自动检测技术及应用期末模拟试题20

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：298-300=-2℃引用误差为 ⨯--04002100%=-0.5%现将仪表量程压缩为200-400℃,如引用误差仍要保持-0.5%,则该测量点允许的绝对误差为(400-200) (-0.5%)=-1.0℃由此可见,仪表量程压缩一半,则绝对误差减小一半,从而大大提高了仪表测量准确度.6、电阻式传感器有哪些主要类型？答：1、电位器式传感器 2、电阻应变式传感器7、差动式传感器有几种结构形式？各有什么特点？答：变气隙式、变面积式和螺线管式三种类型特点：1.变气隙式灵敏度最高 2.变面积式的具有较好的线性，示值范围较大，自由行程也较大。

3.螺线管式灵敏度最低，但示值范围大，自由行程大，且其主要优点是结构简单，制造装配容易8、根据电容式传感器的工作原理可分为几种类型？各有什么特点？答：（一）变面积式电容式传感器（二）变极距式电容式传感器（三）变介电常数式电容式传感器9、什么是霍尔效应？答：当电流垂直于外磁场方向通过导体时，在垂直于磁场和电流方向的导体的两个端面之间出现电势差的现象称为霍尔效应，该电势差称为霍尔电势差（霍尔电压）。

10、集成霍尔传感器有什么特点？答：体积小、频响宽、动态特性好、对外围电路要求简单、使用寿命长及价格低廉。

11、热电偶温度传感器的工作原理是什么？答；如果两种不同成分的均质导体形成回路，直接测温端叫测量端，接线端子端叫参比端，当两端存在温差时，就会在回路中产生电流，那么两端之间就会存在Seebeck热电势，即塞贝克效应。

热电势的大小只与热电偶导体材质以及两端温差有关，与热电偶导体的长度、直径无关。

12、为什么要对热电偶进行冷端温度补偿？常用的补偿方法有几种？补偿导线的作用是什么？答：（1）利用热电势进行温度测量时，热电偶所产生的热电势是根据冷端温度为0℃时分度的，如果冷端温度不为0℃时，就不能测量出工作端真实的热电势。

所以对热电偶进行冷端温度补偿（2）1、冷端恒温法；2、冷端温度补偿器法；3、冷端温度计算补偿法；4、补偿导线法（3）补偿导线的作用是把热电偶的冷端离热源较远及环境温度较稳定的地方。

13、使用热电阻测温时，为什么要采用三线制接法？答：采用三线制是为了消除连接导线电阻引起的测量误差。

这是因为测量热电阻的电路一般是不平衡电桥。

热电阻作为电桥的一个桥臂电阻，其连接导线（从热电阻到中控室）也成为桥臂电阻的一部分，这一部分电阻是未知的且随环境温度变化，造成测量误差。

采用三线制，将导线一根接到电桥的电源端，其余两根分别接到热电阻所在的桥臂及与其相邻的桥臂上，这样消除了导线线路电阻带来的测量误差。

14、电磁流量计主要干扰源有哪些？如何克服？答：（1）直流励磁方式易产生极化干扰，交流励磁方式易产生正交干扰、同相干扰（2）正交干扰从变送器和转换器两部分采取措施，来消除或抑制干扰。

在变送器的结构上，注意使闭合回路的平面保持与交变磁力线平行，避免磁力线穿过闭合回路，并设有干扰调整机构，以减少干扰信号。

转换器中也要设置抗干扰机构，以消除变送器中剩余的正交干扰信号。

否则，这些剩余的正交干扰信号同样会被放大器放大，严重影响仪表正常工作。

为此，在主放大器的输出端设置抑制和补偿干扰的机构，对于同相干扰，抑制的方法较多。

在变送器方面，将电极和励磁线圈在几何形状、尺寸以及性能参数上做得均衡对称，并分别严格屏蔽，以减少电极与励磁线圈之间的分布电容影响。

15、涡街流量计有哪几部分组成？简述每部分的功能？答（1）涡街流量计由传感器和转换器两部分组成。

传感器包括：表体、旋涡发生体、检测元件、安装架和法兰等；转换器包括：前置放大器、滤波整形电路、接线端子、支架和防护罩。

（2）传感器功能：被测流体流过传感器时，在流体作用下，叶轮受力旋转，其转速与管道平均流速成正比，叶轮的转动周期地改变磁电转换器的磁阻值。

检测线圈中磁通随之发生周期性变化，产生周期性的感应电势，即电脉冲信号。

转换器功能：将传感器产生的电脉冲信号，进行放大、滤波、整形、D/A 转换处理后，送至显示仪表显示。

16、电阻型半导体气敏传感器是如何分类的？答：电阻型半导体气敏传感器分类是P 型和N 型。

17、光电效应有那几种？分别对应什么光电元件？答：1）光电效应大致可以分为三类：外光电效应 、内光电效应 、光生伏特效应 。

2）a 根据外光电效应制成的光电元器件有光电管、光电倍增管、光电摄像管b 根据内光电效应制成的光电元器件有光敏电阻、光敏二极管、光敏晶体管和光敏晶闸管等。

c 基于光生伏特效应的光电元器件是光电池。

18、光电传感器有哪些部分组成？被测量可以影响光电传感器的哪些部分？答：1）光电传感器通常由光源、光学通路和光电元件三部分组成2）图中，Ф1是光源发出的光信号，Ф2是光电器件接受的光信号，被测量可以是x1或者x2，它们能够分别造成光源本身或光学通路的变化，从而影响传感器输出的电信号I 。

19、简述光电倍增管的工作原理。

答：光电倍增管由真空管壳内的光电阴极、阳极以及位于其间的若干个倍增电极构成。

工作时在各电极之间加上规定的电压。

当光或辐射照射阴极时，阴极发射光电子，光电子在电场的作用下加速逐级轰击发射倍增电极，在末级倍增电极形成数量为光电子的 倍的次级电子。

众多的次级电子最后为阳极收集，在阳极电路中产生可观的输出电流。

20、光纤传感器有哪两种类型？光纤传感器调制方法有哪些？答：1）光纤传感器分类：○1传感型—利用外界因素改变光纤中光的特征参量，从而对外界因素进行计量和数据传输的。

它具有传光、传感合一的特点，信息的获取和传输都在光纤之中。

○2传光型—利用其他敏感元件来感受被测量的变化，光纤仅作为光的传输介质。

2）常用的光调制：①强度调制 ②相位调制③频率调制 ④偏振调制21、什么是无源滤波器？什么是有源滤波器？各有何优缺点？答：⑴无源滤波器：由电容器、电抗器和电阻器适当组合而成，并兼有无功补偿和调压功能的滤波器。

优点：无源滤波器具有结构简单、成本低廉、运行可靠性较高、运行费用较低等优点，至今仍是应用广泛的被动谐波治理方法。

缺点：无源滤波器频率变化谐振点偏移，效果降低；负载增加无源滤波器可能因为超载而损坏；无源滤波器随着负载的变化而变化⑵有源滤波器：利用可关断电力电子器件，产生与负荷电流中谐波分量大小相等、相位相反的电流来抵消谐波的滤波装置。

优点：可动态滤除各次谐波，对系统内的谐波能够完全吸收；不会产生谐振。

缺点：造价太高；受硬件限制，在大容量场合无法使用:有源滤波容量单套不超过100KVA,目前最高适用电网电压不超过450V.22、在检测系统中，为何常常对传感器信号进行调制？常用的调制方法有哪些？答：⑴在检测系统中，进入检测电路的除了传感器输出的测量信号外，还往往有各种噪声。

而传感器的输出信号一般又很微弱，将测量信号从含有噪声的信号中分离出来是测控电路的一项重要任务。

为了便于区I x 1x 2x 3Φ1Φ2光源光学通路光电元件681010别信号与噪声，往往给测量信号赋予一定特征，这就是调制的主要功用。

㈡在信号调制中常以一个高频正弦信号作为载波信号。

一个正弦信号有幅值、频率、相位三个参数，可以对这三个参数进行调制，分别称为调幅、调频和调相。

也可以用脉冲信号作载波信号。

可以对脉冲信号的不同特征参数作调制，最常用的是对脉冲的宽度进行调制，称为脉冲调宽。

23、什么是调频？什么是鉴频？答：调频：就是用调制信号x去控制高频载波信号的频率。

常用的是线性调频，即让调频信号的频率按调制信号x的线性函数变化鉴频：对调频信号实现解调，从调频信号中检出反映被测量变化的调制信号称为频率解调或鉴频。

：24、各种常见的噪声干扰的种类？答：1. 机械干扰 2. 热干扰 3. 光干扰 4. 湿度变化干扰5. 电和磁干扰6. 射线辐射干扰7. 化学干扰25、屏蔽有几种？各有什么作用？答：主要有静电屏蔽、电磁屏蔽、低频屏蔽和驱动屏蔽四种。

静电屏蔽能防止静电场的影响。

电磁屏蔽能削弱高频电磁场的影响。

低频屏蔽主要是为了低频磁场的干扰。

驱动屏蔽能有效地抑制通过寄生电容的耦合干扰。

26、接地有几种形式?各有什么作用?答：1、公共基准接地作用：为保证信号具有稳定的基准电位而设置的接地2、抑制干扰接地，作用：为防止电磁感应而对视、音频线的屏蔽金属外皮、电子设备的金属外壳、屏蔽罩、建筑物的金属屏蔽网（如测灵敏度、选择性等指标的屏蔽室）进行接地的一种防护措施3、安全保护接地，作用：在电气设备中，将设备在正常情况下与带电部分绝缘的金属外壳与接地体之间作良好的金属连接，可以防止设备因绝缘损坏而使人员遭受触电的危险，这种保护工作人员安全的接地措施，称为安全保护接地。