现代检测技术样本
现代检测技术
姓名: 周慧慧
学号: 124056
任课老师: 冯晓明
现代检测技术
一、概述
随着现代科学技术的不断发展、社会的日益进步, 现代化生产的规模越来越大, 管理的形式和方式趋于多样性, 管理也更加科学, 人们对产品的产量和质量的要求也越来越高, 这就导致常规的检测参数、检测手段、检测仪表难以满足现代生产和生活的需求。从一般的单参数测量到相关多参数的综合自动检测, 从一般的参数量值测量到参数的状态估计, 从确定性测量到模糊的判断等, 已成为当前检测领域中的发展趋势, 正受到越来越广泛的关注, 从而形成了各种新的检测技术和新的检测方法, 这些技术和方法统称为现代检测技术。
二、传感器的基本原理及检测技术的特点
利用某种转换功能, 将物理的、化学的、生物的等外界信号变成可直接测量的信号的器件称为传感器。由于电信号易于放大、反馈、滤波、微分、存储和远距离传输, 加上计算机只能处理电信号, 因此, 从狭义上说, 传感器又能够定义为可唯一而重视性好的将外界信号转换成电信号的元器件; 从广义上讲, 传感器就是能感知外界信息并能按一定规律将这些信息转换成可用信号的装置; 简单说传感器是将外界信号转换为电信号的装置。因此它由敏感元器件( 感知元件) 和转换器件两部分组成, 有的半导体敏感元器件能够直接输出电信号, 本身就构成传感器。敏感元器件品种繁多, 就其感知外界信息的原理来讲, 可分为: ①物理类, 基于力、热、光、电、磁和声等物理效应。②化学类, 基于化学反应的原理。③生物类, 基于酶、抗体、和激素等分子识别功能。一般据其基本感知功能可分为热敏元件、光敏元件、气敏元件、力敏元件、磁敏元件、湿敏元件、声敏元件、放射线敏感元件、色敏元件和味敏元件等十大类。
检测技术的特点能够归纳为:
(1)从待测参数的性质看, 现代检测技术主要用于非常见的参数的测量, 对于这些参数的测量当前还没有合适的传感器对应, 难以实现常规意义的”一一对
应”的测量; 另一种情况是待测参数虽已有传感器, 但测量误差比较大, 受各种因素的影响比较大, 不能满足测量要求。
(2)从应用的领域看, 现代检测技术主要用于复杂设备、复杂过程的影响性能质量等方面的综合性参数的测量, 如高速运动机械的故障分析、油品质量的检测、多相流系统中的流动参数的测量等。对于这样的被测对象或测量要求, 很难用单一传感器来完成。
(3)从使用的技术或方法看, 现代检测技术主要利用了新型的传感技术或传感器。更多的利用了软技术, 即经过对传感器输出的信号进行处理得到特征量; 经过建立传感器的输出与待测量之间的模型; 经过应用专业知识、数据库、规则等进行推理, 根据被测量的信息获取待测量。
三、现代检测中传感器的应用
现代检测之中, 应用到的传感器有各式各样的, 各种功能应有尽有, 其中最为普遍的要数光电传感器、温度传感器以及光纤传感器, 下面就着重介绍这三种传感器。
1、光电传感器的应用
光电传感器是一种小型电子设备, 它能够检测出其接收到的光强的变化。现如今, 应用最为广泛的要数发光二极管( LED) 了, LED就是一种半导体元件, 其电气性能与普通二极管相同, 不同之处在于当给LED 通电流时, 它会发光。由于LED 是固态的, 因此它能延长传感器的使用寿命。因而使用LED 的光电传感器能被做得更小, 且比白炽灯传感器更可靠。LED 抗震动抗冲击, 而且没有灯丝。另外, LED 所发出的光能只相当于同尺寸白炽灯所产生光能的一部分。再比如将接收器的放大器调制到发射器的调制频率, 那么它就只能对以此频率振动的光信号进行放大。我们能够将光波的调制比喻成无线电波的传送和接收。将收音机调到某台, 就能够忽略其它的无线电波信号。经过调制的LED 发射器就类似于无线电波发射器, 其接收器就相当于收音机。
2、温度传感器的应用
温度是一种最基本的环境参数, 人民的生活与环境的温度息息相关, 在工业生产过程中需要实时测量温度, 在农业生产中也离不开温度的测量, 因此研究温度的测量方法和装置具有重要的意义.测量温度的关键是温度传感器, 温度传感器的发展经历了三个发展阶段: 传统的分立式温度传感器、模拟集成温度传感器、智能集成温度传感器。当前, 新型温度传感器正从模拟式向数字式, 从集成化向智能化、网络化的方向飞速发展。温度测量应用非常广泛, 不但生产工艺需要温度控制, 有些电子产品还需对它们自身的温度进行测量, 如计算机要监控CPU的温度, 马达控制器要知道功率驱动IC的温度等等, 温度是实际应用中经常需要测试的参数, 温度传感器从钢铁制造到半导体生产, 很多工艺都要依靠温度来实现, 温度传感器是应用系统与现实世界之间的桥梁。
3、光纤传感器的应用
光纤传感器OFS在应用上分为传光型的和传感型的, 顾名思义, 前一种就是起到传输光的作用, 传感元件要与光纤连在一起; 后一种就是既有传输光的作用, 又有传感作用。因为光纤传感器作为传感用有很多的应用, 比如抗腐蚀, 抗电磁干扰等, 能够在复杂恶劣的环境下使用。作为传感用的光纤, 原理上就是经过对传输光的偏振, 强度, 相位, 波长, 周期, 频率等进行调制, 经过检测器获得调制结果而进行传感的器件。因为当外界的环境变化时, 比如说温度, 应力、磁、声、压力、温度、加速度等都会对光纤的折射率分布等一些构造产生微小的影响, 导致传输光的特性发生改变, 经过探测这些改变而得到外界的变化, 起到传感作用。至于应用方面就很广泛了, 几乎能够应用到现在大多数电学传感器应用的领域了, 比如安防, 围界安全, 输油管道安全实时监控等, 其应用前景非常广泛。
四、现代检测技术的发展
近年来, 传感器正处于传统型向新型传感器转型的发展阶段。新型传感器的特点是微型化、数字化、智能化、多功能化、系统化、网络化, 它不但促进了传统仪器仪表产业的改造, 而且可导致建立新型工业和军事变革。
微型化是建立在微电子机械系统( MEMS) 技术基础上的, 当前已成功应用在硅器件上形成硅压力传感器( 如上述EJX变送器) 。微电子机械加工技术, 包括体微机械加工技术、表面微机械加工技术、 L1GA技术( X光深层光刻、微电铸和微复制技术) 、激光微加工技术和微型封装技术等。MEMS的发展, 把仪表的微型化、智能化、多功能化和可靠性水平提高到了新的高度。传感器和多通道检测仪表, 在微电子技术基础上, 内置微处理器, 或把微传感器和微处理器及相关集成电路等封装在一起完成了数字化、智能化、网络化、系统化。
多传感器数据融合技术正在形成热点, 它不同于一般信号处理, 也不同于单个或多个传感器的监测和测量, 而是对基于多个传感器测量结果基础上的更高层次的综合决策过程。有鉴于传感器技术的微型化、智能化程度提高, 在信息获取基础上, 多种功能进一步集成以至于融合, 这是必然的趋势。多传感器数据融合技术也促进了显示仪表技术的发展。多传感器数据融合的定义概括为: 把分布在不同位置的多个同类或不同类传感器所提供的局部数据资源加以综合, 采用计算机技术对其进行分析, 消除多传感器信息之间可能存在的冗余和矛盾, 加以互补, 降低其不确定性, 获得对被测对象的一致性解释与描述, 从而提高系统决策、规划、反应的快速性和正确性, 使系统获得更充分的信息。其信息融合在不同信息层次上出现, 包括数据层( 像素层) 融合、特征层融合、决策层( 证据层) 融合。由于它比单一传感器信息有如下优点, 即容错性、互补性、实时性、经济性, 因此数字压力表逐步得到推广应用。应用领域除军事外, 还适用于自动化技术、机器人、海洋监视、地震观测、建筑、空中交通管制、医学诊断、遥感技术等方面。
实例: 自主神经系统功能的现代检测方法及应用
自主神经系统是一个整体系统, 也受中枢调控。自主神经纤维除了交感和副交感外, 还发现了第三种纤维, 即非交感非副交感纤维。交感和副交感神经对心律起着调控作用, 二者相互拮抗, 保持动态平衡; 以适应整体的需要。任何一方的受损, 造成自主神经系统功能(ANSF)衰竭(简称自衰, Autonomic Failure缩为AF), 都将导致机体的失衡.自衰的初期是隐性的, 没有明显的临床症状和明确的体征, 它可能始于轻微的迷走神经功能下降, 由于自主神经系统的补偿机理, 轻微的自衰能够潜伏若干年, 待病情进展, 临床表现明朗后, 多数已呈不可逆状况, 以致给病人带来极大的痛苦, 甚至危及生命。因此, 早期自衰的诊断, 对预防和治疗自衰, 控制自衰的进一进恶化, 有着重要的临床意义。而自衰的早期诊断, 有赖于自主神经系统功能测定方法的进步。自主神经系统功能的测定方法可粗分为经典的(即非计算机化的)和现代的(即计算机化的)方法。现代的方法已经历了几个发展阶段.本文从自衰的一般分类出发作一综述, 回顾了测定自主神经系统功能的几种传统方法以及现代方法。提取心动周期信号中所含的自主神经系统功能信息的临床应用不只用于心血管临床, 而且已用于众多的临床学科。
1、自衰的一般分类
1.1根据Bannister等的意见, 自衰按发病原因可分为以下三类:
①原发性的自衰;
②继发性的自衰;
③药物性自衰。
1.2根据Robertson等的意见, 按临床表现将自主神经系统功能衰退分为四类:
①单纯性自衰((PAF);
②第二类叫多系统萎缩(MSA)性自衰;
③先天性多巴胺β—羟化酶缺乏;
④压力反射衰竭。
2、自衰的检测方法
自衰的检测方法可分为传统检测法和现代检测法。
2.1传统检测法
传统检测法根据自衰的病因和临床表现, 加上一些临床经验来识别。下面介绍几种常见的方法:
2.1.1呼吸检测法
①检测呼吸时是否存在窦性心率不齐, 若有则提示迷走传出通路损伤。
②若在呼气时喘鸣, 同时引起双手反射性血管收缩, 则提示脊髓反射不正常。
2.1.2血压和脉率检测法(即体位测量法)
①在仰卧位测血压和脉率, 然后头朝上倾斜60度时重复测量, 该法经过脉率和血压随体位的变化情况, 倾斜和站立时是否有体位性低血压来测试总的压力反射弧。
②经过检测紧张时是否有低血压和心动过速, 从而测试交感传出通路噪声引起大脑皮质兴奋; 快速心算等等。若收缩压下降20mmHg, 则自主神经损害的可能性大; 若下降超过30mmHg, 则可诊断为自衰。
2.1.3瓦氏(Valsava)试验
在深吸气后, 受试者经过一根与气压计相连的管子吐气12s, 多数人能维持30mmHg的压强。正常人持续吐气l0s, 将引起心动过速, 开始时血压降低, 几秒钟后就停止下降, 当不再吹气后将出现补偿性的心动过缓。而外周交感神经受
现代检测技术期末模拟试题
一、填空（1分* 20=20分） 如热电偶和热敏电阻等传感器。 表示金属热电阻纯度通常用百度电阻表示。其定义是100 C电阻值与0 C电阻值之比。 电位器是一种将机械位移转换成电阻或电压的机电传感元件。 它广泛用于测量大量程直线位移。 利用电涡流式传感器测量位移时，只有在线圈与被测物的距离大大小于线圈半径时，才能得到较好的线性度和较高的灵敏度。 电容式传感器是将被测物理量的变化转换成电容量变化的器件。 对线性传感器来说，其灵敏度是静态特性曲线的斜率。 13 ?用弹性元件和电阻应变片及一些附件可以组成应变式传感器, 按用途划分有应变式压力传感器，应变式加速度传感器（任填两个）。 14.铂热电阻的纯度通常用电阻比表示。 15 ?减小螺线管式差动变压器电感传感器零点残余电压最有效的办法是 尽可能保证传感器几何尺寸、线圈电气参数及磁路的相互对称（任填两个）。 16.空气介质间隙式电容传感器中，提高其灵敏度和减少非线性误差是矛盾的, 为此实际中在都采用差动式电容传感器。 17.由光电管的光谱特性看出，检测不同颜色的光需要选用 以便利用光谱特性灵敏度较高的区段。 20.磁电式传感器是利用电磁感应原理将运动速度转换成电势信号输岀。 21 .霍尔元件灵敏度的物理意义是：表示在单位磁感应强度和单位控制电流时的霍尔电势的大小。 二、选择题（2分* 6=12分,5、6题答案不止一个） 用热电阻传感器测温时，经常使用的配用测量电路是（）。 A.交流电桥 B.差动电桥C直流电桥 用电容式传感器测量固体或液体物位时，应该选用（）。 A.变间隙式 文档可自由复制编辑B.变面积 C.变介电常数式 D.空气介质变间隙式; 1. 传感器一般由敏感元件和转换元件两个基本部分组成。有的敏感元件直接输出电量，那么二者合而为一了。 2. 3. 4. 单线圈螺线管式电感传感器对比闭磁路变隙式电感传感器的优点很多，缺点是灵敏度低, 5. 6. 7. 光敏三极管可以看成普通三极管的集电结用光敏二极管替代的结果，通常基极不引出，只有二个电极。 霍尔效应是导体中的载流子在磁场中受洛伦兹力作用，发生横向漂移的结果。 9. 热敏电阻正是利用半导体的载流子数目随着温度而变化的特征制成的温度敏感元件。 10?金属电阻受应力后，电阻的变化主要由形匚的变化引起的，而半导体电阻受应力后，电阻的变化主要是由电阻率发生变化引起的。 11?磁敏二极管和三极管具有比霍尔元件高数百甚至数千的磁场灵敏度，因而适于弱磁场的测量。 12.传感器的灵敏度是指稳态条件下，输出增量与输入增量的比值。 光电阴极材料不同的光电管, 18.把两块栅距相等的光栅叠在一起，让它们刻度之间有较小的夹角，这时光栅上会出现若干条明暗相间的带状条 纹，称莫尔条纹。 19?霍尔元件的测量电路中：直流激励时，为了获得较大的霍尔电势，可将几块霍尔元件的输出电压串联； 在交流激励时，几块霍尔元件的输出通过变压器适当地联接，以便增加输岀。 C 1. C 2. 当应变片的主轴线方向与试件轴线方向一致，且试件轴线上受一维应力作用时，应变片灵敏系数K的定义（）。 A.应变片电阻变化率与试件主应力之比 B. 应变片电阻与试件主应力方向的应变之比 C.应变片电阻变化率与试件主应力方向的应变之比 D. 应变片电阻变化率与试件作用力之比; C 3.
现代测试技术复习试题
一、选择 1．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.采样时间间隔太宽； c.记录时间太短； d. 采样时间间隔太窄 2.下述参量的测量属于间接测量法的是（ ） a.用天平测量物体质量； b.用弹簧秤称物体重量； c.声级计测声强级； d.线圈靶测速 3．磁感应测速传感器中的速度线圈之所以用两个线圈串联而成，其作用主要为（ ） a.提高传感器的灵敏度及改善线性； b. 提高传感器的灵敏度及改善频响特性； c.改善传感器的频响特性及补偿永久磁铁在线圈铁心垂直方向上的微小跳动对感应电动势的影响； d.提高传感器的灵敏度及补偿永久磁铁在线圈铁心垂直方向上的微小跳动对感应电动势的影响； 4.表示随机信号中动态分量的统计常数是（ ） a.均方值； b.均值； c.均方差； d.概率密度函数 5．半导体应变片是根据（ ）原理工作的。 a.电阻应变效应； b.压电效应； c.热阻效应； d.压阻效应 6.压电式加速度计测量系统的工作频率下限取决于（ ） a.压电测压传感器的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； d.放大器的时间常数τ 7．二阶系统中引入合适的阻尼率的目的是（ ） a.使得系统输出值稳定； b.使系统不共振； c.获得较好的幅频、相频特性； d.获得好的灵敏度 8．带通滤波器所起的作用是只允许（ ）通过。 a.低频信号； b.高频信号； c.某一频带的信号； d.所有频率分量信号 9．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 10. 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 11．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 12．（ ）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 13．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) 14．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 15．用方程法求解回归直线时，误差最小的方法是（ ）
现代测试技术试题A----答案
现代道路交通测试技术 试题A----答案 一. 解：由题意频谱函数：x （ω）= dt e t x j ? +-∞ ∞ -t )(ω = dt e j ?+--2 /2 /t ττ ω =2/2/12t/ττω ω-+--j e j = () 2 /2/1ωτωτω j j e e j -- = ω 2 sin 2 ωτ =τ /2 /2sin ωτωτ ∴频谱函数虚部为0，故相频谱为0； X(0)=τωτωττ ωωω==→→2 /2 /sin lim )(lim 0 x 当ω= τ π n （n=1,2,3……）时 X （ω）=0 故幅频谱图如下： 二．解：因为信号是周期信号，可以用一个共同周期内的平均值代替整个历程的平均值 故：dt t y t x T R T T xy ? +=∞→0)()(1lim )(ττ = 1 T dt t y t x T ? -+++0 00])(sin[)sin(φθτωθω =)cos(2 1 00φωτ-y x
三．1．试述瞬态瑞雷面波无损检测基本原理及其相应的测试技术要求。 参考答案： ①基本原理：对于均匀的弹性半空间分层介质，其结构表面受到瞬态冲击作用时，将产生瞬态振动。振动组份中包括纵波、横波和瑞雷波。在一次冲击产生的波能中，瑞雷波占67%，即从一个振源向一个半无限介质表面辐射的总能量的三分之二形成瑞雷型表面波。而纵波和横波只占有少量能量；并且在表面，随着波传播距离的增大其衰减比瑞雷面波大得多。确切地说，纵波和横波引起的位移振幅沿表面随着距离的平方衰减，而瑞雷面波是随着距离的平方根而衰减，因此，在地基表面的瞬态振动中，瑞雷面波的衰减比纵波和横波衰减慢得多，瞬态表面波主要是由瑞雷波组成。我们通过一系列的关系可以得出，利用瞬态瑞雷面波的传播速度和频率可以确定不同介质的穿透深度。 ②技术要求：检测系统设计是否合理、仪表选型与安装是否符合要求，是保证质量检测精度和可靠性的关键，对其各组成部分有相应的技术要求。 1）．激振部分——力锤的选择 它是整套测量系统的前哨，对路面冲击信号的产生和冲击响应信号的正确检取，是系统准确测试的基本保证。预先应根据检测深度做一些力锤冲击试验，以选择合理的力锤重量或合适材料的锤头。使瞬态冲击施加于路面表面后，能产生一组具有不同频率的瑞雷面波在介质中传播。 2）．垂向检波器的选型 垂向检波器选用压电式加速度传感器。 对于层状路面结构来说，一般选择小冲击源作为振源，使其产生具有丰富频率的瑞雷面波沿地表一定深度向四周传播。对于高频短波长的波来说，选择加速度传感器，因为它具有频率范围宽，对冲击振动的频响特性好等特点。如检测像硅酸盐、水泥混凝土和沥青混凝土路面的刚性层状体系时需要选择加速度传感器。 速度、位移传感器一般不用作冲击测量。另外，正确选定压电式加速度传感器的型号也是十分重要的（必须考虑它的频率范围、动态范围、灵敏度等主要特征参数是否符合测试精度要求）。 3）．安装位置的确定 测试前，应对现场路面进行调查，确定检测点，并合理布置。一般两个垂向检 波器之间的距离应视测试的路面深度而定，通常应使两个间距大于路面深度的一半以上，并且取振源到最近的传感器的距离等于两传感器之间的距离。 4）．连接导线选择 仪器之间的连接导线应尽量短，且记不应将各种导线混合使用，尽量选择相同线种，且忌抖动，以免引起现场测量不稳定。 四． 参考答案：令SAM(t)=Х(t)﹡cos ω0t,则SAM(t)的傅立叶变换为 SAM(ω)= ? ∞ ∞ - Х(t)﹡cos ω0t*e t j ωdt=1/2[X(ω+ω0)+X(ω-ω0)]
现代检测技术期末模拟试题
一、填空（1分＊20=20分） 1．传感器一般由敏感元件和转换元件两个基本部分组成。有的敏感元件直接输出电量，那么二者合而为一了。 如热电偶和热敏电阻等传感器。 2．表示金属热电阻纯度通常用百度电阻表示。其定义是 100℃电阻值与 0℃电阻值之比。 3．电位器是一种将机械位移转换成电阻或电压的机电传感元件。 4．单线圈螺线管式电感传感器对比闭磁路变隙式电感传感器的优点很多，缺点是灵敏度低，它广泛用于测量大量程直线位移。 5．利用电涡流式传感器测量位移时，只有在线圈与被测物的距离大大小于线圈半径时，才能得到较好的线性度和较高的灵敏度。 6．电容式传感器是将被测物理量的变化转换成电容量变化的器件。 7．光敏三极管可以看成普通三极管的集电结用光敏二极管替代的结果，通常基极不引出，只有二个电极。 8．霍尔效应是导体中的载流子在磁场中受洛伦兹力作用，发生横向漂移的结果。 9．热敏电阻正是利用半导体的载流子数目随着温度而变化的特征制成的温度敏感元件。 10．金属电阻受应力后，电阻的变化主要由形状的变化引起的，而半导体电阻受应力后，电阻的变化主要是由电阻率发生变化引起的。 11．磁敏二极管和三极管具有比霍尔元件高数百甚至数千的磁场灵敏度，因而适于弱磁场的测量。 12．传感器的灵敏度是指稳态条件下，输出增量与输入增量的比值。 对线性传感器来说，其灵敏度是静态特性曲线的斜率。 13．用弹性元件和电阻应变片及一些附件可以组成应变式传感器， 按用途划分有应变式压力传感器，应变式加速度传感器（任填两个）。 14．铂热电阻的纯度通常用电阻比表示。 15．减小螺线管式差动变压器电感传感器零点残余电压最有效的办法是 尽可能保证传感器几何尺寸、线圈电气参数及磁路的相互对称（任填两个）。 16．空气介质间隙式电容传感器中，提高其灵敏度和减少非线性误差是矛盾的， 为此实际中在都采用差动式电容传感器。 17．由光电管的光谱特性看出，检测不同颜色的光需要选用光电阴极材料不同的光电管， 以便利用光谱特性灵敏度较高的区段。 18．把两块栅距相等的光栅叠在一起，让它们刻度之间有较小的夹角，这时光栅上会出现若干条明暗相间的带状条纹，称莫尔条纹。 19．霍尔元件的测量电路中：直流激励时，为了获得较大的霍尔电势，可将几块霍尔元件的输出电压串联； 在交流激励时，几块霍尔元件的输出通过变压器适当地联接，以便增加输出。 20．磁电式传感器是利用电磁感应原理将运动速度转换成电势信号输出。 21．霍尔元件灵敏度的物理意义是：表示在单位磁感应强度和单位控制电流时的霍尔电势的大小。 二、选择题（2分＊6=12分,5、6题答案不止一个） C 1.用热电阻传感器测温时，经常使用的配用测量电路是（）。 A.交流电桥 B.差动电桥C直流电桥 C 2.当应变片的主轴线方向与试件轴线方向一致，且试件轴线上受一维应力作用时，应变片灵敏系数K的定义（）。 A．应变片电阻变化率与试件主应力之比 B. 应变片电阻与试件主应力方向的应变之比 C. 应变片电阻变化率与试件主应力方向的应变之比 D. 应变片电阻变化率与试件作用力之比； C 3.用电容式传感器测量固体或液体物位时，应该选用（）。 A．变间隙式 B.变面积 C.变介电常数式 D. 空气介质变间隙式；
【精品】机械工程测试技术 期末考试试题一
《机械工程测试技术基础》课程试题一一、填空题（每空1分，共30分） 1、非周期信号，时域为 )(t x，频域为) (f X，它们之间的傅氏变换与逆变换关系式分 别是： ) (f X＝t ft j d e t xπ2 )(- +∞ ∞ - ? ， )(t x＝f ft j d e f Xπ2 ) ( +∞ ∞ - ? 。 2、不失真测试条件中，要求幅频特性应为常数，相频特性应为线性。 3、具有压电效应的材料称为压电材料，常用的压电材料有石英晶体和压电陶瓷。 4、当霍尔片受到与电流方向垂直的磁场作用时，不仅会产生霍尔电势，而且还会出现半导体电阻率增大的现象，这种现象成为磁阻效应（或高斯效应）。热电偶的工作原理是基于热电效应。 5、自相关函数能将淹没在噪声中的周期信号提取出来，其频率保持不变，而丢失了相位信息。 6、频率混叠是由于采样频率过低引起的，泄漏则是由于信号截断引起的。 二、单项选择题(每小题2分，共20分) 1、测试装置的脉冲响应函数与它的频率响应函数间的关系是 B 。 A.卷积 B.傅氏变换对 C.拉氏变换对 D.微分 2、极距变化型电容传感器适宜于测量微小位移量是因为 C 。 A．电容量微小影响灵敏度 B.非接触测量 C. 灵敏度与极距的平方成反比，极距变化大则产生非线性误差 D. 以上都不对 3、在调幅信号的解调过程中，相敏检波的作用是 D 。 A.恢复载波信号 B.恢复调制信号的幅值 C.恢复已调制波 D.恢复调制信号的幅值和极性 4、RC微分电路实际上是一种 B 滤波器。 A.低通 B.高通 C.带通 D.带阻 5、对连续信号进行采样时，采样频率越高，当保持信号的记录时间不变时，则 C 。 A.泄漏误差就越大 B.量化误差就越小 C.采样点数就越多 D.频域上的分辨率就越低 三、判断题(正确的在题干的括号内划“√”，错误的在题干的括号内划“×”；每小题1 分，1、对二阶系统输入周期信号 )0 ,0 ( ) sin( )( ≠ ≠ + =? ? ωA t A t x ，则其输出 信号将保持频率不变，幅值、相位改变。（√）
现代测试技术及信号处理发展现状及趋势
现代测试技术及信号处理发展现状及趋势 曹修全 摘要：随着IT产业和通讯技术、电子技术、计算机技术的高速发展，生产设备和产品的电子化、数字化、自动化、智能化的程度越来越高，对与之配套的测试技术与信号处理技术提出了更好的要求。因此，笔者查阅了有关现代测试技术和信号处理技术的国内外文献，就现代测试技术和信号处理技术的发展现状进行概略介绍，并分析其存在的问题，进而提出了该类技术的发展趋势。 关键词：测试技术，信号处理，现状，趋势 引言 进入21世纪以来，测控技术和自动测试系统已经广泛的渗入到了生产、科研、试验活动等领域。自动测控技术已经在通信、汽车、机电、冶金、石化、建筑、纺织、电力、高等教育等众多领域[1-10]得到了广泛的应用，并与相关技术紧密集合，促进了生产力的发展。随着IT产业和通讯技术、电子技术、计算机技术的高速发展，生产设备和产品的电子化、数字化、自动化、智能化的程度越来越高，对与之配套的测试技术与信号处理技术提出了更好的要求。综合了通信技术、测量技术、电子技术、自动化技术和计算机技术于一体的广域的自动测试系统的研发，已经成了国内外知名厂家的重大课题。 现代测试技术和信号处理技术作为自动测试系统的发展基础，为了更好的发展自动测试系统，解决诸多企业当前面临的自动测试问题，有必要对现代测试技术和信号处理技术进行一个全面的了解，通过分析其发展现状，找出制约其发展的关键因素，从而为该技术的发展提出解决方案。 因此，笔者基于抛砖引玉的想法，在查阅了现代测试技术和信号处理技术相关文献[11-18]的基础上，对该技术的国内外现状进行了总结，并基于此指出了该技术在过去的发展过程中存在的问题与不足，进而提出了该技术的发展趋势。国内外发展现状 测试技术是综合了测量与试验的一门综合性技术，具体来讲它是通过技术手段获取研究对象的状态信息，以一定的精度描述和分析其运动状态，是科学研究
现代检测技术样本
现代检测技术 姓名: 周慧慧 学号: 124056 任课老师: 冯晓明 现代检测技术 一、概述
随着现代科学技术的不断发展、社会的日益进步, 现代化生产的规模越来越大, 管理的形式和方式趋于多样性, 管理也更加科学, 人们对产品的产量和质量的要求也越来越高, 这就导致常规的检测参数、检测手段、检测仪表难以满足现代生产和生活的需求。从一般的单参数测量到相关多参数的综合自动检测, 从一般的参数量值测量到参数的状态估计, 从确定性测量到模糊的判断等, 已成为当前检测领域中的发展趋势, 正受到越来越广泛的关注, 从而形成了各种新的检测技术和新的检测方法, 这些技术和方法统称为现代检测技术。 二、传感器的基本原理及检测技术的特点 利用某种转换功能, 将物理的、化学的、生物的等外界信号变成可直接测量的信号的器件称为传感器。由于电信号易于放大、反馈、滤波、微分、存储和远距离传输, 加上计算机只能处理电信号, 因此, 从狭义上说, 传感器又能够定义为可唯一而重视性好的将外界信号转换成电信号的元器件; 从广义上讲, 传感器就是能感知外界信息并能按一定规律将这些信息转换成可用信号的装置; 简单说传感器是将外界信号转换为电信号的装置。因此它由敏感元器件( 感知元件) 和转换器件两部分组成, 有的半导体敏感元器件能够直接输出电信号, 本身就构成传感器。敏感元器件品种繁多, 就其感知外界信息的原理来讲, 可分为: ①物理类, 基于力、热、光、电、磁和声等物理效应。②化学类, 基于化学反应的原理。③生物类, 基于酶、抗体、和激素等分子识别功能。一般据其基本感知功能可分为热敏元件、光敏元件、气敏元件、力敏元件、磁敏元件、湿敏元件、声敏元件、放射线敏感元件、色敏元件和味敏元件等十大类。 检测技术的特点能够归纳为: (1)从待测参数的性质看, 现代检测技术主要用于非常见的参数的测量, 对于这些参数的测量当前还没有合适的传感器对应, 难以实现常规意义的”一一对
现代测试技术自测试题
现代测试技术自测试题一 一、填空题:(每空1分,满分20分) １、机械工程测试技术就是一门专业技术基础课,要完成对机械参量的测试技术包括＿__________＿____＿＿与＿___________＿＿____＿__两个方面的内容;实际采用的测试方法有机械法、光学法与法。 2. 传感器的敏感元件就是; 转换元件就是。1０mm差动变压器式位移传感器的转换原理就是。 3、压电式传感器的压电效应就是 ____＿＿＿_＿＿__＿__＿_＿______＿;热电偶传感器就是将温度参量转变为。 4、电荷放大器电路的作用就是。 5、滤波器就是一种选频装置,则按幅频特性可分为、、 _______＿______与带阻滤波器。 6、常见的记录仪器有、光线示波器
与、计算机记录仪。 7、测试系统的静态特性反映对输入的静态参量而表现的输出与输入的基本关系,其基本特性参数有灵敏度、与_＿_____＿_＿___＿_＿、重复性。 8. 测试误差的主要类型有随机误差、与。 9、信号的描述方法就是法与法。 二、简述题:(每小题５分,满分25分) 1、试简述差动式电容传感器的基本原理及其优点。 2、试简述测试系统实现不失真测试对一阶、二阶系统的综合要求。 3、试简述光线示波器的结构组成及工作原理。 4、试简述电阻应变片测试系统中温度对测试结果的影响及基本的消除方法。 5. 试简述测试系统中常用的消除干扰的硬件方法。 三、(满分８分) 如图1所示差动变压器式传感器测量位移的系统组成框图,试说明其测量的原理;并指出各个单元电路的功能。
图1 四、(满分8分)试分析图2所示调频波的解调电路的工作原理、并画出它的鉴频特性图。 图2 五、(满分１0分)试分析图３所示一阶系统的幅频特性、相频特性。 图3 六、(满分1２分) 已知某悬臂梁受力如图4所示,试选择电阻应变片的贴片方法及画出接桥电路,并导出Q与电桥输出电压U0的关系式。 差动变 压器式 传感器 交流 放大 器 相敏 检波 器 低通 滤波 器 振荡器 显示 仪表
现代检测技术
《现代检测技术》综述 前言: 随着现代科学技术的不断发展、社会的日益进步，现代化生产的规模越来越大，管理的形式和方式趋于多样性，管理也更加科学，人们对产品的产量和质量的要求也越来越高，这就导致常规的检测参数、检测手段、检测仪表难以满足现代生产和生活的需求。从一般的单参数测量到相关多参数的综合自动检测，从一般的参数的量值测量到参数的状态估计，从确定性的测量到模糊的判断等等，已成为当前检测领域中的发展趋势，正受到越来越广泛的关注，从而形成了各种新的检测技术和新的检测方法，这些技术和方法统称为现代检测技术。 检测的发展和现代检测技术： 检测是指在各类生产、科研、试验及服务等各个领域，为及时获得被测、被控对象的有关信息而实时或非实时地对一些参量进行定性检查和定量测量，而工业化的发展则对传统的检测提出了更高的要求，为了保证生产过过程能正常、高效、经济的运行，严格控制生产过程中某些重要的工艺参数（如温度、压力、流量等）进行严格的控制，基于这样的理念现代检测呼之欲出。 1 检测的发展： 检测技术是20世纪六十年代发展起来的一门具有广泛应运价值的交叉学科，发展过程经历了三个阶段。 (1)第一阶段是依靠人工为主。通过专家现场获取设备运行时的感观状态，感知异常的震动、噪声、温度等信息，凭经验确定可能存在何种故障或故障隐患。 (2)第二阶段是信号分析监测与诊断阶段。随着传感器技术、测量技术以及分析技术的发展，状态监测逐步发展为依靠传感器和测量仪器获取设备的工作参数(如频率、振幅、速度、加速度、温度等参数)，通过与正常工作状态下的参数进行对比，确定故障点或故障隐患点。 (3)第三阶段是现代化状态监测与故障诊断阶段。随着信号处理技术、软测量技术、计算机技术和网络技术的发展，状态监测与故障诊断技术也发展到计算机时代，数据采集工作站采集现场的各种传感器信号，通过计算机网络将数据发送到远程的监测与诊断工作站，利用各种信号处理技术和分析软件对设备状态进行监测。 2 现代检测 2.1现代检测技术 现代测试技术是一门交叉性学科，是自动化、电子信息工程、电气自动化、机电一体化等专业的专业基础课程。 尽管现代检测仪器和检测系统的种类、型号繁多，用途、性能千差万别，但它们的作用都是用于各种物理或化学成分等参量的检测，其组成单元按信号传输的流程来区分：通常由各种传感器（变送器）将非电被测物理或化学成分参量转化成电信号，然后经信号调理、数据采集、信号处理后显示并输出，由以上设备以及系统所需要的交、直流稳压电源盒必要的输入设备便组成了一个完整的检测系统，涉及内容主要包括传感器原理与技术、信号调理、数据采集、信号处理、
现代检测技术及仪表 考试题
第一章 1. 5大热功量：温度、压力、物位、流量、成分 2.传感器：能把外界非电信息转换成电信号输出的装置。能把被测非电量转换为可用非电量的装置为敏感器。异同：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。理论上讲，M 种敏感器，N 种传感器和3种仪表电路的排列组合可产生出（M*N*3）种非电量检测仪表。 3. 非电量电测法有哪些优越性。 答：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，具有很宽的频带。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。 4. 常见的检测仪表有哪几种类型？画出其框图，简述其工作原理。 答：普通模拟式检测仪表、普通数字式检测仪表、微机化 在整个测量过程中，只是模拟量之间发生转换。测量结果用指针相对标尺的位置来表示。 二、普通数字式检测仪表 （a ）模数转换式――模拟测量电路把传感器输出的电量转换成直流电压信号，A/D 转换器把直流电压转换成数字，最后由数字显示器显示出来 (b) 脉冲计数式――信号放大整形后，由计数器进行计数最后由数字显示器显示出来 三、微机化检测系统 传感器将被测非电量转换成电量，测量通道对传感器信号进行调理和数据采集，转换成数字信号，送入微机进行必要处理后，由显示器显示出来并记录下来。 第4章 2、有源电桥―电桥输出电压U0与传感器电阻相对变化R R ?成线性关系02E R U R ?=- ? 4、为什么线绕式电位器容易实现各种非线性特性而且分辨力比非线绕式电位器低? 答：由线绕式电位器可见，只有当电刷的位移大于相邻两匝线圈的间距时，线绕式电位器的电阻才会变化一个台阶。而非线绕式电位器电刷是在电阻膜上滑动，电阻呈连续变化，因此线绕式电位器分辨力比非线绕式电位器低。 5、电阻应变片的灵敏系数比应变电阻材料本身的灵敏系数小吗?为什么? 答：应变片的灵敏系数k 是指应变片的阻值相对变化与试件表面上安装应变片区域的轴向应变之比称为，而应变电阻材料的应变灵敏系数k0是指应变电阻材料的阻值的相对变化与应变电阻材料的应变之比。实验表明：k ＜k0，除了黏结层传递应变有损失外，另一重要原因是存在横向效应的缘故。 6、热电阻与热敏电阻的电阻—温度特性有什么不同? 答：热电阻：金属的电阻率随温度的升高而升高，从而使金属的电阻也随温度的升高而升高，金属热电阻的电阻温度系数为正值。热敏电阻的电阻温度系数分为三类：(1)负温度系数 (2)正温度系数 (3)临界温度系数 7、为什么气敏电阻都附有加热器? 答：气敏电阻都附有加热器，以便烧掉附着在探测部位处的油雾、尘埃，同时加速气体的吸附，从而提高元件的灵敏度和响应速度。半导瓷气敏电阻元件一般要加热到200℃～400℃。 8、自感式传感器有哪些类型?各有何优缺点? 答：自感传感器有三种类型：变气隙式、变面积式和螺管式。变气隙式灵敏度最高，但非线性严重，示值范围只能较小，自由行程受铁心限制，制造装配困难。变面积式和螺管式的优点是具有较好的线性，示值范围大些，自由行程可按需安排，制造装配也较方便。此外，螺管式与变面积式相比，批量生产中的互换性好。 9、试比较差动自感式传感器与差动变压器式传感器的异同? 答：差动自感式传感器与差动变压器式传感器的相同点是都有一对对称的线圈铁心和一个共用的活动衔铁，而且也都有变气隙式、变面积式、螺管式三种类型。不同点是，差动自感式传感器的一对对称线圈是作为一对差动自感接入交流电桥或差动脉冲 调宽电路，将衔铁位移转换成电压。而差动变压器式传感器的是作为变压器的次级线圈，此外，差动变压器式传感器还有初级线圈（差动自感式传感器没有）。 10、试说明图４－３－１１电路为什么能辨别衔铁移动方向和大小?为什么能调整零点输出电压? 答：图(a)和图(b)的输出电流为Iab=I1-I2，图(c)和图(d)的输出电压为Uab=Uac-Ubc 。当衔铁位于零位时，I1＝I2,Uac=Ubc ，故Iab=0,Uab=0;当衔铁位于零位以上时，I1>I2，Uac>Ubc ，故Iab>0，Uab>0;当衔铁位于零位以下时，I1
现代测试技术及应用
西华大学课程考核试题卷 （ 中考卷） 试卷编号： （ 2012__ 至 2013____ 学年 第_2___学期 ） 课程名称：现代测试技术及应用 考试时间：90 分钟 课程代码：6002699 试总分：100分 考试形式： 网络考试 学生自带普通计算器: 允许 一、判断题（本大题共10小题，每小题2分，总计20分） 1.粗大误差具有随机性，可采用多次测量，求平均的方法来消除或减少。( ) 错 2. 当计数器进行自校时，从理论上来说还是存在±1个字的量化误差。（ ）对 3.一个频率源的频率稳定度愈高，则频率准确度也愈高。（ ）错 4. 给线性系统输入一个正弦信号，系统的输出是一个与输入同频率的正弦信号（）对 5.随机误差又叫随差，随机误差决定了测量的精密度。（ ）对 6.测量系统的理想静态特性为y=Sx+S0（ ）．答案：错 7. 从广义上说，电子测量是泛指以电子科学技术为手段而进行的测量，即以电子科 技术理论为依据，以电子测量仪器和设备为工具，对电量和非电量进行的测量。（ ） 答案：对 8. 在进行阿伦方差的测量时，组与组之间以及组内两次测量之间必须都是连续的。 （ ）答案：错 9.反射系数、 功率、 导磁率 、信号频率均为有源量（ ）。答案：错 10. 峰值电压表按有效值刻度，它能测量任意波形电压的有效值。（ ）答案：对 二、选择题（本大题共10小题，每小题3分，总计30分） 1. 若马利科夫判据成立，则说明测量结构中含有 ____ 。 A:随机误差 B: 粗大误差 C: 恒值系差 D: 累进性变值系差 答案：D 2. 如两组测量的系数误差相同，则两组测量的 相同。 A. 精密度 B. 准确度 C. 精确度 D. 分散度 答案：A 3.在使用连续刻度的仪表进行测量时，一般应使被测量的数值尽可能在仪表满刻度值的 ____ 以上 答案：D 4.±1误差称为____。 A.最大量化误差 B.仅测频的误差 C.±1一个字误差 D.闸门抖动引起的误差 答案：A 5.仪器通常工作在（ ），可满足规定的性能。
先进测试技术及发展趋势课件
先进测试技术及其发展趋势 摘要:先进测试技术与仪器对于现代制造系统的发展具有重要支撑作用。在分析现代制造系统与先进测试技术同步发展特征的基础上，探讨现代制造系统与先进测试技术相互关系和协同发展的问题。针对先进测试技术的研究要紧紧围绕现代制造业的发展需要，分析论述了先进测试技术领域的一些值得关注、重点研究和应用的技术发展方向。 关键词：现代制造系统先进测试技术发展趋势 1 绪论 制造业进入21世纪以来，面临着如何增强企业间的合作能力，缩短产品上市时间，提高产品质量和生产效率，提高企业对市场需求的应变能力和综合竞争能力的问题。用信息技术来提升、改造我国的传统制造业，实施制造业信息化工程，推动制造企业实施数字化设计与制造集成，是机械制造业面临的一项紧迫任务。制造业信息化工程实施对先进测试技 术的需要更为迫切。因此，采用先进信息化数字测试技术和产品来迅速提升机械制造业水平，是当前一个重要的发展方向。作为现代制造系统运行质量保证体系中数据信息的获取、分析和评定环节，先进测试技术和精密量具量仪是现代加工技术与装备的眼睛，成为现代制造系统不可或缺的重要组成部分。 目前，先进检测技术有机集成到机械学科和先进制造中，为现代制造系统提供高效率、高精度和高质量的保证。该文针对当前制造业信息化工程技术、高档数控加工等现代制造系统应用的实际情况，分析论述现代制造技术与先进测试技术的协同发展的问题。通过讨论先进测试技术现状、需求与特征，分析论述了现代制造系统中的精密测试、在线检测、数字化测试、计算机视觉测试、三坐标测试机等技术和应用发展概况，目的是围绕现代制造业的发展需要，提出了先进测试技术领域的一些值得关注和重点研究的问题。 2 现代制造与先进测试技术 现代制造系统是在吸收和发展机械、电子、信息、材料、能源及现代管理技术成果的基础上，综合应用于产品设计、制造、检验、管理、服务等产品生命周期的全过程，以实现优
现代测试技术复习要点
复习重点 第一章 信号分析基础（作业题重点） ——信号的分类： （确定性信号与非确定性信号） 1．确定性信号：是指可以用明确的数学关系式描述的信号。它可以进一步分为周期信号、非周期信号与准周期信号。 周期信号是指经过一段时间可以重复出现的信号，满足条件()()x t x t nT =+。 非周期信号：往往具有瞬变性。 准周期信号：周期信号与非周期信号的边缘。 2．非确定性信号：是指无法用明确的数学式描述，其幅值、相位变化是不可预知的，所描述的物理现象是一种随机过程，通常只能用概率统计的方法来描述它的某些特征。 （能量信号与功率信号） 1． 能量信号：在所分析的区间里面(,)-∞+∞，能量为有限值的信号称为能量信号，满足 条件： ()2 t dt x ∞ -∞ <∞? 2． 功率信号：有许多信号，它们在区间(,)-∞+∞内能量不是有限值。在这种情况下，研 究信号的平均功率更为合适。在区间12(,)t t 内，信号的平均功率()2 2 1 21 1t t P t dt x t t -= ? （连续时间信号与离散时间信号） 1． 连续时间信号：在所分析的时间间隔内，对于任意时间值，除若干个第一类间断点外， 都可以给出确定的函数值，此类信号称为连续时间信号或模拟信号。 2． 离散时间信号：又称时域离散信号或时间序列。它是在所分析的时间区间，在所规定的 不连续的瞬时给出函数值。可以分为两种情况：时间离散而幅值连续时，称为采样信号；时间离散而幅值量化时，称为数字信号。 ——信号的时域分析 （信号的时域统计分析） 1．均值：表示集合平均或数学期望值，也即信号的静态分量。用x μ表示。 2．均方值：也称平均功率，用2 x ψ表示。 3．方差：描述信号的波动分量，用2x σ表示。 三者之间的关系为：2 x ψ=2x σ+2 x μ 4．概率密度函数：随机信号的概率密度函数是表示幅值落在指定区间的概率。定义为 [] 0()1()lim lim lim x x x T P x x t x x T p x x x T ?→?→→∞<≤+???==?????? 5．概率分布函数：概率分布函数是信号幅值()x t 小于或等于某值x 的概率，其定义为：