检测技术习题库

思考题与习题解马西秦

第一章、思考题与习题

1、检测系统由哪几部分组成?说明各部分的作用。

答：1、检测系统由：传感器、测量电路、显示记录装置三部分组成。

2、传感器部分的作用：是把被测量变换成另一种与之有确定的对应关系，并且便于测量

的量的装置。

测量电路部分的作用：是将传感器的输出信号转换成易于测量的电压或电流信号。显示记录装置部分的作用：是使人们了解检测数值的大小或变化的过程。

2、非电量的电测法有哪些优点? 答：P3

3、测量稳压电源输出电压随负载变化的情况时，应当采用何种测量方法?如何进行? 答：1）、采用微差式测量；

2）、微差式测量是综合零位式测量和偏差式测量的优点而提出的一种测量方法。基本思路是：将被测量x 的大部分作用先与已知标准量N 的作用相抵消，剩余部分即两者差值 Δ=x-N 。这个差值再用偏差法测量。

微差式测量中：总是设法使差值Δ很小，因此可选用高灵敏度的偏差式仪表测量之。即使差值的测量精度不高，但最终结果仍可达到较高的精度。

例如：测定稳压电源输出电压随负载电阻变化的情况时，输出电压U 。可表示为U0=U+ ΔU ，其中ΔU 是负载电阻变化所引起的输出电压变化量，相对U 来讲为一小量。如果采用偏差法测量，仪表必须有较大量程以满足U 。的要求，因此对ΔU 这个小量造成的U0的变化就很难测准。当然，可以改用零位式测量，但最好的方法是采用如图1-3所示的微差式测量。微差式测量：

⑴、微差式测量电路图中；

①、使用了高灵敏度电压表：毫伏表和电位差计； ②、Rr 和E 分别表示稳压电源的内阻和电动势； ③、RL 表示稳压电源的负载；

④、E1、R1和Rw 表示电位差计的参数。 ⑵、微差式测量过程

①、在测量前调整R1，使电位差计工作电流I1为标准值。

②、然后使稳压电压负载电阻RL 为额定值，调整RP 的活动触点，使毫伏表指示为零，这相当于事先用零位式测量出额

定输出电压U 。

③、正式测量开始后，只需增加或减小负载电阻RL 的值，负载变动所引起的稳压电压输出电压U0的微小波动值ΔU 即可

由毫伏表指示出来。

根据Uo=U+ΔU ，稳压电源输出电压在各种负载下的值都可以准确地测量出来。 ⑶、微差式测量法的优点：是反应速度快，测量精度高，特别适合于在线控制参数的测量。

R1Rw

Rr RP

图1-3微差式测量

4、某线性位移测量仪，当被测位移由4.5mm 变到5.0mm 时，位移测量仪的输出电压由3.5V 减至 2.5V ，求该仪器的灵敏度。解：s= Δy/Δx=(2.5-3.5)V/(5.0-4.5)mm=-2V/mm

5、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: 0.35Ω/℃

电桥: O.OlV/Ω

放大器: 100(放大倍数)

笔式记录仪: O.lcm/V

求: (1)测温系统的总灵敏度;

(2)记录仪笔尖位移4cm时，所对应的温度变化值。

解：(1)、 s1=0.35Ω/℃ s2= O.OlV/Ω s3=100 s4= O.lcm/V

s=s1s2s3s4=0.35Ω/℃× O.OlV/Ω×100× O.lcm/V =0.035cm/℃

(2)、Δt=x×s=4cm/0.035cm/℃=114.28℃

6、有三台测温仪表，量程均为0～600℃，精度等级分别为2.5级、2.0级和1.5级，现要测量500℃的温度，要求相对误差不

超过2.5%，选哪台仪表合理?

解：2.5级测温仪表:2.5=(δm/L)100％=(δm/600)100％；δm=15℃

r=δm/500=(15/500)100％=3％

2.0级测温仪表:2.0=(δm/L)100％=(δm/600)100％；δm=12℃

r=δm/500=(12/500)100％=2.4％

1.5级测温仪表:1.5=(δm/L)100％=(δm/600)100％；δm=9℃

r=δm/500=(9/500)100％=1.8％

选2.0级测温仪表合理

7、什么是系统误差和随机误差?正确度和精密度的含义是什么?它们各反映何种误差?

答：1）、在相同的条件下，多次重复测量同一量时，误差的大小和符号保持不变，或按照一定的规律变化，这种误差称为系统误差。

在相同条件下，多次测量同一量时，其误差的大小和符号以不可预见的方式变化，这种误差称为随机误差。

2)、正确度：系统误差的大小表明测量结果的正确度。正确度说明测量结果相对真值有一恒定误差，或者存在着按确

定规律变化的误差。系统误差愈小，则测量结果的正确度愈高。

精密度：随机误差的大小表明，测量结果重复一致的程度，即测量结果的分散性。通常，用精密度表示随机误差的大小。

随机误差大，测量结果分散，精密度低。

测量结果的重复性好，精密度高。随机误差大。

精确度：是测量的正确度和精密度的综合反映。精确度高意味着系统误差和随机误差都很小。精确度有时简称为精度。

8、服从正态分布规律的随机误差有哪些特性?

答：(1)、对称性：随机误差可正可负，但绝对值相等的正、负误差出现的机会相等。也就是说f(δ)-δ曲线对称于纵轴。

(2)、有界性：在一定测量条件下，随机误差的绝对值不会超过一定的范围，即绝对值很大的随机误差几乎不出现。

(3)、抵偿性：在相同条件下，当测量次数n →∞时，全体随机误差的代数和等于零，即lim∑δi=0

(4)、单峰性：绝对值小的随机误差比绝对值大的随机误差出现的机会多，即前者比后者的概率密度大，在δ=0处随

机误差概率密度有最大值。

9、等精度测量某电阻10次，得到的测量值如下:

R1=167.95ΩR2=167.45Ω

R3=167.60ΩR4=167.60Ω

R5=167.87ΩR6=167.88Ω

R7=168.00ΩR8=167.85Ω

R9=167.82ΩR10=167.60Ω

(1)求10次测量的算术平均值/ R，测量的标准误差ζ和算术平均值的标准误差s；

(2)若置信概率取99.7%，写出被测电阻的真值和极限值。

解：(1)

①、10次测量的算术平均值/ R

/R=（∑Ri ）/n=（ R1+R2+R3+R4+R5+R6+R7+R8+R9+R10）/n

=（167.95+167.45+167.6+167.6+167.87+167.88+168+167.85+167.82+167.6）/10 =167.762Ω

②、测量的标准误差ζ

ζ=lim √∑（Ri-R0）2

/n = lim √∑（δi ）2

/n 标准误差ζ的估算值：

ζ=lim √∑（Ri- /R ）2

/（n-1） = lim √∑（vi ）2

/n =

∑Vi 2

=（R1-/R ）2

+（R2-/R ）2

+（R3-/R ）2

+（R4-/R ）2

+（R5-/R ）2

+（R6-/R ）2

+（R7-/R ）2

+（R8-/R ）2

+（R9-/R ）2

+（R10-/R ）

=（167.95-167.762）2+（167.45-167.762）2+（167.6-167.762）2

+（167.6-167.762）2

+167.87-167.762）2

+（167.88-167.762）2

+（168-167.762）2

+（167.85-167.762）2

+（167.82-167.762）2

+（167.6-167.762）2

=（0.188）2

+（-0.312）2

+（-0.162）2

+（0.108）

2 +（0.118）2

+（0.238）2

+（0.088）2

+（0.058）2

+（-0.162）2

=0.0361+0.0961+0.0256+0.0256+0.0121+0.0144+0.0576+0.0081+0.0036+0.0256=0.3047

标准误差ζ：ζ=√∑（vi ）2

/(n-1)=√0.3047/9=0.184Ω

算术平均值的标准误差s ：s=ζx=ζ/ √ n =0.184/√10 =0.0582Ω 置信概率取99.7%，K=3，置信区间为±3S,

测量结果真值为:R0=/R ±Ks=167.762±3×0.0582=(167.762±0.175) Ω 测量电阻的极限值：Rm=/R ±K ζ=167.762±3×0.184=(167.762±0.552) Ω

168.314Ω～167.210Ω：测量数据中无坏值

n 测量值（Ω）Xi 剩余误差Vi Vi 2

1 167.95 +0.188 0.035344

2 167.45 -0.312 0.097344

3 167.60 -0.162 0.02624

4 4 167.60 -0.162 0.026244

5 167.87 +0.108 0.011604

6 167.88 +0.118 0.013924

7 168.00 +0.23

8 0.056644 8 167.85 +0.088 0.007744

9 167.82 +0.058 0.003364 10 167.60 -0.162 0.026244

/R=167.762

∑Vi 2=0.3047

标准误差估值：

=n-12=v 10

i = 1

0.3047=0.184

算数平均值的标准误差估值：=n =0.0582

=S =0.184

x 10

置信概率取99.7%，K=3，置信区间为±3S,

测量结果真值为:R0=/R ±KS=167.762±3×0.0582=(167.762±0.175) Ω 测量电阻的极限值：Rm=/R ±K ζ=167.762±3×0.184=(167.762±0.552) Ω

168.314Ω～167.210Ω：测量数据中无坏值

10.用BASIC 语言编写一个程序，用于完成类似第9题中所要求的计算任务。

第二章、思考题与习题

l.金属电阻应变片与半导体材料的电阻应变效应有什么不同?

答：金属电阻应变片电阻应变效应主要由几何尺寸的改变影响金属金属电阻应变片电阻应变效应。

半导应变片电阻应变效应主要由材料的电阻率随应变引起的变化是影响半导应变片电阻应变效应的主要因素。 2.直流测量电桥和交流测量电桥有什么区别? 答：直流测量电桥采用直流电源供电，

交流测量电桥采用交流电源供电；

3.热电阻测温时采用何种测量电路?为什么要采用这种测量电路?说明这种电路的工作原理。答：采用三导线四分之一电桥电路：

在该电桥中热电阻的两根引线被分配在两个相邻的桥臂中；消除引线电阻因温度变化引起的阻值变化而产生的误差。 4.采用阻值为120Ω、灵敏度系数K=2.0的金属电阻应变片和阻值为120Ω的固定电阻组成电桥，供桥电压为4V.并假定负载电阻无穷大。当应变片上的应变分别为1με和1000με时，试求单臂工作电桥、双臂工作电桥以及全桥工作时的输出电压，并比较三种情况下的灵敏度。解：一个微应变：1με=1μm/m=1×10

-6

因为R1=R2=R3=R4=R ；是等臂电桥；U=4V ；

1）、应变片上的应变为1με:s=U0/ΔR=[U(ΔR/R)/4]/ΔR=(U K ε)/4

电阻应变片的相对变化量：ΔR/R=K ε=2×10

-6

电阻应变片的变化量： ΔR=R ×K ε=120×2×10-6

=0.24×10-3

Ω ⑴、单臂工作电桥工作时的输出电压、灵敏度。

输出电压: U0=U(ΔR/R)/4=U K ε/4=2×10-6

灵敏度： s=U0/ΔR=2×10-6

V /0.24×10-3

Ω=8.33×10-3

V /Ω ⑵、双臂工作电桥工作时的输出电压、灵敏度。

输出电压: U0=U(ΔR/R)/2=（U/2）K ε=4×10-6

灵敏度： s=U0/ΔR=4×10-6

V /0.24×10-3

Ω=16.66×10-3

V /Ω ⑶、及全桥工作时的输出电压、灵敏度。

输出电压: U0= U(ΔR/R)=UK ε=8×10-6

灵敏度： s=U0/ΔR=8×10-6

V /0.24×10-3

Ω=33.33×10-3

V/Ω

2）、应变片上的应变为1000με

电阻应变片的相对变化量：ΔR/R=K ε=2×10

-3

电阻应变片的变化量： ΔR=R ×K ε=120×2×10-3

=0.24Ω ⑴、单臂工作电桥工作时的输出电压、灵敏度。

输出电压: U0=U(ΔR/R)/4=UK ε/4=2×10-3

灵敏度： s=U0/ΔR=2×10-3

V /0.24Ω=8.33×10-3

V/Ω ⑵、双臂工作电桥工作时的输出电压、灵敏度。

输出电压: U0=U(ΔR/R)/2=UK ε/2=4×10-3V

灵敏度： s=U0/ΔR=4×10-3

V /0.24Ω=16.66×10-3

V/Ω

⑶、及全桥工作时的输出电压、灵敏度。

输出电压: U0=U(ΔR/R)=UK ε/=8×10-3

灵敏度： s=U0/ΔR=8×10-3

V /0.24Ω=33.33×10-3

V/Ω

5.采用阻值R=120Ω，敏度系数K=2.0的金属电阻应变片与阻值R= 120Ω的固定电阻组成电桥，供桥电压为10V 。当应变片应变为1000με时，若要使输出电压大于10mV 。则可采用何种接桥方式(设输出阻抗为无穷大)? 解：应变片上的应变为1000με=10-3

电阻应变片的相对变化量：ΔR/R=K ε=2×10

-3

电阻应变片的变化量： ΔR=R ×K ε=120×2×10-3

=0.24Ω ⑴、单臂工作电桥工作时的输出电压、灵敏度。

输出电压: U0=U(ΔR/R)/4=UK ε/4=10×2×10-3

V/4=5mV 灵敏度： s=U0/ΔR=5×10-3

V /0.24Ω=20.833×10-3

V/Ω ⑵、双臂工作电桥工作时的输出电压、灵敏度。

输出电压: U0=U(ΔR/R)/2=UK ε/2=10×2×10-3

V/2=10mV 灵敏度： s=U0/ΔR=10×10-3

V /0.24Ω=41.67×10-3

V/Ω ⑶、等臂全桥工作时的输出电压、灵敏度。

输出电压: U0=UK ε/=10×2×10-3V=20mV

灵敏度： s=U0/ΔR=20×10-3

V /0.24Ω=83.33×10-3

V/Ω 输出电压:U0=UK ε=10×103

mv ×2×10-3

=20mv

综上所述:若要使输出电压大于10mV 。则可采用等臂全桥接桥方式。

6.图2-43所示为一直流电桥，供电电源电动势E=3V. R3=R4= 100Ω。 R1和R2为相同型号的电阻应变片，其电阻均为50Ω。灵敏度系数K=2.0。两只应变片分别粘贴于等强度梁同一截面的正反两面。设等强度梁在受力后产生的应变为5000με试求此时电桥输出端电压U o 。

R1T(2-43)

R4R2

R1E

R2P

解：受力时:R1=r+ΔR 、R2=r-ΔR 、R3=R4=R=100Ω

U0=（R2R4-R1R3）U/[（R4+R3）（R1+R2）]=R （R2-R1）U/[2R （R1+R2）] =-2R ΔRU/2R2r=-（U/2）（ΔR/r ）=-（U/2）（K ε）=-1.5×2×5×10-3

=-1.5×10-2

V=-15mv

第三章、思考题与习题

1.试分析变面积式电容传感器和变间隙式电容传感器的灵敏度?为了提高传感器的灵敏度可采取什么措施并应注意什么问题?

答: 1) 对变面积式电容传感器

设初始电容为: C0=0

εr εA/d=ε

ab/d 为初始电容。

当动极板相对定极板沿长度a 方向平移Δx 时，则电容为 C=0

εr εb （a －Δx ）/ d=（0εr εab/ d ）－（0εr εb Δx/ d ）

=C0－εb Δx/d （3-2） C=C0－ΔC

ΔC= C －C0=－εb Δx/d=- C0Δx/a 电容的相对变化量为：ΔC/C0=Δx/a

显然传感器的输出特性呈线性。适合于测量较大的直线位移和角位移。

灵敏度为：K=ΔC/Δx=－ε b /d

可见：①、灵敏度是个常数；

②、增大b 值、减小d 值，可增大灵敏度；

③、但极板的长度b 不易过小，否则边缘效应增大，使非线性误差也增大。

④、与变极距型相比，变面积型电容传感器的灵敏度较低。因此，在实际应用中，也采用差动式结构，以提高灵敏

度。

2) 对变间隙式电容传感器

若传感器的ε和

A =ab 为常数，初始的极距为d ，其初始电容量（静态电容为）

：C0=0εr εA/d=εA/d

当动极板移动x 后，其电容为：

C=εA/（d-x ）

=（ε A /d ）×[d/（d-x ）] = C0 d /（d-x ）

= C0 [（1+x/d ） /（1-x 2/d 2

）]

当x<

≈1；

则：C= C0（1+x/d ）

由式（3-5）可知：电容C 与x 不是线形关系；只有当x<

灵敏度为：K=ΔC/ x= C0/d =εA/d

要提高灵敏度，应减小起始间隙d ；但当d 过小时，易引起击穿。

一般在极板间添加介电常数高的物质（云母、塑料膜），且可以改善电容器的耐压性能。

2.为什么说变间隙型电容传感器特性是非线性的?采取什么措施可改善其非线性特性? 答:对变间隙式电容传感器

若传感器的ε和

A =ab 为常数，初始的极距为d ，其初始电容量（静态电容为）

：C0=0εr εA/d=εA/d

当动极板移动x 后，其电容为： C=εA/（d-x ）

=（ε A /d ）×[d/（d-x ）]

= C0 d /（d-x ）

= C0 [（1+x/d ） /（1-x 2/d 2

）]

当x<

≈1；

则：C= C0（1+x/d ）

由式（3-5）可知：电容C 与x 不是线形关系；只有当x<

3.有一平面直线位移型差动电容传感器其测量电路采用变压器交流电桥，结构组成如图3-20所示。电容传感器起始时bl =b2=b=20mm ， al =a2=a=10mm ，极距d=2mm ，极间介质为空气，测量电路中ui= 3sin ωtV ，且u=ui 。试求动极板上输入一位移量Δx=5mm 时的电桥输出电压u 0。

C1C2u u

图3-20题3图

解: 电桥的空载输出电压为：

ù0=2ù[Z 2/（Z1+Z2）]-ù=ù[2Z 2/（Z1+Z2）-（Z1+Z2）/（Z1+Z2）] =ù（Z2-Z1）/（Z1+Z2）

其中：Z1=1/j ωC1，Z2=1/j ωC2，C1、C2，为差动电容传感器的电容量；带入，得 ù0=ù（Z2-Z1）/（Z1+Z2）=ù（1/j ωC2-1/j ωC1）/（1/j ωC1+1/j ωC2） =ù（1/C2-1/C1）/（1/C1+1/C2）=ù（C1-C2）/（C1+C2）对变面积式电容传感器：设初始电容为：C0=0

εr εA/d=ε

ab/d 为初始电容。

当动极板相对定极板沿长度a 方向平移Δx 时，则电容为 C=0

εr εb （a ±Δx ）/ d=（0εr εab/ d ）±（0εr εb Δx/ d ）

=C0±εb Δx/d=C0±ΔC C1=C0－ΔC ； C2=C0+ΔC ；

U0=U （C1-C2）/（C1+C2）=-U ΔC/C0=-U （εb Δx/d ）/（εab/d ）=-U Δx/a =-（3sin ωtV ）×（5/10）=-（3/2）sin ωtV=-1.5sin ωtV

4、变间隙电容传感器的测量电路为运算放大器电路，如图3-21所示。传感器的起始电容量Cx0=20pF ，定动极板距离do=1.5mm ，Co=10pF ，运算放大器为理想放大器(即K →∞，Zi→∞)， Rf 极大，输入电压 ui=5sin ωtV ，求当电容传感器动极板上输入一位移量Δx=0.15mm 使d0减小时，电路输出电压u0为多少?

T(3-21)

C0Rf

解: 对于变间隙电容传感器,当动极板移动Δx 后，其电容为： CX=εA/（d0-Δx ）=（εA/d0）×[d0/（d0-Δx ）]

= Cx0d0 /（d0-Δx ）=Cx0/（1-Δx/d0）=20/（1-0.15/1.5）pf =（20/0.9）pf=（200/9）pf=22.22 pf

对于理想运放，其输入阻抗和开环放大倍数都很高（Zi →∞，A →∞），因此其输出端输出电压u0与CX 成反比，即：

u0＝－uiC0/CX=－[10pf/（200/9）pf]×5sin ωtV =－(90/200)×5sin ωtV =－2.25sin ωtV

当动极板移动Δx=0mm 后，其电容为:

u0＝－uiC0/CX=－(10pF/20Pf)5sin ωtV =－2.5sin ωtV

Cx=Cx0(1+Δx/d)=20 pF(1+0.15/1.5)=22 pF

Cx ’=εA/（d0-Δx ）=Cx0/(1-Δx/d)=20pF/(1-0.15/1.5)=22.22pF δ=∣(Cx ’-Cx)/Cx ∣=∣(20/0.9-20×1.1)/(20/0.9)∣=∣1-0.99∣=10﹪ u0=-uiC0/Cx=-5sin ωtV(10pF/22pF)=-2.273 sin ωtV

u0’=-uiC0/Cx ’=-5sin ωtV[(10pF/(20pF/0.9)]=-2.25sin ωtV

δ=∣(u0’-u0)/u0∣=∣(-2.25+5×10/22)/(5×10/22)∣ =∣-0.99+1∣=10﹪

5.如图3-22所示正方形平板电容器，极板长度a=4cm.极板间距离δ=0.2mm 。若用此变面积型传感器测量位移x.试计算该传感器的灵敏度并画出传感器的特性曲线。极板间介质为空气。ε0=8.85 X 10－12

F/m 。

C 0

图 3-22

传感器特性曲线

C = f (x)

解:C=εA/δ=ε4b(a-x)/δ=[ε4ba/δ-ε4bx/δ]=C0-4εbx/δ

ΔC=C-C0=-4εbx/δ 该传感器的灵敏度为：

K=ΔC/x=-4εb/δ=-4×8.85×10-12F/m ×4×10-2m/2×10-4m=-7.08×10-9

F/m

解:变面积型传感器测量位移x 前的面积为：A0=4ab=4a 2

C0= 0εr εA0/d=ε

4ab/d=ε4aa/d=ε4a 2

变面积型传感器测量位移x 后的面积为：A=4（a-x ）b=4（a-x ）a=4a 2

-4xa= A0-4xa

C=0

εr εA/d=ε

（A0－4xa ）/d=C0－ε4xa/d

ΔC=－ε4xa/d=－8.85×10－12

F/m ×4×4cm/0.2mm

=－x ×80×8.85×10－12F/m ×x=－x ×7.08×10－10F/m=14.16×10－12

F=14.16pF 电容的相对变化量为：ΔC/C0=（－ε4xa /d ）/（4εaa/d ）=－x/a 灵敏度为：K=ΔC/x=－4ε a /d =－4×8.85×10

－12

F/m ×4cm/0.2mm =－7.08×10－

9F/m

ΔC=Kx

第四章、思考题与习题

1、影响差动变压器输出线性度和灵敏度的主要因素是什么？

答：影响差动变压器输出线性度和灵敏度的主要因素是；零点残余电动势E0的存在；造成差动变压器输出线性度和灵敏度在零点

附近不灵敏，输出线性度受影响，引起测量误差。

2、电涡流传感器的灵敏度主要受那些因素影响？它的主要优点是什么？答：电涡流传感器的灵敏度主要受到被测体大小影响。

被测体是平板型时：则要求被测体的半径应大于线圈半径的1.8倍，否则灵敏度要降低。被测物体是圆柱体时：被测导体直径必须为线圈直径的3.5倍以上，灵敏度才不受影响。

优点：电涡流式传感器结构简单、频率响应宽、灵敏度高、测量范围大、抗干扰能力强，特别是有非接触测量的优点。 3、试说明图4-12所示的差动相敏检波电路的工作原理。答：1）、衔铁处于中间位置时：在ui1=ui2时：

比较电压在正半周时：D1、D3导通；D2、D4截止；ub=u2、ua=u2/2=vc

比较电压在负半周时：D2、D4导通；D1、D3截止；ud=u2、ue=u2/2=vc 2）、在ui1≠ui2时：Vg ≠0；则电流表通过的电流和不为0；

①、衔铁上移：在u11＞u12时：

正半周时：va ＞ve ；电流经：a 、D3、u22、V 、g 、e 、u12。负半周时：ve ＞va ；电流经：e 、D2、u21、V 、g 、a 、u11。

电流总是从电表的右边流向左边。

②、衔铁下移：在u11＜u12时：

正半周时：ve ＞va ；电流经：e 、g 、V 、u21、b 、D1、a 、u11。负半周时：va ＞ve ；电流经：a 、g 、V 、u22、d 、D4、e 、u12。

电流总是从电表的左边流向右边。

-D21

T(4-12)

c b a D3D1

f g

+-++-u12u11u21u22V

(+)(+)(-)(-)(+)

(-)

图4-12差动相敏检波电路 1移相器

-1

T(4-12)c b a D3D1

f g

+-+

+-u12u11u21u22V

D21

T(4-12)

c b a D4

f g

(+)(-)

u12u11u21

u22

(+)(+)(-)(-)

4、图4-31所示的差动电感式传感器的桥式测量电路，L1、L2为传感器的两差动电感线圈的电感，其初值均为L0。R1、R2为标准

电阻，u 为电源电压。试写出输出电压u0与传感器变化量ΔL 间的关系。

图4-31 题4

解:设:ù0=ùR1/（Z1+R1）-ùR2/（Z2+R2）=ù[R1/（R1+Z1）-R2/（R2+Z2）]

=ù[R1（R2+Z2）- R2（R1+Z1）]/（R1+Z1）（R2+Z2） =ù（R1Z2- R2Z1）/（R1+Z1）（R2+Z2）

设：R1=R2=R ；

Z1=Z0+ΔZ=j ω（L0+ΔL ）； Z2=Z0-ΔZ=j ω（L0-ΔL ）

ù0=ù（R1Z2- R2Z1）/（R1+Z1）（R2+Z2）=ùR（-2ΔZ ）/（R+Z0+ΔZ ）（R+ Z0-ΔZ ）

=-2ùR ΔZ/[（R+Z0）2 -（ΔZ ）2 ]≈-2ùR ΔZ/[（R+Z0）

u0=-2uRj ωΔL/（R+ j ωL0）2

5.如图4-32所示为一差动整流电路，试分析电路的工作原理。

T(4-32)

x d

b a U0

图4-32题5图

第五章、思考题与习题

1.为什么说压电式传感器只适用于动态测量而不能用于静态测量?

2.压电式传感器测量电路的作用是什么?其核心是解决什么问题?

3.一压电式传感器的灵敏度K1 = 10pC/mPa ，连接灵敏度K2=0.008V/pC 的电荷放大器，所用的笔式记录仪的灵敏度K3=25mm/V ，当压力变化Δp=8mPa 时，记录笔在记录纸上的偏移为多少? 解：S=K1K2K3=10pC/mPa ×0.008V/pC ×25mm/V=2mm/mPa Δx=S ×Δp=2mm/mPa ×8mPa=16mm

4.某加速度计的校准振动台，它能作50Hz 和1g 的振动，今有压电式加速度计出厂时标出灵敏度K=10amV/g ，由于测试要求需加长导线，因此要重新标定加速度计灵敏度，假定所用的阻抗变换器放大倍数为1，电压放大器放大倍数为100，标定时晶体管毫伏表上指示为9.13V ，试画出标定系统的框图，并计算加速度计的电压灵敏度。

检测和转换技术试题,习题集与答案解析

《检测与转换技术》试卷一、单项选择题（每题3分，共30分） 1、1、以下哪一种情况可能产生随机误差 A 测量人员的粗心大意 B 检测装置的指示刻度不准 C 许多因素微小变化的总和 D 传感器的不稳定 2、2、下列四个选项中，关于相对误差特征正确的是 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 3、3、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 A 1Kg B 10％ C D 10Kg 4、下列传感器的应用中哪个适合高频反射式涡流传感器 A 金属材料内部缺陷的检测B金属工件表面光洁度的测定 C 金属材料厚度测量 D 金属材料内部杂质的检测 5、下列温度传感器中，测量温度范围较大的是 A 热电偶 B 铜热电阻 C 半导体热敏电阻 D 铂热电阻 6、下列哪一种传感器的输入输出特性是非线性的 A 变面积式电容传感器B变极距式电容传感器 C 变介质式电容传感器D螺管式自感传感器 7.下列温度测量中哪一种热惯性小，适合温度的快速测量 A 用热电偶测量温度 B 用温度计测量温度 C 用铜热电阻测量温度 D 用铂热电阻测量温度 8、用下哪一种检测方法的灵敏度高 A 采用差动电桥 B 采用电流源供电 C 采用有源电路 D 采用双差电桥 9、以下哪种方法不适合消除或减小系统误差 A 代替方法 B 交换方法 C 采用温度补偿方法 D 采用频率电压转换电路 10、影响检测系统稳定性的因素有 A 使用寿命 B 标定测值的变化 C 反应时间 D 分辨率二、创新思考问题（每题10分，共20分）

1. 设计一种肺活量测量装置，并简述原理。（试考虑2种以上的传感器） 2. 检测液位一般可以采用哪几种方法（试考虑2种以上方法）三、某全对称电桥接有阻值为100Ω、灵敏度为2的电阻应变片，若电桥工作电压为6伏，应变片承受2000×10－6的微应变力，试求：（15分） 1、单臂电桥的开路输出电压U0的大小 2、单臂电桥的非线性误差δf的大小 3、要进一步减小非线性误差，应采取什么措施四、对容器中一溶液的浓度共测量15次，结果为：，，，，，，，，，，，，，，% 试判断并剔除异常值。（15分）五、试用所学的传感器知识设计一家庭防盗报警装置。（画出示意图并说明工作原理）（20分）

自动检测技术题库

第一章检测技术的基础知识一、填空题 1．检测技术是一门以研究自动检测系统中的信息提取、信息转换以及信息处理的理论和技术为主要内容的应用技术学科。 2．一个完整的检测系统或检测装置通常由传感器、测量电路和输出单元及显示装置等部分组成。 3．传感器一般由敏感元件、转换元件和转换电路三部分组成，其中敏感元件是必不可少的。 4．在选用仪表时，最好能使其工作在不小于满刻度值2/3 的区域。 5．准确度表征系统误差的大小程度，精密度表征随机误差的大小程度，而精确度则指准确度和精密度的综合结果。6．仪表准确度等级是由系统误差中的基本误差决定的，而精密度是由随机误差和系统误差中的附加误差决定的。 7、若已知某直流电压的大致范围，选择测量仪表时，应尽可能选用那些其量程大于被测电压而又小于被测电压1.5倍的电压表。（因为U≥2/3Umax）二、选择题 1．在一个完整的检测系统中，完成信息采集和信息转换主要依靠 A 。 A．传感器 B. 测量电路 C. 输出单元 2．构成一个传感受器必不可少的部分是 B 。 A．转换元件B．敏感元件C．转换电路D．嵌入式微处理器 3．有四台量程均为0-600℃的测量仪表。今要测一约为500℃的温度，要求相对误差≤2.5%，选用精度为 D 的最为合理。 A．5.0级B．2.5级C．2.0级D．1.5级 4．有四台量程不同，但精度等级均为1.0级的测温仪表。今欲测250℃的温度，选用量程为 C 的最为合理。A．0～1000℃B．300～500℃C．0～300℃D．0～500℃ 5．某采购员分别在三家商店购买100kg大米、10kg苹果、1kg巧克力，发现缺少约0.5kg，但该采购员对卖巧克力的商店意见最大，在这个例子中，产生此心理作用的主要因素是Ｂ。 A．绝对误差B．示值相对误差C．满度相对误差D．精度等级 6．在选购线性仪器时，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。 A．3倍B．10倍C．1.5倍D．0.75倍 7．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 。用该表主流电压档测量5号电池电压，发现每次示值均为1.8V,该误差属于 A 。 A．系统误差B．粗大误差C．随机误差D．动态误差 8．重要场合使用的元器件或仪表，购入后需进行高、低温循环老化试验，其目的是为了Ｄ。 A．提高精度B．加速其衰老C．测试其各项性能指标D．提高可靠性能 9．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。 A．偏位式B．零位式C．微差式三、计算题 1．有一温度计，它的测量范围为0~200℃，精度为0.5级，求： 1）该仪表可能出现的最大绝对误差。 2）当示值分别为20℃、100℃时的示值相对误差。 2．已知待测拉力约为70N左右。现有两只仪表，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？ 3．有一台测量压力的仪表，测量范围为（0~10）Mpa,压力与仪表输出电压之间的关系为U0=a0+a1p+a2p2,式中a0=1V， a1=0.6V/ Mpa，a2=-0.02V/Mpa2 求: 1)该仪表的输出特性方程; 2)该仪表的灵敏度表达式;

公路工程检测技术试题库

《公路工程现场测试技术》复习题一、填空题 1．工程质量等级评定按、、和逐级进行。 2．分项工程质量检验内容包括基本要求、、和等四个部分。 3．常见的平整度测试方法有、和三种，相应的技术指标分别为、和。 4．分项工程实测项目评分值之和为100 分，对于和须予扣分。 5．路面工程实测项目的质量标准按和两档设定。 6．弯沉仪（贝克曼梁）有和两种规格，杠杆比为。 7、在室内加州承载比试验中，当采用贯入量为时的压力与标准压力之比作为材料的承载比，计算公式为： CBR= ；当采用贯入量为5mm时的承载比，计算公式为：CBR= 。 8、为使抽取的样本能成为批的可靠代表，常采用的抽样方法：、、、。 9、砼测定强度的技术按其对砼结构的影响程度分为和，主要方法有、和等。 10、采用钻芯法测定砼强度时，在一般情况下，芯样直径为粗集料的倍，在钢筋密集或因钻芯位置不允许钻取较大芯样的特殊情况下，芯样直径可为粗集料的倍。 11、评定沥青路面水稳性通常采用的方法分为两大类：第一类是沥青与矿料的粘附性试验，测定方法有、；第二类是沥青混合料的水稳性试验，测定方法有、以及。 12、路面各结构层厚度的检测方法与和有关，基层和砂石路面的厚度可用测定，沥青面层及水泥砼面板的厚度应用测定。 13、通常路面的抗滑性被看作路面的表面特性，表面特性包括路表面和，影响抗滑性能的因素有、和。 14、钻孔灌注桩的检测主要包括三个方面：、和。 15．路基的压实度评定时，用反映总体压实水平，用来限制局部隐患，并应按计算扣分值。 16．公路几何线形检验包括、和。 17.分项工程质量评分时，应考虑、、和等四个方面。 18．沥青混凝土面层实测项目包括、、、和厚度、中线平面偏位、纵断高程、宽度、横坡等九个项目。 19．常用平整度测试方法的技术指标分别是：3m 直尺法、连续式平整度仪法、颠簸累积仪法。路面的横向平整度用表示。 20．沥青混凝土面层抗滑指标为或。二、选择题

光电检测技术试题及答案

光电检测技术试题及答案光电检测技术试题及答案1、光电器件的基本参数特性有哪些? (响应特性噪声特性量子效率线性度工作温度) @响应特性分为电压响应度电流响应度光谱响应度积分响应度响应时间频率响应 @噪声分类：热噪声散粒噪声产生-复合噪声 1/f噪声信噪比S/N 噪声等效功率NEP 2、光电信息技术是以什么为基础，以什么为主体，研究和发展光电信息的形成、传输、接收、变换、处理和应用。 (光电子学光电子器件) 3、光电检测系统通常由哪三部分组成 (光学变换光电变换电路处理) 4、光电效应包括哪些外光电效应和内光电效应) 外光电效应：物体受光照后向外发射电子——多发生于金属和金属氧化物。内光电效应：物体受到光照后所产生的光电子只在物质内部而不会逸出物体外部——多发生在半导体。内光电效应又分为光电导效应和光生伏特效应。

光电导效应：半导体受光照后，内部产生光生载流子，使半导体中载流子数显著增加而电阻减少的现象。光生伏特效应：光照在半导体PN结或金属—半导体接触面上时，会在PN结或金属—半导体接触的两侧产生光生电动势。 5、光电池是根据什么效应制成的将光能转换成电能的器件，按用途可分为哪几种? (光生伏特效应太阳能光电池和测量光电池) 6、激光的定义，产生激光的必要条件有什么? ( 定义：激光是受激辐射的光放大粒子数反转光泵谐振腔) 7、热释电器件必须在什么样的信号的作用下才会有电信号输出? (交变辐射) 8、 CCD是一种电荷耦合器件，CCD的突出特点是以什么作为信号，CCD的基本功能是什么? (电荷 CCD的基本功能是电荷的存储和电荷的转移。) 9根据检查原理，光电检测的方法有哪四种。 (直接作用法差动测量法补偿测量法脉冲测量法) 10、光热效应应包括哪三种。 (热释电效应辐射热计效应温差电效应) 11、一般PSD分为两类，一维PSD和二维PSD，他们各自用途是什么?

《检测与转换技术》检测题目

8、下面哪种电路主要是为了远距离传输？( ) A.频率－电压变换； B.电流－电压变换； C.数模变换； D.电压－电流变换。 9、测量不能直接接触的高温物体温度，可采用( )温度传感器。 A. 热电偶； B. 亮度式； C. 半导体三极管； D. 半导体二极管。 10、下列哪种热敏电阻适合做温度升高电阻值降低的温度补偿元件（）？ A. NTC型热敏电阻； B.PTC 型热敏电阻； C. CTR 型热敏电阻。 11、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。 12、雷电对测控系统造成的噪声干扰按其产生的原因来分属于？（） A. 浪涌噪声； B. 高频振荡噪声； C. 放电噪声。 13、热电偶的热电效应主要是把温度变化转化为什么参数变化？（） A. 电阻变化； B.电势变化； C. 电容变化； D. 电感变化。 14、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/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。 15、一般来说，对屏蔽罩材料的要求（）？ A.选用高电阻的金属材料； B.选用低电阻的金属材料； C. 选用半导体材料； D. 选用绝缘材料。 16、电磁炉主要是应用了下面哪种技术？( ) A. 微波； B. 电涡流； C. 热电式； D. 红外。 17、下面哪种电路主要是为了抑制干扰？( ) A. A/D转换器； B. D/A转换器； C. 变压器耦合； D. 调制电路。 18、由于热电光导摄像管的信号比可见光弱一个数量级，必须采用( )的前置放大器。

《自动检测技术》试题

《自动检测技术》试题1 一、填空（每空1分，共２０分） 1、通常传感器由敏感元件、转换元件、基本转换电路三部分组成,是能把外界非电量转换成电量的器件和装置。 2、金属丝在外力作用下发生机械形变时它的电阻值将发生变化,这种现象称应变效应;固体受到作用力后电阻率要发生变化，这种现象称压阻效应。直线的电阻丝绕成敏感栅后长度相同但应变不同,圆弧部分使灵敏度K下降了，这种现象称为横向效应。 3、差动变压器式传感器理论上讲,衔铁位于中心位置时输出电压为零,而实际上差动变压器输出电压不为零，我们把这个不为零的电压称为零点残余电压；利用差动变压器测量位移时如果要求区别位移方向(或正负）可采用相敏检波电路。 4、把一导体（或半导体）两端通以控制电流I，在垂直方向施加磁场B,在另外两侧会产生一个与控制电流和磁场成比例的电动势,这种现象称霍尔效应,这个电动势称为霍尔电势。外加磁场使半导体(导体）的电阻值随磁场变化的现象称磁阻效应。５、某些电介质当沿一定方向对其施力而变形时内部产生极化现象，同时在它的表面产生符号相反的电荷,当外力去掉后又恢复不带电的状态，这种现象称为正压电效应；在介质极化方向施加电场时电介质会产生形变，这种效应又称逆压电效应。 6、在光线作用下电子逸出物体表面向外发射称外光电效应；入射光强改变物质导电率的现象称光电导效应;半导体材料吸收光能后在PN结上产生电动式的效应称光生伏特效应。 7、块状金属导体置于变化的磁场中或在磁场中作切割磁力线运动时,导体内部会产生一圈圈闭合的电流，利用该原理制作的传感器称电涡流传感器;这种传感器只能测量金属物体。 8、不同的金属两端分别连在一起构成闭合回路，如果两端温度不同,电路中会产生电动势,这种现象称热电效应；若两金属类型相同两端温度不同,加热一端时电路中电动势E ＝0。二、选择（每空1分，共20分）电阻应变片磁敏电阻霍尔元件气敏传感器湿敏传感器光电耦合器压电传感器电容传感器热敏电阻CCD电荷耦合器压阻式传感器光纤传感器磁电传感器光电二极管差动变压器热释电器件磁敏晶体管电涡流传感器光电池超声波传感器热电偶红外传感器色敏传感器正确选择以上传感器填入以下空内: 1、可以进行位移测量的传感器有:光纤传感器、差动变压器、电阻传感器。 2、可以完成温度测量的有：热电偶、热敏电阻、热释电３、半导体式传感器是：磁敏、霍尔元件、气敏传感器、压阻传感器４、光电传感器有：光电耦合器、色敏传感器、光纤传感器、光电二极管 5、用于磁场测量的传感器: 霍尔器件、磁敏晶体管 6、进行振动（或加速度)测量的传感器：磁电传感器、压电传感器 7、利用物体反射进行非电量检测的传感器：超声波传感器、红外传感器三、问答题(每题5分，共１０分） 1、压力传感器测量砝码数据如下,试解释这是一种什么误差,产生这种误差的原因是什么。 N(ｇ) 0 １．0 2 34 5 正行程(mv)0 1．5 2 2．5 3 ３．５反行程（mv)0 ０.5 1 ２ 2.5 ３．５正确答案迟滞误差；静态误差；传感器本身材料的缺陷造成。 2、解释下列磁敏传感器: ①、磁敏电阻与磁敏晶体管有哪些不同? 磁敏晶体管有放大作用； ②、磁敏晶体管与普通晶体管的不同之处是什么? 普通晶体管无磁灵敏度； ③、磁敏电阻与霍尔元件属同一类磁电转换元件,在本质上有什么不同? 磁敏电阻不能区别磁极性。四、电路分析（每题5分，共２0分) １、下图左是电容式差压传感器,金属膜片与两盘构成差动电容Ｃ1、C2 ，两边压力分别为P１、P2。下图右为二极管双T 型电路，电路中电容是左图中差动电容，UＥ电源是占空比为50%的方波。试分析:

光电检测技术课程作业及答案(打印版)

思考题及其答案习题01 一、填空题 1、通常把对应于真空中波长在（0.38m μ）范围内的电磁辐 μ）到（0.78m 射称为光辐射。 2、在光学中，用来定量地描述辐射能强度的量有两类，一类是（辐射度学量），另一类是(光度学量)。 3、光具有波粒二象性，既是（电磁波），又是（光子流）。光的传播过程中主要表现为（波动性），但当光与物质之间发生能量交换时就突出地显示出光的（粒子性）。二、概念题 1、视见函数：国际照明委员会（CIE）根据对许多人的大量观察结果，用平均值的方法，确定了人眼对各种波长的光的平均相对灵敏度，称为“标准光度观察者”的光谱光视效率V(λ),或称视见函数。 2、辐射通量：辐射通量又称辐射功率，是辐射能的时间变化率，单位为瓦(1W=1J/s)，是单位时间内发射、传播或接收的辐射能。 3、辐射亮度：由辐射表面定向发射的的辐射强度，除于该面元在垂直于该方向的平面上的正投影面积。单位为(瓦每球面度平方米) 。 4、辐射强度：辐射强度定义为从一个点光源发出的，在单位时间内、给定方向上单位立体角内所辐射出的能量，单位为W／sr(瓦每球面度)。三、简答题辐射照度和辐射出射度的区别是什么？答：辐射照度和辐射出射度的单位相同，其区别仅在于前者是描述辐射接

收面所接收的辐射特性，而后者则为描述扩展辐射源向外发射的辐射特性。四、计算及证明题证明点光源照度的距离平方反比定律，两个相距10倍的相同探测器上的照度相差多少倍？答： 2 22 4444R I R I dA d E R dA d E R I I ===∴=ππφπφφπφ＝的球面上的辐射照度为半径为又＝的总辐射通量为在理想情况下，点光源设点光源的辐射强度为ΘΘ ()1 2222222221 122 12 11001001010E E L I E L I L I L I E R I E L L L L =∴====∴= =ΘΘ又的距离为第二个探测器到点光源，源的距离为设第一个探测器到点光习题02 一、填空题 1、物体按导电能力分（绝缘体）（半导体）（导体）。 2、价电子的运动状态发生变化,使它跃迁到新的能级上的条件是（具有能向电子提供能量的外力作用）、（电子跃入的那个能级必须是空的）。 3、热平衡时半导体中自由载流子浓度与两个参数有关：一是在能带中（能态的分布），二是这些能态中（每一个能态可能被电子占据的概率）。 4、半导体对光的吸收有（本征吸收）（杂质吸收）（自由载流子吸收）（激子吸收）（晶格吸收）。半导体对光的吸收主要是（本征吸收）。二、概念题 1、禁带、导带、价带：

自动检测与转换技术期末复习题

第一章检测技术的基础知识 1、一般测量方法有哪几种分类方法按测量手段分类、按测量方式分类 2、相对误差分为哪几种具体误差表示实际相对误差、示指相对误差、引用相对误差 3、什么是仪表的基本误差它与仪表的精度等级有何关系最大引用误差又称为满度（引用）相对误差，是仪表的基本误差形式，故也常称之为仪表的基本误差。基本误差去掉（%）后的数值定义为仪表的精度等级。 4、按误差表现的规律把测量误差划分哪几种误差系统误差、随机误差、粗大误差、缓变误差 5、简述正态分布的随机误差具有的4个特征。对称性、单峰性、有界性、抵偿性 6、什么是传感器简述传感器的组成传感器就是能够感觉外界信息，并能够按一定规律将这些信息转换成可用的输出信号的器件或装置。传感器一般由敏感元件、转换元件和转换电路三部分组成。 7、什么是传感器的静态特性简述传感器的静态特性的主要指标。传感器的静态特性是指传感器输入信号处于稳定状态时，其输出与输入之间呈现的关系。表示为：主要指标有：精确度、稳定性、灵敏度、线性度、迟滞和可靠性 8、现有一只量程为0 ～600℃，准确度为1.5级的温度传感器，用来测量锅炉的蒸汽温度。若要求测量误差不超过5℃，试问：此传感器能否满足要求如不能满足，应选用多少等级的 9、某量程为400V、1.5级的电压表，当测量值分别为300V、200V、100V时，求测量值得最大绝对误差和示指相对误差。 10、欲测量220V电压，要求测量示值相对误差不大于5%，若选用量程为250V的电压表其准确度等级应该选多少第二章电阻式传感器 1、简述常用的几种弹性敏感元件名称。弹性圆柱、悬臂梁、薄壁圆筒、弹簧管、膜片、波纹管 2、简述丝式应变片的组成和常用规格。敏感栅、基底和盖片、黏结剂、引线。规格120兆欧 3、什么是金属的电阻应变效应什么是圧阻效应电阻应变效应：金属丝的电阻随着它所受的机械变形（拉伸或压缩）的大小而发生相应变化。半导体材料受到应力作用时，其电阻率会发生变化，这种现象称为圧阻效应。第三章变磁阻式传感器 1、简述变磁阻式传感器的分类。自感式传感器、变压器式传感器、电涡流式传感器 2、什么是涡流效应涡流传感器分哪几类电涡流传感器可以进行哪些非电量参数测量金属导体被置于变化着的磁场中，或在磁场中运动，导体内就会产生感应电流，该感应电流被称为电涡流或涡流，这种现象被称为涡流效应。可以分为高频反射式电涡流传感器、低频投射式电涡流传感器

自动检测技术及应用(选择题答案)

自动检测技术及应用——梁森选择题答案 1.单项选择题 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__C__级，另一家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__B__级的压力表。A. 0 .2 B. 0 .5 C. 1 .0 D. 1.5 2）某采购员分别在三家商店购买100kg大米、10kg苹果、1kg巧克力，发现均缺少约0.5kg，但该采购员对卖巧克力的商店意见最大，在这个例子中，产生此心理作用的主要因素是__B__。 A.绝对误差 B.示值相对误差 C.满度相对误差 D.精度等级 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。A.3倍 B.10倍 C.1.5倍 D.0.75倍 4）用万用表交流电压档（频率上限仅为5kHz）测量频率高达500kHz、10V左右的高频电压，发现示值还不到2V，该误差属于__D__。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 。 A.系统误差 B.粗大误差 C.随机误差 D.动态误差 5）重要场合使用的元器件或仪表，购入后需进行高、低温循环老化试验，其目的是为了__D__。 A.提高精度 B.加速其衰老 C.测试其各项性能指标 D.提高可靠性

2.各举出两个非电量电测的例子来说明 1）静态测量； 2）动态测量； 3）直接测量； 4）间接测量； 5）接触式测量； 6）非接触式测量； 7）在线测量； 8）离线测量。 3.有一温度计，它的测量范围为0～200℃，精度为0.5级，试求：1）该表可能出现的最大绝对误差为__A__。 A. 1℃ B. 0.5℃ C. 10℃ D. 200℃ 2）当示值为20℃时的示值相对误差为__B__，100℃时的示值相对误差为__C__。 A. 1℃ B. 5％ C. 1％ D. 10％ 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. 0.25 B. 0.5 C. 0.2 D.1.0 第二章思考题与习题答案 1. 单项选择题 1）电子秤中所使用的应变片应选择__B__应变片；为提高集成度，测量气体压力应选择___D___；一次性、几百个应力试验测点应选择___A___应变片。

传感器与检测技术题库

《传感器与检测技术》题库 1. 金属电阻应变片与半导体材料的电阻应变效应有什么不同答：金属电阻的应变效应主要是由于其几何形状的变化而产生的，半导体材料的应变效应则主要取决于材料的电阻率随应变所引起的变化产生的。 2. 为什么说压电式传感器只适用于动态测量而不能用于静态测量答：因为压电式传感器是将被子测量转换成压电晶体的电荷量，可等效成一定的电容，如被测量为静态时，很难将电荷转换成一定的电压信号输出，故只能用于动态测量。 3. 试分析变面积式电容传感器和变间隙式电容的灵敏度为了提高传感器的灵敏度可采取什么措施并应注意什么问题答：如图所示是一直线位移型电容式传感器的示意图。当动极板移动△x 后，覆盖面积就发生变化，电容量也随之改变，其值为 C =εb （a -△x ）/d =C 0-εb ·△x /d （1）电容因位移而产生的变化量为 a x C x d b C C C ?-=?-=-=?00ε 其灵敏度为 d b x C K ε-=??= 可见增加b 或减小d 均可提高传感器的灵敏度。直线位移型电容式传感器 4. 变间隙电容传感器的测量电路为运算放大器电路，如图4所示。C 0=200pF ，传感器的起始电容量C x0=20pF,定动极板距离d 0=1.5mm,运算放大器为理想放大器(即K → ∞,Z i →∞),R f 极大,输入电压u 1=5sinωt V 。求当电容传感动极板上输入一位移量 △x =0.15mm 使d 0减小时,电路输出电压u 0为多少

i Ｃ图4 运算放大器电路解：由测量电路可得 ? ?sin 45 sin 5 15 .0 5.1 5.1 20 200 = ? - ? = ? - - = - =t u x d d C C u C C u i x i x /V 5.如图5所示正方形平板电容器,极板长度a =4cm,极板间距离δ=0.2mm. 若用此变面积型传感器测量位移x,试计算该传感器的灵敏度并画出传感器的特性曲线.极板间介质为空气,F/m 10 85 .812- ? = ε。图5 所示正方形平板电容器解：这是个变面积型电容传感器，共有4个小电容并联组成。 32 . 28 10 2 10 85 .8 10 16 4 4 3 12 4 2 = ? ? ? ? ? = = - - - δ εa C /pF x kx C x a a C x 8. 70 32 . 28 ) ( 4 0- = + = - = δ ε (x的单位为米) δ ε) 4 ax C C C x - = - = ? 8. 70 10 2 10 4 10 85 .8 4 4 3 2 12 0- = ? ? ? ? ? - = - = - = - - - δ εa x C C K x /pF

光电检测技术期末试卷试题大全

1、光电器件的基本参数特性有哪些? （响应特性噪声特性量子效率线性度工作温度）响应特性分为电压响应度电流响应度光谱响应度积分响应度响应时间频率响应噪声分类：热噪声散粒噪声产生-复合噪声1/f噪声信噪比S/N 噪声等效功率NEP 2、光电信息技术是以什么为基础，以什么为主体，研究和发展光电信息的形成、传输、接收、变换、处理和应用。（光电子学光电子器件） 3、光电检测系统通常由哪三部分组成（光学变换光电变换电路处理） 4、光电效应包括哪些外光电效应和内光电效应）外光电效应：物体受光照后向外发射电子——多发生于金属和金属氧化物。内光电效应：物体受到光照后所产生的光电子只在物质内部而不会逸出物体外部——多发生在半导体。内光电效应又分为光电导效应和光生伏特效应。光电导效应：半导体受光照后，内部产生光生载流子，使半导体中载流子数显著增加而电阻减少的现象。光生伏特效应：光照在半导体PN结或金属—半导体接触面上时，会在PN结或金属—半导体接触的两侧产生光生电动势。 5、光电池是根据什么效应制成的将光能转换成电能的器件，按用途可分为哪几种？（光生伏特效应太阳能光电池和测量光电池） 6、激光的定义，产生激光的必要条件有什么？（定义：激光是受激辐射的光放大粒子数反转光泵谐振腔） 7、热释电器件必须在什么样的信号的作用下才会有电信号输出？（交变辐射） 8、CCD是一种电荷耦合器件，CCD的突出特点是以什么作为信号，CCD的基本功能是什么？（电荷CCD的基本功能是电荷的存储和电荷的转移。） 9根据检查原理，光电检测的方法有哪四种。（直接作用法差动测量法补偿测量法脉冲测量法） 10、光热效应应包括哪三种。（热释电效应辐射热计效应温差电效应） 11、一般PSD分为两类，一维PSD和二维PSD，他们各自用途是什么？（一维PSD主要用来测量光点在一维方向的位置；二维PSD用来测定光点在平面上的坐标。） 12、真空光电器件是基于什么效应的光电探测器，它的结构特点是有一个真空管，其他元件都在真空管中，真空光电器件包括哪两类。（外光电效应光电管光电倍增管）二、名词解释 1、响应度（响应度（或称灵敏度）：是光电检测器输出信号与输入光功率之间关系的度量。）2、信噪比（是负载电阻上信号功率与噪声功率之比）

检测与转换技术期末试题库

传感器习题集及答案第01章检测与传感器基础 1.1 什么是传感器？按照国标定义，“传感器”应该如何说明含义？ 1.1答：从广义的角度来说，感知信号检出器件和信号处理部分总称为传感器。我们对传感器定义是：一种能把特定的信息（物理、化学、生物）按一定规律转换成某种可用信号输出的器件和装置。从狭义角度对传感器定义是：能把外界非电信息转换成电信号输出的器件。我国国家标准（GB7665—87）对传感器（Sensor/transducer）的定义是：“能够感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件和装置”。定义表明传感器有这样三层含义：它是由敏感元件和转换元件构成的一种检测装置；能按一定规律将被测量转换成电信号输出；传感器的输出与输入之间存在确定的关系。按使用的场合不同传感器又称为变换器、换能器、探测器。 1.2 传感器由哪几部分组成？试述它们的作用及相互关系。 1.2答：组成——由敏感元件、转换元件、基本电路组成；关系，作用——传感器处于研究对象与测试系统的接口位置，即检测与控制之首。传感器是感知、获取与检测信息的窗口，一切科学研究与自动化生产过程要获取的信息都要通过传感器获取并通过它转换成容易传输与处理的电信号，其作用与地位特别重要。 1.3 简述传感器主要发展趋势 1.3答：数字化、集成化、智能化、网络化等。 1.4传感器的静态特性是什么？由哪些性能指标描述？它们一般可用哪些公式表示？ 1.4答：静特性是当输入量为常数或变化极慢时，传感器的输入输出特性，其主要指标有线性度、迟滞、重复性、分辨力、稳定性、温度稳定性、各种抗干扰稳定性。传感器的静特性由静特性曲线反映出来，静特性曲线由实际测绘中获得。人们根据传感器的静特性来选择合适的传感器。 1.5传感器的线性度是如何确定的？确定拟合直线有哪些方法？传感器的线性度γ表征了什么含义？为什么不能笼统的说传感器的线性度是多少。1.5答： L 1）实际传感器有非线性存在，线性度是将近似后的拟合直线与实际曲线进行比较，其中存在偏差，这个最大偏差称为传感器的非线性误差，即线性度， 2）选取拟合的方法很多，主要有：理论线性度(理论拟合)；端基线性度(端点连线拟合)；独立线性度(端点平移拟合)；最小二乘法线性度。 γ是表征实际特性与拟合直线不吻合的参数。 3）线性度L 4）传感器的非线性误差是以一条理想直线作基准，即使是同一传感器基准不同时得出的线性度也不同，所以不能笼统地提出线性度, 当提出线性度的非线性误差时，必须说明所依据的基准直线。 1.6传感器动态特性的主要技术指标有哪些？它们的意义是什么？ ω；阻尼系数ξ。 1）传感器动态特性主要有：时间常数τ；固有频率n

检测技术精彩试题库及参考问题详解

检测技术试题参考答案一、填空题 1、传感器是能够感受规定的被测量并按一定规律转换成的器件或装置。 2、传感器的静态特性是指被测量的值处于稳定状态时的关系。 3、某一线性位移传感器，量程为0～100 cm，对应输出电压为0～300mV，最大输出偏差为3mV，则传感器的灵敏度为，非线性误差为。 4、应变式传感器是利用金属的，将测量物体变形转换为电阻变化，通过测量电路（电桥）转换为输出电压的传感器。 5、电感式传感器按转换原理分为和自感两种。 6、电容式传感器分为变极距型、和三种。 7、霍尔传感器的零位误差主要由电动势和寄生直流电动势引起的。 8、热电偶的热电势由和组成。 9、激光器具有、和亮度高的优点。 10、CCD图像传感器的作用是将转换为。其中MOS 单元负责电荷的存储，MOS单元电荷在三相脉冲的作用下实现电荷的，通过输出装置实现电荷的。 11、光在光纤中无损耗传输是利用光在光纤中的原理实现的。 12、传感器一般由、、三部分组成。 13、可以把压电元件等效为一个和一个电容器 14、电感式传感器按结构分为、和螺管式。 15、感应同步传感器是利用两个平面形绕组的互感随不同而变化的原理组成的可用来测量直线和或的位移。 16、电容传感器将被测非电量的变化转换为变化的传感器。 17、对于负特性湿敏半导体瓷，它的电阻率随湿度的增加而。 18、横向效应使电阻丝应变片的灵敏系数 19、热电偶工作原理是基于效应，其热电势包括电势和电势。 20、光在光纤中无损耗传输是利用光在光纤中的原理实现的。光纤的数值孔径越大，表明光纤的集光本领越。 21、射线式传感器主要由和探测器组成，常用的探测器有、闪烁计数器和盖革计数管。 22、传感器的静态特性主要包括、、重复性、稳定性和静态误差。 23、传感器是一种以一定精确度把被测量转换成有确定关系、便于应用的某种物理量才测量装置。一般由、和转换电路组成。 24、半导体应变片工作原理是基于效应，它的灵敏系数比金属应变片的灵敏系数______。 25、电容式传感器是将被测量的变化转换成电容量变化的一种传感器，主要类型有：变极距型、______、_____ __。

光电检测技术课程作业及答案(打印版)

检测与转换技术试卷,习题及答案

《检测与转换技术》试卷 ?一、单项选择题（每题3分，共30分） 1、1、以下哪一种情况可能产生随机误差 ??? A 测量人员的粗心大意 ??? B 检测装置的指示刻度不准 ??? C 许多因素微小变化的总和 ??? D 传感器的不稳定 2、2、下列四个选项中，关于相对误差特征正确的是 ?? 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 3、3、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 A 1Kg B 10％ C 0.1Kg D 10Kg 4、下列传感器的应用中哪个适合高频反射式涡流传感器 ? A 金属材料内部缺陷的检测 B金属工件表面光洁度的测定 ? C 金属材料厚度测量 D 金属材料内部杂质的检测 5、下列温度传感器中，测量温度范围较大的是 A 热电偶 B 铜热电阻 C 半导体热敏电阻 D 铂热电阻 6、下列哪一种传感器的输入输出特性是非线性的 ? A 变面积式电容传感器 B变极距式电容传感器 ? C 变介质式电容传感器 D螺管式自感传感器 7.下列温度测量中哪一种热惯性小，适合温度的快速测量 ? A 用热电偶测量温度 ? B 用温度计测量温度 ? C 用铜热电阻测量温度 ? D 用铂热电阻测量温度 8、用下哪一种检测方法的灵敏度高 ? A 采用差动电桥 B 采用电流源供电 ? C 采用有源电路 D 采用双差电桥 9、以下哪种方法不适合消除或减小系统误差 A 代替方法 B 交换方法 C 采用温度补偿方法 D 采用频率电压转换电路 10、影响检测系统稳定性的因素有 A 使用寿命 B 标定测值的变化 C 反应时间 D 分辨率

自动检测技术复习题

自动检测技术复习题 1、检测系统由那几部分组成？说明各部分的作用。答：传感器：它的作用是感受指定被测参量的变化并按照一定规律转换成一个相应的便于传递的输出信号. 信号调理：作用是对传感器输出的微弱信号进行检波,转换,滤波,放大,等,以方便检测系统后续处理或显示. 记录、显示：被测参量数值大小由光指示器或指针在标尺上的相对位置来表示和记录的或以数字形式直接显示和记录出被测参量数值的大小，主要作用是使人们了解检测数值的大小或变化的过程。 2、什么是测量误差？测量误差有几种表示方法？各有什么用途？答：1. 测量结果与测量的真值之间的差异，称为测量误差。 2.⑴绝对误差：它反映测量值偏离真值的大小，： ⑵相对误差：它是绝对误差与测量值或多次测量的平均值的比值， ⑶引用误差：仪表某一刻度点读数的绝对误差Δ比上仪表量程上限，并用百分数表示。

⑷标称误差：标称误差=（最大的绝对误差）/量程 x 100% ⑸附加误差：计量器具在非标准条件下所增加的误差 3、测量误差按其出现的规律可分为几种？答：可分为系统误差、疏忽误差、随机误差； 4、产生系统误差的常见原因有那些？常用的减少系统误差的方法有那些？答：产生系统误差的常见原因：由于测量设备、测量方法的不完善和测量条件的不稳定而引起的。系统误差的消除方法： (1)对测量仪表进行校正在准确度要求较高的测量结果中，引入校正值进行修正。 (2)消除产生误差的根源即正确选择测量方法和测量仪器，尽量使测量仪表在规定的使用条件下工作，消除各种外界因素造成的影响。采用特殊的测量方法如正负误差补偿法、替代法等。例如，用电流表测量电流时，考虑到外磁场对读数的影响，可以把电流表转动180度，进行两次测量。在两次测量中，必然出现一次读数偏大，而另一次读数偏小，取两次读数的平均值作为测量结果，其正负误差抵消，可以有效地消除外磁场对测量的影响。 5、被测介质的实际温度为300℃，现用一台量程为0-400℃的仪表测量，示值为298℃，求得测量的绝对误差？解：

测试技术—考试题库及答案

------单选使用最小二乘法时,偏差的平方和最小意味着拟合直线与整个实验数据（）收藏 A. 偏离度大 B. 偏离度最小 C. 不相关 D. 以上3个都不对回答错误!正确答案： B 相敏检波的特点是( ) 收藏 A. 能够知道被测信号的幅值和极性 B. 不知道被测信号的幅值,能够知道被测信号的极性 C. 能够知道被测信号的幅值,不知道被测信号的极性 D. 以上都不正确回答错误!正确答案： A 单边谱的幅值谱图高度为双边谱的（）倍。收藏 A. 1倍 B. 3倍 C. 2倍 D. 4倍回答错误!正确答案： C 时域信号的时移,则其频谱变化为（）。收藏 A. 压缩 B. 扩展 C. 不变 D. 相移

一选频装置,其幅频特性在f1~f2区间急剧衰减（f2>f1）,在0～f1和f2～∞之间近于平直,这是（）滤波器收藏 A. 带通 B. 带阻 C. 高通 D. 低通回答错误!正确答案： B 周期信号各次谐波的频率只能是基波频率的（）倍。收藏 A. 奇数 B. 偶数 C. 复数 D. 整数回答错误!正确答案： D 在测量位移的传感器中,符合非接触测量,而且不受油污等介质影响的是( )传感器。收藏 A. 电阻式 B. 电涡流式 C. 电容式 D. 压电式回答错误!正确答案： B 差动式变极距式电容传感器的灵敏度是变极距式传感器的( )倍。收藏 A. 3 B. 2 C. 1 D. 2.5 回答错误!正确答案： B

收藏 A. 反比 B. 平方 C. 非线性 D. 线性回答错误!正确答案： D 各态历经随机过程必须是（）。收藏 A. 连续的 B. 平稳随机过程 C. 非周期的 D. 周期的回答错误!正确答案： B 下列对负载效应的表达错误的是（）收藏 A. 测量环节作为被测量环节的负载,两环节将保持原来的传递函数 B. 测量环节作为被测量环节的负载,接到测试系统时,连接点的状态将发生改变 C. 负载效应指,测量环节与被测量环节相连时对测量结果的影响 D. 测量环节作为被测量环节的负载,整个测试系统传输特性将发生变化回答错误!正确答案： A 压电传感器采用并联接法时,两晶片负极集中在( )上收藏 A. 上极板 B. 下极板 C. 中间极板 D. 侧极板回答错误!正确答案： C 一阶测试系统、二阶测试系统的瞬态响应之间最重要的差别是（）

光电检测技术考试试卷

光电检测技术期中考试试卷 2014 一．选择题（20分） 1．对于费米能级，以下说法不正确的是（） A 一个平衡的系统只能有唯一一个费米能级 B 电子占据率为时所对应的能级 C p 型半导体材料费米能级靠近价带顶 D n 型半导体材料费米能级靠近价带顶 2．负电子亲和势阴极和正电子亲和势比较有重要差别，参与发射的的电子（） A 不是冷电子，而是热电子 B 不是热电子，而是冷电子 C 既是冷电子，又是热电子 D 既不是冷电子，也不是热电子 3．下列器件按照响应速度由快到慢的顺序，正确的是（） A PIN 光电二极管 PN 结光电二极管光电三极管光敏电阻 B PIN 光电二极管光敏电阻PN 结光电二极管光电三极管 C 光电三极管 PIN 光电二极管光敏电阻PN 结光电二极管 D PN 结光电二极管光电三极管 PIN 光电二极管光敏电阻 4．下列探测器的光－电响应时间，由少数载流子的寿命决定：（） A 光电导探测器 B 光电二极管 C 光电倍增管 D 光电倍增管 5．对于光敏电阻，下列说法不正确的是( ) A 弱光照下，光电流与照度之间具有良好的线性关系 B 光敏面做成蛇形，有利于提高灵敏度 C 光敏电阻光谱特性的峰值波长，低温时向短波方向移动 D 光敏电阻具有前历效应 6．下列光源中哪一种光源，可作为光电探测器在可见光区的积分灵敏度测量标准光源：（） A 氘灯 B 低压汞灯 C 色温2856K 的白炽灯 D 色温500K 的黑体辐射器 7．当黑体的温度升高时，其峰值光谱辐射出射度所对应的波长的移动方向为（） A.向短波方向移动 B.向长波方向移动 C.不移动 D.均有可能 8．表中列出了几种国外硅APD 的特性参数根据表中数据，要探测830nm 的弱光信号，最为合适的器件是（） A C30817E B C30916E C C30902E D C30902S 9．已知甲、乙两厂生产的光电器件在色温2856K 标准钨丝灯下标定出的灵敏度分别为uW uA S e /5=， lm A o S v /4.=，则甲乙两厂中光电器件灵敏度比较结果正确的是（） A. 甲场灵敏度高 B. 乙场灵敏度高 C. 甲乙两场灵敏度一样高 D. 无法比较