检测与转换技术习题集答案

检测与转换技术习题第1章绪论、检测与转换技术的理论基础一、单项选择题1．一块量程为800℃，2.5级测温仪表，现要测量500℃的温度,其相对误差为【B】A．20℃B．4％C．1.6％D．3.2％2．某温度仪的相对误差是1%，测量800℃炉温时，绝对误差是【D】A．0.08℃B．8％C．0.8℃D．8℃3．漂移是指在输入量不变的情况下，传感器输出量随（）变化【D】A．温度B．电压C．电流D．时间4．下列四个选项中，关于相对误差特征正确的是【D】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5．下面哪一种情况可能会产生随机误差【D】A．测量人员的粗心大意B．检测装置的指示刻度不准C．许多因素的微小变化之和D．传感器的不稳定6．某量程为1000Kg的秤，相对误差是1%，则测量10Kg重物的绝对误差是【C】A1KgB10％C0.1KgD10Kg7.属于传感器动态特性指标的是【D】A．重复性B．线性度C．灵敏度D．固有频率8.下列技术指标中，描述传感器静态特性的是【C】A．阶跃特性B.频率特性C.线性度D.时间常数9．精确度是反映检测系统误差和()误差的综合评定指标。【D】A．静态B．动态C．附加D．随机10.在选择压力表量程时，必须考虑到留有充分的余量。一般在被测压力较稳定的情况下，最大压力值不应超过压力仪表满量程的【C】A．1/3B．2/3C．3/4D．满量程11．下面不是系统误差产生的主要原因的是【B】A．检测装置指示刻度不准B．测量人员粗心大意C．测量原理方法不当D．测试环境的变化二、多项选择题1．下列哪几项属于随机误差的特性【ABCE】A．有界性B．单峰性C．对称性D．替代性E．抵偿性三、填空题1．运算minmaxmaxLyyL100%是计算传感器的公式。四、简答题答：迟滞误差，静态误差，是由于传感器本身材料的缺陷造成。2．答：应选量程为15V，±2.5级。3．试给出传感器静态特性中迟滞、重复性的定义，并作图表示迟滞的概念。答：1、传感器在正(输入量增大)反（输入量减小）行程中输出输入曲线不重合称为迟滞。2、重复性是指传感器在输入按同一方向连续多次变动时所得特性曲线不一致的程度。第2章参数检测一、单项选择题1．输出为电动势的传感器是【D】A．电阻应变式传感器B．自感式传感器C．电容式传感器D．热电偶传感器2．热力学温度T与华氏温度t的关系是【D】A．T=t-273B．T=tC．T=1.8t+32D．T=t+2733．下列不是减小和消除系统误差的方法的是【D】A．将被测量对象位置相互交换B．将测量仪器送检C．在测量系统中采取补偿措施D．采取求算术平均值的方法4．将电阻R和电容C串联后再并联到继电器或电源开关两端所构成的RC吸收电路，其作用是【D】A．抑制共模噪声B．抑制差模噪声C．克服串扰D．消除电火花干扰5．下列被测物理量适合于使用红外传感器进行测量的是【C】A．压力B．力矩C．温度D．厚度6.测量过程中，仪表读数不需要经过任何运算，就能表示测量结果的测量方法，称为【B】A．间接测量B．直接测量C．组合测量D．偏差测量二、多项选择题1．非接触式传感器主要(CD)。A．应变式传感器B．热敏电阻C．光电传感器D．红外传感器E．铂热电阻2.半导体式传感器是（）。【ACD】A．霍尔元件B．差动变压器C．气敏传感器D．压阻传感器E．光纤传感器3.进行振动（或加速度）测量的传感器有【AC】A．磁电传感器B．热电偶C．压电传感器D．红外传感器E．超声波传感器4．根据检测敏感元件与被测介质的接触关系，检测方法可分为【AB】A．接触式B．非接触式C．直接法D．间接法E．联立法5．下列哪几种传感器属于数字传感器【CE】A．电阻应变式B．电感传感器C．光栅传感器D．热电偶E．感应同步机6.常用于测量大位移的传感器有【AE】A．感应同步器B．应变电阻式C．霍尔式D．涡流式E．光栅式传感器7．接触式传感器主要有【ABE】A．热电阻B．热敏电阻C．光电传感器D．红外传感器E．热电偶三、填空题1．某测温系统由以下四个环节组成，各自的灵敏度如下：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测温系统的总灵敏度K=0.18cm/℃。第3章检测信号的处一、单项选择题1．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．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2．一阶低通滤波器与一阶高通滤波器串联构成二阶带通滤波器，设一阶低通滤波器的截止频率为fH，一阶高通滤波器的截止频率为fL，那么二阶带通滤波器的通频带为【D】A．fHB．fLC．fL-fHD．fH-fL3．下列计算方法哪个不是非线性校正常用的方法【D】A．编写程序进行计算B．查表法C．插值法D．平均值滤波4．一个11位的A/D转换器，设其满量程电压为10V，则其分辨率为【A】A．5mVB．2.5mVC．2mVD．10mV5．公式2002202)()(SSSKSHP为【D】A．二阶有源低通滤波器的传递函数B．二阶有源高通滤波器的传递函数C．二阶有源带通滤波器的传递函数D．二阶有源带阻滤波器的传递函数6．周期信号的幅值谱表示的是直流分量与各次谐波的【A】A．幅值与频率的对应关系B．初相位与频率的对应关系C．幅值与初相位的对应关系D．幅值和初相位与频率的对应关系7．如果要求一个D/A转换器能分辨5mV的电压，设其满量程电压为10V，其输入端数字量要（）数字位。【B】A．10B．11C．12D．88.无源RC低通滤波器从()两端引出输出电压。【B】A．电阻B．电容C．运算放大器D．电感9．公式20022)(SSSKSHP为【B】A．二阶有源低通滤波器的传递函数B．二阶有源高通滤波器的传递函数C．二阶有源带通滤波器的传递函数D．二阶有源带阻滤波器的传递函数10．一个8bit逐次逼近A/D转换器，其满量程电压为5V,若模拟输入电压V2iu,其数字输出量的数值为【B】A．01100101B．01100110C．01000110D．0101010111．信号细分电路是采用电路的手段对（）的测量信号进行插值提高仪器分辨力的方法。【A】A．周期B．非周期C．正弦D．脉冲12．若周期信号x(t)的周期为T，则其基波角频率为【A】A．T2B．TC．T2D．T113．下面哪种电路主要是为了远距离传输【D】A．电压—频率变换B．电流—电压变换C．数模变换D．电压—电流变换二、多项选择题1．隔离放大器基本构成包括【BCD】A．滤波器B．输入放大器C．隔离器D．输出放大器E．非线性校正电路2．目前LC无源滤波器应用不多的原因是【CDE】A．信号能量损耗大B．噪声大C．电感元件体积大D．不便于集成E．低频与超低频范围内选频特性差3．三运式放差动放大器是常用的测量放大器，其主要优点有【ACDE】A．高输入阻抗B．能进行非线性校正C．共模抑制比高D．零点漂移小E．增益可调4．下面哪种信号适合远距离传输【BCE】A．电压B．电流C．频率D．微小信号E．数字信号5．下列哪种技术属于采用隔离技术抑制干扰的手段(ABE)。A．隔离干扰源B．把数字与模拟电路分开C．滤波技术D．屏蔽技术E．采用隔离放大器6．在测量系统中，信号调理电路包括【ABDE】A．放大电路B．滤波电路C．D/A转换电路D．线性化电路E．信号变换电路三、填空题1．接地有信号地、电源地和保护地三种。2．隔离放大电路的输入、输出和电源电路之间没有直接的电路耦合，即信号在传输过程中没有公共地。3．如果要求一个D/A转换器能分辨5mV的电压，设其满量程电压为10V，其输入数字量应为11位。4．如果将低通滤波器（截止频率hf）与高通滤波器（截止频率Lf）相串联，得到带通滤波器。5.在测试系统中，抑制串模干扰的方法是滤波，一般串模干扰比实际信号的频率高，可采用低通滤波器将其滤掉。四、简答题1．试画出低通、高通、带通、带阻的幅频特性，并标出半功率点。2．简述A/D转换电路中分辨率和精度的区别。答：A/D转换电路分辨率是指：将连续的模拟信号转换为离散的数字信号时对应一定的幅度电压范围，若超过这个幅度范围，输出的数字信号就会发生变化，这样能分别的电压范围叫做分辨率。而精度是指：理想的ADC是指不含量化误差以外的误差，如元件的误差和噪声等产生各种误差。精度是表示所含误差的比例，常用量程的百分比或PP/n表示。3．由RC组成无源低通滤波器，已知R=500(Ω)，C=10(μF)，截止频率f0为多少？，并画出该滤波器的幅频示意图。带通低通高通OA()OA()OA()pKpKpKccc1带阻OA()pKc1c2c2答：(1)f0=1/2πRC=31.8Hz(2)幅频示意图：五、计算题1．图示电路，N1、N2、N3工作在理想状态，写出输出电压uo与输入电压ui1、ui2之间的关系式，并说明该电路的特点。解：K1=(uo2–uo1)/（ui2–ui1）=21uo=100K/20K(uo2–uo1)=5(uo2–uo1)=105（ui2–ui1）电路特点：输入阻抗高、共模抑制比高、（零点漂移小），增益可调。六、设计题1．设计一个一阶低通滤波电路。（1）画出RC滤波器的电路图。（2）画出一阶低通滤波器的幅频特性曲线。（3）若要求截止频率为1KHz，给出RC参数的值。（1）画出RC滤波器的电路图。ui1ui2uo1uo2100kΩ10kΩ100kΩ20kΩ20kΩ100kΩuo100kΩ∞+-+N1IR∞-++N2∞-++N3OA()pKc,1b23URR115)1(23RRboURRiRRRu23123)1(R3∞-++NuoR1R2R4iuiUb图（2）画出一阶低通滤波器的幅频特性曲线。（3）若要求截止频率为1KHz，给出RC参数的值。CRsssHcc31/1)(c电容值选择为F01.0C，电阻值可按下式计算：kπc9.15213CfR2．如果要将4～20mA的输入直流电流转换为0～10V的输出直流电压，试设计其转换电路。解：该转换电路如图所示。根据图电路，有取R1=250Ω，当i=4mA时，ui=1V，当i=20mA时，ui=5V。因此要求有R3/R2=3/2，Ub=5/3(V)，取R2=10k，R3=15k，R4=R2//R3=6k。第4章传感器的特性一、单项选择题1.传感器能感知的输入变化量越小，表示传感器的【D】A．线性度越好B．迟滞越小C．重复性越好D．分辨力越高2．传感器的主要功能是【B】A．传输信息B．感受被测量C．分析处理信号D．执行要求的动作3．传感器在正、反行程中输出输入曲线不重合称为【B】A．非线性B．迟滞C．重复性D．灵敏度误差4．选择二阶装置的阻尼比ζ=0.707，其目的是【D】A．阻抗匹配B．增大输出量C．减小输出量D．接近不失真条件5.一阶系统的动态表征参数是【D】A．线性度B．灵敏度C．固有频率D．时间常数6.结构型传感器是依靠传感器______的变化实现信号变换的。【C】A．材料物理特性B．体积大小C．结构参数D．电阻值7.传感器的组成部分中，直接感受被测物理量的是【D】A.显示电路B.转换元件C.放大电路D.敏感元件8．描述检测系统动态性能指标的是【B】A．使用寿命B．反应时间C．零点漂移D．分辨率二、多项选择题1．二阶系统的动态表征参数是【ABE】A．固有频率B．阻尼比C．线性度D．时间常数E．超调量三、填空题2．传感器的线性度计算公式是δL=__%100minmaxmaxyyL______。3．当环境湿度改变时，必须对电容式传感器重新进行静态__标定______。4．对传感器进行动态标定的主要目的是检测传感器的动态性能指标。四、简答题1．什么是传感器动态特性和静态特性，简述在什么频域条件下只研究静态特就能够满足通常的需要，