材料现代测试技术答案
材料现代测试技术答案
【篇一：现代测试技术《传感器》复习题】
器件不能够检测温度的是（）。
a. 红外探测器
b. 热电偶 c．热电阻 d．ccd
2．下列传感器不能测量位移的是（）。
a．迈克尔逊干涉仪 b．电阻应变式传感器
c．差动变压器式传感器 d．催化传感器
3．下列属于物性型传感器的是（）。
a. 热电偶
b. 电容式传感器
c．直线位移变阻器传感器 d．磁电式速度传感器
4．下列适合用作加速度传感器的是（）。
a. 压电晶体传感器
b. 电容式传感器
c．差动变压器式传感器 d．电涡流传感器
5．下列适合用作生物传感器的是（）。
a. 压电晶体传感器
b. 电容式传感器
c．应变电阻式传感器 d．酶传感器
二、判断题
1．无论采用何种测量仪器和方法，都不能测量出被测对象的真值。（）
2．由于测量肯定存在误差，所以粗大误差不能消除。（）
3．任何信号都可以用数学关系式来描述。（）
4．测量仪器经过正确严格的标定后可以得到与标定系统相同的精度。（）
5．应变片式位移传感器不适合直接测量大位移。（）
6．电涡流传感器可以实现非接触距离测量。（）
7．一型系统能够消除速度误差。（）
8．磁电式速度计可以实现非接触式振动测量。（）
9．声波在空气中传播时，随着温度降低，速度升高。（）
10．设备表面粗糙程度不影响涡流位移传感器测量其振动幅值。（） 11．分贝数相同的噪声，人耳感觉到的响度也是一样的。（）
12．桥式电路能够提高测量灵敏度。（）
13．压电式传感器是能量控制型传感器。（）
14．电容式气体压力传感器可以用来间接测量流量。（）
15．虚拟仪器测量系统除了计算机，可以完全不依赖于其它硬件。（）
三、名词解释
1．灵敏度：传感器在稳定工作条件下，输出微小变化增量与引起此变化的输入微小变量的比值。
2．线性度：是表征实际特性与拟合直线不吻合的参数。
3．结构型传感器：是利用物理学中的场的定律和运动规律等构成的，其被测参数变化引起传感器结构变化，从而使输出电量变化。如：光栅式，电容式，电感式等。
4．调制：利用某种低频信号来控制或改变-高频振荡信号的某个参数的过程。
5．压电效应：某些电介质在沿一定方向上受到外力的作用而变形时，其内部会产生极化现象，同时在它的两个相对表面上出现正负相反的电荷。当外力去掉后，它又会恢复到不带电的状态，这种现象称为正压电效应。当作用力的方向改变时，电荷的极性也随之改变。相反，当在电介质的极化方向上施加电场，这些电介质也会发生变形，电场去掉后，电介质的变形随之消失，这种现象称为逆压电效应。依据电介质压电效应研制的一类传感器称为压电传感器。
四、问答题
1．什么是负载效应？减轻负载效应的措施有哪些？
化而引起输出稳定量的变化的效应称为负载效应。即空载或最小负载下的输出电压和满载输出电压之间的差值与满载输出电压的百分比。它表征了负载变化对电源输出电压的影响程度。
尽量减少导线电阻及接触电阻；
正确利用电源的遥测端；
使用过程中负载电容总量不应超过最大容性负载能力。
2．热电偶回路具有什么特点？
t=t0，则尽管导体a，b材料不同，热电偶回路的总电势亦为零。总热电势。这一性质称为中间导体定律。
3．传感器的概念是什么？选用传感器的基本原则是什么？
传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。
传感器一般由敏感元件、转换元件、变换电路和辅助电源四部分组成。
1-可靠性：产品的性能参数均处在规定的误差范围内
2-灵敏度：传感器灵敏度越高越好。
3-响应特性：影响特性必须满足
4-精确度：应从实际出发尤其应从测试目的出发来选择
5-线性范围：在线性范围内输入与输出成比例关系
4．根据光电测量原理，光电传感器包括哪几种类型？
光电式传感器有光电管、光电倍增管、光敏电阻、光电二极管和光电三极管、光电池、半导体色敏传感器、光电闸流晶体管、热释电传感器、光电耦合器件等光电元件。另外，光电式传感器还可分为模拟式光电式传感器和脉冲式光电式传感器两类。
5．简述磁电式速度传感器的原理。
磁电式传感器是利用电磁感应原理，将输入运动速度变换成感应电势输出的传感器。它不需要辅助电源，就能把被测对象的机械能转换成易于测量的电信号，是一种无源传感器。见书p75
6．选择测振传感器的主要注意事项是什么？
1.一定要确定你所测对象振动过程中可能出现的最大过载是多少，传感器的最大过载必须大于这个值，否则传感器会出现不可逆的损坏。
2.确定传感器工作环境的温度范围，根据校准证书上的温漂曲线进行软件校准。
3.确定自己想要的输出形式，是电压还是电流还是电荷，这样可以确定后端是否还需要信号变整设备。
4.确定安装位置和安装方式，选择尺寸合适方便安装的传感器。
7．什么叫声发射？声发射传感器包括哪几种？材料或构件在受力过程中产生变形或裂纹时，以弹性波形式释放出应变能的现象，称为声发射。利用接收声发射信号,对材料或构件进行动态无损检测的技术,称为声发射技术。
声发射传感器的主要类型有：高灵敏度声发射传感器，宽频带声发射传感器，高温声发射传感器，差动声发射传感器，微型声发射传感器、磁吸附声发射传感器、低频抑制声发射传感器和电容式声发射传感器等。
虚拟仪器由硬件设备与接口、设备驱动软件和虚拟仪器面板组成。
五、计算题
问：1）输出电压u0=0v时，位移x为多少？
2）当位移x的变化范围在10—140mm时，输出电压u0的范围是多少？
c
-
b
图4-1
1.解：
这是一个等臂电桥，可以利用等比电桥和差特性表达式求解。
u1
o?4r(?r1??r2??r3??r4)ue ?=2??时：
单臂输出电压：u1?ruu16
双臂输出电压：u1?r
o?2ru?s1
?=2000??时：
单臂输出电压：u1?r
o?4ru?s1
eg?ue?4?2?2000?10?6?3?3?10?3v?3mv
双臂输出电压：u1?r
o?2rus1
e?g?ue?2?2?2000?10?6?3?6?10?3v?6mv
双臂电桥较单臂电桥灵敏度提高1倍。
2.解： 1）当u0=0v时，电桥平衡
150?x
x?1
2 解得x=100
2）当位移x的变化范围在10—140mm时，电桥输出电压满足如下关系
uirr?r?u150?x
0?uoi??0
0?20150
ux
o?ui?150?
150?ui
r?r?12?150?x?12
0?0.08?150?x??4
0?2r01503
?10?x?140
?0.08?150?140??4?uo?0.08?150?10??4
即：?3.2?uo?7.2
一、选择题
1.下列器件能够检测温度的是（）。
a. saw
b. 差动电容传感器
c．cu50 d．ccd
2.下列传感器能测量位移的是（）。
a．迈克尔逊干涉仪 b．cu50
c．pt100 d．催化传感器
3．下列属于结构型传感器的是（）。
a. 热电偶
b. 水银温度计
c．压电晶体传感器 d．磁电式速度传感器
4．下列不适合用作位移传感器的是（）。
a. 压阻式传感器
b. 电容式传感器
c．差动变压器式传感器 d．应变式电阻传感器
5．下列属于能量控制型传感器的是（）。
a. 压电晶体传感器
b. 热电偶温度计
c．应变电阻式传感器 d．酶传感器
二、判断题
1．被测对象的真值可以通过精确测量得出。（）
2．测量肯定存在误差，但是粗大误差能消除。（）
3．存在不可以用数学关系式来描述的信号形式。（）
4．测量仪器经过正确严格的标定后也不可能得到与标定系统相同的
精度。（
5．应变片式位移传感器不适合直接测量大位移。（）
6．电涡流传感器不能实现非接触距离测量。（）
7．二型系统能够消除速度误差。（）
8．磁电式速度计可以实现非接触式振动测量。（）
9．设备表面粗糙程度影响涡流位移传感器测量其振动幅值。（）
10．声波在空气中传播时，随着温度降低，速度降低。（）
11．分贝数相同的噪声，人耳感觉到的响度也可能不一样。（）
12．桥式电路能够提高测量灵敏度。（）
13．压电式传感器是能量转换型传感器。（）
14．电容式气体压力传感器可以用来间接测量流量。（）
15．虚拟仪器的硬件系统除了计算机，还包括信号采集硬件。（）
）
三、名词解释
1．回程误差：测量器具对同一个尺寸进行正向和反向测量时，由于
结构上的原因，其指示值不可能完全相同这种误差被称作回程误差。回程误差：在相同条件下，被测量值不变，计量器具行程方向不同
其示值之差的的绝对值。注：回程误差也称滞后误差。见书p11：
在相同条件下传感器在正行程（输入量有小到大）和反行程（输入
量由大到小）期间，所得输入，输出特性曲线往往不重合。
2．分辨力：分辨率是指传感器可感受到的被测量的最小变化的能力。也就是说，如果输入量从某一非零值缓慢地变化。当输入变化值未
超过某一数值时，传感器的输出不会发生变化，即传感器对此输入
量的变化是分辨不出来的。只有当输入量的变化超过分辨率时，其
输出才会发生变化。通常传感器在满量程范围内各点的分辨率并不
相同，因此常用满量程中能使输出量产生阶跃变化的输入量中的最
大变化值作为衡量分辨率的指标。压力传感器上述指标若用满量程
的百分比表示，则称为分辨率。分辨率与传感器的稳定性有负相相
关性。
3．物性型传感器：物性型传感器是利用材料的固定物理特性及其
各种物理、化学效应检测被测量的传感器。即：利用其物理性变化
实现信号转换的传感器。压阻式传感器，压电式传感器，光电式传
感器。
4．解调：解调是从携带消息的已调信号中恢复消息的过程。在各种
信息传输或处理系统中，发送端用所欲传送的消息对载波进行调制，产生携带这一消息的信号。接收端必须恢复所传送的消息才能加以
利用，这就是解调。
5．ccd：英文全称：charge-coupled device，中文全称：电荷耦
合元件。可以称为ccd图像传感器。是一种大规模集成电路光电器件，是在mos集成电路技术基础上发展起来的新型半导体传感器。四、问答题
1．干扰传入测量装置的主要途径有哪些？
2．说明电涡流式传感器的基本结构与工作原理。
工作原理：形成涡流的条件：1是，存在交变磁场；2是，导体存在交变磁场中；p68 成块的金属物体置于变化着的磁场中，或者在磁
场中运动时，在金属导体中会感应出一圈圈自相闭合的电流，称为
电涡流。电涡流式传感器是一个绕在骨架上的导线所构成的空心绕组，它与正弦交流电源接通，通过绕组的电流会在绕组周围空间产
生交变磁场。当导电的金属靠近这个绕组时，金属导体中便会产生
电涡流。涡流的大小与金属导体的电阻率、磁导率、厚度、绕组与
金属导体的距离，以及绕组励磁电流的角频率等参数有关。如果固
定其中某些参数不变，就能由电涡流的大小测量出另外一些参数。
由电涡流所造成的能量损耗将使绕组电阻有功分量增加，由电涡流
产生反磁场的去磁作用将使绕组电感量减小，从而引起绕组等效阻
抗z及等效品质因数q值的变化。所以凡是能引起电涡流变化的非
电量，例如金属的电导率、磁导率、几何形状、绕组与导体的距离等，均可通过测量绕组的等效电阻r、等效电感l、等效阻抗z及等
效品质因数q来测量。这便是电涡流式传感器的工作原理。电涡流
式传感器的结构比较简单，主要是一个绕制在框架上的绕组，目前
使用比较普遍的是矩形截面的扁平绕组。
3．传感器如何分类？按传感器检测的范畴可分为哪几种？
它们的转换原理(传感器工作的基本物理或化学效应)；它们的用途；它们的输出信号类型以及制作它们的材料和工艺等。1物理量，2生
物量，3化学量p:7
【篇二：材料测试技术计算题】
解题过程一般有以下几步： 1.确定n值
2确定晶面族指数 3确定斑点指数 4确定晶带轴
过程：
1. 首先要清楚n=h2+k2+l2
222
1)知道这种关系，开始解题：
为了解题过程清晰明了，建议列表计算：
abcde
际上
2) 计算r，看表第三列
3) 计算r2之间的比值,如表第四列
4)将比值同时化为最简整数比，如第五列（注意：化整后，不能出
现数字7，因为不可能出现7的相应衍射面，出现7后，将所有数字再乘2）这样，化整后的数字就是各斑点对应的n值。
5）由于n=h2+k2+l2，所以知道n值后，就能确定晶面族指数了。
例如：n=1时，晶面族为{100}，n=4 时，晶面族为{200} 按照此法，确定了各n对应的晶面族，如表第六列
6）以上过程都较为简单，真正的难点是确定斑点指数，斑点指数和
晶面族指数的关系是：斑点指数的三个数字和晶面族指数的三个数
字完全相同，但是具体各个数字的位置可以任意发生变化，正负也
可发生变化。如晶面族指数为311时，斑点指数可以为311，也可
为131，也可为113，也可为1-31，还可以为-311，但要注意，实
际表示时-3表示为3的头顶上加一小横。 7）此时，我们就要对照图片进行解释了，从图中可知，矢量ra+rb=rd 而且rb+rc=re
从式子可知：ha+hb=hd ka+kb=kdla+lb=ld 注意此时的 h,k,l已经是斑点指数了
现在我们要做的事情，就是在满足各晶面族指数的情况下，适当改变晶面族指数中数字的位置和正负符号，获得的斑点指数要符合上述的矢量加和关系，这就叫做矢量自恰。一般方法是先确定一到两个点的指数，再逐步凑出其他指数，如果在凑的过程中，发现原来假设的斑点指数不符，再做微调。以下提供一组答案，如表的第七列（还是要注意-2要表示成2上一小横的形式）
8）最后一步是算晶带轴，相对简单，如果只有一组斑点，就只用算一组晶带轴，如果有两组，就要算两组。（本题仅一组，而第2个大题，就有两组）
计算晶带轴的过程，只用选取任意两个确定矢量，逆时针旋转，假使起始矢量为r1，终止矢量为r2. 例如我们选择ra，rb，可以看见如果逆时针旋转的时候，应该ra为起始矢量，rb为终止矢量。将起始矢量和终止矢量的斑点指数列为两排，如下。
0 | 0 -2 0 0 | -21 | 3 -1 1 3 | -1
计算时，只取中间八个数字，四个四个一组，从坐往右可形成三个矩阵，计算矩阵值。如：0-2
要注意，斑点指数并不唯一，只要数字符合晶面族指数，而且矢量相加符合，即可，但是晶带轴却是唯一的，不管斑点指数如何，选取的两个向量如何，其值不变，不信大家可以自己尝试
2. 有了以上基础，计算题第二题大同小异
由于有两组斑点，晶带轴有两个，分别为[-1 1 2] [1 0 3]
na4al3si9o24cl为四方晶系晶体，x射线衍射数据如下：
根据衍射线出现的规律，判断na4al3si9o24cl晶体晶胞的点阵类型解：由于
作业二
右图为一立方晶系晶体不同晶带引起的电子衍射斑点花样，o点为透射斑点，
ra14.2㎜
rb 18.2 ㎜rc 20.0㎜ re 21.7 ㎜ rf 24.6 ㎜
在图上标定各斑点指数，并填入表中 hkl 栏内。
1．计算两晶带的晶带轴指数，并填入表中。 2．根据衍射线出现的规律，判断晶体所属点阵类型。
解：
好像是简单点阵
作业四
rb=23.2mm,rc=23.2mm,rd=30.5mm,re=44.3mm 标定衍射斑点的指数，并计算晶带轴
解：
作业五
图(a) 与(b)为立方晶系cao的不同方向的电子衍射斑点花样,其中图（b）相对（a）倾转
2. 计算斑点花样的晶带轴指标
(a)
(b)
名词解释题答案：
1电子与阳极碰撞的时间和条件各不相同，而且有的电子还可能与阳极作多次碰撞而逐步转移其能量，情况复杂，从而使产生的x射线也就有各种不同的波长，构成连续谱。连续
【篇三：现代测试技术作业】
>课程考核论文
班级 08机自一班学号 14081902715姓名秦增宾序号47
年
光纤传感器的应用研究
摘要本文介绍了光纤传感器研究的目的、意义及其发展趋势，通过分析研究各类光纤传感器的基本原理，设计出了几种功能较完善的光纤传感器。首先从研究光纤传感器的工作原理出发，分析各种光纤传感器的结构和原理，通过对原有光纤传感器的结构和控制机理的分析，结合学过的电子知识，设计光纤传感温度计、光纤传感压强计等。在整个研究过程中采取实验和理论相结合的方式。
关键词: 传感器；光纤通信；禁带宽度；光纤传感温度计；光纤传感压强计。 1绪论
光纤传感器是70年代末发展起来的一种新型传感器，它具有不受电磁场影响，本质上安全防爆，体积小，耐腐蚀，灵敏度高等优点。可用在传统传感器难以涉足的极端恶劣环境，所以在军事、航空航天、生物医学、建筑施工等领域被受青睐。因此对光纤传感器的研
究具有很重要的现实意义。传感技术是近几年热门的应用技术，传
感器在朝着灵敏、精确、适应性强、小巧和智慧化的方向发展。在
这一过程中，光纤传感器这个传感器家族的新成员倍受青睐。光纤
具有很多优异的性能，例如：抗电磁干扰和原子辐射的性能，径细、质软、重量轻的机械性能，绝缘、无感应的电气性能，耐水、耐高温、耐腐蚀的化学性能等，它能够在人达不到的地方（如高温区），或者对人有害的地区（如核辐射区），起到人的耳目的作用，而且
还能超越人的生理界限，接收人的感官所感受不到的外界信息。光
纤传感器是最近几年出现的新技术，可以用来测量多种物理量，比
如声场、电场、压力、温度、角速度、加速度等，还可以完成现有
测量技术难以完成的测量任务。在狭小的空间里，在强电磁干扰和
高电压的环境里，光纤传感器都显示出了独特的魅力。因此，光纤
传感技术应用的研究具有很好的前景。光纤传感优点：灵敏度较高；几何形状具有多方面的适应性，可以制成任意形状的光纤传感器；
可以制造传感各种不同物理信息（声、磁、温度、旋转等）的器件；可以用于高压、电气噪声、高温、腐蚀、或其它的恶劣环境；而且
具有与光纤遥测技术的内在相容性。
光纤传感器用光作为敏感信息的载体，用光纤作为传递敏感信息的
媒质。因此，它同时具有光纤及光学测量的特点。
①电绝缘性能好。
②抗电磁干扰能力强。
③非侵入性。
④高灵敏度。
⑤容易实现对被测信号的远距离监控
1光纤传感器简介
1.1光纤传感器的结构原理
以电为基础的传统传感器是一种把测量的状态转变为可测的电信号
的装置。它的电源、敏感元件、信号接收和处理系统以及信息传输
均用金属导线连接，见图(a)。光纤传感器则是一种把被测量的状态
转变为可测的光信号的装置。由光发送器、敏感元件(光纤或非光纤的)、光接收器、信号处理系统以及光纤构成由光发送器发出的光经
源光纤引导至敏感元件。这时，光的某一性质受到被测量的调制，
已调光经接收光纤耦合到光接收器，使光信号变为电信号，最后经
信号处理得到所期待的被测量。
可见,光纤传感器与以电为基础的传统传感器相比较，在测量原理上
有本质的差别。传统传感器是以机—电测量为基础，而光纤传感器
则以光学测量为基础。光是一种电磁波，其波长从极远红外的lmm
到极远紫外线的10nm。它的物理作用和生物化学作用主要因其中的
电场而引起。因此，讨论光的敏感测量必须考虑光的电矢量e的振动，即
可见，只要使光的强度、偏振态(矢量a的方向)、频率和相位等参
量之一随被测量状态的变化而变化，或受被测量调制，那么，通过
对光的强度调制、偏振调制、频率调制或相位调制等进行解调，获
得所需要的被测量的信息。
1.2光纤传感器的分类
光纤传感器的分类有多种形式，可以根据光纤在传感器中的作用进
行分类，也可以根据光受被测对象的调制形式进行分类
1.2.1根据光纤在传感器中的作用分类
光纤传感器分为功能型、非功能型和拾光型三大类。
1）功能型（全光纤型）光纤传感器
利用对外界信息具有敏感能力和检测能力的光纤(或特殊光纤)作传感元件，将“传”和“感”合为一体的传感器。光纤不仅起传光作用，而
且还利用光纤在外界因素(弯曲、相变)的作用下，其光学特性(光强、相位、偏振态等)的变化来实现“传”和“感”的功能。因此，传感器中
光纤是连续的。由于光纤连续，增加其长度，可提高灵敏度。
2）非功能型（或称传光型）光纤传感器
光纤仅起导光作用，只“传”不“感”，对外界信息的“感觉”功能依靠
其他物理性质的功能元件完成。光纤不连续。此类光纤传感器无需
特殊光纤及其他特殊技术，比较容易实现，成本低。但灵敏度也较低，用于对灵敏度要求不太高的场合。
3）拾光型光纤传感器
用光纤作为探头，接收由被测对象辐射的光或被其反射、散射的光。其典型例子如光纤激光多普勒速度计、辐射式光纤温度传感器等。
1.2.2根据光受被测对象的调制形式分类
（1）强度调制型光纤传感器
是一种利用被测对象的变化引起敏感元件的折射率、吸收或反射等
参数的变化，而导致光强度变化来实现敏感测量的传感器。有利用
光纤的微弯损耗；各物质的吸收特性；振动膜或液晶的反射光强度
的变化；物质因各种粒子射线或化学、机械的激励而发光的现象；
以及物质的荧光辐射或光路的遮断等来构成压力、振动、温度、位移、气体等各种强度调制型光纤传感器。
优点：结构简单、容易实现，成本低。
缺点：受光源强度波动和连接器损耗变化等影响较大。
（2）偏振调制光纤传感器
是一种利用光偏振态变化来传递被测对象信息的传感器。有利用光
在磁场中媒质内传播的法拉第效应做成的电流、磁场传感器；利用
光在电场中的压电晶体内传播的泡尔效应做成的电场、电压传感器；利用物质的光弹效应构成的压力、振动或声传感器；以及利用光纤
的双折射性构成温度、压力、振动等传感器。这类传感器可以避免
光源强度变化的影啊，因此灵敏度高。
（3）频率调制光纤传感器
是一种利用单色光射到被测物体上反射回来的光的频率发生变化来
进行监测的传感器。有利用运动物体反射光和散射光的多普勒效应
的光纤速度、流速、振动、压力、加速度传感器；利用物质受强光
照射时的喇曼散射构成的测量气体浓度或监测大气污染的气体传感器；以及利用光致发光的温度传感器等。
（4）相位调制传感器
其基本原理是利用被测对象对敏感元件的作用，使敏感元件的折射
率或传播常数发生变化，而导致光的相位变化，使两束单色光所产
生的干涉条纹发生变化，通过检测干涉条纹的变化量来确定光的相
位变化量，从而得到被测对象的信息。通常有利用光弹效应的声、
压力或振动传感器；利用磁致伸缩效应的电流、磁场传感器；利用
电致伸缩的电场、电压传感器以及利用光纤赛格纳克（sagnac）效
应的旋转角速度传感器（光纤陀螺）等。这类传感器的灵敏度很高。但由于须用特殊光纤及高精度检测系统，因此成本高。
2几种光纤传感器的设计
2.1光纤传感温度计的设计
这里我们设计的是透射型半导体光纤温度传感器。
现代测试技术课后习题详解答案 申忠如 西安交通大学出版社
现测课后习题答案 第1章 1. 直接的间接的 2. 测量对象测量方法测量设备 3. 直接测量间接测量组合测量直读测量法比较测量法时域测量频域测量数据域测量 4. 维持单位的统一，保证量值准确地传递基准量具标准量具工作用量具 5. 接触电阻引线电阻 6. 在对测量对象的性质、特点、测量条件（环境）认真分析、全面了解的前提下，根据对测量结果的准确度要求选择恰当的测量方法（方式）和测量设备，进而拟定出测量过程及测量步骤。 7. 米(m) 秒(s) 千克(kg) 安培(A) 8. 准备测量数据处理 9. 标准电池标准电阻标准电感标准电容 第2章 填空题 1. 系统随机粗大系统 2. 有界性单峰性对称性抵偿性 3. 置信区间置信概率 4. 最大引用0.6% 5. 0.5×10-1[100.1Ω，100.3Ω] 6. ± 7.9670×10-4±0.04% 7. 测量列的算术平均值 8. 测量装置的误差不影响测量结果，但测量装置必须有一定的稳定性和灵敏度 9. ±6Ω 10. [79.78V，79.88V]
计算题 2. 解: (1)该电阻的平均值计算如下： 1 28.504n i i x x n == =∑ 该电阻的标准差计算如下： ?0.033σ == (2)用拉依达准则有，测量值28.40属于粗大误差，剔除，重新计算有以下结果： 28.511?0.018x σ '='= 用格罗布斯准则，置信概率取0.99时有，n=15，a=0.01，查表得 0(,) 2.70g n a = 所以， 0?(,) 2.700.0330.09g n a σ =?= 可以看出测量值28.40为粗大误差，剔除，重新计算值如上所示。 (3) 剔除粗大误差后，生于测量值中不再含粗大误差，被测平均值的标准差为： ?0.0048σσ ''== (4) 当置信概率为0.99时，K=2.58，则 ()0.012m K V σ'?=±=± 由于测量有效位数影响，测量结果表示为 28.510.01x x m U U V =±?=± 4. 解： (1) (2) 最大绝对误差?Um=0.4，则最大相对误差=0.4%<0.5% 被校表的准确度等级为0.5 (3) Ux=75.4，测量值的绝对误差:?Ux=0.5%× 100=0.5mV
现代材料测试技术试题答案
一、X射线物相分析的基本原理与思路 在对材料的分析中我们大家可能比较熟悉对它化学成分的分析，如某一材料为Fe96.5%,C 0.4%,Ni1.8%或SiO2 61%, Al2O3 21%,CaO 10% ,FeO 4%等。这是材料成分的化学分析。 一个物相是由化学成分和晶体结构两部分所决定的。X射线的分析正是基于材料的晶体结构来测定物相的。 X射线物相分析的基本原理是什么呢？ 每一种结晶物质都有自己独特的晶体结构，即特定点阵类型、晶胞大小、原子的数目和原子在晶胞中的排列等。因此，从布拉格公式和强度公式知道，当X射线通过晶体时，每一种结晶物质都有自己独特的衍射花样，它们的特征可以用各个反射晶面的晶面间距值d和反射线的强度来表征。 其中晶面网间距值d与晶胞的形状和大小有关，相对强度I则与质点的种类及其在晶胞中的位置有关。 衍射花样有两个用途： 一是可以用来测定晶体的结构，这是比较复杂的； 二是用来测定物相。 所以，任何一种结晶物质的衍射数据d和I是其晶体结构的必然反映，因而可以根据它们来鉴别结晶物质的物相，分析的思路将样品的衍射花样与已知标准物质的衍射花样进行比较从中找出与其相同者即可。 X射线物相分析方法有： 定性分析——只确定样品的物相是什么？ 包括单相定性分析和多相定性分析定量分析——不仅确定物相的种类还要分析物相的含量。 二、单相定性分析 利用X射线进行物相定性分析的一般步骤为: ①用某一种实验方法获得待测试样的衍射花样； ②计算并列出衍射花样中各衍射线的d值和相应的相对强度I值； ③参考对比已知的资料鉴定出试样的物相。 1、标准物质的粉末衍射卡片 标准物质的X射线衍射数据是X射线物相鉴定的基础。为此，人们将世界上的成千上万种结晶物质进行衍射或照相，将它们的衍射花样收集起来。由于底片和衍射图都难以保存，并且由于各人的实验的条件不同（如所使用的X射线波长不同），衍射花样的形态也有所不同，难以进行比较。因此，通常国际上统一将这些衍射花样经过计算，换算成衍射线的面网间距d值和强度I，制成卡片进行保存。
现代材料测试技术复习题及答案
. ... .. 现代材料测试技术复习 第一部分 填空题： 1、X射线从本质上说，和无线电波、可见光、γ射线一样，也是一种电磁波。 2、尽管衍射花样可以千变万化，但是它们的基本要素只有三个：即衍射线的峰位、线形、强度。 3、在X射线衍射仪法中，对X射线光源要有一个基本的要求，简单地说，对光源的基本要稳定、强度大、光谱纯洁。 4、利用吸收限两边质量吸收系数相差十分悬殊的特点，可制作滤波片。 5、测量X射线衍射线峰位的方法有七种，它们分别是7/8高度法、峰巅法、切线法、弦中点法、中线峰法、重心法、抛物线法。 6、X射线衍射定性分析中主要的检索索引的方法有三种，它们分别是哈那瓦尔特索引、芬克索引、字顺索引。 7、特征X射线产生的根本原因是原子层电子的跃迁。 8、X射线衍射仪探测器的扫描方式可分连续扫描、步进扫描、跳跃步进扫描三种。 9、实验证明，X射线管阳极靶发射出的X射线谱可分为两类：连续X射线光谱和特征X射线光谱。 10、当X射线穿过物质时，由于受到散射，光电效应等的影响，强度会减弱，这种现象称为X射线的衰减。 11、用于X射线衍射仪的探测器主要有盖革-弥勒计数管、闪烁计数管、正比计数管、固体计数管，其中闪烁计数管和正比计数管应用较为普遍。 12、光源单色化的方法：试推导布拉格方程，解释方程中各符号的意义并说明布拉格方程的应用 名词解释 1、X-射线的衰减：当X射线穿过物质时，由于受到散射，光电效应等的影响，强度会减弱，这种现象称为X-射线的吸收。 2、短波限：电子一次碰撞中全部能量转化为光量子，此光量子的波长 3、吸收限：物质对电磁辐射的吸收随辐射频率的增大而增加至某一限度即骤然增大，称吸收限。吸收限：引起原子层电子跃迁的最低能量。 4、吸收限电子--hv 最长波长与原子序数有关 5、短波限 hv--电子最短波长与管电压有关 6、Ｘ射线：波长很短的电磁波 7、特征Ｘ射线：是具有特定波长的X射线，也称单色X射线。 8、连续Ｘ射线：是具有连续变化波长的X射线，也称多色X射线。 9、荧光Ｘ射线：当入射的X射线光量子的能量足够大时，可以将原子层电子击出，被打掉了层的受激原子将发生外层电子向层跃迁的过程，同时辐射出波长严格一定的特征X射线 10、二次特征辐射：利用X射线激发作用而产生的新的特征谱线 11、Ka辐射：电子由L层向K层跃迁辐射出的K系特征谱线 12、相干辐射：X射线通过物质时在入射电场的作用下，物质原子中的电子将被迫围绕其平衡位置振动，同时向四周辐射出与入射X射线波长相同的散射X射线，称之为经典散射。由于散射波与入射波的频率或波长相同，位相差恒定，在同一方向上各散射波符合相干条件，称为相干散射 13、非相干辐射：散射位相与入射波位相之间不存在固定关系，故这种散射是不相干的 14、俄歇电子：原子中一个K层电子被激发出以后，L层的一个电子跃迁入K层填补空白，剩下的能量不是以辐射 15、原子散射因子：为评价原子散射本领引入系数f (f≤E)，称系数f为原子散射因子。他是考虑了各个电子散射波的位相差之后原子中所有电子散射波合成的结果
现代测试技术习题解答--第二章--信号的描述与分析---副本
第二章 信号的描述与分析 补充题2-1-1 求正弦信号0()sin()x t x ωt φ=+的均值x μ、均方值2 x ψ和概率密度函数 p (x )。 解答： (1)0 00 11lim ()d sin()d 0T T x T μx t t x ωt φt T T →∞== +=? ? ，式中02π T ω = —正弦信号周期 (2) 2 222 2 2 0000 1 1 1cos 2() lim ()d sin ()d d 22 T T T x T x x ωt φψx t t x ωt φt t T T T →∞-+== += = ? ? ? (3)在一个周期内 012ΔΔ2Δx T t t t =+= 000 2Δ[()Δ]lim x x T T T t P x x t x x T T T →∞<≤+=== Δ0Δ000 [()Δ]2Δ2d ()lim lim ΔΔd x x P x x t x x t t p x x T x T x →→<≤+==== 正弦信号 x
2-8 求余弦信号0()sin x t x ωt 的绝对均值x μ和均方根值rms x 。 2-1 求图示2.36所示锯齿波信号的傅里叶级数展开。
2-4周期性三角波信号如图2.37所示，求信号的直流分量、基波有效值、信号有效值及信号的平均功率。
2-1 求图示2.36所示锯齿波信号的傅里叶级数展开。 补充题2-1-2 求周期方波（见图1-4）的傅里叶级数（复指数函数形式），划出|c n|–ω和φn–ω
图，并与表1-1对比。 解答：在一个周期的表达式为 00 (0)2 () (0) 2 T A t x t T A t ? --≤
现代材料测试技术作业
现代材料测试技术 作业
第一章X射线衍射分析 一、填空题 1、X射线从本质上说，和无线电波、可见光、γ射线一样，也是一种。 2、尽管衍射花样可以千变万化，但是它们的基本要素只有三个：即、、。 3、在X射线衍射仪法中，对X射线光源要有一个基本的要求，简单地说，对光源的基本要求是、、。 4、利用吸收限两边相差十分悬殊的特点，可制作滤波片。 5、测量X射线衍射线峰位的方法有六种，它们分别是、、 、、、。 6、X射线衍射定性分析中主要的检索索引的方法有三种，它们分别是、 、。 7、特征X射线产生的根本原因是。 8、X射线衍射定性分析中主要的检索索引的方法有三种，它们分别是、 和字顺索引。 9、X射线衍射仪探测器的扫描方式可分、、三种。 10、实验证明，X射线管阳极靶发射出的X射线谱可分为两类：和 11、当X射线穿过物质时，由于受到散射，光电效应等的影响，强度会减弱，这种现象称为。 12、用于X射线衍射仪的探测器主要有、、、，其中和应 用较为普遍。 13、X射线在近代科学和工艺上的应用主要有、、三个方面 14、X射线管阳极靶发射出的X射线谱分为两类、。 15、当X射线照射到物体上时，一部分光子由于和原子碰撞而改变了前进的方向，造成散射线；另一部分光子可能被原子吸收，产生；再有部分光子的能量可能在与原子碰撞过程中传递给了原子，成为。 二、名词解释 X-射线的吸收、连续x射线谱、特征x射线谱、相干散射、非相干散射、荧光辐射、光电效应、俄歇电子、质量吸收系数、吸收限、X-射线的衰减 三、问答与计算 1、某晶体粉末样品的XRD数据如下，请按Hanawalt法和Fink法分别列出其所有可能的检索组。 2、产生特征X射线的根本原因是什么？ 3、简述特征X-射线谱的特点。 4、推导布拉格公式，画出示意图。 5、回答X射线连续光谱产生的机理。
现代测试技术试题A----答案
现代道路交通测试技术 试题A----答案 一. 解：由题意频谱函数：x （ω）= dt e t x j ? +-∞ ∞ -t )(ω = dt e j ?+--2 /2 /t ττ ω =2/2/12t/ττω ω-+--j e j = () 2 /2/1ωτωτω j j e e j -- = ω 2 sin 2 ωτ =τ /2 /2sin ωτωτ ∴频谱函数虚部为0，故相频谱为0； X(0)=τωτωττ ωωω==→→2 /2 /sin lim )(lim 0 x 当ω= τ π n （n=1,2,3……）时 X （ω）=0 故幅频谱图如下： 二．解：因为信号是周期信号，可以用一个共同周期内的平均值代替整个历程的平均值 故：dt t y t x T R T T xy ? +=∞→0)()(1lim )(ττ = 1 T dt t y t x T ? -+++0 00])(sin[)sin(φθτωθω =)cos(2 1 00φωτ-y x
三．1．试述瞬态瑞雷面波无损检测基本原理及其相应的测试技术要求。 参考答案： ①基本原理：对于均匀的弹性半空间分层介质，其结构表面受到瞬态冲击作用时，将产生瞬态振动。振动组份中包括纵波、横波和瑞雷波。在一次冲击产生的波能中，瑞雷波占67%，即从一个振源向一个半无限介质表面辐射的总能量的三分之二形成瑞雷型表面波。而纵波和横波只占有少量能量；并且在表面，随着波传播距离的增大其衰减比瑞雷面波大得多。确切地说，纵波和横波引起的位移振幅沿表面随着距离的平方衰减，而瑞雷面波是随着距离的平方根而衰减，因此，在地基表面的瞬态振动中，瑞雷面波的衰减比纵波和横波衰减慢得多，瞬态表面波主要是由瑞雷波组成。我们通过一系列的关系可以得出，利用瞬态瑞雷面波的传播速度和频率可以确定不同介质的穿透深度。 ②技术要求：检测系统设计是否合理、仪表选型与安装是否符合要求，是保证质量检测精度和可靠性的关键，对其各组成部分有相应的技术要求。 1）．激振部分——力锤的选择 它是整套测量系统的前哨，对路面冲击信号的产生和冲击响应信号的正确检取，是系统准确测试的基本保证。预先应根据检测深度做一些力锤冲击试验，以选择合理的力锤重量或合适材料的锤头。使瞬态冲击施加于路面表面后，能产生一组具有不同频率的瑞雷面波在介质中传播。 2）．垂向检波器的选型 垂向检波器选用压电式加速度传感器。 对于层状路面结构来说，一般选择小冲击源作为振源，使其产生具有丰富频率的瑞雷面波沿地表一定深度向四周传播。对于高频短波长的波来说，选择加速度传感器，因为它具有频率范围宽，对冲击振动的频响特性好等特点。如检测像硅酸盐、水泥混凝土和沥青混凝土路面的刚性层状体系时需要选择加速度传感器。 速度、位移传感器一般不用作冲击测量。另外，正确选定压电式加速度传感器的型号也是十分重要的（必须考虑它的频率范围、动态范围、灵敏度等主要特征参数是否符合测试精度要求）。 3）．安装位置的确定 测试前，应对现场路面进行调查，确定检测点，并合理布置。一般两个垂向检 波器之间的距离应视测试的路面深度而定，通常应使两个间距大于路面深度的一半以上，并且取振源到最近的传感器的距离等于两传感器之间的距离。 4）．连接导线选择 仪器之间的连接导线应尽量短，且记不应将各种导线混合使用，尽量选择相同线种，且忌抖动，以免引起现场测量不稳定。 四． 参考答案：令SAM(t)=Х(t)﹡cos ω0t,则SAM(t)的傅立叶变换为 SAM(ω)= ? ∞ ∞ - Х(t)﹡cos ω0t*e t j ωdt=1/2[X(ω+ω0)+X(ω-ω0)]
最新现代流动测试技术大作业
现代流动测试技术 大作业 姓名： 学号： 班级： 电话： 时间：2016
第一次作业 1）孔板流量计测量的基本原理是什么？对于液体、气体和蒸汽流动，如何布置测点？ 基本原理：充满管道的流体流经管道的节流装置时，在节流件附近造成局部收缩，流速增加，在上下游两侧产生静压差。在已知有关参数的条件下，根据流动连续性原理和伯努利方程可以推导出差压与流量之间的关系而求得流量。公式如下： 4v q d π α== 其中： C －流出系数 无量纲 d －工作条件下节流件的节流孔或喉部直径 D －工作条件下上游管道内径 qv －体积流量 m3/s β－直径比d/D 无量纲 ρ—流体的密度Kg/m3 测量液体时，测点应布置在中下部，应为液体未必充满全管，因此不可以布置的太靠上。 测量气体时，测点应布置在管道的中上部，以防止气体中密度较大的颗粒或者杂质对测量产生干扰。 测量水蒸气时，测点应该布置在中下部。 2）简述红外测温仪的使用方法、应用领域、优缺点和技术发展趋势。 使用方法：红外测温仪只能测量表面温度，无法测量内部温度；安装地点尽量避免有强磁场的地方；现场环境温度高时，一定要加保护套，并保证水源的供应；现场灰尘、水汽较大时，应有洁净的气源进行吹扫，保证镜头的洁净；红外探头前不应有障碍物，注意环境条件：蒸汽、尘土、烟雾等，它阻挡仪器的光学系统而影响精确测温；信号传输线一定要用屏蔽电缆。 应用领域：首先，在危险性大、无法接触的环境和场合下，红外测温仪可以作为首选，比如： 1）食品领域：烧面管理及贮存温度 2）电气领域：检查有故障的变压器，电气面板和接头 3）汽车工业领域：诊断气缸和加热/冷却系统 4）HVAC 领域：监视空气分层，供/回记录，炉体性能。 5）其他领域：许多工程，基地和改造应用等领域均有使用。 优点：可测运动、旋转的物体；直接测量物料的温度；可透过测量窗口进行测量；远距离测量；维护量小。 缺点：对测量周围的环境要求较高，避免强磁场，探头前不应有障碍物，信号传输线要用屏蔽电缆，当环境很恶劣时红外探头应进行保护。 发展趋势：红外热像仪，可对有热变化表面进行扫描测温，确定其温度分布图像，迅速检测出隐藏的温差。便携化，小型化也是其发展趋势。 3）简述LDV 和热线的测速原理及使用方法。
现代测试技术复习试题
一、选择 1．把连续时间信号进行离散化时产生混迭的主要原因是（ ） a.记录时间太长； b.采样时间间隔太宽； c.记录时间太短； d. 采样时间间隔太窄 2.下述参量的测量属于间接测量法的是（ ） a.用天平测量物体质量； b.用弹簧秤称物体重量； c.声级计测声强级； d.线圈靶测速 3．磁感应测速传感器中的速度线圈之所以用两个线圈串联而成，其作用主要为（ ） a.提高传感器的灵敏度及改善线性； b. 提高传感器的灵敏度及改善频响特性； c.改善传感器的频响特性及补偿永久磁铁在线圈铁心垂直方向上的微小跳动对感应电动势的影响； d.提高传感器的灵敏度及补偿永久磁铁在线圈铁心垂直方向上的微小跳动对感应电动势的影响； 4.表示随机信号中动态分量的统计常数是（ ） a.均方值； b.均值； c.均方差； d.概率密度函数 5．半导体应变片是根据（ ）原理工作的。 a.电阻应变效应； b.压电效应； c.热阻效应； d.压阻效应 6.压电式加速度计测量系统的工作频率下限取决于（ ） a.压电测压传感器的力学系统的频率特性； b.压电晶体的电路特性； c.测量电路的时间常数； d.放大器的时间常数τ 7．二阶系统中引入合适的阻尼率的目的是（ ） a.使得系统输出值稳定； b.使系统不共振； c.获得较好的幅频、相频特性； d.获得好的灵敏度 8．带通滤波器所起的作用是只允许（ ）通过。 a.低频信号； b.高频信号； c.某一频带的信号； d.所有频率分量信号 9．压电加速度测量系统的工作频率下限取决于（ ） a.加速度力学系统的频率特性； b. 压电晶体的电路特性； c. 测量电路的时间常数 10. 自相关函数是一个（ ）函数 a.奇函数； b.偶函数； c.非奇非偶函数； d. 三角函数 11．在光作用下，使物体的内部产生定向电动势的现象，称（ ）效应。 a.内光电； b.外光电； c.热电； d.阻挡层光电 12．（ ）传感器是根据敏感元件材料本身的物理性质变化而工作的。 a.差动变压器式； b.变间隙电容式； c.变阻器式； d. 电压式 13．半导体热敏电阻的电阻温度系数α可用下式（ ）表示（已知半导体热敏电阻与温度系数关系可用T B Ae R =描述） a.α=dT R dR ；b. α=2T B ；c. α=2T A ；d. α=00111ln ln T T R R --(R 1,R 0分别是温度T 1,T 0时的电阻值) 14．如果一信号的自相关函数R x (τ)是一定周期性不衰减，则说明该信号（ ） a.均值不为0； b.含周期分量； c.是各态历经的 ； d.是各态不历经的 15．用方程法求解回归直线时，误差最小的方法是（ ）
2016《材料现代分析测试方法》复习题
《近代材料测试方法》复习题 1．材料微观结构和成分分析可以分为哪几个层次？分别可以用什么方法分析？ 答：化学成分分析、晶体结构分析和显微结构分析 化学成分分析——常规方法（平均成分）：湿化学法、光谱分析法 ——先进方法（种类、浓度、价态、分布）：X射线荧光光谱、电子探针、 光电子能谱、俄歇电子能谱 晶体结构分析：X射线衍射、电子衍射 显微结构分析：光学显微镜、透射电子显微镜、扫面电子显微镜、扫面隧道显微镜、原子力显微镜、场离子显微镜 2．X射线与物质相互作用有哪些现象和规律？利用这些现象和规律可以进行哪些科学研究工作，有哪些实际应用？ 答：除贯穿部分的光束外，射线能量损失在与物质作用过程之中，基本上可以归为两大类：一部分可能变成次级或更高次的X射线，即所谓荧光X射线，同时，激发出光电子或俄歇电子。另一部分消耗在X射线的散射之中，包括相干散射和非相干散射。此外，它还能变成热量逸出。 （1）现象/现象：散射X射线（想干、非相干）、荧光X射线、透射X射线、俄歇效 应、光电子、热能 （2）①光电效应：当入射X射线光子能量等于某一阈值，可击出原子内层电子，产生光电效应。 应用：光电效应产生光电子，是X射线光电子能谱分析的技术基础。光电效应 使原子产生空位后的退激发过程产生俄歇电子或X射线荧光辐射是 X射线激发俄歇能谱分析和X射线荧光分析方法的技术基础。 ②二次特征辐射（X射线荧光辐射）：当高能X射线光子击出被照射物质原子的 内层电子后，较外层电子填其空位而产生了次生特征X射线（称二次特征辐射）。 应用：X射线被物质散射时，产生两种现象：相干散射和非相干散射。相干散射 是X射线衍射分析方法的基础。 3．电子与物质相互作用有哪些现象和规律？利用这些现象和规律可以进行哪些科学研究工作，有哪些实际应用？ 答：当电子束入射到固体样品时，入射电子和样品物质将发生强烈的相互作用，发生弹性散 射和非弹性散射。伴随着散射过程，相互作用的区域中将产生多种与样品性质有关的物理信 息。 （1）现象/规律：二次电子、背散射电子、吸收电子、透射电子、俄歇电子、特征X射 线 （2）获得不同的显微图像或有关试样化学成分和电子结构的谱学信息
现代测试技术计算题习题集(附答案)1
补充习题参考答案 1、 有一个电容测微仪，两极板介质为空气，其圆形极板半径r = 4 mm ，工作初始间隙δ=0.2 mm ，已知 ε0=8.58×10-12 F/m ，ε=1，问： 1）、工作时，如果传感器与工件的间隙变化量Δδ=1μm 时，电容变化量是多少？ 2）、如果测量电路的灵敏度S 1=100mV/pF ，读数仪表的灵敏度S 2=5格/mV ，在Δδ=1μm 时，读数仪表的指示值变化多少格？ 解：1）、ΔC=εε0A ×Δδ/-δ2=1×8.58×10-12 （F/m ）×3.14×（0.004）2（m 2）×1×10-6 （m ） =-4.94×10-3 pF 2）、S=ΔC ×S 1×S 2=-4.94×10-3 (pF) ×100（mv/pF ）×5(格/mv)=-2.47格≈-2.5格 2、 应变片的计算：已知试件尺寸如图，试件材料为45#钢，Ｅ＝２.0×10＋7 N/cm 2 ，应变片电阻R=120Ω，K=2.0， 康铜电阻丝的电阻温度系数α=-50×10-6 /℃，温度线膨胀系数β2=15×10-6 /℃，45#钢的温度线膨胀系数β 1 =11×10-6 /℃。求： （1）、不考虑温度的影响，当P=10吨时，求电阻应变片的电阻相对变化量ΔR/R 和绝对变化量ΔＲ。 （２）、当Ｐ＝０，环境温度在-２０℃变到+２０℃时，求电阻应变片的相对变化量ΔR/R 和绝对变化量ΔＲ。 解：（1)拉伸变形 A E A P εδ== 得 EA P = ε 所以005.01 2100.210100.263 =?????===?EA KP K R R ε R ?=0.005×120=0.6 Ω (2)当p ＝0，t ?＝20-（-20）＝40 ℃时 Ω -=??-?+?-???-+=?--2784.040]10)1511(0.21050[120t )]([6621＝ββαK R R 31032.2120 2784.0-?-=-=?R R 3、 脱粒机滚筒轴上，沿与轴线方向成45o方向贴一应变片，在工作时应变片的阻值从120Ω增加到120.006Ω ，
东北大学考试《现代材料测试技术X》考核作业参考806
东北大学继续教育学院 现代材料测试技术X 试卷（作业考核线上2） A 卷（共 3 页） （√）1. 从X射线管射出的X射线谱通常包括连续X射线和特征X射线。 （√）2. 布拉格公式λ=2dsinθ中λ表示入射线波长，d表示衍射（干涉）面的间距，θ表示掠射角。 （×）3. 利用衍射卡片鉴定物相的主要依据是d值，参考厚度。 （×）4. 透射电镜中的电子光学系统可分为照明、成像和显示记录三部分。 （×）5. 电镜中的电子衍射花样有斑点花样、环状花样、菊池线花样和会聚束花样。（√）6. 等厚条纹是衍射强度随试样厚度的变化而发生周期性变化引起的，图像特征为明暗相间的条纹。 （×）7. 电子探针X射线显微分析中常用X射线谱仪有光谱仪和能谱仪。 （×）8. 俄歇电子能谱仪最适合做材料的厚度和轻元素的成分分析。 （√）9. 电子探针定性分析时是通过测定特征X射线波长或能量确定元素，定量分析时通过测定X射线的强度确定含量。 （√）10. 当X射线照射在一个晶体时，产生衍射的必要条件是满足布拉格方程, 而产生衍射的充要条件是同时满足结构因数不等于零。 （√）11. 随X射线管的电压升高,λ 0和λ k 都随之减小。 （√）12. 当X射线管电压低于临界电压时仅可以产生连续X射线；当X射线管电压超过临界电压就可以产生特征X射线和连续X射线。 （×）13.当X射线照射在一个晶体时，产生衍射的必要和充分条件是必须满足布拉格方程。（×）14. 面心点阵的系统消光规律是 H+k+L 为偶数时出现反射，而 H+K+L 为奇数不出现反射。 （×）15. 扫描电镜的表面形貌衬度是采用背散射电子形成的电子像。 二、选择题：（20分） 1.当X射线将某物质原子的K层电子打出后,L层电子回迁K层,多余能量将另一个L层电子打出核外,这整个过程将产生( C )。 A.特征X射线 B. 背反射电子 C.俄歇电子 2. 吸收电子的产额与样品的原子序数关系是原子序数越小，吸收电子（ A ）。 A.越多 B.越少 C.不变 3. 仅仅反映固体样品表面形貌信息的物理信号是（ B ）。 A.背散射电子； B. 二次电子； C. 吸收电子； D.透射电子。 4. 让透射束通过物镜光阑而把衍射束挡掉得到图像衬度的方法，叫做（ A ）。 A.明场成像 B.暗场成像 C.中心暗场成像 5. 透射电镜的两种主要功能是检测（ B ）。 A.表面形貌和晶体结构 B.内部组织和晶体结构 C.表面形貌和内部组织 6. 由电磁透镜磁场中近轴区域对电子束的折射能力与远轴区域不同而产生的像差，称为（ A ）。 A.球差 B.像散 C.色差
材料现代测试技术
材料现代测试技术 学院：材料科学与工程学院专业班级：材料科学02班 姓名：吴明玉 学号：20103412
SnO 基纳米晶气敏材料微观结构的表征 2 一．摘要 随着现代物理科学技术的迅速发展，现代分析测试技术的不断更新和进步为人们对材料结构和性能的深入研究提供了可能，从而促进人们对气敏材料机理有了更为客观的认识。本文主要以X衍射分析仪(XRD)，X射线光电子能谱(XPS)，扫描电镜(SEM)，高分辨电子显微镜(HRTEM)等现代材料测试技术为基础，设计出了可行的气敏材料微观结构表征方案。 关键词：XRD XPS SEM HRTEM 二．引言 材料是人类社会赖以生存和发展的物质基础,材料的发展关系到国民经济发展,国防建设和人民生活水平的提高。半导体SnO2气敏材料在防止火灾爆炸事故的发生、大气环境的检测以及工业生产有毒有害气体的检测等领域的发挥了巨大作用。但是，目前开发的半导体气敏材料仍存在着灵敏度不高、交叉敏感严重、长期使用敏感材料易中毒失效稳定性差、重复性不好等缺点。针对上述问题，研究者们做了大量工作。气敏材料的研究热点主要集中在改进、优化成膜工艺和对现有材料进行掺杂、改性、表面修饰等处理，以提高气体传感器的气敏性能，降低工作温度，提高选择性稳定性等性能。掺杂不仅可以提高元件的电导率，还可以提高稳定性和选择性，金属掺杂是最为常见的掺杂方式，掺杂物的电子效应可以起到催化活性中心的作用，降低被测气体化学吸附的活化能，有效提高气敏元件的灵敏度和缩短响应时间。 成分，结构，加工和性能是材料科学与工程的四个基本要素，成分和结构从根本上决定了材料的性能，对材料的成分和结构进行精确表征是实现材料性能控制的前提。材料的分析包括表面和内部组织形貌，晶体的相结构，化学成分和价键结构，相应地，材料分析方法有形貌分析，物相分析，成分与价键分析和分子结构分析。为了对SnO 掺杂金属离子复合材料的性能进行研究，本文设计出了 2 微观结构表征方案，为微观结构研究做好了铺垫。 三．正文 3.1材料的制备及表征方法 纳米材料，并对其分别进行Cd,Ni等金属的掺杂。通采用水热法制备SnO 2 过X衍射分析仪(XRD)，X射线光电子能谱(XPS)等,得到薄膜的晶体结构以及表面的化学组成，原子价态，表面能态分布信息；通过扫描电镜(SEM)等得到材料的表面微观形貌信息；通过高分辨电子显微镜(HRTEM)得到材料的晶体取向， 3.2表征方案 3.2.1X衍射分析仪(XRD)
现代测试技术复习要点
复习重点 第一章 信号分析基础（作业题重点） ——信号的分类： （确定性信号与非确定性信号） 1．确定性信号：是指可以用明确的数学关系式描述的信号。它可以进一步分为周期信号、非周期信号与准周期信号。 周期信号是指经过一段时间可以重复出现的信号，满足条件()()x t x t nT =+。 非周期信号：往往具有瞬变性。 准周期信号：周期信号与非周期信号的边缘。 2．非确定性信号：是指无法用明确的数学式描述，其幅值、相位变化是不可预知的，所描述的物理现象是一种随机过程，通常只能用概率统计的方法来描述它的某些特征。 （能量信号与功率信号） 1． 能量信号：在所分析的区间里面(,)-∞+∞，能量为有限值的信号称为能量信号，满足 条件： ()2 t dt x ∞ -∞ <∞? 2． 功率信号：有许多信号，它们在区间(,)-∞+∞内能量不是有限值。在这种情况下，研 究信号的平均功率更为合适。在区间12(,)t t 内，信号的平均功率()2 2 1 21 1t t P t dt x t t -= ? （连续时间信号与离散时间信号） 1． 连续时间信号：在所分析的时间间隔内，对于任意时间值，除若干个第一类间断点外， 都可以给出确定的函数值，此类信号称为连续时间信号或模拟信号。 2． 离散时间信号：又称时域离散信号或时间序列。它是在所分析的时间区间，在所规定的 不连续的瞬时给出函数值。可以分为两种情况：时间离散而幅值连续时，称为采样信号；时间离散而幅值量化时，称为数字信号。 ——信号的时域分析 （信号的时域统计分析） 1．均值：表示集合平均或数学期望值，也即信号的静态分量。用x μ表示。 2．均方值：也称平均功率，用2 x ψ表示。 3．方差：描述信号的波动分量，用2x σ表示。 三者之间的关系为：2 x ψ=2x σ+2 x μ 4．概率密度函数：随机信号的概率密度函数是表示幅值落在指定区间的概率。定义为 [] 0()1()lim lim lim x x x T P x x t x x T p x x x T ?→?→→∞<≤+???==?????? 5．概率分布函数：概率分布函数是信号幅值()x t 小于或等于某值x 的概率，其定义为：
现代测试技术试卷及部分答案
一、填空题（每小题1 分，共 10 分） 1. 当测试系统的输出)(t y 与输入)(t x 之间的关系为)()(00t t x A t y -=，其中0A 、0t 为常数时，该系统就能实现对信号的（ 不失真 ）测试。 2. 测试系统动态特性的描述函数主要有脉冲响应函数、传递函数和( 频率响应函数 )。 3. 周期信号的频域分析采用的数学工具是（ 傅里叶级数 ）。 4. 有源传感器一般是将非电量转换为电能量，称之为能量（ 转换 ）型传感器。 5. 压电式振动加速度传感器是利用某些材料的（ 压电效应 ）原理工作的。 6. 交流电桥的平衡条件是（ 两相对臂阻抗的乘机相等 ）。 7. 电容式传感器分为（ 极距变化 ）型电容传感器、面积变化型电容传感器和介质变化型电容传感器三大类。 8. 振动的激励方式通常有稳态正弦激振、（ 随机激振 ）和瞬态激振。 9. 随机信号的自功率谱密度函数的物理含义是（ 随机信号的自相关函数的傅里叶变换 ）。 二、单项选择题（每小题 1 分，共 15 分） 1．传感器在非电量电测系统中的作用是（ C ）。 (A) 将被测电量转换为电参量 (B) 将被测非电量转换为非电参量 (C) 将被测非电量转换为电参量 2. ( C )不属于测试系统的静态特性指标。 （A ）回程误差 （B ）灵敏度 （C ）阻尼系数 3． 频率响应函数H （j ω）是在（ A ）描述测试系统对正弦信号稳态响应特征的函数。 （A ）频率域内 （B ） 时间域内 （C ）幅值域内 4． 压电式传感器目前多用于测量（ B ）。 （A ）静态的力 （B ）物体运动速度 （C ）瞬态的力 5． 振动子FC6-1200的固有频率为1200Hz ，问用该振动子能不失真记录信号的频率范围是（ C ）。 （A ）0 - 1200 Hz （B ）>1200Hz （C ）0 - 600 Hz
材料现代分析测试方法知识总结
名词解释： 分子振动：分子中原子（或原子团）以平衡位置为中心的相对（往复）运动。伸缩振动：原子沿键轴方向的周期性（往复）运动；振动时键长变化而键角不变。（双原子振动即为伸缩振动） 变形振动又称变角振动或弯曲振动：基团键角发生周期性变化而键长不变的振动。 晶带：晶体中，与某一晶向[uvw]平行的所有（HKL）晶面属于同一晶带，称为[uvw]晶带。 辐射的吸收：辐射通过物质时，其中某些频率的辐射被组成物质的粒子（原子、离子或分子等）选择性地吸收，从而使辐射强度减弱的现象。 辐射被吸收程度对ν或λ的分布称为吸收光谱。 辐射的发射：物质吸收能量后产生电磁辐射的现象。 作为激发源的辐射光子称一次光子，而物质微粒受激后辐射跃迁发射的光子(二次光子)称为荧光或磷光。吸收一次光子与发射二次光子之间延误时间很短(10-8~10-4s)则称为荧光；延误时间较长(10-4~10s)则称为磷光。 发射光谱:物质粒子发射辐射的强度对ν或λ的分布称为发射光谱。光致发光者，则称为荧光或磷光光谱 辐射的散射：电磁辐射与物质发生相互作用，部分偏离原入射方向而分散传播的现象 散射基元:物质中与入射的辐射相互作用而致其散射的基本单元 瑞利散射（弹性散射）：入射线光子与分子发生弹性碰撞作用，仅光子运动方向改变而没有能量变化的散射。 拉曼散射（非弹性散射）：入射线(单色光)光子与分子发生非弹性碰撞作用，在光子运动方向改变的同时有能量增加或损失的散射。 拉曼散射线与入射线波长稍有不同，波长短于入射线者称为反斯托克斯线，反之则称为斯托克斯线 光电离：入射光子能量(hν)足够大时，使原子或分子产生电离的现象。 光电效应:物质在光照射下释放电子(称光电子)的现象又称(外)光电效应。 光电子能谱:光电子产额随入射光子能量的变化关系称为物质的光电子能谱 分子光谱：由分子能级跃迁而产生的光谱。
现代分析技术在塑料材料测试中的应用
现代分析技术在塑料材料测试中的应用 广东轻工职业技术学院 谭寿再 ［摘 要］ 塑料工业的发展，为塑料材料的分析测试提出了更高的要求。计算机技术、热分析、核磁共振、色谱法分析、光谱测试、电镜分析等现代材料分析测试技术及机电一体化，多机联用技术的塑料分析测试中得到了广泛的应用。塑料材料是粘弹性体，在分析测试中应该注意其特性并采用标准试验方法。 ［关键词］ 塑料材料，性能分析，测试技术，标准化。 塑料已经与钢铁、木材、水泥一起构成现代社会中的四大基础材料，是农业、工业、能源、交通运输、信息产业乃至宇宙空间和海洋开发等国民经济各领域不可缺少的主要材料。在新世纪里，我国已步入世界塑料大国行列。中国塑料原料表观消费量由2000年的约2400万吨增至 2004 年的3813.3万吨，居世界第二位，年均增长率达12.3％；2004年全国塑料制品产量达到1848.6万吨，工业总产值3803.15亿元，比上年同期增长25.0％；塑料制品的出口额127.74亿美元，比上年增长了31.21％。预计到 2005年，中国塑料表观需用量将超过4000万吨。由此可看，塑料制品行业在我国现代化经济建设中发挥着越来越大的作用。 随着塑料工业的发展，为了正确掌握塑料的各种性能，控制产品的质量、指导塑料产品的成型与加工、研讨材料结构与性能的关系、更好的推广和使用塑料材料。塑料性能的评价显得越来越重要，塑料性能的测试技术和各类性能试验方法标准也相继产生。然而，不容置疑，我国的塑料性能测试的技术水平，不论是仪器设备还是测试方法，与先进国家还有一定的差距。 一、 塑料性能分析测试的特点 塑料通常是指以合成的或天然的高分子化合物为基本成份，加以填料、增塑剂、稳定剂及其他添加剂等配合料，在将制造或加工过程中的某一阶段能流动成型或借原地聚合、固化而定型，其成品状态为柔韧性或刚性固体。由于塑料组成和结构的特点，使得塑料具有许多优异的性能。塑料性能分析测试是材料科学的一部分，它同众多的金属材料和非金属材料检验方法有许多相同之处，但由于高分子材料的结构性能的不同，也有自身的特点。 （1） 塑料的粘弹性 塑料是一种粘弹性体，其性能与弹性的金属材料有很大的不同。尤其是塑料的力学性能测试中有很宽的塑性区，应变率高。因此，用电阻应变片技术来测定塑料的应变量通常是不合适的。塑料测试的时间效应非常明显，在外力作用下塑料分子链会逐渐发生了构象和位移
现代材料测试技术作业--新版
现代材料测试技术复习资料
第一章X射线衍射分析 一、填空题 1、X射线从本质上说，和无线电波、可见光、γ射线一样，也是一种。 2、尽管衍射花样可以千变万化，但是它们的基本要素只有三个：即、、。 3、在X射线衍射仪法中，对X射线光源要有一个基本的要求，简单地说，对光源的基本要求是、、。 4、利用吸收限两边相差十分悬殊的特点，可制作滤波片。 5、测量X射线衍射线峰位的方法有六种，它们分别是、、 、、、。 6、X射线衍射定性分析中主要的检索索引的方法有三种，它们分别是、 、。 7、特征X射线产生的根本原因是。 8、X射线衍射定性分析中主要的检索索引的方法有三种，它们分别是、 和字顺索引。 9、X射线衍射仪探测器的扫描方式可分、、三种。 10、实验证明，X射线管阳极靶发射出的X射线谱可分为两类：和 11、当X射线穿过物质时，由于受到散射，光电效应等的影响，强度会减弱，这种现象称为。 12、用于X射线衍射仪的探测器主要有、、、，其中和应 用较为普遍。 13、X射线在近代科学和工艺上的应用主要有、、三个方面 14、X射线管阳极靶发射出的X射线谱分为两类、。 15、当X射线照射到物体上时，一部分光子由于和原子碰撞而改变了前进的方向，造成散射线；另一部分光子可能被原子吸收，产生；再有部分光子的能量可能在与原子碰撞过程中传递给了原子，成为。 二、名词解释 X-射线的吸收、连续x射线谱、特征x射线谱、相干散射、非相干散射、荧光辐射、光电效应、俄歇电子、质量吸收系数、吸收限、X-射线的衰减 三、问答与计算 1、某晶体粉末样品的XRD数据如下，请按Hanawalt法和Fink法分别列出其所有可能的检索组。 2、产生特征X射线的根本原因是什么？ 3、简述特征X-射线谱的特点。 4、推导布拉格公式，画出示意图。 5、回答X射线连续光谱产生的机理。
《材料现代测试技术》(下篇)电子显微分析技术062011
《材料现代测试技术》（下篇） 电子显微分析技术 主要内容和思考题 本课程的主要内容 1.透射和扫描电子显微镜的结构和工作原理 2.电子衍射图和TEM显微图像的形成和特征 3.显微图像的形成和特征和X射线能谱分析 4.试样制备方法 第一节引言Introduction 一．主要内容 1.Importance of learning English 2.Characterization of materials 3.Microscopes and their development 4.Objectives and requirements 二. 思考题 1.物质的结构有哪些层次? 2.表征物质结构的方法主要有哪些？ 3.什么是显微镜? 4.光学显微镜,电子显微镜以及原子探针显微镜的主要区别是什么？ 5.什么是分辩率？显微镜的分辨率主要取决于什么？ 6.光学显微镜的分辩率极限是多少？为什么？ 7.为什么透射电镜的放大倍数可以远远超过光学显微镜? 8.在显微镜的发明和应用过程, 哪些人在哪些方面做出重要的贡献? 第二节电子与固体的相互作用Interaction of the electron with matter 一．主要内容 1.电子的性质 2.电子散射概念 3.电子散射截面与电子散射能力 4.电子弹性相干散射和电子衍射; 5.电子非弹性散射及其效应 二．掌握以下基本概念和基本关系 1.电子波长与加速电压的关系 2.弹性散射和非弹性散射 3.相干散射和非相干散射 4.电子散射截面和电子散射振幅 5.清楚布拉格定律的三种表达方式 6.明确三种电子散射振幅的定义和区别 7.晶胞类型对电子衍射的影响规律 8.晶体形状对电子衍射的影响规律
现代材料测试技术期末测试题(1)
《材料现代分析测试技术》思考题 1.电子束与固体物质作用可以产生哪些主要的检测信号？这些信号产生的原理是什么？它们有哪些特点和用途？ (1)电子束与固体物质产生的检测信号有：特征X射线、阴极荧光、二次电子、背散射电子、俄歇电子、吸收电子等。 (2)信号产生的原理：电子束与物质电子和原子核形成的电场间相互作用。 (3)特征和用途： ①背散射电子：特点：电子能量较大，分辨率低。用途：确定晶体的取向，晶体间夹角，晶粒度及晶界类型，重位点阵晶界分布，织构 分析以及相鉴定等。 ②二次电子：特点：能量较低，分辨率高。用途：样品表面成像。 ③吸收电子：特点：被物质样品吸收，带负电。用途：样品吸收电子成像，定性微区成分分析。 ④透射电子：特点：穿透薄试样的入射电子。用途：微区成分分析和结构分析。 ⑤特征X射线：特点：实物性弱，具有特征能量和波长，并取决于被激发物质原子能及结构，是物质固有的特征。用途：微区元素定性 分析。 ⑥俄歇电子：特点：实物性强，具有特征能量。用途：表层化学成分分析。 ⑦阴极荧光：特点：能量小，可见光。用途：观察晶体内部缺陷。 ①电子散射：当高速运动的电子穿过固体物质时，会受到原子中的电子作用，或受到原子核及周围电子形成的库伦电场的作用，从而改 变了电子的运动方向的现象叫电子散射 ②相干弹性散射：一束单一波长的电子垂直穿透一晶体薄膜样品时，由于原子排列的规律性，入射电子波与各原子的弹性散射波不但波 长相同，而且有一定的相位关系，相互干涉。 ③不相干弹性散射：一束单一波长的电子垂直穿透一单一元素的非晶样品时，发生的相互无关的、随机的散射。 ④电子衍射的成像基础是弹性散射。 3.电子束与固体物质作用所产生的非弹性散射的作用机制有哪些？ 非弹性散射作用机制有：单电子激发、等离子激发、声子发射、轫致辐射 ①单电子激发：样品内的核外电子在收到入射电子轰击时，有可能被激发到较高的空能级甚至被电离，这叫单电子激发。 ②等离子激发：高能电子入射晶体时，会瞬时地破坏入射区域的电中性，引起价电子云的集体振荡，这叫等离子激发。 ③声子发射：入射电子激发或吸收声子后，使入射电子发生大角度散射，这叫声子发射。 ④轫致辐射：带负电的电子在受到减速作用的同时，在其周围的电磁场将发生急剧的变化，将产生一个电磁波脉冲，这种现象叫做轫致 辐射。 1）二次电子产生：单电子激发过程中，被入射电子轰击出来并离开样品原子的核外电子。应用：样品表面成像，显微组织观察，断口形貌观察等 2）背散射电子：受到原子核弹性与非弹性散射或与核外电子发生非弹性散射后被反射回来的入射电子。应用：确定晶体的取向，晶体间夹角，晶粒度及晶界类型，重位点阵晶界分布，织构分析以及相鉴定等。 3）成像的相同点：都能用于材料形貌分析 成像的不同点：二次电子成像特点：（1）分辨率高（2）景深大，立体感强（3）主要反应形貌衬度。背散射电子成像特点：（1）分辨率低（2）背散射电子检测效率低，衬度小（3）主要反应原子序数衬度。 5.特征X射线是如何产生的，其波长和能量有什么特点，有哪些主要的应用？ 特征X-Ray产生：当入射电子激发试样原子的内层电子，使原子处于能量较高的不稳定的激发态状态，外层的电子会迅速填补到内层电子空位上，并辐射释放一种具有特征能量和波长的射线，使原子体系的能量降低、趋向较稳定状，这种射线即特征X射线。 波长的特点：不受管压、电流的影响，只决定于阳极靶材元素的原子序。 应用：物质样品微区元素定性分析 6.俄歇电子是怎样产生的？对于孤立的原子来说，能够产生俄歇效应的最轻元素是什么？ 俄歇电子的产生：当入射电子激发试样原子的内层电子，使原子处于能量较高的不稳定的激发态状态，外层的电子会迅速填补到内层电子空位上，原子从激发态转变到基态释放的多余能量传给另一外层电子，使其脱离原子系统，成为二次电子，这种二次电子称为俄歇电子。能够产生俄歇效应的最轻元素是铍。 7.特征X射线的波长与阳极靶材的原子序数有什么关系？Kα谱线的强度与Kβ谱线的强度哪一个大一些？