检测技术及仪表习题答案
第一章 测量技术及误差理论基础习题答案 1.
2.
3.
1、解：
4.22
78201=--=K mA/kp a 5.18
1014172=--=K mA/kp a
%20%1000
20610%100max /=?--=?--=
下上I
I
I I E i i e 4．答：
由仪表的输入量发生变化，引起输出值的变化，即动态响应。
一阶传器的单位阶跃响应
4×
二阶仪表阶跃响应性能指标
上升时间 r t 、 响应时间s t 、峰值时间p t 、超调量σ
5．解：
%100max
?-?=下上y y y δ
[]5.2100400%5.0)(%max ±=--?±=-?±=?）
（下上y y y δ ℃ 允许基本误差是-0.5%≤δ允≤0.5%
6． 答：
区别：
引用误差：就是测量仪表在量程范围内某点的示值的绝对误差与其量程的比值百分数。对于一个测量仪表，有无穷多个引用误差。
基本误差：在测量仪表量程范围内，输出量和理论值的最大偏差值与量程比值的百分数，称做仪表的基本误差。对于一个测量仪表，只有一个基本误差。
联系：
引用误差的最大值，就是仪表的基本误差。
7． 解：
%100m a x
?-?=下上y y y δ
∴ 200%100%
5.01=?=
-=下上y y M ℃ 由题意得： 50%25200-=?-=下y ℃
150=上y ℃
8． 解：
i. 选A 、B 表的量程都大于被测压力，量程都满足要求
ii. A 、B 表可能产生的最大绝对误差为：
50)010000(%5.0±=-?±=?Aman Pa
30)03000(%0.1±=-?±=?Bman Pa
max max B A ?>?
∴选B 表测量精度高
第二章习题答案
1．水银不易氧化、不沾玻璃、易提纯，能在很大温度范围内（–36～+365℃）保持液态，特别是在200℃以下，它的体膨胀与温度几乎呈线性关系，水银玻璃温度计的刻度是均匀的。因此常以水银作为感温元件。
若在毛细管中充以加压的氮气，并采用石英玻璃管，则测温上限可达600℃或更高。
2．缓慢提高玻璃管温度计所测量的温度，使感温液断裂部分进入安全包后，再逐渐降温，则感温液逐渐留下来，而气泡留在安全包中，即可消除液柱断裂现象。
3．它的感温元件是用两片线膨胀系数不同的金属片叠焊在一起而成的。双金属受热后，由于两金属的膨胀长度不同而产生弯曲，如图2-3所示。温度越高产生的线膨胀长度差也就越大，因而引起的弯曲角度就越大。
增加双金属片的长度，提高灵敏度。
4．温差电动势和接触电动势。
起主导作用的是温差电动势。
5．1）铂铑10—铂热电偶（S 型）。这种热电偶在1300℃（有的国家规定为 1400℃）以下温度范围可以长期使用。在良好的环境下可短期测量1600℃的高温。在所有标准化热电偶中，S 型热电偶准确度等级最高，稳定性最好，且测温区域宽，使用寿命长，可用于精密测量和作为标准热电偶，适用于氧化性和惰性气氛中。但价格昂贵，热电动势小，灵敏度低，热电特性曲线非线性较大，不适于还原性气氛和含有金属或非金属蒸气的气氛中。
2）铂铑13—铂热电偶（R 型）。R 型与S 型热电偶相比热电动势稍大（大约15%），但灵敏度仍不高，其他特点相同。
3）铂铑30—铂铑6热电偶（B 型）。由于B 型热电偶的两热电极均为铂铑合金，因此又称为双铂铑热电偶，可长期测量1600℃的高温，短期可测 1800℃。它的特点是性能稳定，测量精度高，适于在氧化性和惰性气氛中使用，也适合在真空中短期使用。但B 型热电偶在还原性气氛中易被侵蚀，热电动势小，灵敏度比S 型热电偶还低，且价格昂贵。由于在低温时热电动势极小，因此冷端温度在50℃以下时不需要对冷端温度进行补偿。
4）镍铬—镍硅热电偶（K型）。这是一种在工业中广泛使用的廉金属热电偶，长期使用测温上限可达1000℃，短期测量可达1300℃，适合于氧化性和惰性气氛中使用。其优点是灵敏度高（每变化1℃热电动势变化0.04mV），热电动势是S型的4～5倍，热电特性接近线性，复现性好，抗氧化性强，受辐射影响较小，故常被用于核工业测温。缺点是准确度低，不适用于还原气氛。
5）镍铬硅—镍硅热电偶（N型）。N型热电偶是一种新型镍基合金测温材料，也是国际上近20年来在廉金属热电偶合金材料研究方面取得的惟一重大成果。N型热电偶的测温范围为–200～1300℃，长期使用测温上限为1200℃，短期为1300℃。其优点是：在相同条件下，尤其在1100～1300℃的高温条件下，N型热电偶的高温稳定性及使用寿命较K型热电偶有成倍的提高，且与S型热电偶接近，但其价格仅为S型的1/20；在1300℃以下，高温抗氧化能力强，耐核辐射能力强，耐低温性能也好，可用于其他金属热电偶不能胜任或者过于勉强的场合；在400～1300℃范围内，与K型热电偶相比，N型热电偶的热电特性线性更好。因此，在–200～1300℃整个温度范围内，有全面代替廉金属热电偶和部分取代S型热电偶的趋势。但N型热电偶材料较硬，难于加工，在低温范围内（–200～400℃）的非线性误差较大。
6）镍铬—康铜（E型）。这是一种在标准化热电偶中灵敏度最高的热电偶，可测微小温度的变化，是一种较重要的低温热电偶。适宜在–200～+900℃范围内的氧化性和惰性气氛中使用，尤其适宜在0℃以下使用。在湿度较高的情况下，较其他热电偶耐腐蚀，价格较K型热电偶便宜。其缺点是热电均匀性较差，不能用于还原性介质中。
7）铁—康铜（J型）。这是工业中应用很普遍的热电偶，它价格低廉，灵敏度较高，测量范围较广，在氧化或还原气氛中均可使用，多用于化工厂的温度检测。J型热电偶的测量上限，在氧化性气氛中为750℃，在还原性气氛中为950℃。但高温条件下，铁热电极的氧化速度加快，因此长期使用温度不宜超过538℃，并且要选用粗线径的热电偶丝。
8）铜—康铜（T型）。这种热电偶是几种标准化热电偶中最便宜的一种，适用于在–200 ～+400℃范围内测温。优点是热电极丝的均匀性好，热电动势较大，线性度好，在低温下具有良好的稳定性，可用于测量–200℃左右的低温，在0～100℃内可作为二等标准仪器。但复制性较差，抗氧化性差，在氧化性气氛中长时间测量不宜超过300℃。
6．由热电偶的工作原理可知，对于一定材料的热电偶来说，其热电动势的大小除与测量端温度有关外，还与冷端温度t0有关。因此，只有在冷端温度t0固定时，热电动势才与测量端温度t成单值函数关系。
7．补偿导线的作用就是延长热电极，即将热电偶的冷端延伸到温度相对稳定区。
各种补偿导线的正极绝缘层均为红色，可以根据负极绝缘层的颜色初步判别补偿导线的类型。
8．工业上一般用比较法校验热电偶。即用被校热电偶和标准热电偶同时测量同一对象的温度，然后比较两者的示值，以确定被校热电偶的基本误差等质量指标。
为了通过清洗除去热电极表面污物，有机物和部分氧化物而改善热电性能延长使用寿命。
9．热电阻主要是利用金属材料的电阻值随温度升高而增大这一特性来测量温度的。
铂电阻Pt100和铜电阻Cu100
10．两线制在测量中引线电阻以及引线电阻的变化会带来附加误差；三线制可以较好地消除引线电阻的影响，测量准确度高于两线制；四线制总能消除引线电阻的影响，但测量比较麻烦，主要用于高精度温度检测。所以一般测量中，要用三线制，而不用两线制和四线制。
11．热电阻的基本参数有：测量范围、R0及允许误差、W100及允许误差。
热电阻的基本特性是电阻随温度升高而增大。
热电阻的温度特性有三种：列表法、作图法、数学表示法。
12．
为了避免电流过高时，热电阻发热，产生自热误差，影响测量精度。
13．AD590是二端电流源器件，它的输出电流与器件所处的热力学温度（K）成正比，其温度系数为1μA/K，0℃时该器件的输出电流为273μA，AD590的工作温度为–55～+150℃，外接电源电压在4～30V内任意选定。当所加电压变化时，其输出电流基本不受影响。
14．接触方式有四种，按照测量误差由小到大的顺序排列是：等温线接触、片接触、分立接触、点接触。
15．主要误差是由于管道内外有温差存在，有热量沿感温元件向外导出（即引热损失），使得感温元件感受到的温度比流体真实温度要低，即产生了导热误差。
为减小导热误差，保证测量的准确性，在进行管道中流体温度的测量时，感温元件应遵循如下安装原则：
1）应该把感温元件的外露部分用保温材料包起来以提高其温度，减小导热误差。
2）感温元件应逆着介质流动方向倾斜安装，至少应正交，切不可顺流安装。
3）感温元件应有足够的插入深度。
4）感温元件应与被测介质充分接触，以增大放热系数，减小误差。为此，感温元件的感温点应处于管道流速最大的地方（一般在管道中心）。
5）为减小向外的热损失，应使测温管或保护管的壁厚和外径尽量小一些。同时要求测温管或保护管材料的导热系数要小一些（但这会增加热阻，使动态测量误差增大）。
16．与电源线并排敷设是为了避免电磁干扰的影响。
17．光学高温计测得的是亮度温度，总是低于真实温度。
全辐射高温计测得的是辐射温度，总是高于真实温度。
比色高温计测得的是比色温度，有时高于真实温度、有时低于真实温度、有时还等于真实温度，具体由被测介质决定。
18．全辐射高温计是以斯蒂芬—玻尔兹曼定律为基础，采用表面涂黑的热电堆吸收投射到其表面上的全部波长范围的所有辐射能来测量温度的。
补偿光栏的作用是补偿因热电堆冷端温度受环境温度变化的影响而引起的仪表示值误差。
使用时，如果被测目标太小或太远，则物体的像不能遮盖热电堆受热面整体，在这种情况下受热面接受的辐射能所相当的温度，一定低于被测物体温度。所以，随着感温器到被测物体的距离L 的不同，对被测物体的大小（通常指直径D ）有一定的限制值。
19．比色高温计的特点：1）比色温度可小于、等于或大于真实温度。当1λε=2
λε，即被测物体为灰体时，比色温度就等于被测物体的真实温度，这是比色高温计的最大优点。例如：严重氧化的钢铁表面一般可近似看作灰体，这时仪表的示值即比色温度，可认为近似等于被测物体的真实温度，而不需修正。
2）虽然实际物体的ε值和λε值变化较大，但同一物体的1λε和2λε的比值变
化较小。因此，比色温度与真实温度之差要比亮度温度、辐射温度与真实温度之差小得多，测量准确度高。
3）光路中的水蒸汽、二氧化碳和尘埃等对波长λ1和λ2下的单色辐射能都有吸收，尽管吸收不一样，但对单色辐射功率的比值（亮度比）影响较小。因此比色高温计可在恶劣环境中使用。
前置反射器辐射温度计的特点：
前置反射器辐射温度计可基本上消除发射率的影响，只要被测表面的发射率大于0.6（无需知道确切值）就可直接测得真实温度，而不需进行任何修正。
20．辐射测温中的主要干扰大致可分为光路中的干扰、外来光干扰以及黑度变化干扰等几类。
（1）光路中的干扰
为防止光路中的干扰，减小测量误差，使辐射温度计的工作波长都选择在这三个大气窗口的某一波段上，以减少光路中吸收性气体对辐射能的吸收，减少测量误差。
（2）外来光干扰
为防止外来光干扰，减小测量误差，在可能的条件下，可用改变测量方向的方法来躲过外来光（包括昼光）照射到被测表面上。但对于一些固定的难以避免的外部光源，应设置遮蔽装置。为防止遮蔽装置内表面与被测表面之间发生多次反射，遮蔽装置的内表面应涂黑。遮蔽装置在可能的情况下应尽量靠近被测表面。有时为防止遮蔽装置本身温度过高而成为新的外部光源，需采用空气或水等对其进行冷却，以降低它的辐射。
（3）黑度变化的影响
为消除或减小由于黑度变化产生的测量误差，可采取以下措施：
1）在被测表面上涂已知黑度的涂料。
2）人为创造黑体辐射的条件。
3）利用前置反射器辐射温度计来测真实温度。
4）减小由于黑度变化产生的测量误差。在实际应用中通常利用过去测的平均黑度值进行修正，而对其变化部分并没有给予考虑。为了减小由黑度变化所产生的测量误差，采用工作波长较短的辐射温度计测量效果较好。
21．查S型热电偶分度表知E(20,0)=0.133mV，E(30,0)=0.173mV，
得E(25,0)=[ E(20,0)+ E(30,0)]/2=0.153mV
E(t, t0)=11.925mV，
则E(t,0)=E(t,25)+E(25,0)=(11.925+0.153)mV=12.078mV
据此再查上述分度表知，12.078mV对应的温度为t=1211.65℃。
22．查E型热电偶分度表知E(800,0)=61.022mV，E(30,0)=1.801mV，
E(t, t0)= E(t,0) -E(t0，0)= 61.022-1.801=59.221 mV
23．不能。实际温度≈指示温度+ K*冷端温度。T型热电偶的修正系数K≠1实际温度计算如下：
E(20,0)=0.789mV，E(30,0)=1.196mV，E(351,0)=17.876mV
得E(25,0)=[ E(20,0)+ E(30,0)]/2=0.9925mV
E(t, 25)=17.876mV，（数值等于E(351,0)，但意义不同，不能画等号）
E(t,0)=E(t,25)+E(25,0)=(17.876+0.9925)mV=18.8685 mV
t=367.4℃
24．近似计算法：
T=1070+0.55*30=1086.5℃。
准确计算法：
E(30,0)=0.173mV，E(1070,0)=10.4mV
E(t, 30)=10.4mV，
E(t,0)=E(t,30)+E(30,0)=(10.4+0.173)mV=10.573mV
t=1084.8℃
25．查S型热电偶分度表知E(40,0)=0.235mV，E(50,0)=0.299mV，E(1100,0)=10.745mV
得E(44,0)=0.2606 mV
E(20,0)=0.133mV，E(30,0)=0.173mV，
得E(25,0)=[ E(20,0)+ E(30,0)]/2=0.153mV
（1）采用补偿导线连接时：
E(1100,25)= E(1100,0)- E(25,0)=10.592mV
据此再查上述分度表知，对应的温度为t=1086.4℃。
测量误差：△t=1086.4-1100=-13.6℃。
（2）采用铜导线连接时：
E(1100,44)= E(1100,0)- E(44,0)=10.4844mV
据此再查上述分度表知，对应的温度为t=1077.2℃。
测量误差：△t=1077.2-1100=-22.8℃。
26．a) 是；b) 是；c) 不是；d) 不是；e) 不是；f)是
27．
（1）首先查S型热电偶的分度表，E(400,0)=3.26 mV，
得该标准热电偶的修正值为3.252–3.26= -0.018mV，
标准热电偶热电动势修正值：3.24+0.018=3.258mV。相当于399.8℃。
从K型热电偶的热电动势平均值为：16.23 mV相当于396.1℃，
所以此被校热电偶在400℃时的误差为396.1–399.8= -3.7℃。
根据表2-3可以看出，被校K型热电偶在–40～1300℃的温度范围内，允许偏差为±0.75%|t|，所以被校热电偶的实际偏差小于允许偏差，即3.7℃<998×0.75%=7.5℃。此热电偶在该校验点合格。
（2）首先查S型热电偶的分度表，E(600,0)=5.237mV，
得该标准热电偶的修正值为5.221–5.237= -0.016mV，
标准热电偶热电动势修正值：5.102+0.016=5.118mV。相当于588.2℃。
从K型热电偶的热电动势平均值为：24.43 mV相当于588.9℃，
所以此被校热电偶在400℃时的误差为588.9–588.2= -0.7℃。
根据表2-3可以看出，被校K型热电偶在–40～1300℃的温度范围内，允许偏差为±0.75%|t|，所以被校热电偶的实际偏差小于允许偏差，即0.7℃<998×0.75%=7.5℃。此热电偶在该校验点合格。
（3）首先查S型热电偶的分度表，E(800,0)=7.345mV，
得该标准热电偶的修正值为7.320–7.345= -0.025mV，
标准热电偶热电动势修正值：7.336+0.025=7.361mV。相当于801.5℃。
从K型热电偶的热电动势平均值为：32.71 mV相当于786.2℃，
所以此被校热电偶在400℃时的误差为786.2–801.5= -15.3℃。
根据表2-3可以看出，被校K型热电偶在–40～1300℃的温度范围内，允许偏差为±0.75%|t|，所以被校热电偶的实际偏差小于允许偏差，即15.3℃>998×0.75%=7.5℃。此热电偶在该校验点不合格。
（4）首先查S型热电偶的分度表，E(1000,0)=9.585mV，
得该标准热电偶的修正值为9.554–9.585= -0.031mV，
标准热电偶热电动势修正值：9.538+0.031=9.569mV。相当于998.6℃。
从K型热电偶的热电动势平均值为：41.4 mV相当于1003.4℃，
所以此被校热电偶在400℃时的误差为998.6–1003.4= -4.8℃。
根据表2-3可以看出，被校K型热电偶在–40～1300℃的温度范围内，允许偏差为±0.75%|t|，所以被校热电偶的实际偏差小于允许偏差，即
4.8℃<998×0.75%=7.5℃。此热电偶在该校验点合格。
28．查图2-54得修正值约为15℃
t=1000+15=1015℃
29．5.128975.01200/44F ===εT T ℃
或查表2-11得真实温度为1310℃
30．表面无氧化层钢板的ε0.66=0.35
查图2-54得修正值约为170℃
t=1500+170=1670℃
1. 力（真空度）和绝对压力之间有何关系？
第三章压力和差压的测量习题答案
1．工程上压力的含义是什么？表压、负压
在工程上，压力定义为垂直均匀地作用在单位面积上的力。
表压力(p )是以大气压为基准，表示超出当地大气压的压力。负压力是指当绝对压力小于大气压，即表压力为负值时的压力表示，在工程上，经常用真空度(p v )来表示。绝对压力(p a )是以绝对零压力为基准，表示被测介质作用在物体表面上的全部压力。三者之间的关系用公式表示为：
p a =p +p 0 ：绝对压力=表压力+大气压
p =p a -p 0 ：表压力=绝对压力- 大气压
p v =p 0-p a ：真空度=大气压- 绝对压力
2. 能否用圆形截面的金属管制作弹簧管压力计，原因是什么？
答案：
不能。弹簧管压力计的工作原理是：当被测压力介质进入并充满弹簧管的内腔时，椭圆形或扁圆形截面在压力作用下将趋向圆形，由于弹簧管长度一定，迫使弹簧管产生向外挺直的扩张变形，结果改变弹簧管的中心角，使其自由端产生位移。
3. 什么是金属导体的应变效应？电阻应变片由哪几部分组成？各部分的作用是什么？
答案：
金属导体在外力作用下发生机械变形，从而引起电阻值发生变化的现象称为应变效应，该效应主要是由金属导体几何尺寸变化引起的。
电阻应变片一般由敏感栅（金属丝或箔）、绝缘基底、覆盖层或保护膜以及引出线等部分组成。
4. 用柱形弹性元件测某重力F ，试说明力的施加方法和应变片的粘贴（注意方向）方法，画出全桥差动测量电路的连接方法，并推导出桥路输出电压与应变间的关系。
答案：
使用柱形弹性元件，受力方向应为轴向，应变片应纵向或横向粘贴于圆柱面上。示意图为构成全桥差动测量电路的四片应变片的粘贴方法。
c
???
? ???-?+?-?=44332211i o 4R R R R R R R R U U 由于ΔR/R=Kεx ，当各桥臂应变片的灵敏度K 都相同时有： ()4321i o 4εεεε-+-=
K U U 5. 什么是压电效应？试说明压电式压力计有哪些特点？
答案：
某些电介质物体，对其沿一定方向施加压力或拉力发生机械应变时，会在其相对两面上产生等量异号电荷，若将外力去掉时，电荷随之消失，它们又重新回到不带电的状态，这种现象称为压电效应。
压电式压力传感器具有如下特点：
1）体积小、重量轻、结构简单、工作可靠，工作温度可在250℃以上。
2）灵敏度高，线性度好，常用精度有0.5级和1.0级。
3）测量范围宽，可测100Mpa 以下的所有压力。
4）是一种有源传感器，无须外加电源，可避免电源带来的噪声干扰。
6.某台空压机的缓冲器，正常工作压力范围为1.1～1.6Mpa ，工艺要求就地指示，测量误差要求不大于被测压力的±5%，试选择合适的压力表（压力表类型、示值范围和精度等级）。
答案：
由使用条件可知，选用弹簧管压力计即可。设弹簧管压力计的量程为A ，则根据最大工作压力有
1.6 MPa<3/4A 则A>
2.13 MPa
根据最小工作压力有
1.1MPa>1/3A 则A<3.3 MPa
根据压力计的量程系列，可选量程范围为0～2.5 MPa 的弹簧管压力计。 该压力计的最大允许误差为
%2.3%1000
5.2%5
6.1max =?-? 综上，应选精度等级为2.5级，量程为0～2.5 MPa 的弹簧管压力计。 7. 已知某被测容器最大压力为0.8MPa ，允许的最大绝对误差为0.01MPa 。甲同学选择一个测量范围为0～1.6MPa ，精度等级为1级的压力表进行测量；乙同学选择一个测量范围为0～1.0MPa ，精度等级为1级的压力表进行测量。问哪块压力表符合工艺要求，试说明原因。 答案： 甲同学：允许的最大绝对误差MPa MPa 016.0%16.1||max =?=?，测压上限MPa MPa p 2.14 36.1m ax =?= 乙同学：允许的最大绝对误差MPa MPa 01.0%10.1||max =?=?，测压上限 MPa MPa p 75.04 30.1max =? = 综上，甲同学选择的压力表符合工艺要求。 8.试说明差动电容式压力变送器有哪些优点？ 答案：分辨力高，静态精度和动态特性好，结构简单，适应性强等优点。 9.使用活塞式压力计时要注意哪些事项？影响测量精度的因素有哪些？ 答案： 使用注意事项：测量前，要将活塞压力计放置水平；灌入工作液后，要反复旋转手轮排除测量系统内腔的空气；用加压泵加压，检查油路是否畅通，然后装上被校压力表；要将进油口阀门打开，反时针旋转手轮，将油吸入油路；测量时把砝码加到活塞盘上，所加砝码重量加上活塞、托盘的重量应与所校验的压力值相对应，再旋转手轮加压，使活塞盘升起，并与定位指示板刻度线相齐；为了减小活塞与活塞筒之间的摩擦阻力，应使活塞盘以不小于30r/min 的角速度向顺时针方向旋转；活塞式压力计的活塞杆、底盘、砝码等必须根据其出厂的编号配套使用，不能互换。 影响测量精度的因素有：重力加速度变化带来的校验误差，重力加速度值与校验地所在的海拔、纬度有关，如海拔越高，重力加速度越小，校验误差会增加。此外，温度变化会影响活塞的有效面积，空气对砝码会有一定的浮力作用，这些都是影响校验精度的一些因素。 10.试说明压力计在安装时有哪些注意事项？ 答案： 安装位置应易于检修、观察；尽量避开振源和热源的影响，必要时加装隔热板，减小热辐射；测高温流体或蒸汽压力时应加装回转冷凝管；对于测量波动频繁的压力，如压缩机出口、泵出口等，可增装阻尼装置；测量腐蚀介质 时，必须采取保护措施，安装隔离罐。 第四章 流量的测量参考答案 1．不可压缩流体的流量方程为 0V A q α=p ?ρ2p d ?=ρπ α2 42 （4-9） 0m A q α=p ?ρ2p d ?=ρπα24 2 α是流量系数，与节流元件形式、直径比、取压方式、流动雷诺数R e 及管道粗糙度等多种因素有关。 2． 稳定流动的流体沿水平管道流经孔板，在其前后产生压力和速度的变化。流束在孔板前截面1处开始收缩，位于边缘处的流体向中心加速，流束中央的压力开始下降。在截面2处流束达最小收缩截面，此处流速最快，静压最低。之后流束开始扩张，流速逐渐减慢，静压逐渐恢复。但由于流体流经节流元件时会有压力损失，所以静压不能恢复到收缩前的最大压力值。节流元件前后形成的压差的开方与流量成正比。 3．被测流体是蒸汽或湿气体时，在导压管内要积存凝结水。为了使前后导压管内液位高度保持不变或相等，常采用冷凝器。 冷凝器要安装在垂直导压管的最高处，并具有相同高度。 4．差压式流量计由节流装置、导压管和差压计三个部分组成。 节流装置的安装： 1）节流装置必须安装在直管道上，第一阻力元件与节流元件间应有足够的直管长度。 2）节流元件的开孔与管道必须同轴，且入口端面与管道轴线垂直，节流元件的方向不得装反。 3）节流装置前2D以内的管道内径D20′与管道内径的计算值D20的最大偏差要小于规定限度。 4）节流元件在安装之前应保护好开孔边缘的尖锐和表面光洁度，只能用软布擦去表面油污，严禁用砂布或锉刀进行辅助加工。 导压管路的安装： 1）导压管内径不得小于6mm，长度最好在16m以内，最长不得超过60m，管道弯曲处应有均匀的圆角严防有磕碰或压扁现象。 2）导压管应垂直或倾斜敷设，其倾斜度不得小于1:12，倾斜方向视流体而定。 3）两导压管应该尽量靠近、平行敷设，保证两导压管中介质温度相同，压力损失相等。 4）导压管要采取防烘烤、防冻结等措施。 5）全部导压管管路要密封无漏，并装有必要的切断、冲洗、排污等所需的阀门。 6）要根据测量条件加装集气器、沉降器、隔离器、冷凝器等装置。 差压计的安装： （1）差压计的安装要十分注意安装现场的条件，如环境温度、湿度、尘埃、 腐蚀性、震动等，使之符合差压计的工作条件。差压计的安装位置视被测流体状态而定。 1）测量液体流量时，差压计最好装在节流装置下部。如果差压计一定要装在上部时，导压管的最高处要安装集气器，最低处要安装沉降器，以便排除管内的气体或沉积物。 2）测量气体流量时，差压计最好安装在节流装置上部。如果一定要装在下部时，导压管的最低处要安装沉降器，以便排除冷凝液或污物。 3）测量水蒸气流量时，可按照测量液体的做法安装差压计的位置。为了防止差压计受高温蒸汽的影响，在靠近节流装置处安装两个冷凝器，且使两个冷凝器液面高度相同，以防影响差压计的测量精度。 （2）差压计之前要装三阀组（或平衡阀），在投入运行或拆修之前，要先打开平衡阀，再打开或关闭截止阀，可以起到单向过载保护作用。在仪表运行过程中，打开平衡阀，可以进行仪表的零点校验。 5．转子流量计是一种非通用性仪表，出厂时需单个标定刻度。如果实际测量的介质与标定的介质不同时，要进行刻度换算。 测量液体的转子流量计用常温水标定，测量气体的转子流量计用常温常压（20℃，1.01325×105P a ）的空气标定。在实际测量时，如果被测介质不是水或常温常压下的空气，则流量计的指示值与实际流量值之间存在差别，因此要对其进行刻度换算修正。 6．解：首先将压力换算成绝对压力，温度换算成开尔文温度： P 0=1kgf/cm 2 p ′=(1+1) kgf/cm 2 = 2 kgf/cm 2 T 0=20+273.15=293.15K T′=50+273.15=323.15K q v0=100m 3/h h T p T p q q /m 4815 .2932842.115.3231205.1803000v0v =*****='''='ρρ h T p T p q q /m 5415.2932842.115.3231205.1903000v0 v =*****='''='ρρ 此二氧化碳气流量的实际变化范围是48~54m 3/h 。 7．靶式流量计的标定方法有两种，一种是干式标定法，又称为“干校”；另一种是用实际的介质通过标准流量计进行标定，又称为“湿校”。 （1）.干式标定法 靶式流量计干式标定法，就是采用砝码挂重的方法代替靶上所受作用力，用来校验靶上受力与仪表输出信号之间的对应关系，并可调整仪表的零点和满量程。干式标定法的实质是对靶式流量计测力装置的标定。 （2）.湿校 靶式流量计主要是用来测量液体流量的，而液体介质的种类很多，制造厂不可能用各种介质进行标定，只能采用统一的有代表性的液体进行校验，这个介质就是水。所以，湿校也叫水校。 8．它是利用流体振荡的原理进行流量测量。当流体流过非流线型阻挡体时会产生稳定的旋涡列，旋涡的产生频率与流体流速有着确定的对应关系，测量频率的变化，就可以得知流体的流量。 旋涡发生体的形状有圆柱、三角形、矩形柱、T形柱以及由以上简单柱形组合而成的组合柱形。 旋涡频率的检出有多种方式，可以分为一体式和分体式两类。一体式的检测元件放在旋涡发生体内，如热丝式，膜片式，热敏电阻式；分体式检测元件则装在旋涡发生体下游，如压电式，摆旗式，超声式。 9．对。 椭圆齿轮流量计的主要误差是齿轮之间、齿轮与外壳之间的泄露量。被测介质的黏度越大，泄露量越小，测量精度越高。因此椭圆齿轮流量计适用于高黏度液体的测量。 10．电磁流量计基于电磁感应原理，导电流体在磁场中垂直于磁力线方向流过，在流通管道两侧的电极上将产生感应电势，感应电势的大小与流体速度有关，通过测量此电势可求得流体流量。 电磁流量计的测量对象必须是导电介质。对直管段要求不高，前直管段长度为5D～10D。安装地点应尽量避免剧烈振动和交直流强磁场。在垂直安装时，流体要自下而上流过仪表，水平安装时两个电极要在同一平面上。要确保流体、外壳、管道间的良好接地。 采用交变磁场，不仅消除了介质电解极化所造成的影响，而且也便于输出信号的放大。 11．超声流量计利用超声波在流体中的传播特性实现流量测量。超声波在流体中传播，将受到流体速度的影响，检测接收的超声波信号可以测知流速，从而求得流体流量。 超声流量计的测量准确度受下列诸因素的影响：流量计壳体几何尺寸和超声传感器位置参数的准确性；流量计所采用的积分技术；速度分布剖面的质量、气流的脉动程度和气体的均匀性；传播时间测量的准确度。传播时间测量的准确度又取决于电子时钟的稳定性、对声脉冲波参考位置检测的一致性及对电子元件和传感器信号滞后的适当补偿。(注该题改为：超声波流量计的准确度与哪些因素有关？) 12．科里奥利质量流量计简称科氏力流量计，它是利用流体在振动管中流动时，将产生与质量流量成正比的科里奥利力的原理测量的。 传感器的安装：传感器应确保安装在管道中充满被测流体的位置上，并应尽量消除或减少流体中的固体颗粒在测量管内壁沉积，否则仪表的测量性能将下降。 科氏力质量流量计的原理和结构都决定了外界振动对它会造成影响，因此流量传感器的安装场所应尽量远离大功率泵、电机等振动干扰源。 1）传感器的支撑。传感器的安装应采用坚固的支架。在相连接的管道振动无法避免时，传感器与管道之间应采用挠性连接或通过膨胀节减小振动。 2）科氏力质量流量计的使用必须满足背压要求。 3）零点调整。仪表零点应在初次安装或安装有所改变后进行调整，有些仪表的零点要在工作温度、压力和实际介质密度条件下调整。 13．直接式质量流量的测量方法和间接式质量流量的测量方法 14．流量校验装置的作用主要有：①进行仪表特性试验。研究仪表在实验室条件下和现场条件下静态和动态特性、确定仪表精度、测量范围、适应的工作状态、仪表稳定性及可靠性等技术指标，使仪表可定型生产。②对仪表在现场使用中由于介质性质及流动特性不同而引起的特性变化进行研究，找出修正方法。 ③作为流量单位量值统一与传递的标准设备，使各个部门的量值保持精确与统一。 流量校验装置按试验介质种类分为水流量标准装置和气体流量标准装置。 第五章物位的测量参考答案 1．钢丝绳式和杠杆浮球式液位计各有什么特点？当液体密度有变化时，对它们各有什么影响? 答：钢丝绳式浮子液位计特点：可用于拱顶罐、球罐、浮顶罐等的液位测量，它的测量范围宽，可达0~25m；精度高，用于液位测量的，可达±5mm，用于计量的，可达±2mm。钢丝绳式浮子液位计的精度受多种因素的影响，如测量过程中，钢丝绳长度变化引起重量变化，致使浮子浸入液体深度改变；温度变化致使钢丝绳热胀冷缩，引起长度变化；温度变化时，液体密度随之变化，引起测量误差；罐内储量增多时，罐的应力变形引起计量误差等。其中，以钢丝绳热胀冷缩造成的影响最大，例如，10m长的钢丝绳，温度变化30℃时，长度变化4.8mm，温度变化100℃时，长度变化16mm。 杠杆浮球式液位计特点：变化灵活，容易适应介质的温度、压力、粘度等条件。但受机械杠杆长度的限制，测量范围较小。 当液体密度变大时，它们的灵敏度降低。 2．浮筒式液位计与浮子式液位计在工作原理上有什么异同点? 答：共同点：它们都属于浮力式液位计。 不同点： 浮筒式液位计的检测元件是浸没于液体中的浮筒。浮筒所受浮力随位移发生变化。 浮子式液位计的浮子由于受到液体浮力作用而漂浮于液面上，并随液位的变 化而升降，即浮子的位移正确地跟随液位而变化，浮子所受浮力是恒定不变的。 3．利用差压式液位计测量液位时为什么有时要进行正迁移或负迁移的校正? 答：无论是压力检测法还是差压检测法都要求取压口（零液位）与压力（差压）检测仪表的入口在同一水平高度上，否则就会产生附加静压误差。但是，在实际安装时不一定能满足这个要求。如地下储槽，为了读数和维护的方便，压力检测仪表不能安装在所谓零液位的地方；采用法兰式差压变送器时，由于从膜盒至变送器的细毛管充有硅油，无论差压变送器在什么高度，一般均会产生附加静压。在这种情况下，可通过计算进行校正，更多的是对压力（差压）变送器进行零点调整，使它在只受附加静压（静压差）时输出为“0”。 4．用电容式物位计测量导电和非导电液体液位时，为什么前者因虚假液位而造成的影响较大，而后者却可以忽略不计? 答：在测量黏性导电介质时，由于介质沾染电极相当于增加了液位的高度（因为介质是作为电容的一个极板）。这个增加高度是一个虚假液位，它大大影响了仪表的精度，甚至使仪表不能工作。 若被测介质是粘性非导电液体，其测量结果也会受到虚假液位的影响，但一般很小，可以忽略。 5．连续测量的超声波物位计的工作原理是什么? 答：连续测量的超声波物位计的工作原理是利用回声测距测量物位。 6．用超声波物位计测量物位，为什么常常要设置校正具? 答：只要知道超声波在媒质中的传播速度，便可以根据传播时间来确定液位。但是声速还与媒质中的成分、温度和压力等因素有关。因此，很难将声速看成是一个不变的恒量。一般要用设置校正具的方法对声速进行校正。 7．核辐射物位测量仪表的基本原理是什么?它有什么主要特点? 答：核辐射物位计是以射线和物质的相互作用为基础的，同位素放射源所产生的射线能够穿透物质层，当射线在穿过物质时，会被物质的原子散射和吸收而损失掉一部分能量。 8．某厂用一个量程为0~800mm 的气动浮筒式液位计来测量某储槽的液位，已知浮筒外径为20mm ，自重为3.68N ，介质密度为0.8g/cm 3，若用挂重法进行校验，问当被校点为全量程的25％和75％时，应分别挂重多少? 答：当液位为25％时，浮筒所受浮力F 25为 N g H D F 49.08.98.02.042541010203621 225=?????==-?πρπ 当液位为75％时，浮筒所受浮力F 75为 N g H D F 48.18.98.06.047541010203621275=?????==-?πρπ 9．现用水校法来校验一台浮筒式液位计，其浮筒长度为500mm ，被测介 质密度为0.85g/cm 3，输出信号为0~10mA ，试计算当输出为20％、40％、60％、80％和100％时，浮筒应被水淹没的高度（ρ水以1g/cm 3计）。 答：用水代校时，浮筒应被水浸没的最大长度为：mm L x l 4255000 .185.0=?= =ρρ水水 输出为20％时，浮筒应被水淹没的高度mm l x x l 85%205000 .185.0=??= =ρρ水水 输出为40％时，浮筒应被水淹没的高度mm l x x l 170%405000.185.0=??== ρρ水水 输出为60％时，浮筒应被水淹没的高度mm l x x l 255%605000.185.0=??== ρρ水水 输出为80％时，浮筒应被水淹没的高度mm l x x l 340%605000 .185.0=??==ρρ水水 输出为100％时，浮筒应被水淹没的高度mm L x l 4255000.185.0=?= =ρρ水 水 10．现用水校法来校验一台用于测量界面的气动式浮筒液位计，被测介质的密度分别为ρx 1＝1.2g/cm 3，ρx 2＝0.8g/cm 3，量程为0~800mm ，试求出当输出为0％、50％和100％时，浮筒应被水浸没的高度。 答：最高界位，即浮筒全部被重组分液体所浸没时：mm l 9600 .12.1800'=?=水 在最低界位，即浮筒全部被重组分液体所浸没时：mm l 6400 .18.0800'=?=水 由此，便可知道用水代校时界位的变化范围为：Δl 水＝960－640＝320mm ， 可将零位降到800－320=480mm ，使水位在480mm~800mm 范围时，与全量程输出信号成线性关系。再通过零点迁移使640mm 水位对应输出信号的下限值。 计算略。 11．已知用静压法测量一高位储槽液位的压力计的示值为7.84×104Pa ，介质密度为1.2g/cm 3，取压口与仪表的高度差为5m ，试问高位储槽中的液面距取压口有多少米？ 答：p ＝ρgH = 1.2×103×9.8 H = 7.84×104 H = 6.67 m 高位储槽中的液面距取压口h = H －5 = 1.67m 12．采用差压式仪表进行液位和界面位置测量时，应如何选型? 答：腐蚀性、结晶性、粘稠性、易汽化和含悬浮物的液体，宜选用平法兰式差压式液位计。 高结晶、高粘性、结胶性和沉淀性液体，宜选用法兰插入式差压式液位计。 对于在环境温度下，气相可能冷凝，液相可能汽化，或气相有液体分离的对象，在难于使用法兰式差压式液位计而使用普通差压式液位计进行测量时，应视具体情况分别设置隔离器、分离器、汽化器、平衡容器等部件，或对测量管线保 温、伴热。 用差压式液位计测量锅炉汽包液面时，所采用的双室平衡容器应为温度补偿性。 13．使用工业核仪表时应注意哪些问题? 答：在使用工业核仪表时，应该注意以下几点： 1）接收器一般在50℃~60℃就不能正常工作，因此在高温环境下，必须进行冷却； 2）对放射源必须采取严格的防护措施，遵守安全操作规程，确保人身安全。如图5-35所示，为一种带有防护结构的放射源。辐射源密封于铅罐中，仅在发射一侧圆柱形铅封头上有一个偏心孔，使用时用手把转动铅封头让射线经偏心孔透过铝板射出，不用时转动偏心孔封住辐放射源； 3）仪表到货后应单独妥善保管，不得与易燃、易爆、腐蚀性等物品放在一起； 4）安装地点除从工艺核仪表要求考虑外，尽量置于其他人员很少接近的地方，并设置有关标志，安装地点应远离人行过道； 5）安装时，应先安装有关机械部件和探测器并初步调校正常，然后再安装放射源，安装时应将放射源容器关闭，使用时再打开； 6）检修时应关闭放射源容器，需要带源检修时，应事先制定操作步骤，动作准确迅速，尽量缩短时间，防止不必要的照射； 7）放射源半衰期以后，需要更换，否则会影响测量精度，更换放射源时，一般请仪表制造厂家或专业单位进行，有条件的单位也可自行更换； 8）废旧放射源的处置，应与当地卫生防护部门联系，交由专门的放射性废物处理单位处理，用户不得将其作一般废旧物资处理，更不能随意乱丢。 14．怎样选择物位仪表?一般需要考虑哪些因素? 答：物位包括液位、料位和界面位置。选用液位和界面位置测量仪表时，通常要考虑下列因素： 1．液面范围和精度要求，仪表的显示方式以及调节功能； 2．流体特性，包括温度、压力、密度、流体是否脏污，是否含固体，是否汽化，是否有腐蚀性、结胶及粘附等； 3．在测量区域内，流体是否有扰动； 4．仪表的安装场所，包括仪表的安装高度、防爆要求等。 对于大多数工艺对象的液面和界面测量，选用差压式仪表、浮筒式仪表和浮子式仪表便可满足要求。如果不满足时，则可选用电容式、电阻式、核辐射式、超声波式等液位仪表。 选用料位测量仪表时，则要考虑物料的粒度、物料的滞留区、物料的导电性能、料仓的结构形式及测量要求等。通常测量料位的仪表有电容式、核辐射式、阻旋式、超声波式、音叉式、重锤式等。 15．除了本章介绍过的物位计以外，你还知道哪些物位计?说出它们的工作原理及应用场合。 答：略。 第六章 机械量的测量参考答案 1．差动式自感传感器与简单自感传感器相比有哪些优缺点？ 答：与简单自感传感器相比，差动自感传感器对于干扰、电磁吸力有一定的补偿作用，它的灵敏度比简单自感传感器的灵敏度大一倍，而且能改善特性曲线的非线性。 2．差动变压器的测量电路中相敏整流器的作用是什么？ 答：相敏整流器的作用：1）消除零点残余电压； 2）使差动变压器的输出特性曲线能反映位移的方向。 3．霍尔传感器测量位移的原理是什么？霍尔传感器在应用时有哪些优缺点？ 答：利用霍尔元件可以测量微小位移。若I 恒定，将霍尔片放在一个磁感应强度B 在磁极间呈线性分布的非均匀磁场中移动，因B 与位移呈线性关系，所以U H 随位移的不同呈线性变化，由此可测量微小位移量以及与位移量有关的其他参量。 4．试分析莫尔条纹放大作用的原理，并讨论数量关系。 答：莫尔条纹具有位移的放大作用，当主光栅沿着与刻线垂直方向移动一个栅距莫尔条纹移动一个条纹间距B 。当两个等距光栅的栅间夹角θ较小时，主光栅移动一个栅距W ,莫尔条纹移动KW 距离，K 为莫尔条纹的放大系数，可由下式确定：θ 1≈=W B K 5．测速发电机的工作原理是什么，应用上有什么特点？ 答：测速发电机是根据电磁感应原理做成的专门测速的微型发电机，输出电压正比于输入轴上的转速，即U 0＝Bl ·v =Bl ·rω=2πBlr ·n /60 测速发电机的优点是线性好，灵敏度高和输出信号大。 6．反射式光电式转速传感器的结构和工作原理是什么？ 答：如图所示为反射式光电转速传感器的结构及工作原理图。在被测装置的轴7上，用金属箔或反射纸带沿圆周方向贴上均匀分布的黑白相间的条纹。测量时，将传感器对准反射面，从光源1来的光线经透镜2形成平行光束照射到半透明膜片3上，部分光线经反射并经过聚焦透镜4聚焦后照射在转轴黑白相间的条纹上。当转轴旋转时，具有反射能力的白条纹将光线反射回来，经透镜4变成平行光，透过膜片3由透镜5聚焦到光电元件6上，形成电脉冲。此电脉冲与转速成正比，用数字测量电路就可以记录这个电脉冲。 图6-23 反射式光电转速传感器 1－光源 2、4、5－聚焦透镜 3－半透明膜片 6－光电元件 7－被测轴 7．电子吊车秤、电子料斗秤、电子平台秤和电子皮带秤分别可以应用于哪些不同场合？ 答： 1）电子吊车秤：将荷重传感器直接安装在吊车的吊钩或行车的小车上，在吊运过程中，可直接秤量出物体的重量，并通过传输线送到显示仪表显示出来。这种秤广泛应用于工厂、仓库、港口等，是应用较多的一种电子秤。 2）电子料斗秤：是冶金、化工生产中用来配料的称重装置。当物料从料仓注入称量斗后，荷重传感器将料斗的重量转换为电信号，送到二次仪表显示出来。 3）电子平台秤和轨道秤：主要用于载重汽车、卡车等重量的称量。轨道秤（轨道衡）是列车在一定速度行进状态下，能连续自动地对各节货车进行称重的大型设备，主要用于车站货场、码头仓库以及进料场等。 4）电子皮带秤：是在皮带传送装置中安装的自动称量装置，它不但能称出来某一瞬间传送带所输送的物料的重量，而且可以称出来某段时间内输送物料的总和，广泛应用于矿山、矿井、码头及料场等。 8．从测量原理分析，有哪些传感器可以用于测量加速度？ 答：凡是能够测量位移和速度的检测原理都可以用于加速度的测量。 9．除了本章介绍的几种厚度传感器以外，还有哪些传感器可以用于测量厚度，试分析它们的工作原理？ 答：略。 (1>仪卓齢耐璃競 仪:K 的相讯百斜汎屋吊 fi -- 一*1皿卷 也表*9Jt许去厝快衣允许豹总人腿对飓说 *~ M <检测技术及仪表>题库 一、填空与选择 1、差压式流量计，流量Q与成正比，转子流量计，流量Q与成 正比。 2、转子流量计在出厂时必须用介质标定，测量液体用标定，测量气体用标定。 3、铂铑一铂材料所组成的热电偶，其分度号为；镍铬一镍硅材料组成的热电偶，其分度号为。 4、铂电阻温度计，其分度号为P t100，是指在温度为时，其电阻值为。 5、差压式液位计因安装位置及介质情况不同，在液位H=0时会出现差压△P 、△P 和△P 三种情况，我们分别称差压式液位计、、。 6、电子自动电位差计的工作原理是采用工作的，是根据已知来读 取。 7、动圈显示仪表与温度传感器配接使用时应相互，XCZ-101型是与配接 使用，XCZ-102型是与配接使用。 8、差压式流量计是一种截面、压降流量计。 转子式流量计是一种截面、压降流量计。 9、热电偶温度计是以为基础的测温仪表，分度号为K是指电极材料 为、热电阻温度计是利用金属导体的随温度变化而变化的特性来测温、分度号为Pt100是指温度为时，电阻值为。 10、使用热电偶温度计测温需考虑冷端温度补偿问题，常用的四种补偿方法为、、和。 11、电位差计是根据原理工作的，是将被测电势与相比较，当平衡后由读取。 12、自动电子电位差计与热电偶配套测温冷端温度补偿是利用桥路电阻实现的，它是一个随温度变化的。 13、绝对误差在理论上是指仪表和被测量的之间的差值。工业 上经常将绝对误差折合到仪表测量范围的表示，称为。 14、测量物位仪表的种类按其工作原理主要有下列几类、、 、、、、和。 15、热电偶测量元件是由两种不同的材料焊接而成，感受到被测温度一端 称。 16、检测仪表的组成基本上是由、、三部分组成。 17、在国际单位制中，压力的单位为，记作，称为符 号以表示，简称为。 18、在压力测量中，常有、、之分。 19、工业上所用的压力仪表指示值多数为，即和 《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 第1章测试技术基础知识 1.4常用的测呈结果的表达方式有哪3种？对某量进行了8次测量，测得值分别为：8 2.40、 82.43、82.50、82.48、82.45、82.38、82.42、82.46 0试用3 种表达方式表示其测量结果。 解：常用的测量结果的表达方式有基于极限误差的表达方式、基于/分布的表达方式和基于不确怎度的表达方式等3种 1）基于极限误差的表达方式可以表示为 均值为 因为最大测量值为82.50,最小测量值为82.38,所以本次测量的最大误差为0.06.极限误差戈m取为最大误差的两倍，所以 忑=82.44 ±2x 0.06 = 82.44 ±0.12 2）基于/分布的表达方式可以表示为 一A = X ± S = 0.014 自由度“8-1 = 7,置信概率0 = 0.95,查表得f 分布值0 = 2.365,所以 x （） = 82.44 ± 2.365 x 0.014 = 82.44 ± 0.033 3）基于不确定度的表达方式可以表示为 所以 X O =82.44±O.O14 解題思路：1）给岀公式；2）分别讣算公式里而的各分项的值；3）将值代入公式，算岀结 果。 第2章信号的描述与分析 2.2 一个周期信号的傅立叶级数展开为 含有正弦项的形式。 解^基波分量为 2JT T I 120JT . n ——cos —r + sin —r 10 4 30 4 所以：1)基频 co {} = - (rad / s) 4 2）信号的周期7 = —= 8（5） 5 — A — =X±(7x = X± 求: 曲)=4 + ￡( /I-1 2 K /? rm os —1 + 10 4 120”兀.fin ---- sin ——/) 30 4 （/的单位是秒） 1） ^（）： 2）信号的周期：3）信号的均值; 4）将傅立叶级数表示成只 y(r)h ?]= 1、差压式流量计，流量Q与差压平方根成正比，转子流量计，流量Q与成 正比。 2、转子流量计在出厂时必须用介质标定，测量液体用标定，测量气体用 标定。 3、铂铑一铂材料所组成的热电偶，其分度号为；镍铬一镍硅材料组成的热电偶，其分 度号为。 4、铂电阻温度计，其分度号为P t100，是指在温度为时，其电阻值为。 5、差压式液位计因安装位置及介质情况不同，在液位H=0时会出现差压△P 、△P 和△P 三种情况，我们分别称差压式液位计、、。 6、电子自动电位差计的工作原理是采用工作的，是根据已知来读 取。 7、动圈显示仪表与温度传感器配接使用时应相互，XCZ-101型是与配接使用， XCZ-102型是与配接使用。 8差压式流量计是一种截面、压降流量计。转子式流量计是一种截面、压降流量计。 9、热电偶温度计是以为基础的测温仪表，分度号为K是指电极材料为、 热电阻温度计是利用金属导体的随温度变化而变化的特性来测温、分度号为Pt100是指温度为时，电阻值为。 10、使用热电偶温度计测温需考虑冷端温度补偿问题，常用的四种补偿方法 为、、和。 11、电位差计是根据原理工作的，是将被测电势与相比较，当 平衡后由读取。 12、自动电子电位差计与热电偶配套测温冷端温度补偿是利用桥路电阻实现的，它是一个 随温度变化的。 13、绝对误差在理论上是指仪表和被测量的之间的差值。工业上经常 将绝对误差折合到仪表测量范围的表示，称为。 14、测量物位仪表的种类按其工作原理主要有下列几类、、 、、、、和 。 15、热电偶测量元件是由两种不同的材料焊接而成，感受到被测温度一端 称。 16、检测仪表的组成基本上是由、、三部分组成。 17、在国际单位制中，压力的单位为，记作，称为符号 以表示，简称为。 18、在压力测量中，常有、、之分。 19、工业上所用的压力仪表指示值多数为，即和之差。 20、应用液柱测量压力的方法是以液体原理为基础的。一般是采用充有水或水 银等液体的、、进行压力测量的。 21、应用弹性变形测量压力常用的弹性元件有、、等。 当弹性元件在受到作用力作用时，会产生或 位移。 22、应用电测法测量压力是通过压力传感器直接将被测压力变换成、、 、等形式的信号来进行压力测量的。其主要类别有、 、、、、等。 23、霍尔式压力传感器是基于原理，利用霍尔元件将被测压力转换成为输出 的一种传感器，应用这种原理还可以制成检测其物理量，如、、、等传感器。 24、浮力式液位计是应用原理测量液位的。它是利用漂浮于液面上的反映 液位的变化；或利用浮子浮力随而变化。前者称为法，后者称为法。 25、电磁流量计是采用原理工作，其特点是能够测量、 、以及含有或的流量。 测量导管由制成。一般为、或某些具有高电阻率的。 26、温度测量范围甚广，测温仪表的种类也很多。按工作原理分有、、 以及等；按测量方式分有和两类。 自动检测技术及仪表学生姓名：学号： 1.仪表的检定方法可归纳成：示值比较法和标准物质法两种。 2.温标是一个量度温度的标尺；它规定了温度读数的起点（零点）和测温基本单位。 3.压力检测主要方法有：液柱式压力检测、弹性式压力检测、负荷式压力检测、电气 式压力检测。 4.当测量稳定压力时，最高压力不应超过量程上限的3/4 ；当测量脉动压力时，最高压力不应 超过量程上限的2/3 ；当测量高压压力时，最高压力不应超过量程上限的3/5 ；为了保证 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; 检测技术及仪表大学试卷 院系：专业：级：2006 学年学期 一、填空题（20%；每题2分。) 1.按误差数值表示的方法，误差可分为绝对误差、相对误差、引用误 差。 2.温标的三要素是指基准温度点、基准仪器、和插补公式。 3.单管压力计与U形管压力计相比，其读数误差可减小一半，其原因 是它只进行一次读数。 4.当测量稳定压力时，最高压力不应超过量程上限的3/4；当测量脉动压力 时，最高压力不应超过量程上限的2/3；当测量高压压力时，最高压力不应超过量程上限的3/5。 5.静压式液位计是根据流体的静压平衡原理工作的，它可分为压力 式和差压式两大类。 6.热电偶产生热电势的充要条件是：两种不同的电极材料和、两接点温度不 同。 7.当充满管道的流体流经节流装置时，流束将在缩口处发生足部收缩，从而 使流速增加，而静压力降低。 8.绝对零度是—273.16oC；水的三相点是273.16K或0.01oC； 水的冰点是273.15K或0oC；水的沸点是373.15K或100oC。 9.热导式气体分析仪测某气体浓度时，应满足的条件是：背景气体的导热系数要 基本相同和待测气体的导热系数和背景气体的导热系数有较大的差别。10.热磁式氧分析器是利用氧气是一种强顺磁性气体，以及氧气的磁化率与 温度平方成反比这一特性进行测量的。 二、判断题（(10%；每题1分；对的在括号内打，错的在括号内打╳。) 1.测量值小数点后的位数愈多，测量愈精确。(╳) 2.红外气体成分分析仪可测混合气体中任何组分的含量。() 3.当被测压力高于大气压时，被测压力引至单管压力计的盅形容器中去。(√) 4.用椭圆齿轮流量计测流量的过程中，同流体的流动形态即雷诺数有关。( ╳) 5.用电容式液位计测导电液的液位时，介电常数是不变的。液位变化，相当于电 极面积在变化。(√) 6.辐射式温度计测量值需经修正后才能得到实际温度。(√) 7.热电偶冷端温度补偿法中的计算修正法是根据中间导体定律来进行计算修正 的。（╳） 8.安装标准节流装置时其前后需有足够长的直管段。（√） 9.液位变化时，浮球式液位计浮球位置变化，因而可测出液位高低。（√） 10.选用仪表时得到某仪表的精度为1.33%，则应选仪表的精度等级为1.0级。（√） 三、选择题（10%；每题2分；把正确答案填在括号内。) 1.仪表的精度级别指的是仪表的：( C ) A.基本误差； B.最大误差； C.基本误差的最大允许误差。 2.转子流量计中的流体流动方向是：( B ) A.自上而下； B.自下而上； C.自上而下或自下而上都可以。 3.补偿导线的正确敷设，应从热电偶起敷到（C）为止。 A.就地接线盒； B.仪表盘端子板； C.与冷端温度补偿装置同温的地方。 4．用压力法测量开口容器液位时，液位高低取决于：（B） A、取压点位置和容器横截面； B、取压点位置和介质密度； C、介质密度和容器横截面。 5．用热电偶与带冷端温度补偿的仪表配套测温度时，如果热端温度升高2℃，室温（冷端温度）下降2℃，则仪表的指示（A ）。 A.升高2℃； B.升高4℃； C.保持不变。 四、简答题（24%；每题6分。） 检测技术及仪表课程设计报告 1、1 课程设计目的针对“应用技术主导型”普通工科高等教育的特点，从工程创新的理念出发，以工程思维模式为主，旨在培养突出“实践能力、创新意识和创业精神”特色的、适应当前经济社会发展需要的“工程应用型人才”。通过在模拟的实战环境中系统锻炼，使学生的学习能力、思维能力、动手能力、工程创新能力和承受挫折能力都得到综合提高。以增强就业竞争力和工作适应力。 1、2课题介绍本课设题目以多功能动态实验装置为对象，要求综合以前所学知识，完成此实验装置所需参数的检测。设计检测方案，包括检测方法，仪表种类选用以及需要注意事项，并分析误差产生的原因等等。 1、3 实验背景知识换热设备污垢的形成过程是一个极其复杂的能量、质量和动量传递的物理化学过程，污垢的存在给广泛应用于各工业企业的换热设备造成极大的经济损失，因而污垢问题成为传热学界和工业界分关注而又至今未能解决的难题之一。 1、4 实验原理 1、4、1 检测方法按对沉积物的监测手段分有：热学法和非传热量的污垢监测法。热学法中又可分为热阻表示法和温差表示法两种；非传热量的污垢监测法又有直接称重法、厚度测量法、压降测量法、放射技术、时间推移电影法、显微照相法、电解法 和化学法。这些监测方法中，对换热设备而言，最直接而且与换热设备性能联系最密切的莫过于热学法。这里选择热学法中的污垢热阻法。 1、4、2 热阻法原理简介表示换热面上污垢沉积量的特征参数有：单位面积上的污垢沉积质量mf，污垢层平均厚度δf和污垢热阻Rf。这三者之间的关系由式表示： （1-1）图1-1 清洁和有污垢时的温度分布及热阻通常测量污垢热阻的原理如下：设传热过程是在热流密度q为常数情况下进行的，图1a为换热面两侧处于清洁状态下的温度分布，其总的传热热阻为： （1-2）图1b为两侧有污垢时的温度分布，其总传热热阻为： （1-3）忽略换热面上污垢的积聚对壁面与流体的对流传热系数影响，则可认为（1-4）于是两式相减得： （1-5）该式表明污垢热阻可以通过清洁状态和受污染状态下总传热系数的测量而间接测量出来。实验研究或实际生产则常常要求测量局部污垢热阻，这可通过测量所要求部位的壁温表示。为明晰起见，假定换热面只有一侧有污垢存在，则有：（1-6）（1-7）若在结垢过程中，q、Tb均得持不变，且同样假定（1-8）则两式相减有： （1-9）这样，换热面有垢一侧的污垢热阻可以通过测量清洁状态和污染状态下的壁温和热流而被间接测量出来。 《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 严正声明：孙传友是高等教育出版社出版的《现代检测技术及仪表》第1版和第2版教材及其习题解答的唯一著作权人。该教材的习题解答仅供读者和网友下载阅读。任何其他人将该习题解答的内容冠以其他文档名称以自的己名义在任何网站发布，都侵犯了作者的著作权，如不自行删除，必将承担侵权的后果和法律责任。 《现代检测技术及仪表》第2版习题解答 孙传友编 第1章 1-1答： 钱学森院士对新技术革命的论述中说：“新技术革命的关键技术是信息技术。信息技术由测量技术、计算机技术、通讯技术三部分组成。测量技术则是关键和基础”。如果没有仪器仪表作为测量的工具，就不能获取生产、科学、环境、社会等领域中全方位的信息，进入信息时代将是不可能的。因此可以说，仪器技术是信息的源头技术。仪器工业是信息工业的重要组成部分。 1-2答： 同非电的方法相比，电测法具有无可比拟的优越性： 1、便于采用电子技术，用放大和衰减的办法灵活地改变测量仪器的灵敏度，从而大大扩展仪器的测量幅值范围(量程)。 2、电子测量仪器具有极小的惯性，既能测量缓慢变化的量，也可测量快速变化的量，因此采用电测技术将具有很宽的测量频率范围(频带)。 3、把非电量变成电信号后，便于远距离传送和控制，这样就可实现远距离的自动测量。 4、把非电量转换为数字电信号，不仅能实现测量结果的数字显示，而且更重要的是能与计算机技术相结合，便于用计算机对测量数据进行处理，实现测量的微机化和智能化。 1-3答： 各类仪器仪表都是人类获取信息的手段和工具。尽管各种仪器仪表的型号、原理和用途不同，但都由三大必要的部分组成：信息获取部分、信息处理部分、信息显示部分。从“硬件”方面来看，如果把常见的各类仪器仪表“化整为零”地解剖开来，我们会发现它们内部组成模块大多是相同的。从“软件”方面来看，如果把各个模块“化零为整”地组装起来，我们会发现它们的整机原理、总体设计思想、主要的软件算法也是大体相近的。这就是说，常见的各类仪器仪表尽管用途、名称型号、性能各不相同，但它们有很多的共性，而且共性和个性相比，共性是主要的，它们共同的理论基础和技术基础实质就是“检测技术”。常见的各类仪器仪表只不过是作为其“共同基础”的“检测技术”与各个具体应用领域的“特殊要求”相结合的产物。 1-4答： “能把外界非电信息转换成电信号输出的器件或装置”或“能把非电量转换成电量的器件或装置”叫做传感器。能把被测非电量转换为传感器能够接受和转换的非电量(即可用非电量)的装置或器件，叫做敏感器。如果把传感器称为变换器，那么敏感器则可称作预变换器。敏感器与传感器虽然都是对被测非电量进行转换，但敏感器是把被测非电量转换为可用非电量，而不是象传感器那样把非电量转换成电量。 1-5答： 绪言 练习与思考 1．简述过程检测技术发展的起源？ 2．过程检测技术当前的主流技术和主要应用场合？ 3．请谈谈过程检测技术的发展方向是什么？ 4．谈谈你所知道的检测仪表？ 5．你认为过程检测技术及仪表与传感技术的关系是怎么样的？ 第一章 练习与思考 1．什么叫过程检测，它的主要内容有哪些？ 2．检测仪表的技术指标有哪些？如何确定检测仪表的基本技术指标？ 3．过程检测系统和过程控制系统的区别何在？它们之间相互关系如何？ 4．开环结构仪表和闭环结构仪表各有什么优缺点？为什么？ 5．开环结构设表的灵敏度1 n i i S S ==∏，相对误差1 n i i δ δ==∑。请考虑图1—4所示闭环 结构仪表的灵敏度1 f S S （f S 为反馈通道的灵敏度），而相对误差f δδ- （f δ为反馈通道的相对误差），对吗？请证明之。 提示：闭环结构仪表的灵敏度S y x =；闭环结构仪表的相对误差dS S δ=。 6．由孔板节流件、差压变送器、开方器和显示仪表组成的流量检测系统，可能会出现下列情况： （1）各环节精度相差不多； （2）其中某一环节精度较低，而其他环节精度都较高。 问该检测系统总误差如何计算？ 7．理论上如何确定仪表精度等级？但是实际应用中如何检验仪表精度等级？ 8．用300kPa 标准压力表来校验200kPa 1.5级压力表，问标准压力表应选何级精度？ 9．对某参数进行了精度测量，其数据列表如下： 试求检测过程中可能出现的最大误差？ 10．求用下列手动平衡电桥测量热电阻x R 的绝对误差和相对误差。设电源E 和检流计D 引起的误差可忽略不计。已知：10x R =Ω，2100R =Ω，100N R =Ω， 31000R =Ω，各桥臂电阻可能误差为20.1R ?=Ω，0.01N R ?=Ω，31R ?=Ω（如图 1— 23所示）。 11．某测量仪表中的分压器有五挡。总电阻R 要求能精确地保持11111Ω，且其相对误差小于0.01％，问各电阻的误差如何分配？图中各电阻值如下： 110000R =Ω，21000R =Ω，3100R =Ω，410R =Ω，51R =Ω（如图 1—24所示）。 12．贮罐内液体质量的检测，常采用测量贮罐内液面高度h ，然后乘以贮罐截面积A ，再乘以液体密度ρ，就可求得贮罐内液体质量储量，即M hA ρ=。但采用该法测量M 时，随着环境温度的变化，液体密度ρ也将随着变化，这就需要不断校正，否则将产生系统误差。试设计一种检测方法，可自动消除（补偿）该系统误差。 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、______、_____ __。 第1章软件测试概述 1、简述软件缺陷的含义。 答：软件缺陷是软件开发过程中潜在的缺陷，这些缺陷可能在软件运行后出现，因而使软件的性能和可靠性等方面与系统的设计需求不符。 2、说明软件缺陷、软件错误和软件失败的关系。 答：缺陷、缺点、偏差统称为缺陷，是软件故障的根源；错误、谬误、问题、异常、矛盾等统称为错误，软件错误出现的原因是软件缺陷所致；失败、事故、灾难统称失败，失败的直接原因是软件系统存在软件错误。 14、“软件测试是有风险的工作”，试解释这种说法的含义。 答：软件不测试，就会有风险；软件测试，同样也会有风险。因为，软件是个复杂的系统，其复杂性体现在软件实现的内容复杂性、开发过程的复杂性和组织工作的复杂性等方面。而软件测试的目的是为了发现故障，并加以排除。对一个复杂的软件系统来说，故障的排除往往可能又带来新的软件缺陷。所以，软件测试又会带来一定的风险。 第2章软件测试基础 2、条件覆盖是否高于判断覆盖的逻辑覆盖程度如果不是，请给出反例加以说明。 答：条件覆盖是高于判断覆盖的逻辑覆盖程度。 a 、用条件覆盖所设计的测试用例可使得程序中的每一个判断的每一个条件的可能 取值至少执行一次。 b、用判断覆盖所设计的测试用例可使被测程序中的每个判断的真分支和假分支至少经历 一次。 每个判断语句可能包含多个条件(比如，if (A>3&&B<7……)。条件覆盖针对判断语句的每一个条件的所有可能取值编写测试用例；判断覆盖只针对每一个判断语句整体的所有可能取值编写测试用例。所以，条件覆盖的逻辑覆盖程度高于判断覆盖。 4、已知某种计算机程序设计语言的标识符语法规则规定“标示符是由非数字开头的，有效 字符数为32个，最大字符数为128个的任意符号串”。试用等价类划分法设计测试用例。 《自动检测技术》课程期末考试试题A 一、填空（本题共39分，每空1.5分） 1、传感器由 敏感元件 、 传感元件 、 测量转换电路 三部分组成。 2、在选购线性仪表时，必须考虑应尽量使选购的仪表量程为欲测量的 1.5 倍左右为宜。 3、有一温度计，它的量程范围为0∽200℃，精度等级为0.5级。该表可能出现的最大误差为 +-1 ℃ ，当测量100℃ 时的示值相对误差为 +-1% 。 4、利用热敏电阻对电动机实施过热保护，应选择 NTC突变型 型热敏电阻。 X面 5、在压电晶片的机械轴上施加力,其电荷产生在。 6、霍尔元件采用恒流源激励是为了 。 7、用水银温度计测量水温,如从测量的具体手段来看它属于 测量。 8、已知某铜热电阻在0℃时的阻值为50Ω，则其分度号是 ，对于镍铬-镍硅热电偶其正极是 。 9、压电材料在使用中一般是两片以上，在以电荷作为输出的地方一般是把压电元件 起来，而当以电压作为输出的时候则一般是把压电元件 起来。 10、热电阻主要是利用电阻随温度升高而 这一特性来测量温度的。 11、自动检测系统中常用的抗电磁干扰技术有 、 、 、 、 等。 12、金属电阻的 是金属电阻应变片工作的物理基础。 13、电磁干扰的形成必须同时具备的三项因素是 、 、 。 14、在动圈式表头中的动圈回路中串入由NTC 组成的电阻补偿网络，其目的是为了 。 1、在以二、选择题（本题共30分，每题2分） 下几种传感器当中 C 属于自发电型传感器。 A、电容式 B、电阻式 C、热电偶 D、电感式 2、 D 的数值越大,热电偶的输出热电势就越大。 A、热端直径 B、热电极的电导率 C、热端和冷端的温度 D、热端和冷端的温差 3、在电容传感器中，若采用调频法测量转换电路，则电路中 B 。 A、电容和电感均为变量 B、电容是变量，电感保持不变 4、在仿式传感器来检测工件尺寸，该加工检测装置是采用了 C、电感是变量，电容保持不变 D、电容和电感均保持不变 型机床当中利用电感 B 测量方法。 A、微差式 B、零位式 C、偏差式 5、热电阻测量转换电路采用三线制是为了 B A、提高测量灵敏度 B、减小引线电阻的影响 兼容性 6、C、减小非线性误差 D、提高电磁汽车衡所用的测力弹性敏感元件是 A 。 A、实心轴 B、弹簧管 C、悬臂梁 D、圆环 7、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 C 。 A、补偿热电偶冷端热电势的损失 B、起冷端温度补偿作用 D、提高灵敏度 8、考核C、将热电偶冷端延长到远离高温区的地方 计算机的电磁兼容是否达标是指 C 。 A、计算机能在规定的电磁干扰环境中正常工作的能力 规定数值的电磁干扰 B、该计算机不产生超出 C、两者必须同时具备 ------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（） 一. 判断题(本题共10分，对则打“√”，不对则打“×”) 1．任意两个变量x 和y 之间的真实关系均可用一元线性回归方程来描述。（ ） 2．相关函数和相关系数一样都可以用它们数值的大小来衡量两函数的相关程度。( ) 3．对多次测量的数据取算数平均值，就可以减少随机误差的影响。（ ） 4．对一个具有有限频谱（0~fc ）的连续信号采样，若满足 2fcTs ≥1,采样后得到的输出信号能 恢复为原来的信号。（ ）[Ts 为采样频率] 5．设某周期信号x(t)之单位为μ，则其均方根谱之单位为μ2 ，其功率谱之单位为μ。（ ） 6．测量系统的固有频率越高，其灵敏度也越高。（ ） 7．A/D 转换就是把模拟信号转换成连续的数字信号。（ ） 8．接触式测温是基于热平衡原理进行的，非接触式测温是基于热辐射原理进行的（ ） 9．同一材料构成的热电偶，即使两端点温度不等，也不会形成热电势。（ ） 10．只要信号一经截断，就不可避免地引起混叠。（ ） 二．选择题（共20分，每题2分） 1．压电加速度测量系统的工作频率下限取决于（ ） a. 加速度力学系统的频率特性； b. 压电晶体的电路特性； c. 测量电路的时间常数 2．把连续时间信号进行离散化时产生混迭的主要原因是（ ） a. 记录时间太长； b. 采样间隔太宽； c .记录时间太短； d. 采样间隔太窄 3．要测量x(t)=50Sin40πt+10Sin2000πt 的振动位移信号，为了尽量减少失真，应采用（ ） 的惯性加速度计。 a.f n =15Hz 、β=0.707; b. f n =1000Hz 、β=0.707 ; c. f n =50Hz 、β=0.04 ; d. f n =1000Hz 、β=0.04 4. 自相关函数是一个（ ）函数 a.奇函数； b.偶函数； c.非奇非偶函数； d. 三角函数 5．在光作用下，使物体的内部产生定向电动势的现象，称（ ）效应。 a.内光电； b.外光电； c.热电； d.阻挡层光电 6．（ ）传感器是根据敏感元件材料本身的物理性质变化而工作的。 a.差动变压器式； b.变间隙电容式； c.变阻器式； d. 电压式 7．半导体热敏电阻的电阻温度系数α可用下式（ ）表示（已知半导体热敏电阻与温度系数关系可用T B Ae R =描述） a.α=dT R dR ；b. α=2T B ；c. α=2T A ；d. α= 00111ln ln T T R R --(R 1,R 0分别是温度T 1,T 0时的电阻值) 8．如果一信号的自相关函数R x (τ)是一定周期性不衰减，则说明该信号（ ） a.均值不为0； b.含周期分量； c.是各态历经的 ； d.是各态不历经的 9．用方程法求解回归直线时，误差最小的方法是（ ） a.图解法； b.最小二乘法； c.分值法； d.端点连线法 10．半导体电阻应变片在测量某一构件应变时，其电阻的相对变化主要是由（ ）引起。 a.半导体电阻率的变化； b.半导体几何尺寸的变化； c.贴片位置的温度变化； d.供桥电源的变化 三．测量系统基本知识题（70分） 1．磁电式速度传感器中，速度线圈采取上下两绕组相串联的目的是什么 ？磁头件与被测物体固紧时有何要求？（6分） 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。自动检测技术及仪表试卷A标准答案
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