机械工程测试技术复习指南总结1.doc

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机械工程测试技术复习指南

题型及分值构成

题型

判断题

选择题

填空题

名词解释

简答题

计算题

论述题

分值×题量

1×10

2×10

1×20

2.5×4

5×4

5×2

10×1

覆盖知识点（以PPT为主，但原则上书中的提法与PPT略有区别时，两种提法都有效）

与测量误差相关的各种概念（判断、填空）

绝对误差：

是示值与被测量真值之间的差值。

设被测量的真值为L0,测量值或示值为x，则绝对误差Δx为

相对误差:

是绝对误差与真值或实际值之比，即

引用误差:

由相对误差演变过来的，若设仪表的量程为A,其表达式如下：

静态误差；在被测量不随时间变化时所产生的测量误差

系统误差：

在相同的条件下多次测量同一量时，误差的绝对值和符号保持恒定，或在条件改变时，与某一个或几个因素成函数关系的有规律的误差，称为系统误差。

随机误差：

服从统计规律的误差，又称为偶然误差。

粗大误差：

一种显然与实际值不符的误差，也称为过失误差。

不同精度等级的仪器的选取（计算）:

不同精度等级仪器的选取：

在选用仪表时应兼顾精度等级和量程，通常希望示值落在仪表满量程值的2/3以

各种温度制间的转换（选择）：

热电阻的特性（判断）热敏电阻的分类及应用（选择，填空）：

温度特性：

热敏电阻按照其温度系数可分为负温度系数热敏电阻（NTC）、

正温度系数热敏电阻（PTC）和临界温度系数热敏电阻（CTR）。

NTC热敏电阻,在测温范围内，NTC的阻值随温度的升高而降低。

PTC热敏电阻,在测温范围内，PTC的阻值随温度的升高而增加。

CTR热敏电阻,在临界温度附近电阻值随温度的增加而急剧下降。

热敏电阻的应用

温度测量、温度补偿、温度控制、过热保护

特点：

耐腐蚀、熔点高，阻值较大

热电阻和集成式温度传感器的测温范围（选择）：

热电阻：

铂热电阻-200~850℃和铜热电阻-50～150℃集成式温度传感器的测温范围-50～150℃

分度值的所表达的含义（选择），在计量器具的刻度标尺上，最小格所代表的被测尺寸的数值叫做分度值，分度值又称刻度值。

如:

温度计的分度值是指相邻的两条刻线（每一小格）表示的温度值,记录分度值也要有单位。

测量工具:

如刻度尺的最小间距，所表示的长度

铂电阻的接线方式与功能原理（简答）

四线制接线工作原理：

是利用铂丝的电阻值随着温度的变化而变化这一基本原理设计和制作的铂电阻

在-200℃～0℃范围内，铂电阻的电阻值Rt与温度t的关系为：

Rt=R0[1+At+Bt2+C（t-100）t2]

2.在0℃～850℃范围内，Rt与温度t的关系为：

Rt=R0（1+At+Bt2）其中Rt——温度为t℃时铂电阻的电阻值；R0——0℃时铂电阻的电阻值；A、B、C分别为常数，其数值为：

A=3.90802×10-3B=-5.802×10-7C=4.27350×10-12

热电偶的冷端补偿（包括实验室用接线方式及各部分导线的属性）

补偿电桥：

铜电阻与其他桥电阻在20度时相等，电桥平衡；温度变化，铜电阻变化使电桥不平衡，补偿冷端温度的变化。

（参考书P43~44）解决办法：

工程中采用一种补偿导线。

在0～100℃温度范围内，要求补偿导线和所配热电偶具有相同的热电特性。

（简答）

电容式传感器的分类，特点与各自的应用场合（判断，选择）

变极距式特点为：

初始极距小，灵敏度高非线性（缺点）行程较小（两块极板短路）

变面积式特点:

变面积式电容传感器的输出特性是线性的，灵敏度是常数。

这一类传感器多用于检测直线位移、角位移、尺寸等参量。

变介电常数式

位置传感器的分类:

直线式和旋转式

区别：

:

若位置传感器所测量的对象就是被测量本身，即用直线式传感器测直线位移，用旋转式传感器测角位移，则该测量方式为直接测量。

绝对式与增量式光电编码器的工作原理（选择、判断）

在增量式测量中，移动部件每移动一个基本长度单位，位置传感器便发出一个测量信号，此信号通常是脉冲形式。

这样，一个脉冲所代表的基本长度单位就是分辨力，对脉冲计数，便可得到位移量。

增量式位置传感器必须有一个零位标志，作为测量的起点标志。

若测量中途断电，增量式位置传感器将丢失移动部件的绝对位置数据。

而在绝对式测量中，每一被测点都有一个对应的编码，常以二进制数据形式来表示。

绝对式测量即使断电之后再重新上电，也能读出当前位置的数据。

典型的绝对式位置传感器有绝对式角编码器。

分辨率的计算（计算）及测量转速时的应用（计算）对于ADC而言，分辨率表示输出数字量变化一个相邻数码所需输入模拟电压的变化量。

具体定义为，满量程电压与2n的比值，其中n为ADC的位数。

由于ADC分辨率的高低取决于位数的多少，因此，通常也以ADC的位数来表示分辨率。

光栅的分类（填空）：

物理光栅和计量光栅

透射式与反射式光栅的区别（判断）

反射式光栅的结构：

使用不锈钢作基体，在其上用化学方法制出黑白相间的条纹，形成反光区和不反光区

透射式光栅的结构：

用光学玻璃做基体并镀铬，在其上均匀地刻划出间距、宽度相等的条纹，形成连续的透光区和不透光区

霍尔传感器的原理（判断），

霍耳效应:

半导体或金属薄片置于磁场中，当有电流（与磁场垂直的薄片平面方向）流过时，在垂直于磁场和电流的方向上产生电动势，这种现象称为霍耳效应。

霍尔集成电路的分类（填空）：

线性型和开关型

电涡流形成的原理（填空）

形成电涡流必须具备的两个条件：

存在交变磁场，导电体处于交变磁场中

光电效应的分类与各自的特点（判断、填空），

外光电效应在光线作用下，电子逸出物体表面的现象，称为外光电效应，如光电管、光电倍增管等。

内光电效应在光线作用下，物体的电阻率改变的现象，称为内光电效应，如光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管、光敏晶闸管等。

光生伏特在光线作用下，物体产生一定方向电动势的现象，称为光生伏特现象，如光电池（属于对感光面入射光点位置敏感的器件）等。

光敏二极管与晶体管的特点与应用（判断，填空），

光敏二极管的结构与一般二极管相似、光敏二极管在电路中一般是处于反向工作状态。

在没有光照射时，反向电阻很大，反向电流很小，这反向电流称为暗电流，当光照射在PN结上，光子打在PN结附近，使PN结附近产生光生电子和光生空穴对，它们在PN结处的内电场作用下作定向运动，形成光电流。

光的照度越大，光电流越大。

光敏二极管在不受光照射时处于截止状态，受光照射时处于导通状态。

晶体管的特点与应用

光敏晶体管与一般晶体管很相似，具有两个PN结，只是它的发射极一边做得很大，以扩大光的照射面积。

大多数光敏晶体管的基极无引出线，当集电极加上相对于发射极为正的电压而不接基极时，集电结就是反向偏压，当光照射在集电结时，就会在结附近产生电子—空穴对，光生电子被拉到集电极，基区留下空穴，使基极与发射极间的电压升高，这样便会有大量的电子流向集电极，形成输出电流，且集电极电流为光电流的β倍，所以光敏晶体管有放大作用。

光电流光敏二极管一般只有几微安到几百微安，而光敏三极管一般都在几毫安以上，至少也有几百微安，两者相差十倍至百倍。

光敏二极管与光敏三极管的暗电流则相差不大，一般都不超过1uA。

响应时间光敏二极管的响应时间在100ns以下，而光敏三极管为5～10us。

因此，当工作频率较高时，应选用光敏二极管；只有在工作频率较低时，才选用光敏三极管。

输出特性光敏二极管有很好的线性特性，而光敏三极管的线性较差

光敏电阻的应用（选择）

A/D转换器的分辨率（计算）；

.分辨率（Resolution）——对于ADC而言，分辨率表示输出数字量变化一个相邻数码所需输入模拟电压的变化量。

具体定义为，满量程电压与2n的比值，其中n为ADC的位数。

由于ADC分辨率的高低取决于位数的多少，因此，通常也以ADC的位数来表示分辨率。

仪器电流输出与电压输出的应用场合（填空），

集电极开路输出的理解（选择）

OC门电路的输出级是一个集电极开路的晶体管。

在搭建电路时，OC门输出端必须外加一个接至正电源的负载才能正常工作，负载正电源+U可以比TTL电路的UCC高出很多（方便用于电平转换）。

电磁继电器的应用电路（简答）

霍尔传感器作为电流传感器使用时的工作原理（简答）

将被测电流的导线穿过霍尔电流传感器的检测孔。

当有电流通过导线时，在导线周围将产生磁场，磁力线集中在铁心内，并在铁心的缺口处穿过霍尔元件，从而产生与电流成正比的霍尔电压。

半导体应变的原理（选择）

名词解释

传感器:

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关系的、便于应用的某种物理量的测量装置。

系统误差:

在相同的条件下多次测量同一量时，误差的绝对值和符号保持恒定，或在条件改变时，与某一个或几个因素成函数关系的有规律的误差，称为系统误差。

测定值的总体平均值A与测定值真值L0之差被定义为系统误差。

集肤效应:

导体中产生的电涡流i2在金属导体的纵深方向并不是均匀分布的，而只集中在金属导体的表面，这称为集肤效应

电涡流效应:

金属导体置于变化的磁场中时，导体表面就会有感应电流产生。

电流的流线在金属体内自行闭合，这种由电磁感应原理产生的旋涡状感应电流称为电涡流，这种现象称为电涡流效应。

热电效应：

两种不同材料的导体（或半导体）组成一个闭合回路，当两接点温度T和T0不同时，则在该回路中就会产生电动势的现象。

莫尔条纹:

是指当光栅与光栅的线纹相交一个微小的夹角，由于挡光效应或光的衍射，这是在与光栅线纹大致垂直的方向上即俩刻线夹角的二等分线处，产生明暗相间的条纹。

半导体压阻效应:

指应力作用下半导体电阻率的变化。

光电效应:

当光线照射物体时，可看作一串具有能量E的光子轰击物体，如果光子的能量足够大，物质内部电子吸收光子能量后，摆脱内部力的约束，发生相应电效应的物理现象，称为光电效应。

（以下材料仅供参考，如有差错或不足处自行解决，）