自动检测技术及应用(复习要点及答案)(1)

1《自动检测与转换技术》本书学习特点：(1)理清理论和应用之间的关系（题型：选择20个，填充15个，判断5个，简答30分，计算5题30分）熟悉以前的考卷，难度和风格基本和以前考卷相似。着重理论基础，应用也离不开基础，精力要放在基本知识点，应用实例不要花太多时间。(2)重要的知识点要背，否则将无法做简答题，重要的知识点会在考卷中反复出现，可能是简答，也可能是选择。(3)力争把计算题拿满分(30分)题型和以前不会有太大变化，所用公式基本相同，但所求量和已知量会有所不同。第一章检测技术的基本概念——1个计算题、1个简答题以及基本概念知识点1、测量的方法P5①按手段分：直接测量、间接测量；②按是否随时间变化分：静态测量(缓慢变化)、动态测量(快速变化)；③按显示方式分模拟测量、数字测量(07.04填)偏位式测量——如：弹簧秤P6测量的具体手段零位式测量——如：天平、用平衡式电桥来测量电阻值均属零位式测量微差式测量——如：核辐射钢板测厚仪知识点2、测量误差P8（计算题一定有）(1)绝对误差△＝Ax－A0Ax为测量值A0为真值(2)相对误差a、实际相对误差γA＝△/A0×100%b、示值相对误差γx＝△/Ax×100%c、满度相对误差γm＝△/Am×100%Am为量程Am＝Amax－Amin用于判断仪表准确度等级精确度s＝│△m/Am│×100P8*我国模拟仪表有7种等级：0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5、5.0级，其他等级是没有的P9例1-1例1-2看懂又例：有三台仪表，量程为0～600℃，精度等级2.5级、2.0级、1.5级（仅作例题，实际无2.0级仪表）现需测量500℃左右温度，要求其相对误差不超过2.5%，应选哪只仪表合理？(07.04计)解：实际允许误差△＝500×2.5%＝12.5℃2.5级仪表最大误差△1＝600×2.5%＝15℃2.0级仪表最大误差△2＝600×2.0%＝12℃1.5级仪表最大误差△3＝600×1.5%＝9℃选用2.0级仪表较为合理又例：有一仪表测量范围为0～500℃，重新校验时，发现其最大绝对误差为6℃，问这只仪表可定几级？(07.04选)(07.04计)解：γm＝△/Am×100%＝6/500×100%＝1.2%该仪表应定为1.5级*P9(选/判)选用仪表时应兼顾精度等级和量程，通常希望示值落在仪表满度值的2/3以上，选仪表量程为实际值的1.5倍。(07.04判)知识点3、粗大误差、系统误差和随机误差(填充、判断)P10如发现示值忽大忽小，无预见性属于随机误差。(07.04选)(07.04填)知识点4、P10静态误差和动态误差静态误差：在被测量不随时间变化时所产生的误差。动态误差：当被测量随时间迅速变化，系统的输出量在时间上不能与被测量的变化精度吻合，这种误差称为动态误差。（如：水银温度计测水温，由于滞后产生的误差）知识点5、误差的统计公式1211nnjjxxxxxnnP11式1-7jjVxx式1-821210nnjjVVVVn算术平均值的方均根误差21(1)njjVnn式1-11方均根误差211njjVn误差33xxxn式1-13P13例1-3知识点6、传感器(1)组成P15非电量→敏感元件非电量→传感元件电参量→测量转换电路电量→作用P15敏感元件：在传感器中直接感受被测量元件，即被测量通过敏感元件转换成与被测量有确定关系、更易于转换的非电量传感元件：非电量通过传感元件被转换成电参量测量转换电路：将传感元件输出的电参量转换成更易于处理的电压、电流或频率参量(07.04简)(2)灵敏度及分辨力P16灵敏度是指传感器在稳态下输出变化值与输入变化值之比，用K来表示。分辨力是指传感器能测出被测信号的最小变化量。两者的关系：灵敏度越高，其分辨力越好。课后习题：1、单项选择题1)电工实验中，采用平衡电桥测量电阻的阻值，是属于B测量，而用水银温度计测量水温的微小变化，是属于C测量。P6、P54A、偏位式B、零位式C、微差式3)在选购线性仪表时，必须在同一系列的仪表中选择适当的量程。这时必须考虑到应尽量使选购的仪表量程为欲测量的C左右为宜。P9A、3倍B、10倍C、1.5倍D、0.75倍4)用万用表交流电压档(频率上限为5kHz)测量100kHz、10V左右的高频电压，发现示值不到2V，该误差属于B。用该表直流电压档测量5号干电池电压，发现每次示值均为1.8V，该误差属于A。P10(07.04选)A、系统误差B、粗大误差C、随机误差D、动态误差4、欲测240V左右的电压，要求测量示值相对误差的绝对值不大于0.6%，问：若选用量程为250V电压表，其精度应选B级。若选用量程为300V，其精度应选C级，若选用量程为500V的电压表，其精度应选C级。A.0.25B.0.5C.0.2D.1.0100%xXrA0.6%=240×100%△=1.44VS=mmA×100=1.44250×100=0.576其精度应选0.5级300V时300×S=1.44×100S=0.48精度应选0.2级;500V时500×S=1.44×100S=0.288精度应选0.2级5、已知待测拉力约为70N左右。现有两只测力仪表，一只为0.5级，测量范围为0～500N；另一只为1.0级，测量范围为0～100N。问选用哪一只测力仪表较好？为什么？0-500N仪表△m1=0.5%×500=2.5Nrx1=2.5/70=3.57%;0-100N仪表△m2=1%×100=1Nrx2=1/70=1.43%由于0-100N1级仪表的示值误差比0-500N0.5级仪表的示值误差小,所以选用0-100N1级仪表。第三章电阻式传感器——有一题计算题知识点1、电阻应变的计算P37-38(07.04计)3导体或半导体材料在外界的作用下，会产生机械变形，其电阻值也将随着发生变化，这种现象称为应变效应。P33(07.04填)公式xFAE（第2章）xRKRP35式3-5yx6110mmP37例题3-1注意计量单位例题也可倒过来，已知RR和x，求灵敏度K*知道“应变电桥”有3种较为典型的工作方式a、单臂半桥工作方式b、双臂半桥工作方式c、全桥工作方式其中：全桥工作方式灵敏度最高知识点2、热电阻传感器(1)作为测温用的热电阻材料，应具有哪些条件？（特点）P48希望具有电阻温度系数大、线性好、性能稳定、使用温度范围宽、加工容易等特点。铜电阻范围－50℃～﹢150℃目前已逐渐被铂热电阻所取代(2)P49国内统一设计的工业用铂热电阻在0℃时阻值R0值有25Ω、100Ω，分度号Pt25、Pt100等，热电阻阻值Rt与温度t的关系Rt＝R0(1﹢At﹢Bt2﹢Ct3﹢Dt4)A、B、C、D为温度系数*P49每隔1℃测出铂热电阻和铜热电阻在规定的测温范围内Rt和t之间对应电阻值列表，此表为热电阻分度表。(3)P50为了减小和消除引线电阻的影响，热电阻通常采用三线制连接法（普通导线即可，而热电偶需用补偿导线）(07.04选)为了减小环境电、磁场的干扰，最好用三芯屏蔽线。知识点3、热敏电阻P52(1)热敏电阻是半导体测温元件(2)负温度系数热敏电阻NTC，即T↑→R↓热温度系数热敏电阻PTC，即T↑→R↑(3)热敏电阻的应用P53（简答题）a、热敏电阻测温b、热敏电阻用于温度补偿c、热敏电阻用于温度控制同时可写少许各种用处的工作原理d、热敏电阻用于空气绝对湿度的测量e、热敏电阻用于液面的测量知识点4、湿敏电阻P58(1)绝对湿度与相对湿度的概念(2)露点的基本概念(07.04选)课后习题：1、单项选择题2)应变测量中，希望灵敏度高、线性好、有温度自补偿功能，应选择C测量转换电路。P38、39A、单臂半桥B、双臂半桥C、四臂全桥4)热电阻测量转换电路采用三线制是为了D。P50(07.04选)A、提高测量灵敏度B、减小非线性误差C、提高电磁兼容性D、减小引线电阻的影响7)湿敏电阻用交流电作为激励电源是为了B。P60(07.04选)A、提高灵敏度B、防止产生极化、电解作用C、减小交流电桥平衡难度2、某电阻应变片阻值为120Ω，灵敏度k=2，沿轴向粘贴于直径为0.05mm的圆形钢柱表面，钢材的E=2×1011N/m2，μ=0.3。钢柱承受的压向力为98×103N，求：1)该钢柱的轴向应变εx和径向应变εy各为多少μm/m(微应变)?2)应变片电阻的相对变化量△R/R。43)应变片的电阻值变化了多少欧姆?是增大还有减少?4)又若应变片沿钢柱的圆周方向(径向)粘贴、受98×103N拉力作用时，应变片的电阻值变为多少欧姆?1）42119.810249.7/0.05/23.14210xFmmAE0.3249.774.91/yxmm2）4422.49710/4.9910xRKmmR（1m=10μm6）3）44.9910RR444.99101204.99100.06RR是减小4）R=120—0.06=119.94第四章电感式传感器知识点1、（简答题）什么是电感式传感器？其优缺点是什么？P66电感式传感器是利用线圈自感或互感量系数的变化来实现非电量电测的一种装置。优点：分辨力及测量精度高。缺点：响应较慢，不宜于快速动态测量，而且其分辨力与测量范围有关。范围大、分辨力低。知识点2、自感式传感器包括：变隙式电感传感器；变截面式电感传感器；螺线管式电感传感器；差动电感传感器(07.04填)知识点3、（简答题）减小零点残余电压的方法通常有哪些？P71(07.04简)(1)提高框架和线圈的对称性；(2)尽量采用正弦波作为激励源；(3)正确选择磁路材料，同时适当减小线圈的励磁电流，使衔铁工作在磁化曲线的线性区；(4)在线圈上并联阻容移相网络，补偿相位误差；(5)采用相敏检波电路知识点4、P75差动变压器一般线性范围约为线圈骨架长度的1/10左右。(07.04选)知识点5、P81新国标规定：(07.04选)电压输出为1～5V，电流输出为4～20mA(用4mA而不用0mA是因0mA无法判断出是故障状态还是工作状态)一次仪表的输出信号可以是电压，也可以是电流，由于电流信号不易受干扰，且便于远距离传输（可不考虑压降），所以一次仪表多采用电流输出型(4～20mA)课后习题：1、单项选择题1)欲测量极微小的位移，应选择A电感传感器。希望线性好、灵敏度高、量程为1mm左右、分辨力为lμm左右，应选择B自感传感器。P68A、变隙式B、变面积式C、螺线管式2)希望线性范围为+1mm，应选择线圈骨架长度为B左右的螺线管式自感传感器或差动变压器。P75(07.04选)A、2mmB、20mmC、400mmD、1mm6)希望远距离传送信号，应选用具有D输出的标准变送器。P81A、0～2VB、1～5VC、0～10mAD、4～20mA第五章电涡流式传感器知识点1、（简答题）什么是电涡流效应？P86什么是集肤效应？根据法拉弟电磁感应定律，金属导体置于变化的磁场中，导体表面就会有感应电流产生，这种电流的流线在金属体内自行闭合，这种由电磁感应原理产生的旋涡状感应电流称为电涡流，这种现象称为电涡流效应。而电涡流在金属纵深方向并不是均匀分布的，而只集中在金属导体的表面，这称为集肤效应。*集肤效应与激励源频率f、工件的电导率σ、磁导率μ等有关。*频率越高，电涡流渗透深度越浅，集肤效应越严重。*选择题P86：100KHz时的电阻值是直流时的1.5倍1MHz时的电阻值是直流时的4倍(07.04选)电涡流式传感器的测量转换电路有：调频法、调幅法和电桥法。P89(07.04填)5知识点2、电涡流探头的结构P88电涡流探头起核心是一个扁平的“蜂巢”线圈，线圈用多股绞扭漆包线绕制而成，外部用聚四氟乙烯等高品质因数塑料密封。知识点3、（选择或填充题）P9360fnz电涡流测速60fnzz为齿数f为频率计读数n单位为r/min(转/分)(07.04