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部分课后作业答案2-8． 标称电阻为100Ω的应变计贴在弹性试件上。
设试件的截面积 S=1×10-5m 2，弹性模量E=2×1011 N ／m 2，若由1．0×104N 的拉力作用，使应变计的电阻相对变化为1％，试求此应变计的灵敏度系数。
解：∵灵敏度系数εRR K /∆=，又已知%1=∆RR，F=1.0×104 N ，S=1×10-5m 2，∴ )/(101101100.129254m N mN S F ⨯=⨯⨯==-σ 由εσ⋅=E ，可得321129105)/(102)/(101-⨯=⨯⨯==m N m N E σε 所以，灵敏度系数2105%1/3=⨯=∆=-εRR K2-9． 将4片相同的金属丝应变片贴在实心圆柱形测力弹性元件上，如题2.9图所示。
设应变片的灵敏度系数K=2，作用力F=1 000kg 。
圆柱形横截面半径r=1cm ，弹性元件的杨氏模量E=2×107N ／cm 2，泊松比μ＝0.285。
求：(1)画出应变片贴在圆柱上的位置图及相应测量电桥的原理图； (2)各应变片的应变ε；(3)若测量电路采用电桥电路，设供电桥电压E ＝6V ，桥路输出电压U o 为多少?(4)这种测量方法对环境温度的变化能否具有补偿作用?试说明原因。
解：⑴将R 1～R 4四片应变片按图2－9（a ）所示粘贴，其中R 1、R 3沿轴向粘贴，测量轴向应变，R 2、R 4沿径向粘贴，测量径向应变。
测量电桥为全桥测量电路， R 1与R 3置于电桥的一对角线上，R 2与R 4置于电桥的另一对角线上，如右图2－9（b ）所示。
题2.9 图⑵∵)(1500105.1)/(102)01.0(14.3/8.9100032722μεπσε=⨯=⨯⨯⨯====-cm N m N Er FE A FE∴εK R R R R =∆=∆3311， R 1与R 3的纵向应变（轴向应变）ε为1500με；μεεK K R R R R r -==∆=∆4422 ，式中μ为泊松比，μ＝0.285。
有关修改的说明红色字：建议删去的文字 绿色字：建议增加的文字黄色字：认为原稿中可能有问题的文字，请仔细考虑 灰色字：本人的说明性文字公式和图的带黄色的编号不用管他1.1 什么是检测装置的静态特性？其主要技术指标有哪些？ 答：静态特性是指检测系统在被测量各值处于稳定状态时，输出量与输入量之间的关系特性。
静态特性的主要技术指标有：线性度、精度、灵敏度、迟滞、重复性、分辨力、稳定性、可靠性等。
1.2 什么是检测装置的动态特性？其主要技术指标有哪些？答：动态特性是指动态测量时，输出量与随时间变化的输入量之间的关系。
动态特性的主要技术指标有：动态误差、响应时间及频率特性等。
1.3 不失真测试对测量系统动态特性有什么要求？答：①输入信号中各频率分量的幅值通过装置时，均应放大或缩小相同的倍数，既幅频特性是平行于横轴的直线；②输入信号各频率分量的相角在通过装置时作与频率成正比的滞后移动，即各频率分量通过装置后均延迟相同的时间t ，其相频率特性为一过原点并有负斜率的斜线。
1.4 测量系统动态参数测定常采用的方法有哪些？ 答：动态特性参数测定方法常因测量系统的形式不同而不完全相同，从原理上一般可分为正弦信号响应法、阶跃信号响应法、脉冲信号响应法和随机信号响应法等。
1.5 某位移传感器，在输入位移变化1mm 时，输出电压变化300mv ，求其灵敏度？ 答：灵敏度可采用输出信号与输入信号增量比表示，即3001300==∆∆=x u k mv/mm1.6 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0.2级，量程0～25MPa 的标准表来检验一台1.5级，量程0～2.5MPa 的压力表?为什么？ 解：选择标准压力表来校准工业用压力表时，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表精度等级，至少要高一个等级。
题中若标准表是0.2级，量程0～25MPa ，则该标准表可能产生的最大绝对误差为2.0)025(1max ⨯-=∆％＝0.05MPa被校表是1.5等级，量程0～2.5MPa ，其可能产生的最大绝对误差为5.1)05.2(2max ⨯-=∆％＝0.0375MPa显然1max ∆>2max∆，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。
自动检测技术及应用课后答案【篇一：《自动检测技术》习题集及部分参考答案】ass=txt>第一章传感器和测量的基本知识1-1 测量的基本概念复习思考题1．测量的定义及其内容是什么？2．直接测量和间接测量的定义是什么？3．直接测量的方法有几种方法？它们各自的定义是什么？4．仪表精度有几个指标？它们各自的定义是什么？（学习指导p1） 5．仪表分辨力的定义是什么？作业题1．测量是借助和和，取得被测对象的某个量的大小或符号；或者取得与之间的关系。
（专用技术；设备；实验；计算；一个变量；另一变量）2．测量是将被测量与通过专用的技术和设备进行比。
表示测量结果时，必须注明。
（同性质的标准量；比较；标准量倍数；标准量x0的单位）3．直接测量是从事先间的函数关系，先测出，再通过相应的函数关系，被测量的数值。
（分度好的表盘；被测量；某种中间量；中间量；计算出）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，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用测出。
（零位法；偏差法；已知标准量；比较；偏差法）8．测量仪表指示值程度的量称为精密度。
测量仪表指示值有规律地称为准确度。
（不一致；偏离真值）9．测量仪表的精确度简称，是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（最小变化）1-2 传感器的一般特性复习思考题1．试述传感器的定义及其在检测中的位置。
2．传感器静态特性和动态特性的定义是什么？3．传感器静态特性的技术指标及其各自的定义是什么？作业题是与被测对象接触的环节，它将被测量转换成与机构。
它是检测和控制中最关键的部分。
（最初；被测量有确定对应关系；电量）2．通常用传感器的和来描述传感器输出-输入特性。
第二章测试系统2-2 解释下列概念：频率特性、频响函数和工作频带解：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间相位差是输入频率的函数的特性。
频响函数是指系统稳态输出量的付立叶变换与输入量的付立叶变换之比。
（参见教材P11页）或者频响函数是指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。
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标。
（或P25工作频率范围）2-4 某动压力测量时，所采用的压电式压力传感器的灵敏度为90.0nC/MPa，将它与增益为0.005V/nC的电荷放大器相连，然后将其输出送入到一台笔式记录仪，记录仪的灵敏度为20mm/V，试计算系统的总灵敏度。
又当压力变化3.5MPa时，记录笔在记录纸上的偏移量是多少？解：系统总灵敏度为：90.0×0.005×20=9mm/MPa当压力变化3.5MPa时，记录笔在记录纸上的偏移量为：3.5×9=31.5mm2-5 用某一阶装置测量频率为100Hz 的正弦信号，要求幅值误差限制在5%以内，问其时间常数应取多少？如果用具有该时间常数的同一装置测量频率为50Hz 的正弦信号，试问此时的幅值误差和相角差分别为多少？解：（1）根据一阶系统的幅频特性可知：%51)(111)(A 2≤-+=-τωω，即%5)(1112≤+-τω将Hz f ππω0022==代入上式，可解得：41023.5-⨯≤τ （2）用该装置测量频率为50Hz 的正弦信号时：013.01)(111)(A 2=-+=-τωω，故幅值差为1.3%相角差： 3.9)arctan()(-=-=τωωφ2-6 设用一个时间常数为1s .0=τ的一阶装置测量输入为t t t x 40sin 2.04sin )(+=的信号，试求其输出)(t y 的表达式。
设静态灵敏度K=1。
解：根据一阶系统的幅频特性2)(1K )(A τωω+=、相频特性)arctan()(τωωφ-=以及静态灵敏度K=1， 将数据代入，可得：)96.7540sin(048.0)8.214sin(93.0)4arctan 40sin(1712.0)4.0arctan 4sin(16.11)( -+-=-⋅+-=t t t t t y2-8 两环节的传递函数分别为)55.3/(1.5+s 和)4.1/(412n n 22n ωωω++s s ，试求串联后所组成装置的灵敏度。
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）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℃，则此时的华氏温度约为___C___，热力学温度约为___C___。
A. 32F，100KB. 99F，236K C .99F，310K D. 37F，310K3）__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℃左右）的温度，且希望灵敏度高一些，选择___E___热电偶为宜。
A. RB. BC. SD. K E .E5）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. RB. BC. SD. KE. E7）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）在下图中，热电偶新的冷端在___C___。
光电检测技术与应⽤课后答案第2章1、简述光电效应的⼯作原理。
什么是暗电流？什么是亮电流？P11答：暗电流指的是在⽆光照时，由外电压作⽤下P-N结内流过的单向电流；光照时，光⽣载流⼦迅速增加，阻值急剧减少，在外场作⽤下，光⽣载流⼦沿⼀定⽅向运动，形成亮电流。
2、简述光⽣伏特效应的⼯作原理。
为什么光伏效应器件⽐光电导效应器件有更快的响应速度？P15答：（1）光⽣伏特效应的⼯作基础是内光电效应.当⽤适当波长的光照射PN结时，由于内建场的作⽤（不加外电场），光⽣电⼦拉向n区，光⽣空⽳拉向p区，相当于PN结上加⼀个正电压。
（2）光⽣伏效应中，与光照相联系的是少数载流⼦的⾏为，因为少数载流⼦的寿命通常很短，所以以光伏效应为基础的检测器件⽐以光电导效应为基础的检测器件有更快的响应速度。
3、简述光热效应⼯作原理。
热电检测器件有哪些特点？P15、P17第3章2、对于同⼀种型号的光敏电阻来讲，在不同光照度和不同环境温度下，其光电导灵敏度与时间常数是否相同？为什么？如果照度相同⽽温度不同时情况⼜会如何？3、为什么结型光电器件在正向偏置时，没有明显的光电效应？它必须在哪种偏置状态？为什么？答：因为p-n结在外加正向偏压时，即使没有光照，电流也随着电压指数级在增加，所以有光照时，光电效应不明显。
p-n结必须在反向偏压的状态下，有明显的光电效应产⽣，这是因为p-n结在反偏电压下产⽣的电流要饱和，所以光照增加时，得到的光⽣电流就会明显增加。
5、光电导器件响应时间（频率特性）受哪些因素限制？光伏器件与光电导器件⼯作频率哪个⾼？实际使⽤时如何改善其⼯作频率响应？6、硅光电池的开路电压为什么随着温度的升⾼⽽下降？影响光电倍增管⼯作的环境因素有哪些？如何减少这些因素的影响？答：温度升⾼时，半导体的导电性将发⽣⼀定的变化，即少数载流⼦浓度随着温度的升⾼⽽指数式增⼤，相对来说多数载流⼦所占据的⽐例即越来越⼩，这就使得多数载流⼦往对⽅扩散的作⽤减弱，从⽽起阻挡作⽤的p-n结势垒⾼度也就降低。
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=31.5mm2-5 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=12.32-9 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：第三章3-1 a) 确定性周期信号b) 确定性非周期信号c) 确定性离散信号d) 随机信号e) 确定性非周期信号f) 确定性非周期信号3-2 a)b)3-33-4 除12,50,100kHz外3-53-63-7 (1)(2) (3)3-83-93-10 ，是平稳随机过程3-11 ，不是平稳随机过程3-123-13第四章4-1 单侧厚度测量利用X射线在被测物体表面反射的强度与被测件的材料有关，且随被测件厚度的增大而增大的原理。
由于被测物体本身结构原因导致探测器和辐射源无法放在被测件两侧，从而放在被测件同测来进行测量的方法。
譬如测管道锅炉等的壁厚等。
4-2 对加工中测量仪的结构和性能的要求为：1.由于测量装置使用条件恶劣，所以需要良好的密封结构，以防止冷却液、切屑和灰尘的侵入。
2.由于接触测量时需要较大的测量力，所以测量头极易磨损，需用耐磨的金刚石或硬质合金制造。
3.当工件的运动速度较快时，对测量系统的频响有较高的要求。
4.温度对测量的影响较大，必须考虑修正。
4-3 就被测要素而言，在实际测量中，轮廓被测要素大多用有限测量资料表征的测得要素来替代。
对于中心要素，可通过测量响应的轮廓要素计算求得，或者用心轴、定位块等实物来模拟体现。
就基准要素而言，常用的基准体现方法有三种：1.模拟法——用形状精度足够高的检测工具上的要素代替基准要素。
2.分析法——对实际基准要素进行测量，然后按最小条件判别准则确定基准要素的方向和位置。
3.直接法——在基准要素有足够形状精度的前提下，直接用基准要素作为被测要素的测量基准。
4-4 表面粗糙度被测量的变化频率高，其中、低频部分属于形状误差和波度误差，所以粗糙度测量方法必须具有分辨率高和频响快的特性。
譬如常用的轮廓仪除了导头有机械滤波作用以外，还通过高通滤波器进一步滤除波度及其它中、低频信号。
4-5 采用绝对法测量内孔，可利用万能工具显微镜，采用找拐点法和测弦找中点法来定位测量，也可采用影像法瞄准测量。
采用相对法，可选用电感式内孔比较仪，使用双测头测量。
间接法测量内孔可以采用三坐标机，通过三点采样测量孔径。
4-61.机电测量法——该方法无须密封端盖，运动无摩擦，可实现快速显示。
但测量结果不够精确。
2.电容测量法——用于测量粘液和粒状、粉末状材料的物面，但是无法测量具有不同介电常数的液固体混合物的物面。
3.超声测量法——不仅用来测量液体，而且也适用于粒状松散并含有大量气体的被测材料，如细粒状或粉末状的泡沫塑料、纤维素等，并且还可用于木制或塑料容器。
但超声法不适用于测量含有固体材料的液体。
4.放射性同位素测量法——在那些由于极端条件而不能使用常规测量方法的场合，以及因结构等因素不允许装探头或装探头成本较高的容器、地窖、地下库都可采用此方法。
4-7 由（1）D = 41.63mm由且从（1）式可得：UD=±4.5μm4-8 由轴心坐标公式：孔的中心坐标为：C（0.0000394，0.0031955），R’=|P1-C|=10孔的直径D为：D=2 R=2(R’+0.5Φd)=25mm 4-9 根据定位误差式：当Db=20mm时，ΔDy=ΔDz=0.003mm当Db=25mm时，ΔDy=ΔDz=0.001mm当Db=28mm时，ΔDy=ΔDz=0.0004mm定位误差都小于0.006mm故这三种标准环规都能满足精度要求4-10该工件直线度误差测量数据为：用最小包容区域法时：g=0、k=3、l=8由得Δ=5um用端点区域法时：由得Δ=6.75um所以用最小包容区域法评定时，该工件的直线度合格；但是用端点区域法评定时，该工件的直线度不合格。
第五章5-1 由于圆周分度器件具有圆周封闭特性，即角度的自然基准是360°。
利用整圆周上所有角间隔的误差之和等于零这一自然封闭特性来进行测量方案的选定和数据处理，从而圆分度误差的检定可达很高的精度。
5-2 为减小度盘圆分度误差对测量值的影响，可以通过细分提高分辨力，同时均布很多个读数装置读数可在很大程度上消除度盘刻线误差对读数值的影响，从而大大提高读数精度。
实际应用中很多测角仪器或瞄准度盘对径位置上两刻线的平均位置读数，或在对径位置上安置两个读数显微镜取其读数的平均值作为测得值。
5-3 用相对法检定圆分度误差时，采用某一个定角，即由两个瞄准装置组成的角度或任选的一个分度间隔作相对基准，依次与被检器件的各分度间隔进行比较，从而测得各分度间隔相对于相对基准的偏差值。
再利用圆周封闭特性，求出相对基准对理论分度间隔的偏差，继而求得各分度间隔的绝对间隔偏差。
5-4 绝对法测量锥形轴锥度可用工具显微镜对成像的锥度进行直接测量。
采用影像法，不用测长时的压线法而用对线方法来瞄准。
相对法测量可用激光干涉小角度测量仪，采用正弦原理测锥度，可用白光双光束干涉来进行瞄准。
间接法采用三坐标测量机来进行。
测量时尽可能选择靠近锥体两端的横截面作为测量截面，每个截面上各测三点坐标，而后通过计算得到。
5-55-6 由sinα0=H/L，得H=L×sinα0=100×sin30°Δα=206(n2- n1)/l=206×(20-15)/50=20.6″故：α=α0+Δα=30°0′20.6″5-7 用正弦规测量角度时应考虑的误差因素为：1.由量块尺寸误差ΔH引起的角度误差2.由两圆柱中心距误差ΔL引起的角度误差测量误差计算公式为：由此可看出，被测角度α越大，测量误差越大。
故为了保证测角精度，大于45°的被测角不宜使用正弦规测量。
5-8 用于质量评定的唯一确定的圆分度误差计算公式为：由此得各直角的误差分别为：θ1=1.6＂,θ2=-2.1＂,θ3=2.8＂,θ4=-2.3＂,5-9最大分度间隔误差为：Fmax=[θi] max-[θi] max=3.6＂5-10齿距偏差最大值为：Δfpt=max|Δfpti |=2.5um齿距累计误差为：ΔFp=max(ΔFpi)- min(ΔFpi)=6.5+0.5=7um第六章6-11.时间、位移计算测速法根据速度的定义测量速度，即通过测量距离L和走过该距离的时间t，然后求得平均速度v。
如运动员百米速度的测量，运动物体冲击速度的测量等。
2.加速度积分法和位移微分测速法测量到运动体的加速度信号，并对时间积分，就可得到运动体的速度。
测量运动体的位移信号，并将其对时间微分，也可以得到速度。
在振动测量中，可应用加速度计测得振动体的加速度振动信号经电路积分获得振动速度，应用振幅计测得振动体位移信号再进行微分得到振动的速度。
3.利用物理参数测量速度利用速度大小与某些物理量间的已知关系间接地测量物体运动的速度。
例如在固定磁感应强度B的磁场中，导线有效长度L移动时，因切割磁力线而产生感生电动势E，即E=BLv来获得运动体的速度测量。
4.线速度与角速度相互转换测速法线速度与角速度对同一运动体是有固定关系的。
在测量时可以采用互相转换的方法达到方便测量的目的。
例如在测量火车行驶速度时，直接测量线速度很不方便。
这时利用测角速度传感器三相交流测速发电机将火车车轮的转速转变为三相交流电压输出，再经过整流滤波电路用电压表显示火车运行的速度大小是很方便的。
5.陀螺测速法利用陀螺器件的陀螺效应可以制成测量角速度的陀螺仪表。
已经广泛地应用于航空、航天及航海等部门之中。
6-2 如果流体流动方向一定，流体密度ρ已知，只要把皮托管对准流体流动方向，就可以测量出全压力Pt和静压力Ps，从而计算出流体的运动速度。
这就是皮托管测速原理。
空速表有两个膜盒，一个开口膜盒用来测量指示空速，另一个真空膜盒与开口膜盒配合，测量飞机的真空速。
用空速表测量空速就是利用公式中空速与动压力的关系测量的。
空速表在空速测量时，所测的指示空速和真空速是各不相同的，从而测量时产生下述两种工作情况：1.当指示空速不变而飞机升高时，动压不变，这时若高度升高，则真空膜盒膨胀，引起细指针值增大，即真空速增大。
2.当真空速不变而飞机升高时，空气密度减小引起粗指针转动，即指示空速减小。
但是由于飞机高度升高，静压下降使真空膜盒膨胀。
二者作用相结合，因而细指标保持不动，即真空速指示值不变。
因此在不同高度下，指示空速与真空速的值差别相当大。
并且真空速的指示值也不是飞机的飞行速度，还要进行修正才能得到飞机的真正飞行速度。
6-3 当单色光束入射到运动体上某点时，光波在该点被运动体散射，散射光频率与入射光频率相比，产生了正比于物体运动速度的频率偏移，称为多普勒频移。
因此多普勒频移不仅与入射光频率有关，而且还带有运动体的速度信息。
因此，如果能测出多普勒频移，就可以知道物体运动速度。
激光多普勒测速装置具有单色性强，波长稳定，而且容易在一个很小区域内聚焦成强光的优点。
同时不仅应用范围广，而且具有精度高、分辨力高、测量范围宽、非接触、使用方便等优点。
