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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。
A．5.0级B．2.5级C．2.0级D．1.5级4．有四台量程不同，但精度等级均为1.0级的测温仪表。
今欲测250℃的温度，选用量程为 C 的最为合理。
第一章绪论习题与思考题1⁃1完全互换和不完全互换有什么区别?各应用于什么场合?零件在装配或更换时,不需选择､调整或辅助加工(修配)的互换性为完今互换性｡当装配精度要求较高时,采用完全互换性将使零件制造公差很小,加工困难,成本很高,甚至无法加工｡这时,将零件的制造公差适当放大,使之便于加工,而在零件完工后再用测量器具将零件按实际尺寸的大小分为若干组,使每组零件间实际尺寸的差别减小,装配时按相应组进行(例如,大孔组零件与大轴组零件装配,小孔组零件与小轴组零件装配)｡这样,既可保证装配精度和使用要求,又能解决加工困难,降低成本｡此种仅组内零件可以互换,组与组之间不能互换的特性,称之为不完全互换性｡1⁃2什么是标准､标准化?按标准颁发的级别分类,我国有哪几种标准?标准(Standard):是对重复性事物和概念所做的统一规定｡标准化(Standardization)是指在经济､技术､科学及管理等社会实践中,对重复性事物和概念,通过制订､发布和实施标准达到统一,以获得最佳秩序和社会效益的有组织的活动过程｡按标准颁发的级别分,我国的技术标准有四个层次:国家标准､行业标准､地方标准和企业标准｡1⁃3公差､检测､标准化与互换性有什么关系?公差(Tolerance):允许零件几何参数的变动范围｡检测(InspectionandMeasurement):即检验和测量,是将被测几何参数与单位量值进行比较或判断的过程,由此确定被测几何参数是否在给定的极限范围之内｡标准化(Standardization)是指在经济､技术､科学及管理等社会实践中,对重复性事物和概念,通过制订､发布和实施标准达到统一,以获得最佳秩序和社会效益的有组织的活动过程｡互换性定义(Interchangeability):指按同一规格标准制成的合格零部件在尺寸上和功能上具有相互替代的性能｡公差､检测､标准化与互换性的关系:A 零件的尺寸大小一定时,给定的公差值越小,精度就越高;但随之而来的是加工困难｡所以设计者不能任意规定公差值,必须按国家标准选取公差数值｡B 公差是限定零件加工误差范围的几何量,是保证互换性生产的一项基本措施｡可用公差来控制产品的加工误差,以满足互换性和精度的要求｡C 零件在加工或加工后是否达到要求,其误差是否在给定的公差范围内,这些都需要按一定的标准进行正确的检验和测量｡因此检测是保证互换性生产的又一项基本措施｡因为检测本身也有误差,导致将合格品误判为废品,或将废品误判为合格品,所以应保证产品质量和考虑经济性两方面加以综合解决,并制定和贯彻统一的检测标准｡D 互换性是产品设计与制造的主要原则｡在产品的设计和制造过程中执行互换性原则,按规定的几何､物理及其它质量参数的公差,制造装备的各部分,使其在装配和互换时,无需辅助加工和修配便能满足使用要求｡E 互换性与技术测量不仅将实现互换性生产的标准化领域或计量学领域的有关知识结合在一起,而且还与机械产品的设计､制造､质量监控､管理等方面密切相关,它不仅是随着机械工业的发展而发展的,而且与微型计算机､激光､新材料､遗传工程等带头学科的发展密切相关,这一点已被各国发达的科学生产技术所证实｡F 标准化是组织现代化生产的重要手段,是实现互换性的必要前提,是实现现代化的重要手段之一,也是反映现代化水平的重要标志之一｡它对人类进步和科学技术发展起着巨大的推动作用｡从上述分析得出结论:实现社会化大生产的技术措施是产品应该具有互换性及广泛的标准化｡互换性是现代化生产的原则,在设计时必须切实遵循｡不但在大批量生产时要求互换性;在单件､小批量生产时也必须遵循互换性原则｡1⁃4 什么是优先数?我国标准采用了哪些系列?优先数系(Seriesofpreferrednumbers)是国际上统一的数值分级制度,是重要的基础标准｡我国采用的优先数系是一种十进制等比数列,并规定了五个系列,它们分别用系列符号R5､R10､R20､R40和R80表示,其中前四个系列作为基本系列,R80为补充系列,仅用于分级很细的特殊场合｡各系列的公比为:R5的公比≈1.60;R10的公比≈1.25;R20的公比≈1.12;R40的公比≈1.06;R80的公比≈1.03｡1⁃5 判断下面说法是否正确｡(1)对大批量生产的同规格零件要求有互换性,单件生产则不必遵循互换性原则｡(×)(2)遵循互换性原则将使设计工作简化､生产率提高､制造成本降低､使用维修方便｡(√)第二章 尺寸的极限与圆柱结合的互换性习题与思考题2⁃1图样上给定的轴直径为0.0330.017456()n φ++｡根据此要求加工了一批轴,实测后得其中最大直径(即最大实际(组成)要素)为ϕ45.033mm,最小直径(即最小实际(组成)要素)为ϕ45.000mm ｡问加工后的这批轴是否全部合格(写出不合格零件的尺寸范围)?为什么?这批轴的尺寸公差是多少?答:直径的技术要求0.0330.017456()n φ++决定了轴的极限尺寸为d max =45.033mm 和d min =45.017mm ｡所以轴合格条件为dmax ≥da ≥dmin;依据题意,这批轴不能全部合格,不合格零件的尺寸为45.000mm≤d a ≤45.017mm ｡一批轴的尺寸公差也是由图纸设计阶段决定的,所以仍然为33-17=16μm2⁃2在同一加工条件下,加工ϕ30H6孔与加工ϕ100H6孔,应理解为前者加工困难?还是后者加工困难或者两者加工的难易程度相当?加工ϕ50h7轴与加工ϕ50m7轴,应理解为前者加工困难?还是后者加工困难或者两者加工的难易程度相当?答:在同一加工条件下,加工 30H6 孔与加工 100H6 孔应理解为前者加工困难;加工 50h7 轴与加工 50m7 轴应理解为两者加工的难易程度相当｡2⁃3什么是基准制?选择基准制的根据是什么?在哪些情况下采用基轴制? 答:基准制是指以两个相配合的零件中的一个零件为基准件,并确定其公差带位置,而改变另 —个零件(非基准件)的公差带位置,从而形成各种配合的—种制度｡国家标准中规定有基孔制和基轴制两种配合制度｡配合制的选择与功能要求无关,主要考虑加工的经济性和结构的合理性｡ 从制造加工方面考虑,两种基准制适用的场合不同;从加工工艺的角度来看,对应用最广泛的中小直径尺寸的孔,通常采用定尺寸刀具(如钻头､铰刀､拉刀等)加工和定尺寸量具(如塞规､心轴等)检验｡而一种规格的定尺寸刀具和量具,只能满足一种孔公差带的需要｡对于轴的加工和检验,一种通用的外尺寸量具,也能方便地对多种轴的公差带进行检验｡由此可见:对于中小尺寸的配合,应尽量采用基孔制配合｡基轴制的选择:用冷拉光轴作轴时｡冷拉圆型材,其尺寸公差可达 IT7~IT9,能够满足农业机械､纺织机械上的轴颈精度要求,在这种情况下采用基轴制,可免去轴的加工｡只需按照不同的配合性能要求加工孔,就能得到不同性质的配合｡采用标准件时｡滚动轴承为标准件,它的内圈与轴颈配合无疑应是基孔制,而外圈与外壳孔的配合应是基轴制｡非配合制配合:在实际生产中,由于结构或某些特殊的需要,允许采用非配合制配合｡即非基准孔和非基准轴配合,如:当机构中出现一个非基准孔(轴)和两个以上的轴(孔)配合时,其中肯定会有一个非配合制配合｡如图所示,箱体孔与滚动轴承和轴承端盖的配合｡由于滚动轴承是标准件,它与箱体孔的配合选用基轴制配合,箱体孔的公差带代号为 J7,箱体孔与端盖的配合可选低精度的间隙配合 J7/f9 ,既便于拆卸又能保证轴承的轴向定位,还有利于降低成本｡基孔制､基轴制的优先､常用配合见表｡2⁃4按给定的尺寸0.046060φ+ mm(孔)和0.0410.01160φ++mm(轴)加工孔和轴,现取出一对孔､轴,经实测后得孔的尺寸为60.033mm,轴的尺寸为60.037mm ｡试求该孔､轴的实际偏差以及该对孔､轴配合的实际盈､隙;并说明它们的配合类别｡答:图纸的设计要求孔的公差带与轴的公差带相互交叠,设计的是过渡配合｡设计的 最大间隙 X max =0.046 -0.011=0.035mm ; 最大过盈 Y max = 0 -0.041=-0.041mm ｡而取出的实际零件的孔的实际偏差 60.033-60=0.033mm ; 轴的实际偏差 60.037- 60=0.037mm ;这对实际的孔､轴配合因为轴的实际加工尺寸比孔大,所以是过盈配合｡ 过盈量为 0.033 - 0.037= - 0.004mm ｡2⁃5某一配合的配合公差T f = 0.050mm,最大间隙 X max = +0.030 mm,问该配合属于什么配合类别?答:因为此时想求得 Ymax,就必须判断绝对值内的正负｡情况 1:设 Ymax 是真过盈,则 Y max〈0 应该为负,则由式(1)知绝对值符号打开为正,所以可由式(1)推导知 Y max=-(T f - X max )情况 2:假设 Ymax 不是过盈是间隙,我们在课堂上已经阐述过,此时它若是间隙则一定为最小间隙,则由式(1)知绝对值符号内是最大间隙减去最小间隙,绝对值打开后仍为正｡结果同情况 1｡经过上述分析知,由 Y max=-(T f - Xmax )=—(0.050-0.030)=-0.020mm ,所以配合是过渡配合｡2-6什么是一般公差?线性尺寸一般公差规定几级精度?在图样上如何表示? 答:一般公差是指在车间的一般加工条件下可以保证的公差｡它是机床设备在正T f = T h + T s = | (ES - EI ) + (es - ei ) | = | (ES - ei ) - (EI - es ) |= |X max - Y max |即 T f = X max -Y max常维护和操作情况下可以达到的经济加工精度｡线性尺寸的一般公差的等级分精密级 f ､中等级 m ､粗糙级 c ､最粗级 v;极限偏差都对称分布｡在图样上､技术文件上或相应的标准(如企业标准､行业标准等)中用标准号和公差等级符号表示｡例如,选用中等级时,表示为 GB1804—m ｡2-7写出与下列基孔制配合同名的基轴制配合,并从配合性质是否相同的角度,说明它们能否相互替换?(1)ϕ5065H m ;(2)ϕ5088H m ;(3)ϕ3068H r ;(4)ϕ3077H m ;(5)ϕ3077H e ;(6)ϕ3077H f答:和本题相关的知识点回顾同名配合:基孔或基轴制中,基本偏差代号相当,孔､轴公差等级同级或孔比轴低一级的配合称同名配合｡所有基孔或基轴制的同名的间隙配合的配合性质相同｡基孔或基轴制的同名的过渡和过盈配合只有公差等级组合符合国标在换算孔的基本偏差时的规定,配合性质才能相同｡D ≤500mm 的>IT8 的 K ､M ､N 以及>IT7 的 P~ZC,还有 D>500mm ､D<3mm 的所有 J~ZC 形成配合时,必须采用孔､轴同级｡D ≤500mm 的≤IT8 的 J ､K ､M ､N 以及≤IT7 的 P~ZC 形成配合时,必须采用孔比轴低一级｡国家标准规定的一般､常用和优先的公差带与配合､一般公差的规定以及公差与配合的选择,其中配合的选择包括基准制的选择,公差等级的选择,配合(即与基准件相配合的非基准件的基本偏差代号)的选择｡选择方法主要是类比法｡应优先选用基孔制｡确定公差等级的基本原则是,在满足使用要求的前提下,尽量选取较低的公差等级｡确定方法主要是类比法｡配合的选择应尽可能地选用优先配合,其次是常用配合,再次是一般配合｡如果仍不能满足要求,可以选择其他的配合｡选择方法主要是类比法｡要非常熟悉各类基本偏差在形成基孔制(或基轴制)配合时的应用场合｡(1)ϕ5065H m ;查表基本尺寸为50mm,IT6=16μm ;查轴的基本偏差ei=9μm ,则由基孔制知:孔ϕ50(0.0160+ );轴ϕ50(0.0200.009++ )(2)ϕ5088H m ;查表基本尺寸为50mm,IT8=39μm ;查轴的基本偏差ei=9μm ,则由基孔制知:孔ϕ50(0.0390+ );轴ϕ50(0.0480.009++ )2⁃8已知ϕ20H7/m6的尺寸偏差为0.0210.0210.008φφ+++２０２0,按配合性质不变,改换成基轴制配合,则ϕ20H7/m6中孔､轴尺寸的极限偏差为多少?答:由题意可判断出基本尺寸 20mm 的 IT6=(0.021-0.008)=0.013 μm ;IT7=0.021 μm ;且由20H7/m60.0210.0210.008φφ+++２０２0知是过渡配合,配合公差 T f =13+21=34μm ｡若配合性质不变,改成基轴制配合为 20M7/h6 时,轴为ϕ20(00.013- );孔为ϕ20(00.021- )2-9 已知配合 40H8/f7,孔的公差为 0.039mm,轴的公差为 0.025 mm,最大间隙 X max =+0.089mm ｡试求:(1)配合的最小间隙 X min ､孔与轴的极限尺寸､配合公差并画公差带图解｡ (2) 40JS7､f 40H7､f 40F7､f 40H12 的极限偏差｡(注:按题目已知条件计算,不要查有关表格｡)答:由 40H8/f7 知基孔制ϕ40(0.0390+) 由 X max =ES − ei =0.089 mm 可推出 ei=-0.050mm,又Td=0.025mm,则 es=-0.025mm ｡X min=EI− es= 0− (−0.025)=0.025mm公差带图解如下:40JS7极限偏差:应该为对称分布,由题意知IT7=25μm ,所以φ40(0.01250.0125+- )40H7极限偏差:应该下偏差为零,则φ40(0.0250+ )40F7 极限偏差:由轴的条件镜像孔的偏差知φ40(0.0500.025++ )40H12 极限偏差:应该下偏差为零,则φ40(0.250+ )｡计算过程如下:IT12=160 i; i=0.453D +0.001D ; D = 3050⨯ = 38.73mm ;i = 0.453D +0.001D = 0.45338.78+0.001×38.73=1.5587μmIT12=160 i=160×1.5587=249.392 μm ≈ 0.25 mm2-10 查表并计算下列四种配合的孔､轴极限偏差;配合的极限盈､隙;配合公差 Tf;并说明基准制及配合性质｡(1);9()609()H h φ (2)7()506()U h φ;(3)7()506()H k φ;(4)7()406()P m φ 答:自己查表完成｡2-11 有下列三组孔与轴相配合,根据给定的数值,试分别确定它们的公差等级,并选用适当的配合｡(1)配合的基本尺寸=25mm,Xmax = +0.086mm,Xmin = +0.020mm ｡ (2)配合的基本尺寸=40mm,Ymax = –0.076mm,Ymin = –0.035mm ｡ (3)配合的基本尺寸=60mm,Ymax = –0.032mm,Xm ax = + 0.046mm ｡ 答:(1)已知:配合的基本尺寸=25mm,Xmax = +0.086mm,Xmin = +0.020mm ｡ 允许的间隙公差:Tx=[Xmax]-[Xmin]=|86—20|=66μm 按工艺等价原则,T D =Td=Tx/2=33μm 若选定孔的公差为:T D =IT8=33μm, 若选定轴的公差为:Td=IT7=21μm则配合公差为:Tf =T D +Td=33+21= 54 μm<[Tx]=66 μm,可满足使用要求｡ (2)(3)道理同此,同学们自己完成｡2-12 试验确定活塞与汽缸壁之间在工作时应有 0.04~0.097mm 的间隙量｡假设在工作时要求活塞工作温度 t d 150℃,汽缸工作温度 t D = 100℃,装配温度 t = 20℃,活塞的线膨胀系数αd =22×10-6/ ℃,汽缸的线膨胀系数αD = 12×10-6 / ℃,活塞与汽缸的基本尺寸为 95mm,试确定常温下装配时的间隙变动范围,并选择适当的配合｡答:(1)首先计算由于热变形引起的间隙变动量 ∆X= X 工作− X 装配= D(αD ∆t D−αd ∆t d )其中 ∆t D =100− 20=80℃ ∆t d =150− 20=130℃则∆X= 95× (12× 80− 22×130)×10−6=−0.1805mm负号说明工作间隙减小｡则 X 装配=X 工作 +0.1805= (0.04 ~ 0.097)+0.1805即 X 装配 MAX =0.2775mm; X 装配 MIN =0.2205mm,由此可知,装配间隙应增大,并以此确定配合｡(2)确定基准制:缸体与活塞配合采用基孔制｡ (3)确定广义概念的孔和轴的公差等级 由于配合公差 T f =|T 装配Max −T 装配Min |= Th +Ts =0.2775− 0.2205=0.057mm= 57μm设 Th =Ts= T f /2= 28.5μm ,查表基本尺寸 95mm 的 IT6=22 μm,IT7=35 μm 接近｡所以取孔和轴的公差差一级,即孔为 7 级,轴为 6 级｡(4)确定广义概念的孔和轴的基本偏差代号及公差带因为基孔制,所以孔的基本偏差为 H,公差代号为φ95(0.0350) ,且有最小装配间隙X 装配Min = EI− es=0.2205mm=220.5μm,因此 es=-220.5 μm查表轴的基本偏差为 b 时,是—220 μm,最接近题意｡所以轴为φ95(0.2200.242-- )｡(5)配合代号为φ9576H b (6)验算: X 实际装配Max=EI− es= 0.035− (−0.242)=0.277mm< X 装配Max− X 实际装配Min =EI − es = 0− (−0.220)=0.220< X 装配Min最小装配条件不满足要求｡ (7)结果分析在大批量生产方式下组织生产,一般规定| ∆| / T f<10% 仍可满足使用要求｡其中∆ 为实际极限盈隙与给定极限盈隙的差值｡则∆1=(277.5− 277) / 57= 0.87% ∆ 2= (220.5− 220) / 57=0.87%都小于 10%,说明选择的配合合适,可以满足生产要求｡2-13 某孔､轴配合,图样上标注为0.0330.02000.041308()/7()H f φ-- ,现有一孔已加工成30.050mm ｡为保证原配合性质(即保证得到φ30 H8/ f 7 的极限盈､隙)试确定与该孔配合的(非标准轴)轴的上下偏差｡答:孔的极限尺寸 Dmax =30.033mm ; Dmin =30.000mm ,而实际孔Da =30.050mm = 30(0.50+ ) ;原配合性质如下图 X max=0.033−(−0.041)= 0.074mm ; X min = 0− (−0.020)= 0.020mmT f= Th+Ts =X max− X min= 0.033 +0.021= 0.054mm则 X max = 0.050− ei ; X min= EI− es0.050—0.033=0.017 mm整体全部上移 0.017mm,所以轴的极限尺寸为—0.041+0.017=0.024 mm; —0.020+0.017=0.003mm;即轴为30(0.0030.024++ )mm 可以保证配合性质不变｡2-14图2-25为钻床的钻模夹具简图｡夹具由定位套3､钻模板1和钻套4组成,安装在工件5上｡钻头2的直径为ϕ10mm｡已知:(1)钻模板1的中心孔与定位套3上端的圆柱面的配合有定心要求,公称尺寸为ϕ50mm｡(2)钻模板1上圆周均布的四个孔分别与对应四个钻套4的外圆柱面的配合有定心要求,公称尺寸分别为ϕ18mm,它们皆采用过盈不大的固定连接｡(3)定位套3下端的圆柱面的公称尺寸为ϕ80mm,它与工件5的ϕ80mm定位孔的配合有定心要求,在安装和取出定位套3时,它需要轴向移动｡(4)钻套4的ϕ10mm导向孔与钻头2的配合有导向要求,且钻头应能在它转动状态下进出该导向孔｡试选择上述四个配合部位的配合种类,并简述其理由｡图2⁃25习题2⁃14图1—钻模板2—钻头3—定位套4—钻套5—工件答案:略第三章测量技术的基础知识及光滑工件尺寸的检测习题与思考题3-1 测量的实质是什么?一个完整的测量过程包括哪几个要素?答案:所谓“ 测量” 就是将被测的量与作为单位或标准的量, 在量值上进行比较, 从而确定两者比值的实验过程｡一个完整的测量过程应包含测量对象 ( 如各种几何参数) ､计量单位､测量方法 ( 指在进行测量时所采用的计量器具与测量条件的综合) ､测量精确度 ( 或准确度) ( 指测量结果与真值的一致程度) 这四个要素｡3-2 什么是尺寸传递系统?为什么要建立尺寸传递系统?答案: 量值传递系统，即将米的定义长度一级一级地、准确地传递到生产中所使用的计量器具上，再用其测量工件尺寸，从而保证量值的统一。
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。
检测与转换技术习题第1章绪论、检测与转换技术的理论基础一、单项选择题1．一块量程为800℃，2.5级测温仪表，现要测量500℃的温度,其相对误差为【 B 】A．20℃B．4％C．1.6％D．3.2％2．某温度仪的相对误差是1%，测量800℃炉温时，绝对误差是【 D 】A．0.08℃B．8％C．0.8℃D．8℃3．漂移是指在输入量不变的情况下，传感器输出量随（）变化【 D 】A．温度B．电压C．电流D．时间4．下列四个选项中，关于相对误差特征正确的是【 D 】 A．大小与所取单位有关B．量纲与被测量有关C．不能反映误差的大小和方向D．能反映测量工作的精细程度5．下面哪一种情况可能会产生随机误差【 D 】A．测量人员的粗心大意B．检测装置的指示刻度不准C．许多因素的微小变化之和D．传感器的不稳定6．某量程为1000Kg的秤，相对误差是1%，则测量10Kg重物的绝对误差是【 C 】A 1KgB 10％C 0.1KgD 10Kg7. 属于传感器动态特性指标的是【 D 】A．重复性B．线性度C．灵敏度D．固有频率8. 下列技术指标中，描述传感器静态特性的是【 C 】A．阶跃特性 B. 频率特性 C. 线性度 D. 时间常数9．精确度是反映检测系统误差和( )误差的综合评定指标。
【 D 】 A．静态B．动态C．附加D．随机10. 在选择压力表量程时，必须考虑到留有充分的余量。
一般在被测压力较稳定的情况下，最大压力值不应超过压力仪表满量程的【 C 】A．1/3 B．2/ 3 C．3/4 D．满量程11．下面不是系统误差产生的主要原因的是【 B 】A．检测装置指示刻度不准B．测量人员粗心大意C．测量原理方法不当D．测试环境的变化二、多项选择题1．下列哪几项属于随机误差的特性【ABCE 】A．有界性B．单峰C．对称性D．替代性E．抵偿性三、填空题1．运算⨯-∆=δmin max max L y y L 100%是计算传感器 的公式。
第一章检测与转换技术的理论基础1—1.试把误差按表示方法、按出现的规律、按来源和按使用条件分类。
解：误差按表示方法可分为：绝对误差、相对误差、容许误差。
误差按出现的规律可分为：系统误差(系差)、随机误差(随差)、粗大误差。
误差按来源可分为：工具误差、方法误差。
误差按使用条件可分为：基本误差、附加误差。
1 —2.正态分布的随机误差有何特点？解：正态分布随机误差除具有对称性、抵偿性、单峰性及有界性等特点外，还应注意以下几点：(1) 标准误差越小，精密度指数h越大，正态分布曲线越陡，则小误差的概率密度越大；相对于大误差而言，小误差出现的概率也越大，这意味着测量值越集中，测量精密度越高。
(2) 取df( )/d 0，可得峰值点的坐标为：(3) 取d2f( )/d 2 0可得到正太分布曲线上拐点的坐标f R为：(4) p- , _ f( )d 1，说明随机误差在(-,)区间取值的概率为1。
1 —3.测得某物质中铁的含量为：，，1. 61,1. 54,,.,［单位略)。
试用3错误!未定义书签。
准则和格拉布斯准则检查测量列中有否坏值(取a=o解：作变换，令y i x 1.50，并列表计算如下：首先按照拉依达准则判别。
其鉴别值为3?1 0.324，没有一个值的残余误差超过3?1，即：故初步检查这组测量数据没有粗差及坏值。
其次按格拉布斯准则复查。
据书中表1-3查得格拉布斯的判别系数g(n, ) 2.23( a二，其鉴别值为g(n, ) 2.23 0.108 0.241，重点检查第9 个测量值y9(或x9)，有|v^ y8y ① 0.266 0.241。
故知，V9为粗差，第9个测量值为坏值，应予舍弃。
舍弃后应进步进行检查计算按拉依达准则：?2 0.63无一坏值。
按拉依达准则复查：g(n, ) 2.18(n 10, 0.05)，故鉴别值为g(n, ) 2.18 0.21 0.459。
检查各个测量值，所有残余误差均小于鉴别值，即V i y i y②0.459，故己无坏值。
绪论1.检测与转换技术与（）构成完整的信息技术学科。
答案:通信技术;机器人技术;自动控制技术2.检测与转换技术历史悠久，目前已经不属于前沿技术。
答案:错3.检测技术是衡量一个国家科技水平的重要指标之一答案:对4.传感器的输入是被测量，输出是可用输出信号。
答案:对5.敏感元件必须直接感受被测量。
答案:对6.传感器通常由敏感元件和转换元件组成。
答案:对7.智能传感器就是采用MCU将被测信号数字化。
答案:对8.实际使用的传感器多数不输出电信号。
答案:错9.变送器就是能输出电信号的传感器答案:对10.仿生是研制新型传感器的方向之一。
答案:对第一章1.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。
答案:地理位置2.传感器的非线性误差属于随机误差。
答案:错3.传感器在某点的灵敏度就是其静态特性曲线在该点的切线的斜率；答案:错4.非线性度是测量装置的输出和输入是否保持（）关系的一种度量。
答案:相似5.迟滞误差表明的是在（）期间输出-输入特性曲线不重合的程度。
答案:正反行程6.可靠性不属于传感器的特性。
答案:对7.传感器的时间常数τ越小越好。
答案:对8.仪表的精度等级是用引用误差的大小划分的。
答案:错9.传感器的精度表征了标准值与（）相符合的程度。
答案:相对值10.传感器实现波形测试不失真的理想条件是：传感器的幅频特性和相频特性均是常数；答案:对第二章1.电位器式传感器的动触点摩檫力会影响测量精度。
答案:对2.金属丝的电阻随着它所受的机械变形(拉伸或压缩)的大小而发生相应的变化的现象称为金属的（）。
答案:电阻应变效应3.应变片的工作原理是基于电阻的应变效应。
答案:对4.应变片对物体表面的形变感知是没有方向区别的。
答案:错5.1个应变片上的电阻体个数应该是（）。
答案:依需要而定6.蠕变是指已粘贴好的应变片，在温度一定并承受一定的机械应变时，指示应变值随( )的变化。
答案:时间7.由( )和应变片．以及一些附件(补偿元件、保护罩等) 组成的装置称为应变式传感器。
检测与转换技术课后习题和例题解答检测与转换技术课后习题和例题解答第1章 传感器技术基础传感器技术基础 练习题（共练习题（共2页）页）一、填空题（每空3分，共60分，11至12不计分，课后完成）不计分，课后完成）1、传感器是一种以一定的、传感器是一种以一定的 精确度精确度 把被测量转换为与之有确定对应关系的、便于应用的另一种量的便于应用的另一种量的 测量装置测量装置2、传感器由两部分组成：、传感器由两部分组成： 敏感软件敏感软件 以及以及 转换软件转换软件3、传感器的作用是： 信息的收集信息的收集 、 信息数据的转换信息数据的转换 以及以及 控制信息的采集制信息的采集 。
4、传感器按输出信号可分为、传感器按输出信号可分为 开关开关 式、模拟式以及式、模拟式以及 数字数字 式5、输出变化量与输入变化量的、输出变化量与输入变化量的 比值比值 称为灵敏度。
如图：称为灵敏度。
如图： 虚 线的灵敏度高。
敏度高。
6、传感器的输入输出特性曲线接近于、传感器的输入输出特性曲线接近于 直线的长度直线的长度 称为线性度。
如图：称为线性度。
如图： 虚 线的灵敏度线的灵敏度低。
低。
7、传感器正反行程、传感器正反行程 的不一致程度的不一致程度 称为迟滞。
如图，称为迟滞。
如图， 虚 线的迟滞大。
大。
8、多次重复测试的曲线的、多次重复测试的曲线的 重合的程度重合的程度 称为重复性。
如图，称为重复性。
如图， 虚 线的重复性较差。
重复性较差。
9、指被测量为稳定值时传感器输入与输出的关系称为传感器的、指被测量为稳定值时传感器输入与输出的关系称为传感器的 静态静态静态 特性。
特性。
指被测量为动态值时传感器输入与输出的关系称为传感器的指被测量为动态值时传感器输入与输出的关系称为传感器的 动态动态动态 特性。
特性。
特性。
10、分析动态特性的两种方法是、分析动态特性的两种方法是 阶跃响应阶跃响应 法和法和 频率响应频率响应 法V I V O 迟滞曲线迟滞曲线 V IV O 重复性曲线重复性曲线V I V O 线性度曲线线性度曲线 V I V O 灵敏度曲线灵敏度曲线的正弦信号输与频率之为阶跃函数时随时间二、简答题（每题20分，共20分）分）什么是传感器，其定义具体应包含哪些方面？什么是传感器，其定义具体应包含哪些方面？分）三、计算题（每题20分，共20分）如图，设曲线Y2和Y3的交点为A，在0≤X≤Ax区间内，（1）作两曲线Y2及Y3的端点连线拟合直线Y。
《互换性与测量技术基础》第三版课后习题及答案第一章习题及答案1-1什么叫互换性？它在机械制造中有何重要意义？是否只适用于大批量生产？答：同一规格的零部件，不需要做任何挑选、调整或修配，就能装配到机器中去，并达到使用要求，这种特性就叫互换性。
互换性给产品的设计、制造和使用维修都带来了很大方便。
它不仅适用于大批量生产，也适用于单件小批生产，互换性已经成为现代机械制造企业中一个普遍遵守的原则。
1-2完全互换和不完全互换有何区别？各用于什么场合？答：互换程度不同：完全互换是同一规格的零部件，不需要做任何挑选、调整或修配，就能装配到机器中而满足使用要求；不完全互换是同一规格的零部件，需要经过挑选、调整或修配，再装配到机器中去才能使用要求。
当使用要求和零件制造水平、经济效益没有矛盾，即机器部件装配精度不高，各零件制造公差较大时，可采用完全互换进行零件生产；反之，当机器部件装配精度要求较高或很高，零件制造公差较小时，采用不完全互换。
1-5下面两列数据属于哪种系列？公比为多少？（1）电动机转速：375，750，1500，3000，、、、（2）摇臂钻床的主参数（钻孔直径）：25，40，63，80，100，125等答：（1）此系列为派生系列：R40/12，公比为(12（2）此系列为复合系列，前三个数为R5系列，后三位为R10系列。
补充题：写出1～100之内的派生系列R20/3和R10/2的优先数常用值。
答：R20/3：1.00，1.40，2.00，2.80，4.00，5.60，8.00，11.2，16.0，22.4，31.5，45.0，63.0，90.0R10/2：1.00，1.60，2.50，4.00，6.30，10.0，16.0，25.0，40.0，63.0，100第二章习题及答案2-5（略）2-9试从83块一套的量块中，同时组合下列尺寸：48.98mm，29.875mm，10.56mm。
答：48.98=（1.48+7.5+40）29.875=（1.005+1.37+7.5+20）10.56=（1.06+9.5）提示：组合量块数量最多不超过4块，数量越少越好（因误差越小）。
《检测与转换技术》期末问题提纲答案检测与转换期末考试复习提纲1.~计算机检测系统的结构。
理论和技术层面各有哪些描述模型、有哪些性能要求和性能指标。
答：由被测对象、传感器、信号调理器、显示与记录装置、数据通信接口、控制装置组成。
理论层面有微分方程、差分方程、代数方程，技术层面有函数。
静态性能指标有：线性度、迟滞、重复性、灵敏度、量程、零位、精确度、输入输出电阻动态性能指标：时间常数、上升时间、响应时间、超调量、衰减度、延迟时间2.~检测系统有哪三类误差、各自的起因和消除方法有哪些。
解：P91.系统误差：在相同条件下，多次测量同一量时，误差的绝对值和符号保持恒定或遵循一定规律变化的误差。
产生系统误差的主要原因有仪器误差、使用误差、影响误差、方法和理论误差，消除系统误差主要应从消除产生误差的来源着手，多用零示法、替代法等，用修正值是减小系统误差的一种好方法。
2.随机误差：在相同条件下进行多次测量，每次测量结果出现无规则的随机性变化的误差。
随机误差主要由外界干扰等原因引起，可以采用多次测量取算术平均值的方法来消除随机误差。
3.粗大误差：在一定条件下，测量结果明显偏离真值时所对应的误差，称为粗大误差。
产生粗大误差的原因有读错数、测量方法错误、测量仪器有缺陷等等，其中人身误差是主要的，这可通过提高测量者的责任心和加强测量者的培训等方法来解决。
3.~举例说明被测量是如何通过改变敏感元件结构、形状、组织和粒子状态实现被检测的。
最基本的转换电路有哪些。
答：如：线绕电位器式传感器，检测时通过将角度θ，或者位移L，转换为电位器式传感器的结构变化θ',L'，将非电量转换为非电参数。
非电参数的变化转换为相应电参数的变化'θθ R，电参数再转换为电量变化0'U。
通过检测电量变化从而实现被测量被检测。
金属应变片传感器，将位移L转换为传感器的形状变化。
半导体应变片为组织变化。
半导体式气体传感为粒子状态变化。
《检测与转换技术》课后部分习题参考答案2.4解：利用最小二乘法进行拟合，得拟合直线方程为y=7.984x+0.548灵敏度S=7.984 uε/N线性度γL=(12.065/400)×100%=3.02%滞后量γH=[(252-228)/400]×100%=6%附：参考程序（采用Labview 8.6编程，不要求掌握）1、前面板图2、程序框图3.10解：1）单臂Uo=U/4*S*ε=2mV Su= U/4=1V2）差动半桥Uo=U/2*S*ε=4mV Su= U/2=2V3）差动全桥Uo=U*S*ε=8mV Su= U=4V3.11解：γ=( S*ε/2)×100%=1%∴S=203.12解：ε=F/AE=10-3ΔR=S*ε*R=2×120×10-3Ω=0.24Ω3.13解：ΔR1=ΔR4=S*ε1*R=2×120×1/105Ω=2.29ΩΔR2=ΔR3=-2.29ΩUo=USε=76mV3.14(1)差动全桥如图：(2)=1.3mV3.15解：（1）贴片图和接桥电路如下（2）ε1=ε3=uF/AE=4.77×10-5ε2=ε4=－F/AE=－1.59×10-4ΔR1/ R1=ΔR3/ R3= S*ε1=9.54×10-5 ΩΔR2/ R2=ΔR4/ R4= S*ε2=－3.18×10- 4 Ω（3）=1.24mV（4）可以补偿温度的影响，具体原因见书上48页电桥补偿法，在此不再赘述。
4.9解：S=C0/δ0=εA/(δ0)2=(8.85*10-12*8*10-4)/(10-3)2 F/m=7.08nF/m4.10解：差动：S=2C0/δ0=40pF/mmγ=(Δδ/δ0)2×100%=4%单板：S=C0/δ0=20pF/mmγ=(Δδ/δ0)×100%=20%4.11解：∵γ=(Δδ/δ0)×100%=0.1%∴Δδ=0.001δ0=1um4.12解：C0=εA0/δ0=50×0.03×0.02/0.01 uF=3uFC1=εA1/δ0=50×0.03×(0.02-0.01)/0.01 uF=1.5uF∴ΔC = C0-C1=1.5uF4.13解：1、无云母时，初始电容C0=86.8 pF极板间距减小Δδ时，C1=99.2 pF，ΔC1/ C0=14.29%极板间距增大Δδ时，C2=77.2 pF，ΔC2/ C0=11.06%2、有云母时，初始电容C0=151 pF极板间距减小Δδ时，C1=195 pF，ΔC1/ C0=29.14%极板间距增大Δδ时，C2=125 pF，ΔC2/ C0=17.22%5.11解：定义电压方向上正下负，电流方向自上而下为正。
