《自动检测技术》综合题.docx
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《自动检测技术》综合题
《自动检测技术》综合题
一、填空题：
1．测量仪表的精确度是 和 两者的总和。
精确度简称为 。
2．传感器变换的被测量的数值处在稳定状态下，传感器输出与输入的关系称为传感器的 特性，其主要技术指标有：
、 、和重复性等。
3．工业和计量部门常用的热电阻，我国统一设计的定型产品是热电阻和 热电阻。
4．采用热电阻作为测量元件是将的测量转换为的测量。
5．电阻应变片的工作原理就是依据应变效应建立与变形之间的量值关系而工作的。
6．自感传感器主要由、及衔铁组成。
7．差动变压器主要由、、和组成。
8．差动变压器传感器在铁心处在位置时，输出电压应该为零。
实际不为零，称它为。
9．与差动变压器传感器配用的测量电路中，常用的差动整流电路有两种：
电路和电路。
10．电容式传感器是将被测物理量的变化转换成的器件。
11．光敏二极管的结构与普通类似，它是在电压下工作的。
12．光敏三极管可以看成普通三极管的集电结用替代的结果。
通常不引出，只有两个电极。
13．热电偶中热电势的大小仅与 的性质和有关，而与热电极的长度、直径和形状无关。
14．硅光电池的光照特性中，光照度与其 呈线性关系。
15．金属电阻受应力后，电阻的变化主要是由的变化引起的；而半导体电阻受应力后，电阻的变化主要是由 发生变化引起的。
16．气敏元件的材料不是通常的硅或锗材料，而是。
17．气敏元件工作时，需要自身温度比环境温度高得多，为此气敏元件结构上有。
18．
图中的电桥是热电偶的冷端电路。
Rt是的铜线电阻。
R1、R3、R4是的锰铜线电阻。
电路的作用是：
当变化时，由提供补偿，从而保证热电偶回路的输出不变。
19．玻璃液位计是一种液位计，可分为和两种。
20．利用差压式液位计测量液位时会出现 问题。
21．电磁流量计是一种测量体积流量的仪表。
22．涡街流量计将一部分流体动能转化为，其与有确定关系。
23．振幅调制就是采用和相乘的调制方式。
二、选择题：
1．目前我国使用的铂热电阻的测量范围是（ ）。
A．－200～850℃ B．－100～300℃C．－50～150℃ D．－55～150℃
2．我国目前使用的铜热电阻，其测量范围是（ ）。
A．－200～850℃ B．－100～300℃C．－50～150℃ D．－55～150℃
3．目前，我国生产的铂热电阻，其初始电阻值为（ ）。
A．10Ω B． 40Ω C．50Ω D．80Ω
4．我国生产的铜热电阻，其初始电阻R0为（ ）。
A．10Ω B． 40Ω C．50Ω D．80Ω
5．用热电阻测温时，热电阻在电桥中采用三线制接法的目的是（ ）。
A．接线方便B．减小引线电阻变化产生的测量误差
C．减小桥路中其它电阻对热电阻的影响D．减小桥路中电源对热电阻的影响
6．通常用热电阻测量（ ）。
A．电阻 B．扭矩 C．温度 D．流量
7．用热电阻传感器测温时，经常使用的配用测量电路是（ ）。
A．交流电桥 B．差动电桥 C．直流电桥
8．电阻应变片的配用测量电路中，为了克服分布电容的影响，多采用（ ）。
A．直流平衡电桥B．直流不平衡电桥C．交流平衡电桥D．交流不平衡电桥
9．制作应变片敏感栅的材料中，用的最多的金属材料是（ ）。
A．铜 B．铂 C．康铜 D．镍铬合金
10．通常用应变式传感器测量（ ）。
A．温度 B．速度 C．加速度 D．压力
11．螺管式自感传感器广泛用于测量（ ）。
A．大量程角位移 B．小量程角位移C．大量程直线位移 D．小量程直线位移
12．通常用自感传感器测量（ ）。
A．电压 B．磁场强度 C．位移 D．压力
13．差动自感传感器的配用测量电路有（ ）。
A．直流电桥 B．变压器式交流电桥C．带相敏整流的交流电桥 D．运算放大器电路
14．差动变压器主要由铁心、线框、一次线圈和二次线圈等组成。
其零点残余电压产生的主要原因是（ ）。
A．铁心的初始位置不合适B．两个二次线圈电气参数和几何尺寸不对称
C．磁性材料饱合D．测量电路不符合要求
15．为了使差动变压器传感器具有较好的线性度，通常是（ ）。
A．取测量范围为线圈骨架的1／10～1／4B．取测量范围为线圈骨架的1／2～2／3
C．励磁电流频率采用中频D．励磁电流频率采用高频
16．差动变压器传感器的两个匝数相等的二次线圈，工作时是（ ）。
A．同名端并联 B．同名端接在一起串联C．异名端并联 D．异名端接在一起串联
17．差动变压器式传感器的配用测量电路主要有（ ）。
A．差动相敏检波电路 B．差动整流电路C．直流电桥 D．差动电桥
18．通常用差动变压器传感器测量（ ）。
A．位移 B．振动 C．加速度 D．厚度
19．通常，电涡流传感器励磁线圈的电源是（ ）。
A．直流 B．工频交流 C．高频交流 D．低频交流
20．用电容式传感器测量固体或液体物位时，应该选用（ ）。
A．变间隙式 B．变面积式C．变介电常数式
21．用电容式传感器测量位移时，应该选用（ ）。
A．变间隙式 B．变面积式 C．变介电常数式
22．在光线作用下，半导体的电导率增加的现象属于（ ）。
A．外光电效应 B．内光电效应C．光生伏特效应
23．光敏电阻的性能好、灵敏度高，是指给定电压下（ ）。
A．暗电阻大 B．亮电阻大C．暗电阻与亮电阻差值大 D．暗电阻与亮电阻差值小
24．光敏电阻适于作为（ ）。
A．光的测量元件 B．光电开关元件C．加热元件 D．发光元件
25．光敏二极管工作时，其上（ ）。
A．加正向电压 B．加反向电压C．不需加电压 D．加正向、反向电压都可以
26．光敏三极管的结构，可以看成普通三极管的（ ）用光敏二极管替代的结果。
A．集电极 B．发射极 C．集电结 D．发射结
27．用光敏二极管或光敏三极管测量某光源的光通量时，是根据它们的（ ）实现的。
A．伏安特性 B．光照特性C．光谱特性 D．频率特性
28．一个热电偶产生的热电势为EAB（t，t0），当打开其冷端串接与两热电极材料不同的第三根金属导体时，若保证已打开的冷端两点的温度与未打开时相同，则回路中热电势（ ）。
A．增加 B．减小C．增加或减小不能确定 D．不变
29．利用热电偶测温时，只有在（ ）条件下才能进行。
A．分别保持热电偶两端温度恒定B．保持热电偶两端温差恒定
C．保持热电偶冷端温度恒定D．保持热电偶热端温度恒定
30．热电偶的冷端处理中，补偿导线法是（ ）。
A．使冷端温度恒为零B．将冷端引到低温，且变化较小的地点
C．将冷端引到高温，且变化较小的地点D．使冷端延伸后保持某一恒定温度
31．热电偶可以测量（ ）。
A．压力 B．电压 C．温度 D．热电势
32．压电石英晶体表面上产生的电荷密度与（ ）。
A．晶体厚度成反比 B．晶体面积成正比
C．作用在晶片上的压力成正比 D．剩余极化强度成正比
33．压电陶瓷传感器与压电石英晶体传感器的比较是（ ）。
A．前者比后者灵敏度高得多B．后者比前者灵敏度高得多
C．前者比后者温度稳定性高得多D．后者比前者温度稳定性高得多
34．下列被测物理量适合于使用红外传感器进行测量的是（）。
A．压力B．力矩C．温度D．厚度
35．属于传感器动态特性指标的是（）。
A．重复性B．线性度C．灵敏度D．固有频率
36．载波频率为f0，调制信号的最高频率为fm，两者的关系为（）。
A．f0=fmB．f0>fmC．f0》fmD．f0《fm
37．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
38．传感器的组成部分中，直接感受被测物理量的是（）。
A．转换元件 B．敏感元件C．转换电路 D．放大元件
39．在下列传感器中，将被测物理量的变化量直接转化为电荷变化量的是（）。
A．压电传感器 B．电容式传感器C．自感传感器 D．电阻应变式传感器
40．下列检测的基本方法中，属于同一分类的是（）。
A．偏差式测量、时域测量、数据域测量 B．直接测量、间接测量、组合测量
C．零位式测量、微差式测量、随机测量
41．由测量器具指示的被测量的值称为该被测量的（）。
A．真值 B．实际值C．示值
42．我国电工仪表的准确度等级S是按（）分级的。
A．实际相对误差 B．示值相对误差C．满度相对误差
43．在下列各图中，灵敏度随被测输入量增加而增加的是（）。
44．霍尔片式弹簧管压力传感器是通过（）之间的转换来测量压力的。
A．压力－位移－磁场强度－电势 B．压力－磁场强度－电势－位移
C．压力－电势－位移－磁场强度
45．在光线作用下，能使物体产生一定方向电动势的现象属于（ ）。
A．外光电效应 B．内光电效应C．光生伏特效应
46．人耳所能够分辨的频率范围是（）。
A．0Hz~20Hz B．20Hz~20kHz C．20kHz~40kHz
47．能够抑制共模信号的放大电路是（）。
A．反相放大器 B．同相放大器C．差动放大器 D．电荷放大器
48．用来通过低频信号，抑制或衰减高频信号的有源滤波器是（）。
A．低通滤波器 B．高通滤波器C．带通滤波器 D．带阻滤波器
作业：
第2章习题
1.解释下列名词术语的含义：
真值、实际值、标称值、示值、测量误差、修正值。
2.什么是等精度测量？
什么是非等精度测量？
3.按测量的方式分类有哪些测量方法？
各举例说明。
4.测量误差的表示方法有哪些？
我国电工仪表的精度等级是按哪一种表示方法确定的？
5.说明系统误差、随机误差和粗差的主要特点。
6.用电压表测量电压、测得值为5.42V，改用标准电压表测量，其示值为5.60V，求前一只电压表测量的绝对误差△U、示值相对误差γx和实际相对误差γA。
7.标称值为1.2kΩ，容许误差为±5%的电阻，其实际值范围是多少？
8.用准确度S=0.1级，满度值100μA的电流表测量电流，求示值分别为80μA、40μA时的绝对误差和相对误差。
9.什么是仪表线性度？
已知某台仪器的输入/输出特性曲线由下列一组数据表示,如下表所示,试计算其线性度.
输入/输出数据表
输入
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1.0
输出
0
5.00
10.00
15.01
20.01
25.02
30.02
35.01
40.01
45.00
50.00
10.已知某差压变送器,其理想特性为U=8x（mV）。
U为输出电压，x为位移，实际测量的数据如下表所示。
求：
⑴最大绝对误差、相对误差，并指出其测量点。
⑵若指示仪表量程为50mV，指出仪表精度等级。
差压变送器实测数据
x/mm
0
1
2
3
4
5
U/mV
0.1
8.0
16.3
24.1
31.6
39.7
第3章习题
1.测温仪表有哪些分类方式？
2.工业上常用的热电偶有哪些？
各有何特点？
3.利用热电偶测温，为什么要用补偿导线？
4.为什么要进行自由端温度补偿？
有哪几种自由端温度补偿方法？
5.试述热电阻温度计的工作原理，并指出常用热电阻的种类。
6.热电阻与动圈表配套测量时，为什么要采用三线制接法？
7.温度变送器的作用是什么？
一体化温度变送器有什么特点？
8.简要说明集成温度传感器的主要特性。
9.测压仪表有哪几种？
各有何特点？
10.现有一种测量范围为0～6Mpa，1.5级的压力表，用来测量锅炉的蒸汽压力，若工艺要求测量误差不许超过0.07Mpa，试问此压力表能否适用？
如不适用，请合理选用一只表。
11.什么叫应变效应？
什么叫霍尔效应？
12.为什么应变式传感器大多采用交流不平衡电桥为测量电路？
该电桥为什么多采用全桥或半桥方式？
13.什么是半导体的压阻效应？
扩散硅传感器有什么特点？
14.以若干阻值R=100Ω,灵敏系数k=2.5的电阻应变片与阻值R=100Ω的固定电阻组成电桥，供桥电压为10V，并假定负载电阻为无穷大。
当应变片为1000με时，若要求输出电压大于10mV，可采用何种连桥方式？
试画出电桥的连接方式图并计算出电桥的输出电压值。
15.简述电容式压力测量的工作原理和结构特点。
16.压力变送器有哪几种？
各有何特点？
17.液位测量有哪些方法？
它们各有何特点？
18.差压式液位计的工作原理是什么？
为什么会有零点迁移问题？
怎样进行迁移？
19.试述电容式、超声波式、吹气式液位计的工作原理。
20.简述核辐射式液（物）位计的工作原理。
21.试述节流装置测量流量的原理。
常用的节流装置有哪些？
22.转子流量计、旋涡流量计是如何工作的？
各适用于什么场合？
23.椭圆齿轮流量计、电磁流量计、涡轮流量计各有何特点？
各适用于什么场合？
24.为什么变面积式电容传感器测量位移范围较大？
25.电容式传感器测量电路有哪几种？
各有何特点？
26.能否用压电传感器测量缓慢的信号？
说明理由。
27.差动变压器的测量电路有哪几种类型？
试述它们的组成和基本原理。
28.概述电涡流传感器的基本结构和工作原理。
29.感应同步器与其他类型的传感器比较有哪些特点？
30.一压电式压力传感器的灵敏度S=9×105pC/Pa,将它与一台灵敏度调到0.005V/pC的电荷放大器连接，放大器的输出又接到一灵敏度已调到20mm/V的光线示波器上记录，试绘出这个测试系统的框图并计算其总的灵敏度。
第4章习题
1.什么是光电效应？
根据光电效应现象的不同将光电效应分为哪几类？
各举例说明。
2.光电二极管与普通二极管有什么区别？
如何鉴别光电二极管的好坏？
3.试设计一个由光敏晶体管组成的光控路灯电路。
4.说明光纤传感器的结构和特点。
5.简述超声波传感器发射和接受的原理。
6.人耳所能够分辨的频率范围是多少？
7.试设计一个超声波传感器在测量距离方面的应用。
8.目前实用气体检测方法常用哪一种气敏传感器？
它有什么特点？
9.表示空气湿度的物理量由哪些？
如何表示？
10.湿度传感器的种类有哪些？
11.敏传感器是怎样构成的？
检测颜色有哪些方法？
12.红外敏感元件大致可分为哪两类？
它们对红外波的响应波长范围是什么？
第5章习题
1.阻抗匹配器的特点是什么？
根据这些特点确定阻抗匹配器应用在什么场合？
2.电荷放大器的实际输出电压与理想情况下的输出电压有什么差别？
在实际应用中应注意哪些问题？
3.以下图为高输入阻抗放大电路。
⑴分析其工作原理；
⑵画出其等效交流电路；
⑶求出输入电阻及增益大小。
4.影响峰值保持的主要原因是什么?
以图（a）为峰值检测与保持电路，分析其工作原理。
在图（b）上画出电压波形。
5.在如图所示的过零比较器中画出当ui=10sinωt时，u0的波形（在时间上要对应）。
设Uz=6V,u0=0.7V.
6.试推导如图所示增益可调差动比例放大器的差模增益计算公式。
7.为什么在图中，一般R4=R5=R6=R7?
8.将振幅为UC的载波c（t）=Ucsinωct用振幅为UP的信号
x（t）=Upsinωpt进行振幅调制，如图所示。
（1）写出调幅波cm（t）表达式。
（2）画出cm（t）的波形。
（3）写出调幅系数表达式。
9.频率调制与振幅调制主要区别是什么？
频率调制主要有点是什么？
10.如图所示为一分裂式双平衡调制器，四只二极管特性相同，均为从原点出发，斜率为gD一条直线。
载波电压uc=Ucmcosωct，调制电压u=UΩmcosΩt,且ωc≥Ω,Ucm≥UΩm.
（1）试说明该电路的工作原理。
（2）流过负载电阻值RL的电流波形。
11.设计一个差压式流量测量系统，使A/D输出数字与流量成线性关系，并画出系统组成框图。
部分习题答案：
第二章
2．1真值：
被测量本身所具有的真正值称之为真值。
实际值：
在每一级的比较中，都以上一级标准所体现的值当做准确无误的值，通常称为实际值，也叫相对真值。
标称值：
测量器具上标定的数值称为标称值。
示值：
由测量器具指示的被测量值称为测量器具的示值，也称测量值。
测量误差：
示值与被测真值之差。
修正值：
被测真值与示值之差。
2．2等精度测量：
在同一条件下所进行的一系列重复测量。
非等精度测量：
在多次测量中，如对测量结果精确度有影响的一切条件不能完全维持不变的测量。
2．3按测量方式可分为：
偏差式测量、零位式测量和微差式测量。
例：
弹簧管压力表、惠斯登电桥测电阻、直流稳压电源输出电压稳定度的测量。
2．4绝对误差、相对误差、满度相对误差。
我国电工仪表的精度等级是按满度相对误差确定的。
2．5特点：
系统误差可以消除或修正。
随机误差：
随着测量次数的增加而减小。
粗大误差：
可以避免。
2．6ΔU=5.42-5.60=0.18V
2．71.2（1±5%
第三章
3．1根据传感器与被测介质是否接触可分为接触式和非接触式；
按工作原理可分为膨胀式、压力式、热电阻、热电偶、辐射式等。
3．2铂铑-铂热电偶：
300℃以上精确读最高的热电偶，物理化学性质稳定，使用温区宽，但价格高，300℃以下灵敏度低，线性差。
铂铑-铂铑热电偶：
氧化气氛中上限温度最高的热电偶，高温时长期稳定性好，价格高，灵敏度差。
镍铬-镍硅：
使用温区宽，上限温度在廉价热电偶中是最高的，线性好，热导率低，重复性差，价格较高，在工厂中广泛使用。
镍铬-铜镍：
灵敏度最高的热电偶，热导率低，重复性差，不宜在真空及临界氧化气氛中使用。
3.3利用热电偶测温，必须保证自由端温度恒定。
但在实际工作中，由于自由端靠近设备或管道，使得自由端温度会受到环境温度及设备或管道中介质温度的影响。
因此自由端温度难于保持恒定。
为了准确测量温度，必须设法使自由端延伸到远离被测对象且温度又比较稳定的地方。
如果把热电偶做得很长，则安装使用不方便，因热电极多为贵金属，所以成本高。
人们在实践中发现，某些便宜的金属组成的热电偶在0～100℃范围内的热电特性与已经标准化的热电偶的热电特性非常接近。
因此可以用这些导线来代替原由热电极，将热电偶的自由端延伸出来，这种方法称为补偿导线法。
3.4利用热电偶测温其温度与热电势关系曲线是在自由端温度为零度时分度的，利用补偿导线仅仅使自由端延伸到了温度比较恒定的操作室，并没有保证自由端温度为0℃，因此如不采取补偿措施结果就会有误差存在。
常采用以下补偿方法：
1．自由端温度矫正法（公式修正法）
2．0℃恒温法（冰浴法）
3．校正仪表零点法。
4．补偿电桥法。
（自由端温度补偿器），
3.5热电阻温度计是基于导体或半导体的电阻值会随着温度的变化而变化来进行温度控制的。
常用的热电阻种类有：
铂电阻和铜电阻
3．6采用三线制，既从热电阻引出三根线，其中一根串联在电桥的电源上，另外两根分别串联在电桥的相邻的两臂中。
以抵消外线电阻随环境温度变化引起的误差。
3．7温度变送器的作用是分别将输入的直流毫伏信号及被测温度信号转换为4mA～20mADC和1V～5VDC输出的统一信号。
其特点是：
变送器直接从现场输出4mA～20mADC标准信号，大大提高了长距离传送过程中的抗干扰能力，免去了补偿导线，节省了投资。
变送器一般采用硅橡胶密封，不需要调整维护，耐震、耐湿、可靠，适用于多种恶劣环境。
3．8集成温度传感器具有测温精度高、重复性好，线性优良，体积小，热容量小，稳定性好，输出电信号大的特点。
工作范围窄。
3．9液柱式压力计、弹性式压力计、负荷式压力计、电气式压力计
3．10不适合，应选0～6MPa，1.0级的压力表。
3．11金属导体或半导体在外力作用下，不仅产生机械变形，其电阻值也会发生变化，这种现象叫应变效应。
把半导体霍尔片放在三维坐标中，Z方向通入磁场，Y方向通入电流，则在X方向会产生电位差，称为霍尔电势，这种现象叫霍尔效应。
3．12应用电阻应变片进行测量时，需要和电桥电路一起使用。
因为应变片电桥电路的输出信号微弱，采用直流放大器又容易产生零点漂移，故多采用交流放大器对信号进行放大处理。
所以应变片电桥电路一般都采用交流电源供电，组成交流电桥。
因为半桥灵敏度是单臂的两倍，全桥灵敏度是半桥的两倍，是单臂的四倍。
3．13如果在半导体晶体上施加作用力，晶体除产生应变外，其电阻率会发生变化。
这种由外力引起半导体材料电阻率变化的现象称为半导体的压阻效应。
扩散硅传感器的特点：
灵敏系数比金属应变式压力传感器的灵敏系数要大500～1000倍；由于采用了集成电路工艺加工，因而结构尺寸小，质量轻；压力分辨率高，可检测出血压那么小的微压；频率响应好，可以测量几十千赫的脉动压力；由于传感器的力敏元件及检测元件制在同一块硅上，所以它的工作可靠，综和精度高，且使用寿命长；由于采用半导体硅制成，对温度较敏感，若不采用温度补偿，则温度误差较大。
3．14略
3．15电容式压力传感器以电容作为敏感元件，将被测物理量的变化转换为电容量的变化。
在结构上有单端式和差动式两种形式。
因为差动式的灵敏度较高，非线性误差也小电容式压力传感器大多采用差动式。
3．16力平衡式差压变送器、电容式差压变送器。
前者基于力矩原理工作的，它以电磁反馈力产生的力矩去平衡输入力产生的力矩。
由于采用了深度负反馈，因而测量精度较高，且保证了线性关系。
3．
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