0628《信号检测与变换》考试复习.docx
《0628《信号检测与变换》考试复习.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《0628《信号检测与变换》考试复习.docx（19页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
0628《信号检测与变换》考试复习
《信号检测与变换》考试复习指导
一、考试教材：
《电气测量》（33分）、《信号检测与转换技术》（67分）
二、考试题型：
1、真空题：
10个小题（每小题1分，共10分，电气测量4个小题）；
2、单项选择题：
5个小题（每小题2，共10分，电气测量2个小题）；
3、问答题：
4个小题（1、2小题各6分，3、4小题各9分，共30分，电气测量2个小题）；
4、分析和计算题（1、3小题各7分，2、4小题各8分，共30分，电气测量2个小题）；
5、综合能力与创新能力测试题（共20分）
三、主要知识点：
（一）、《电气测量》部分：
1、测量和计量的定义、特征和差异。
2、测量误差的分类，表示方法，消除或减少误差的方法，按引用误差如何划分仪表的准确度等级。
3、电磁式测量用的数字仪表的结构与组成。
4、根据其测量仪表量程、准确等级计算的测量产生的最大误差与仪表选择。
5、电子计数器仪表测量误差的主要来源，量化误差的计算。
6、什么是波峰因数、波形因数？
正弦波、三角波、方波等三种波形的波峰因数、波形因数分别是多少？
以及它们的有效值、平均值和峰值的相互换算。
（二）《传感器》部分：
1、传感器的定义，它是由几大部分构成以及各部的作用。
按物理原理如何分类。
2、电阻式传感器的分类，主要包括哪些传感器。
3、电阻应变片式传感器的组成，工作原理及测量应用，应变量与灵敏度的定义和计算，直流电桥测量电路的形式、灵敏度的比较、如何进行温度补偿。
4、什么是热电阻传感器？
与热电偶传感器的差别。
按材料分为哪些传感器。
半导体热电阻传感器又叫什么传感器？
常用哪些材料制成并有何特点，其阻值随温度变化分为哪三类热敏电阻？
5、气敏热电阻的结构、使用材料、工作原理，为什么都附有加热器。
P55习题18、19题。
6、电容式传感器的类型，如何提高灵敏度？
7、什么是霍尔效应？
霍尔传感器为什么使用半导体材料？
结构及特性参数，产生霍尔电势的工作原理。
霍尔传感器的驱动方式。
霍尔电势与那些因素有关？
什么是霍尔元件不等位电势？
如何补偿？
温度对霍尔元件输出电势有什么影响？
如何补偿？
8、电抗式传感器中的气隙式传感器、差动式变压器的结构和工作原理。
9、什么是外光电效应、内光电效应？
光电式传感器的工作方式。
10、热电偶的结构，热电势产生的原因及构成，对热电偶材料的要求，个基本定律的内容表述。
11、什么是压电式传感器的正压电、逆压电效应？
压电元件结构连接形式，在什么情况下使用电压放大器和电荷放大器？
12、超声波传感器的发射头、接收头的基本结构、分别利用什么原理工作。
13、光纤传感器主要有哪些应用？
要使用光纤的入射光在光纤纤芯内全反射，需要满足什么条件？
14、什么叫干扰？
产生噪声的主要原因，抵制方法。
15、接地有几种形式？
各起什么作用？
四、复习题例：
1、计量是利用技术和法制手段实现 和准确的测量。
2、电子计数器的测量误差来源主要有计数误差、___和标准频率误差三种。
3、精密度用以表示方差或随机误差的大小，准确度用以表示的大小，精确度用以表示系统误差与随机误差综合影响的大小。
4、修正值是与绝对误差的绝对值（）的值。
A、相等但符号相反；B、不相等且符号相反；C、相等且符号相同；D、不相等
5、示波器中扫描发生器产生的是（）。
A、锯齿波信号B、正弦波信号C、矩形波信号D、触发脉冲
6、用电子计数器测量一个600Hz的信号频率，采用测频（闸门时间为2S）和测周（时标为0.5μS）两种方法，试比较这两种方法由
1误差所引起的测量误差。
7、用正弦有效值刻度的均值电压表测量正弦波、方波和三角波电压，读数均为18V，求三种波形电压的均值、有效值和峰值。
8、某温度传感器的测量范围为-50～250oC，其允许的最大误差为±3oC。
问此传感器的精度等级为多少？
当测量到50oC和200oC时，其最大误差分别是多少？
选择仪表的量程时应满足什么原则？
1、通常传感器由______部分组成，是能把外界各种非电量转换成电量的器件和装置。
2、某测温系统由以下四个环节组成，各自的灵敏度为：
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，则测温系统的总灵敏度K=。
3.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 放大器。
4.红外传感器是能把转换成电量变化的装置。
5、减小霍尔元件的输出不等位电势的办法是（）。
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D、采用恒流源供电
6、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。
7、画出测试系统的组成框图，并说明各组成部分的作用。
8、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。
9、试分析图示的电动机过热保护电路原理并指出热敏电阻的特性。
10、试用霍尔元件设计一个位移传感器。
（1）用简图说明该传感器的结构，并简要说明其作用原理；
（2）写出霍尔电势与位移的关系式。
11、有一平面直线位移差动传感器，其测量电路采用变压器交流电桥，结构组成如下图所示。
电容传感器起始时a1=a2=2cm，b1=b2，极距d=2mm，极间介质为空气，测量电路u1=3sinωtV，且u=u1。
试求当动极板上输入一位移量Δx=5mm时，电桥的输出电压u0。
五、检测与转换技术复习题
一）、填空题
1、传感器是指那些被测对象的某一确定信息具有___________-功能，并使之按照一定规律转换成与之对应的____________的元器件或装置。
2、一般说来传感器应由___________、____________和其他辅助部件组成。
3、为了减小电阻式传感器半导体应变片的桥式测量电路的非线性误差，可以通过_______________、________________、_________________三种方法来改进。
4、根据被测参数的变化量，可以把电容式传感器分为________________型电容传感器,_______________型电容传感器和________________型传感器。
5、电感式传感器能够把被测量（如位移、压力、流量等）转换成线圈的__________________或________________的变化，再由测量电路转化成电流或电压变化而实现非电量到电量的转换。
6、热电式传感器是一种将____________变化转换成______________变化的装置。
7、光敏电阻在未受到光照射时的阻值称为____________，此时流过的电流称为_____________。
在受到光照射时的阻值称为________________，此时流过的电流称为________________。
8、霍尔传感器在实际应用中，由于半导体的固有特性和制造工艺的缺陷，造成测量中会引起______________误差和_______________误差，需要对其进行补偿。
9、差动式电容传感器的非线性误差比单一电容传感器的线性误差大大的____________，当陪与适当电路，其输出特性在正负33%范围内，偏离直线的误差不超过_____________。
10、一般说来传感器应由_____________、______________和其他辅助部件组成。
11、热电偶能将__________变化转换成__________变化，而热电阻则是将____________变化转成_____________的变化。
12、传感器是指那些被测对象的某一确定信息具____________功能，并使之按照一定规律转换成与之对应的______________的元器件或装置。
13、半导体温度传感器可以分为_____________和____________传感器两类。
14、在光线的作用下，物体内的电子逸出物体表面向外发射的现象称为____________，而向外发射的电子叫做__________。
基于这种____________的光电器件有_______________。
15、霍尔传感器在实际应用中，由于半导体的固有特性和制造工艺的缺陷，造成测量中会引起____________误差和_______________误差，需要对其进行补偿。
16、具有____________的介质物质称为压电材料，如________________。
17、根据仪表误差产生的原因，将仪表误差分为和两类。
18、在正弦交流电路中，电动系功率表的偏转角
与被测负载的有功功率成。
19、对称三相四线制电路用一个单相功率表，就可以测量出它的有功功率，即采用所谓的测量。
20、三表跨相法测量三相无功功率的适用范围是：
。
21、由于三相电路的接线形式不同，三相有功电能表有和电能表两种。
22、光敏二极管在电路中处于工作状态。
23、相敏电路的作用是__________________________________________。
24.磁电系列兆欧表主要用于测量，所测电阻的范围为，欧姆表的测量范围。
25、传感器的发展方向是_______、__________、____________、__________。
26.可用、和______________传感器检测温度。
27.电容传感器可测量、___________、____________和振动学等。
28.相对湿度是指，一般用百分数来表示，记作“％RH”。
29.任何电测量指示仪表的测量机构都必须包括_______、________、、________四个部分。
30、传感器通常包含和两大部分。
31、电阻应变式传感器可将转换成为与之有确定关系的,再经过测量电路转换成信号的一种装置.
32、电感式传感器利用把被测量转换为线圈的或的变化。
33、电涡流式传感器最大特点是可对被测物体进行测量。
34、压电陶瓷要作为压电传感器的测力元件在测量前必须进行处理。
35、热电偶冷端补偿方式有、等。
36、具有的介质物质称为压电材料，如。
37、光电管是利用效应而制成的，而光敏电阻则是利用效应而制成的。
38.传感器的静态特性指标有、、、。
39．在同一条件下所进行的一系列重复测量称为，被测量本身所具有的真正值称为，测量器具读数装置所指示出来的被测量数值称为。
40．绝对误差是与之间的差值，绝对误差与被测量的约定值之比，称为。
41．假设有一组等精度测量值X1,X2,…,Xn,其全体测量值的数学期望就是测量值的。
42．达依拉准则的数学表达式为。
43．电测量的指示仪表包括和两大类，测量机构中，对活动部分产生反作用力矩的装置称为。
44．磁电系测量机构中的驱动装置主要由和构成，其测量的基本量是。
45．兆欧表的结构主要是由两部分组成，即和。
46．目前我国广泛使用的工业热电偶是具有和的热电偶。
47．热电阻由、和等主要部件组成。
48．传感器根据工作原理可分为、、和电势式。
49.传感器的静态特性指标有、、、。
50.相敏电路的作用是_____________________________________________。
51.磁电系列兆欧表主要用于测量，所测电阻的范围为，欧姆表的测量范围。
52.当二压电片串联使用具q'=，u'=，宜以作为输出量。
53.电子细分的目的是_____________________________________________。
54.传感器发展的方向是__________________________________________。
55.对于SnO2气敏元件吸附还原性气体时，器件的阻值；对于烧结型半导体湿敏元件，随着湿度的增加，其阻值；％RH表示。
56、可用、、传感器检测温度。
二）、简答题
1.霍尔传感器的工作原理是什么？
2.莫尔条纹的特点是什么？
3、如何测量600伏以上的交流电压？
4、结合实际工作说明电磁系仪表的主要技术性能？
5、电测量指示仪表的测量机构必须具备哪几个基本功能?
6、结合实际工作说明电流互感器的基本工作原理。
7、何谓正压电效应？
画出压电元件的等效电路。
8.说明变隙式和变截面式自感传器的工作原理和特点。
9、下图是哪类电容式传感器并说明在外力F作用下位移a与容量变化的关系？
ε2d2d1
Fε1
a
l
10．当差动式极距变化型电容传感器的动极板相对于定极板△d＝0.75mm时，若初始电容c1＝c2＝80pF，初始距离d＝4mm，试计算其非线性误差。
若将差动电容改为单一平板电容，初始值不变，变化量相等时其非线性误差大小为？
11．试证明，如果两种导体分别与第三种导体组成的热电偶所产生的热电势已知，则此两种导体组成的热电偶的热电势就已知。
如下图所示：
T0T0T0
12、传感器的结构如图C，所示，试画出当衔铁从L1方移向L2方的过程中，电感L1、L2和输出电压
0随衔铁的移动变化情况？
（把图画于D图中，δO衔铁在正中）
13、图E所示为热电偶的实用测温电路，试证明其为平均温度的测温电路。
仪表
T0
R1R2R3ET
E1E2E3
T0T0T0
ABABAB
T1T2T3
（图E）
（其中R1、R2、R3阻值相同，三个热电偶热端温度为E1、E2、E3，而冷端温度都为T0）
14、为什么电磁系仪表既适用于直流电路，又适用子交流电路?
15．有两块直流电流表，它们的准确度等级和量限分别为
1.0级0~250mA
2.5级0~75mA
现要测量50mA的直流电流，为了减少测量误差，选用哪块表好？
为什么？
16．什么是补偿法测量？
试述其特点。
17．电位差计是如何测量电阻的？
18．变压器的电桥有何优点？
它是怎样测量三端阻抗的？
三）、计算题
1.假设电阻应变片的灵敏系数K=2，R0=120Ω。
问：
在试件承受600με时，电阻变化值ΔR=？
2．某台电动机功率为2.5KW，功率因数COSΦ=0.866，线电压为380V，若用二表功率法测其有功功率，则两只功率表的读数为多少？
3.四相同的应变电阻R1～R4，其阻值在未受力时为110Ω，K=2，用作600μm/m的传感器元件，如图2所示。
求ΔR，ΔR/R。
若用电桥测量电路，试画出相关测量电路,如电桥电源U=4V，求相应的输出U0。
如应变片所受应力减少，使相应的输出U0降至2mV，求此时的应变值。
（13分）
4.某温度传感器的测量范围为-50～250oC，其允许的最大误差为±3oC。
问此传感器的精度等级为多少？
当测量到50oC和200oC时，其最大误差分别是多少？
怎样合理选择仪表的量程？
（10分）
四）、名词解释
1、外光电效应，光电导效应。
2、霍尔效应
3．引用误差（写出计算式）
4、绝对误差，是相对误差
5．应变效应6．压电效应：
7．热电效应
8．光电效应
9．．补偿电桥法
10．差动变压器
11．光敏电阻
12．霍尔效应
检测与转换技术复习题答案
一、填空题
1、感受或响应，有用输出信号
2、敏感元件，转换元件
3、提高桥臂比，采用差动电桥，采用高内阻的恒流电桥。
4、变极距，变极板面积，变介质
5、自感系数L，互感系数M
6、温度，电量
7、暗电阻，暗电流，亮电阻，亮电流
8、零位误差，温度引起的误差
9、降低，1%
10、敏感元件，转换元件
11、温度，电势，温度，电阻
12、感受或响应，有用输出信号
13、热敏电阻，PN结温度
14、外光电效应，光电子，外光电效应，光电管、光电倍增管
15、零位误差，温度引起的误差
16、压电效应，石英晶体等
17、基本误差、附加误差
18、正比19、“一表法”
20、电源电压对称，而负载也对称得各种三相电路以及电源电压对称，但负载不对称的三相三线制和三相四线制电路
21、三相四线有功、三相三线有功
22、反偏
23、辨向、整流、消除零点残余电压………
24、绝缘电阻；0.1MΩ以上；1Ω～0.1MΩ。
25、集成化、微型化、智能化、网络化
26、热电阻、热敏电阻、热电偶
27、压力、力、位移
28、气体的水蒸气分压与同温度下饱和水蒸气压的比值
29、驱动装置、控制装置、阻尼装置、指示装置
30．敏感元件、转换元件
31．非电物理量、电阻值、电压或电流
32．电磁感应、自感、互感
33非接触型
34极化
35补偿导线法、冷端温度校正法、冰浴法、补偿电桥法（任写两种均可）
36、压电效应石英晶体等
37、外光电、内光电
38、线性度、迟滞、重复性、灵敏度
39．等精度测量，真值，示值；
40．示值，被测量真值，相对误差；
41．真值；
42．
43．模拟式，数字式，控制装置；
44．永久磁铁，载流线圈，直流线圈或周期变动电流平均值；
45．比率型磁电系测量机构，手摇发电机；
46．标准化分度号，分度表
47．电阻体，绝缘套管，接线盒；
48．电阻式，电感式，电容式；
49.线性度、迟滞、重复性、灵敏度
50.整流辨向、消除零点残余电压
51.绝缘电阻；0.1MΩ以上；1Ω～0.1MΩ。
52.
，电压
53.提高分辨率
54.集成化、微型化、智能化、网络化
55.下降（变小）；下降（变小）；相对湿度
56.热电阻、热敏电阻、热电偶
二、简答题
1.答：
如图所示的金属或半导体薄片，若在它的两端
通过控制电流I，并在薄片的垂直方向上施加磁感应强
度为B的磁场，那么，在垂直于电流和磁场方向上将产
生电动势UH。
这种现象称为霍尔效应。
霍尔效
应的产生是由于运动电荷受磁场中洛伦兹力作用的结果，
当电场作用在运动电子上的电场力fE与洛伦兹力fc相等时，电子积累便达到动态平衡。
这时，在薄片两横断面之间建立的电场称为霍尔电场EH，相应的电动势称为霍尔电动势UH,其大小表示为：
2.答：
莫尔条纹的特点是：
1）莫尔条纹的移动量、移动方向与光尺的位移量、位移方向具有对应关系。
2）
，莫尔条纹间距对光栅栅距具有放大作用。
当
很小时，
对
有几百倍的放大作用（
为光栅距）。
3）莫尔条纹对光栅栅距局部误差具有消差作用。
3、为安全起见，600V以上的电压的测量一般不直接接入电压表，而是要通过电压互感器，将一次侧的大电压交换到二次侧的100V后再进行测量。
4、1、交直流两用，但主要用于交流；2、用于直流测量时，有磁滞误差；过载能力强；4、标尺刻度不均匀；5、受外磁场影响大；6、受频率影响大、7、波形误差。
5、在被测量作用下，能产生使仪表可动部分偏转的转动力矩。
可动部分偏转时，能产生随偏转角增大而增大的反作用力矩。
可动部分运动时，能产生阻尼力矩。
可动部分有可靠的支撑装置。
能直接指示出被测量的大小。
6、电流互感器主要由一次绕组、二次绕组及铁芯组成。
当一次绕组中通过电流I1时，则在铁芯上就会存在一次磁动势I1N1（Nl为一次绕组的匝数）。
根据电磁感应和磁动势平衡的原理，在二次绕组中就会产生感应电流I2：
，并以二次磁动势I2N2（N2为二次绕组的匝数）去抵消一次磁动势IlNl，在理想情况下，存在的磁动势平衡方程为IN1+I2N2=0此时的电流互感器不存在误差，所以称之为理想的电流互感器
7、当沿一定方向对某些电介质加力而使其变形时，在一定表面上产生电荷，当外力去掉后，又重新回到不带电状态。
公式为Q=dF，式中d为压电系数。
压电元件可以等效为一个电荷源Q和一个电容器Ca并联或一个电压源U和一个电容器Ca串联。
8、变气隙式传感器图（略）在铁芯的结构和材料确定之后，自感L是气隙厚度δ和气隙截面积S的函数，即L=f（δ、S）。
如果保持S不变，则L为δ的单值函数，可构成变气隙型传感器。
变截面式传感器如图（略）
在铁芯的结构和材料确定之后，自感L是气隙厚度δ和气隙截面积S的函数，即L=f（δ、S）。
如果保持δ不变，则L为S的单值函数，可构成变截面式传感器。
9．答：
该图是变介质型电容式传感器的结构原理图。
在外力作用下位移a与容量c成线性关系。
无介质ε2的容量为C0则有位移a后总的容量为：
C＝C0＋C0*
*
10．1）、r＝（
）2*100％＝3.5％
2）、r＝
*100％＝18.75％
11．AC，AB和BC三个热电偶，其接点温度一端为T，另一端为T0。
EAC（T，T0）=eAC（T）-eAC（T0）
EAB（T，T0）=eAB（T）-eAB（T0）
两式相减得
EAC（T，T0）-EAB（T，T0）＝eAC（T）-eAC（T0）-[eAB（T）-eAB（T0）]
＝eAC（T）-eAB（T）-[eAC（T0）-eAB（T0）]
根据热电偶基本定律可知
eAC（T）-eAB（T）＝eBC（T）
eAC（T0）-eAB（T0）＝eBC（T0）
因此
EAC（T，T0）-EAB（T，T0）=eBC（T）-eBC（T0）
=EBC（T，T0）
12、
13、证明如下：
设D材料和B材料相同，C材料和A材料相同
ET=eAB（T1）+eBD（T0）+eDC（T0）+eCA（T0）
因为A和C材料一致，B和D材料一致，
eBD（T0）=eCA（T0）=0
eDC（T0）=eBA（T0）
所以ET=eAB（T1）+eBA（T0）=E1
同例可得ET=E2
ET=E3
所以ET=（E1+E2+E3）/3
14、这是由于定圈中磁场的极性与其中被磁化的铁片的极性能够随着电流方向的改变而同时变化，使铁片与磁场（或被磁化的定铁片）之间的相互作用力不发生改变，其转动力矩的方向不发生改变。
电磁系仪表测量直流时，不存在极性问题。
所以电磁系仪表既适用于直流电路，又适用于交流电路。
15．答：
第一块仪表的相对误差为：
=
=
=0.05
第二块仪表的相对误差为：
=
=
=0.375
显然第二快仪表的相对误差较小，故选择第二块仪表。
16．答：
用调节电位器来补偿电源的电压降，测量过程中没有从被测量电源中吸取能量，从而消除了方法误差的测量手段称为补偿测量法。
17．答：
电位差计是利用比较测量法采用补偿原理直接测量电势或电压的仪器。
通常分三个回路，工作电流回路，标准回路和测量回路。
使用时首先调定工作电流，调节电位器使检流计读数为零，然后开始测量。
在I确定以后，就不允许再改变电位器，测得读数Rh。
由于电位差计中用了标准量具直接参与了比较过程和采用了补偿原理，故其准确度很高。
18．答：
1变压器电桥的电压比基本上是实数，精度搞，且温度和时间稳定性高。
2变压器电桥灵敏度比一般电桥高，且在很宽的范围内能得到恒定。
3其电影比与一标准量具相结合就能相应地等效为一个可调导纳。
4
升级会员 