现代检测技术复习资料整理

13.湿敏电阻如果采用直流电桥，在工作过程中会出现离子的定向迁移和积累，致使元件失效或性能降低。因此所有湿敏电阻的供电电源都必须是交流或直流（注意：不是脉动直流）。
14. 按被测量所改变的电容器参数分类：变极距型、变面积型、变介质型；
按被测位移分类：角位移式和线位移式。
按组成方式分类：单一式、差动式
7.由金属或半导体制成的片状的应变-电阻转换元件称为电阻应变片，简称应变片。应变式传感器的组成有两种 ：
一是直接将应变片粘贴在被测量的受力构件上，使应变片随受力构件一起变形，从而将受力构件的应变转换为应变片的电阻变化；
二是将应变片粘贴到敏感元件上，由弹性敏感元件将被测物理量转换成应变，再由应变片将应变转化为电阻变化。这两种情况都将应变片接入测量电路，以便将应变片的电阻变化转换成电压或电流信号。
5微机化检测系统新特点和功能？
答：1）自动调零功能2）量程自动切换功能3）多点快速测量4）数字滤波功能。5）自动修正误差6）数据处理功能7）多媒体功能8）通信或网络功能9）自我诊断功能
第一章课后习题
1．为什么说仪器仪表是信息的源头技术？
答；信息技术由测量技术、计算机技术、通讯技术三部分组成。测量技术则是关键和基础。如果没有仪器，就不能获取生产、科学、环境、社会等领域中全方位的信息，进入信息时代是不可能的。现在提到的信息技术通常只是计算机和通信技术，而关键得基础性的测量技术却往往被人们忽视了。所以说仪器技术是信息的源头技术，仪器工业是信息工业的重要组成部分。
12。自感式传感器有哪些类型？各有何有缺点？
答：自感传感器有三种类型：变气隙式、边面积式和螺管式。变气隙式灵敏度最高，螺管式灵敏度最低。变气隙式的主要缺点是：非线性严重，为了限制非线性误差，示值范围只能较小，它的自由行程受铁心的限制，制造装备困难。变面积式和螺管式的优点是具有较好的线性，因而示值范围可取大些，自由行程可按需要安排，制造装备也比较方便。此外，螺管式与变面积式相比，批量生产中的互换性好。由于具备上述优点，而灵敏度低的问题可在放大电路方面加以解决，因此目前螺管式自感传感器应用越来越多。
非绕线电位器的优点：分辨力比绕线电位器高、耐磨性好、寿命长。缺点：特性对温度、湿度变化比较敏感，且要求接触压力大，只能用于推动力大的敏感元件。
5.应变电阻效应：导体或半导体材料在受到外界力作用时，产生机械变形，机械变形导致其阻值变化，这种因形变而使其阻值变化的现象。
6.金属材料的应变电阻效应主要以结构尺寸变化为主。对于半导体材料的电阻变化主要是基于压阻效应。
10.热敏电阻的类型：负温度系数热敏电阻（NTC）、 正温度系数热敏电阻（PTC）、临界温度系数热敏电阻（CTC）.
12. 差动半桥和差动全桥与单臂电桥相比，有三个优点：（1）灵敏度提高、非线性误差减小、温度误差减小。（2）双臂电桥和单臂电桥相比只能提高灵敏度，不能减小非线性误差和温度误差。（3）恒流源供电时单臂电桥和差动半桥的温度误差都比恒压源供电时小，恒流源供电时差动全桥在理论上无温度误差。（4）应尽可能采用差动式电阻传感器和差动电桥。
课后习题
1.1.检定一只精度为0.1级100mA的电流表，发现最大误差在50mA处为1.4mA,试问这只表是否合格。答：此电流表的最大引用误差为： ，故不合格。
2.被测电压实际值约为21.7V，现有4中电压表：1.5级、量程为30V的A表；1.5级量程50V的B表；1.0级、量程为50V的C表；0.2级、量程为360的D表，请问选用哪种规格的电压表进行测量产生的测量误差最小。
2.电阻应变片的灵敏系数比应变电阻材料本身的灵敏系数小吗？why？
答：应变片的灵敏系数k是应变片的阻值相对变化与试件上安装应变片的轴向应变片之比，而应变片电阻材料的应变灵敏系数k0是指应变电阻材料的阻值变化与应变电阻材料的应变之比。实验表明;k<ko,究其原因除了黏结层传递应变有损失外，另一重要原因是存在横向效应的缘故。
应变片的敏感栅通常由多条轴向纵栅和圆弧栅组成。当试件承受单向应力时，其表面处于平面应变状态，即轴向拉伸 和横向收缩 。粘贴在试件表面的应变片，其纵栅承受 电阻增加，而横栅承受 电阻却减小。由于存在这种横向效应，从而引起总的电阻变化为 ，根据定义，应变片的灵敏系数为 ，因 ，横向效应系数
4、热电阻与热敏电阻的电阻-温度特性有什么不同？
d.把非电量转换为数字电信号，不仅能实现测量结果的数字显示，而且能与计算机技术结合，便于用计算机对测量数据进行处理，实现测量的微机化和智能化
3.各类仪器仪表有哪些共性?
答：a从硬件方面说，他们内部组成模块大多是相同的b、从软件方面说它们的整机原理、总体设计思想、主要的软件算法也是相近的。c、它们的共同理论基础和技术实质就是“检测技术”，常见的各类仪器仪表只不过是其“共同基础”的“检测技术”与各个具体应用领域的特别要求’相结合的产物。
5.判断系统误差的方法：1）试验对比法（发现恒定系差）2）剩余误差观察法（用于发现变值系差）（3）马利科夫判据（积累性系差）4）阿卑-赫梅特判据（周期性系差）。
6.采用特殊测量法消除系统误差：1.恒定系差消除法:零点法、替代法、交换法、补偿法、微差法
（2).变值系差消除法：零时距对称观测法、半周期偶数观测法。
第一章 绪论
1. 一般工业上有温度、压力、物位、流量、成分5种重要的过程参数
2.非电量电测系统的组成：（被测量）传感器、被测电路、显示装置。
3.国内常规的检测仪表与系统按照终端部分的不同，可分为三种类型：普通模拟式检测仪表（由模拟传感器、模拟测量电路、模拟显示器三部分组成)、普通数字式检测仪表（分模数转换式和脉冲计数式两种）、微机化检测系统。
按电容极板形状分类：平板电容（平行平面型）、 圆筒电容（平行曲面型）
16.电涡流式传感器是基于电涡流效应而工作的传感器。其主要优点是可以实现非接触式测量。
第四章 课后习题
1.为什么线绕式电位器容易实现各种非线性特性而且分辨力比非线绕式电位器低？
答：在线绕式电位器的电阻器是由电阻系数很高的极细的绝缘导线整齐地绕在一个绝缘骨架上制成的。在电阻器与电刷相接处的部分，将导线表面的绝缘层去掉，然后加以抛光，形成一个电刷可在其上滑动的光滑而平整的接触道。电刷滑过一匝线圈，电阻就增加或减少一匝线圈的电阻值。因此电位器的电阻值随电刷位移呈阶梯状变化，精确设计按一定规律变化，就可使位移-电阻特性呈现所需的非线性曲线形状。而当电刷的位移大于相邻两匝线圈的间距时，线饶式电位器的电阻才会变化一个台阶。非线绕式电位器电刷时在电阻膜上滑动，电阻呈连续变化，因此线绕式电位器分辨率比非线绕式电位器低。
6。为什么气敏电阻都附有加热器？
答：气敏电阻是利用半导体陶瓷与气体接触而使电阻发生变化的效应制成的气敏元件。气敏电阻都附有加热器，以便烧掉附着在探测部位处的油雾、尘埃，同时加速气体的吸附，从而提高元件的灵敏度和响应速度。元件在加热开始时阻值急剧地下降，然后上升，一般经2-10分钟达到稳定，称之为初始稳定状态，元件只有在达到初始稳定状态后才可用于气体检测。
3.按输入-输出特性，电位器传感器可分为线性电位器和非线性电位器两类。按结构形式，可分为线绕电位器和非线绕电位器两类。在线绕式电位器的电阻器与电刷相接处的部分，将导线表面的绝缘层去掉，然后加以抛光，形成一个电刷可在其上滑动的光滑而平整的接触道。
4.绕线电位器的优点：精度高、性能稳定、易于达到较高的线性度和实现各种非线性特性。缺点：如阶梯误差、分辨力低、耐磨性差、寿命较低等。
2.非电量测法有哪些优越性？
答：a.便于采用电子技术，用于放大和衰减的方法灵活地改变测量仪器的灵敏度，从而大大扩展仪器的测量幅值范围（量程）。
b.电子测量仪器具有极小的惯性，既能测量缓慢变化的量，也可测量变化的量，因此采用电测量技术将具有很宽的测量频率范围（频带）。
c.把非电量变成电信号后，不仅能实现远距离传送和控制，这样可实现远距离的自动测量。
8.安装应变片有三种办法:粘贴法最常用，焊接法用于金属基底的应变片，喷涂法主要用于高温应变片。
9.电阻温度传感器：利用电阻随温度变化的特性制成的传感器。按电阻材料分为：金属热电阻（简称热电阻）、半导体热电阻（简称热敏电阻）；大多数金属的电阻率随温度的升高而升高，从而使金属的电阻也随温度的升高而升高。变化的关系可表示为：
课后习题
1.某位移传感器，在输入位移位移量变化1mm时，输出电压变化有300mv，求其灵敏度。
答;
2.某检测系统由传感器放大器和记录仪组成，格环节的灵敏度分别为 ， ，
求该系统的总灵敏度。答：
第三章 误差分析与数据处理基础
1. 测量误差：测量结果与被测量之间的差异。
任何测量过程都不可避免的存在测量误差。测量误差的表达方式有三种:绝对误差、相对误差（实际相对误差、显示相对误差）、引用误差
4.什么是传感器？什么是敏感器？两wk.baidu.com有何不同.
答：传感器：能把外界非电量信号转换成电信号输出的器件或装置。
敏感器：当所要测量的非电量并不是我们所持有的传感器所能转换的那种非电量时，需要在传感器前面增加一个能把被测量的非电量转换为该传感器能够接受和转换的非电量的装置或器件，这种能把被测非电量转换为可用非电量的器件或装置我们称为敏感器。
2.根据测量误差的性质及产生原因，可分为三类：随机误差、系统误、粗大误差。
3.精确度又简称精度，它反映系统误差和随机误差综合影响的程度；准确度则是反映系统误差硬性的程度；精密度则是反映随机误差影响的程度。
4.系统误差的消除或修正方法：1）可通过实验或分析的方法，找到系统误差的变化规律及产生原因，使之能够对测量结果加以修正。2）或采取一定的措施，改善测量条件和改进测量方法等，使系统误差减小或消除
答：采用金属材料制作的电阻式温度传感器称为金属热电阻，简称热电阻。一般说来，金属的电阻率随温度的升高而升高，从而使金属的电阻也随温度的升高而升高。因此金属热电阻温度系数为正。
采用半导体材料制成的电阻式温度传感器称为半导体热敏电阻。按其电阻温-特性，可分为三类：负温度系数热敏电阻（NTC）、 正温度系数热敏电阻（PTC）、临界温度系数热敏电阻（CTC）.因为在温度测量中使用最多的是NTC型热敏电阻，所以，通常所说的热敏电阻一般指腹温度系数热敏电阻。
传感器和敏感器虽然都是对被测非电量进行转换，但敏感器是把被测非电量转换为可用非电量，而传感器是把非电量转换成电量。
5.常见的测量仪表有哪几种类型？画出其框图，简述其工作原理？
答：常见的测量仪表有三种类型：普通模拟式检测仪表a、普通数字式检测仪表b、微机化检测系统c。
框图及（工作原理）：a、模拟式传感器、模拟测量电阻、模拟显示器。（在整个过程中，只是模数之间发生转换。测量结果用指针相对标尺的位置来表示。）b、（模数转换式）模拟式传感器、模拟测量电路、A/D转换器、数字显示器。（模拟测量电路传感器输出的电量转换成直流电压信号，模数转换器把直流电压转换成数字量，最后由数字显示器显示测量结果。）或（脉冲计数式）数字式传感器、放大整形电路、计数器、数字显示器（准数字式传感器输出的频率或时间信号，放大整形后，由计数器进行计数，计数结果由数字显示器显示出来）.c、传感器、测量通道、微机、（数字显示器、数据记录仪、报警器）。（微机化检测系统通常为多路数据采集系统，能巡回检测多个测量点或多种被测参数的静态量或动态量。每个测量对象都通过一路传感器和测量通道与微机相连，测量通道由模拟量电路和数字测量电路组成。[传感器将被测非电量转换成电量，测量通道对传感器信号进行信号调理和数据采集，转换成数字信号，送入微机进行必要的处理后，由显示器显示出来，并由记录仪记录下来。]）
答：用四种表进行测量可能产生的最大绝对误差为：
A表：
第四章 阻抗型传感器
1.电位器主要是把机械位移转换为与其成一定函数关系的电阻（或电压）输出。
2.电位器传感器的工作原理:电位器式传感器是由电阻器和电刷组成，当电刷触点C在电阻器 上移动时，A、C间的电阻就会发生变化，而且阻值 与触点的位移或角位移x成一定的函数关系。
第二章 检测系统的基本特性
1.灵敏度是指检测系统在静态测量时，输出量的增量与输入量的增量之比的极限值
2.在静态测量中，由于任何检测系统和测量结果都含有一定大小的误差，所以用误差来说明精度。
3.线性系统无失真条件是其幅频特性是常数（即水平直线），相频特性是一条通过原点的负斜率直线。有幅值失真和相位失真两种。