《车辆检测技术》复习题(15年 第1版)

《车辆检测技术》课程复习题

1、什么是传感器，简述其各部分组成及作用。

定义：能感受规定的被测量的信息，并按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出的器件

1．敏感元件：是直接受被测物理量；以确定关系输出另一物理量的元件。

2．转换元件；是将敏感元件输出的非电量转换成电路参数及电流或电压等电信号。

3．基本转换电路则将该电路转换成便于传输处理电量。

2、传感器的静态特性指什么，它的静态特性指标主要有哪些，并作简要说明。

定义：表示传感器在被测各值处于稳定状态时的输入输出关系

线性度：指实际输出一输入特性曲线和理论曲线两者之间的偏差与输出满度值之比

灵敏度：指传感器在稳态标准条件下,输出变化量与输入变化量的比值,

迟滞:指传感器输入量增大行程期间和输入量減小行程期间,其两条输出一输入特性曲线不重合的取。

重复性：指传感器输入量在同一方向(增加成減小)做全程内连续重复测量所得输出一输入特性不一致的程度

3、为什么需要对传感器进行标定，具体的标定步骤有哪些？

答：为保证各种被测至的一致性和准确性。

步骤：1）将传感器测量范围分成若干等间距点。

2）根据传感器量程分点情况，输入量由小到大逐渐变化，并记录各输入输出值。

3）再将输入值由大到小慢慢减少，同时记录各输入输出值。

4）重复上述两步，对传感器进行正反行程多次重复测量，将得到的

测量数据用表格列出或绘制曲线。

5）进行测量数据处理，根据处理结果确定传感器的线性度、灵敏度、滞后和重复性等静态特性指标。

4、常用的电阻应变片分为哪几类，各类应变片的特点如何？

答：分类和特点：1）金属丝式应变片：这种应变片分为回线式和短接式。回线式其制作简单，性能稳定，成本低，易粘贴，但其应变横向效应较大。短接式的克服了横向效应，但制造工艺复杂，焊点多。

2）金属箔式应变片：散热条件好，允许电流大。横向效应小，蠕变和机械滞后小，疲劳寿命长。但是电阻值的分散性比金属丝的大。

3）金属薄膜应变片：应变灵敏系数大，允许电流密度大，工作范围广，可达—197~317度。但是难于控制电阻与温度和时间的变化关系。

4）半导体应变片：其尺寸、横向效应、机械滞后都很小，灵敏系数极大，因此输出也大。但是其电阻值和灵敏系数随温度稳定性差，测量较大应变时非线性严重；且分散度大。

4、绘制电阻应变片的直流电桥电路（半桥单臂、半桥双臂、全桥），并简要分

析各自特点。

1）半桥半臂：

2）半桥双臂：

3）全桥

6、分析比较变磁阻式传感器、差动变压器式传感器和电涡流式传感器的工作原理。

答：原理：变磁阻式自感传感器：是将位移、转速、加速度等非电物理量转换为磁阻变化的传感器。当衔铁移动时，气隙厚度发生变化，引起磁路中磁阻变化，从而导致电感线圈的电感值变化。

差动变压器式互感传感器：是把被测的非电量变化转换成线圈互感量变化的传感器，是根据变压器的基本原理制成，并且次级绕阻都用差动的形式连接。

7、常用的电容式传感器有哪些基本类型，分别简述其工作原理。

答：工作原理和特点：1）变极距型（变间隙型）：利用改变平行极板间距来测量微米数量级的位移的现象。这种传感器的起始电容在20~100pF之间，极板间距离在25~200微米的范围内，最大位移应小于间距的十分之一，因此应用广泛。

2）变面积型：通过被测量动极板移动引起两极板有效覆盖面积S改变，从而得到电容量的变化的现象。这种传感器其灵敏度为常数，即其输入与输出呈线性关系。

3）变介质型：通过改变介质电常数式来测量液面和厚度的变化的现象。这种传感器电容量的变化与电介质的移动量成线性关系。

8、什么是压电效应与逆压电效应？简述压电传感器的结构及主要特点。

答：正压电效应：某些物质在沿一定方向受到压力或拉力作用而发生改变时，其表面上会产生电荷；若将外力去掉时，它们又重新回到不带电的状态。

逆压电效应：在压电材料的两个电极面上，如果加以交流电压，那么压电片能产生机械振动，即压电片在电极方向上有伸缩的现象。

压电传感器的主要特点：受压力的影响大，灵敏度高。

9、简述变磁通式和恒磁通式磁电传感器的工作原理。

答：变磁通式：是将齿轮的齿作为永久磁铁磁路的一部分。当齿轮转动时，引起磁路中磁组的变化，因而磁通相链与感应电动势的线圈产生信号输出，该信号频率的和幅值与转速成正比。

恒磁通式：是永久磁铁磁路中有工作线圈，工作线圈置于气隙内。当线圈相对气隙磁场有运动时，产生磁感应电动势信号输出，该信号与线圈的直线运动速度成正比。

10、什么是霍尔效应？简述霍尔传感器的具体应用。

答：置于磁场中的静止载流导体，当它的电流方向与磁场方向不一致时，载流导体上平行于电流和磁场方向上的两个面之间产生电动势，这种现象称霍尔效应。霍尔电势：其大小与激励电流、霍尔片材料、磁场强度有关。

11、热电偶测温原理是什么? 描述热电偶传感器测温基本定律。

答：两种不同性质的导体A、B组成闭合回路，若节点①、②处于不同的温度（T ≠T0）时两者之间产生一热电势，在回路中形成一定大小的电流。常用测温形式：冰浴法、冷端补偿导线法、冷端补偿器、冷端温度修正法、仪表机械零点调整法。

12、用热电偶测温时为什么要进行冷端温度补偿？其冷端温度补偿的方法有哪几种？

答：原因：只有当热电偶的冷端温度保持不变时，热电势才是被测温度的单值函数。

冰浴法冷端温度补偿是使热偶电阻的冷端温度恒定在0℃时进行测温在实际应用中，往往由于热电偶的热端与冷端离得较近，冷端又暴露于空间，容易受到周围环境温度波动的影响，因而冷端温度难以保持，对测量的准确性造成影响。13、试述金属热电阻传感器的测温原理，常用的热电阻有哪些，具有什么特点？答：电阻传感器的测温原理：金属导体的电阻随温度的增加而增加这一特性来进行温度测量。常用的铂、铜热电阻。铂容易提纯，在高温和氧化性介质中化学、物理性能稳定，制成的铂电阻输出—输入特性接近线性，测量精度高。铂电阻制成的温度计，除作温度标准外，还运用于高精度的工业测量，一般在测量精度要

求不高和测温范围小时均采用铜电阻。

14、什么是光电效应？光电效应可分为几类?说明其原理并指出相应的光电器件。

答：在光线作用下，物体内的电子溢出物体表面向外发射的现象。分类：（1）外光电效应（光电管、光电倍增管）（2）光电导效应（光敏电阻、光敏二极管、光明三极管）（3）光生伏特效应。

15、试述脉冲反射超声波探伤方法的原理及其特点。

答：原理是将脉冲超声波射入被测工件后传播到有声阻抗差异的界面上，产生反射状况就会显示在荧屏上，根据反射的时间及形状来判断工件内部缺陷极材料性质。其特点探测灵敏度高、能准确地确定缺陷的位置和深度，可用不同的波形探测，应用广泛

16、应用超声波传感器探伤时，为什么要在探头与工件接触处要使用耦合剂？答：为使探头有效地向工件发射超声波和有效地接收超声波。必须使探头和工件探测面之间有良好的耦合。

17、试述车辆检修中采用的电磁探伤基本原理和显示方法？

答：电磁探伤是利用电磁原理来发现金属缺陷的检查方法，这种探伤的方法是将铁磁材料的零件磁化，零件缺陷处的磁阻就会增大，利用漏磁来发现缺陷。如果有铁磁材料所制成的零件组织均匀，没有任何缺陷，则各处的导磁率均相同，磁化后的磁力线也是均匀的。如果存在缺陷，则在缺陷处的导磁率降低，则磁力线通过这些地方会遇到较大的磁阻，磁力线的方步发生变化。

显示方法：干法和湿法（磁悬液）两种

18、列举三种非接触测量方式测量转速的传感器，并简述其工作原理。

答：霍尔电流传感器是利用霍尔效应将一次大电流变换为二次微小电压信号的传感器，当电流通过一个位于磁场中的导体的时候，磁场会对导体中的电子产生一

个垂直于电子运动方向上的的作用力，从而在导体的两端产生电压差。

电容式传感器的工作原理：由绝缘介质分开的两个平行金属板组成的平板电容器, 如果不考虑边缘效应, 其电容量为c=εs/d，如果保持其中两个参数不变, 而仅改变其中一个参数, 就可把该参数的变化转换为电容量的变化, 通过测量电路就可转换为电量输出磁电式传感器,工作原理：是线圈绕在磁性的铁芯上,有铁磁性的齿轮转动,会引起线圈磁回路磁阻的变化，磁回路磁阻的变化,会在线圈两端感应出交变电流，经过三极管或放大器放大,就可输入到计数器计数了。

①光电传感器；将被测量的变化转换为光量的变化，再通过光电元件转换为电信号的变化。②电磁式传感器：利用磁电作用，将被测量（如振动、转速、扭矩）转换成电动势输出的一种传感器。③涡流式传感器：块状的金属导体置于变化的磁场中或在磁场中作切割磁力线运动时导体内将产生呈涡流状的感应电流。19、说明车号自动识别系统的功能和组成。

答：1）实现车次、车号自动识别，为铁路运输管理系统提供车次、车号等实时的基础信息

2）代替人工抄号，保证数据真实性、及时性、准确性和连贯性，提高编组站作业效率

3）货车实时跟踪管理现在车数量管理；现在车分布统计分析；货车产权鉴别；机车、车辆运行跟踪查询

4）实现货车动态管理车辆技术履历信息查询；车辆检修信息统计分析，国有、企业自备货车资产管理

5）确保行车安全，实现故障车辆准确预报，准确处理热轴故障

6）为车辆超偏载系统、平轮探测系统提供准确的车次、车号信息建立故障车辆

档案，实现全路信息共享，进行动态及跟踪管

20、说明车号自动识别系统的组成？

答：车辆标签、地面、AEI设备、车站、GPS设备、列检复示系统、AEI监控中心设备、标签编程网络、铁道部车号信息查询中心的组成。

21、说明XC型地面AEI设备的工作原理。

答：当列车达到开机磁钢后，地面AEI设备射频模块启动工作，天线辐射出微波射频信号，

读出信号机对车辆进行测速、计轴，读出车辆电子标签，通过射频装置发出微波到车站控制与车号处理系统（cps），同时，将信息共享给基层监控系统、列检复示和TMIS系统车站局域网。

22、什么是5T系统？列举一种你所熟悉了解的5T系统，谈谈你对其作用的认识（论述）。

答：5T系统是车辆部门适应铁路跨越式发展的需求、提升技术装备现代化水平的车辆安全防范系统。

是指：1）TADS:货车滚动轴承早期故障轨边声学诊断系统。

2）TFDS:货车运行故障动态图像检测系统。

3）THDS:红外线轴温探测系统。

4）TPDS:货车运行状态地面安全监测系统。

5）TCDS:客车运行安全监控系。

例子：THDS红外线轴温探测系统：利用轨边红外线探头对通过车辆每个轴承温度实时检测并将检测信息实时上传到分局车辆运行安全检测中心进行

实时报警。通过配套故障智能跟踪装置实现车次、车号跟踪热轴货车

车号的精确预报重点探测车两轴承温度对热轴车辆进行跟踪报警，重

点防范热切轴事故。THDS实现了联网运行每个探测站接车和轴温探测信息直观显示实现跟踪报