检测与转换技术课后部分习题参考答案
《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=1V
2）差动半桥
Uo=U/2*S*ε=4mV Su= U/2=2V
3）差动全桥
Uo=U*S*ε=8mV Su= U=4V
3.11
解：γ=( S*ε/2)×100%=1%
∴S=20
3.12
解：ε=F/AE=10-3
ΔR=S*ε*R=2×120×10-3Ω=0.24Ω
3.13
解：
ΔR1=ΔR4=S*ε1*R=2×120×1/105Ω=2.29ΩΔR2=ΔR3=-2.29Ω
Uo=USε=76mV
3.14
(1)差动全桥如图：
(2)
=1.3mV
3.15
解：
（1）贴片图和接桥电路如下
（2）
ε1=ε3=uF/AE=4.77×10-5
ε2=ε4=－F/AE=－1.59×10-4
ΔR1/ 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/m
4.10
解：
差动：S=2C0/δ0=40pF/mm
γ=(Δδ/δ0)2×100%=4%
单板：S=C0/δ0=20pF/mm
γ=(Δδ/δ0)×100%=20%
4.11
解：∵γ=(Δδ/δ0)×100%=0.1%
∴Δδ=0.001δ0=1um
4.12
解：C0=εA0/δ0=50×0.03×0.02/0.01 uF=3uF
C1=εA1/δ0=50×0.03×(0.02-0.01)/0.01 uF=1.5uF
∴ΔC = C0-C1=1.5uF
4.13
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。
R2组成一
路；
（2）
铁芯上移时R1电流、R2电流、输出电压Uo波形图如下
铁芯下移时R1电流、R2电流、输出电压Uo波形图如下
7.9
解：U H= S H*I*B=40×10-3×（1~5）×10-4V=（4~20）×10-6V 8.9
解：根据中间温度定律，E
AB (T,0)=E
AB
(T,50)+E
AB
(50,0)，
E AB (T,50)= E
AB
(T,0)- E
AB
(50,0)=S*T-S*50=S*（T-50）=0.08*（T-50）=60mV，
∴T=800℃。
8.10
解：S=5.257/600 （mV/℃）
∵E
AB
(T,0)= S*T=5.267 mV
∴T=601.14℃
8.11
解：根据标准电极定律，E AB(T,T0)=E AC(T,T0)-E BC(T,T0)，
∴E
BC (T,T0)=E
AC
(T,T0)-E
AB
(T,T0)
E
BC (1084.5℃,0℃)=E
AC
(1084.5℃,0℃)-E
AB
(1084.5℃,0℃)
=（13.937-5.622）mV=8.315mV
9.10
解：
当无光照射到光敏二极管时，VD1截止，三极管V1基极为低电平，V1截止，V2饱和导通，继电器K线圈得电，其触点动作；
当有光照射到光敏二极管时，VD1导通，三极管V1基极为高电平，V1饱和导通，V2基极被钳制在0.3V左右，V2截止，继电器K线圈失电，其触点复位。
9.11
当无光照射到光敏三极管V1时，V1截止，三极管V2基极为低电平，V2截止，继电器K线圈失电，其触点复位，灯泡灭；
当有光照射到光敏三极管V1时，V1饱和导通，三极管V2基极为高电平，V2导通，继电器K线圈得电，其触点动作，灯泡亮。
V1：光电转换
V2：驱动放大
K：控制主电路，继电器隔离
VD：续流二极管
9.12
解：
分析电路可知，当A、B中至少有一个为高电平时，对应的光电耦合器导通，将会造成三极管V的基极为低电平，V截止，Uo输出为低电平；只有当A、B均为低电平时，两个光电耦合器均截止，三极管V的基极为高电平，V导通，Uo输出为高电平。
因此，逻辑功能是或非的关系。
检测和转换技术试题,习题集与答案解析
《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）
检测与转换技术期末试题库
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
自动检测与转换技术期末复习题
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
检测与转换
思考与练习
第1章信号检测与转换技术概述 1.自动检测与转换系统的基本组成是什么？ 检测：通过各种科学的手段和方法获得客观事物的量值； 转换：通过各种技术手段把客观事物的大小转换成人们能够识别、存贮和传输的量值。 一个典型的检测与转换系统基本组成如下： 2.简述心电信号检测系统的基本组成及各部分功能。 通 道控制电路差动 放大 电路 滤波 限波 电路 光电 隔离 电路 通道 控制 电路 光电 隔离 电路 A/D 转换 电路 微机 接口 电路 信号地系统地 信号地系统地 控制 微机系 统(显 示、存 储、分 析) 远端数字系统有线或无线数字通信 信号地
3.简述工业检测技术涉及的主要物理量有哪些？ 工业检测技术涉及主要内容包括： 热工量：温度、压力（压强）、压差、真空度、流量、流速、物位、液位等。 机械量：直线位移、角位移、速度、加速度、转速、应变、力矩、振动、噪声、质量（重量）等。 几何量：长度、厚度、角度、直径、间距、形状、粗糙度、硬度、材料缺陷等。 物体的性质和成分量：空气的湿度（绝对、相对）；气体的化学成分、浓度；液体的粘度、浊度、透明度；物体的颜色等。 状态量：工作机械的运动状态（启停等）、生产设备的异常状态（超温、过载、泄漏、变形、磨损、堵塞、断裂等）。 电工量：电压、电流、电功率、电阻、电感、电容、频率、磁场强度、磁通密度等。 4.传感器的基本组成是什么？简述各部分主要功能。 敏感元件（如：弹簧管、波纹管、膜盒、膜片）能直接感受被测量，并将被测非电量信号按一定对应关系转换为易于转换为电信号的另一种非电量的元件。 传感元件能将敏感元件输出的非电信号或直接将被测非电量信号转换成电量信号的元件。 转换电路将传感元件输出的电量信号转换为便于显示、处理、传输的有用电信号的电路。 5.检测仪表和检测系统的技术性能有哪些？有什么含义？如何测量或计算？ ①量程 max min B x x =- ②误差 绝对误差
传感器与检测技术课后习题答案
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；
(完整版)测试技术课后题答案
1-3 求指数函数()(0,0)at x t Ae a t -=>≥的频谱。 (2)220 2 2 (2) ()()(2) 2(2)a j f t j f t at j f t e A A a j f X f x t e dt Ae e dt A a j f a j f a f -+∞ ∞ ---∞-∞-==== =-+++??πππππππ ()X f = Im ()2()arctan arctan Re ()X f f f X f a ==-π? 1-5 求被截断的余弦函数0cos ωt (见图1-26)的傅里叶变换。 0cos ()0 ωt t T x t t T ?≥的频谱密度函数为 1122 1()()j t at j t a j X f x t e dt e e dt a j a ∞ ∞ ----∞ -= == =++? ?ωωω ωω 根据频移特性和叠加性得： []001010222200222 000222222220000()()11()()()22()()[()]2[()][()][()][()] a j a j X X X j j a a a a j a a a a ??---+= --+=-??+-++?? --= -+-+++-++ωωωωωωωωωωωωωωωωωω ωωωωωωωω
检测与转换技术试卷,习题及答案
《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
自动检测与转换技术题库(含答案)
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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 60 mv/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
传感器与检测技术课后题答案
第1章 概述 1.1 什么是传感器？ 传感器定义为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，通常由敏感元件和转换元件组成。 1.2 传感器的共性是什么？ 传感器的共性就是利用物理规律或物质的物理、化学、生物特性，将非电量（如位移、 速度、加速度、力等）输入转换成电量（电压、电流、电容、电阻等）输出。 1.3 传感器由哪几部分组成的？ 由敏感元件和转换元件组成基本组成部分，另外还有信号调理电路和辅助电源电路。 1.4 传感器如何进行分类？ （1）按传感器的输入量分类，分为位移传感器、速度传感器、温度传感器、湿度传感器、 压力传感器等。（2）按传感器的输出量进行分类，分为模拟式和数字式传感器两类。（3）按 传感器工作原理分类，可以分为电阻式传感器、电容式传感器、电感式传感器、压电式传感 器、磁敏式传感器、热电式传感器、光电式传感器等。（4）按传感器的基本效应分类，可分 为物理传感器、化学传感器、生物传感器。（5）按传感器的能量关系进行分类，分为能量变 换型和能量控制型传感器。（6）按传感器所蕴含的技术特征进行分类，可分为普通型和新型 传感器。 1.5 传感器技术的发展趋势有哪些？ （1）开展基础理论研究（2）传感器的集成化（3）传感器的智能化（4）传感器的网络化 （5）传感器的微型化 1.6改善传感器性能的技术途径有哪些？ （1）差动技术（2）平均技术（3）补偿与修正技术(4) 屏蔽、隔离与干扰抑制 (5) 稳定性处理 第2章传感器的基本特性 2.1 什么是传感器的静态特性？描述传感器静态特性的主要指标有哪些？ 答：传感器的静态特性是指在被测量的各个值处于稳定状态时，输出量和输入量之间的关系。 主要的性能指标主要有线性度、灵敏度、迟滞、重复性、精度、分辨率、零点漂移、温度漂 移。 2.2 传感器输入-输出特性的线性化有什么意义？如何实现其线性化？ 答：传感器的线性化有助于简化传感器的理论分析、数据处理、制作标定和测试。 常用的线性化方法是：切线或割线拟合，过零旋转拟合，端点平移来近似，多数情况下用最 小二乘法来求出拟合直线。 2.3 利用压力传感器所得测试数据如下表所示，计算其非线性误差、迟滞和重复性误差。设 压力为0MPa 时输出为0mV ,压力为0.12MPa 时输出最大且为16.50mV. 非线性误差略 正反行程最大偏差mV H 1.0max =?，所以%6.0%50 .161.0%100max ±=±=?±=FS H Y H γ 重复性最大偏差为08.0max =?R ，所以%48.0%1005 .1608.0max ±=±=?±=FS R Y R γ 2.4什么是传感器的动态特性？如何分析传感器的动态特性？ 传感器的动态特性是指传感器对动态激励（输入）的响应（输出）特性，即输出对随时间变 化的输入量的响应特性。
《自动检测与转换技术》教案集
绪论
本课介绍非电量的检测。 三、自动检测系统的组成 （1）系统框图：将系统中的主要功能或电路的名称画在方框内，按信号的流程，将几个方框用箭头联系起来，有时还可以在箭头上方标出信号的名称。在产品说明书、科技论文中，利用框图可以较简明、清晰地说明系统的构成及工作原理。 对具体的检测系统或传感器而言，必须将框图中的各项内容赋以具体的内容。 图0-1 自动检测系统原理框图 图0-6 人体信息接受过程框图与自动检测系统框图比较 通过PPT，介绍方框图的画法： 1．洗衣机；2．家用或中央空调；3．电饭煲；4．电冰箱5．电视机的框图举例。 （2）传感器（Transducer）指一个能将被测的非电量变换成电量的器件（演示教具，发散性课堂讨论）。 （3）信号调理电路信号调理电路包括放大（或衰减）电路、滤波电路、隔离电路等。其中的放大电路的作用是把传感器输出的电量变成具有一定驱动和传输能力的电压、电流或频率信号等，以推动后级的显示器、数据处理装置及执行机构。 （4）显示器目前常用的显示器有四类：模拟显示、数字显示、图象显示及记录仪等。模拟量是指连续变化量。模拟显示是利用指针对标尺的相对位置来表示读数的，常见的有毫伏表、微安表、模拟光柱等。 数字显示目前多采用发光二极管（LED）和液晶（LCD）等，以数字的形式来显示读数。前者亮度高、耐震动、可适应较宽的温度范围；后者耗电省、集成度高。目前还研制出了带背光板的LCD，便于在夜间观看LCD的内容。 图像显示是用CRT或点阵LCD来显示读数或被测参数的变化曲线、图表或彩色图等
第一章检测技术的基本概念
引用误差所不超过2.5％。 表1-1 仪表的准确度等级和基本误差 准确度等 0.1 0.2 0.5 1.0 1.5 2.5 5.0 级 基本误差±0.1% ±0.2% ±0.5% ±1.0% ±1.5% ±2.5% ±5.0% 例题： 1. 已知被测电压的准确值为220V，请观察并计算图1-4所示的电压表上的准确度等级S、满度值A m、最大绝对误差Δm、示值A x、与220V正确值的误差Δ、示值相对误差γx以及引用误差γm。 2. 示值相对误差有没有可能小于引用误差？在仪表绝对误差不变的情况下，被测电压降为22V，示值相对误差γx将变大了？还是变小了？ 解： 1. 从图1-4可知，准确度等级S＝5.0级，满度值A m＝300V。 最大绝对误差Δm＝300V×5.0÷100＝15V，示值A x＝230V。 用更高级别的检验仪表测得被测电压（220V）与示值值的误差Δ＝10V，示值相对误差γx＝4.3%。 引用误差γm＝（10/300）×100%＝3.3%，小于出厂时所标定的5.0%。 2. 若绝对误差?仍为10V，当示值A x为22V，示值相对误差 γx＝（10/22）×100%=45% 。与测量220V时相比，示值相对误差大多啦
检测与转换技术复习题及答案
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。
传感器与智能检测技术课后习题答案.doc
西安理工研究生考试 传 感 器 与 智 能 检 测 技 术 课 后 习 题
1、对于实际的测量数据，应该如何选取判别准则去除粗大误差？ 答：首先，粗大误差是指明显超出规定条件下的预期值的误差。去除粗大误差的准则主要有拉依达准则、格拉布准则、t检验准则三种方法。准则选取的判别主要看测量数据的多少。 对于拉依达准则，测量次数n尽可能多时，常选用此准则。当n过小时，会把正常值当成异常值，这是此准则的缺陷。 格拉布准则，观测次数在30—50时常选取此准则。 t检验准则，适用于观察次数较少的情况下。 2、系统误差有哪些类型？如何判别和修正？ 答：系统误差是在相同的条件下，对同一物理量进行多次测量，如果误差按照一定规律出现的误革。 系统误差可分为：定值系统误差和变值系统误差。 变值系统误差乂可以分为：线性系统误差、周期性系统误差、复杂规律变化的系统误差。判定与修正： 对于系统误差的判定方法主要有： 1、对于定值系统误差一?般用实验对比检验法。改变产生系统误差的条件，在不同条件下进行测量，对结果进行比较找出恒定系统误差。 2、对于变值系统误差：a、观察法：通过观察测量数据的各个残差大小和符号的变化规律来判断有无变值系统误差。这些判断准则实质上是检验误差的分布是否偏离正态分布。 b、残差统计法：常用的有马利科夫准则（和检验），阿贝-赫梅特准则（序差检验法）等。 c、组间数据检验正态检验法 修正方法： 1.消除系统误差产生的根源 2.引入更正值法 3.采用特殊测量方法消除系统误差。主要的测量方法有：1）标准量替代法2）交换法3）对称测量法4）半周期偶数测量法 4.实时反馈修正 5.在测量结果中进行修正 3、从理论上讲随机误差是永远存在的，当测量次数越多时，测量值的算术平均值越接近真值。因此，我们在设计自动检测系统时，计算机可以尽可能大量采集数据，例如每次采样数万个数据计算其平均值，这样做的结果合理否？ 答：这种做法不合理。随机误差的数字特征符合正态分布。当次数n增大时，测量精度相应提高。但测量次数达到一定数Id后，算术平均值的标准差下降很慢。对于提高精度基本可忽略影响了。因此要提高测量结果的精度，不能单靠无限的增加测量次数，而需要采用适当的测量方法、选择仪器的精度及确定适当的次数等几方面共同考虑来使测量结果尽可能的接近真值。 4、以热电阻温度传感器为例，分析传感器时间常数对动态误差的影响。并说明热电阻传感器的哪些参数对有影响？ 答：1、对于热电阻温度传感器来说，传感器常数对于温度动态影响如式子t2=t x-T （dtJdt）所示，7■决定了动态误差的波动幅度。了的大小决定了随着时间变化
自动检测与转换技术教学大纲
自动检测与转换技术教学大纲 课程名称：自动检测与转换技术学时：48学时 课程性质：专业基础课学分：3 教材：《自动检测与转换技术》电子工业出版社 一、课程的性质、地位和任务 自动检测与转换技术是普通中等职业教育机电技术应用、电气运行与控制、数控技术应用、汽车电子技术应用等专业的专业课程。中职学生通过本课程的学习，可以获得误差概念、传感器、自动检测工程应用及抗干扰技术等方面的基本知识和基本技能。 本大纲涉及到的误差理论是为测量各种物理量打好理论基础；传感器部分主要涉及各种非电量的测量，也涉及某些电量的测量，但主要是弥补电工知识中未讲到的新技术和新方法；工程项目应用实例是为学生提供部分真实案例；自动检测的综合应用是培养学生的综合应用能力；抗干扰技术是为学生提供测控系统在恶劣环境中工作的行之有效的方法和经验。 由于传感器技术发展较快，本大纲删去了陈旧、过时的传感器内容；考虑到普通中等职业教育的的性质，压缩了理论推导和复杂的计算，突出了工程应用，并增加了新技术、新工艺、新材料、新方法，使学生毕业后能更快地适应工作岗位要求并具有分析问题、解决问题的能力。 二、课程内容和基本要求 本课程分为检测基本概念、传感器原理及应用和自动检测技术综合应用等几部分。（带“*”的内容需根据专业方向而做删减） 第1章检测技术的基础知识 1.1 测量的基本概念 1.2 测量误差及其分类* 1.3 测量误差的分析与处理* 1.4 传感器及其基本特性 第2章电阻式传感器 2.1 弹性敏感元件 2.2 电位式传感器
2.3 电阻应变式传感器 2.4 电阻应变式传感器的应用 2.5 压阻式传感器 第3章变磁阻式传感器 3.1 自感式传感器* 3.2 变压器式传感器* 3.3 电涡流传感器 3.4 变磁阻式传感器的应用 第4章电容式传感器 4.1 电容式传感器工作原理 4.2 测量电路 * 4.3 实际中存在的问题及其解决办法* 4.4 电容式传感器的应用 第5章热电偶传感器 5.1 热电偶工作原理 5.2 热电偶的材料、结构及种类 5.3 热电偶的冷端补偿* 5.4 热电偶测温线路* 5.5 热电阻* 第6章光电式传感器 6.1 光电效应及光电器件 6.2 红外传感器 6.3 光电式传感器应用举例 6.4 光电开关和光电断续器 第7章霍尔传感器 7.1 霍尔元件工作原理 7.2 霍尔元件的基本结构和主要特性参数7.3 霍尔元件的测量电路及补偿* 7.4 霍尔集成电路 *
测试技术课后题部分答案
1.1简述测量仪器的组成与各组成部分的作用 答：感受件、中间件和效用件。感受件直接与被测对象发生联系，感知被测参数的变化，同时对外界发出相应的信号；中间件将传感器的输出信号经处理后传给效用件，放大、变换、运算；效用件的功能是将被测信号显示出来。 1.2测量仪器的主要性能指标及各项指标的含义是什么 答：精确度、恒定度、灵敏度、灵敏度阻滞、指示滞后时间等。精确度表示测量结果与真值一致的程度；恒定度为仪器多次重复测量时，指示值的稳定程度；灵敏度以仪器指针的线位移或角位移与引起这些位移的被测量的变化值之间的比例表示；灵敏度阻滞又称感量，是足以引起仪器指针从静止到做微小移动的被测量的变化值；指示滞后时间为从被测参数发生改变到仪器指示出该变化值所需时间，或称时滞。 2.3试述常用的一、二阶测量仪器的传递函数及它的实例 答：一阶测量仪器如热电偶；二阶测量仪器如测振仪。 2.4试述测量系统的动态响应的含义、研究方法及评价指标。 答：测量系统的动态响应是用来评价系统正确传递和显示输入信号的指标。研究方法是对系统输入简单的瞬变信号研究动态特性或输入不同频率的正弦信号研究频率响应。评价指标为时间常数τ（一阶）、稳定时间t s和最大过冲量A d（二阶）等。 2.6试说明二阶测量系统通常取阻尼比ξ=0.6~0.8范围的原因 答：二阶测量系统在ξ=0.6~0.8时可使系统具有较好的稳定性，而且此时提高系统的固有频率ωn会使响应速率变得更快。 3.1测量误差有哪几类？各类误差的主要特点是什么？ 答：系统误差、随机误差和过失误差。系统误差是规律性的，影响程度由确定的因素引起的，在测量结果中可以被修正；随机误差是由许多未知的或微小因素综合影响的结果，出现与否和影响程度难以确定，无法在测量中加以控制和排除，但随着测量次数的增加，其算术平均值逐渐接近零；过失误差是一种显然与事实不符的误差。 3.2试述系统误差产生的原因及消除方法 答：仪器误差，安装误差，环境误差，方法误差，操作误差(人为误差)，动态误差。消除方法：交换抵消法，替代消除法，预检法等。 3.3随机误差正态分布曲线有何特点? 答：单峰性、对称性、有限性、抵偿性。 4.1什么是电阻式传感器？它主要分成哪几种？ 答：电阻式传感器将物理量的变化转换为敏感元件电阻值的变化，再经相应电路处理之后转换为电信号输出。分为金属应变式、半导体压阻式、电位计式、气敏式、湿敏式。 4.2用应变片进行测量时为什么要进行温度补偿？常用的温度补偿方法有哪几种？ 答：在实际使用中，除了应变会导致应变片电阻变化之外，温度变化也会使应变片电阻发生误差，故需要采取温度补偿措施消除由于温度变化引起的误差。常用的温度补偿方法有桥路补偿和应变片自补偿两种。 4.4什么是电感式传感器？简述电感式传感器的工作原理 答：电感式传感器建立在电磁感应的基础上，是利用线圈自感或互感的变化，把被测物理量转换为线圈电感量变化的传感器。 4.5什么是电容式传感器？它的变换原理如何 答：电容式传感器是把物理量转换为电容量变化的传感器，对于电容器，改变ε ，ｄ和Ａ都会 ｒ 影响到电容量Ｃ，电容式传感器根据这一定律变换信号。 4.8说明磁电传感器的基本工作原理，它有哪几种结构形式？在使用中各用于测量什么物理量？
自动检测与转换技术论文
湖南科技大学潇湘学院 《检测与转换技术》课程设计任务书 系电气工程 专业电气工程及其自动化 班级一班 学号1254010103 姓名余波军 指导教师沈红远
一.环境监测目的 环境监测的目的是准确、及时、全面地反映环境质量现状及发展趋势，为环境管理、污染源控制、环境规划等提供科学依据。具体可归纳为: （1）根据环境质量标准，评价环境质量。 （2）根据污染分布情况，追踪寻找污染源，为实现监督管理、控制污染提供依据。 （3）收集本底数据，积累长期监测资料，为研究环境容量、实施总量控制、目标管理、预测预报环境质量提供数据。 （4）为保护人类健康、保护环境、合理使用自然资源、制订环境法规、标准、规划等服务。 （一）按监测目的分类 1、监视性监测（又称为例行监测或常规监测） 对指定的有关项目进行定期的、长时间的监测，以确定环境质量及污染源状况、评价控制措施的效果，衡量环境标准实施情况和环境保护工作的进展。这是监测工作中量最大面最广的工作。 监视性监测包括对污染源的监督监测（污染物浓度、排放总量、污染趋势等）和环境质量监测（所在地区的空气、水质、噪声、固体废物等监督监测）。 2、特定目的监测（又称为特例监测或应急监测） 根据特定的目的可分为以下四种： （1）污染事故监测：在发生污染事故时进行应急监测，以确定污染物扩散方向、速度和危及范围，为控制污染提供依据。这类监测常采用流动监测（车、船等）、简易监测、低空航测、遥感等手段。 （2）仲裁监测：主要针对污染事故纠纷、环境法执行过程中所产生的矛盾进行监测。仲裁监测应由国家指定的具有权威的部门进行，以提供具有法律责任的数据（公证数据），供执法部门、司法部门仲裁。 （3）考核验证监测：包括人员考核、方法验证和污染治理项目竣工时的验收监测。 （4）咨询服务监测：为政府部门、科研机构、生产单位所提供的服务性监测。例如建设新企业应进行环境影响评价，需要按评价要求进行监测。 3、研究性监测（又称科研监测） 研究性监测是针对特定目的科学研究而进行的高层次的监测。例如环境本底的监测及研究；有毒有害物质对从业人员的影响研究；为监测工作本身服务的科研工作的监测，如统一方法、标准分析方法的研究、标准物质的研制等。这类研究往往要求多学科合作进行。 （二）按监测介质对象分类 可分为水质监测、空气监测、土壤监测、固体废物监测、生物监测、噪声和振动监测、电磁辐射监测、放射性监测、热监测、光监测、卫生（病源体、病毒、寄生虫等）监测等。文章由华晨仪器整理。
检测与转换技术课后答案
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。 8.1 什么是热电效应？热电偶测温回路的热电动势由哪两部分组成？由同一种导体组成的 闭合回路能产生热电势吗？ 答： 1）两种不同类型的金属导体两端分别接在一起构成闭合回路，当两个结点有温差时，导体回路里有电流流动会产生热电势，这种现象称为热电效应。 2）热电偶测温回路中热电势主要是由接触电势和温差电势两部分组成。 3）热电偶两个电极材料相同时，无论两端点温度如何变化无热电势产生。 10.1什么是内光电效应？什么是外光电效应？说明其工作原理并指出相应的典型光电器件。 答：当用光照射物体时，物体受到一连串具有能量的光子的轰击，于是物体材料中的电子吸收光子能量而发生相应的电效应（如电阻率变化、发射电子或产生电动势等）。这种现象称为光电效应。 1）当光线照在物体上,使物体的电导率发生变化，或产生光生电动势的现象叫做内光电效应，内光电效应又分为光电导效应和光生伏特效应。入射光强改变物质导电率的物理现象称光电导效应，典型的光电器件有光敏电阻；光照时物体中能产生一定方向电动势的现象叫光生伏特效应，光电池、光敏晶体管。 2）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称为外光电效应，典型的光电器件有光电管、光电倍增管。 7. 有一测量吊车起吊物重量的拉力传感器如图2-22所示。 R1 、R2 、R3 、R4贴在等截面轴上。已知等轴面轴的截面积为0.00196m2，弹性模量E 为2.0×1011N／m2，泊松比为0.30。R1 、R2 、R3 、R4的标称阻值均为120Ω。灵敏系数为2.0。它们组成全桥电路如图2-22(b)所示，桥路电压为2V，测得输出电压为2.6mV。 试求： (1)等截面轴的纵向应变及横向应变。 (2)重物m为多少吨?
测试技术习题答案版
测试技术复习题 一、填空题: 1.一阶系统的时间常数为T，被测信号的频率为1/T，则信号经过测试系统后，输出 信号与输入信号的相位差为（-45 度）. 2.一阶系统的动特性参数是（），为使动态响应快，该参数（越小越好）。 3.周期信号的频谱是离散的，同时周期信号具有（谐波性）和（收敛性）特性。 4.周期信号的频谱具有（离散）特点，瞬变非周期信号的频谱具有（对称）特点。 5.模似信号是指时间和幅值都具有（连续）特性的信号。 6.信号在时域被压缩，则该信号在频域中的（低频）成分将增加。 7.X(F)为x(t)的频谱，W(F)为矩形窗函数w(t)的频谱，二者时域相乘，则频域可表示 为（X(F)* W(F)），该乘积后的信号的频谱为（连续）频谱。 8.根据采样定理，被测信号的频率f1与测试系统的固有频率f2关系是（f2>2f1）。 9.正弦信号的自相关函数是一个同频的（余弦）函数。 10.对二阶系统输入周期信号x(t) =a cos(wt+q)，则对应的输出信号的频率（不变），输 出信号的幅值（震荡或衰减），输出信号的相位（延迟）。 11.时域是实偶函数的信号，其对应的频域函数是（实偶）函数。 12.频域是虚奇函数的信号，其对应的时域函数是（实奇）函数。 13.引用相对误差为0.5%的仪表，其精度等级为（0.5 ）级。 14.某位移传感器测量的最小位移为0.01mm，最大位移为1mm，其动态线性范围（或 测量范围）是（40 ）dB。 15.测试装置输出波形无失真但有时间延迟t的有失真测试条件是：装置的幅频特性为 （常数），相频特性为（与为线性关系）；输出波形既不失真又无延迟的条件是：幅频特性为（常数），相频特性为（）。 16.系统实现动态测试不失真的频率响应特性满足权函数，幅值或时延。 17.若采样频率过低，不满足采样定理，则采样离散信号的频谱会发生（混叠）现 象。对连续时域信号作加窗截断处理，必然会引起频谱的（泄露）现象。 18.若信号满足y(t)=kx(t)关系，其中k常数，则其互相关系数p xy()=（1 ）. 19.频率不同的两个正弦信号，其互相关函数Rxy()=（ 0）. 20.同频的正弦函数和余弦函数，其互相关函数Rxy()=（1）. 21.周期信号的频谱是离散频谱，各频率成分是基频的整数倍。 22.双边谱的幅值为单边谱幅值的1/2 。 23.自相关函数是偶（奇或偶）函数，其最大值发生在τ= 0 时刻，当 时延趋于无穷大时，周期信号的自相关函数仍然是同频率的周期信号。 24.概率密度函数是在幅值域上对信号的描述，相关函数是在时延域 上对信号的描述。 25.自相关函数的傅立叶变换是自功率谱密度函数。