《自动检测技术及仪表控制系统》期末试卷

二、填空题1.偏差式，零位式，微差式。

直接式，间接式，联立式。

2.被测非电量，电量。

3.等截面轴，悬臂梁。

弹簧管，波纹管，膜片和膜盒。

4. ±1℃, ±5%,±1%。

5. 单臂，双臂，全桥，εK U U i 40=，εK U U i 20=，εK U U i =0。

6. 平板式，圆筒式，d sd sC r εεε0==，)/ln(2r R H C πε=。

7. 电桥式，调幅式，调频式。

三、问答题1．静态特性是指被测量不随时间变化或变化缓慢时传感器的输出-输入关系， 线性度、灵敏度、分辨力、迟滞和重复性等。

2．应变片是靠电阻的变化测量应变的，所以希望电阻只随应变而变化，不受其他因素的影响。

而在实际应用中，除了应变能使应变片的电阻变化外，应变片所处环境的温度变化也会引起应变片电阻的变化。

补偿件补偿法和桥路自补偿。

3.双金属温度计的感温元件是用两种金属片牢固地粘贴在一起制成的双金属片，其一端固定，一端为自由端，当双金属片的温度改变时，由于两种金属膨胀系数不同而使自由端产生弯曲。

恒温箱，启辉器，电水壶，电饭煲，电熨斗等。

四．简述题 1.x lR R x =当电位器的工作电压为U 时，其输出电压为： U l x R R x l U R R R R R R R R R R U L Lx L x x L x Lx x )1(1)(-+=++-+= 2、当位移X 为零时，衔铁不动，021δδδ==，电感021L L L ==，021=-=∆L L L 当位移向上时，衔铁向上移动X ，x x +=-=0201,δδδδ则电感的变化量为：x x A N x A N x A N L L L ∙-=+--=-=∆)()(2)(22200200200221δμδμδμ 当位移向下时，衔铁也向下移动X ，x x -=+=0201,δδδδ电感的变化量为：x x A N x A N x A N L L L ∙--=--+=-=∆)()(2)(22200200200221δμδμδμ 电感变化量不但可以求出位移X 的大小，还可以根据符号判别X 的方向。

=+平均无故障工作时间有效度平均无故障工作时间平均故障修复时间1基本知识引论1、测量范围、测量上、下限及量程测量范围：仪器按照规定的精度进行测量的被测变量的范围测量下限：测量范围的最小值测量上限：测量范围的最大值量程:量程=测量上限值—测量下限值1.２．３灵敏度：被测参数改变时，经过足够时间仪表指示值达到稳定状态后，仪表输出变化量与引起此变化的输入变化量之比 灵敏度Y U∆=∆ 1。

2.4误差绝对误差：∆max δ绝对误差 = 示值-约定真值相对误差:δ相对误差(％)= 绝对误差/约定真值引用误差:max δ引用误差（％)= 绝对误差/量程最大引用误差:最大引用误差（％) = 最大绝对误差/量程允许误差:最大引用误差≤允许误差1.2。

5精确度仪表的精确度通常是用允许的最大引用误差去掉百分号后的数字来衡量。

精确度划分为若干等级，简称精度等级，精度等级的数字越小,精度越高1。

2。

8可靠度：衡量仪表能够正常工作并发挥其同能的程度课后习题1.１检测及仪表在控制系统中起什么作用,两者关系如何?检测单元完成对各种参数过程的测量，并实现必要的数据处理；仪表单元则是实现各种控制作用的手段和条件,它将检测得到的数据进行运算处理，并通过相应的单元实现对被控变量的调节。

关系:二者紧密相关，相辅相成,是控制系统的重要基础１。

2 典型检测仪表控制系统的结构是怎样的，各单元主要起什么作用?被控——检测单元—-变送单元——显示单元——操作人员对象——执行单元-—调节单元—作用:被控对象：是控制系统的核心检测单元:是控制系统实现控制调节作用的及基础，它完成对所有被控变量的直接测量，也可实现某些参数的间接测量。

变送单元：完成对被测变量信号的转换和传输，其转换结果须符合国际标准的信号制式。

变：将各种参数转变成相应的统一标准信号;送:以供显示或下一步调整控制用。

显示单元：将控制过程中的参数变化被控对象的过渡过程显示和记录下来,供操作人员及时了解控制系统的变化情况。

《自动检测技术》课程试卷一．填空题20%1．采取不同的方法选取拟合直线，可以得到不同的线性度。

如使拟合直线通过实际特性曲线的起点和满量程点，可以得到。

使拟合直线与特性曲线上各点偏差的平方和为最小，可得到等。

2．检测系统在正向（输入量增大）和反向（输入量减小）行程期间，输入-输出特性曲线不一致的程度称为特性。

3．半导体应变片是利用半导体材料的效应而制成的一种纯电阻性元件。

4．用电容式液位传感器测量液位，如果被测介质是非导电物质，当被测液面变化时，两电极间的将发生变化，从而导致电容的变化。

如果被测介质是导电液体，液面变化时相当于在改变，从而导致电容的变化。

5．当通过金属体的磁通发生变化时，就会在导体中产生感生电流，这种电流在导体中是自行闭合的，称为。

6．根据定律：无论任何原因使通过回路面积的磁通量发生变化时，回路中产生的感应电动势与磁通量对时间的变化率的负值成正比。

7．磁电式传感器可以分为式和式两种类型。

8．容栅按其结构形式可分为长容栅和圆容栅两大类。

长容栅主要用于位移测量，圆容栅主要用于位移测量。

9．超声波质点的振动方向与波的传播方向一致的波称为。

质点的振动方向与波的传播方向垂直的波称为。

质点的振动方式沿表面传播，振幅随深度的增加而迅速衰减的波称为。

10．在具有较大共模干扰的场合，要放大传感器输出的微弱信号，测量电路时常采用。

11．在测量过程中，通道中有用信号成分与噪声信号成分之比称为 。

12．常见干扰耦合方式主要有 耦合 、 耦合 、 耦合和漏电流耦合。

二、选择最合适的一种传感器（或敏感元件） 8%（1）测量导电液体的液位（ ）。

A ．电容式传感器B ．电阻式传感器C ．磁电式传感器（2）测量悬臂梁上所受的力（ ）。

A ．霍尔式传感器B ．电涡流式传感器C ．应变片传感器（3）测量两个电流参数的乘积（ ）。

A ．电感式位移传感器B ．感应同步器C ．霍尔式传感器（4）测量-50～250℃范围的线性温度（ ）。

分章节知识点C11．开闭环仪表各有何优缺点？P6-72．检测系统的静/动态特性有哪些？P7-103．一阶系统的计算；4．仪表的误差与等级方面的计算。

C21．检测技术的一般原理P29-302．检测仪表的组成与各部分的作用 P2图1。

1或P97图3。

13．检测仪表的设计方法按结构形式来分主要有四类，即简单直接式变换、差动式变换、参比式变换和平衡（反馈）式变换 P100-108C3对位移、力与压力、振动、转速、温度、物位、流量、成分等常用工程量作测试，按提出的测试要求，设计测试方案，选传感器，分析方法，测试步骤，预期结果。

参习题C4 虚拟仪器的特点。

一简答题1．测量压力的仪表，按其转换原理的不同，可分为几类，各是什么？答：测量压力的仪表，按其转换原理的不同，可分为四大类，分别为：1）液柱式压力计；2）弹簧式压力计；3）电器式压力计；4）活塞式压力计。

2．测量的基本方程式是什么？它说明了什么？答：3．测量物位仪表按其工作原理主要有哪些类型？答：1）直读式物位仪表；2）差压式物位仪表；3）浮子式物位仪表；4）电磁式物位仪表；5）和辐射式物位仪表；6）声波式物位仪表；7）光学式物位仪表。

4．什么是温度？温度能够直接测量吗？答：温度是表征物体冷热程度。

温度不能直接测量，只能供助于冷热不同物体之间的热交换，以及物体的某些物理性质随冷热程度不同变化的特性来加以间接测量。

5．什么是压力式温度计，它是根据什么原理工作的？答：应用压力随温度的变化来测量的仪表叫压力式温度计。

它是根据在密闭系统中的液体。

气体或低沸点液体的饱和蒸汽受热后体积膨胀或压力变化这一原理制作的，并用压力表来测量这种变化，从而测得温度。

6．差压变送器的检测元件为什么要做成膜盒结构，用单膜片行不行？答：因为膜盒组件在使用的差压范围内，具有很好的灵敏度和线性，而当差压超过使用范围时，即单向过载时，膜盒不但不坏，而且也极少有影响；由于膜盒内充有硅油，它除了传递压力之外，还有限尼作用，所以仪表输出平稳；由以上可知单膜片不能耐单向过载，尽管它加工方便，灵敏度高，不宜使用。

《自动检测技术》考试试卷（1卷）一、填空：（20分）1、测量系统的静态特性指标主要有。

（2分）2、霍尔元件灵敏度的物理意义是。

（2分）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效应,这类元件有；第二类是利用在光线作用下效应，这类元件有；第三类是利用在光线作用下效应，这类元件有。

4.热电偶所产生的热电势是电势和电势组成的，其表达式为Eab（T，To）= 。

在热电偶温度补偿中补偿导线法（即冷端延长线法）是在和之间，接入，它的作用。

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，其内部产生机械压力，从而引起，这种现象称为。

相反，某些铁磁物质在外界磁场的作用下会产生，这种现象称为。

（2分）6. 变气隙式自感法感器，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，其中阻灵敏度Rr=（① 2p(b+h)/At, ② 2pAt/b+h, ③ 2A(b+b)/pt, ④ 2Atp(b+h)）。

（4分）二、用镍铬-镍硅势电偶测量某低温箱温度，把热电偶直接与电位差计相连接。

在某时刻，从电位差计测得热电热为-1.19mv，此时电位差计所处的环境温度为15℃，试求该时刻温箱的温度是多少度？（20分）镍铬-镍硅热电偶分度表测量端温度℃0 1 2 3 4 5 6 7 8 9热电动势(mv)-20 -0.77 -0.81 -0.84 -0.88 -0.92 -0.96 -0.99 -1.03 -1.07 -1.10 -10 -0.39 -0.43 -0.47 -0.51 -0.55 -0.59 -0.62 -0.66 -0.70 -0.74 -0 -0.00 -0.04 -0.08 -0.12 -0.16 -0.20 -0.23 -0.27 -0.31 -0.35 +0 0.00 0.04 0.08 0.12 0.16 0.20 0.24 0.28 0.32 0.36 +10 0.40 0.44 0.48 0.52 0.56 0.60 0.64 0.68 0.72 0.76 +20 0.80 0.84 0.88 0.92 0.96 1.00 1.04 1.08 1.12 1.16三、什么是系统误差？产生系统误差的原因是什么？如何发现系统误差？减少系统误差有哪几种方法？（20分）四、下面是热电阻测量电路，试说明电路工作原理并计算（5分）1. 已知Rt是Pt100铂电阻，且其测量温度为T=50℃，试计算出Rt的值和Ra的值（10分）2. 电路中已知R1、R2、R3和E，试计算电桥的输出电压V AB。

自动检测技术及应用期终考试试卷一卷班级姓名学号教师题号一二三四五六七八得分得分得分评卷人复核人一、填空题（每空1分，共40分）1、一个完整的检测系统或检测装置通常由传感器、测量电路、传出单元和显示装置等部分组成。

2、若已知某直流电压的大致范围，选择测量仪表时，应尽可能选用那些其量程大于被测电压而又小于被测电压的1.5倍的电压表。

3、导体或半导体材料在外界力的作用下，会产生机械变形，其电阻值也将随着发生变化，这种现象称为应变效应。

应变片传感器由__电阻应变片_____和___测量电路__ _两部分组成。

4、电桥按读数方法可分为两种，__平衡电桥_____仅适合测量静态参数，而__不平衡电桥____对静、动态参数都可测量；双臂电桥比单臂电桥提高一倍，而且还具有作用。

5、金属热电阻的阻值随温度的升高而，为；半导体热电阻按其阻值与温度之间的变化关系可分为和两大类。

6、电感式传感器利用原理，将被测的非电量转换成的或变化的一种装置。

在实际工作中常采用电感式传感器，既可以提高传感器的灵敏度，又可以减小测量误差。

电感式传感器测量转换电路有：、和等。

6、电容式传感器的测量转换电路种类很多，常用的有____________、____________、__________ __、______ ______。

7、热电偶定律包括、和，它们对热电偶的实际应用十分重要。

8、物体受到光照以后，物体内部的原子释放出电子，这些电子仍留在物体内部，使物体的或产生的现象称为。

9、霍尔元件一般采用材料制成，霍尔电动势的大小正比于和，霍尔元件的零位误差主要是。

得分评卷人复核人二、选择题（每空2分，共20分）1.某台测温仪表的测温范围是200～600℃，而该仪表的最大绝对误差为±3℃，该仪表的精度等级是（ D ）。

A．0.5级 B．0.75级 C．0.8级 D．1.0级2.构成一个传感受器必不可少的部分是( B )。

A．转换元件 B．敏感元件 C．转换电路 D．嵌入式微处理器3.湿敏电阻用交流电作为激励电源是为了( B )。

《自动检测技术》复习题．．．．．．．．．．．一、填空题：1.自动检测系统分为开环系统和闭环系统，气象观测系统属于开环系统,炉温自动系统属于闭环系统。

2.有人把计算机比喻为一个人的大脑，传感器则是人的感官。

3.对仪表读数不需经过任何运算就能直接得到测量的结果，就叫直接测量。

对被测物理量必须经过方程组才能得到最后结果,就叫间接测量.4.传感器命名：由主题词加四级修饰语构成，第一级修饰语是指被测量；第三级修饰语是指特征描述；第四级修饰语是指主要技术指标.5.1994年12月1日国家批准实施的GB/T14479-93《传感器图用图形符号》已与国际接轨。

按照它的规定,传感器图用图形符号由符号要素正方形和等边三角形组成，其中要素正方形表示转换元件。

等边三角形表示敏感元件。

6。

我国电工仪表的准确度等级S就是按满度相对误差γm分级的；按大小依次分成0。

1,0。

2，0.5,1.0,1。

5,2.5。

例如某电表S=0.5即表明它的准确度等级为3级，也就是它的满度误差不超过±0.5％,即|γm｜≤0。

5，或习惯上写成γm=±0。

5。

为了减小测量中的示值，在进行量程选择时应尽可能使示值接近满度值，一般以示值不小于满度值的2/3为宜。

7.某1。

0级电流表，满度值A=100μA，求测量值分别为x1=100μA时的示值相对误差为±1%。

x2=80μA时的示值相对误差为±1.25％；x3=20μA时的示值相对误差为±0,5％。

9.家用电器的温度检测中,空调器属于湿度传感器，电冰箱属于温度传感器。

10。

热敏电阻按其性能分为正温度系数(PTC),负温度系数（NTC),临界温度系数（CTC）三种,电机的过热保护属PTC保护，晶体管保护属NTC保护.11.电容式传感器有三种基本类型，即变极距型、变面积型和变介电常数型。

12按误差产生的特性可将误差分为绝对误差和相对误差。

13。

0.5级电工仪表的引用误差的最大值不超过±0.5%。

1过程控制通常是对生产过程中的温度,压力，流量，液位，成分和物性等工艺参数进行控制，使其保持为定值或按一定规律变化。

２工业生产对过程控制的要求归纳起来主要有；安全性,稳定性和经济性。

3在自动化仪表中，仪表的精度通常在规定的使用条件下,由最大引用误差来度量。

４气动执行器分，气开，气关两种形式,他的选择应根据调节器输出信号为零C°或气源中断时,使生产处于安全状态的原则确定。

5在调节器的参数整定方法中，工程整定方法包括临界比例度法,衰减曲线法和反应曲线法。

6前馈控制的特点有前馈控制是一种开环控制,前馈控制比反馈控制及时，前馈补偿器为专用调节器.７在串级控制系统中，主副调节器放大系数的乘积越大,系统的抗干扰能力就越强。

8变送器的二线制传输方式与四线制传输方式相比具有节省连接电缆，有利于安全防爆和抗干扰等优点。

９齐纳式安全栅存在两点不足,其一为固定的限流电阻其大小难以选择,其二为接地不合理。

10目前常用的调节阀中，有三种代表性的理想流量特性,即直线流量特性,对数流量特性和快开流量特性这三种流量特性完全取决于阀心的形状。

11变送器设计直流-交流-直流电路的目的是?？？?？?？?简答题1简述调节器正反作用方式的选择原则．首先根据生产工艺要求及安全等原则确定调节阀的气开，气关形式，以确定Kv的正负；然后根据被控过程特性确定其属于正，反哪一种类型，以确定Ko的正负；最后根据系统的开环传递函数中各环节静态增益的乘积必须为正这一原则确定调节器Kc的正负，进而确定调节器的正反作用类型。

2.简述串级控制系统的主要特点①对进入副回路的干扰有很强的抑制能力②能改善控制系统通道的动态特性、提高系统的快速反应能力③对非线性情况下的负荷或操作条件的变化有一定的自适应能力３.简述引入前反馈的原则①当系统中存在变化频率高、幅值大、可测而不可控的干扰、反馈控制又难以克服其影响,工艺要求对被控参数要求又十分严格,为了改善和提高系统的控制品质,可以考虑引入前馈控制。

第1章检测技术的基本概念1.电工实验中,采用平衡电桥测量电阻的阻值,是属于零位式测量,而用水银温度计测量水温的微小变化,是属于偏位式测量。

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示值相对误差。

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1.5倍左右为宜。

4. 用万用表交流电压档(频率上限为5kHz测量100kHz 、10V左右的高频电压,发现示值不到2V ,该误差属于粗大误差。

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,该误差属于系统误差。

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,其目的是为了提早发现故障,提高可靠性。

6. 各举出两个日常生活中的非电量电测的例子来说明静态测量:用电子天平称出物体的重量;用水银温度计测量水温;动态测量:地震测量振动波形;心电图测量跳动波形;直接测量:用电子卡尺测量物体的高度;间接测量:曹聪称象;接触式测量:用体温计测体温;非接触式测量:雷达测速;在线测量:在流水线上,边加工,边检验,可提高产品的一致性和加工精度;离线测量:产品质量检验;7. 有一温度计,它的测量范围为0~200℃,准确度等级为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20℃、100℃时的示值相对误差。

解:(1由表1-1所示,温度计的准确度等级对应最大满度相对误差,即由满度相对误差的定义,可得最大绝对误差为:∆m =(±0.5%A m =±(0.5%×200℃=±1℃(2当示值分别为20℃和100℃时,示值相对误差为:%5%100201%10011±=⨯±=⨯∆=x m x A γ %1%1001001%10022±=⨯±=⨯∆=x m x A γ 8. 欲测240V左右的电压,要求测量示值相对误差不大于0.6%,问:若选用量程为250V电压表,其准确度应选模拟仪表中常用的哪一个等级?若选用量程为300V 和500V的电压表,其准确度又应分别选哪一级?解:(240×0.6%/250=0.576%,下近0.5级,应选择0.5级。

《自动检测技术》课程试卷一．填空题 20%1．一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部分组成，分别完成信息 获取 、 转换 、 显示和处理 等功能。

2．检测系统在稳态下输出量变化和引起此变化的输入量变化的比值称为 灵敏度，其输入-输出特性曲线与拟合直线之间的最大偏差与满量程输出的百分比表示其 线性度。

3．电阻应变片有两大类即 金属电阻 应变片和 半导体 应变片。

4．电阻应变片接入电桥电路通常有以下几种接法：如果电桥一个臂接入应变片，其他三个臂采用固定电阻，称为 单臂 工作电桥 ；如果电桥两个臂接入应变片称为 双臂 工作电桥；如果四个臂都接入应变片称为 全桥形式。

5．设两极板相互覆盖的有效面积为A ，两极板间的距离为d ，极板间介质的介电常数为ε，在忽略极板边缘影响的条件下，平板电容器的电容C 可以表示为AC d ε= 。

6．电容式传感器可以分成三种类型： 变面积 式、 变间隙 式、 变介电常数 式。

7．差动变压器存在 零点残余电动势 ，使得传感器的输出特性在零点附近不灵敏，给测量带来误差，此值的大小是衡量性能好坏的重要指标。

8．磁电式传感器的基本工作原理是 电磁感应 原理。

9．光敏电阻在全暗条件下测得的电阻值称为暗电阻，此时流过的电流称为 暗电流。

在一定光照条件下测得的电阻值称为亮电阻，此时流过的电流称为 亮电流。

两者之差称为 光电流 。

10．长光栅相邻两栅线的距离称为 光栅常数 。

二、选择最合适的一种传感器（或敏感元件） 8%（1）对传送带上的塑料零件进行计数（ B ）。

A ．电涡流式传感器B ．光电传感器C ．磁电式传感器（2）测量磁感应强度（ A ）。

A ．霍尔式传感器B ．PVDF 薄膜传感器C ．电容式传感器（3）某测量仪的移动工作台，行程为1m ，要求分辨力为1μm ，精度为3μm （ C ）。

A ．电感式位移传感器B ．电容式位移传感器C ．光栅（4）测量-50～1800℃范围的温度（ A ）。