.不变
2．图5-24是利用分段电容传感器测量液位的原理示意图。玻璃连通器3的外圆壁上等间隔地套着N个不锈钢圆环,显示器采用101线LED光柱（第一线常亮，作为电源指示）。
图5-24 光柱显示编码式液位计原理示意图
1—储液罐 2—液面 3—玻璃连通器 4—钢质直角接头 5—不锈钢圆
环 6—101段LED光柱
1）该方法采用了电容传感器中变极距、变面积、变介电常数三种原理中的哪一种？
答： C 。
2）被测液体应该是导电液体还是绝缘体？答： A 。
3）分别写出该液位计的分辨率（%）及分辨力（几分之一米）的计算公式，并说明如何提高此类液位计的分辨率。答： C 。
A. 1/101
B. 1/100
C. 1/11 D .1/N
4）设当液体上升到第个N不锈钢圆环的高度时,101线LED光柱全亮。若N=32，则当液体上升到第八个不锈钢圆环的高度时，共有多少线LED亮？答： C 。
A. 101
B. 100
C. 25 D .8
第六章思考题与习题答案
1．单项选择题
1）将超声波（机械振动波）转换成电信号是利用压电材料的___C___；蜂鸣器中发出“嘀……嘀……”声的压电片发声原理是利用压电材料的___D___。
A. 应变效应
B. 电涡流效应
C.压电效应
D. 逆压电效应
2）在实验室作检验标准用的压电仪表应采用___D___压电材料；能制成薄膜，粘贴在一个微小探头上、用于测量人的脉搏的压电材料应采用___C___；用在压电加速度传感器中测量振动的压电材料应采用__B____。
A. PTC
B. PZT C .PVDF D. SiO2
3）使用压电陶瓷制作的力或压力传感器可测量___C___。
A. 人的体重
B. 车刀的压紧力
C. 车刀在切削时感受到的切削力的变化量
D. 自来水管中的水的压力
4）动态力传感器中，两片压电片多采用___B___接法，可增大输出电荷量；在电子打火机和煤气灶点火装置中，多片压电片采用___A___接法，可使输出电压达上万伏，从而产生电火花。
A. 串联
B.并联
C. 既串联又并联
5）测量人的脉搏应采用灵敏度K约为___A___的PVDF压电传感器；在家用电器（已包装）做跌落试验，以检查是否符合国标准时，应采用灵敏度K为___B___的压电传感器。
A. 10V/g
B. 100mV/g
C. 0.001mV/g
2．用压电式加速度计及电荷放大器测量振动加速度，若传感器的灵敏度为
70pC/g（g为重力加速度），电荷放大器灵敏度为10mV/pC，试确定输入3g（平均值）加速度时，电荷放大器的输出电压（平均值，不考虑正负号）；
答： B mV。
并计算此时该电荷放大器的反馈电容Cf 。答： D pF。
A. 441
B. 2100
C. 2.1
D. 100
3．用图6-10所示的压电式单向脉动力传感器测量一正弦变化的力，压电元件用两片压电陶瓷并联，压电常数为200?10-12C/N，电荷放大器的反馈电容
Cf=2000pF，测得输出电压uo=5sinwt（V）。求：
1）该压电传感器产生的总电荷Q（峰值）为多少pC？答： A10000 pC。
2）此时作用在其上的正弦脉动力（瞬时值）为多少？答： D50 pC。
A. 10000
B. 400
C. 200
D. 50
第七章思考题与习题答案
1. 单项选择题
1）人讲话时，声音从口腔沿水平方向向前方传播，则沿传播方向的空气分子
___D___。
A. 从口腔附近通过振动，移动到听者的耳朵
B. 在原来的平衡位置前后振动而产生横波
C. 在原来的平衡位置上下振动而产生横波
D.在原来的平衡位置前后振动而产生纵波
2）一束频率为1MHz的超声波（纵波）在钢板中传播时，它的波长约为___C___，声速约为___E___。
A. 5.9m
B. 340m
C. 5.9mm
D. 1.2mm
E.5.9km/s
F.340m/s
3）超声波频率越高，___A___。
A. 波长越短，指向角越小，方向性越好
B. 波长越长，指向角越大，方向性越好
C. 波长越短，指向角越大，方向性越好
D. 波长越短，指向角越小，方向性越差
4）超声波在有机玻璃中的声速比在水中的声速___A___，比在钢中的声速
___B___。
A. 大
B. 小
C. 相等
5）超声波从水（密度小的介质），以45°倾斜角入射到钢（密度大的介质）中时，折射角___A___于入射角。
A. 大于
B. 小于
C. 等于
6）单晶直探头发射超声波时，是利用压电晶片的___B___，而接收超声波时是利用压电晶片的___A___，发射在___D___，接收在___E___。
A. 压电效应
B. 逆压电效应
C. 电涡流效应
D.先
E.后
F.同时
7）钢板探伤时，超声波的频率多为___C___，在房间中利用空气探头进行超声防盗时，超声波的频率多为___B___。
A. 20Hz~20kHz
B. 35kHz~45kHz
C. 0.5MHz~5MHz
D. 100MHz~500MHz
8) 大面积钢板探伤时，耦合剂应选___A___为宜；机床床身探伤时，耦合剂应选__B____为宜；给人体做B超时，耦合剂应选___C___。
A.自来水
B.机油
C.液体石蜡
D.化学浆糊
9）A型探伤时，显示图象的x轴为___A___，y轴为___C___，而B型探伤时，显示图象的x轴为___B___，y轴为___D___，辉度为___C___。
A. 时间轴
B. 扫描距离
C. 反射波强度
D. 探伤的深度
E.探头移动的速度
10）在A型探伤中，F波幅度较高，与T波的距离较接近，说明___A___。
A. 缺陷横截面积较大，且较接近探测表面
B. 缺陷横截面积较大，且较接近底面
C. 缺陷横截面积较小，但较接近探测表面
D. 缺陷横截面积较小，但较接近底面
11）对处于钢板深部的缺陷宜采用___B___探伤；对处于钢板表面的缺陷宜采用___A___探伤。
A. 电涡流
B. 超声波
C. 测量电阻值
2. 在图7-12的超声波流量测量中，流体密度r=0.9t/m3，管道直径D=1m，a=45°，测得D f=10Hz，求:
1) 管道横截面积A；2）流体流速v；3）体积流量q V ；质量流量q m ；答： D 。
5)1小时的累积流量q总。
A. 10
B. 7.85
C.25434
D. 7.07
3. 利用A型探伤仪测量某一根钢制?0.5m、长约数米的轴的长度，从图7-18的显示器中测得B波与T波的时间差t d =1.2ms，求轴的长度。答： C 。
A. 3.48
B. 5900
C.3.54
D. 0.0012
6. 请根据学过的知识，设计一套装在汽车上和大门上的超声波遥控开车库大门的装置。希望该装置能识别控制者的身份密码（一串32位二进制编码，包括4位引导码、24位二进制码以及4位结束码，类似于电视遥控器发出的编码信号），并能有选择地放大超声信号，而排除汽车发动机及其它杂声的干扰（采用选频放大器）。要求：
1）画出传感器安装简图（包括汽车、大门等）。
2）分别画出超声发射器、接收器的电信号处理框图及开门电路。
3）简要说明该装置的工作原理。
4）上述编码方法最多共有多少组？答： A 。
A. 224
B. 242
C. 232
D. 24
如何防止盗取密码？
4）该装置的原理还能用于哪些方面的检测？
第八章思考题与习题答案
1．单项选择题
１）属于四端元件的是 C 。
A. 应变片
B. 压电晶片
C. 霍尔元件
D. 热敏电阻
2）公式EH=KHIBcosq 中的角q 是指 C 。
A. 磁力线与霍尔薄片平面之间的夹角
B. 磁力线与霍尔元件内部电流方向的夹角
C. 磁力线与霍尔薄片的垂线之间的夹角
3) 磁场垂直于霍尔薄片，磁感应强度为B，但磁场方向与图9-1相反（q =180°）时，霍尔电势 A ，因此霍尔元件可用于测量交变磁场。
A. 绝对值相同，符号相反（请按这个格式排）
B. 绝对值相同，符号相同
C. 绝对值相反，符号相同
D. 绝对值相反，符号相反
4）霍尔元件采用恒流源激励是为了 B 。
A. 提高灵敏度
B. 克服温漂
C. 减小不等位电势
5）减小霍尔元件的输出不等位电势的办法是 C 。
A. 减小激励电流
B. 减小磁感应强度
C. 使用电桥调零电位器
6）多将开关型霍尔IC制作成具有史密特特性是为了 C * ，其回差（迟滞）越大，它的 C * 能力就越强。(注：* 表示填写的内容相同)
A .增加灵敏度 B. 减小温漂 C. 抗机械振动干扰
7）OC门的基极输入为低电平、其集电极不接上拉电阻时，集电极的输出为 C 。
A. 高电平
B. 低电平
C. 高阻态
D.对地饱和导通
8）为保证测量精度，图9-3中的线性霍尔IC的磁感应强度不宜超过 B 为宜。
A. 0T
B. +0.10T
C. +0.15T
D. +100Gs
9)欲将图8-6中运放输出的双端输出信号（对地存在较高的共模电压）变成单端输出信号，应选用 C 运放电路。
A. 反相加法
B. 同相
C.减法差动
D. 积分
2．请在分析图8-8 ~ 8-15以后，说出在这几个霍尔传感器的应用实例中，哪几个只能采用线性霍尔集成电路，哪几个可以用开关型霍尔集成电路？答： 8-11、13、14 。
3．在图8-5中，当UGN3020感受的磁感应强度从零增大到多少特斯拉时输出翻转？此时第3脚为何电平？回差为多少特斯拉？相当于多少高斯（Gs）？答： D70 。
这种特性在工业中有何实用价值？
A. 0.023
B. 0.07
C.10000
D. 70
第九章思考题与习题答案
1．单项选择题
1）两端密闭的弹簧管（又称波登管，见图1-5）中的气体温度升高后，气体对容器内壁的压强随之增大，弹簧管的截面趋向于圆形，截面的短轴力图伸长，长轴缩短。截面形状的改变导致弹簧管趋向伸直，一直到与压力的作用相平衡为止使弹簧管撑直，从而可用于测量温度。从微观上分析，弹簧管内部压强随温度增大的原因是____A___。
A. 气体分子的无规则运动加剧，撞击容器内壁的能量增大；
B. 气体分子的直径增大；
C. 气体分子之间的排斥力增大
2）正常人的体温为37°C，则此时的华氏温度约为___C___，热力学温度约为______。
A. 32F，100K
B. 99F，236K C .99F，310K D. 37F，310K
3）__C___的数值越大，热电偶的输出热电势就越大。
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
4）测量钢水的温度，最好选择___A___热电偶；测量钢退火炉的温度，最好选择___D___热电偶；测量汽轮机高压蒸气（200°C左右）的温度，且希望灵敏度高一些，选择___E___热电偶为宜。
A. R
B. B
C. S
D. K E .E
5）测量CPU散热片的温度应选用___C___型的热电偶；测量锅炉烟道中的烟气温度，应选用___A___型的热电偶；测量100m深的岩石钻孔中的温度，应选用___B___型的热电偶。
A. 普通
B.铠装
C. 薄膜
D. 热电堆
6）镍铬-镍硅热电偶的分度号为___D___，铂铑13 -铂热电偶的分度号是___A___，铂铑30 - 铂铑6热电偶的分度号是__B____。
A. R
B. B
C. S
D. K
E. E
7）在热电偶测温回路中经常使用补偿导线的最主要的目的是___C___。
A. 补偿热电偶冷端热电势的损失
B. 起冷端温度补偿作用
C. 将热电偶冷端延长到远离高温区的地方
D. 提高灵敏度
8）在图9-9中，热电偶新的冷端在___C___。
A. 温度为t处
B. 温度为tn处
C. 温度为t0处
D. 毫伏表接线端子上
9）在实验室中测量金属的熔点时，冷端温度补偿采用__C____，可减小测量误差；而在车间，用带微机的数字式测温仪表测量炉膛的温度时，应采用___A___较为妥当。
A. 计算修正法
B. 仪表机械零点调整法
C. 冰浴法
D. 冷端补偿器法（电桥补偿法）
2．在炼钢厂中，有时直接将廉价热电极（易耗品，例如镍铬、镍硅热偶丝，时间稍长即熔化）插入钢水中测量钢水温度，如图9-17所示。试说明
图9-17 用浸入式热电偶测量
熔融金属示意图
1—钢水包 2—钢熔融体 3—热电极A、B 4、7—补偿导线接线柱 5—补偿导线
6—保护管 8—毫伏表 9、10—毫伏表接线柱
1）为什么不必将工作端焊在一起？
2）要满足哪些条件才不影响测量精度？采用上述方法是利用了热电偶的什么定律？
答： A 。
3）如果被测物不是钢水，而是熔化的塑料行吗？为什么？
A. 中间导体定律
B. 中间温度定律
C. 欧姆定律
D. 分压比定律
3．用镍铬- 镍硅（K）热电偶测温度，已知冷端温度t0为40°C，用高精度毫伏表测得这时的热电势为29.186mV，求被测点温度。答： A 。
A. 741°C
B. 740°C
C. 40°C
D. 29.184°C
4．图9-18所示为镍铬-镍硅热电偶测温电路，热电极A、B直接焊接在钢板上（V型焊接），A'、B'为补偿导线，Cu为铜导线，已知接线盒1
的温度t1=40.0°C，冰水温度t2=0.0°C，接线盒2的温度t3=20.0°C。
图9-18 采用补偿导线的镍铬—镍硅热电偶测温示意图
1）当Ux=39.314mV时，计算被测点温度t x 。
2）如果A'、B'换成铜导线，此时Ux=37.702mV，再求t x。答： B 。3）直接将热电极A、B焊接在钢板上，是利用了热电偶的什么定律？t x与t x＇哪一个略大一些？如何减小这一误差？
A. 910°C
B. 950°C
C. 40°C
D. 0°C
第十章思考题与习题答案
1.单项选择题
1）晒太阳取暖利用了 C ；人造卫星的光电池板利用了 A ；植物的生长利用了 B 。
A．光电效应 B．光化学效应 C．光热效应 D．感光效应
2）蓝光的波长比红光 B ，单个光子的蓝光能量比单个光子的红光能量 C 。
A．长 B．短C．大 D．小（请按此格式空开一些距离）
3）光敏二极管属于 B ，光电池属于 C 。
A．外光电效应 B．内光电效应 C．光生伏特效应
4）光敏二极管在测光电路中应处于 B 偏置状态，而光电池通常处于 C 偏置状态。
A．正向 B．反向 C．零
5）光纤通讯中，与出射光纤耦合的光电元件应选用 C 。
A．光敏电阻B．PIN光敏二极管 C．APD光敏二极管 D．光敏三极管
6）温度上升，光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管的暗电流 A 。A．上升 B．下降 C．不变
7）普通型硅光电池的峰值波长为 C ，落在 F 区域。A．0.8m B．8mm C．0.8μｍ D．0.8nｍ
D．可见光 E．近红外光 F．紫外光 G.远红外光
8）欲精密测量光的照度，光电池应配接 D 。
A．电压放大器 B．A/D转换器 C．电荷放大器 D．I/U转换器9）欲利用光电池为手机充电，需将数片光电池 B 起来，以提高输出电压，再将几组光电池 A 起来，以提高输出电流。
A．并联 B.串联 C.短路 D.开路
10）欲利用光电池在灯光（约200lx）下驱动液晶计算器（1.5V）工作，由图10-17 可知，必须将___C___片光电池串联起来才能正常工作。A．2片 B.3片 C.5片 D.20片
11）超市收银台用激光扫描器检测商品的条形码是利用了图10-25中 C 的原理；用光电传感器检测复印机走纸故障（两张重叠，变厚）是利用了图10-25中 B 的原理；放电影时，利用光电元件读取影片胶片边缘“声带”的黑白宽度变化来还原声音，是利用了图10-25中 D 的原理；而洗手间红外反射式干手机又是利用了图10-25中 C 的原理。
A．图a B．图b C．图c D．图d
第十一章思考题与习题答案
1．单项选择题
1）数字式位置传感器不能用于____C____的测量。
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%
作业一 1、欲使测量结果具有普遍科学意义的条件是什么？ 答：①用来做比较的标准必须是精确已知的，得到公认的； ②进行比较的测量系统必须是工作稳定的，经得起检验的。 2、非电量电测法的基本思想是什么？ 答：基本思想：首先要将输入物理量转换为电量，然后再进行必要的调节、转换、运算，最后以适当的形式输出。 3、什么是国际单位制？其基本量及其单位是什么？ 答：国际单位制是国际计量会议为了统一各国的计量单位而建立的统一国际单位制，简称SI，SI制由SI单位和SI单位的倍数单位组成。基本量为长度、质量、时间、电流强度、热力学温度、发光强度，其单位分别为米、千克、秒、安培、开尔文、坎德拉、摩尔。 4、一般测量系统的组成分几个环节？分别说明其作用？ 答：一般测量系统的组成分为传感器、信号调理和测量电路、指示仪器、记录仪器、数据处理仪器及打印机等外部设备。 传感器是整个测试系统实现测试与自动控制的首要关键环节，作用是将被测非电量转换成便于放大、记录的电量； 中间变换（信号调理）与测量电路依测量任务的不同而有很大的伸缩性，在简单的测量中可完全省略，将传感器的输出直接进行显示或记录；信号的转换（放大、滤波、调制和解调）； 显示和记录仪器的作用是将中间变换与测量电路出来的电压或电流信号不失真地显示和记录出来；
数据处理仪器、打印机、绘图仪是上述测试系统的延伸部分，它们能对测试系统输出的信号作进一步处理，以便使所需的信号更为明确。 5、举例说明直接测量和间接测量的主要区别是什么？ 答：无需经过函数关系的计算，直接通过测量仪器得到被测量值的测量为直接测量，可分为直接比较和间接比较两种。 直接将被测量和标准量进行比较的测量方法称为直接比较；利用仪器仪表把原始形态的待测物理量的变化变换成与之保持已知函数关系的另一种物理量的变化，并以人的感官所能接收的形式，在测量系统的输出端显示出来，弹簧测力。 间接测量是在直接测量的基础上，根据已知的函数关系，计算出所要测量的物理量的大小。利用位移传感器测速度。 6、确定性信号与非确定性信号分析法有何不同？ 答：确定性信号是指可用确定的数学关系式来描述的信号，给定一个时间值就能得到一个确定的函数值。 非确定性信号具有随机特性，每次观测的结果都不相同，无法用精确的数学关系式或图表来描述，更不能准确预测未来结果，而只能用概率统计的方法来描述它的规律。 7、什么是信号的有效带宽？分析信号的有效带宽有何意义？ 答：通常把信号值得重视的谐波的频率范围称为信号的频带宽度或信号的有效带宽。 意义：在选择测量仪器时，测量仪器的工作频率范围必须大于被测信号的宽度，否则将会引起信号失真，造成较大的测量误差，因此设计
1．测量系统的静态特性是输入量和输出量不随时间变化或变化缓慢时，输出和输入之间的 关系。 2．电阻应变效应是指金属导体在外力作用下发生机械变形时,其电阻值随着所受机械变形 (伸长或缩短)的变化而发生变化的现象。3．测量误差按性质分为系统误差、随机误差和粗大误差。 4．在光照作用下，物体内电子逸出物体表面，在回路中形成光电流的现象称为外光电效应； 在光照作用下，物体导电性能发生改变的现 象称为内光电效应。 5．现代测试系统基本型结构包括传感器、信号调理、数据采集、计算机及输出显示、打印等 环节。 6．请列举2个超声波传感器可以测量的物理量：厚度、无损探伤、计数、距离等 7．为利用电桥的和差特性，提高系统的灵敏度，应使相对桥臂上电阻应变极性相同，相邻桥 臂上电阻应变极性相反。 8．GPS卫星导航系统由3部分组成，分别是空间星座部分；地面支撑系统；用户设备； 9．线性度是指系统输入输出特性和拟合直线的不一致程度，也称非线性误差，常用的直线 拟合方法有理论拟合、最小二乘拟合；端点 连线拟合等。 10．常用的应变片有金属电阻应变片和半导体两大类，其中灵敏度较高的是半导体应变片， 线性度较好的是金属应变片。 11．为了加强居民小区的安全，可以在小区围墙上加装红外图像（红外摄像仪）传感器进行昼 夜监控。 三. 简答题（共35分，每题5分） 1.检测系统的基本任务是什么？ 获取有用的信息，即借助专门的设备、仪器、设计合理的实验方法和必需的信号分析及数据处理，获得和被测对象有关的信息，最后将结果进行显示或输入到其它信息处理装置、控制系统。 2.根据电容传感器的工作原理说明它的分类以及能够测量哪些物理参量？ 根据电容式传感器的工作原理，可分为变间距式、变面积式和变介电常数式，利用极板间距和极板覆盖面积的变化，可以测量直线位移或角位移；通过弹性元件也可以测量力、压力、振动或加速度等；利用介电常数的变化还可以进行一些特殊量的测量，如液位、浓度、厚度、湿度等 3.为什么不能用压电传感器测量变化比较缓慢的信号？ 压电式传感器只有在负载阻抗无穷大、内部也无漏电时，受力后产生的电压（电荷）才能长期保存下来，否则电路将以某时间常数按指数规律放电。这对于测量缓变信号极为不利，必将造成测量误差。（而在动态测量时，电荷量可以不断得到补充，）因此压电式传感器适于动态测量，而不能用来测量变化比较缓慢的信号。 4.简述霍尔传感器的特点及可能的使用场合。 霍尔式传感器转换效率较低，受温度影响大，但其结构简单、体积小、坚固、频率响应宽、动态范围
1-3 求指数函数()(0,0)at x t Ae a t -=>≥的频谱。 (2)220 2 2 (2) ()()(2) 2(2)a j f t j f t at j f t e A A a j f X f x t e dt Ae e dt A a j f a j f a f -+∞ ∞ ---∞-∞-==== =-+++??πππππππ ()X f = Im ()2()arctan arctan Re ()X f f f X f a ==-π? 1-5 求被截断的余弦函数0cos ωt (见图1-26)的傅里叶变换。 0cos ()0 ωt t T x t t T ?≥的频谱密度函数为 1122 1()()j t at j t a j X f x t e dt e e dt a j a ∞ ∞ ----∞ -= == =++? ?ωωω ωω 根据频移特性和叠加性得： []001010222200222 000222222220000()()11()()()22()()[()]2[()][()][()][()] a j a j X X X j j a a a a j a a a a ??---+= --+=-??+-++?? --= -+-+++-++ωωωωωωωωωωωωωωωωωω ωωωωωωωω
检测方法：主动和被动、直接与间接、接触式与非接触式、动态和静态。 静态特性：灵敏度（S=dy/dx ）与分辨率、线性度、迟滞、测量范围与量程、精度等级。 动态特性：幅频特性、相频特性。 ???? ??? ???? 系统误差 绝对误差静态误差表示方法出现的规律随机误差被测量与时间的关系相对误差动态误差粗大误差 绝对误差：（指示值与被测量的真值之差） 相对误差：（绝对误差与被测量真值之差） 引用误差：（绝对误差与仪表量程L 的比值） 最大引用误差不能超过允许值的划分精度等级的尺度。 系统误差的大小表明测量结果的正确度，系统误差越小，测量结果的正确度越高。 随机误差的大小表明精密度，随机误差大，测量结果分散，精密度低（精确度）。 粗大误差（过失误差）主要是人为因素造成的。 电阻应变片的工作原理：导体或半导体材料在外力作用下产生机械变形时，其电阻也想应发生变化的物理现象，电阻应变效应。 ?? ?? ?? ?? ?? ??金属电阻应变片 体型电阻应变片半导体应变片（压阻效应）薄膜型扩散型 △R/R=K0?（K0金属电阻丝的应变灵敏度系数） 金属材料：几何尺寸的改变影响K 0值得大小 半导体材料：电阻率相对变化决定K 0值得大小 传感器的功能：检测，转换 电桥平衡条件：电桥相对臂的阻值乘积相等 铂电阻作为复现温标的基准器（铂易于提纯，化学性质稳定，电阻率较大，耐高温） 热敏电阻类型：正温度系数，负温度系数，临界热敏电阻 电容式传感器是把被测量转换为电容量变化的一种传感器C=?A/d 变面积式、变间隙式、变介电常数式， 自感式电感传感器：变面积型、变间隙型、螺管型 可见采用带相敏整流的交流电桥，输出信号既能反映位移的大小又能反映位移的方向 差动变压器形式：变隙型，螺线管型 Z 轴（光轴）X 轴（电轴）Y 轴（机械轴） 当沿着Z 轴方向受力时不产生压电效应 压电传感器可以等效为与电流源并联或与电压源串联 热电偶基本组成部分：热电极 热电偶的基本定律：均质导体定律、中间导体定律、标准电极定律、中间温度定律。 光电效应分类: 外光电效应（光电管，光电倍增管） 内光电效应（光敏电阻，光敏晶体管） 光生伏特效应（光电池） 光电传感器类型：模拟式光电传感器、脉冲式光电传感器。 光敏二极管在电路中常处于反向偏置状态 抑制形成干扰的"三要素" 消除或抑制干扰源； 阻断或减弱干扰的藕合通道或传输途径； 削弱接收电路对干扰的灵敏度。 硬件抗干扰措施：屏蔽技术、接地技术、浮空技术、隔离技术、滤波器等； 软件抗干扰措施：数字滤波、冗余技术等微机软件的抗干扰措施。 干扰的来源： 外部干扰:检测装置周围的电气设备、电磁场、电火花、电弧焊接、高频加热、晶闸管整流装置等强电系统的影响。雷电、大气电离、宇宙射线、太阳黑子活动以及其他电磁波干扰。 内部干扰:内部干扰是由装置内部的各种元器件引起的。 干扰形成条件：干扰源、对干扰敏感的接收电路、干扰源到接收电路之间的传输途径。 02044 ()4444RR R U R U U U K R R R R U R U U K UK R εεε ??????=== ? ?+??????????? === ? ????????? 检测系统由哪几部分组成? 说明各部分的作用？ 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
机械工程测试技术课后 习题答案 集团标准化小组：[VVOPPT-JOPP28-JPPTL98-LOPPNN]
第三章：常用传感器技术 3-1 传感器主要包括哪几部分？试举例说明。 传感器一般由敏感元件、转换元件、基本转换电路三部分组成。 如图所示的气体压力传感器。其内部的膜盒就是敏感元件，它的外部与大气压力相通，内部感受被测压力p ，当p 发生变化时，引起膜盒上半部分移动，可变线圈是传感器的转换元件，它把输入的位移量转换成电感的变化。基本电路则是完成上述电感变化量接入基本转换电路，便可转换成电量输出。 3-2 请举例说明结构型传感器与物性型传感器的区别。 答：结构型传感器主要是通过传感器结构参量的变化实现信号变换的。例如，电容式传感器依靠极板间距离变化引起电容量的变化；电感式传感器依靠衔铁位移引起自感或互感的变化。 物性型传感器则是利用敏感元件材料本身物理性质的变化来实现信号变换。例如，水银温度计是利用水银的热胀冷缩性质；压电式传感器是利用石英晶体的压电效应等。 3-3 金属电阻应变片与半导体应变片在工作原理上有何区别？ 答： （1）金属电阻应变片是基于金属导体的“电阻应变效应”， 即电阻材料在外力作用下发生机械变形时，其电阻值发生变化的现象，其电阻的相对变化为()12dR R με=+； （2）半导体应变片是基于半导体材料的“压阻效应”，即电阻材料受到载荷作用而产生应力时，其电阻率发生变化的现象，其电阻的相对变化为dR d E R ρλερ == 。 3-4 有一电阻应变片（见图3-105），其灵敏度S 0=2，R =120Ω，设工作时其 应变为1000με，问ΔR =？设将此应变片接成图中所示的电路，试求：1）无应变时电流指示值；2）有应变时电流指示值；3）试分析这个变量能否从表中读出？ 解：根据应变效应表达式R /R =S g 得 R =S g R =2100010-6120=0.24 1）I 1=1.5/R =1.5/120=0.0125A=12.5mA 2）I 2=1.5/(R +R )=1.5/(120+0.24)0.012475A=12.475mA 图3-105 题3-4图
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
现测课后习题答案 第1章 1. 直接的间接的 2. 测量对象测量方法测量设备 3. 直接测量间接测量组合测量直读测量法比较测量法时域测量频域测量数据域测量 4. 维持单位的统一，保证量值准确地传递基准量具标准量具工作用量具 5. 接触电阻引线电阻 6. 在对测量对象的性质、特点、测量条件（环境）认真分析、全面了解的前提下，根据对测量结果的准确度要求选择恰当的测量方法（方式）和测量设备，进而拟定出测量过程及测量步骤。 7. 米(m) 秒(s) 千克(kg) 安培(A) 8. 准备测量数据处理 9. 标准电池标准电阻标准电感标准电容 第2章 填空题 1. 系统随机粗大系统 2. 有界性单峰性对称性抵偿性 3. 置信区间置信概率 4. 最大引用0.6% 5. 0.5×10-1[100.1Ω，100.3Ω] 6. ± 7.9670×10-4±0.04% 7. 测量列的算术平均值 8. 测量装置的误差不影响测量结果，但测量装置必须有一定的稳定性和灵敏度 9. ±6Ω 10. [79.78V，79.88V]
计算题 2. 解: (1)该电阻的平均值计算如下： 1 28.504n i i x x n == =∑ 该电阻的标准差计算如下： ?0.033σ == (2)用拉依达准则有，测量值28.40属于粗大误差，剔除，重新计算有以下结果： 28.511?0.018x σ '='= 用格罗布斯准则，置信概率取0.99时有，n=15，a=0.01，查表得 0(,) 2.70g n a = 所以， 0?(,) 2.700.0330.09g n a σ =?= 可以看出测量值28.40为粗大误差，剔除，重新计算值如上所示。 (3) 剔除粗大误差后，生于测量值中不再含粗大误差，被测平均值的标准差为： ?0.0048σσ ''== (4) 当置信概率为0.99时，K=2.58，则 ()0.012m K V σ'?=±=± 由于测量有效位数影响，测量结果表示为 28.510.01x x m U U V =±?=± 4. 解： (1) (2) 最大绝对误差?Um=0.4，则最大相对误差=0.4%<0.5% 被校表的准确度等级为0.5 (3) Ux=75.4，测量值的绝对误差:?Ux=0.5%× 100=0.5mV
第1章 测试技术基础知识 1.4 常用的测量结果的表达方式有哪3种？对某量进行了8次测量，测得值分别为：8 2.40、 82.43、82.50、82.48、82.45、82.38、82.42、82.46。试用3种表达方式表示其测量结果。 解：常用的测量结果的表达方式有基于极限误差的表达方式、基于t 分布的表达方式和基于 不确定度的表达方式等3种 1）基于极限误差的表达方式可以表示为 0max x x δ=± 均值为 8 1 18i x x ==∑82.44 因为最大测量值为82.50，最小测量值为82.38，所以本次测量的最大误差为0.06。极限误差 max δ取为最大误差的两倍，所以 082.4420.0682.440.12x =±?=± 2）基于t 分布的表达方式可以表示为 x t x x ∧ ±=σβ0 标准偏差为 s = =0.04 样本平均值x 的标准偏差的无偏估计值为
?x σ ==0.014 自由度817ν=-=，置信概率0.95β=，查表得t 分布值 2.365t β=，所以 082.44 2.3650.01482.440.033x =±?=± 3）基于不确定度的表达方式可以表示为 0x x x x σ∧ =±=± 所以 082.440.014x =± 解题思路：1）给出公式；2）分别计算公式里面的各分项的值；3）将值代入公式，算出结果。 第2章 信号的描述与分析 2.2 一个周期信号的傅立叶级数展开为 12ππ120ππ ()4( cos sin )104304 n n n n n y t t t ∞ ==++∑（t 的单位是秒） 求：1）基频0ω；2）信号的周期；3）信号的均值；4）将傅立叶级数表示成只含有正弦项的形式。 解：基波分量为 12ππ120ππ ()|cos sin 104304 n y t t t == + 所以：1）基频0π (/)4 rad s ω= 2）信号的周期0 2π 8()T s ω= =
第一章 绪论 一、填空题： 1、传感器由 敏感元件 、 转换元件 、 转换电路 组成 2、传感器的灵敏度是指稳态标准条件下，输出 变化量 与输入 变化量 的比值。 3、从输出曲线看，曲线越陡，灵敏度 越高 。 4、下面公式是计算传感器的 线性度 。 9)-(1 %100min max max L L ?-=y y Δγ 5、某位移传感器的输入变化量为5mm ，输出变化量为800mv ，其灵敏度为 0.16V/mm 。 6、有一台测量仪表，其标尺范围0—500 KPa ，已知绝对误差最大值DP max=4 KPa ，则该仪表的精度等级 1级 。 7、传感器能感知的输入量越小，说明 分辨率 越高。 二、问答题 1、什么是传感器的静态特性，有哪些指标。 答：指传感器的静态输入、输出特性。有灵敏度、分辨力、线性度、迟滞、稳定性、电磁兼容性、可靠性 2、产生随机误差的原因是什么？如何减小随机误差对测量结果的影响？ 答：是测量中独立的、微小的、偶然的因素引起的结果。既不能用实验的方法消除，也不能修正。可以通过增加测量次数，利用概率论的一些理论和统计学的方法进行数据结果处理，服从正态分布 3、什么是系统误差？怎样减小系统误差？ 答：分为恒值误差，例如刻度盘分度差错。变值误差，环境温度的影响、零点漂移等。系统误差有规律。可以通过实验的方法引入修正值的方法计算修正，也可以重新调整测量仪表的有关部件予以剔除。 4、如何判断系统中存在粗大误差。 答：粗大误差是测量人员的粗心大意及电子测量仪器收到突然强大的干扰所引起的，粗大误差明显超过正常条件下的误差。 五、分析与计算题 1、有一温度计，它的测量范围为0—2000C ，精度为0.5级，求 1）该表可能出现的最大绝对误差。 2）当示值分别为200C 、1000C 的示值相对误差。 解：1）Δ=200×±0.5%=±10C 2）±1/20×100%=5% ±1/100×100%=1%
习题答案 第二章 2-1 二阶系统的频率特性受阻尼比ξ的影响较大。分析表明，ξ越小，系统对输入扰动容易发生超调和振荡，对使用不利。在ξ=0.6-0.7时，系统在宽广的频率范围内由于幅频特性和相频特性而引起的失真小，系统可以获得较为合适的综合特性。比如二阶系统在单位阶跃激励下时，如果阻尼比ξ选择在0.6-0.7范围内，则最大超调量不超过10%，且当误差允许在（5-2）%时趋于“稳态”的调整时间也最短。 2-2 频率特性是指测试系统反映出来的输出与输入幅值之比和两者之相位差是输入频率的函数的这样一个特性。当测试系统的输入为正弦信号时，将该信号的输出与输入之比定义为频响函数。工作频带是指测试装置的适用频率范围，在该频率范围内，仪器装置的测试结果均能保证达到其它相关的性能指针。 2-3 不失真测试要求测试系统的输出波形和输入波形精确相一致，只是幅值相对增大和时间相对延迟。而实际的测试系统很难做到无限频带上完全符合不失真测试的条件，即使测取一个理想的三角波，在某一频段范围内，也难以完全理想地实现不失真测试。三角波呈周期性变化，其测试装置的非线性度必然引起波形的畸变，导致输出失真。由此只能努力使波形失真限制在一个允许的误差范围内，即做到工程意义上的不失真测量。 2-4 系统的总灵敏度为：90×0.005×20=9mm/Mpa 偏移量为：9×3.5=31.5mm 2-5 由，得 用该装置测量频率为50Hz的正弦信号时， ，即幅值误差为1.3% 相角差为： 2-6 由，得：
2-7 由 输入信号的频率范围是： 2-8 环节一的灵敏度为： 1.5/5=0.3 环节二的灵敏度为：41 故串联后的灵敏度为：0.3×41=12.3 2-9 由 测量频率为400Hz变化的力参量时: 若装置的阻尼比为0.7，则: 2-10 由，得： 又：由，得： 频率响应函数为：
第1章 概述 1.1 什么是传感器？ 传感器定义为能够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和装 置，通常由敏感元件和转换元件组成。 1.2 传感器的共性是什么？ 传感器的共性就是利用物理规律或物质的物理、化学、生物特性，将非电量（如位移、 速度、加速度、力等）输入转换成电量（电压、电流、电容、电阻等）输出。 1.3 传感器由哪几部分组成的？ 由敏感元件和转换元件组成基本组成部分，另外还有信号调理电路和辅助电源电路。 1.4 传感器如何进行分类？ （1）按传感器的输入量分类，分为位移传感器、速度传感器、温度传感器、湿度传感器、 压力传感器等。（2）按传感器的输出量进行分类，分为模拟式和数字式传感器两类。（3）按 传感器工作原理分类，可以分为电阻式传感器、电容式传感器、电感式传感器、压电式传感 器、磁敏式传感器、热电式传感器、光电式传感器等。（4）按传感器的基本效应分类，可分 为物理传感器、化学传感器、生物传感器。（5）按传感器的能量关系进行分类，分为能量变 换型和能量控制型传感器。（6）按传感器所蕴含的技术特征进行分类，可分为普通型和新型 传感器。 1.5 传感器技术的发展趋势有哪些？ （1）开展基础理论研究（2）传感器的集成化（3）传感器的智能化（4）传感器的网络化 （5）传感器的微型化 1.6改善传感器性能的技术途径有哪些？ （1）差动技术（2）平均技术（3）补偿与修正技术(4) 屏蔽、隔离与干扰抑制 (5) 稳定性处理 第2章传感器的基本特性 2.1 什么是传感器的静态特性？描述传感器静态特性的主要指标有哪些？ 答：传感器的静态特性是指在被测量的各个值处于稳定状态时，输出量和输入量之间的关系。 主要的性能指标主要有线性度、灵敏度、迟滞、重复性、精度、分辨率、零点漂移、温度漂 移。 2.2 传感器输入-输出特性的线性化有什么意义？如何实现其线性化？ 答：传感器的线性化有助于简化传感器的理论分析、数据处理、制作标定和测试。 常用的线性化方法是：切线或割线拟合，过零旋转拟合，端点平移来近似，多数情况下用最 小二乘法来求出拟合直线。 2.3 利用压力传感器所得测试数据如下表所示，计算其非线性误差、迟滞和重复性误差。设 压力为0MPa 时输出为0mV ,压力为0.12MPa 时输出最大且为16.50mV. 非线性误差略 正反行程最大偏差mV H 1.0max =?，所以%6.0%50 .161.0%100max ±=±=?±=FS H Y H γ 重复性最大偏差为08.0max =?R ，所以%48.0%1005 .1608.0max ±=±=?±=FS R Y R γ 2.4什么是传感器的动态特性？如何分析传感器的动态特性？ 传感器的动态特性是指传感器对动态激励（输入）的响应（输出）特性，即输出对随时间变 化的输入量的响应特性。
第一章检测技术的基础知识 一、填空题 1．传感器一般由、和三部分组成。（敏感元件；转换元件；转换电路） 2．传感器中的敏感元件是指被测量，并输出与被测量的元件。（直接感受；成确定关系的其它量） 3．传感器中转换元件是指感受由输出的、与被测量成确定关系的，然后输出的元件。（敏感元件；另一种非电量；电量）4、直接测量方法中，又分、和。（零位法偏差法微差法） 5、零位法是指与在比较仪器中进行，让仪器指零机构，从而确定被测量等于。该方法精度。（被测量已知标准量比较达到平衡/指零已知标准量较高） 6、偏差法是指测量仪表用相对于，直接指出被测量的大小。该法测量精度一般不高。（指针、表盘上刻度线位移） 7、微差法是和的组合。先将被测量与一个进行，不足部分再用测出。（零位法偏差法已知标准量比较偏差法）9、测量仪表的精确度简称，是和的总和，以测量误差的来表示。（精度精密度准确度相对值） 10、显示仪表能够监测到被测量的能力称分辨力。（最小变化）2．通常用传感器的和来描述传感器输出-输入特性。（静态特性；动态特性） 3．传感器静态特性的主要技术指标包括、、、、和。（线性度；灵敏度；灵敏度阈；迟滞；重复性） 5．传感器线性度是指实际输出-输入特性曲线与理论直线之间的与输出。（最大偏差；满度值之比） 6．传感器灵敏度是指稳态标准条件下，与之比。线性传感器的灵敏度是个。（输出变化量；输入变化量；常数） 7．传感器迟滞是指传感器输入量增大行程期间和输入量减少行程期间， 曲线。（输入-输出；不重合程度） 8．传感器的重复性是指传感器输入量在同一方向（增大或减小）做全程内连续所得输出-输入特性曲线。（重复测量；不一致程度/重复程度） 9．传感器变换的被测量的数值处在状态时，传感器的的关系称传感器的静态特性。（稳定；输入-输出）
西安理工研究生考试 传 感 器 与 智 能 检 测 技 术 课 后 习 题
1、对于实际的测量数据，应该如何选取判别准则去除粗大误差？ 答：首先，粗大误差是指明显超出规定条件下的预期值的误差。去除粗大误差的准则主要有拉依达准则、格拉布准则、t检验准则三种方法。准则选取的判别主要看测量数据的多少。 对于拉依达准则，测量次数n尽可能多时，常选用此准则。当n过小时，会把正常值当成异常值，这是此准则的缺陷。 格拉布准则，观测次数在30—50时常选取此准则。 t检验准则，适用于观察次数较少的情况下。 2、系统误差有哪些类型？如何判别和修正？ 答：系统误差是在相同的条件下，对同一物理量进行多次测量，如果误差按照一定规律出现的误革。 系统误差可分为：定值系统误差和变值系统误差。 变值系统误差乂可以分为：线性系统误差、周期性系统误差、复杂规律变化的系统误差。判定与修正： 对于系统误差的判定方法主要有： 1、对于定值系统误差一?般用实验对比检验法。改变产生系统误差的条件，在不同条件下进行测量，对结果进行比较找出恒定系统误差。 2、对于变值系统误差：a、观察法：通过观察测量数据的各个残差大小和符号的变化规律来判断有无变值系统误差。这些判断准则实质上是检验误差的分布是否偏离正态分布。 b、残差统计法：常用的有马利科夫准则（和检验），阿贝-赫梅特准则（序差检验法）等。 c、组间数据检验正态检验法 修正方法： 1.消除系统误差产生的根源 2.引入更正值法 3.采用特殊测量方法消除系统误差。主要的测量方法有：1）标准量替代法2）交换法3）对称测量法4）半周期偶数测量法 4.实时反馈修正 5.在测量结果中进行修正 3、从理论上讲随机误差是永远存在的，当测量次数越多时，测量值的算术平均值越接近真值。因此，我们在设计自动检测系统时，计算机可以尽可能大量采集数据，例如每次采样数万个数据计算其平均值，这样做的结果合理否？ 答：这种做法不合理。随机误差的数字特征符合正态分布。当次数n增大时，测量精度相应提高。但测量次数达到一定数Id后，算术平均值的标准差下降很慢。对于提高精度基本可忽略影响了。因此要提高测量结果的精度，不能单靠无限的增加测量次数，而需要采用适当的测量方法、选择仪器的精度及确定适当的次数等几方面共同考虑来使测量结果尽可能的接近真值。 4、以热电阻温度传感器为例，分析传感器时间常数对动态误差的影响。并说明热电阻传感器的哪些参数对有影响？ 答：1、对于热电阻温度传感器来说，传感器常数对于温度动态影响如式子t2=t x-T （dtJdt）所示，7■决定了动态误差的波动幅度。了的大小决定了随着时间变化
第三章习题参考解 3.1 电阻式传感器有哪些重要类型？ 答：常用的电阻式传感器有电位器式、电阻应变式、热敏效应式等类型的电阻传感器。 3.2 说明电阻应变片的工作原理。它的灵敏系数K 与应变丝的灵敏系数K 有何差别，为什么？ 答：金属电阻应变片的工作原理是利用金属材料的电阻定律。当应变片的结构尺寸发生变化时，其电阻也发生相应的变化。 它的灵敏系数K 是指把单位应变所引起的电阻相对变化，即??????++=l dl d K ρρμ)21( 由部分组成：受力后由材料的几何尺寸变化引起的[])21(μ+；由材料电阻率变化引起的?? ????l dl d ρρ。 应变丝的灵敏系数K 为E K π=，指与材料本身的弹性模量有关。 3.3 金属电阻式应变片和半导体电阻应变片在工作原理上有何不同？ 答：金属电阻应变片的工作原理是利用金属材料的电阻定律。当应变片的结构尺寸发生变化时，其电阻也发生相应的变化。 半导体应变片的工作原理是基于半导体材料的压阻效应。所谓压阻效应是指半导体材 料，当某一轴向受外力作用时，其电阻率ρ发生变化的现象。 3.4 假设电阻应变片的灵敏度K=2，R=120Ω。问：在试件承受600με时，电阻变化值ΔR=？若将此应变片与2V 直流电源组成回路，试分别求取无应变时和有应变时回路的电流。 解：因为x R R K ε?=，故有 Ω=??==?144.06001202R K R x ε 无应变时回路电流为 A R U i 0167.0120 21=== 有应变时回路电流为 A R R U i 0166.0144 .012022=+=?+=
3.5 题3.5图所示为一直流电桥，供电电源电动势3V E =，34100R R ==Ω ，1R 和2R 为相同型号的电阻应变片，其电阻均为100Ω，灵敏度系数K=2.0。两只应变片分别粘贴于等强度梁同一截面的正反两面。设等强度梁在受力后产生的应变为5000με，试求此时电桥输出端电压0U 。 解：根据被测试件的受力情况，若使一个应变片受拉，一个受压，则应变符号相反；测试时，将两个应变片接入电桥的相邻臂上，如题3.5图所示。该电桥输出电压O U 为 因为100,100,432121====?=?R R R R R R ,则得 015.05000232 12121110=???==?=x EK R R E U εV 3.6 哪些因素引起应变片的温度误差，写出相对误差表达式，并说明电路补偿法的原理。 答：产生电阻应变片温度误差的主要因素有电阻温度系数的影响和试件材料和电阻丝材料的线膨胀系数的影响。 由温度变化引起应变片总电阻的相对变化量为 ()[]t K R R s g t ?-+=?ββα00 （0,R R t 分别为温度为C t 0和C 00时的电阻值；0α为金属丝的电阻温度系数；t ?为变化的温度差值；g s ββ,分别为电阻丝和试件线膨胀系数。） 最常用、最有效的电阻应变片温度误差补偿方法是电桥补偿法，其原理如图所示。 题3.5图 311112234()O R R R U E R R R R R R +?=-+?+-?+
1.1简述测量仪器的组成与各组成部分的作用 答：感受件、中间件和效用件。感受件直接与被测对象发生联系，感知被测参数的变化，同时对外界发出相应的信号；中间件将传感器的输出信号经处理后传给效用件，放大、变换、运算；效用件的功能是将被测信号显示出来。 1.2测量仪器的主要性能指标及各项指标的含义是什么 答：精确度、恒定度、灵敏度、灵敏度阻滞、指示滞后时间等。精确度表示测量结果与真值一致的程度；恒定度为仪器多次重复测量时，指示值的稳定程度；灵敏度以仪器指针的线位移或角位移与引起这些位移的被测量的变化值之间的比例表示；灵敏度阻滞又称感量，是足以引起仪器指针从静止到做微小移动的被测量的变化值；指示滞后时间为从被测参数发生改变到仪器指示出该变化值所需时间，或称时滞。 2.3试述常用的一、二阶测量仪器的传递函数及它的实例 答：一阶测量仪器如热电偶；二阶测量仪器如测振仪。 2.4试述测量系统的动态响应的含义、研究方法及评价指标。 答：测量系统的动态响应是用来评价系统正确传递和显示输入信号的指标。研究方法是对系统输入简单的瞬变信号研究动态特性或输入不同频率的正弦信号研究频率响应。评价指标为时间常数τ（一阶）、稳定时间t s和最大过冲量A d（二阶）等。 2.6试说明二阶测量系统通常取阻尼比ξ=0.6~0.8范围的原因 答：二阶测量系统在ξ=0.6~0.8时可使系统具有较好的稳定性，而且此时提高系统的固有频率ωn会使响应速率变得更快。 3.1测量误差有哪几类？各类误差的主要特点是什么？ 答：系统误差、随机误差和过失误差。系统误差是规律性的，影响程度由确定的因素引起的，在测量结果中可以被修正；随机误差是由许多未知的或微小因素综合影响的结果，出现与否和影响程度难以确定，无法在测量中加以控制和排除，但随着测量次数的增加，其算术平均值逐渐接近零；过失误差是一种显然与事实不符的误差。 3.2试述系统误差产生的原因及消除方法 答：仪器误差，安装误差，环境误差，方法误差，操作误差(人为误差)，动态误差。消除方法：交换抵消法，替代消除法，预检法等。 3.3随机误差正态分布曲线有何特点? 答：单峰性、对称性、有限性、抵偿性。 4.1什么是电阻式传感器？它主要分成哪几种？ 答：电阻式传感器将物理量的变化转换为敏感元件电阻值的变化，再经相应电路处理之后转换为电信号输出。分为金属应变式、半导体压阻式、电位计式、气敏式、湿敏式。 4.2用应变片进行测量时为什么要进行温度补偿？常用的温度补偿方法有哪几种？ 答：在实际使用中，除了应变会导致应变片电阻变化之外，温度变化也会使应变片电阻发生误差，故需要采取温度补偿措施消除由于温度变化引起的误差。常用的温度补偿方法有桥路补偿和应变片自补偿两种。 4.4什么是电感式传感器？简述电感式传感器的工作原理 答：电感式传感器建立在电磁感应的基础上，是利用线圈自感或互感的变化，把被测物理量转换为线圈电感量变化的传感器。 4.5什么是电容式传感器？它的变换原理如何 答：电容式传感器是把物理量转换为电容量变化的传感器，对于电容器，改变ε ，ｄ和Ａ都会 ｒ 影响到电容量Ｃ，电容式传感器根据这一定律变换信号。 4.8说明磁电传感器的基本工作原理，它有哪几种结构形式？在使用中各用于测量什么物理量？
自动检测技术练习题加答 案 Last updated on the afternoon of January 3, 2021
期末练习题 班级：____________ 姓名：____________ 成绩：________ 一、单项选择题： 1.某位移传感器，在输入量变化5mm时，输出电压变化为300mV，其灵敏度为 （ A ）。 A．60mV/mm B. 0.017mm/mV C. 60mm/mV D. mm 2. 应变电桥有3种不同的工作方式，如下选项，（C ）工作方式的灵敏度最高，（ A ）工作方式的灵敏度最低。 A．单臂桥 B. 双臂桥 C. 全桥 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4. 在使用测谎器时，被测试人由于说谎、紧张而手心出汗，可用（ D ）传感器来检测。 A．应变片 B. 热敏电阻 C. 气敏电阻 D. 湿敏电阻 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. 以下传感器中属于非接触测量的是（ C ）。 A．电位器传感器、电涡流传感器 B. 电容传感器、压电传感器 C. 霍尔传感器、光电传感器 D. 霍尔传感器、电位器传感器 7. 电涡流接近开关可以利用电涡流原理检测出（ C ）的靠近程度。
A．人体 B. 水 C. 金属零件 D. 塑料零件 8. 下图为电容式料位传感器示意图，其属于（ B ）类型的电容传感器。 A．变面积式 B. 变介电常数式 C. 变极距式 9. 电子游标卡尺的分辨率可达0.01mm，行程可达200mm，它的内部所采用的是线性型的（ A ）电容传感器。 A．变面积式 B. 变极距式 C. 变介电常数式 10. 轿车的保护气囊可用（ D ）来控制。 A．气敏传感器 B. 荷重传感器 C. 差动变压器 D. 电容式加速度传感器11. 自来水公司到用户家中抄自来水表数据，得到的是（ B ）。 A．瞬时流量，单位为t/h B. 累积流量，单位为t或3m C. 瞬时流量，单位为kg/s D. 累积流量，单位为kg 12. 以下为各个元器件的符号，代表压电元件的符号是（ C）。 A． B. C. 13. 将超声波（机械振动波）转换成电信号是利用压电材料的（ C ）；蜂鸣器中发出“嘀……嘀……”声的压电片发声原理是利用压电材料的（ D ）。 A．应变效应 B. 电涡流效应 C. 压电效应 D. 逆压电效应 14. 使用压电陶瓷制作的力或压力传感器可测量（ C ）。