《自动检测技术》习题集及部分参考答案.docx

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《自动检测技术》习题集及部分参考答案

《自动检测技术》习题集及部分参考答案

传感器和测量的基本知识

§1-1测量的基本概念

复习思考题

1．测量的定义及其内容是什么？

2．直接测量和间接测量的定义是什么？

3．直接测量的方法有几种方法？

它们各自的定义是什么？

4．仪表精度有几个指标？

它们各自的定义是什么？

（学习指导p1）

5．仪表分辨力的定义是什么？

作业题

1．测量是借助和和，取得被测对象的某个量的大小或符号；或者取得与之间的关系。

（专用技术；设备；实验；计算；一个变量；另一变量）

2．测量是将被测量与通过专用的技术和设备进行比。

表示测量结果时，必须注明。

（同性质的标准量；比较；标准量倍数；标准量x0的单位）

3．直接测量是从事先间的函数关系，先测出，再通过相应的函数关系，被测量的数值。

（分度好的表盘；被测量；某种中间量；中间量；计算出）

4．直接测量方法中，又分，和。

（零位法；偏差法；微差法）

5．零位法是指在比较仪器中进行，让仪器指零机构，从而确定被测量等于。

该方法精度。

（被测量；已知标准量；比较；达到平衡（指零）；已知标准量；较高）

6．偏差法是指测量仪表用，直接指出被测量的大小。

该法测量精度一般不高。

（指针、表盘上刻度线位移）

7．微差法是和的组合。

先将被测量与一个进行用测出。

（零位法；偏差法；已知标准量；比较；偏差法）

8．测量仪表指示值程度的量称为精密度。

测量仪表指示值有规律地称为准确度。

（不一致；偏离真值）

9．测量仪表的精确度简称，是和以测量误差的来表示。

（精度；精密度；准确度；相对值）

10．显示仪表能够监测到被测量（最小变化）

§1-2传感器的一般特性

复习思考题

1．试述传感器的定义及其在检测中的位置。

2．传感器静态特性和动态特性的定义是什么？

3．传感器静态特性的技术指标及其各自的定义是什么？

作业题

1．传感器是与被测对象接触的环节，它将被测量转换成与机构。

它是检测和控制中最关键的部分。

（最初；被测量有确定对应关系；电量）

2．通常用传感器的和来描述传感器输出-输入特性。

（静态特性；动态特性）

3．传感器静态特性的主要技术指标包括、、和（线性度；灵

敏度；迟滞；重复性）

4．传感器测量动态信号时，其输出反映被测量的和被测量变化性。

（大小；波形）

5．传感器线性度是指实际输出-输入特性曲线与理论直线之间的与输出（最

大偏差；满度值之比）

6．传感器灵敏度是指稳态标准条件下，之比。

线性传感器的灵敏度是

个。

（输出变化量；输入变化量；常数）

7．传感器迟滞是指传感器输入量增大行程期间和输入量减少行程期间，曲

线。

（输入-输出；不重合程度）

8．传感器的重复性是指传感器输入量在同一方向（增大或减小）做全程内连续输出-输入特性曲线。

（重复测量；不一致程度）

9．传感器变换的被测量的数值处在的关系称传感器的静态

特性。

（稳定；输入-输出）

§1-3传感器中的弹性敏感元件

复习思考题

1．传感器由那两个部分组成？

各自的定义是什么？

2．机械弹性元件的输入和输出各是什么？

3．弹性元件的弹性特性用什么表示？

各自的定义是什么？

4．弹性元件形式上分那两类？

作业题

1．传感器一般由元件两部分组成。

（敏感；传感）

2．传感器中的敏感元件是指的元件。

（直

接感受；成确定关系的其它量）

3．传感器中传感元件是指感受由输出的、与被测量成确定关系的后输出的元件。

（敏感元件；另一种非电量；电量）

4．传感器的机械弹性敏感元件中，它们输入的是、它们的输出是弹性元件本身的，如、和。

（F（力）；P（压力）；M（力矩）；T（温度）；变形；应变；位移；转角）

5．传感器中弹性元件的弹性特性是指作用在弹性元件上的通常用或表示。

（力；变形；刚度；灵敏度）

6．传感器中弹性元件的灵敏度是指在，弹性元件产生的。

灵敏度大的弹性

元件，表明该元件。

（单位力作用下；变形；软，变形大）

7．传感器中的弹性元件，形式上分为变换的弹性元件和变换（力；压

力）

电阻式传感器及应用

§2-1热电阻

复习思考题

1．什么叫热电阻效应？

试述金属热电阻效应的特点和形成的原因。

（p22）

2．阐述热电阻式传感器的概念、功能及分类。

（学习指导p3）

3．制造电阻体的材料应具备哪些特点？

常用热电阻材料有哪几种？

（学习指导p3）

4．WZP和WZC各表示什么含义？

它们的标准分度表的温度适用范围与XX电阻比各为多少？

此表如何使用？

（学习指导p3）

5．用热电阻传感器进行测温时，经常采用哪种测量线路？

热电阻与测量线路有几种连接方式？

通常采用哪种连接方式？

为什么？

6．概述热电阻式流量计的工作原理。

作业题

1．物质的感器叫传感器，简称。

（电阻率；温度；热电阻；热电阻）

2．热电阻按其电阻-温度特性的不同可分为：

电阻温度系数为称；电阻温度系数为的热电阻，一般称。

（正；金属；热电阻；负；半导体；热敏电阻）

3．工业中大量使用的电阻体材料为、和三种，对它们的共同要求是电阻温度

系数且、电阻率、化学及物理性能和工艺性。

（铂；铜；镍；大；稳定；大；稳定；好）

4．工业和计量部门常用热电阻为。

（铂热电阻；铜热电阻）

5．在IPS-68中,规定在℃到递从K到K温度范围内国际实用温标。

（-259.34；630.74；标准仪器；13.81；903.89）

6．铂的纯度越高,越大。

其纯度通常用W（100）=R100表示，W（100）R0

越大，纯度。

工业热电阻要求W（100）=，标准热电阻要求W（100）≥。

（电阻率，XX电阻比；越大；越高；1.387~1.390；1.3925）

7．我国定型生产的铂热电阻的符号为其标准分度表规定的使用温度范围

为，XX电阻比W（100）=。

（WZP；-200~650℃和-200~850℃；1.3580±0.010）

8．目前我国生产两种初始电阻值分别为R0=R0对应的分度号分别为与。

（10.00；100.00；Pt10、Pt100）

9．填写铂热、铜热电阻比较表

10．我国定型生产的铜热电阻的符号为到℃，XX电阻比W（100）=。

（WZC；-50~150℃；1.428±0.02）

11．目前我国生产两种初始电阻值分别为R0欧姆与R0=欧姆的铜热电阻，它

们对应的分度号分别为与。

（100.00；50.00；Cu100；Cu50）

12．利用热电阻测温的优点是、而它

的主要缺点是、、。

（精度高；适于测低温；远距离多点集中测量；自动检测；结构复杂；体积较大；测温点的温度较困难）

13．用热电阻测温时，经常使用有、和。

前两种接法用于测量中，后种接法用于和。

（直流电桥；二线制；三线制；四线制；工业；标准；实验室）

14．热电阻流量计是根据物理学中的的或。

（介质内热传导；平均流速；流量）

§2-2电位器

复习思考题

1．试述电位器的基本概念、组成部分、主要作用和优缺点。

（学习指导p4）

2．电位器的空载和有载特性的含义是什么？

电位器的非线性误差与哪些参量有关？

为什么？

（学习指导p4）

作业题

1．电位器是一种将转换为或的机电转换元件，它由和两个基本部分组成。

（机械位移；电阻；电压；电阻元件；电刷）

2．电位器既可以作用，它不仅广泛地用于和测量技术中，而且在的应用也十分广泛。

（变阻器；分压器；电量；非电量；电子工程中）

3．电位器负载运行时的特性叫载误差。

（负载特性；越低；越大）

4．电位器按的不同，可分为线性和非线性电位器两类，后者又称为电位器。

常用的非线性电位器有和。

（工作特性、函数、变骨架、变节距两种形式）

§2-3电阻应变片

复习思考题

1．说明电阻应变片的组成、规格及分类。

（学习指导p5）

2．什么叫应变效应？

利用应变效应解释金属电阻应变片工作原理（学习指导p5）

3．电阻丝的应变灵敏系数K0与应变片的灵敏系数K有何异同？

（学习指导p6）

4．什么叫横向效应？

应变片敏感栅的结构型式与横向效应有和关系？

（学习指导p6）

5．试述应变片温度误差的概念、原因和补偿方法。

（学习指导p6）

6．为什么应变式传该器大多采用交流不平衡电桥为测量电路？

该电桥为什么又都采用半桥和

全桥两种方式？

（学习指导p6）

7．采用平膜式弹性元件的应变式压力传该器，测量电路为全桥时，试问：

应变片应粘贴在平

膜片的何处？

应变片应如何连成桥路？

（学习指导p2-24）

4．拟在等截面的悬臂梁上粘贴四个完全相同的电阻应变片组成差动全桥电路。

试问，

（1）四

个应变片应怎样粘贴在悬臂梁上？

（2）画出相应的电桥电路图。

5．图2-29为一直流应变电桥。

（注：

把图画上）图中E=4V，R1=R2=R3=R4=120Ω，试求：

（1）R1为金属应变片，其余为外接电阻。

当R1的增量为ΔR1=1.2Ω时，电桥输出电压U0及非

线性误差各为多少？

（2）R1、R2都是应变片，且批号相同，感受应变的极性和大小都相同，其余为外接电阻，问

能否进行应变测量？

（3）题

（2）中，如果R2与R1感受应变的极性和大小相反，且|ΔR1|=|ΔR2|=1.2Ω，问输出电

压U0及非线性失真各为多少？

（4）由题

（1）~（3）能得出什么结论与推论？

作业题

1.电阻应变片有、、和等部分组成。

其中是应变片

的核心部分。

（敏感栅；基片；覆盖层；引线；敏感栅）

2.电阻应变片的主要技术数据有、和。

（阻值；灵敏度；线栅尺寸）

3.按材料不同，电阻应变片可分为和半导体应变片两大类。

前者的敏感栅

有、和三种类型。

（敏感栅；金属；丝式；箔式；薄膜式）

4.应变片丝式敏感栅的材料是。

为确保应变片的性能，对此类材料的主要要求是：

应变灵敏系数，且为；电阻率；电阻温度系数。

（金属电阻丝；K0大；常数；ρ大；α小）

5.当前，制作丝式敏感栅最理想的材料是，它的主要优点是：

；；和。

（康铜；K0大且恒定；ρ大；α小；工艺性好）

6.由于而引起导电材料变化的现象，叫应变效应。

金属电阻应变片的应变效

应受和两项变化的影响，而半导体应变片的应变效应则主要受变化的

d

影响。

（变形；电阻；1+2μ；；l）dl

l

7.应变片的恒小于其敏感栅材料的的现象，称为应变片的横向效应。

采用、的型应变片，能减小横向效应的影响。

另外，为使横向效应的

影响减至忽略不计的程度，可以采用应变片或应变片。

（灵敏系数K；灵敏系数K0；大基长；窄敏感栅；U；短接线；箔式）

8.应变片的几何尺寸有敏感栅的和，以及应变片的和。

（基长；宽度；基底基长；基底宽度）

9.应变片的初始电阻值R0有、、、和等类型，其中最常用

的是。

（60Ω；120Ω；200Ω；350Ω；600Ω；1000Ω；120Ω）

10.由于测量现场环境温度的改变，而引起应变片电阻的附加相对变化量，称为，

因此而给测量带来的附加误差，称为应变片的，又叫应变片的。

产生上述现象的原因是由于阻丝的存在和试件与电阻丝材料的不同。

（温度误差；温度误差；热输出；电阻温度系数；线膨胀系数）

11.电阻应变片的温度补偿方法通常有和两大类。

（线路补偿法；应

变片自补偿法）

12.应变片线路补偿法最常用的是补偿法，它是将应变片和应变片接到

电桥的桥臂，利用它们对电桥输出电压这一原理，而引起温度补偿作用。

（电桥；工作；补偿；相邻；不受温度影响）

13.通常采用或作为电阻应变片桥路。

该电路不仅没有，

而且也比单臂应变电桥时高，同时还能起作用。

（差动半桥；差动全桥；非线性误差；电桥灵敏度；温度补偿）

14.应变式传感器是由、和组成的装置。

（弹性元件、电阻应变

片、附件）

15.应变式传感器具有，，，，，以及能

在下工作等优点。

（测量范围广、精度高、线性度好、性能稳定、工作可靠、恶劣环境）

16.应变式传感器被广泛应用于、、、和等各领域中。

（国防、冶金、采矿、化工、交通运输）

17.应变式传感器按用途的不同，可分为、、传感器等等。

（力、压力、

加速度）

电感式传感器及应用

§3-1自感式

复习思考题

1．说明单线圈和差动变隙式传感器的主要组成、工作原理和基本特性。

2．为什么螺线管式电感传感器比变隙式电感传该器有更大的测位移范围？

3．根据单线圈和差动螺线管式电感传该器的基本特性，说明它们的性能指标有何异同。

4．电感式传该器测量电路的主要任务是什么？

变压式电桥和带相敏整流的交流电桥，谁能更好的完成这一任务？

为什么？

5．说明电动测微仪和电感式压力传该器的基本组成和工作原理。

作业题

1.利用原理，将非电量的变化转换成线圈（或）变化的装置，叫电感式传该器。

该传该器可分为和两大类。

（电磁感应；电感；互感；自感式；互感式）

2.自感式有式和式。

以上每种形式又可再分为式与式两种结构。

（闭路变隙；开路螺线管；单线圈；差动）

3.闭磁路变隙式电感传该器主要有、和等部分组成。

而单线圈螺线管式电感传该器则由、和等部分组成。

（铁磁性壳体；线圈；活动铁心）

4.由单线圈变隙式电感传该器的基本特性可知，其与、相矛盾。

为解决这一矛盾，通常采用或电感传该器。

（测量范围；灵敏度；线性度；差动变隙式；螺线管式）

5．写下面的比较表：

6.在工程技术中，电感式传该器经常用来测

量、、、、、、、及等非电量。

（位移；尺寸；振动；力；压力；转矩；应力；流量；比重）

7.电动测微仪是用于测量变化的仪器，其主要优点为、、以

及等等。

（微小位移；重复性好；精度高；灵敏度高；输出信号便于处理）

8.电动测微仪的测量电路有电桥、电桥和电桥等，而应用最多的为的交流电桥。

（紧耦合电感；变压器式交流；带相敏整流；带相敏整流）

9．当电动测微仪采用变压器式交流电桥时，不论衔铁向哪个方向移动，电桥输出电压总是。

因此，不论采用，还是都无法判别该输出电压的，即无法判别衔铁。

而的交流电桥，则能较好地解决上述问题。

（交流；直流电压表；交流电压表；极性；位移方向；带相敏整流）

10.BYM型电感式压力传该器由、、、和等部分组成。

（弹簧管；衔铁；铁心；线圈；调节螺钉）

§3-2差动变压器式

复习思考题

1.概述变隙式差动变压器的组成、工作原理和输出特性。

（）

2.根据螺线管式差动变压器的基本特性，说明其灵敏度和线性度的主要特点。

（）

3.为什么螺线管式差动变压器比变隙式差动变压器的测量范围大？

4.何谓零点残余电压？

说明该电压的产生原因及消除方法。

（）

5.差动变压器的测量电路有几种类型？

试述它们的组成和基本原理。

为什么这类电路可以消除零

点残余电压？

（）

6.概述差动变压器的应用范围，并说明用差动变压器式传感器检测振动的基本原理。

1．闭磁路变隙式差动变压器的绕组包括前者的同名端联，而后者的同名端则串联。

（两个；两个；顺向；反向）

2．变隙式差动变压器灵敏度K的大小与电源电压U1成，与匝数比W2/W1成，

与初始间隙δ0成。

因此，δ0愈小，灵敏度，测量范围也。

（正比；正比；反比；越高；越小）

3．由于变隙式差动变压器的测量范围、结构最多的是差动变压器。

（小；较复杂；螺线管式）

4．螺线管式差动变压器主要由、成。

（线圈组合；活动衔铁；导磁外壳）

5．螺线管式差动变压器的线圈绕组按排列方式的不同可分为、、、及等类型，通常采用的是和。

（一节式；二节式；三节式；四节式；五节式；二节式；三节式）

6．当螺线管式差动变压器的结构参数确定时，其灵敏度仅仅是（I1（或

U1）；f）

7．实际上，螺线管式差动变压器的灵敏度KE和激磁频率f不具备关系，只有当flffh

时，不仅KE具有较大的，而且传感器输出、输入信号也基本或。

（线性；稳定性；同相；反相）

8．为使螺线管式差动变压器具有较好的线性度，一般取测量范围为线圈骨架长度的到，

激磁频率采用赫到赫的中频，以及配用式测量电路。

（1/10；1/4；400；10K；相敏式）

9．差动变压器在输出电压称为零点残余电压，其频谱主要包括和该电压会造成传感器再零点附近的灵敏度、分辨率和测量误差。

（基波；高次谐波；降低；变差；增大）

10．当采用补偿电路来减少零点残余电压时，传感器输出端串联电阻可减少其联电阻、电容可减少分量，加反馈支路可使和分量都减少。

（基波；谐波；基波；谐波）

11．差动变压器不仅可以直接用于测量，而且还可以测量与如、、、、和等等。

（位移；位移；振动加速度；应变；比重；张力；厚度）

12．既能检查调幅波包络能检查出包络此电路不仅具有特性，而且能较好第消除。

（大小；极性；线性；零点残余电压的影响）

13．差动整流式差动变压器常用的别整流，再将整流后的电流成通路差动输出。

（测量电路；互感电势；串接）

§3-3电涡流式

复习思考题

1．什么叫电涡流效应？

什么叫线圈――导体系统？

2．概述电涡流式传感器的基本结构与工作原理。

3．电涡流式传感器的基本特性式什么？

它是基于何种模型得到的？

4．电涡流的形式范围包括哪些内容？

他们的主要特点式什么？

5．被测体对电涡式传感器的灵敏度有何影响？

6．概述定幅调频式测量电路的工作原理？

作业题

1．基于法拉第电磁感应现象，块状金属导体置于磁场中或在磁场中的作动时，导体将产生呈的感应电流，此电流叫电涡流。

（变化着；切割磁力线；涡旋状）

2．电涡流式传感器测量系统由两部分组成，两者利用实现测试任务。

（传感器；被测体；磁场耦合程度）

3．电涡流式传感器的电涡流径向形成范围大约在线圈外半径ras的到之内，而

电涡流密度在短路环半径r=处为零，在r=附近最大。

（1.8ras；2.5ras；0；ras）

4．当利用电涡流式传感器测量位移时，只有在x/ras的范围内，才能得到较

好的和较高的。

（0.05-0.15；线性；灵敏度）

5．被测体的电阻率ρ，相对导磁率μ，传感器线圈的激磁频率涡流的轴向贯穿深度h越大。

（越大；越小；越小）

6．电涡流式传感器的测量电路有（Q

值测量；电桥；谐振）

7．定频调幅式测量电路的原理框图包

括、、、、和等部分。

（石英晶体振荡器；LC并联振荡电路；射级输出器；高频放大器；检波器；滤波器）

8．填写下表：

第四章电容式传感器及应用

§4-1电容式传传感器的工作原理及结构型式

复习思考题

1．试述电容式传感器的工作原理与分类？

2．比较空气介质的变间隙式与差动式电容传感器的灵敏度和非线性误差

3．说明部分固体介质的变间隙式电容传感器的设计目的和特点

4．为什么变面积式传感器的测位移范围较大？

5．为什么采用变介质电常数式传感器测量介质介电常数变化，比测量介电材料厚度变化的性

能要好？

作业题

1．按工作原来的不同，电容式传感器可分为三种类

型。

第一种常用于测量，第二种常用于测量，第三种常用于测量。

（变间隙式；变面积式；变介电常数式；微小位移；角位移或较大的线位移；物位）

2．变间隙式店容传感器的初始间隙d0越小，传感器的灵敏度K0、非线性误差0，

以上说明，提高K0与减小0在实际应用中，为使传感器具有足够大的K0值，通常使，如果还必须使0具有足够小的值，则还应满足的原理。

（越大；越大；相矛盾；d0减小；d小，Δdd00小；微小线位移）

3．解决变间隙式电容传感器提高K0与0间的矛盾，可采用电容传感器，后者与前者

相比，不仅灵敏度，而且非线性误差也。

但是，它还受电容极板间的限制，为此，常采用的变间隙式电容传感器。

（差动式；提高一倍；降低；击穿电压；部分固体介质）

4．部分固体介质的变间隙式电容传感器的N1d1d2，它既是因子，又是d1d2/r2

子，由于N1提高的。

（灵敏度；非线性；1；非线性误差；灵敏度）

5．变面积式电容传感器的电容增量C与动极板位移量X的关系为CX，其灵敏度KC因此，该传感器具有即具有测量线位移的X

bb；；线性；范围大；稳定常数）dd灵敏度K为等优点。

（

6．极板间间隙、选介电常数介质，都可以提高变面积

式电容式传感器的灵敏度。

另外，采用的变面积式电容传感器，也可以达到提高灵敏度

的目的。

（增加；减小；高；齿形极板

7．用变介电常数式电容式传感器测量介质的好。

（介电常数变化；介电材料厚度变化）

§4-2电容式传感器的测量电路及应用

复习思考题

1．试述电容式传感器的特点和关键问题。

2．电容式传感器配用的测量电路有哪几种？

它们的工作原理和主要特点是什么？

3．说明电容式严厉、加速度、荷重、位移传感器的组成、原理及主要特点。

作业题

1．由于电容式传感器的电容量即容抗因此，该传感器具有需要输入能量的

优点和易受、稳定性的缺点。

（小；高；小；外界干扰；变差）

2．由于电容式传感器动极板移动过程中，等

原因，所以，该传感器几乎没有零漂。

（无摩擦；机械损耗很小；静电引力小）

3．由于电容式传感器的初始电容影响极其严重，这不仅会造成传输效率，灵敏度，而且会产生很大的。

（很小；分布电容；降低；变差；测量误差）

4．的耦合叫紧耦合。

在紧耦合桥路中，当w2l0c02.5时，它比非耦合电桥，

即前者的为恒值。

（百分之百；优越；灵敏度）

5．电容式传感器配用的测量电路很多，诸如和

等等。

（交流电桥；紧耦合电桥；脉冲电路；运放式电路；双T电桥电路）

6．当RL、f和E为定值时，双t电桥的比与差动式电容式传感器的成

线性关系。

该电路的灵敏度与和成正比，因此，要求高频电源必须提供、的高和高的对称方波。

（输出电压；c1-c2；f；E；稳频；稳幅；频；幅）

7．双T电桥电路具有、、，以及能

在中正常工作的特点。

（结构简单；灵敏度高；动态响应快；过载能力强；恶劣环境）

8．将非电量压力转换为的传感器，成为电容式压力传感器，一般采用电容传感器，，配用为测量电路。

（电容变化；变隙；双T电桥电路）

9．对定型的电容式压力传感器而言，其灵敏度为，即传感器具有（常数；

线性）

10．各中加速度传感器都采用，将被测加速度变换成或者，

而后再通过传感器转换成相应的。

电容式传感器的主要特点是、。

（弹簧-质量系统；力；位移量；电参量；频率响应快；量程范围大）

11．由于电容式荷重传感器具有测量误差、受接触面影响小和温度漂移可补偿到程度等优点，因此它不仅被广泛地应用于和的检测，而且在自动检测和控制系统中也常来作发送器。

（小；很小；地球物理;表面状态；位置信号）

12．差动式面积电容式传感器的主要优点是。

（线性

范围