自动检测与转换技术 课后习题

1、外光电效应，光电导效应。

外光电效应：在光线作用下，物体内的电子逸出物体表面向外发射的现象。

光电导效应：在光线作用下，电子吸收光子能量从键合状态过度到自由状态，而引起材料电导率的变化2、霍尔效应霍尔效应：半导体薄片，置于磁感应强度为B的磁场中，两相对的两边通过电流I且与磁场方向正交。

则半导体薄片另外两边将产生由电势U H且U H正比于B与I的乘积。

这一现象称为霍尔效应。

3．引用误差（写出计算式）引用误差指绝对误差与仪表测量上限(量程)比值的百分数，计算式为引用误差=(绝对误差/测量上限)×100％4、绝对误差，是相对误差绝对误差等于测量结果与被测量真值之差。

相对误差等于绝对误差与被测量真值的比值，以百分数表示5．应变效应应变效应：半导体或导体材料在受到外界力作用下，产生机械形变，机械形变导致其电阻的变化，这种应形变而使其电阻值发生变化的现象称应变效应。

6．压电效应：压电效应：当某些物质沿其某一方向施加压力或拉力时，会产生形变，此时这种材料的两表面将产生符号相反的电荷。

当去掉外力时又重新回到不带电的现象，这种现象称为压电效应。

7．热电效应热电效应：将两种不同的金属连接成一条闭合回路，将其中一个接点进行加热到T度，而另一点放于室温中，则在回路中就有电流流过，这一现象称为热电效应。

8．光电效应光电效应：在光线的作用下，物体内的电子逃逸出物体表面向外发射的现象称为光电效应。

当光照射到物体上，使物体的电阻率发生变化，或发生光生电动势的效应叫做内光电效应4.1 什么是压电效应？什么是正压电效应和逆压电效应？答：某些电介质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。

如对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5.10 什么叫电涡流效应？1）块状金属导体置于变化的磁场中或在磁场中作用切割磁力线运动时，导体内部会产生一圈圈闭和的电流，这种电流叫电涡流，这种现象叫做电涡流效应。

1章1、系统误差：对同一被测量进行多次重复测量时，若误差固定不变或者按照一定规律变化，这种误差称为系统误差主要由于环境及本省不完备等造成的。

2、随机误差：对同一被测量进行多次重复测量时，若误差的大小随机变化、不可预知，这种误差叫随机误差，有很多引起反映了测量结果的精密度传感元件一般有敏感元件、专函元件和转换电路三部分组成。

3、传感器：是一种能够感觉外界信息并按一定规律将其转换成可用输出信号的器件或装置，一般有上面三部分组成。

4、电阻式传感器是一种能把非电量（如力、压力、位移。

）转换成预知有对饮关系的电阻值，在经过测量电桥把电阻值转换成便于传送和记录的电压（电流）信号的装置。

优点：结构简单。

尺寸小、质量轻、价格便宜、精度高、性能稳定。

输出信号大、受环境影响小。

缺点:电位势传感器的动触头与线绕电阻或电阻膜的抹茶存在磨损，因此可靠性差，寿命较短，分辨能力较低，动态性能不好，干扰大，一般用于静态和换变量的检测。

5、电阻应变片的工作原理是基于金属的电阻应变效应金属丝的电阻随着它所受的机械变形的大小而发生相应变化。

6、应变片的温度误差及其补偿温度误差：1、应变片的电阻丝具有一定的温度系数2、电阻丝材料与测试材料的线膨胀系数不同。

z温度补偿：1、单丝自补偿应变片2双丝组合式自补偿应变片3桥式电路补偿法4热敏电阻补偿。

7、压阻效应：半导体材料受到应力作用是，其电阻率会发生变化，这种现象叫8、压阻是传感器受温度影响后会引起零位飘逸和灵敏度漂移因而会产生温度误差。

零位温度一般可用串联电阻的方法进行补偿。

3章1、变磁势传感器是利用被测量的变化是线圈电感量发生改变这一物理现象来实现测量的，更具工作原理不同变磁势传感器分为自感式传感器变压器是传感器电涡流式传感器；2、差动变间隙式传感器的工作原理：采用连个相同的传感器公用一个衔铁组成，在测量时线头通过上下移动是，导杆带动衔铁也相同的位移上下移动，是两个磁回路中磁阻发生大小相等、方向相反的变化，导致一个线圈的电感量增加，另一个线圈的电感量减小，形成差动形式。

1.3.正态分布的随机误差有哪些特点？答：对称性，单峰性，有界性，补偿性。

1.5.为什么在使用各种指针式仪表时,总希望指针偏转在全量程的2/3以上范围内使用?答:选用仪表时要考虑被测量的大小越接近仪表上限越好,为了充分利用仪表的准确度,选用仪表前要对被测量有所了解,其被测量的值应大于其测量上限的2/3。

1.9什么是传感器的静态特性？它有哪些性能指标？答：传感器的静态特性是指输入被测量不随时间变化，或随时间变化的很缓慢时，传感器的输出与输入关系。

线性度，灵敏度，迟滞，重复性，精度，零点漂移，温度漂移。

2.6.什么是直流电桥?若按桥臂工作方式不同,可分为哪几种?各自的输出电压如何计算?答:直流电桥:电桥电路的工作电源 E 为直流电源,则该电桥称为直流电桥。

分为单臂电桥，半桥差动，全桥差动。

3.9为什么电容式传感器易受干扰？如何减小干扰？答：输出阻抗高，负载能力差。

电容式传感器的容量受其电极的几何尺寸等限制，一般为几十到几百皮法，使传感器输出阻抗很高。

措施：屏蔽和接地；增加初始电容值，降低容抗；导线间距离要远，线要尽可能短；尽可能一点接地，避免多点接地。

设计要点：①减小环境温度，湿度等变化所产生的误差，保证绝缘材料的绝缘性能②消除和减小边缘效应③消除和减小寄生电容影响，防止和减小外界干扰④尽可能采用差动式电容传感器。

3.13电涡流传感器有何特点？答：电涡流式传感器具有测量范围大，灵敏度高，结构简单，抗干扰能力强和可以非接触测量等特点。

可用于位移测量，振幅测量，厚度测量，转速测量，涡流探伤。

3.14.利用电涡流传感器测量板材厚度的原理是什么?答:原理:当金属板得厚度变化时,将使传感器探头与金属板间的距离改变,从而引起输出电压的变化。

通常在被测板的上、下方各装一个传感器探头,其间距离为D,而它们与板的上、下表面分别相距x1和x2,这样板厚t=D-(x1+x2), ,当两个传感器在工作在工作时分别测得x1和x2,转换成电压值后相加。

自动检测与转换技术题库(含答案)-标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII第一章检测技术的基础知识（本文档适合电气工程类专业同学朋友们，希望能帮到你们）一、填空题1．检测技术是一门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应用技术学科。

2．一个完整的检测系统或检测装置通常由传感器、测量电路和输出单元及显示装置等部分组成。

3．传感器一般由敏感元件、转换元件和转换电路三部分组成，其中敏感元件是必不可少的。

4．在选用仪表时，最好能使其工作在不小于满刻度值 2/3 的区域。

5．准确度表征系统误差的大小程度，精密度表征随机误差的大小程度，而精确度则指准确度和精密度的综合结果。

6．仪表准确度等级是由系统误差中的基本误差决定的，而精密度是由随机误差和系统误差中的附加误差决定的。

7、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1.5倍的电压表。

（因为U≥2/3Umax）8、有一温度计，它的量程范围为0～200℃，精度等级为0.5级。

该表可能出现的最大误差为 1℃，当测量100℃时的示值相对误差为 1% 。

9、传感器是实现自动检测和自动控制的首要环节，它的作用是将非电量转换成与之具有一定关系的电量。

10、传感器一般由敏感元件和转换元件两部分组成。

11、某位移传感器，当输入量变化5mm时，输出电压变化300mv，其灵敏度为 60mv/mm 。

二、选择题1．在一个完整的检测系统中，完成信息采集和信息转换主要依靠 A 。

A．传感器 B. 测量电路 C. 输出单元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．有四台量程均为0-600℃的测量仪表。

今要测一约为500℃的温度，要求相对误差≤2.5%，选用精度为 D 的最为合理。

《自动检测与转换技术》各模块能力训练参考答案模块一能力训练1-1 请在你的学校内那些地方用到传感器？列举这些传感器所起的作用，或者说明检测的是什么物理量。

建议：重点关注：学校物业监控的探头；楼宇消防监控探头；楼宇自动门；自动楼道灯；图书馆监控；自动水龙头等场所的传感器。

1-2 请你列举日常生活中使用的传感器？说明这些传感器所起的作用，或者检测的物理量。

参考答案：冰箱、空调、电饭煲的温度传感器，检测的物理量是温度；自动洗衣机的水位传感器，检测的物理量是水位；电视机的遥控器，检测的是遥控器发出的红外线；手机的触摸屏，是电容或电阻传感器，检测的是手的触摸信息；宾馆接待大厅的自动门，检测的是人体接近的信息；宾馆房间上方的烟雾传感器，检测的房间是否有烟雾或火灾的信息；……等等。

模块二能力训练2-1 假设你应聘到某机械厂，现单位计划采用数显装置将一台普通车床改造为专门用于车削螺栓的简易数控车床。

此任务委托给你完成，所车制的螺栓具体指标为总长1000mm；直径30mm；螺距6mm；螺纹数120圈。

具体要求如下并填空。

①采用传感器测量主轴的角位移，它的技术指标必须达到为P／r(每转一圈，产生个脉冲)，角位移的分辨力才能达到0.350。

②采用传感器测量刀架的横向位移，分辨达到0.01mm。

③主轴每旋转一圈，刀架必须向右前进mm；在加工到规定的螺纹圈数（120圈）时，刀架共移动了mm，然后退刀。

④在开始退刀时刻，主轴的角位移传感器共得到个脉冲。

⑤若横向走刀失控，当刀架运动到床身的左、右两端限位时，依靠传感器使溜板能够立即停止下来，并依靠器件发出“嘀”的报警响声1s。

参考答案：①角数字编码器、1029、1029；②光栅位移；③6、720；④1029×120=123480；⑤限位或者位置传感器或者接近开关、鸣蜂器。

2-2 根据2-1中的几个要点完成以下工作：（1）请你查阅有关资料，简述车床的主运动和进给运动，并画出表示车床传动机构的简图。

⾃动检测课后习题答案第⼀章检测技术的基本知识思考题答案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。

《自动检测与转换技术》第二版的单项选择题的参考答案由seasonic和hwn_2008网友提供！请大家仔细校对，提出宝贵修正意见。

谢谢hwn_2008，谢谢大家！本文地址：/hwn_2008/blo ... 59905e500ffee0.html/s/blog_62e784e50100j8zy.html/s/blog_62e784e50100j8zy.html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. 1.52）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。

自动检测与转换技术复习重点一，简答题1,传感器由哪几部分组成？各部分的作用？（P9） 2007年4月由敏感元件、传感元件和测量转换电路组成。

敏感元件：将被测量转换为与被测量有确定关系、更易于转换的非电量。

传感元件：将敏感元件转换的非电量转换为电量。

测量转换电路：将传感元件输出的电量转换为易处理的电压、电流或频率量。

2,传感器有哪些基本特性？（P们）灵敏性，分辨力，线性度，稳定性，电磁兼容性，可靠性3,什么是灵敏度与分辨率？两者有什么关系？（P11）灵敏度是指传感器在稳态下输出变化值与输入变化量之比。

将分辨力除以仪表的满度量程就是仪表的分辨率。

分辨力指传感器能检出被测信号的最小变化量。

前者都是有量纲的，后者是没有量纲的。

灵敏度越大，分辨率越好。

4,单臂电桥测量电路为何采用三线连接？（P25）为了消除和减小引线电阻的影响。

三线连接时，引线的电阻分别被串入电桥相邻两臂上，引线的长度变化不会影响电桥平衡，所以可以避免因连接导线电阻受环境影响引起的测量误差。

5,列举热敏电阻的应用？（P30）热敏电阻测温，用于温度补偿，用于温度控制及过热保护6,零点残余电压产生的原因？减小零点残余电压的方式？（P50） 2007, 047,什么是电涡流效应？什么是集肤效应？（P60）电涡流效应：金属导体置于变化的磁场中时，导体表面就会有感应电流产生。

这种电流的流线在金属体内自行闭合，这种由电磁感应原理产生的涡流状感应电流为电涡流。

集肤效应：导体置于交变磁场中时，导体产生电涡流，电涡流在金属导体的纵深方向并不是均匀分布的，而是只集中在金属导体的表面，这种现象就叫集肤效应。

8,常见的接近开关有哪几类？其应用对象是什么？（P70）主要有：自感式、差动变压器式；电涡流式；电容式；磁性干簧开关；霍尔式1）自感式、差动变压器式：只对导磁物体起作用；2）电涡流式：只对导电良好的金属起作用；3）电容式: 只对接地的金属或地电位的导体物体起作用；4）磁性干簧开关：只对磁性较强的物体起作用；5）霍尔式：只对磁性物体起作用。

1. 系统误差、随机误差和粗大误差的特点及处理方法？答：1）特点：系统误差：由特定原因引起、具有一定因果关系并按确定规律产生，系统误差具有再现性，偏差性。

我们一般分析的测量误差谈的就是系统误差。

随机误差：因许多不确定性因素而随机发生，随机误差具有偶然性和无规律性，要消除随机误差只能考虑用统计的方法，要消除随机误差一般需要借助软件的方法，一般不在我们硬件电路考虑的范围之内。

粗大误差：检测系统各组成环节发生异常和故障等引起，也称为异常误差，容易被混为系统误差和偶然误差。

粗大误差发生的原因主要是干扰形成的，比如在AD 端口上有数字信号耦合的干扰脉冲，这种就是典型的粗大误差，粗大误差需要软件去滤除。

2）处理方法：系统误差：测量前尽量消除系统误差的原因，测量过程中采取必要的技术措施，数据处理时采取修正的方法。

随机误差：采取算术平均值的方法。

粗大误差：采取剔除不用的方法。

1.接触式测温和非接触式测温各有何特点？常用的测温方法有哪些？答：1）特点接触式测温：感温元件直接与被测对象相接触，两者进行充分的热交换，最后达到热平衡，此时感温元件的温度与被测对象的温度必然相等，温度计的示值就是被测对象的温度。

非接触式：感温元件不与被测对象直接接触，而是通过接收被测物体的热辐射能实现热交换，据此测出被测对象的温度。

2）测温方法接触式测温：膨胀式、热阻式、热电式非接触式测温：亮度法、全辐射法、比色法、多色法1.传感器的静态特性性能指标及其各自的意义是什么?答：1）线性度：指传感器的输出与输入之间的数量关系的线性程度。

2）灵敏度：是输出量增量与引起输出量增量的相应输入量增量之比。

3）迟滞：在输入量由小到大及输入量由大到小变化期间，其输入-输出特性曲线不重合的现象，反映了传感器机械部分不可避免的缺陷。

4）重复性：指传感器在输入量按同一方向作全程连续多次变化时，所得特性曲线不一致的程度。

5）分辨力：用来表示传感器或仪表装置能够检测被测量最小变化量的能力。