检测与转换技术习题集答案.docx

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检测与转换技术习题集答案

检测与转换技术习题

第1章?

绪论、检测与转换技术的理论基础

一、单项选择题

1．一块量程为800℃，2.5级测温仪表，现要测量500℃的温度,其相对误差为【B】

A．20℃B．4％C．1.6％D．3.2％

2．某温度仪的相对误差是1%，测量800℃炉温时，绝对误差是【D】

A．0.08℃B．8％C．0.8℃D．8℃

3．漂移是指在输入量不变的情况下，传感器输出量随（?

?

）变化【D】

A．温度B．电压C．电流D．时间

4．下列四个选项中，关于相对误差特征正确的是【D】

?

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

5．下面哪一种情况可能会产生随机误差【D】

A．测量人员的粗心大意B．检测装置的指示刻度不准

C．许多因素的微小变化之和D．传感器的不稳定

6．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【C】

A1KgB10％C0.1KgD10Kg

7.属于传感器动态特性指标的是【D】

A．重复性B．线性度C．灵敏度D．固有频率

8.下列技术指标中，描述传感器静态特性的是【C】

A．阶跃特性B.频率特性C.线性度D.时间常数

9．精确度是反映检测系统误差和（）误差的综合评定指标。

【D】

?

A．静态B．动态C．附加D．随机

10.在选择压力表量程时，必须考虑到留有充分的余量。

一般在被测压力较稳定的情况下，最大压力值不应超过压力仪表满量程的【C】

A．1/3B．2/3C．3/4D．满量程

11．下面不是系统误差产生的主要原因的是【B】

A．检测装置指示刻度不准B．测量人员粗心大意

C．测量原理方法不当D．测试环境的变化?

二、多项选择题

1．下列哪几项属于随机误差的特性【ABCE】

A．有界性B．单峰C．对称性D．替代性E．抵偿性

三、填空题

1．运算

100%是计算传感器?

?

?

?

?

?

?

的公式。

四、简答题

答：

?

迟滞误差，静态误差，

是由于传感器本身材料的缺陷造成。

2．答：

应选量程为15V，±2.5级。

3．试给出传感器静态特性中迟滞、重复性的定义，并作图表示迟滞的概念。

答：

1、传感器在正（输入量增大）反（输入量减小）行程中输出输入曲线不重合称为迟滞。

2、重复性是指传感器在输入按同一方向连续多次变动时所得特性曲线不一致的程度。

第2章　参数检测

一、单项选择题

1．输出为电动势的传感器是【D】

A．电阻应变式传感器B．自感式传感器

C．电容式传感器D．热电偶传感器

2．热力学温度T与华氏温度t的关系是【D】

A．T=t-273B．T=tC．T=1.8t+32D．T=t+273

3．下列不是减小和消除系统误差的方法的是【D】

A．将被测量对象位置相互交换B．将测量仪器送检

C．在测量系统中采取补偿措施D．采取求算术平均值的方法

4．将电阻R和电容C串联后再并联到继电器或电源开关两端所构成的RC吸收电路，其作用是【D】

A．抑制共模噪声B．抑制差模噪声

C．克服串扰D．消除电火花干扰

5．下列被测物理量适合于使用红外传感器进行测量的是【C】A．压力B．力距C．温度D．厚度

6.测量过程中，仪表读数不需要经过任何运算，就能表示测量结果的测量方法，称为【B】

A．间接测量B．直接测量

C．组合测量D．偏差测量

二、多项选择题

1．非接触式传感器主要（CD）。

A．应变式传感器B．热敏电阻C．光电传感器D．红外传感器E．铂热电阻

2.半导体式传感器是（）。

【ACD】

A．霍尔元件B．差动变压器C．气敏传感器D．压阻传感器E．光纤传感器

3.进行振动（或加速度）测量的传感器有【AC】

A．磁电传感器B．热电偶

C．压电传感器D．红外传感器

E．超声波传感器

4．根据检测敏感元件与被测介质的接触关系，检测方法可分为【AB】

A．接触式B．非接触C．直接法D．间接法E．联立法

5．下列哪几种传感器属于数字传感器【CE】

A．电阻应变式B．电感传感器C．光栅传感器D．热电偶E．感应同步机

6.常用于测量大位移的传感器有【AE】

A．感应同步器B．应变电阻式C．霍尔式D．涡流式E．光栅式传感器

7．接触式传感器主要有【ABE】

A．热电阻B．热敏电阻C．光电传感器D．红外传感器E．热电偶

三、填空题

1．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：

0.45Ω/℃

电桥：

0.02V/Ω

放大器：

100（放大倍数）

笔式记录仪：

0.2cm/V

测温系统的总灵敏度K=0.18cm/℃。

●第3章　检测信号的处

●一、单项选择题

1．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．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

2．一阶低通滤波器与一阶高通滤波器串联构成二阶带通滤波器，设一阶低通滤波器的截止频率为fH，一阶高通滤波器的截止频率为fL，那么二阶带通滤波器的通频带为【D】

A．fHB．fLC．fL-fHD．fH-fL

3．下列计算方法哪个不是非线性校正常用的方法【D】

A．编写程序进行计算B．查表法

C．插值法D．平均值滤波

4．一个11位的A/D转换器，设其满量程电压为10V，则其分辨率为【A】

A．5mVB．2.5mVC．2mVD．10mV

5．公式

为【D】

A．二阶有源低通滤波器的传递函数B．二阶有源高通滤波器的传递函数

C．二阶有源带通滤波器的传递函数D．二阶有源带阻滤波器的传递函数

6．周期信号的幅值谱表示的是直流分量与各次谐波的【A】

A．幅值与频率的对应关系B．初相位与频率的对应关系

C．幅值与初相位的对应关系D．幅值和初相位与频率的对应关系

7．如果要求一个D/A转换器能分辨5mV的电压，设其满量程电压为10V，其输入端数字量要（?

?

）数字位。

【B】

A．10B．11C．12D．8

8.无源RC低通滤波器从（）两端引出输出电压。

【B】

A．电阻B．电容C．运算放大器D．电感

9．公式

为【B】

A．二阶有源低通滤波器的传递函数B．二阶有源高通滤波器的传递函数

C．二阶有源带通滤波器的传递函数D．二阶有源带阻滤波器的传递函数

10．一个8bit逐次逼近A/D转换器，其满量程电压为5V,若模拟输入电压

其数字输出量的数值为【B】

A．01100101B．01100110C．01000110D．01010101

11．信号细分电路是采用电路的手段对（）的测量信号进行插值提高仪器分辨力的方法。

【A】

A．周期B．非周期C．正弦D．脉冲

12．若周期信号x（t）的周期为T，则其基波角频率为【A】

A．

B．

C．

D．

13．下面哪种电路主要是为了远距离传输【D】

A．电压—频率变换B．电流—电压变换

C．数模变换D．电压—电流变换

二、多项选择题

1．隔离放大器基本构成包括【BCD】

A．滤波器B．输入放大器

C．隔离器D．输出放大器

E．非线性校正电路

2．目前LC无源滤波器应用不多的原因是【CDE】

A．信号能量损耗大B．噪声大

C．电感元件体积大D．不便于集成

E．低频与超低频范围内选频特性差

3．三运式放差动放大器是常用的测量放大器，其主要优点有【ACDE】

A．高输入阻抗B．能进行非线性校正

C．共模抑制比高D．零点漂移小

E．增益可调

4．下面哪种信号适合远距离传输【BCE】

A．电压B．电流C．频率D．微小信号E．数字信号

5．下列哪种技术属于采用隔离技术抑制干扰的手段（ABE）。

A．隔离干扰源B．把数字与模拟电路分开

C．滤波技术D．屏蔽技术

E．采用隔离放大器

6．在测量系统中，信号调理电路包括【ABDE】

A．放大电路B．滤波电路

C．D/A转换电路D．线性化电路

E．信号变换电路

三、填空题

1．接地有信号地、电源地和保护地三种。

2．隔离放大电路的输入、输出和电源电路之间没有直接的电路耦合，即信号在传输过程中没有公共地。

3．如果要求一个D/A转换器能分辨5mV的电压，设其满量程电压为10V，其输入数字量应为11位。

4．如果将低通滤波器（截止频率

）与高通滤波器（截止频率

）相串联，得到

带通滤波器。

5.在测试系统中，抑制串模干扰的方法是滤波，一般串模干扰比实际信号的频率高，可采用低通滤波器将其滤掉。

2．简述A/D转换电路中分辨率和精度的区别。

答：

A/D转换电路分辨率是指：

将连续的模拟信号转换为离散的数字信号时对应一定的幅度电压范围，若超过这个幅度范围，输出的数字信号就会发生变化，这样能分别的电压范围叫做分辨率。

而精度是指：

理想的ADC是指不含量化误差以外的误差，如元件的误差和噪声等产生各种误差。

精度是表示所含误差的比例，常用量程的百分比或PP/n表示。

3．由RC组成无源低通滤波器，已知R=500（Ω），C=10（μF），截止频率f0为多少？

，并画出该滤波器的幅频示意图。

答：

（1）f0=1/2πRC=31.8Hz

（2）幅频示意图：

第4章　传感器的特性

一、单项选择题

1.传感器能感知的输入变化量越小，表示传感器的【D】

A．线性度越好B．迟滞越小C．重复性越好D．分辨力越高

2．传感器的主要功能是【B】

A．传输信息B．感受被测量

C．分析处理信号D．执行要求的动作

3．传感器在正、反行程中输出输入曲线不重合称为【B】

A．非线性B．迟滞C．重复性D．灵敏度误差

4．选择二阶装置的阻尼比ζ=0.707，其目的是【D】

A．阻抗匹配B．增大输出量

C．减小输出量D．接近不失真条件

5.一阶系统的动态表征参数是【D】

A．线性度B．灵敏度

C．固有频率D．时间常数

6.结构型传感器是依靠传感器______的变化实现信号变换的。

【C】

A．材料物理特性B．体积大小

C．结构参数D．电阻值

7.传感器的组成部分中，直接感受被测物理量的是【D】

A.显示电路B.转换元件C.放大电路D.敏感元件

8．描述检测系统动态性能指标的是【B】

A．使用寿命B．反应时间C．零点漂移D．分辨率

二、多项选择题

1．二阶系统的动态表征参数是【ABE】

A．固有频率B．阻尼比C．线性度D．时间常数E．超调量

三、填空题

2．传感器的线性度计算公式是δL=__

______。

3．当环境湿度改变时，必须对电容式传感器重新进行静态__标定______。

4．对传感器进行动态?

?

?

标定?

?

?

?

?

的主要目的是检测传感器的动态性能指标。

四、简答题

1．什么是传感器动态特性和静态特性，简述在什么频域条件下只研究静态特就能够满足通常的需要，而在什么频域条件下一般要研究传感器的动态特性？

答：

传感器的特性主要是指其输出与输入的关系。

传感器的输入量可分为静态量和动态量，静态量是指常量或变化缓慢的量，动态量是指周期变化、瞬态变化或随机变化的量。

输入量为静态量时，其输出输入关系称为静态特性，输入量为动态量时，则称为动态特性。

静态特性和动态特性是传感器的两种基本特性，可表征其性能的优劣。

可以从时域和频域来研究动态特性。

第5章电阻式传感器

一、单项选择题

1．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【C】

A．单臂电桥；B．差动电桥；

C．全桥方式；D．相对臂电桥

2．应变式传感器是一种（）的测量装置。

【C】

A．只能测量应变B．只能测量电阻的相对变化

C．可以测量能转化为应变的被测量D．可以测量所有的被测量

3．下列关于电位器式传感器的说法哪个是正确的【C】

A．精度高B．动态性能好

C．适用于测量变化比较缓慢的物理量D．分辨率高

4．电桥测量电路的作用是把传感器的参数变化转为（）的输出。

【C】

A．电阻B．电容C．电压D．电荷

5．直流电桥的平衡条件可以概括为【A】

A．对臂阻抗之积相等B．对臂阻抗之比相等

C．相邻臂阻抗之积相等D．相邻臂阻抗之和相等

6．应变式传感器的弹性元件有柱式、悬臂梁时、环式和框式等数种，下列哪种是柱式的应力与应变的计算关系【D】

A．B．

C．

D．

7．按（?

?

）材料不同，电阻应变片可分为金属和半导体应变片两大类。

【A】

A．敏感栅B．引线C．基片D．覆盖层

8．应变片的初始电阻值R0有60Ω、120Ω、200Ω和350Ω等类型，其中最常用的是【B】

A．60ΩB．120ΩC．200ΩD．350Ω

9．利用相邻双臂桥检测的应变式传感器，为使其灵敏度高、非线性误差小【C】

A．两个桥臂都应当用大电阻值工作应变片

B．两个桥臂都应当用两个工作应变片串联

C．两个桥臂应当分别用应变量变化相反的工作应变片

D．两个桥臂应当分别用应变量变化相同的工作应变片

10．差动电桥由环境温度变化引起的误差为【D】

A．

=

B．

=

C．

=

D．0

二、多项选择题

?

1．电阻应变片的线路温度补偿方法有（ABD）。

A．差动电桥补偿法B．补偿块粘贴补偿应变片电桥补偿法

C．补偿线圈补偿法D．热敏电阻进行电路补偿

E．延长导线补偿法

2．通常用应变式传感器测量（BCD）。

A．温度B．速度C．加速度D．压力E．湿度

3.应变片的选择包括（ABCD）等。

【】

A．类型的选择B．灵敏系数的选择

C．阻值的选择D．尺寸的选择

E．温度补偿电路的选择

4．下列关于应变式传感器的说法哪个是正确的【ABD】

A．应变式传感器将应变转换为电阻的变化B．可以测位移

C．只能进行动态测试D．采用等臂电桥进行测试

E．可进行非接触测量

三、填空题

1．在电子称中常常用电阻__应变______式力传感器。

2．当半导体材料在某一方向承受应力时，它的电阻率发生显着变化的现象称为半导体压阻效应。

3．交流电桥各桥臂的复阻抗分别为Z1，Z2，Z3，Z4，若Z1、Z3为对臂，Z2、Z4对臂，则电桥平衡条件为?

?

Z1Z3=Z2Z4?

?

?

?

?

?

。

四、简答题

1．简述应变片在弹性元件上的布置原则，及哪几种电桥接法具有温度补偿作用。

答：

（1）贴在应变最敏感部位，使其灵敏度最佳；

（2）在复合载荷下测量，能消除相互干扰；

（3）考虑温度补偿作用；

单臂电桥无温度补偿作用，差动和全桥方式具有温度补偿作用。

五、计算题

1．图为一直流应变电桥，E=6V，R1=R2=R3=R4=350Ω，求：

①R1为应变片其余为外接电阻，R1增量为△R1=3.5Ω时输出U0=?

。

②R1、R2是应变片，感受应变极性大小相同其余为电阻，电压输出U0=?

。

③R1、R2感受应变极性相反,输出U0=?

。

④R1、R2、R3、R4都是应变片,对臂同性，邻臂异性，电压输出U0=?

。

答：

①

②

③

④

2．以阻值R=120Ω，灵敏系数K=2.0的电阻应变片与阻值120Ω的固定电阻组成电桥，供桥电压为4V，并假定负载电阻为无穷大，当应变片的应变为1με和1000με时，分别求出单臂、双臂差动电桥的输出电压，并比较两种情况下的灵敏度。

解：

依题意

单臂时

，所以

应变为1时

/V，

应变为1000时应为

/V；

差动：

，所以

应变为1时

/V，

应变为1000时应为

/V

灵敏度：

可见，差动工作时，传感器及其测量的灵敏度加倍。

第6章　压电式传感器

一、单项选择题

1.影响压电式加速度传感器低频响应能力的是【D】

A．电缆的安装与固定方式B．电缆的长度

C．前置放大器的输出阻抗D．前置放大器的输入阻抗

2．当两个压电片串联使用时，电荷q和电压u的变化情况是【A】

A．电荷q不变，电压u均增加一倍B．电荷q不变，电压u均减小一倍

C．电荷q增加一倍，电压u不变D．电荷q增加一倍，电压u不变

3．在压电材料的主要特性参数中，（）是衡量材料压电效应强弱的参数，它直接关系到压电输出的灵敏度。

【A】

A．压电常数　　B．介电常数　　C．居里点　　D．弹性常数

4．在下列传感器中，将被测物理量直接转化为电荷量的是【A】

A．压电式传感器B．电容式传感器

C．自感式传感器D．电阻式传感器

5．在压电材料的主要特性参数中，（）是衡量材料压电效应强弱的参数，它直接关系到压电输出的灵敏度。

【A】

A．压电常数　　B．介电常数　　C．居里点　　D．弹性常数

6．压电式加速度传感器是（）信号的传感器。

【D】

A．适于测量任意B．适于测量直流

C．适于测量缓变D．适于测量动态

三、填空题

1．压电传感器的前置放大器有电压放大器和电荷放大器两种。

其中输出电压与电缆电容无关的是?

?

电荷放大器?

?

?

?

?

?

放大器。

2．压电常数dij中的下标i表示晶体的极化方向，j表示晶体受力的方向

四、简答题

1．简述压电式传感器分别与电压放大器和电荷放大器相连时各自的特点。

答：

电压放大器的输出与电缆长度有关，使用时不能随意更换，否则将引入测量误差。

电荷放大器的输出电压只取决于输入电荷

和反馈电容

，且与

成正比，与电缆电容

无关，因此可以采用长电缆进行远距离测量，并且电缆电容变化也不影响灵敏度，这是电荷放大器的最大特点。

压电式传感器配用电荷放大器时，低频响应比配用电压放大器要好得多。

但与电压放大器相比，它的价格较高，电路也较复杂，调整也较困难，这是电荷放大器的不足之处。

2．压电式传感器往往采用多片压电晶片串联或并联方式，当采用多片压电晶片并联方式时，适合于测量何种信号?

答：

并联接法输出的电荷大，本身的电容也大，故时间常数大，宜用于测慢变信号，并且适用于以电荷为输出量的场合。

五、计算题

1．压电式加速度传感器与电荷放大器联接，电荷放大器又与函数记录仪联接。

已知：

传感器的电荷灵敏度kq=100（pC/g），反馈电容Cf=0.01（μF），被测加速度a=0.5g.求：

（1）电荷放大器的输出电压是多少？

电荷放大器的灵敏度是多少？

（2）若函数记录仪的灵敏度kg=2mm/mV，求测量系统总灵敏度k0.

解：

（1）当被测加速度a=0.5g时，所产生的电荷

Q=100pC/g×0.5g=50pC

输出电压为Ua=Q/Cf=50×10?

12/（0.01×10?

6）=5（mV）

电荷放大器灵敏度：

K=U/Q=0.1mV/pC

（2）输出位移为s=2mm/mV×5mV=10mm

系统总灵敏度k0=10mm/0.5g=20mm/g

六、设计题

1．试用两根高分子压电电缆设计一种测量汽车车速的测量方案，并说明其工作原理。

答：

传感器采用压电传感器，电压放大器。

将两根高分子压电电缆相距若干米s，平行埋设于柏油公路的路面下约5cm，由示波器可测出前后车轮经过A、B两根压电电缆时的时间t.

则由v=s/t，可求出车速。

第7章　电感式传感器

一、单项选择题

1．对于下面哪种传感器我们在应用时要考虑引线电阻和联接导线的电阻?

【B】

A．霍尔传感器；B．热电阻传感器；

C．涡流传感器；D．热电偶温度传感器。

2．下列关于相敏检波电路说法不正确的【D】

A．能反映衔铁位移的大小B．能辨别衔铁移动的方向

C．能消除零点残余电压D．能对测量信号进行调制

3.反射式电涡流传感器激磁线圈的电源是【C】

A直流B工频交流C高频交流D低频交流

4．下列哪种传感器会产生零点残余电压【A】

A．差动变压器B．热电阻

C．霍尔式传感器D．涡流传感器

5．改变电感传感器的引线电缆后【C】

A．不必对整个仪器重新标定B．必须对整个仪器重新调零

C．必须对整个仪器重新标定D．不必对整个仪器重新调零

6．对于电涡流传感器的谐振测位移电路，当无金属导体靠近时，其输出电压【A】

A．最大B．最小

C．随机变化D．中间点

7.涡流式传感器是以______感应理论为基础的。

【C】

A．光电B．热电

C．电磁D．压电

8.感应同步器的作用是测量【C】

A．电压B．电流

C．位移D．相位差

二、多项选择题

1.差动变压器由_______构成。

【BCD】

A．铁心B．绝缘框架

C．衔铁D．线圈

E．电子线路

2．在实际测量中，差动变压器式传感器常配用的测量电路主要有【AB】

A．差动相敏检波电路B．差动整流电路

C．直流电桥D．差动电桥

E．变压器电桥

三、填空题

1．差动变压器式传感器采用差动整流电路后，次级电压的相位和零点残余电压都不必考虑；

2．利用电涡流位移传感器测量转速时，被测轴齿盘的材料必须是___金属__________。

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_______电压。

4．相敏检波电路利用参考信号鉴别被测信号的极性。

5.涡流传感器的线圈与被测物体的距离减小时，互感系数M将__增大______。

四、简答题

1.什么是差动变压器的零点残余电压？

消除方法有那些？

答：

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差动变压器的零点残余电压。

减小零位残余电压的措施是：

①衔铁、骨架等零件应保证足够的加工精度，两线圈绕制要一致，必要时可选配线圈。

②减小电源中谐波成分，减小电感传感器的激磁电流，使之工作在磁化曲线的线性段；③注意利用外壳进行电磁屏蔽；④采用补偿电路。

2．试比较差动自感式传感器与差动变压器式传感器的异同。

答：

自感式传感器是基于自感原理的传感器，差动变压器式传感器是一种基于互感原理的传感器。

绝大