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自动检测技术题库

第一章检测技术的基础知识

一、填空题

1．检测技术是一门以研究自动检测系统中的信息提取、信息转换以及信息处理的理论和技术为主要内容的应用技术学科。

2．一个完整的检测系统或检测装置通常由传感器、测量电路和输出单元及显示装置等部分组成。

3．传感器一般由敏感元件、转换元件和转换电路三部分组成，其中敏感元件是必不可少的。

4．在选用仪表时，最好能使其工作在不小于满刻度值2/3的区域。

5．准确度表征系统误差的大小程度，精密度表征随机误差的大小程度，而精确度则指准确度和精密度的综合结果。

6．仪表准确度等级是由系统误差中的基本误差决定的，而精密度是由随机误差和系统误差中的附加误差决定的。

7、若已知某直流电压的大致范围，选择测量仪表时，应尽可能选用那些其量程大于被测电压而又小于被测电压1.5倍的电压表。

（因为U≥2/3Umax）

二、选择题

1．在一个完整的检测系统中，完成信息采集和信息转换主要依靠A。

A．传感器B.测量电路C.输出单元

2．构成一个传感受器必不可少的部分是B。

A．转换元件B．敏感元件C．转换电路D．嵌入式微处理器

3．有四台量程均为0-600℃的测量仪表。

今要测一约为500℃的温度，要求相对误差≤2.5%，选用精度为D的最为合理。

A．5.0级B．2.5级C．2.0级D．1.5级

4．有四台量程不同，但精度等级均为1.0级的测温仪表。

今欲测250℃的温度，选用量程为C的最为合理。

A．0～1000℃B．300～500℃C．0～300℃D．0～500℃

5．某采购员分别在三家商店购买100kg大米、10kg苹果、1kg巧克力，发现缺少约0.5kg，但该采购员对卖巧克力的商店意见最大，在这个例子中，产生此心理作用的主要因素是Ｂ。

A．绝对误差B．示值相对误差C．满度相对误差D．精度等级

6．在选购线性仪器时，必须在同一系列的仪表中选择适当的量程。

这时必须考虑到应尽量使选购的仪表量程为欲测量的Ｃ左右为宜。

A．3倍B．10倍C．1.5倍D．0.75倍

7．用万用表交流电压档（频率上限为5kHz）测量100kHz、10V左右的高频电压，发现示值不到2V，该误差属于B。

用该表主流电压档测量5号电池电压，发现每次示值均为1.8V,该误差属于A。

A．系统误差B．粗大误差C．随机误差D．动态误差

8．重要场合使用的元器件或仪表，购入后需进行高、低温循环老化试验，其目的是为了Ｄ。

A．提高精度B．加速其衰老C．测试其各项性能指标D．提高可靠性能

9．电工实验中，采用平衡电桥测量电阻的阻值，是属于B测量，而用水银温度计测量水温的微小变化，是属于C测量。

A．偏位式B．零位式C．微差式

三、计算题

1．有一温度计，它的测量范围为0~200℃，精度为0.5级，求：

1）该仪表可能出现的最大绝对误差。

2）当示值分别为20℃、100℃时的示值相对误差。

2．已知待测拉力约为70N左右。

现有两只仪表，一只为0.5级,测量范围为0~500N；另一只为1.0级，测量范围为0~100N。

问选用哪一只测力仪表较好？

为什么？

3．有一台测量压力的仪表，测量范围为（0~10）Mpa,压力与仪表输出电压之间的关系为U0=a0+a1p+a2p2,式中a0=1V，a1=0.6V/Mpa，a2=-0.02V/Mpa2

求:

1）该仪表的输出特性方程;

2）该仪表的灵敏度表达式;

3）用计算法求P1=2Mpa和P2=8Mpa时的灵敏度K1、K2。

第二章电阻传感器

一、填空题

1．气泡式水平仪结构如下图所示，密封的玻璃内充入导电液体，中间保留一个小气泡。

玻璃管两端各引出一根不锈电极。

在玻璃管中间对称位置的下方引出一个不锈钢公共电极。

试填空。

1）当被测平面全完水平时，气泡应处于玻璃管的中间位置，左右两侧的不锈钢电极与公共电极之间的电阻R1、R2的阻值相同。

如果希望此时电桥的输出电压U0=0，则R1、R2、R3、R4应满足R1R3=R2R4的条件。

如果实际使用中，发现仍有微小的输出电压，则应调节RP1，使U0趋向于零。

2）当被测平面向左倾斜（左低右高）时，气泡漂向右边，R1变小，R2变大，电桥失去平衡，增大。

3）Ui应采用交流电源（直流/交流），目的是防止产生极化电解。

2．下图是汽车进气管道中使用的热丝式气体流速（流量）仪的结构示意图。

在通有干净且干燥气体、截面积为A的管道中部，安装有一根加热到200℃左右的细铂丝R1（Rt1）。

另一根相同长度的细铂丝（Rt2）安装在与管道相通、但不受气体流速影响的小室中，请分析填空。

1）当气体流速v＝0时，Rt1的温度与Rt2的温度相等，电桥处于平衡状态。

当气体介质自身的温度发生波动时，Rt1与Rt2同时感受到此波动，电桥仍然处于平衡状态，所以设置Rt2是为了起到温度补偿的作用。

2）当气体介质流动时，将带走Rt1的热量，使Rt1的温度变低，电桥失去平衡，毫伏表的示值与气体流速的大小成一定的函数关系。

图中的RP1称为调零电位器，RP2称为调满偏电位器。

3）设管道的截面积A=0.01m2,气体流速v=2m/s，则通过该管道的气体的体积流量qV=Av=0.02m3/s。

4）如果被测汽体含有水气，则测量得到的流量值将偏大（大/小），这是因为水汽的传热系数大，带走的热量多；如果Rt1、Rt2改用铜丝，会产生氧化问题。

3．下图为自动吸排油烟机原理框图，请分析填空。

1）图中气敏电阻是UL-281类型，被测汽体浓度越高，其电阻值就越小。

2）气敏电阻必须使用加热电源的原因是加速被测气体的化学吸附和电离的过程并烧去气敏电阻表面的污物，通常须将气敏电阻加热到200~300℃左右。

因此使用电池为电源、作长期监测仪表使用时，电池的消耗较大（大/小）。

3）当气温升高后，气敏电阻的灵敏度将降低（升高/降低）。

所以必须设置温度补偿电路，使电路的输出不随气温的变化而变化。

4）比较器的参考电压UR越小，检测装置的灵敏度就越高。

若希望灵敏度不要太高，可将RP往右（左/右）调节。

5）该自动吸排油烟机使用无触点的晶闸管而不用继电器来控制排气扇的原因是防止电弧。

6）由于即使在开启排气扇后器敏电阻的阻值也不能立即恢复正常，所以在声光报警电路，还应串接一只控制开关，以消除喇叭（喇叭/LED）继续烦人的报警。

4．热敏电阻按其温度系数可分为负温度系数热敏电阻（NTC）和正温度系数热敏电阻（PTC）两大类。

5．对于电阻应变片，最好和最常用的温度补偿方法是电桥补偿法，其中尤其以双臂工作（或称半桥差动）电桥补偿法最常见。

6．电阻应变片式压力传感器通常用测量电桥作为转换电路。

7．最常见的电阻应变片的基准电阻值为120Ω。

8．金属热电阻主要包括　铂　、　铜　和镍电阻等。

半导体热敏电阻主要包括PTC、NTC和CTR三种类型。

二、选择题

1．在下图中，热电阻测量转换电路调试过程的步骤是A。

若发现毫伏表的满度值大，应将RP2往E调。

A、先调节RP1，然后调节RP2B、先调节RP2，然后调节RP1

C、同时调节RP1、RP2D、上E、下F、左G、右

2．热电阻测量转换电路采用三线制是为了D。

A．提高测量灵敏度B．减小非线性误差C．提高电磁兼容性D．减小引线电阻的影响

3．电子秤中所使用的应变片应选择B应变片；为提高集成度，测量气体压力应选择D。

A．金属丝式B．金属箔式C．电阻应变仪D．固态压阻式传感器

4．应变测量中，希望灵敏度高、线性好、有温度自补偿功能，应选择C测量转换电路。

A．单臂半桥B．双臂半桥C．四臂全桥

5．在使用测谎仪时，被测试人由于说谎、紧张而手心出汗，可用D传感器来检测。

A．应变片B．热敏电阻C．气敏电阻D．湿敏电阻

6．MQN气敏电阻可测量C的TiO2气敏电阻可测量D的浓度。

A．CO2B．N2C．气体打火机车间的有害气体D．锅炉烟道中剩余的氧气

7、湿敏电阻用交流电作为激励源是为了B。

A、提高灵敏度B防止产生极化、电解作用C减小交流电桥平衡难度

三、计算题

1．有一额定荷重为20000的等截面空心圆柱荷重传感器，其灵敏度为2mV/V，桥路电压为12V,

求：

1）在额定荷重时的输出电压UOM

2）当承载荷重5000N时的输出电压

3）若在额定荷重时要得到10V的输出电压，放大器的放大倍数为多少倍？

2．铜热电阻的阻值Rt与温度t的关系在0~150℃范围内可用下式近似表示：

Rt≈R0（1+αt）

3、已知：

0℃时铜热电阻的为50Ω，温度系数约为4.28*10-3/℃，求：

1）当温度为100℃时的电阻值。

2）查铜热电阻分度表求100℃时的电阻值。

3）计算法的误差为多少欧姆？

4、以阻值

=120Ω、灵敏度系数

=2.0的电阻丝应变片与阻值同为120Ω的固定电阻组成电桥，供桥电压

=3V，并设负载电阻为∞。

问当应变量分别为2

和2000

时，单臂电桥和双臂（或称半桥差动）电桥的输出电压各为多少？

它们的电压灵敏度有何不同？

解：

（1）单臂电桥时

此时的电压灵敏度为

。

当应变为

为

时，

为

时，

（2）双臂电桥时

电压灵敏度

，当应变

为

时，

为

时，

5、采用

=120Ω、灵敏度系数

=2.0的金属电阻应变片与阻值

=120Ω的固定电阻组成电桥，供桥电压为10V。

当应变片的应变量为1000

时，若要求电桥输出电压等于10mV，问应采用何种接桥方式（设输出阻抗为无究大）？

解：

按题意，对全对称电桥总有

而

，代入上式得

从而解得

即

，这是双臂工作（或半桥差动）电桥的灵敏度，故应采用双臂工作电桥的接桥方式。

四、分析题

下图所示功率晶体管保护电路中，Rt使用的是PTC元件，试述其工作原理。

第三章电感传感器

一、填空题

1．自感式位移传感器是基于电磁感应定律制成的，它能够把被测位移的变化转换成_电感_的变化，实践中常采用_差动_结构。

2．差动变压器能将被测位移转换成传感器线圈的_互感_变化量，其次级为差动_结构。

3．下图是差动变压器式振动幅度测试试传感器示意图。

请分析其测量振幅的原理，并填空。

当振动体因振动而向左位移时，由于衔铁惯性较大，所以留在原来的位置，基本不动，所以相对于差动变压器线圈而言，相当于向右移动。

N1与N21之间互感量M1减小，所以

变小。

而N1与N22之间的互感量M2增大，所以

变大。

，其绝对值与振动的幅值（幅值x/速度v/加速度α）成正比，而相位与Ui同相（同相/反相）。

反之，当振动体向右位移时，衔铁向左位移，

与

反相。

4．生产布料的车间用下图来检测和控制布料卷取过程中的松紧程度。

请分析填空。

当卷取辊转动太快时，布料的张力将增大（增大/减小）。

导致张力辊向上（上/下）位移。

使差动变压器的衔铁不再处于中间位置。

N21与N1之间的互感量M1增加（增加/减小），N22与N1的互感量M2减小。

因此

增大（增大/减小），

减小，经差动检波之后的U0为负（负/正）值，去控制伺服电动机，使它的转速变慢（快/慢），从而使张力恒定。

二、选择题

1．希望线性范围为±1㎜，应选择线圈骨架长度为B左右的螺线管式自感传感器或差动变压器。

A．2㎜B．20㎜C．400㎜D．1㎜

2．自感传感器或差动变压器采用相敏检波电路最重要的目的是为了情况C。

A．加长线圈的长度从而增加线性范围B．将输出的交流信号转换成直流信号

C．使检波后的直流电压能反映检波前交流信号的相位和幅度

3.用差动变压器测量较大的线位移时，若只要求测量位移的大小而不必辨明方向，最简单的信号处理方法是用作为测量电路，若既要求测知位移大小，又要辨明方向，则一般采用。

（C）

A．整流电路整流电路B．高频载波调制电路差动整流电路;

C．整流电路相敏检波电路D．相敏检波电路整流电路

4．希望远距离传送信号，应选用具有D输出的标准变送器。

A．0~2VB．1~5VC．0~10mAD．4~20mA

第四章电涡流式传感器第五章电容式传感器

第六章压电式传感器

二、填空题

1．电容式传感器分为变极距型、变面积型和变介电常数型三种。

2．变间隙型电容传感器一般用来测量微小的线位移（0.01um至终点几um）；变面积型电容传感器一般用于测量较大的线移位或角位移；变介电常数型电容传感器一般用于测量固体或液体的物位以及各种介质湿度、密度的测定。

3．为提高电容传感器的灵敏度，减小测量误差，其桥式测量电路一般采用差动接法。

4．电容式物位计利用被测物与空气介电常数的不同进行物位检测的，它能够把物位的变化转换成电容量的变化。

5．常用压电材料分压电晶体和压电陶瓷两大类，其中应用最普遍的是压电陶瓷。

6．若石英晶体片受X轴向压力时电荷的上表面为正，下表面为负，则当其受Y轴向拉力时的电荷为上正下负。

7．压电式传感器最主要用途是用来测量机械振动和加速度

8．绝对压力以真空为参考点，而表压（或相对压力）以环境大气压为参考点。

9．电阻应变片式压力传感器通常用测量电桥作为转换电路。

10．压电式压力传感器的转换电路中都有前置放大器，其作用是信号放大和阻抗变换。

11．电容传感器中消除和减小边缘效应的方法是：

在结构上增设防护电极。

12．下图（P140图7-25）是振动式粘度计的原理示意图。

导磁的悬臂梁6与铁心3组成激振器。

压电片4粘贴于悬臂梁上，振动板7固定在悬臂梁的下端，并插入到被测粘度的粘性液体中。

请填空。

1）当励磁线圈接到10Hz左右的交流激励源上时，电磁铁心产生20Hz（两位的激励频率）的交变磁场，并对悬梁臂产生交变吸力。

由于它的上端被固定，所以它将带动振动板7在粘性液体里来回振动。

2）液体的粘性越高，对振动板的阻力就越大，振动板的振幅就越小，所以它的加速度

就越小。

因此质量块5对压电片4所施加的惯性力

就越小，压电片的输出电荷量或电压u0就越小。

压电片的输出反映了液体的粘度。

3）该粘度计的缺点是与温度t有关。

温度升高，大多数液体的粘度会下降，所以将带来测量误差。

13．电涡流测厚仪是基于电涡流效应制成的。

14．高频反射式涡流传感器的测量范围为平面线圈外径的1/3~1/5。

15．低频电涡流传感器的测试频率一般选1kHz。

二、选择题

1．在两片间隙为1㎜的两块平等极板的间隙中插入C，可测得最大的电容量。

A．塑料薄膜B．干的纸C．湿的纸D．玻璃薄片

2．已知石英晶体压电元件当受到X轴向压力时，表面电荷极性为C；则当其受到Y轴向压力时表面电荷极性为A。

A．上“-”下“+”B．上下均为“+”C．上“+”下“-”D．上下均为“-”

3．动态力传感器中，两片压电片多采用B接法，可增大输出电荷量；在电子打火机和煤气灶点火装置中，多片压电片采用A接法，可使输出电压达到上万伏，从而产生电火花。

A．串联B．并联C．既串联又并联

4．电子卡尺的分辨、率可达0.01㎜，行程可达200㎜，它的内部所采用的电容传感器型式是B。

A．变极距式B．变面积式C．变介电常数式

5．在电容传感器中，若采用调频法测量转换电路，则电路中B。

A．电容和电感均为变量B．电容是变量，电感保持不变

C．电容保持常数，电感为变量D．电容和电感均保持不变

6．自来水公司到用户家中抄自来水表数据，得到的是B。

A．瞬时流量，单位为t/hB．累积流量，单位为t或m3

B．瞬时流量，单位为kg/sD．累积流量，单位为kg

7．将超声波（机械振动波）转换成电信号是利用压电材料的A；蜂鸣器中发出“嘀……嘀……”声的压电片发声原理是利用压电材料的B。

A．压变效应B．电涡流效应C．压电效应D．逆压电效应

8．当石英晶体受压时，电荷产生在B。

A．与光轴垂直的z面上B．电轴垂直的x面上

C．与机械轴垂直的y面上D．所有的面（x、y、z）上

9．在实验室作检验标准用的压电仪表应采用D压电材料；能制成薄腊，粘帖在一个微小探头上、用于测量人的脉搏的压电材料应采用C；用在压电材料压电加速度传感器中测量振动的压电材料应采用B。

A．PTCB．PZTC．PVDFD．SiO2

10．电涡流的特点可描述为A。

A．高频趋肤、中频滞留、低频透射B．高频滞留、中频趋肤、低频透射

C．高频趋肤、中频透射、低频滞留D．高频透射、中频滞留、低频趋肤

11．欲测量镀层厚度，电涡流线圈的激励源频率约为D。

而用于测量小位移的螺线管式自感传感器以及差动变压器线圈的激励源频率通常约为B。

A．50～100HzB．1～10kHzC．10～50kHzD．100kHz～2MHz

12．电涡流接近开关可以利用电涡流原理检测出C的靠进程度。

A．人体B．液体C．黑色金属零件D．塑料零件

13．电涡流探头的外壳用B制作较为恰当。

A．不锈钢B．塑料C．黄铜D．玻璃

14．欲探测埋藏在地下的金银财宝，应选择直径为C左右的电涡流探头。

欲测量油管表面和细小裂纹，应选择直径为A左右的探头。

A．1.1mmB．2mmC．50mmD．500mm

15．电涡流探头的激励频率从100kHz提高到900kHz时，电涡流的渗透深度将D。

A．增加1倍B．增加2倍C．减少到原来的1/2D．减少到原来的1/3

三、问答、分析

1．什么说压电式传感器只适用于动态测量而不能用于静态测量？

答：

当作用在压电元件上的力是静态力时，前置放大器的输入电压等于零，其根本原因在于静态力所产生的电荷会立即通过前置放大器的输入电阻和传感器本身的漏掉，所以压电工式传感器只适用于动态测量而不能用于静态测量。

2．下图为电容式油量表的示意图，试分析回答是如何测量油箱中的油位的？

（P115图6-18）

答：

1）当油箱中无油时，电容传感器的电容量Cx=Cx0，调节匹配电容使C0=Cx0，R4=R3；并使电位器RP的滑动臂位于0点，即RP的电阻值为0。

此时，电桥满足Cx/C0=R4/R3的平衡条件，电桥输出为零，伺服电动机不转动，油量表指针偏转角θ=0。

2）当油箱中注满油时，液位上升至h处，Cx=Cx0+ΔCx，而ΔCx与h成正比，此时电桥推动平衡，电桥的输出电压U0经放大后驱动伺服电动机，再由减速箱减速后带动指针顺时针偏转，同时带动RP的滑动臂移动，从而使RP阻值增大，Rcd=R3+RP也随之增大。

当RP阻值达到一定值时，电桥又达到新的平衡状态，U0=0，于是伺服电动机停转，批针留在转角为θ处。

3）当油箱中的油位降低时，伺服电动机反转，指针逆时针偏转（示值减小），同时带动RP的滑动臂移动，使RP阻值减小。

当RP阻值达到一定值时，电桥又达到新的平衡状态，U0=0，于是伺服电动机再次停转，批针停留在θx处。

由于指针及可变电阻的滑动臂同时为伺服电动机所带动，因此，RP的阻值与θ间存在确定的对应关系，即θ正比于RP的阻值，而RP的阻值又正比于液位高度h。

因此可直接从刻度盘上读得液位高度h。

第七章超声波传感器第八章霍尔传感器

一、填空题

1．f>20kHz的声波称为超声波。

2．超声波检测是利用不同介质的不同声学特性对超声波传播的影响来探查物体和进行测量的技术。

3．超声波的波形种类包括纵波、横波和表面波三种。

4．超声波的传播速度取决于介质的弹性常数、密度和它所处的状态。

5．对霍尔式传感器进行温度补偿，最好的方法是采用恒流源供电。

二、选择题

1．B超声波能在固体、液体和气体中传播。

A．电磁波B．纵C．横D．表面

2．根据介质对超声波的吸收特性，同一频率的超声波在D中传播的距离最短。

A．水B．钢铁C．混凝土建筑物D．空气

3．可听声波的频率范围一般为C。

A．20Hz~~200HzB．20Hz~~50HzC．20Hz~~20kHzD．20Hz~~500Hz

4．超声波频率越高，A。

A．波长越短，指向角越小，方向性越好B．波长越长，指向角越大，方向性越好

C．波长越短，指向角越大，方向性越好D．波长越短，指向角越小，方向性越差

5．超声波在有机玻璃中的声速比在水中的声速A，比在钢中的声速B。

A．大B．小C．相等

6．超声波从从有机玻璃垂直射到钢板中时，A。

A．反射声压pr略小于入射声压pi，而透射声压pd大于入射声压pi

B．反射声压pr略小于入射声压pi，而透射声压pd比入射声压pi小得多

C．反射声压pr大于入射声压pi，而透射声压pd比入射声压pi小得多

D．透射能量大于入射能量

7．以下四种传感器中，属于四端元件的是C。

A．应变片B．压电晶片C．霍尔元件D．热敏电阻

8．公式EH=KHIBcosθ中的角θ是指C。

A．磁力线与霍尔薄片平面之间的夹角

B．磁力线与霍尔元件内部电流方向的夹角

C．磁力线与霍尔薄片的垂线之间的夹角

9．磁场垂直于霍尔薄片，磁感应强度为B，但磁场方向与原磁场强度相反（θ＝180°）时，霍尔电动势A，因此霍尔元件可用于测量交变磁场。

A．绝对值相同，符号相反B．绝对值相同，符号相同

C．绝对值相反，符号相同D．绝对值相反，符号相反

10．霍尔元件采用恒流源激励是为了D。

A．提高灵敏度B．减小磁感应强度C．减小不等位电势D减小温度误差

11．减小霍尔元件的输出不等电位电动势的办法时C。

A．减小激励电流B．减小磁感应强度C．使用电桥调零电位器

12．下图是霍而电流传感器的结构示意图，请分析填空。

1）夹持在铁心中的导线电流越大，根据右手定律，产生的磁感应强度B就越强，霍尔元件产生的霍尔电动势就越大。

因此该霍尔式电流传感器的输出电压与被测导线中的电流成正比。

2）由于被测导线与铁心、铁心与霍尔元件之间是绝缘的，所以霍尔式电流传感器不但能传输电流信号，而且还能起到隔离作用，使后续电路不受强电的影响，例如击穿、麻电等。

4）如果被测电流小于30A，该电流产生的磁场可能太小，可采取将被测导线缠绕几圈进行测量的措施，使穿过霍尔元件的磁场成倍地增加，以增加霍尔元件的输出电压。

判断题

1、铜热电阻可用作标准热电阻。

（×）

2．铜热电阻测温上限可达1000℃。

（×）

3、压电式传感器具有良好的高频响应性能。

（√）

4、压电式传感器既可用于动态测量也可用于静态测量。

（×）

5、电荷放大器灵敏度与电缆长度无关，而电压放大器灵敏度与电缆长度有关。

（√）

6、变极距型电容传感器通常用于测量很大的线位移。

（×）

7、变极距型电容传感器灵敏，且输出是本质线性的，因而测量范围大。

（×）

8、霍尔元件灵敏度越大越好。

（√）

9、若霍尔元件的磁场和电流同时改变方向，霍尔电势的极性将保持不变。

（√）

10、与简单式（只有一对极板）的变极距型电容传感器相比，差动式结构的灵敏度提高一倍，而线性误差大为减少。

（√）

11、凡是能够测量压力或压差的仪表，只要量程合适，皆可测量液位。

（√）

12、电容式物位计