整理哈理工荣成学院检测与转变换技术考题第一学期.docx
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整理哈理工荣成学院检测与转变换技术考题第一学期
哈理工荣成学院检测与转变换技术考题（2012~2013）
一.选择
1）将超声波（机械振动波）转换成电信号是利用压电材料的___C___；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___D___。
A.应变效应 B.电涡流效应 C.压电效应D.逆压电效应
2）在实验室作检验标准用的压电仪表应采用___D___压电材料；能制成薄膜，粘贴在一个微小探头上、用于测量人的脉搏的压电材料应采用___C___；用在压电加速度传感器中测量振动的压电材料应采用__B____。
A.PTC B.PZT C.PVDF D.SiO2
3）光敏二极管属于B ，光电池属于C 。
A．外光电效应B．内光电效应C．光生伏特效应
4）下列哪一种传感器的输入输出特性是非线性的？
（）
A变面积式电容传感器B变极距式电容传感器
C变介质式电容传感器D螺管式自感传感器
1、1、以下哪一种情况可能产生随机误差？
A测量人员的粗心大意
B检测装置的指示刻度不准
C许多因素微小变化的总和
D传感器的不稳定
2、2、下列四个选项中，关于相对误差特征正确的是
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
4、下列传感器的应用中哪个适合高频反射式涡流传感器？
A金属材料内部缺陷的检测B金属工件表面光洁度的测定
C金属材料厚度测量D金属材料内部杂质的检测
5、下列温度传感器中，测量温度范围较大的是
A热电偶B铜热电阻
C半导体热敏电阻D铂热电阻
6、下列哪一种传感器的输入输出特性是非线性的？
A变面积式电容传感器B变极距式电容传感器
C变介质式电容传感器D螺管式自感传感器
7.下列温度测量中哪一种热惯性小，适合温度的快速测量？
A用热电偶测量温度
B用温度计测量温度
C用铜热电阻测量温度
D用铂热电阻测量温度
8、用下哪一种检测方法的灵敏度高？
A采用差动电桥B采用电流源供电
C采用有源电路D采用双差电桥
1、以下哪种测量仪器的分辨率是和灵敏度有关的？
（）
A.数字天平；B.数字式电流表；C.指针式电流表；D.数字式电压表。
4、以下什么传感器适合精度高、可靠性好的温度测量?
（）
A.热敏电阻；B.铜热电阻；C.铂热电阻；D.热电偶。
5、对于下面哪种传感器我们在应用时要考虑其不等位电势的补偿?
（）
A.霍尔传感器；B.热电阻传感器；
C.涡流传感器；D.热电温度传感器。
6、下列传感器中哪一个不是进行物理效应的传感器（）？
A.光敏传感器；B.声敏传感器；C.热敏传感器；D.味敏传感器。
7、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。
（）
A.单臂电桥；B.差动电桥；C.双差动电桥；D.相对臂电桥。
10、下列哪种热敏电阻适合做温度升高电阻值降低的温度补偿元件（）？
A.NTC型热敏电阻；B.PTC型热敏电阻；C.CTR型热敏电阻。
11、电桥测量电路的作用是把传感器的参数变化转为（）的输出。
A.电阻；B.电容；C.电压；D.电荷。
13、热电偶的热电效应主要是把温度变化转化为什么参数变化？
（）
A.电阻变化；B.电势变化；C.电容变化；D.电感变化。
14、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/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。
16、电磁炉主要是应用了下面哪种技术？
（）
A.微波；B.电涡流；C.热电式；D.红外。
23、关于绝对误差特征不正确的描述是
A.是测量示值与被测量真值之间的差值；B.量纲与被测量有关；
C.能反映误差的大小和方向；D.能反映测量工作的精细程度26、下列温度传感器中，灵敏度最高的是：
A.铂热电阻；B.铜热电阻；
C.半导体热敏电阻；D.热电偶。
27、下列哪一种传感器适合微小位移测量？
A.变面积式电容传感器；B.变极距式电容传感器；
C.变介质式电容传感器；D.螺管式自感传感器。
28、下列温度测量中哪一种精度高？
A.用水银温度计测量温度；B.用热电偶测量温度；
C.用热敏电阻测量温度；D.用铂热电阻测量32、以下哪一种情况可能产生随机误差？
A.测量人员的粗心大意；B.检测装置的指示刻度不准；
C.许多因素微小变化的总和；D.传感器的不稳定。
38、下列温度测量中哪一种热惯性小，适合温度的快速测量？
A.用热电偶测量温度；B.用温度计测量温度；
C.用铜热电阻测量温度；D.用铂热电阻测量温度。
二.填空题
1.热电偶电动势由_______电动势和接触电动势两部分组成。
2..通常传感器由＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿部分组成，
是能把外界＿＿＿＿＿＿＿＿转换成＿＿＿＿＿＿＿＿器件和装置。
3.金属丝在外力作用下发生机械形变时它的电阻值将发生变化，这种现象
称＿＿＿＿＿＿效应；固体受到作用力后电阻率要发生变化，这种现象
称＿＿＿＿＿效应。
直线的电阻丝绕成敏感栅后长度相同但应变不同，圆
弧部分使灵敏度K下降了，这种现象称为＿＿＿＿＿＿＿效应。
4、光电传感器的理论基础是光电效应。
通常把光线照射到物体表面后产生的光电效应分为三类。
第一类是利用在光线作用下光电子逸出物体表面的外光电效应,这类元件有光电管、光电倍增管；第二类是利用在光线作用下使材料内部电阻率改变的内光电效应，这类元件有光敏电阻；第三类是利用在光线作用下使物体内部产生一定方向电动势的光生伏特效应，这类元件有光电池、光电仪表。
热电偶所产生的热电势是两种导体的接触电势和单一导体的温差电势组成的，其表达式为Eab（T，To）=
。
在热电偶温度补偿中补偿导线法（即冷端延长线法）是在连接导线和热电偶之间，接入延长线，它的作用是将热电偶的参考端移至离热源较远并且环境温度较稳定的地方，以减小冷端温度变化的影响。
5.压磁式传感器的工作原理是：
某些铁磁物质在外界机械力作用下，其内部产生机械压力，从而引起极化现象，这种现象称为正压电效应。
相反，某些铁磁物质在外界磁场的作用下会产生机械变形，这种现象称为负压电效应。
（2分）
6传感器是能感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置，传感器通常由直接响应于被测量的敏感元件和产生可用信号输出的转换元件以及相应的信号调节转换电路组成。
7、热电偶所产生的热电热是由两种导体的接触电热和单一导体的温差电热组成。
8压磁式传感器的工作原理是：
某些铁磁物质在外界机械力作用下，其内部产生机械压力，从而引起极化现象，这种现象称为正压电效应。
相反，某些铁磁物质在外界磁场的作用下会产生机械变形，这种现象称为负压电效应。
（2分）
9、电阻应变片式传感器按制造材料可分为①_金属_材料和②____半导体__体材料。
它们在受到外力作用时电阻发生变化，其中①的电阻变化主要是由_电阻应变效应形成的，而②的电阻变化主要是由温度效应造成的。
半导体材料传感器的灵敏度较大。
10.磁电式传感器是利用导体和磁场发生相对运动而在导体两端产生感应电势的。
而霍尔式传感器为霍尔元件在磁场中有电磁效应（霍尔效应）而输出电势的。
霍尔式传感器可用来测量电流，磁场，位移，压力。
（6分）
11.测量系统的静态特性指标通常用输入量与输出量的对应关系来表征（5分）
12.按误差的表示方法对误差进行分类，可以分为：
__绝对误差__和_相对误差__.
13.通常，传统的传感器是由_敏感元件_、_转换元件_及_测量电路_组成。
6.按测量误差的性质对误差进行分类，可以分为：
_系统误差_,_随机误差_,和__粗大误差__.7.传感器的输出信号有很多形式，如：
_电压_、_电流_、__频率和脉冲_等。
三、名词解释（不考,但可能出简答题）
1、传感器
2、直接测量法
3、霍尔效应
4、内光电效应
5、中间导体定律
6、压电效应
7、测量方法
1.可以进行位移测量的传感器有光纤传感器、差动变压器、电阻传感器；
2.可以完成温度测量的有热电偶、热敏电阻；热释电；
3.半导体式传感器是磁敏、霍尔元件、气敏传感器、压阻传感器；
4.光电传感器有光电耦合器、色敏传感器、光纤传感器、光电二极管；
5.用于磁场测量的传感器霍尔器件、磁敏晶体管；
6.进行振动（或加速度）测量的传感器磁电传感器、压电传感器；
7.利用物体反射进行非电量检测的传感器超声波传感器、红外传感器；
1.可以进行位移测量的传感器有光纤传感器、差动变压器、电阻传感器；
2.可以完成温度测量的有热电偶、热敏电阻；热释电；
3.半导体式传感器是磁敏、霍尔元件、气敏传感器、压阻传感器；
4.光电传感器有光电耦合器、色敏传感器、光纤传感器、光电二极管；
5.用于磁场测量的传感器霍尔器件、磁敏晶体管；
6.进行振动（或加速度）测量的传感器磁电传感器、压电传感器；
7.利用物体反射进行非电量检测的传感器超声波传感器、红外传感器；
名词解释
1、间接测量法
2、半导体压阻效应
3、涡流效应
4、电容式传感器
5、中间温度定律
6、外光电效应
7、灵敏度
1、在使用仪表或传感器进行测量时，首先对与测量有确定函数关系的几个量进行测量，将被测量代入函数关系式，经过计算得到所需的结果的测量方法。
2、沿一块半导体某一轴向施加一定应力时，除了产生一定应变外，材料的电阻率也要发生变化的现象。
3、金属导体置于变化着的磁场中，导体内就会产生感应电流，这种电流想水中漩涡那样在导体内转圈的现象。
4、以电容器作为敏感元件，将被测物理量的变化转换为电容量变化的传感器。
5、指热电偶回路两接点（温度为T、T0）间热电动势，等于热电偶在温度为T、Tn时的热电动势与在温度为Tn、T时的热电动势的代数和。
6、在光线照射是，物体内的电子溢出物体表面的现象。
7、传感器在稳态标准条件下，输出变化对输入变化的比值。
四简答题
1.简述热电偶的工作原理。
（6分）
答：
热电偶的测温原理基于物理的“热电效应”。
所谓热电效应，就是当不同材料的导体组成一个闭合回路时，若两个结点的温度不同，那么在回路中将会产生电动势的现象。
两点间的温差越大，产生的电动势就越大。
引入适当的测量电路测量电动势的大小，就可测得温度的大小。
2以石英晶体为例简述压电效应产生的原理。
（6分）
答：
石英晶体在沿一定的方向受到外力的作用变形时，由于内部电极化现象同时在两个表面上产生符号相反的电荷，当外力去掉后，恢复到不带电的状态；而当作用力方向改变时，电荷的极性随着改变。
晶体受力所产生的电荷量与外力的大小成正比。
这种现象称为正压电效应。
反之，如对石英晶体施加一定变电场，晶体本身将产生机械变形，外电场撤离，变形也随之消失，称为逆压电效应。
石英晶体整个晶体是中性的，受外力作用而变形时，没有体积变形压电效应，但它具有良好的厚度变形和长度变形压电效应。
3简述电阻应变片式传感器的工作原理（6分）
答：
电阻应变片的工作原理是基于电阻应变效应，即在导体产生机械变形时，它的电阻值相应发生变化。
4简述霍尔电动势产生的原理。
（5分）
答：
一块半导体薄片置于磁感应强度为B的磁场（磁场方向垂直于薄片）中，当有电流I流过时，电子受到洛仑兹力作用而发生偏转。
结果在半导体的后端面上电子有所积累。
而前端面缺少电子，因此后端面带负电，前端面带正电，在前后端面形成电场，该电场产生的力阻止电子继续偏转当两力相平衡时，电子积累也平衡，这时在垂直于电流和磁场的方向上将产生电场，相应的电势称为霍尔电势UH。
5、分析应变片式传感器在使用单臂电桥测量电路时由于温度变化而产生测量误差的过程。
（10分）
答：
在外界温度变化的条件下，由于敏感栅温度系数
及栅丝与试件膨胀系数（
）之差异性而产生虚假应变输出有时会产生与真实应变同数量级的误差。
6、什么叫做热电动势、接触电动势和温差电动势？
说明势电偶测温原理及其工作定律的应用。
分析热电偶测温的误差因素，并说明减小误差的方法（10分）
答：
热电动势：
两种不同材料的导体（或半导体）A、B串接成一个闭合回路，并使两个结点处于不同的温度下，那么回路中就会存在热电势。
因而有电流产生相应的热电势称为温差电势或塞贝克电势，通称热电势。
接触电动势：
接触电势是由两种不同导体的自由电子，其密度不同而在接触处形成的热电势。
它的大小取决于两导体的性质及接触点的温度，而与导体的形状和尺寸无关。
温差电动势：
是在同一根导体中，由于两端温度不同而产生的一种电势。
热电偶三定律
a中间导体定律
热电偶测温时，若在回路中插入中间导体，只要中间导体两端的温度相同，则对热电偶回路总的热电势不产生影响。
在用热电偶测温时，连接导线及显示一起等均可看成中间导体。
b中间温度定律
任何两种均匀材料组成的热电偶，热端为T，冷端为
时的热电势等于该热电偶热端为T冷端为
时的热电势与同一热电偶热端为
，冷端为
时热电势的代数和。
应用：
对热电偶冷端不为
时，可用中间温度定律加以修正。
热电偶的长度不够时，可根据中间温度定律选用适当的补偿线路。
c参考电极定律
如果A、B两种导体（热电极）分别与第三种导体C（参考电极）组成的热电偶在结点温度为（T，
）时分别为
，
，那么爱相同温度下，又A、B两热电极配对后的热电势为
：
a
恒温法b计算修正法（冷端温度修正法）c仪表机械零点调整法
d热电偶补偿法e电桥补偿法f冷端延长线法
7
答：
霍尔组件可测量磁场、电流、位移、压力、振动、转速等。
霍尔组件的不等位电势是霍尔组件在额定控制电流作用下，在无外加磁场时，两输出电极之间的空载电势，可用输出的电压表示。
温度补偿方法：
a分流电阻法：
适用于恒流源供给控制电流的情况。
b电桥补偿法
8直流电桥和交流电桥有何区别？
直流电桥的平衡条件是什么？
应变片式电阻传感器、自感式、互感式、涡流式、电容式、热电阻式传感器分别可采用哪种电桥作为测量电路？
答：
根据电源不同分为直流和交流电桥。
直流电桥优点：
高稳定度直流电源容易获得，电桥平衡电路简单，传感器至测量仪表的连接导线分布参数影响小。
但是后续要采用直流放大器，容易产生零点漂移，线路也较复杂。
交流电桥在这些方面都有改进。
直流电桥平衡条件：
R1/R2=R3/R4，R1R4=R2R3。
9光电池的工作原理，指出它应工作在电流源还是电压源状态。
答：
光电池是基于光生伏特效应制成的，是自发电式；是有源器件。
它有较大面积的P一N结，当光照射在P一N结上时则在结的两端出现电动势。
它应工作在电压源状态。
10电效应可分为哪三种类型，简单说明传感器的原理并分别列出以之为基础的光电传感器。
答：
光电效应可分为：
a）外光电效应：
指在光的照射下，材料中的电子逸出表面的现象。
光电管及光电倍增管均属这一类。
它们的光电发射极，即光明极就是用具有这种特性的材料制造的。
b）内光电效应：
指在光的照射下，材料的电阻率发生改变的现象。
光敏电阻即属此类。
c）光生伏特效应：
利用光势垒效应，光势垒效应指在光的照射下，物体内部产生一定方向的电势。
光电池是基于光生伏特效应制成的，是自发电式有源器件。
a）压电式传感器的前置放大器的作用是什么？
电压式与电荷式前置放大器各有何特点？
答：
作用是将输出电压放大，并与输入电压或输入电流成正比。
电压放大器将压电式传感器的高输出阻抗经放大器变换为低阻抗输出，并将微弱的电压信号进行适当放大，但其所接配的压电式传感器的电压灵敏度将随电缆分布电容及传感器自身电容的变化而变化，而且电缆的的更换得引起重新标定的麻烦。
电荷放大器是一种具有深度电容负反馈的高增益运算放大器，其虽然允许使用很长的电缆，并且电容Ce变化不影响灵敏度，但它比电压放大器价格高，电路较复杂，调整也比较困难。
五计算
11
设7次测量某物体的长度，其测量的结果分别为：
9.810.010.19.910.210.115厘米，若忽略粗大误差和系统误差，试求在99.73%的置信概率下，对被测物体长度的最小估计区间。
答：
忽略最后一个值，平均值
，
，
则最小估计区间
。
零散知识
1什么是传感器在检测系统中的地位和作用答案“能够感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件和装置”。
感器处于研究对象与测试系统的接口位置，即检测与控制之首。
传感器是感知、获取与检测信息的窗口，一切科学研究与自动化生产过程要获取的信息都要通过传感器获取并通过它转换成容易传输与处理的电信号，其作用与地位特别重要。
2传感器由哪几部分组成？
答案组成——由敏感元件、转换元件、基本电路组成；
3何为电阻应变效应？
怎样利用这种效应制成应变片？
答案导体在受到拉力或压力的外界力作用时，会产生机械变形，同时机械变形会引起导体阻值的变化，这种导体材料因变形而使其电阻值发生变化的现象称为电阻应变效应。
当外力作用时，导体的电阻率
、长度
、截面积
都会发生变化，从而引起电阻值
的变化，通过测量电阻值的变化，检测出外界作用力的大小。
4答：
金属导体应变片的电阻变化是利用机械形变产生的应变效应，对于半导体而言，应变传感器主要是利用半导体材料的压阻效应。
金属电阻丝的灵敏系数可近似写为
，即
；半导体灵敏系数近似为
≈50～100。
5什么是压电效应？
什么是正压电效应和逆压电效应？
6答：
某些电介质在沿一定的方向受到外力的作用变形时，由于内部电极化现象同时在两个表面上产生符号相反的电荷，当外力去掉后，恢复到不带电的状态；而当作用力方向改变时，电荷的极性随着改变。
晶体受力所产生的电荷量与外力的大小成正比。
这种现象称为正压电效应。
如对晶体施加一定变电场，晶体本身将产生机械变形，外电场撤离，变形也随之消失，称为逆压电效应
7说明为什么电感式传感器只适合测量微小位移。
8什么是霍尔效应？
答：
通电的导体（半导体）放在磁场中，电流与磁场垂直，在导体另外两侧会产生感应电动势，这种现象称霍尔效应。
9霍尔元件常用材料有哪些？
为什么不用金属做霍尔元件材料？
1）任何材料在一定条件下都能产生霍尔电势，但不是都可以制造霍尔元件。
只有半导体材料适于制作霍尔元件。
又因一般电子迁移率大于空穴的迁移率，所以霍尔元件多采用N型半导体制造。
2）应用环境质量标准时，应结合环境功能区和环境保护目标进行分级。
2）金属材料电子浓度虽然很高，但电阻率很小很小，使霍尔电势
很小，因此不适于做霍尔元件材料
10霍尔元件不等位电势产生的原因有哪些？
霍尔电势不为零的原因是，霍尔引出电极安装不对称，不在同一等电位面上；激励电极接触不良，半导体材料不均匀造成电阻率
不均匀等原因。
3.评估环境影响的价值（最重要的一步）：
采用环境经济学的环境经济损益分析方法，对量化后的环境功能损害后果进行货币化估价，即对建设项目的环境费用或环境效益进行估价。
11什么是热电效应？
热电偶测温回路的热电动势由哪两部分组成？
由同一种导体组成的闭合回路能产生热电势吗？
答：
建设项目环境影响评价技术服务机构（以下简称“环评机构”）应当按照《建设项目环境影响评价资质管理办法》的规定申请建设项目环境影响评价资质（以下简称“环评资质”），经国家环境保护部审查合格，取得《建设项目环境影响评价资质证书》后，方可在环评证书规定的资质等级和评价和范围内从事环境影响评价技术服务。
1）两种不同类型的金属导体两端分别接在一起构成闭合回路，当两个结点有温差时，导体回路里有电流流动会产生热电势，这种现象称为热电效应。
2）热电偶测温回路中热电势主要是由接触电势和温差电势两部分组成。
为了有别于传统的忽视环境价值的理论和方法，环境经济学家把环境的价值称为总经济价值（TEV），包括环境的使用价值和非使用价值两个部分。
3）热电偶两个电极材料相同时，无论两端点温度如何变化无热电势产生。
第五章 环境影响评价与安全预评价
12解释下列有关热电偶的名词：
2）按发布权限分。
环境标准按发布权限可分为国家环境标准、地方环境标准和行业环境标准。
热电效应、热电势、接触电势、温差电势、热电极、测量端、参比端、分度表。
环境影响的经济损益分析，也称环境影响的经济评价，即估算某一项目、规划或政策所引起的环境影响的经济价值，并将环境影响的经济价值纳入项目、规划或政策的经济费用效益分析中去，以判断这些环境影响对该项目：
规划或政策的可行性会产生多大的影响。
对负面的环境影响估算出的是环境费用，对正面的环境影响估算出的是环境效益。
13试比较热电偶、热电阻、热敏电阻三种热电式传感器的特点。
答：
热电偶、热电阻、热敏电阻三种热电式传感器特点如下：
Ø
Ø环境影响的经济损益分析，也称环境影响的经济评价，即估算某一项目、规划或政策所引起的环境影响的经济价值，并将环境影响的经济价值纳入项目、规划或政策的经济费用效益分析中去，以判断这些环境影响对该项目：
规划或政策的可行性会产生多大的影响。
对负面的环境影响估算出的是环境费用，对正面的环境影响估算出的是环境效益。
热电偶可以测量上千度高温，并且精度高、性能好，这是其它温度传感器无法替代。
Ø
Ø
（2）可能造成轻度环境影响的建设项目，编制环境影响报告表，对产生的环境影响进行分析或者专项评价；热电阻结构很简单，金属热电阻材料多为纯铂金属丝，也有铜、镍金属。
金属热电阻广泛用于测量-200～+850℃温度范围，少数可以测量1000℃。
Ø
Ø同建设项目安全评价相关但又有不同的还有：
《地质灾害防治管理办法》规定的地质灾害危险性评估，《地震安全性评价管理条例》中规定的地震安全性评价，《中华人民共和国职业病防治法》中规定的职业病危害预评价等。
热敏电阻由半导体材料制成，外形大小与电阻的功率有关，差别较大。
热敏电阻用途很广，几乎所有家用电器产品都装有微处理器，这些温度传感器多使用热敏电阻。
14什么是内光电效应？
什么是外光电效应？
说明其工作原理并指出相应的典型光电器件。
15答：
当用光照射物体时，物体受到一连串具有能量的光子的轰击，于是物体材料中的电子吸收光子能量而发生相应的电效应（如电阻率变化、发射电子或产生电动势等）。
这种现象称为光电效应
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