检测技术习题库
思考题与习题解 马西秦
第一章、思考题与习题
1、检测系统由哪几部分组成?说明各部分的作用。
答：1、检测系统由：传感器、测量电路、显示记录装置三部分组成。
2、传感器部分的作用：是把被测量变换成另一种与之有确定的对应关系，并且便于测量
的量的装置。
测量电路部分的作用：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。 显示记录装置部分的作用：是使人们了解检测数值的大小或变化的过程。
2、非电量的电测法有哪些优点? 答：P3
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：1）、采用微差式测量 ；
2）、微差式测量是综合零位式测量和偏差式测量的优点而提出的一种测量方法。 基本思路是：将被测量x 的大部分作用先与已知标准量N 的作用相抵消，剩余部分即两者差值 Δ=x-N 。这个差值 再用偏差法测量。
微差式测量中：总是设法使差值Δ很小，因此可选用高灵敏度的偏差式仪表测量之。即使差值的测量精度不高，但最终结果仍可达到较高的精度。
例如：测定稳压电源输出电压随负载电阻变化的情况时，输出电压U 。可表示为U0=U+ ΔU ， 其中ΔU 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。如果采用偏差法测 量，仪表必须有较大量程以满足U 。的要求，因此对ΔU 这个小量造成的U0的变化就很难测准。 当然，可以改用零位式测量，但最好的方法是采用如图1-3所示的微差式测量。 微差式测量：
⑴、微差式测量电路图中；
①、使用了高灵敏度电压表：毫伏表和电位差计； ②、Rr 和E 分别表示稳压电源的内阻和电动势； ③、RL 表示稳压电源的负载；
④、E1、R1和Rw 表示电位差计的参数。 ⑵、微差式测量过程
①、在测量前调整R1，使电位差计工作电流I1为标准值。
②、然后使稳压电压负载电阻RL 为额定值，调整RP 的活动触点，使毫伏表指示为零，这相当于事先用零位式测量出额
定输出电压U 。
③、正式测量开始后，只需增加或减小负载电阻RL 的值，负载变动所引起的稳压电压输出电压U0的微小波动值ΔU 即可
由毫伏表指示出来。
根据Uo=U+ΔU ，稳压电源输出电压在各种负载下的值都可以准确地测量出来。 ⑶、微差式测量法的优点：是反应速度快，测量精度高，特别适合于在线控制参数的测量。
mv
E
R1Rw
RL
E1
Rm
Rr RP
I1
图1-3微差式测量
4、某线性位移测量仪，当被测位移由4.5mm 变到5.0mm 时，位移测量仪的输出电压由3.5V 减至 2.5V ，求该仪器的灵敏度。 解：s= Δy/Δx=(2.5-3.5)V/(5.0-4.5)mm=-2V/mm
5、某测温系统由以下四个环节组成，各自的灵敏度如下:
铂电阻温度传感器: 0.35Ω/℃
电桥: O.OlV/Ω
放大器: 100(放大倍数)
笔式记录仪: O.lcm/V
求: (1)测温系统的总灵敏度;
(2)记录仪笔尖位移4cm时，所对应的温度变化值。
解：(1)、 s1=0.35Ω/℃ s2= O.OlV/Ω s3=100 s4= O.lcm/V
s=s1s2s3s4=0.35Ω/℃× O.OlV/Ω×100× O.lcm/V =0.035cm/℃
(2)、Δt=x×s=4cm/0.035cm/℃=114.28℃
6、有三台测温仪表，量程均为0～600℃，精度等级分别为2.5级、2.0级和1.5级，现要测量500℃的温度，要求相对误差不
超过2.5%，选哪台仪表合理?
解：2.5级测温仪表:2.5=(δm/L)100％=(δm/600)100％；δm=15℃
r=δm/500=(15/500)100％=3％
2.0级测温仪表:2.0=(δm/L)100％=(δm/600)100％；δm=12℃
r=δm/500=(12/500)100％=2.4％
1.5级测温仪表:1.5=(δm/L)100％=(δm/600)100％；δm=9℃
r=δm/500=(9/500)100％=1.8％
选2.0级测温仪表合理
7、什么是系统误差和随机误差?正确度和精密度的含义是什么?它们各反映何种误差?
答：1）、在相同的条件下，多次重复测量同一量时，误差的大小和符号保持不变，或按照一定的规律变化，这种误差称为系统误差。
在相同条件下，多次测量同一量时，其误差的大小和符号以不可预见的方式变化，这种误差称为随机误差。
2)、正确度：系统误差的大小表明测量结果的正确度。正确度说明测量结果相对真值有一恒定误差，或者存在着按确
定规律变化的误差。系统误差愈小，则测量结果的正确度愈高。
精密度：随机误差的大小表明，测量结果重复一致的程度，即测量结果的分散性。通常，用精密度表示随机误差的大小。
随机误差大，测量结果分散，精密度低。
测量结果的重复性好，精密度高。随机误差大。
精确度：是测量的正确度和精密度的综合反映。精确度高意味着系统误差和随机误差都很小。精确度有时简称为精度。
8、服从正态分布规律的随机误差有哪些特性?
答：(1)、对称性：随机误差可正可负，但绝对值相等的正、负误差出现的机会相等。也就是说f(δ)-δ曲线对称于纵轴。
(2)、有界性：在一定测量条件下，随机误差的绝对值不会超过一定的范围，即绝对值很大的随机误差几乎不出现。
(3)、抵偿性：在相同条件下，当测量次数n →∞时，全体随机误差的代数和等于零，即lim∑δi=0
(4)、单峰性：绝对值小的随机误差比绝对值大的随机误差出现的机会多，即前者比后者的概率密度大，在δ=0处随
机误差概率密度有最大值。
9、等精度测量某电阻10次，得到的测量值如下:
R1=167.95ΩR2=167.45Ω
R3=167.60ΩR4=167.60Ω
R5=167.87ΩR6=167.88Ω
R7=168.00ΩR8=167.85Ω
R9=167.82ΩR10=167.60Ω
(1)求10次测量的算术平均值/ R，测量的标准误差σ和算术平均值的标准误差s；
(2)若置信概率取99.7%，写出被测电阻的真值和极限值。
解：(1)
①、10次测量的算术平均值/ R
/R=（∑Ri ）/n=（ R1+R2+R3+R4+R5+R6+R7+R8+R9+R10）/n
=（167.95+167.45+167.6+167.6+167.87+167.88+168+167.85+167.82+167.6）/10 =167.762Ω
②、测量的标准误差σ
σ=lim √∑（Ri-R0）2
/n = lim √∑（δi ）2
/n 标准误差σ的估算值：
σ=lim √∑（Ri- /R ）2
/（n-1） = lim √∑（vi ）2
/n =
∑Vi 2
=（R1-/R ）2
+（R2-/R ）2
+（R3-/R ）2
+（R4-/R ）2
+（R5-/R ）2
+（R6-/R ）2
+（R7-/R ）2
+（R8-/R ）2
+（R9-/R ）2
+（R10-/R ）
2
=（167.95-167.762）2+（167.45-167.762）2+（167.6-167.762）2
+（167.6-167.762）2
+167.87-167.762）2
+（167.88-167.762）2
+（168-167.762）2
+（167.85-167.762）2
+（167.82-167.762）2
+（167.6-167.762）2
=（0.188）2
+（-0.312）2
+（-0.162）2
+（-0.162）2
+（0.108）
2 +（0.118）2
+（0.238）2
+（0.088）2
+（0.058）2
+（-0.162）2
=0.0361+0.0961+0.0256+0.0256+0.0121+0.0144+0.0576+0.0081+0.0036+0.0256=0.3047
标准误差σ：σ=√∑（vi ）2
/(n-1)=√0.3047/9=0.184Ω
算术平均值的标准误差s ：s=σx=σ/ √ n =0.184/√10 =0.0582Ω 置信概率取99.7%，K=3，置信区间为±3S,
测量结果真值为:R0=/R ±Ks=167.762±3×0.0582=(167.762±0.175) Ω 测量电阻的极限值：Rm=/R ±K σ=167.762±3×0.184=(167.762±0.552) Ω
168.314Ω～167.210Ω：测量数据中无坏值
n 测量值（Ω）Xi 剩余误差Vi Vi 2
1 167.95 +0.188 0.035344
2 167.45 -0.312 0.097344
3 167.60 -0.162 0.02624
4 4 167.60 -0.162 0.026244
5 167.87 +0.108 0.011604
6 167.88 +0.118 0.013924
7 168.00 +0.23
8 0.056644 8 167.85 +0.088 0.007744
9 167.82 +0.058 0.003364 10 167.60 -0.162 0.026244
/R=167.762
∑Vi 2=0.3047
标准误差估值：
=n-12=v 10
i = 1
9
0.3047=0.184
i
算数平均值的标准误差估值：=n =0.0582
=S =0.184
x 10
置信概率取99.7%，K=3，置信区间为±3S,
测量结果真值为:R0=/R ±KS=167.762±3×0.0582=(167.762±0.175) Ω 测量电阻的极限值：Rm=/R ±K σ=167.762±3×0.184=(167.762±0.552) Ω
168.314Ω～167.210Ω：测量数据中无坏值
10.用BASIC 语言编写一个程序，用于完成类似第9题中所要求的计算任务。
第二章、思考题与习题
l.金属电阻应变片与半导体材料的电阻应变效应有什么不同?
答：金属电阻应变片电阻应变效应主要由几何尺寸的改变影响金属金属电阻应变片电阻应变效应。
半导应变片电阻应变效应主要由材料的电阻率随应变引起的变化是影响半导应变片电阻应变效应的主要因素。 2.直流测量电桥和交流测量电桥有什么区别? 答：直流测量电桥采用直流电源供电，
交流测量电桥采用交流电源供电；
3.热电阻测温时采用何种测量电路?为什么要采用这种测量电路?说明这种电路的工作原理。 答：采用三导线四分之一电桥电路：
在该电桥中热电阻的两根引线被分配在两个相邻的桥臂中；消除引线电阻因温度变化引起的阻值变化而产生的误差。 4.采用阻值为120Ω、灵敏度系数K=2.0的金属电阻应变片和阻值为120Ω的固定电阻组成电桥，供桥电压为4V.并假定负载电阻无穷大。当应变片上的应变分别为1με和1000με时，试求单臂工作电桥、双臂工作电桥以及全桥工作时的输出电压，并比较三种情况下的灵敏度。 解：一个微应变：1με=1μm/m=1×10
-6
因为R1=R2=R3=R4=R ；是等臂电桥；U=4V ；
1）、应变片上的应变为1με:s=U0/ΔR=[U(ΔR/R)/4]/ΔR=(U K ε)/4
电阻应变片的相对变化量：ΔR/R=K ε=2×10
-6
电阻应变片的变化量： ΔR=R ×K ε=120×2×10-6
=0.24×10-3
Ω ⑴、单臂工作电桥工作时的输出电压、灵敏度。
输出电压: U0=U(ΔR/R)/4=U K ε/4=2×10-6
V
灵敏度： s=U0/ΔR=2×10-6
V /0.24×10-3
Ω=8.33×10-3
V /Ω ⑵、双臂工作电桥工作时的输出电压、灵敏度。
输出电压: U0=U(ΔR/R)/2=（U/2）K ε=4×10-6
V
灵敏度： s=U0/ΔR=4×10-6
V /0.24×10-3
Ω=16.66×10-3
V /Ω ⑶、及全桥工作时的输出电压、灵敏度。
输出电压: U0= U(ΔR/R)=UK ε=8×10-6
V
灵敏度： s=U0/ΔR=8×10-6
V /0.24×10-3
Ω=33.33×10-3
V/Ω
2）、应变片上的应变为1000με
电阻应变片的相对变化量：ΔR/R=K ε=2×10
-3
电阻应变片的变化量： ΔR=R ×K ε=120×2×10-3
=0.24Ω ⑴、单臂工作电桥工作时的输出电压、灵敏度。
输出电压: U0=U(ΔR/R)/4=UK ε/4=2×10-3
V
灵敏度： s=U0/ΔR=2×10-3
V /0.24Ω=8.33×10-3
V/Ω ⑵、双臂工作电桥工作时的输出电压、灵敏度。
输出电压: U0=U(ΔR/R)/2=UK ε/2=4×10-3V
灵敏度： s=U0/ΔR=4×10-3
V /0.24Ω=16.66×10-3
V/Ω ⑶、及全桥工作时的输出电压、灵敏度。
输出电压: U0=U(ΔR/R)=UK ε/=8×10-3
V
灵敏度： s=U0/ΔR=8×10-3
V /0.24Ω=33.33×10-3
V/Ω
5.采用阻值R=120Ω，敏度系数K=2.0的金属电阻应变片与阻值R= 120Ω的固定电阻组成电桥，供桥电压为10V 。当应变片应变为1000με时，若要使输出电压大于10mV 。则可采用何种接桥方式(设输出阻抗为无穷大)? 解： 应变片上的应变为1000με=10-3
电阻应变片的相对变化量：ΔR/R=K ε=2×10
-3
电阻应变片的变化量： ΔR=R ×K ε=120×2×10-3
=0.24Ω ⑴、单臂工作电桥工作时的输出电压、灵敏度。
输出电压: U0=U(ΔR/R)/4=UK ε/4=10×2×10-3
V/4=5mV 灵敏度： s=U0/ΔR=5×10-3
V /0.24Ω=20.833×10-3
V/Ω ⑵、双臂工作电桥工作时的输出电压、灵敏度。
输出电压: U0=U(ΔR/R)/2=UK ε/2=10×2×10-3
V/2=10mV 灵敏度： s=U0/ΔR=10×10-3
V /0.24Ω=41.67×10-3
V/Ω ⑶、等臂全桥工作时的输出电压、灵敏度。
输出电压: U0=UK ε/=10×2×10-3V=20mV
灵敏度： s=U0/ΔR=20×10-3
V /0.24Ω=83.33×10-3
V/Ω 输出电压:U0=UK ε=10×103
mv ×2×10-3
=20mv
综上所述:若要使输出电压大于10mV 。则可采用等臂全桥接桥方式。
6.图2-43所示为一直流电桥，供电电源电动势E=3V. R3=R4= 100Ω。 R1和R2为相同型号的电阻应变片，其电阻均为50Ω。灵敏度系数K=2.0。两只应变片分别粘贴于等强度梁同一截面的正反两面。设等强度梁在受力后产生的应变为5000με试求此时电桥输出端电压U o 。
R1T(2-43)
R4R2
R3
R1E
U0
R2P
解：受力时:R1=r+ΔR 、R2=r-ΔR 、R3=R4=R=100Ω
U0=（R2R4-R1R3）U/[（R4+R3）（R1+R2）]=R （R2-R1）U/[2R （R1+R2）] =-2R ΔRU/2R2r=-（U/2）（ΔR/r ）=-（U/2）（K ε）=-1.5×2×5×10-3
=-1.5×10-2
V=-15mv
第三章、思考题与习题
1.试分析变面积式电容传感器和变间隙式电容传感器的灵敏度?为了提高传感器的灵敏度可采取什么措施并应注意什么问题?
d
b
a
答: 1) 对变面积式电容传感器
设初始电容为: C0=0
εr εA/d=εab/d 为初始电容。
当动极板相对定极板沿长度a 方向平移Δx 时，则电容为 C=0
εr εb （a －Δx ）/ d=（0εr εab/ d ）－（0εr εb Δx/ d ）
=C0－εb Δx/d （3-2） C=C0－ΔC
ΔC= C －C0=－εb Δx/d=- C0Δx/a 电容的相对变化量为：ΔC/C0=Δx/a
显然传感器的输出特性呈线性。适合于测量较大的直线位移和角位移。
灵敏度为：K=ΔC/Δx=－εb /d
可见：①、灵敏度是个常数；
②、增大b 值、减小d 值，可增大灵敏度；
③、但极板的长度b 不易过小，否则边缘效应增大，使非线性误差也增大。
④、与变极距型相比，变面积型电容传感器的灵敏度较低。因此，在实际应用中，也采用差动式结构，以提高灵敏
度。
2) 对变间隙式电容传感器
若传感器的ε和
A =ab 为常数，初始的极距为d ，其初始电容量（静态电容为）
：C0=0εr εA/d=εA/d 当动极板移动x 后，其电容为：
C=εA/（d-x ）
=（εA /d ）×[d/（d-x ）] = C0 d /（d-x ）
= C0 [（1+x/d ） /（1-x 2/d 2
）]
当x< ≈1； 则：C= C0（1+x/d ） 由式（3-5）可知：电容C 与x 不是线形关系；只有当x< 灵敏度为：K=ΔC/ x= C0/d =εA/d 2 要提高灵敏度，应减小起始间隙d ；但当d 过小时，易引起击穿。 一般在极板间添加介电常数高的物质（云母、塑料膜），且可以改善电容器的耐压性能。 2.为什么说变间隙型电容传感器特性是非线性的?采取什么措施可改善其非线性特性? 答:对变间隙式电容传感器 若传感器的ε和 A =ab 为常数，初始的极距为d ，其初始电容量（静态电容为） ：C0=0εr εA/d=εA/d 当动极板移动x 后，其电容为： C=εA/（d-x ） =（εA /d ）×[d/（d-x ）] 《检测与转换技术》试卷 一、单项选择题（每题3分，共30分） 1、1、以下哪一种情况可能产生随机误差 A 测量人员的粗心大意 B 检测装置的指示刻度不准 C 许多因素微小变化的总和 D 传感器的不稳定 2、2、下列四个选项中，关于相对误差特征正确的是 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 3、3、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 A 1Kg B 10％ C D 10Kg 4、下列传感器的应用中哪个适合高频反射式涡流传感器 A 金属材料内部缺陷的检测B金属工件表面光洁度的测定 C 金属材料厚度测量 D 金属材料内部杂质的检测 5、下列温度传感器中，测量温度范围较大的是 A 热电偶 B 铜热电阻 C 半导体热敏电阻 D 铂热电阻 6、下列哪一种传感器的输入输出特性是非线性的 A 变面积式电容传感器B变极距式电容传感器 C 变介质式电容传感器D螺管式自感传感器 7.下列温度测量中哪一种热惯性小，适合温度的快速测量 A 用热电偶测量温度 B 用温度计测量温度 C 用铜热电阻测量温度 D 用铂热电阻测量温度 8、用下哪一种检测方法的灵敏度高 A 采用差动电桥 B 采用电流源供电 C 采用有源电路 D 采用双差电桥 9、以下哪种方法不适合消除或减小系统误差 A 代替方法 B 交换方法 C 采用温度补偿方法 D 采用频率电压转换电路 10、影响检测系统稳定性的因素有 A 使用寿命 B 标定测值的变化 C 反应时间 D 分辨率 二、创新思考问题（每题10分，共20分） 1. 设计一种肺活量测量装置，并简述原理。（试考虑2种以上的传感器） 2. 检测液位一般可以采用哪几种方法（试考虑2种以上方法） 三、某全对称电桥接有阻值为100Ω、灵敏度为2的电阻应变片，若电桥工作电压为6伏，应变片承受2000×10－6的微应变力，试求：（15分） 1、单臂电桥的开路输出电压U0的大小 2、单臂电桥的非线性误差δf的大小 3、要进一步减小非线性误差，应采取什么措施 四、对容器中一溶液的浓度共测量15次，结果为： ，，，，，，，， ，，，，，，% 试判断并剔除异常值。（15分） 五、试用所学的传感器知识设计一家庭防盗报警装置。（画出示意图并说明工作原理）（20分） 第一章检测技术的基础知识 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） 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。A．0～1000℃B．300～500℃C．0～300℃D．0～500℃ 5．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 6．在选购线性仪器时，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 7．用万用表交流电压档（频率上限为5kHz）测量100kHz、10V左右的高频电压，发现示值不到2V，该误差属 于 B 。用该表主流电压档测量5号电池电压，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 8．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．提高可靠性能 9．电工实验中，采用平衡电桥测量电阻的阻值，是属于 B 测量，而用水银温度计测量水温的微小变化，是属于C 测量。 A．偏位式B．零位式C．微差式 三、计算题 1．有一温度计，它的测量范围为0~200℃，精度为0.5级，求： 1）该仪表可能出现的最大绝对误差。 2）当示值分别为20℃、100℃时的示值相对误差。 2．已知待测拉力约为70N左右。现有两只仪表，一只为0.5级,测量范围为0~500N；另一只为1.0级，测量范围 为0~100N。问选用哪一只测力仪表较好？为什么？ 3．有一台测量压力的仪表，测量范围为（0~10）Mpa,压力与仪表输出电压之间的关系为U0=a0+a1p+a2p2,式中a0=1V， a1=0.6V/ Mpa，a2=-0.02V/Mpa2 求: 1)该仪表的输出特性方程; 2)该仪表的灵敏度表达式; 《公路工程现场测试技术》复习题 一、填空题 1．工程质量等级评定按、、 和逐级进行。 2．分项工程质量检验内容包括基本要求、、和 等四个部分。 3．常见的平整度测试方法有、和三种， 相应的技术指标分别为、和。 4．分项工程实测项目评分值之和为100 分，对于和 须予扣分。 5．路面工程实测项目的质量标准按和 两档设定。 6．弯沉仪（贝克曼梁）有和两种规格，杠杆比为。 7、在室内加州承载比试验中，当采用贯入量为时的压力与标准压力之比作为材料的承载比，计算公式为： CBR= ；当采用贯入量为5mm时的承载比，计算公式为：CBR= 。 8、为使抽取的样本能成为批的可靠代表，常采用的抽样方法：、、 、。 9、砼测定强度的技术按其对砼结构的影响程度分为和，主要方法有、 和等。 10、采用钻芯法测定砼强度时，在一般情况下，芯样直径为粗集料的倍，在钢筋密集或因钻芯位置不 允许钻取较大芯样的特殊情况下，芯样直径可为粗集料的倍。 11、评定沥青路面水稳性通常采用的方法分为两大类：第一类是沥青与矿料的粘附性试验，测定方法 有、；第二类是沥青混合料的水稳性试验，测定方法有、以及。 12、路面各结构层厚度的检测方法与和有关，基层和砂石路面的厚度可用 测定，沥青面层及水泥砼面板的厚度应用测定。 13、通常路面的抗滑性被看作路面的表面特性，表面特性包括路表面和 ，影响抗滑性能的因素有、和。 14、钻孔灌注桩的检测主要包括三个方面：、和。 15．路基的压实度评定时，用反映总体压实水平，用 来限制局部隐患，并应按计算扣分值。 16．公路几何线形检验包括、和。 17.分项工程质量评分时，应考虑、、 和等四个方面。 18．沥青混凝土面层实测项目包括、、 、和厚度、中线平面偏位、纵断高程、宽度、横坡等九个项目。 19．常用平整度测试方法的技术指标分别是：3m 直尺法、连续式平整度仪法 、颠簸累积仪法。路面的横向平整度用表示。 20．沥青混凝土面层抗滑指标为或。 二、选择题 8、下面哪种电路主要是为了远距离传输？( ) A.频率－电压变换； B.电流－电压变换； C.数模变换； D.电压－电流变换。 9、测量不能直接接触的高温物体温度，可采用( )温度传感器。 A. 热电偶； B. 亮度式； C. 半导体三极管； D. 半导体二极管。 10、下列哪种热敏电阻适合做温度升高电阻值降低的温度补偿元件（）？ A. NTC型热敏电阻； B.PTC 型热敏电阻； C. CTR 型热敏电阻。 11、电桥测量电路的作用是把传感器的参数变化转为( )的输出。 A. 电阻； B. 电容； C. 电压； D. 电荷。 12、雷电对测控系统造成的噪声干扰按其产生的原因来分属于？（） A. 浪涌噪声； B. 高频振荡噪声； C. 放电噪声。 13、热电偶的热电效应主要是把温度变化转化为什么参数变化？（） A. 电阻变化； B.电势变化； C. 电容变化； D. 电感变化。 14、在信号的变换中，我们有时为了处理信号的方便，常常把模拟信号转换成数字信号送入 微处理器进行处理，下面哪一个是采用这种技术？（） A．A/D变换电路； B. F/V变换电路； C. D/A变换电路； D. V/I转换电路。 15、一般来说，对屏蔽罩材料的要求（）？ A.选用高电阻的金属材料； B.选用低电阻的金属材料； C. 选用半导体材料； D. 选用绝缘材料。 16、电磁炉主要是应用了下面哪种技术？( ) A. 微波； B. 电涡流； C. 热电式； D. 红外。 17、下面哪种电路主要是为了抑制干扰？( ) A. A/D转换器； B. D/A转换器； C. 变压器耦合； D. 调 制电路。 18、由于热电光导摄像管的信号比可见光弱一个数量级，必须采用( )的前置放大器。 传感器习题集及答案 第01章检测与传感器基础 1.1 什么是传感器？按照国标定义，“传感器”应该如何说明含义？ 1.1答： 从广义的角度来说，感知信号检出器件和信号处理部分总称为传感器。我们对传感器定义是：一种能把特定的信息（物理、化学、生物）按一定规律转换成某种可用信号输出的器件和装置。从狭义角度对传感器定义是：能把外界非电信息转换成电信号输出的器件。 我国国家标准（GB7665—87）对传感器（Sensor/transducer）的定义是：“能够感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件和装置”。定义表明传感器有这样三层含义：它是由敏感元件和转换元件构成的一种检测装置；能按一定规律将被测量转换成电信号输出；传感器的输出与输入之间存在确定的关系。按使用的场合不同传感器又称为变换器、换能器、探测器。 1.2 传感器由哪几部分组成？试述它们的作用及相互关系。 1.2答： 组成——由敏感元件、转换元件、基本电路组成； 关系，作用——传感器处于研究对象与测试系统的接口位置，即检测与控制之首。传感器是感知、获取与检测信息的窗口，一切科学研究与自动化生产过程要获取的信息都要通过传感器获取并通过它转换成容易传输与处理的电信号，其作用与地位特别重要。 1.3 简述传感器主要发展趋势 1.3答：数字化、集成化、智能化、网络化等。 1.4传感器的静态特性是什么？由哪些性能指标描述？它们一般可用哪些公式表示？ 1.4答： 静特性是当输入量为常数或变化极慢时，传感器的输入输出特性，其主要指标有线性度、迟滞、重复性、分辨力、稳定性、温度稳定性、各种抗干扰稳定性。传感器的静特性由静特性曲线反映出来，静特性曲线由实际测绘中获得。人们根据传感器的静特性来选择合适的传感器。 1.5传感器的线性度是如何确定的？确定拟合直线有哪些方法？传感器的线性度γ表征了什么含义？为什么不能笼统的说传感器的线性度是多少。1.5答： L 1）实际传感器有非线性存在，线性度是将近似后的拟合直线与实际曲线进行比较，其中存在偏差，这个最大偏差称为传感器的非线性误差，即线性度， 2）选取拟合的方法很多，主要有：理论线性度(理论拟合)；端基线性度(端点连线拟合)；独立线性度(端点平移拟合)；最小二乘法线性度。 γ是表征实际特性与拟合直线不吻合的参数。 3）线性度L 4）传感器的非线性误差是以一条理想直线作基准，即使是同一传感器基准不同时得出的线性度也不同，所以不能笼统地提出线性度, 当提出线性度的非线性误差时，必须说明所依据的基准直线。 1.6传感器动态特性的主要技术指标有哪些？它们的意义是什么？ ω；阻尼系数ξ。 1）传感器动态特性主要有：时间常数τ；固有频率n 《自动检测技术》试题1 一、填空（每空1分，共２０分） 1、通常传感器由敏感元件、转换元件、基本转换电路三部分组成,是能把外界非电量转换成电量的器件和装置。 2、金属丝在外力作用下发生机械形变时它的电阻值将发生变化,这种现象称应变效应;固体受到作用力后电阻率要发生变化，这种现象称压阻效应。直线的电阻丝绕成敏感栅后长度相同但应变不同,圆弧部分使灵敏度K下降了，这种现象称为横向效应。 3、差动变压器式传感器理论上讲,衔铁位于中心位置时输出电压为零,而实际上差动变压器输出电压不为零，我们把这个不为零的电压称为零点残余电压；利用差动变压器测量位移时如果要求区别位移方向(或正负）可采用相敏检波电路。 4、把一导体（或半导体）两端通以控制电流I，在垂直方向施加磁场B,在另外两侧会产生一个与控制电流和磁场成比例的电动势,这种现象称霍尔效应,这个电动势称为霍尔电势。外加磁场使半导体(导体）的电阻值随磁场变化的现象称磁阻效应。５、某些电介质当沿一定方向对其施力而变形时内部产生极化现象，同时在它的表面产生符号相反的电荷,当外力去掉后又恢复不带电的状态，这种现象称为正压电效应；在介质极化方向施加电场时电介质会产生形变，这种效应又称逆压电效应。 6、在光线作用下电子逸出物体表面向外发射称外光电效应；入射光强改变物质导电率的现象称光电导效应;半导体材料吸收光能后在PN结上产生电动式的效应称光生伏特效应。 7、块状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,导体内部会产生一圈圈闭合的电流，利用该原理制作的传感器称电涡流传感器;这种传感器只能测量金属物体。 8、不同的金属两端分别连在一起构成闭合回路，如果两端温度不同,电路中会产生电动势,这种现象称热电效应；若两金属类型相同两端温度不同,加热一端时电路中电动势E ＝0。 二、选择（每空1分，共20分） 电阻应变片磁敏电阻霍尔元件气敏传感器湿敏传感器光电耦合器 压电传感器电容传感器热敏电阻CCD电荷耦合器压阻式传感器光纤传感器 磁电传感器光电二极管差动变压器热释电器件磁敏晶体管电涡流传感器 光电池超声波传感器热电偶红外传感器色敏传感器 正确选择以上传感器填入以下空内: 1、可以进行位移测量的传感器有:光纤传感器、差动变压器、电阻传感器。 2、可以完成温度测量的有：热电偶、热敏电阻、热释电 ３、半导体式传感器是：磁敏、霍尔元件、气敏传感器、压阻传感器 ４、光电传感器有：光电耦合器、色敏传感器、光纤传感器、光电二极管 5、用于磁场测量的传感器: 霍尔器件、磁敏晶体管 6、进行振动（或加速度)测量的传感器：磁电传感器、压电传感器 7、利用物体反射进行非电量检测的传感器：超声波传感器、红外传感器 三、问答题(每题5分，共１０分） 1、压力传感器测量砝码数据如下,试解释这是一种什么误差,产生这种误差的原因是什么。 N(ｇ) 0 １．0 2 34 5 正行程(mv)0 1．5 2 2．5 3 ３．５ 反行程（mv)0 ０.5 1 ２ 2.5 ３．５ 正确答案迟滞误差；静态误差；传感器本身材料的缺陷造成。 2、解释下列磁敏传感器: ①、磁敏电阻与磁敏晶体管有哪些不同? 磁敏晶体管有放大作用； ②、磁敏晶体管与普通晶体管的不同之处是什么? 普通晶体管无磁灵敏度； ③、磁敏电阻与霍尔元件属同一类磁电转换元件,在本质上有什么不同? 磁敏电阻不能区别磁极性。 四、电路分析（每题5分，共２0分) １、下图左是电容式差压传感器,金属膜片与两盘构成差动电容Ｃ1、C2 ，两边压力分别为P１、P2。下图右为二极管双T 型电路，电路中电容是左图中差动电容，UＥ电源是占空比为50%的方波。试分析: 第一章检测技术的基础知识 1、一般测量方法有哪几种分类方法 按测量手段分类、按测量方式分类 2、相对误差分为哪几种具体误差表示 实际相对误差、示指相对误差、引用相对误差 3、什么是仪表的基本误差它与仪表的精度等级有何关系 最大引用误差又称为满度（引用）相对误差，是仪表的基本误差形式，故也常称之为仪表的基本误差。 基本误差去掉（%）后的数值定义为仪表的精度等级。 4、按误差表现的规律把测量误差划分哪几种误差 系统误差、随机误差、粗大误差、缓变误差 5、简述正态分布的随机误差具有的4个特征。 对称性、单峰性、有界性、抵偿性 6、什么是传感器简述传感器的组成 传感器就是能够感觉外界信息，并能够按一定规律将这些信息转换成可用的输出信号的器件或装置。 传感器一般由敏感元件、转换元件和转换电路三部分组成。 7、什么是传感器的静态特性简述传感器的静态特性的主要指标。 传感器的静态特性是指传感器输入信号处于稳定状态时，其输出与输入之间呈现的关系。 表示为： 主要指标有：精确度、稳定性、灵敏度、线性度、迟滞和可靠性 8、现有一只量程为0 ～600℃，准确度为1.5级的温度传感器，用来测量锅炉的蒸汽温度。 若要求测量误差不超过5℃，试问：此传感器能否满足要求如不能满足，应选用多少等级的 9、某量程为400V、1.5级的电压表，当测量值分别为300V、200V、100V时，求测量值得 最大绝对误差和示指相对误差。 10、欲测量220V电压，要求测量示值相对误差不大于5%，若选用量程为250V的电压 表其准确度等级应该选多少 第二章电阻式传感器 1、简述常用的几种弹性敏感元件名称。 弹性圆柱、悬臂梁、薄壁圆筒、弹簧管、膜片、波纹管 2、简述丝式应变片的组成和常用规格。 敏感栅、基底和盖片、黏结剂、引线。规格120兆欧 3、什么是金属的电阻应变效应什么是圧阻效应 电阻应变效应：金属丝的电阻随着它所受的机械变形（拉伸或压缩）的大小而发生相应变化。 半导体材料受到应力作用时，其电阻率会发生变化，这种现象称为圧阻效应。 第三章变磁阻式传感器 1、简述变磁阻式传感器的分类。 自感式传感器、变压器式传感器、电涡流式传感器 2、什么是涡流效应涡流传感器分哪几类电涡流传感器可以进行哪些非电量参数测量 金属导体被置于变化着的磁场中，或在磁场中运动，导体内就会产生感应电流，该感应电流被称为电涡流或涡流，这种现象被称为涡流效应。 可以分为高频反射式电涡流传感器、低频投射式电涡流传感器 第一章 1．什么是传感器？它由哪几个部分组成？分别起到什么作用？ 解：传感器是一种以一定的精确度把被测量转换为与之有确定对应关系的、便于应用的某种物理量的测量装置，能完成检测任务；传感器由敏感元件，转换元件，转换电路组成。敏感元件是直接感受被测量，并输出与被测量成确定关系的物理量；转换元件把敏感元件的输出作为它的输入，转换成电路参量；上述电路参数接入基本转换电路，便可转换成电量输出。2．传感器技术的发展动向表现在哪几个方面？ 解：（1）开发新的敏感、传感材料：在发现力、热、光、磁、气体等物理量都会使半导体硅材料的性能改变，从而制成力敏、热敏、光敏、磁敏和气敏等敏感元件后，寻找发现具有新原理、新效应的敏感元件和传感元件。 （2）开发研制新型传感器及组成新型测试系统 ①MEMS技术要求研制微型传感器。如用于微型侦察机的CCD传感器、用于管道爬壁机器人的力敏、视觉传感器。 ②研制仿生传感器 ③研制海洋探测用传感器 ④研制成分分析用传感器 ⑤研制微弱信号检测传感器 （3）研究新一代的智能化传感器及测试系统：如电子血压计，智能水、电、煤气、热量表。它们的特点是传感器与微型计算机有机结合，构成智能传感器。系统功能最大程度地用软件实现。 （4）传感器发展集成化：固体功能材料的进一步开发和集成技术的不断发展，为传感器集成化开辟了广阔的前景。 （5）多功能与多参数传感器的研究：如同时检测压力、温度和液位的传感器已逐步走向市场。 3．传感器的性能参数反映了传感器的什么关系？静态参数有哪些？各种参数代表什么意义？动态参数有那些？应如何选择？ 解：在生产过程和科学实验中，要对各种各样的参数进行检测和控制，就要求传感器能感受被测非电量的变化并将其不失真地变换成相应的电量，这取决于传感器的基本特性，即输出—输入特性。衡量静态特性的重要指标是线性度、灵敏度，迟滞和重复性等。 1）传感器的线性度是指传感器的输出与输入之间数量关系的线性程度； 2）传感器的灵敏度S是指传感器的输出量增量Δy与引起输出量增量Δy的输入量增量Δx 的比值； 3）传感器的迟滞是指传感器在正（输入量增大）反（输入量减小）行程期间其输出-输入特性曲线不重合的现象； 自动检测技术及应用——梁森 选择题答案 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. 1.5 2）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。 3.有一温度计，它的测量范围为0～200℃，精度为0.5级，试求：1）该表可能出现的最大绝对误差为__A__。 A. 1℃ B. 0.5℃ C. 10℃ D. 200℃ 2）当示值为20℃时的示值相对误差为__B__，100℃时的示值相对误差为__C__。 A. 1℃ B. 5％ C. 1％ D. 10％ 4.欲测240V左右的电压，要求测量示值相对误差的绝对值不大于0.6%，问：若选用量程为250V电压表，其精度应选__B__级。若选用量程为300V，其精度应选__C__级，若选用量程为500V的电压表，其精度应选__C__级。 A. 0.25 B. 0.5 C. 0.2 D.1.0 第二章思考题与习题答案 1. 单项选择题 1）电子秤中所使用的应变片应选择__B__应变片；为提高集成度，测量气体压力应选择___D___；一次性、几百个应力试验测点应选择___A___应变片。 《传感器与检测技术》题库 1. 金属电阻应变片与半导体材料的电阻应变效应有什么不同 答：金属电阻的应变效应主要是由于其几何形状的变化而产生的，半导体材料的应变效应则主要取决于材料的电阻率随应变所引起的变化产生的。 2. 为什么说压电式传感器只适用于动态测量而不能用于静态测量 答：因为压电式传感器是将被子测量转换成压电晶体的电荷量，可等效成一定的电容，如被测量为静态时，很难将电荷转换成一定的电压信号输出，故只能用于动态测量。 3. 试分析变面积式电容传感器和变间隙式电容的灵敏度为了提高传感器的灵敏度可 采取什么措施并应注意什么问题 答：如图所示是一直线位移型电容式传感器的示意图。 当动极板移动△x 后，覆盖面积就发生变化，电容量也随之改变，其值为 C =εb （a -△x ）/d =C 0-εb ·△x /d （1） 电容因位移而产生的变化量为 a x C x d b C C C ?-=?-=-=?00ε 其灵敏度为 d b x C K ε-=??= 可见增加b 或减小d 均可提高传感器的灵敏度。 直线位移型电容式传感器 4. 变间隙电容传感器的测量电路为运算放大器电路，如图4所示。C 0=200pF ，传感器 的起始电容量C x0=20pF,定动极板距离d 0=1.5mm,运算放大器为理想放大器(即K → ∞,Z i →∞),R f 极大,输入电压u 1=5sinωt V 。求当电容传感动极板上输入一位移量 △x =0.15mm 使d 0减小时,电路输出电压u 0为多少 i Ｃ 图4 运算放大器电路 解：由测量电路可得 ? ?sin 45 sin 5 15 .0 5.1 5.1 20 200 = ? - ? = ? - - = - =t u x d d C C u C C u i x i x /V 5.如图5所示正方形平板电容器,极板长度a =4cm,极板间距离δ=0.2mm. 若用此变面积型传感器测量位移x,试计算该传感器的灵敏度并画出传感器的特性曲线.极板间介质为空气,F/m 10 85 .812- ? = ε。 图5 所示正方形平板电容器 解：这是个变面积型电容传感器，共有4个小电容并联组成。 32 . 28 10 2 10 85 .8 10 16 4 4 3 12 4 2 = ? ? ? ? ? = = - - - δ εa C /pF x kx C x a a C x 8. 70 32 . 28 ) ( 4 0- = + = - = δ ε (x的单位为米) δ ε) 4 ax C C C x - = - = ? 8. 70 10 2 10 4 10 85 .8 4 4 3 2 12 0- = ? ? ? ? ? - = - = - = - - - δ εa x C C K x /pF 检测技术试题参考答案 一、填空题 1、传感器是能够感受规定的被测量并按一定规律转换成的器件或装置。 2、传感器的静态特性是指被测量的值处于稳定状态时的关系。 3、某一线性位移传感器，量程为0～100 cm，对应输出电压为0～300mV，最大输出偏差为3mV，则传感器的灵敏度为，非线性误差为 。 4、应变式传感器是利用金属的，将测量物体变形转换为电阻变化，通过测量电路（电桥）转换为输出电压的传感器。 5、电感式传感器按转换原理分为和自感两种。 6、电容式传感器分为变极距型、和三种。 7、霍尔传感器的零位误差主要由电动势和寄生直流电动势引起的。 8、热电偶的热电势由和组成。 9、激光器具有、和亮度高的优点。 10、CCD图像传感器的作用是将转换为。其中MOS 单元负责电荷的存储，MOS单元电荷在三相脉冲的作用下实现电荷的， 通过输出装置实现电荷的。 11、光在光纤中无损耗传输是利用光在光纤中的原理实现的。 12、传感器一般由、、三部分组成。 13、可以把压电元件等效为一个和一个电容器 14、电感式传感器按结构分为、和螺管式。 15、感应同步传感器是利用两个平面形绕组的互感随不同而变化的原理组成的可用来测量直线和或的位移。 16、电容传感器将被测非电量的变化转换为变化的传感器。 17、对于负特性湿敏半导体瓷，它的电阻率随湿度的增加而。 18、横向效应使电阻丝应变片的灵敏系数 19、热电偶工作原理是基于效应，其热电势包括电势 和电势。 20、光在光纤中无损耗传输是利用光在光纤中的原理实现的。光纤的数值孔径越大，表明光纤的集光本领越。 21、射线式传感器主要由和探测器组成，常用的探测器有、闪烁计数器和盖革计数管。 22、传感器的静态特性主要包括、、重复性、稳定性和静态误差。 23、传感器是一种以一定精确度把被测量转换成有确定关系、便于应用的某种物理量才测量装置。一般由、和转换电路组成。 24、半导体应变片工作原理是基于效应，它的灵敏系数比金属应变片的灵敏系数______。 25、电容式传感器是将被测量的变化转换成电容量变化的一种传感器，主要类型有：变极距型、______、_____ __。 《检测与转换技术》试卷 ?一、单项选择题（每题3分，共30分） 1、1、以下哪一种情况可能产生随机误差 ??? A 测量人员的粗心大意 ??? B 检测装置的指示刻度不准 ??? C 许多因素微小变化的总和 ??? D 传感器的不稳定 2、2、下列四个选项中，关于相对误差特征正确的是 ?? 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 3、3、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 A 1Kg B 10％ C 0.1Kg D 10Kg 4、下列传感器的应用中哪个适合高频反射式涡流传感器 ? A 金属材料内部缺陷的检测 B金属工件表面光洁度的测定 ? C 金属材料厚度测量 D 金属材料内部杂质的检测 5、下列温度传感器中，测量温度范围较大的是 A 热电偶 B 铜热电阻 C 半导体热敏电阻 D 铂热电阻 6、下列哪一种传感器的输入输出特性是非线性的 ? A 变面积式电容传感器 B变极距式电容传感器 ? C 变介质式电容传感器 D螺管式自感传感器 7.下列温度测量中哪一种热惯性小，适合温度的快速测量 ? A 用热电偶测量温度 ? B 用温度计测量温度 ? C 用铜热电阻测量温度 ? D 用铂热电阻测量温度 8、用下哪一种检测方法的灵敏度高 ? A 采用差动电桥 B 采用电流源供电 ? C 采用有源电路 D 采用双差电桥 9、以下哪种方法不适合消除或减小系统误差 A 代替方法 B 交换方法 C 采用温度补偿方法 D 采用频率电压转换电路 10、影响检测系统稳定性的因素有 A 使用寿命 B 标定测值的变化 C 反应时间 D 分辨率 自动检测技术复习题 1、检测系统由那几部分组成？说明各部分的作用。 答： 传感器：它的作用是感受指定被测参量的变化并按照一定规律转换成一个相应的便于传递的输出信号. 信号调理：作用是对传感器输出的微弱信号进行检波,转换,滤 波,放大,等,以方便检测系统后续处理或显示. 记录、显示：被测参量数值大小由光指示器或指针在标尺上的 相对位置来表示和记录的或以数字形式直接显示 和记录出被测参量数值的大小，主要作用是使人 们了解检测数值的大小或变化的过程。 2、什么是测量误差？测量误差有几种表示方法？各有什么用途？ 答：1. 测量结果与测量的真值之间的差异，称为测量误差。 2.⑴绝对误差：它反映测量值偏离真值的大小，： ⑵相对误差：它是绝对误差与测量值或多次测量的平均 值的比值， ⑶引用误差：仪表某一刻度点读数的绝对误差Δ比上仪 表量程上限，并用百分数表示。 ⑷标称误差：标称误差=（最大的绝对误差）/量程 x 100% ⑸附加误差：计量器具在非标准条件下所增加的误差 3、测量误差按其出现的规律可分为几种？ 答：可分为系统误差、疏忽误差、随机误差； 4、产生系统误差的常见原因有那些？常用的减少系统误差的方 法有那些？ 答：产生系统误差的常见原因：由于测量设备、测量方法的不完善和测量条件的不稳定而引起的。 系统误差的消除方法： (1)对测量仪表进行校正在准确度要求较高的测量结果中，引入校正值进行修正。 (2)消除产生误差的根源即正确选择测量方法和测量仪器，尽量使测量仪表在规定的使用条件下工作，消除各种外界因素造成的影响。采用特殊的测量方法如正负误差补偿法、替代法等。例如，用电流表测量电流时，考虑到外磁场对读数的影响，可以把电流表转动180度，进行两次测量。在两次测量中，必然出现一次读数偏大，而另一次读数偏小，取两次读数的平均值作为测量结果，其正负误差抵消，可以有效地消除外磁场对测量的影响。 5、被测介质的实际温度为300℃，现用一台量程为0-400℃的仪表测量，示值为298℃，求得测量的绝对误差？ 解： ------单选 使用最小二乘法时,偏差的平方和最小意味着拟合直线与整个实验数据（）收藏 A. 偏离度大 B. 偏离度最小 C. 不相关 D. 以上3个都不对 回答错误!正确答案： B 相敏检波的特点是( ) 收藏 A. 能够知道被测信号的幅值和极性 B. 不知道被测信号的幅值,能够知道被测信号的极性 C. 能够知道被测信号的幅值,不知道被测信号的极性 D. 以上都不正确 回答错误!正确答案： A 单边谱的幅值谱图高度为双边谱的（）倍。 收藏 A. 1倍 B. 3倍 C. 2倍 D. 4倍 回答错误!正确答案： C 时域信号的时移,则其频谱变化为（）。 收藏 A. 压缩 B. 扩展 C. 不变 D. 相移 一选频装置,其幅频特性在f1~f2区间急剧衰减（f2>f1）,在0～f1和f2～∞之间近于平直,这是（）滤波器 收藏 A. 带通 B. 带阻 C. 高通 D. 低通 回答错误!正确答案： B 周期信号各次谐波的频率只能是基波频率的（）倍。 收藏 A. 奇数 B. 偶数 C. 复数 D. 整数 回答错误!正确答案： D 在测量位移的传感器中,符合非接触测量,而且不受油污等介质影响的是( )传感器。 收藏 A. 电阻式 B. 电涡流式 C. 电容式 D. 压电式 回答错误!正确答案： B 差动式变极距式电容传感器的灵敏度是变极距式传感器的( )倍。 收藏 A. 3 B. 2 C. 1 D. 2.5 回答错误!正确答案： B 收藏 A. 反比 B. 平方 C. 非线性 D. 线性 回答错误!正确答案： D 各态历经随机过程必须是（）。 收藏 A. 连续的 B. 平稳随机过程 C. 非周期的 D. 周期的 回答错误!正确答案： B 下列对负载效应的表达错误的是（） 收藏 A. 测量环节作为被测量环节的负载,两环节将保持原来的传递函数 B. 测量环节作为被测量环节的负载,接到测试系统时,连接点的状态将发生改变 C. 负载效应指,测量环节与被测量环节相连时对测量结果的影响 D. 测量环节作为被测量环节的负载,整个测试系统传输特性将发生变化 回答错误!正确答案： A 压电传感器采用并联接法时,两晶片负极集中在( )上 收藏 A. 上极板 B. 下极板 C. 中间极板 D. 侧极板 回答错误!正确答案： C 一阶测试系统、二阶测试系统的瞬态响应之间最重要的差别是（） 《检测与转换技术》复习思考题 一、误差理论： 1、 仪表精度的指标有哪些？ 检测装置的精度包括精密度、准确度和精确度三个内容。 1．精密度 在相同条件下，对同一个量进行重复测量时，这些测量值之间的相互接近程度即分散程度，它反映了随机误差的大小。 2．准确度 它表承测量仪器指示值对真值的偏离程度，它反映了系统误差的大小。 3．精确度 它是精密度和准确度的综合反映，它反映了系统综合误差的大小，并且常用测量误差的相对值表示。 2、 什么叫随机误差，它与哪个精度指标有关？随机误差的概率分布是什么分布？这种分布具有什么特 性？ 随机误差: 在相同条件下多次测量同一量时，误差的大小和符号均按不可确定方式变化，没有确定的变化规 律，但随即误差在多次测量的总体上符合统计规律，因此可以通过统计学的方法来研究这些误差并估 计其影响。 随机误差与精密度有关。 随机误差在实践中最常见的误差分布是正态分布。 正态分布随机误差有如下性质： 11） 对称性：正负误差出现的机会相同 22） 单峰性：误差为0出现机会最多 33） 有界性：随机误差绝对值不会超过一定限度 44） 抵偿性：相同条件下，测量次数n →∞，正负误差出现的机会相同，误差代数和为0 3、 测量过程的要素有哪些？ 测量过程有三要素 1、测量单位 2、测量方法 3、测量仪器 4、 简述传感器的静态特性性能指标及其各自的意义？ 静态指标：被测量稳定，变化缓慢（灵敏度，线性度，重复性） 灵敏度：是指传感器在稳态下输出变化与输入变化之比，用K 表示。即K=dy/dx ≈Δy/Δx 式中 x —输入量 y —输出量。 线性度：又称非线性误差，是指传感器实际特性曲线与拟合曲线（有时也称理论直线）之间的最大偏差与传感器满量程范围内的输出之百分比，它可用下式表示，且多取其正直 γL =ΔLmax /(y max -y min ) ×100% 式中ΔLmax —最大非线性误差 y max -y min —输出范围 重复性：概率正态分布 （以下是课本的，以上面课件的三个为重） 分辨率：是指传感器能检出被测信号的最小变化量，是具有量纲的数。 迟滞误差：又称为回差或变差，是指传感器正向特性和反向特性的不一致程度。可用下式表示： γH =ΔHmax /(y max -y min ) ×100% 式中ΔHmax —最大迟滞偏差 y max -y min —输出范围 1)-(1 0lim 2 1 =+++∞→n n n δδδ 单项选择题> 1、以下哪种测量仪器的分辨率是和灵敏度有关的？（） A .数字天平； B.数字式电流表； C.指针式电流表； D.数字式电压表。 2、下列属于动态测量的是( )？ A.压力； B.加速度； C.重量； D.距离。 3、小赵和小杨分别用同一游标卡尺在相同条件下测量一钢管的内径大小，两人分别测量五次所得结果如下表，已知钢管内径的真实值为5.00cm，试问下列四种说法哪种正确：（） A.对钢管测量为：直接、等精度、静态测量；小杨精密度低，准确度高。 B.对钢管测量为：间接、非等精度、动态测量；小杨精密度低，准确度高。 C.对钢管测量为：直接、非等精度、静态测量；小杨精密度高，准确度低。 D.对钢管测量为：直接、等精度、静态测量；小杨精密度高，准确度低。 平均值 3测量次数 51 4 2 5.024小赵5.045.035.015.025.02测量结果5.0845.085.095.085.09小杨5.08 4、以下什么传感器适合精度高、可靠性好的温度测量?（） A.热敏电阻； B.铜热电阻； C.铂热电阻； D.热电偶。 5、对于下面哪种传感器我们在应用时要考虑其不等位电势的补偿?（） A.霍尔传感器； B.热电阻传感器； C.涡流传感器； D.热电温度传感器。 6、下列传感器中哪一个不是进行物理效应的传感器（）？ A .光敏传感器； B.声敏传感器； C.热敏传感器； D.味敏传感器。 7、在电桥测量中，由于电桥接法不同，输出电压的灵敏度也不同，下列哪种接法可以得到最大灵敏度输出。（） A.单臂电桥； B.差动电桥； C.双差动电桥； D.相对臂电桥。 8、下面哪种电路主要是为了远距离传输？( ) A.频率－电压变换； B.电流－电压变换； C.数模变换； D.电压－电流变换。 9、测量不能直接接触的高温物体温度，可采用( )温度传感器。 A.热电偶； B.亮度式； C.半导体三极管； D.半导体二极管。 下列哪种热敏电阻适合做温度升高电阻值降低的温度补偿元件（）？、10 A. NTC型热敏电阻； B.PTC型热敏电阻； C. CTR型热敏电阻。 11、电桥测量电路的作用是把传感器的参数变化转为( )的输出。 A.电阻； B.电容； C.电压； D.电荷。 《自动检测技术》课程期末考试试题A 一、填空（本题共39分，每空1.5分） 1、传感器由、、三部分组成。 2、在选购线性仪表时，必须考虑应尽量使选购的仪表量程为欲测量的倍左右为宜。 3、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，当测量100℃时的示值相对误差为。 4、利用热敏电阻对电动机实施过热保护，应选择型热敏电阻。 5、在压电晶片的机械轴上施加力,其电荷产生在。 6、霍尔元件采用恒流源激励是为了。 7、用水银温度计测量水温,如从测量的具体手段来看它属于测量。 8、已知某铜热电阻在0℃时的阻值为50Ω，则其分度号是，对于镍铬-镍硅热电偶其正极是。 9、压电材料在使用中一般是两片以上，在以电荷作为输出的地方一般是把压电元件起来，而当以电压作为输出的时候则一般是把压电元件起来。 10、热电阻主要是利用电阻随温度升高而这一特性来测量温度的。 11、自动检测系统中常用的抗电磁干扰技术有、、、、等。 12、金属电阻的是金属电阻应变片工作的物理基础。 13、电磁干扰的形成必须同时具备的三项因素是、、。 14、在动圈式表头中的动圈回路中串入由NTC组成的电阻补偿网络，其目的是为 了。 二、选择题（本题共30分，每题2分） 1、在以下几种传感器当中属于自发电型传感器。 A、电容式 B、电阻式 C、热电偶 D、电感式 2、的数值越大,热电偶的输出热电势就越大。 A、热端直径 B、热电极的电导率 C、热端和冷端的温度 D、热端和冷端的温差 3、在电容传感器中，若采用调频法测量转换电路，则电路中。 A、电容和电感均为变量 B、电容是变量，电感保持不变 C、电感是变量，电容保持不变 D、电容和电感均保持不变 4、在仿型机床当中利用电感式传感器来检测工件尺寸，该加工检测装置是采用了测量方法。 A、微差式 B、零位式 C、偏差式 5、热电阻测量转换电路采用三线制是为了 A、提高测量灵敏度 B、减小引线电阻的影响 C、减小非线性误差 D、提高电磁兼容性 6、汽车衡所用的测力弹性敏感元件是。 A、实心轴 B、弹簧管 C、悬臂梁 D、圆环 7、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。 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、考核计算机的电磁兼容是否达标是指。 一. 判断题(本题共10分，对则打“√”，不对则打“×”) 1．任意两个变量x 和y 之间的真实关系均可用一元线性回归方程来描述。（ ） 2．相关函数和相关系数一样都可以用它们数值的大小来衡量两函数的相关程度。( ) 3．对多次测量的数据取算数平均值，就可以减少随机误差的影响。（ ） 4．对一个具有有限频谱（0~fc ）的连续信号采样，若满足 2fcTs ≥1,采样后得到的输出信号能 恢复为原来的信号。（ ）[Ts 为采样频率] 5．设某周期信号x(t)之单位为μ，则其均方根谱之单位为μ2 ，其功率谱之单位为μ。（ ） 6．测量系统的固有频率越高，其灵敏度也越高。（ ） 7．A/D 转换就是把模拟信号转换成连续的数字信号。（ ） 8．接触式测温是基于热平衡原理进行的，非接触式测温是基于热辐射原理进行的（ ） 9．同一材料构成的热电偶，即使两端点温度不等，也不会形成热电势。（ ） 10．只要信号一经截断，就不可避免地引起混叠。（ ） 二．选择题（共20分，每题2分） 1．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 2．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. 采样间隔太宽； c .记录时间太短； d. 采样间隔太窄 3．要测量x(t)=50Sin40πt+10Sin2000πt 的振动位移信号，为了尽量减少失真，应采用（ ） 的惯性加速度计。 a.f n =15Hz 、β=0.707; b. f n =1000Hz 、β=0.707 ; c. f n =50Hz 、β=0.04 ; d. f n =1000Hz 、β=0.04 4. 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 5．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 6．（ ）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 7．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) 8．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 9．用方程法求解回归直线时，误差最小的方法是（ ） a.图解法； b.最小二乘法； c.分值法； d.端点连线法 10．半导体电阻应变片在测量某一构件应变时，其电阻的相对变化主要是由（ ）引起。 a.半导体电阻率的变化； b.半导体几何尺寸的变化； c.贴片位置的温度变化； d.供桥电源的变化 三．测量系统基本知识题（70分） 1．磁电式速度传感器中，速度线圈采取上下两绕组相串联的目的是什么 ？磁头件与被测物体固紧时有何要求？（6分）检测和转换技术试题,习题集与答案解析
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