胡孚琛丹道讲坛：行功语要第八讲

人武14物联复习自动检测与转换技术一、单项选择题：（15*2=30分）二、填空题（10*2=20分）三、名词解释（4*3=12分）四、简答题：（3*5=15分）五、计算分析题（2*4=8分）六、综合应用分析题（1*7+1*8=15分）第一章检测技术的基本概念1、某压力仪表厂生产的压力表满度相对误差均控制在0.4%~0.6%，该压力表的精度等级应定为多少级？答：1.02、某仪器厂需要购买压力表，希望压力表的满度相对误差小于0.9%，应购买精度等级为多少级的压力表？答：0.53、对同一被测量进行多次重复测量时，误差的绝对值和符号不可预知地随机变化，但总体满足一定的统计规律性，该误差称为什么误差？答：随机误差4、多次重复测量时，误差的大小或符号保持不变，或按一定规律出现（始终偏大、偏小或周期性变化），该误差称为什么误差？答：系统误差5、检测中使用一次仪表，新的国家标准规定电流输出和电压输出是多少？答：4～20mA、1～5V6、检测中由于电流信号不易受干扰，且便于远距离传输，所以在一次仪表中多采用电流输出型，新的国家标准规定电流输出为多少？答：4～20mA7、什么是系统误差？答：在重复性条件下，对同一被测量进行无限多次测量所得结果的平均值与被测量的真值之差，称为系统误差。8、什么是粗大误差？答：超出在规定条件下预计的误差，或明显偏离真值的误差称为粗大误差，也叫过失误差、疏忽误差或粗差，应予以剔除。。9、什么是测量答：测量过程实质上是一个比较的过程，即将被测量与一个同性质的、作为测量单位的标准量进行比较，从而确定被测量是标准量的若干倍或几分之几的比较过程。10、什么是测量结果？答：测量结果可以表现为一定的数字，也可表现为一条曲线，或者显示成某种图形等，测量结果包含数值（大小和符号）以及单位。有时还要给出误差范围11、什么是静态测量？什么是动态测量？答：在检测技术中，对缓慢变化的对象所进行的测量，亦属于静态测量。工程中，有时可认为几十赫兹以上的测量称为动态测量。12、传感器有哪三部分组成？答：传感器由敏感元件、传感元件及测量转换电路三部分组成。13、某数字表满量程为99.9A，该表的分辨力和分辨率为多少？答：数字表满量程为99.9A，该表的分辨力=0.1A，分辨率=0.1A÷99.9≈0.1%14、测量结果的正态分布的规律是怎样的？测量结果的正态分布的规律有：（1）集中性、（2）对称性、（３）有界性15、用核辐射式测厚仪对钢板的厚度进行6次等精度测量，所得数据为2.04mm、2.02mm、1.96mm、0.99mm、3.33mm、1.98mm，为粗大误差的值是什么？，在剔除粗大误差后，用算术平均值公式计算钢板厚度等于多少？答：为粗大误差的值是0.99和3.33mm，在剔除粗大误差后，用算术平均值公式计算钢板厚度=2.00mm。16、磁栅传感器重复6次测量两个标志位置之间的长度，得到6个不同的测量值为：7.2000、7.2001、7.2002、7.1999、7.1998、7.9000，6个测量值中，哪个值明显是“坏值”，给予剔除，将剩下5个带有随机误差的测量值求算术平均值x=？。答：6个测量值中，7.90m明显是“坏值”，给予剔除，将剩下5个带有随机误差的测量值求算术平均值x=7.2000m。17、传感器按测量原理和输出信号的性质分类各是怎样的？答：1）按测量原理分类：可分为电阻、电容、电感、光栅、热电耦、超声波、激光、红外、光导纤维等传感器。2）按传感器输出信号的性质分类：可分为输出为开关量（“1”和“0”或“开”和“关”）的开关型传感器。输出为模拟量的模拟型传感器。输出为脉冲或代码的数字型传感器。18、什么是传感器？答：传感器是一种检测装置。能感受规定的被测量，并能将检测感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出。以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求.它是实现自动检测和自动控制的首要环节，有时也可以称为换能器、检测器、探头等。19、已知被测电压的准确值为240V，某电压表上的准确度等级S＝2.5级、满度值Am＝300V、示值Ax＝245V。（1）求最大绝对误差Δm、与240V正确值的误差Δ、示值相对误差x以及引用误差m，判断是否符合出厂时给定的精确度？（2）在仪表绝对误差不变的情况下，被测电压降为24V，示值相对误差x将如何变化？从而得到什么结论？解：准确度等级S＝2.5级，满度值Am＝300V，最大绝对误差：Δm＝300V×2.5÷100＝7.5V示值Ax＝245V，用更高级别的检验仪表测得精确被测电压=240V与示值值的误差Δ＝245V-240V=5V示值相对误差x＝(5/245)*100%=2.04%引用误差m＝（5/300）×100%＝1.67%小于出厂时所标定的2.5%，符合出厂时给定的精确度。2.若绝对误差仍为5V，当示值Ax为24V示值相对误差x＝（5/24）×100%=20.83%结论：示值相对误差大的多，应该采用示值在满度的2/3左右的仪表。20、已知被测电压的准确值为350V，某电压表上的准确度等级S＝5.0级、满度值Am＝500V、示值Ax＝365V。（1）求最大绝对误差Δm、与350V正确值的误差Δ、示值相对误差x以及引用误差m，判断是否符合出厂时给定的精确度？（2）在仪表绝对误差不变的情况下，被测电压降为35V，示值相对误差x将如何变化？从而得到什么结论？解：（1）准确度等级S＝5.0级，满度值Am＝500V，最大绝对误差：Δm＝500V×5.0÷100＝25V示值Ax＝365V，用更高级别的检验仪表测得精确被测电压=350V与示值值的误差Δ＝365V-360V=15V示值相对误差x＝(15/365)*100%=4.11%。引用误差m＝（15/500）×100%＝3.00%小于出厂时所标定（2）若绝对误差仍为15V，当示值Ax为39V示值相对误差x＝（15/39）×100%=38.46%结论：示值相对误差大的多，应该采用示值在满度的2/3左右的仪表。第二章电阻传感器1、CO２、N2、气体打火机车间的有害气体、锅炉烟道中剩余的氧气，MQN气敏电阻可测量哪种气体的浓度？答：气体打火机车间的有害气体2、CO２、N2、气体打火机车间的有害气体、锅炉烟道中剩余的氧气，TiO2气敏电阻可测量哪种气体的浓度？答：锅炉烟道中剩余的氧气3、金属丝式、金属箔式、电阻应变仪、固态压阻式传感器，电子秤中所使用的应变片应选择哪种应变片？答：金属箔式4、金属丝式、金属箔式、电阻应变仪、固态压阻式传感器，一次性、几百个应力试验测点应选择哪种应变片？答：金属丝式第三章电感传感器1.希望线性范围为±1mm，应选择线圈骨架长度为多长左右的螺线管式自感传感器或差动变压器。答：20mm2、螺线管式自感传感器采用差动结构是为了什么？答：提高灵敏度，减小温漂第四章电涡流传感器1、常用的接近开关有哪些？答：常用的接近开关有电涡流式、电容式、超声波式、霍尔式、光电式、磁性干簧开关、微波式等。2、电涡流传感器的应用包括有哪些？答：电涡流传感器的应用包括有：（1）、位移测量（2）、振动测量（3）、转速测量（4）、镀层厚度测量（5）、电涡流式通道安全检查门第五章电容传感器1、在电容传感器中，若采用调频法测量转换电路，则电路中电容和电感是什么关系？答：电容是变量，电感保持不变2、在两片间隙为1mm的两块平行极板的间隙中插入什么物质可测得最大的电容量。答：云母片3、什么是电容传感器？答：电容传感器以各种类型的电容器作为传感器元件，将被测物理量转换为电容量的变化，再经测量转换电路转换为电压、电流或频率。4、三种类型的电容传感器是哪三种？答：三种类型的电容传感器是：变面积式电容传感器、变极距式电容传感器、变介电常数式电容传感器。第六章压电传感器1、将超声波（机械振动波）转换成电信号是利用压电材料的什么特性？答：利用压电材料的压电效应2、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什么特性？答：利用压电材料的逆压电效应3、某两线制电流输出型温度变送器的产品说明书注明其量程范围为0～1500℃，对应输出电流为4～20mA。求：当测得输出电流I=15mA时的被测温度t。(设输出电流与温度之间为线性关系)解:输出电流与温度之间为线性关系，即I与t的数学关系为一次方程，所以：I=a0+a1t当t=0℃时，I=4mA，所以a0=4mA，当t=1500℃时，I=20mA有：20=4+a1×1500可得：a1=0.01067mA/℃所以该压力变送器的输入/输出方程为：I=4mA+0.01067(mA/℃)t将I=15mA代入I=a0+a1t，得：p=(Ｉ-4mA)/a1=(15-4)/0.01067=1031℃。4、某压电元件用于测量振动，灵敏度d11=100×10-12C/N，电荷放大器的反馈电容Cf=1000pF，Rf=10MΩ，测得A1的输出电压Uo=0.2V，求:1）压电元件的输出电荷量Q的有效值为多少库伦？2）被测振动力F的有效值为多少？3）电荷放大器的灵敏度KQ为多少mV/pC？4）该电荷放大器的下限截止频率为多少赫？解：1）压电元件的输出电荷量Q的有效值Q=CfUo=(1000×10-12F×0.2V)=200pC2）被测振动力F=Q/d11=（200×10-12C）/(100×10-12C/N)=2N3）灵敏度KQ=U/Q=（200mv）/（200×10-12C）=1mv/pC4）下限频率：fL=1/(2πRfCf)=1/(2×3.14×10×106×1000×10-12)=16HZ第七章超声波传感器1、超声波测距是怎么实现的？答：超声波测距测出从发射超声波脉冲到接收超声波脉冲所需的时间t，再乘以空气的声速（340m/s），就是超声脉冲在被测距离所经历的路程，除以2就得到距离。2、什么是超声波？有何特点？答：频率高于20kHz的机械振动波称为超声波。它的指向性很好，能量集中，在遇到两种介质的分界面（例如钢板与空气的交界面）时，能产生明显的反射和折射现象。第八章霍尔传感器1、某型号霍尔电流传感器的额定匝数比NP/NS=1/1500，标准额定电流值IPN=300A，二次侧的负载电阻RS=50Ω，当测得二次侧电流IS=0.2A，求输出电压和被测电流。答：输出电压US=RS×IS=50Ω×0.2A=10V被测电流Ip=NS/NP=1500×0.2A=300A2、开关型霍尔集成电路是如何工作的？答：开关型霍尔集成电路当外加磁场强度超过规定的工作点时，OC门由高阻态变为导通状态，输出变为低电平；当外加磁场强度低于释放点时，OC门重新变为高阻态，输出高电平。第九章热电偶传感器1、在热电偶测温回路中经常使用补偿导线的最主要的目的是什么？答：将热电偶冷端延长到远离高温区的地方2、在实验室中测量金属的熔点时，冷端温度补偿采用何种方式可减小测量误差。答：冰浴法3、集成温度传感器、热电偶、热敏电阻、铂热电阻，现欲测量1000℃左右的温度，应选用什么传感器？答：热电偶4、集成温度传感器、热电偶、热敏电阻、铂热电阻，现欲测量-20~+100℃左右的温度，并输出数字信号，应选用什么传感器？答：集成温度传感器5、热电偶测温的主要优点是什么？答：热电偶测温的主要优点有：（1）属于自发电型传感器：（2）测温范围广：下限可达-270℃，上限可达1800℃以上；（3）各温区中的各种热电偶的热电动势均符合国际计量委员会的标准6、热电偶的冷端温度补偿的方法是怎样的？答：热电偶的冷端温度补偿的方法：冷端恒温法、计算修正法、仪表机械零点调整法等。第十章光电传感器1、光控继电器电路如下图（1)分析工作