检测与传感第十一章
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第一章1、以下哪个不是传感器的组成()A、信号元件B、敏感元件C、转换元件D、信号转换电路正确答案: A2、下列属于按传感器的工作原理进行分类的传感器是)A、应变式传感器B、化学型传感器C、压电式传感器D、热电式传感器正确答案: B3、传感器的下列指标全部属于静态特性的是: A 线性度、灵敏度、阻尼系数B、幅频特性、相频特性、稳态误差C、迟滞、重复性、漂移D、精度、时间常数、重复性正确答案: C4、传感器能感知的输入变化量越小,表示传感器的()A、线性度越好B、迟滞越小C、重复性越好D、分辨率越高正确答案: D5、传感器的静态特性,是指当传感器输入,输出不随()变化时,其输出—输入的特性。
A、时间B、被测量C、环境D、地理位置正确答案: A 6、如果把计算机比作人的大脑,那么传感器可以比作()A、眼睛B、感觉器官C、手D、皮肤正确答案: B第二章1,属于传感感器静态指标的是( D)A 固有频率B 临街频率C 阻尼比D 重复性 2,全桥差动的电压灵敏度是单臂工作时的( C)A 不变B 2 倍C 4 倍D 8 倍 3,通用应变式传感器测量( C)A 温度B 密度C 加速度D 电阻 4,利用电桥进行温度补偿,补偿片的选择是( A)A 与应变片相邻,且同质的工作B 与应变片相邻,且异质的工作C 与应变片相对,且同质的工作D 与应变片相对,且异质的工作 5,影响金属导体材料应变灵敏系数 K 的主要因素是( B)A导体材料电阻率的变化B导体材料几何尺寸的变化C 导体材料物理性质的变化D导体材料化学性质的变化 6,电阻应变片的线路温度补偿的方法有( AB)A差动电桥补偿法B 补偿块粘贴应变片法C补偿线圈补偿法D恒流源温度补偿电路第三章1、电感式传感器的常用测量电路不包括()。
A.交流电桥B. 变压器式交流电桥C. 脉冲宽度调制电路D. 谐振式测量电路2、电感式传感器采用变压器式交流电桥测量电路时,下列说法不正确的是()。
实验11 传感器的简单应用【考纲链接】1.本实验在新课标物理《高考大纲》中是必考内容实验之十一.传感器的简单应用。
2. 本实验见普通高中课程标准实验教科书《物理》选修3-2(人民教育出版社课程教材研究所物理课程教材研究开发中心编著,人民教育出版社出版)的第6章传感器 第4节传感器的应用实验(第70~72页)。
由于本实验是历来的教科书所没有的,许多教师没有做过,不太熟悉,有些学校实验室没有所需器材(如施密特触发器等),所以要特别重视。
以型号HEF40106B 施密特触发器为例图6-2-1图6-2-1是型号HEF40106B 触发器的引脚示意图,由图可以看出,在同一块集成片上分别做了6块独立的施密特触发器,如果使用第1块,只需要在1i 接输入电压,在1o 接输出电压,然后分别把DD V 接到稳压电源,SS V 接地,就可以工作了。
实验原理:图6-2-2将电路按图6-2-2连接,G R 为光敏电阻,1R ,2R 为电阻箱,LED 为发光二极管,A 点为施密特触发器的输入端,Y 点为施密特触发器的输出端。
适当选择1R ,2R 的阻值后,当外R上的电阻相对比较小,A点的电压小于Vp,Y点输出高电位,发光二极管界光线很强时,GR上的电阻显著增大, A点的电压两端的电势差很小,因此不能发光;当外界光线变弱时,G也显著增大,当增大到Vp=3.0V时,Y点输出低电位,发光二极管两端有大约5V的电势R上的电阻减小,A点的差,发光二极管开始正常发光,如果光线强度又进一步开始回升,G电压也开始减小,当A点的电压小于Vn=2.2V时,Y点又输出高电位,发光二极管熄灭。
为了更直观地了解整个电路工作过程,也可以分别用两个电压表对A点和Y点的电压进行测量。
实验一:光控开关实验目的:了解光控开关,对自动控制有初步理解。
实验电路:见图6-2-3图6-2-3 实验电路实验步骤:1. 当光弱时,光敏电阻阻值大,电流小,A端输入高电位(1),Y端输出低电位(0),发光二极管亮,如图6-2-4.图6-2-42. 当光强时,光敏电阻阻值小,电流大,A 端输入低电位(0),Y 端输出高电位(1),发光二极管不亮,如图6-2-5。
《传感器与检测技术》transducer / sensor宋文绪高等教育出版社(32k)第一章检测技术的基础知识本章主要介绍检测技术的基本概念、测量中误差的处理方法以及传感器的基本特性。
1.1.1 检测技术以研究自动检测系统中的信息提取、信息转换以及信息处理的理论和技术为主要内容的一门应用技术学科。
1.1.3 传感器定义:是一种以一定的精确度把被测量转换为与之有确定对应关系的、便于应用的某种物理量的测量装置。
含义:(1)传感器是测量装置,能完成信号的获取任务;(2)它的输入量是某一被测量;(3)它的输出量是某种物理量,这种物理量要便于传输、转换、处理、显示等;(4)输出输入有对应关系,且应有一定的精确程度。
传感器的组成功用是一感二传,即感受被测信息,并传送出去。
一般由敏感元件、转换元件、转换电路三部分组成。
第二章温度检测温度是表征物体或系统的冷热程度的物理量。
本章在简单介绍温标及测温方法的基础上,重点介绍膨胀式温度测量、电阻式温度传感与测试、热电偶温度计、辐射式温度计、光导纤维温度计、集成温度传感技术等测温原理及方法。
2.2 膨胀式温度计膨胀式温度计分为液体膨胀式温度计和固体膨胀式温度计两大类。
2.2.1 双金属温度计: 2.2.2 压力式温度计2.3 电阻式温度传感器热电阻温度传感器是利用导体或半导体的电阻率随温度的变化而变化的原理制成的,实现了将温度的变化转化为元件电阻的变化。
有金属(铂、铜和镍)热电阻及半导体热电阻(称为热敏电阻)。
2.4 热电偶传感器热电偶的测温原理:热电偶测温是基于热电效应,在两种不同的导体(或半导体)A和B 组成的闭合回路中,如果它们两个接点的温度不同,则回路中产生一个电动势,通常我们称这种现象为热电势,这种现象就是热电效。
2.5 辐射式温度传感器 2.7.2 光纤温度传感器2.8 薄膜热电阻第三章压力检测本章简单介绍压力的概念及单位,重点讲解应变式压力计、压电式压力传感器、电容式压力传感器和霍尔式压力计等的测量原理及测压方法。
第一章检测技术的基本概念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多少级?答:1 .02、某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%,应购买精度等级为多少级的压力表?答:0 .5 a3、对同一被测量进行多次重复测量时,误差的绝对值和符号不可预知地随机变化,但总体满足一定的统计规律性,该误差称为什么误差?答:随机误差4、多次重复测量时,误差的大小或符号保持不变,或按一定规律出现(始终偏大、偏小或周期性变化),该误差称为什么误差?答:系统误差5、检测中使用一次仪表,新的国家标准规定电流输出和电压输出是多少?答:4~20mA、1~5V6、检测中由于电流信号不易受干扰,且便于远距离传输,所以在一次仪表中多采用电流输出型,新的国家标准规定电流输出为多少?答:4~20mA7、什么是系统误差?答:在重复性条件下,对同一被测量进行无限多次测量所得结果的平均值与被测量的真值之差,称为系统误差。
8、什么是粗大误差?答:超出在规定条件下预计的误差,或明显偏离真值的误差称为粗大误差,也叫过失误差、疏忽误差或粗差,应予以剔除。
9、什么是测量答:测量过程实质上是一个比较的过程,即将被测量与一个同性质的、作为测量单位的标准量进行比较,从而确定被测量是标准量的若干倍或几分之几的比较过程。
10、什么是测量结果?答:测量结果可以表现为一定的数字,也可表现为一条曲线,或者显示成某种图形等,测量结果包含数值(大小和符号)以及单位。
有时还要给出误差范围11、什么是静态测量?什么是动态测量?答:在检测技术中,对缓慢变化的对象所进行的测量,亦属于静态测量。
工程中,有时可认为几十赫兹以上的测量称为动态测量。
12、传感器有哪三部分组成?答:传感器由敏感元件、传感元件及测量转换电路三部分组成。
13、某数字表满量程为99.9A,该表的分辨力和分辨率为多少?答:数字表满量程为99.9A,该表的分辨力=0.1A,分辨率=0.1A÷99.9≈0.1%14、测量结果的正态分布的规律是怎样的?测量结果的正态分布的规律有:(1)集中性、(2)对称性、(3)有界性15、用核辐射式测厚仪对钢板的厚度进行6次等精度测量,所得数据为2.04mm、2.02mm、1.96mm、0.99mm、3.33mm、1.98mm,为粗大误差的值是什么?,在剔除粗大误差后,用算术平均值公式计算钢板厚度等于多少?答:为粗大误差的值是0.99和3.33mm,在剔除粗大误差后,用算术平均值公式计算钢板厚度=2.00mm。
第一章 传感器的概述1.传感器的定义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叫做传感器。
2.传感器的共性:利用物理定律或物质的物理、化学、生物等特性,将非电量(位移、速度、加速度、力等)转换成 电量(电压、电流、电容、电阻等)输出。
3.传感器的组成:传感器由有敏感元件、转换元件、信号调理电路、辅助电源组成。
传感器基本组成有敏感元件和 转换元件两部分,分别完成检测和转换两个基本功能。
第二章 传感器的基本特性1.传感器的基本特性:静态特性、动态特性。
2.衡量传感器静态特性的主要指标有:线性度 、灵敏度 、分辨率迟滞 、重复性 、漂移。
3.迟滞产生原因:传感器机械部分存在摩擦、间隙、松动、积尘等。
4.产生漂移的原因:①传感器自身结构参数老化;②测试过程中环境发生变化。
5.例题:1.用某一阶环节传感器测量100Hz 的正弦信号,如要求幅值误差限制在±5%以内,时间常数应取多少?如果用该传感器测量50Hz 的正弦信号,其幅值误差和相位误差各为多少? 解:一阶传感器的频率响应特性: 幅频特性:2.在某二阶传感器的频率特性测试中发现,谐振发生在频率为216Hz 处,并得到最大福祉比为1.4比1,试估算该传感器的阻尼比和固有频率的大小。
3.玻璃水银温度计通过玻璃温包将热量传给水银,可用一阶微分方程来表示。
现已知某玻璃水银温度计特性的微分方1)(1)(+=ωτωj j H )(11)(ωτω+=A s rad f n n /135********.014.121)(A )(4)(1)(A n max n 21222=⨯=======⎭⎬⎫⎩⎨⎧+⎥⎦⎤⎢⎣⎡-=-ππωωξξωωωωωξωωω所以,时共振,则当解:二阶系统程是x y dtdy310224-⨯=+ ,y 代表水银柱的高度,x 代表输入温度(℃)。
求该温度计的时间常数及灵敏度。
解:原微分方程等价于:x y dt dy3102-=+所以:时间常数T=2S, 灵敏度Sn=10-3第三章 电阻式传感1.应变式电阻传感器的特点: 1)优点:①结构简单,尺寸小,质量小,使用方便,性能稳定可靠;②分辨力高,能测出极微小的应变;③灵敏度 高,测量范围广,测量速度快,适合静、动态测量;④易于实现测试过程自动化和多点同步测量、远距离 测量和遥测;⑤价格便宜,品种多样,工艺较成熟,便于选择和使用,可以测量多种物理量。
第十一章身体成分的测定【实验目的】1、了解测量身体成分的意义。
2、掌握测定身体成分的各种测量方法。
【实验原理】人体主要由水、脂肪、蛋白质、矿物质和糖类等物质组成。
各种成分组成了人体的总体重,即体重。
人体各成分的相对平衡对有机体正常的生命活动和维持健康水平是极为重要的。
所以,对身体各成分的测量一直受到医学领域的重视。
脂肪成分一直是身体成分测试的主要内容。
另外,随着科技水平的提高,骨矿物质的测定等手段也逐渐开展起来得到应用。
而活体脂肪成分只能通过间接法进行。
间接法主要包括水下称重法、电阻法、超声波法、皮褶厚度法、CT、双光子法以及核磁共振法等。
本实验只介绍目前常用的三种方法:1)水下称重法通过对身体密度和比重进行测量,从而推算身体的脂肪体重和去脂体重。
该测量是基于对尸体的瘦体重和脂肪组织的比率进行测量后分析其相对关系而得出的。
2)人体内的脂肪约2/3属于皮下脂肪,因此,采用皮脂厚度法精确地测量皮脂厚度以估计皮下脂肪量来推测全身脂肪含量,在理论上是可以接受的。
3)生物电阻抗分析法是测量电流通过身体的脂肪和非脂肪组织时,其传导速率不同,来推断人体去脂体重和脂肪组织的重量。
骨密度测定法是根据超声束通过骨组织,测定人体骨的超声速度(SOS)和宽波段超声衰减 (BUA),并根据测定的超声参数计算定量超声指数(QUI)和骨矿物质密度(BMD),进而得出T评分(T-Score)与Z评分(Z-Score)等参数值,用于评价骨质量与诊断骨质疏松症。
【实验对象】人。
【实验器材】1、脂肪成分的测定(1)水下称重法:体重计、水下称重计(含坐椅和铅块)、肺活量计。
(2)皮脂厚度法:皮脂厚度计(图11-1)。
图11-1 皮脂厚度计(3)生物电阻抗分析法:VENU9.9杰文人体成分分析仪。
2、骨密度的测定:Sahara 骨密度测定仪。
【实验步骤】一、脂肪成分的测定(一)水下称重法(图11-2)图11-2 水下称重法1、残气量的测量测出受试者的肺活量,男子的残气量相当于肺活量的24%,女子的残气量为肺活量的28%。