自动检测技术练习题加答案
期末练习题
班级：____________ 姓名：____________ 成绩：________
一、单项选择题：
1.某位移传感器，在输入量变化5mm时，输出电压变化为300mV，其灵敏度为（A ）。
A．60mV/mm B. 0.017mm/mV C. 60mm/mV D. mm
2. 应变电桥有3种不同的工作方式，如下选项，（C ）工作方式的灵敏度最高，（A ）工作方式的灵敏度最低。
A．单臂桥 B. 双臂桥 C. 全桥
3. 湿敏电阻用交流电作为激励电源是为了（B ）。
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
4. 在使用测谎器时，被测试人由于说谎、紧张而手心出汗，可用（D ）传感器来检测。
A．应变片 B. 热敏电阻 C. 气敏电阻 D. 湿敏电阻
5. 螺线管式自感传感器采用差动结构是为了（B ）。
A．加长线圈的长度从而增加线性范围 B. 提高灵敏度，减小温漂
C. 降低成本
D. 增加线圈对衔铁的吸引力
6. 以下传感器中属于非接触测量的是（C ）。
A．电位器传感器、电涡流传感器 B. 电容传感器、压电传感器
C. 霍尔传感器、光电传感器
D. 霍尔传感器、电位器传感器
7. 电涡流接近开关可以利用电涡流原理检测出（C ）的靠近程度。
A．人体 B. 水 C. 金属零件 D. 塑料零件
8. 下图为电容式料位传感器示意图，其属于（B ）类型的电容传感器。
A．变面积式 B. 变介电常数式 C. 变极距式
9. 电子游标卡尺的分辨率可达0.01mm，行程可达200mm，它的内部所采用的是线性型的（A ）电容传感器。
A．变面积式 B. 变极距式 C. 变介电常数式
10. 轿车的保护气囊可用（D ）来控制。
A．气敏传感器 B. 荷重传感器 C. 差动变压器 D. 电容式加速度传感器
11. 自来水公司到用户家中抄自来水表数据，得到的是（B ）。
m
A．瞬时流量，单位为t/h B. 累积流量，单位为t或3
C. 瞬时流量，单位为kg/s
D. 累积流量，单位为kg
12. 以下为各个元器件的符号，代表压电元件的符号是（C）。
A． B. C. D.
13. 将超声波（机械振动波）转换成电信号是利用压电材料的（C ）；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（ D ）。
A．应变效应 B. 电涡流效应 C. 压电效应 D. 逆压电效应
14. 使用压电陶瓷制作的力或压力传感器可测量（C ）。
A．人的体重 B. 车刀的压紧力
C．车刀在切削时感受到的切削力的变化量 D. 自来水管中的水的压力
15. 超声波频率越高，（A ）。
A．波长越短，指向角越小，方向性越好 B. 波长越长，指向角越大，方向性越好
C. 波长越短，指向角越大，方向性越好
D. 波长越短，指向角越小，方向性越差
16. 单晶直探头发射超声波时，是利用压电晶片的（B ），而接收超声波时是利用压电晶片的（A ），发射在（ D ），接收在（ E ）。
A．压电效应 B. 逆压电效应 C. 电涡流效应
D. 先
E. 后
F. 同时
17. 大面积钢板探伤时，耦合剂应选（A ）为宜；机床床身探伤时，耦合剂应选（B ）为宜；给人体做B超时，耦合剂应选（ C ）。
A．自来水 B. 机油 C. 液体石蜡 D. 化学浆糊
18. 属于四端元件的是（C ）。
A．UGN3501 B. 压电晶片 C. 霍尔元件 D. 热敏电阻
180）时，霍尔电动势（A ），19. 磁场垂直于霍尔薄片，磁感应强度为B，但磁场方向相反（改变ο
因此霍尔元件可用于测量交变磁场。
A．绝对值相同，符号相反 B. 绝对值相同，符号相同
C. 绝对值相反，符号相同
D. 绝对值相反，符号相反
20. （C ）的数值越大，热电偶的输出热电动势就越大。
A．热端直径 B. 热端和冷端的温度 C. 热端和冷端的温差 D. 热电极的电导率
21. 测量CPU散热片的表面温度应选用（C ）式的热电偶；测量锅炉烟道中的烟气温度，应选用（A ）式的热电偶；测量100m深的岩石钻孔中的温度，应选用（B ）式的热电偶。
A．装配 B. 铠装 C. 薄膜 D. 压电
22. 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动势的损失 B. 起冷端温度补偿作用
C. 将热电偶冷端延长到远离高温区的地方
D. 提高灵敏度
23. 在实验室中测量金属的熔点时，冷端温度补偿采用（C ），可减小测量误差。
A．计算修正法 B. 仪表机械零点调整法
C. 冰浴法
D. 冷端补偿器法（电桥补偿法）
24. 光敏二极管属于（B ），光电池属于（C ）。
A．外光电效应 B. 内光电效应 C. 光生伏特效应
25. 光敏二极管在测光电路中应处于（B ）偏置状态。
A．正向 B. 反向 C. 零 D. 均可
26. 某增量式光电码盘共有360个狭缝，能分辨的角度为（B ）。
A．ο5.0 B. ο1 C. ο2 D. ο3
27. 数字式位置传感器不能用于（ C ）的测量。
A ．机床刀具的位移 B. 机械手的旋转角度 C. 振动加速度 D. 机床的位置控制
28. 绝对式位置传感器输出的信号是（ D ），增量式位置传感器输出的信号是（ C ）。
A ．模拟电流信号 B. 模拟电压信号 C. 脉冲信号 D. 二进制码
29. 某直线光栅每毫米刻线数为50线，采用4细分技术，则该光栅的分辨力为（ A ）。
A ．5m μ B. 50m μ C. 4m μ D. 20m μ
30. 光栅中采用sin 和cos 两套光电元件是为了（ B ）。
A ．提高信号幅度 B. 辨向 C. 抗干扰 D. 完成三角函数运算
31. 容栅传感器是根据电容的（ B ）工作原理来工作的。
A ．变极距式 B. 变面积式 C. 变介质式
32. 光耦是将（ B ）信号转换为（ ）信号再转换为（ ）信号的耦合器件。
A ．光 电压 光 B. 电流 光 电流 C. 电压 光 电压 二、 判断题：
1. （F ）根据测量时是否与被测对象接触，可分为直接测量和间接测量。
2. （ T ）某测量仪表未进行测量时指针稍微偏离零位，存在系统误差，可通过仪表上的调零按钮进
行机械调零使指针回复零位。
3. （ T ）从传感器的输出曲线上看，曲线越陡灵敏度越高。
4. （ F ）当被测量的变化大于分辨力时，传感器对输入量的变化无任何反应。
5. （ F ）金属丝的电阻随温度升高而减小，我们称其为正温度系数。
6. （ T ）电感传感器是一种利用线圈自感量或互感量变化来实现非电量电测的一种装置。
7. （ T ）为了提高传感器的灵敏度，减小非线性，也常常把电容传感器做成差动形式。
8. （ T ）压电传感器和热电偶传感器都属于自发电型传感器。
9. （ F ）压电传感器可用于静态测量。
10. （ T ）热电偶的两个结点中，置于参考温度的结点称为冷端。
11. （ F ）红外线辐射温度计利用的是被测物体反射光通量的原理。
12. （ T ）任何物体都能产生热辐射。
13. （ T ）光栅副由主光栅和指示光栅组成。
14. （ T ）磁栅是利用磁头与磁尺之间的磁感应作用计数的位移传感器。
三、 填空题：
1. 传感器是一种能将被测的非电量变换成___电量__的器件。
2. 电阻传感器的基本原理都是将各种被测非电量的变化转换成__电阻值的变化____。
3. 从电工知识可知，电容传感器的电容量C 与两极板相互遮盖的有效面积A 以及两极板之间的介质介
电常数ε成正比，与两极板间的距离d （常称为极距）成反比，有d A
ε=C ，在A 、d 、ε三个参量
中，任意固定其中两个，可以做成__变面积式____、__变极距式___、__变介电常数式____三种类型的电容传感器。
4. 某些电介质在沿一定方向上受到外力的作用而变形时，其表面会出现电荷，这种现象称为____压电
效应__；反之，在电介质的极化方向上施加交变电压，它会产生机械振动，这种现象称为___逆压电效应____。
5. 用光照射某一物体，可以看作物体受到一连串光子的轰击，组成这物体的材料吸收光子能量而发生
相应电效应的物理现象称为___光电效应___。
6. 由下图可知，光敏三极管的光电特性曲线斜率较大，说明其灵敏度比光敏二极管_高_。
7. 下图为光敏电阻的应用电路，当无光照时，光敏电阻ΦR 很大，ΦI 很小，o U 就很小；随着入射光
增大，ΦR __减小__，故o U 随之___增大___。
8. 滤波器按频率分一共有四种，分别是__低通__、__高通__、__带通__、___带阻__。
四、 计算题：
1. 已知被测电器的电压准确值为10V ，某实验员测出其电压为，请求出其绝对误差和相对误差？
解：
绝对误差：=（V ）
相对误差：（10）*100%=2%
2. 下图中为红外线辐射温度计测量某器件的温度结果，其显示的示值是多少？分辨力为多少？
解：
示值：
分辨力：
3. 实际测量方法：分度表（冷端ο0=o T ）
例子：铂铑-铂热电偶分度表（部分）为
若测出电压为，则测出的大概温度为多少？
解： 因为<<0,719，故100 4. 观察下图的编码器码盘，此时码盘的输出二进制码为多少？共有几位？其分辨力为多少？ （n 2360ο =α） 二进制码：1010 共有4位 分辨力：度 五、 综合应用分析题： 1. 传感器（transducer/sensor ）是一种检测装置，能感受到被测量的信息，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。请根据以上对传感器的描述，将其基本组成部分填在框图中： 2. 气泡式水平仪结构如下图所示，密封的玻璃内充入导电液体，中间保留一个小气泡。玻璃管两端各 引出一根不锈钢电极。在玻璃管中间对称位置的下方引出一个不锈钢公共电极。请分析该水平仪的工作原理之后填空。 1） 当被测平面完全水平时，气泡应处于玻璃管的__中间__位置，左右两侧的不锈钢电极与公共电 极之间的电阻R1、R2的阻值_相等___。如果希望此时电桥的输出电压0U o ，则R1、R2、R3、R4应满足___R1R3=R2R4__的条件。如果实际使用中，发现仍有微小的输出电压，则应调节__RP1__，使o U 趋向于零。 2） i U 应采用__交流_电源（直流/交流）。为什么？答：是为了防止引起__极化和电解__反应。 3. 超声波的反射与折射类似于光的反射和折射，下图为超声波传播到两种介质的分界面，在图中标出 Pc 、Pr 、Ps 分别代表什么波？ 4. 下图为霍尔交直流钳形表的结构示意图，请分析其原理并填空。 1） 夹持在铁心中的导线电流越大，根据右手定律，产生的磁感应强度B 就越_大__，紧夹在铁心 缺口(在钳形表内部，图中未画出）中的霍尔元件产生的霍尔电动势也就越__大_，因此该霍尔电流传感器的输出电压与被测导线中的电流成___正比__关系。 2） 由于被测导线与铁心、铁心与霍尔元件之间是绝缘的，所以霍尔电流传感器不但能传输和 转换被测电流信号，而且还能起到_隔离__作用，使后续电路不受强电的影响(例如击穿、漏电等）。 3） 由于霍尔元件能响应静态磁场，所以霍尔交直流钳形表与交流电流互感器相比，关键的不 同之处是能够___测量直流电流或直流电压___。 4. 请你谈谈如何利用热释电传感器及其他元器件实现宾馆玻璃门的自动开启。 人体都有恒定的体温，一般在37摄氏度左右，会发出10nm 左右特定波长的红外线，被动式热释电红外探头(又叫红外人体探测传感器)就是靠探测人体发射的红外线而进行操作的。红外线通过菲涅耳滤光片增强后聚集到热释电元件，这种元件在接收到人体红外辐射变化时就会失去电荷平衡，向外释放电荷，经检测处理后就能产生报警信号。 被动式热释电红外探头包含两个互相串联或并联的热释电元件，而且制成的两个电极方向正好相反，环境背景辐射对两个热释元件儿乎具有相同的作州，使其产生的释电效应相互抵消，于是传感器无信号输出。 当人体进入检测区时，因人体温度与环境温度有差别，产生温差△T ，则有信号输出，大门开启；若人体进入检测区后不动，则温度没有变化，传感器也没有输出，所以这种传感器能检测人体或者动物的活动。 《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） 传感器与检测技术习题 答案周杏鹏 文档编制序号：[KKIDT-LLE0828-LLETD298-POI08] 传感器与检测技术习题答案 第一章 答：随着我国工业化、信息化步伐加快，现代化建设中的各行各业高效生产对传感器也检测技术的依赖逐步加深。比如：先进的传感器技术助力现代化石油钻井平台建设。 为了能够可靠地采集钻井平台钴机塔架上运动部件的终点位置，使用了感应式传感器。在整个新型钻井中共使用了60个这样的感应式传感器，方形的接近开关对钢质目标的感应距离增大到20mm, 满足了近海海上勘探工作环境极为恶劣的所有要求。 他因素的干扰影响亦很小，重复性要好。 ③灵敏度：即被测参量较小的变化就可使传感器获得较大的输出信号。 ④其他：如耐腐蚀性、功耗、输出信号形式、体积、售价等。 答：功能： 信号调理：在检测系统中的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。 信号处理：信号处理时自动检测仪表，检测系统进行数据处理和各种控制的中枢环节，其作用和人类的大脑相类似。 区别： 信号调理作用是把信号规格化，滤除干扰，信号处理则是提取信号中的信息，并对这些信息按照功能要求进行处理。可以说，信号调理是进行信号处理的基础。 组成： 信号调理：信号放大、信号滤波、A/D转换 信号处理：主要是各种信号的嵌入式微控制器、专用高速数据处理器（DSP）等 答：分类见表1-1(P8) 答：按照被测参量分类，可以分成测量：电工量、热工量、机械量、物性和成分量、光学量、状态量等。 答：1.不断拓展测量范围，提高管检测精度和可靠性 2重视非接触式检测技术研究 3检测系统智能化 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 第1章传感器与检测技术基础思考题答案 l.检测系统由哪几部分组成? 说明各部分的作用。 答：一个完整的检测系统或检测装置通常是由传感器、测量电路和显示记录装置等几部分组成，分别完成信息获取、转换、显示和处理等功能。当然其中还包括电源和传输通道等不可缺少的部分。下图给出了检测系统的组成框图。 被测量 传感器测量 电路 电源 指示仪 记录仪 数据处 理仪器 检测系统的组成框图 传感器是把被测量转换成电学量的装置，显然，传感器是检测系统与被测对象直接发生联系的部件，是检测系统最重要的环节，检测系统获取信息的质量往往是由传感器的性能确定的，因为检测系统的其它环节无法添加新的检测信息并且不易消除传感器所引入的误差。 测量电路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。通常传感器输出信号是微弱的，就需要由测量电路加以放大，以满足显示记录装置的要求。根据需要测量电路还能进行阻抗匹配、微分、积分、线性化补偿等信号处理工作。 显示记录装置是检测人员和检测系统联系的主要环节，主要作用是使人们了解被测量的大小或变化的过程。 2.传感器的型号有几部分组成，各部分有何意义? 依次为主称（传感器）被测量—转换原理—序号 主称——传感器，代号C； 被测量——用一个或两个汉语拼音的第一个大写字母标记。见附录表2； 转换原理——用一个或两个汉语拼音的第一个大写字母标记。见附录表3； 序号——用一个阿拉伯数字标记，厂家自定，用来表征产品设计特性、性能参数、产品系列等。若产品性能参数不变，仅在局部有改动或变动时，其序号可在原序号后面顺序地加注大写字母A、B、C等，（其中I、Q不用）。 例：应变式位移传感器：C WY-YB-20；光纤压力传感器：C Y-GQ-2。 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：测定稳压电源输出电压随负载电阻变化的情况时，最好采用微差式测量。此时输出电压认可表示为U0，U0=U+△U，其中△U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U0的要求，因此对△U，这个小量造成的U0的变化就很难测准。测量原理如下图所示： 图中使用了高灵敏度电压表——毫伏表和电位差计，R r和E分别表示稳压电源的内阻和电动势，凡表示稳压电源的负载，E1、R1和R w表示电位差计的参数。在测量前调整R1 思考与练习 第1章信号检测与转换技术概述 1.自动检测与转换系统的基本组成是什么？ 检测：通过各种科学的手段和方法获得客观事物的量值； 转换：通过各种技术手段把客观事物的大小转换成人们能够识别、存贮和传输的量值。 一个典型的检测与转换系统基本组成如下： 2.简述心电信号检测系统的基本组成及各部分功能。 通 道控制电路差动 放大 电路 滤波 限波 电路 光电 隔离 电路 通道 控制 电路 光电 隔离 电路 A/D 转换 电路 微机 接口 电路 信号地系统地 信号地系统地 控制 微机系 统(显 示、存 储、分 析) 远端数字系统有线或无线数字通信 信号地 3.简述工业检测技术涉及的主要物理量有哪些？ 工业检测技术涉及主要内容包括： 热工量：温度、压力（压强）、压差、真空度、流量、流速、物位、液位等。 机械量：直线位移、角位移、速度、加速度、转速、应变、力矩、振动、噪声、质量（重量）等。 几何量：长度、厚度、角度、直径、间距、形状、粗糙度、硬度、材料缺陷等。 物体的性质和成分量：空气的湿度（绝对、相对）；气体的化学成分、浓度；液体的粘度、浊度、透明度；物体的颜色等。 状态量：工作机械的运动状态（启停等）、生产设备的异常状态（超温、过载、泄漏、变形、磨损、堵塞、断裂等）。 电工量：电压、电流、电功率、电阻、电感、电容、频率、磁场强度、磁通密度等。 4.传感器的基本组成是什么？简述各部分主要功能。 敏感元件（如：弹簧管、波纹管、膜盒、膜片）能直接感受被测量，并将被测非电量信号按一定对应关系转换为易于转换为电信号的另一种非电量的元件。 传感元件能将敏感元件输出的非电信号或直接将被测非电量信号转换成电量信号的元件。 转换电路将传感元件输出的电量信号转换为便于显示、处理、传输的有用电信号的电路。 5.检测仪表和检测系统的技术性能有哪些？有什么含义？如何测量或计算？ ①量程 max min B x x =- ②误差 绝对误差 1-3 求指数函数()(0,0)at x t Ae a t -=>≥的频谱。 (2)220 2 2 (2) ()()(2) 2(2)a j f t j f t at j f t e A A a j f X f x t e dt Ae e dt A a j f a j f a f -+∞ ∞ ---∞-∞-==== =-+++??πππππππ ()X f = Im ()2()arctan arctan Re ()X f f f X f a ==-π? 1-5 求被截断的余弦函数0cos ωt (见图1-26)的傅里叶变换。 0cos ()0 ωt t T x t t T ?≥的频谱密度函数为 1122 1()()j t at j t a j X f x t e dt e e dt a j a ∞ ∞ ----∞ -= == =++? ?ωωω ωω 根据频移特性和叠加性得： []001010222200222 000222222220000()()11()()()22()()[()]2[()][()][()][()] a j a j X X X j j a a a a j a a a a ??---+= --+=-??+-++?? --= -+-+++-++ωωωωωωωωωωωωωωωωωω ωωωωωωωω 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 检测方法：主动和被动、直接与间接、接触式与非接触式、动态和静态。 静态特性：灵敏度（S=dy/dx ）与分辨率、线性度、迟滞、测量范围与量程、精度等级。 动态特性：幅频特性、相频特性。 ???? ??? ???? 系统误差 绝对误差静态误差表示方法出现的规律随机误差被测量与时间的关系相对误差动态误差粗大误差 绝对误差：（指示值与被测量的真值之差） 相对误差：（绝对误差与被测量真值之差） 引用误差：（绝对误差与仪表量程L 的比值） 最大引用误差不能超过允许值的划分精度等级的尺度。 系统误差的大小表明测量结果的正确度，系统误差越小，测量结果的正确度越高。 随机误差的大小表明精密度，随机误差大，测量结果分散，精密度低（精确度）。 粗大误差（过失误差）主要是人为因素造成的。 电阻应变片的工作原理：导体或半导体材料在外力作用下产生机械变形时，其电阻也想应发生变化的物理现象，电阻应变效应。 ?? ?? ?? ?? ?? ??金属电阻应变片 体型电阻应变片半导体应变片（压阻效应）薄膜型扩散型 △R/R=K0?（K0金属电阻丝的应变灵敏度系数） 金属材料：几何尺寸的改变影响K 0值得大小 半导体材料：电阻率相对变化决定K 0值得大小 传感器的功能：检测，转换 电桥平衡条件：电桥相对臂的阻值乘积相等 铂电阻作为复现温标的基准器（铂易于提纯，化学性质稳定，电阻率较大，耐高温） 热敏电阻类型：正温度系数，负温度系数，临界热敏电阻 电容式传感器是把被测量转换为电容量变化的一种传感器C=?A/d 变面积式、变间隙式、变介电常数式， 自感式电感传感器：变面积型、变间隙型、螺管型 可见采用带相敏整流的交流电桥，输出信号既能反映位移的大小又能反映位移的方向 差动变压器形式：变隙型，螺线管型 Z 轴（光轴）X 轴（电轴）Y 轴（机械轴） 当沿着Z 轴方向受力时不产生压电效应 压电传感器可以等效为与电流源并联或与电压源串联 热电偶基本组成部分：热电极 热电偶的基本定律：均质导体定律、中间导体定律、标准电极定律、中间温度定律。 光电效应分类: 外光电效应（光电管，光电倍增管） 内光电效应（光敏电阻，光敏晶体管） 光生伏特效应（光电池） 光电传感器类型：模拟式光电传感器、脉冲式光电传感器。 光敏二极管在电路中常处于反向偏置状态 抑制形成干扰的"三要素" 消除或抑制干扰源； 阻断或减弱干扰的藕合通道或传输途径； 削弱接收电路对干扰的灵敏度。 硬件抗干扰措施：屏蔽技术、接地技术、浮空技术、隔离技术、滤波器等； 软件抗干扰措施：数字滤波、冗余技术等微机软件的抗干扰措施。 干扰的来源： 外部干扰:检测装置周围的电气设备、电磁场、电火花、电弧焊接、高频加热、晶闸管整流装置等强电系统的影响。雷电、大气电离、宇宙射线、太阳黑子活动以及其他电磁波干扰。 内部干扰:内部干扰是由装置内部的各种元器件引起的。 干扰形成条件：干扰源、对干扰敏感的接收电路、干扰源到接收电路之间的传输途径。 02044 ()4444RR R U R U U U K R R R R U R U U K UK R εεε ??????=== ? ?+??????????? === ? ????????? 检测系统由哪几部分组成? 说明各部分的作用？ 一个完整的检测系统或检测装置通常是由传感器、测量电路和显示记录装置等几部分组成，分别完成信息 《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 《检测技术》答案 第2章 2-1 二阶系统的频率特性受阻尼比ξ的影响较大。分析表明，ξ越小，系统对输入扰动容易发生超调和振荡，对使用不利。在ξ=0.6-0.7时，系统在宽广的频率范围内由于幅频特性和相频特性而引起的失真小，系统可以获得较为合适的综合特性。比如二阶系统在单位阶跃激励下时，如果阻尼比ξ选择在0.6-0.7范围内，则最大超调量不超过10%，且当误差允许在(5-2)%时趋于“稳态”的调整时间也最短。 2-2 频率特性是指测试系统反映出来的输出与输入幅值之比和两者之相位差是输入频率的函数的这样一个特性。当测试系统的输入为正弦信号时，将该信号的输出与输入之比定义为频响函数。工作频带是指测试装置的适用频率范围，在该频率范围内，仪器装置的测试结果均能保证达到其它相关的性能指针。 2-3 不失真测试要求测试系统的输出波形和输入波形精确相一致，只是幅值相对增大和时间相对延迟。而实际的测试系统很难做到无限频带上完全符合不失真测试的条件，即使测取一个理想的三角波，在某一频段范围内，也难以完全理想地实现不失真测试。三角波呈周期性变化，其测试装置的非线性度必然引起波形的畸变，导致输出失真。由此只能努力使波形失真限制在一个允许的误差范围内，即做到工程意义上的不失真测量。 2-4 系统的总灵敏度为：90×0.005×20=9mm/Mpa 偏移量为：9×3.5=31.5mm 2-5 由 ，得 用该装置测量频率为50Hz 的正弦信号时， ，即幅值误差为1.3% 相角差为： 2-6 ()[] () ( ) t 10t 1000/t 2 e 39.0t 40cos 05.0t 40sin 01.0t 4cos 34.0t 4sin 86.0e 39.096.75t 40sin 048.080.21t 4sin 93.0sin e t sin ) (1A )t (y ---+-+-=+-+-=-++= ? ?ωωττ k ()()() ()ωτ ?ω?ωωωωarctan a e t sin a 1 )t (y s a s 1 s Y 2 2at 2 22 2-=++ ++= ++= - 注：设输入t Asin )t (x ω= 2-7 由 得 输入信号的频率范围是： 2-8 环节一的灵敏度为： 1.5/5=0.3 环节二的灵敏度为： 41 故串联后的灵敏度为：0.3×41=12.3 2-9 由 测量频率为400Hz 变化的力参量时 : 若装置的阻尼比为0.7，则: 自动检测与转换技术题库 (含答案) -标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII 第一章检测技术的基础知识 （本文档适合电气工程类专业同学朋友们，希望能帮到你们） 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） 8、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% 。 9、传感器是实现自动检测和自动控制的首要环节，它的作用是将非电量转换成 与之具有一定关系的电量。 10、传感器一般由敏感元件和转换元件两部分组成。 11、某位移传感器，当输入量变化5mm时，输出电压变化300mv，其灵敏度为 60 mv/mm 。 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 第1章 概述 1.1 什么是传感器？ 传感器定义为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，通常由敏感元件和转换元件组成。 1.2 传感器的共性是什么？ 传感器的共性就是利用物理规律或物质的物理、化学、生物特性，将非电量（如位移、 速度、加速度、力等）输入转换成电量（电压、电流、电容、电阻等）输出。 1.3 传感器由哪几部分组成的？ 由敏感元件和转换元件组成基本组成部分，另外还有信号调理电路和辅助电源电路。 1.4 传感器如何进行分类？ （1）按传感器的输入量分类，分为位移传感器、速度传感器、温度传感器、湿度传感器、 压力传感器等。（2）按传感器的输出量进行分类，分为模拟式和数字式传感器两类。（3）按 传感器工作原理分类，可以分为电阻式传感器、电容式传感器、电感式传感器、压电式传感 器、磁敏式传感器、热电式传感器、光电式传感器等。（4）按传感器的基本效应分类，可分 为物理传感器、化学传感器、生物传感器。（5）按传感器的能量关系进行分类，分为能量变 换型和能量控制型传感器。（6）按传感器所蕴含的技术特征进行分类，可分为普通型和新型 传感器。 1.5 传感器技术的发展趋势有哪些？ （1）开展基础理论研究（2）传感器的集成化（3）传感器的智能化（4）传感器的网络化 （5）传感器的微型化 1.6改善传感器性能的技术途径有哪些？ （1）差动技术（2）平均技术（3）补偿与修正技术(4) 屏蔽、隔离与干扰抑制 (5) 稳定性处理 第2章传感器的基本特性 2.1 什么是传感器的静态特性？描述传感器静态特性的主要指标有哪些？ 答：传感器的静态特性是指在被测量的各个值处于稳定状态时，输出量和输入量之间的关系。 主要的性能指标主要有线性度、灵敏度、迟滞、重复性、精度、分辨率、零点漂移、温度漂 移。 2.2 传感器输入-输出特性的线性化有什么意义？如何实现其线性化？ 答：传感器的线性化有助于简化传感器的理论分析、数据处理、制作标定和测试。 常用的线性化方法是：切线或割线拟合，过零旋转拟合，端点平移来近似，多数情况下用最 小二乘法来求出拟合直线。 2.3 利用压力传感器所得测试数据如下表所示，计算其非线性误差、迟滞和重复性误差。设 压力为0MPa 时输出为0mV ,压力为0.12MPa 时输出最大且为16.50mV. 非线性误差略 正反行程最大偏差mV H 1.0max =?，所以%6.0%50 .161.0%100max ±=±=?±=FS H Y H γ 重复性最大偏差为08.0max =?R ，所以%48.0%1005 .1608.0max ±=±=?±=FS R Y R γ 2.4什么是传感器的动态特性？如何分析传感器的动态特性？ 传感器的动态特性是指传感器对动态激励（输入）的响应（输出）特性，即输出对随时间变 化的输入量的响应特性。 习题答案 第二章 2-1 二阶系统的频率特性受阻尼比ξ的影响较大。分析表明，ξ越小，系统对输入扰动容易发生超调和振荡，对使用不利。在ξ=0.6-0.7时，系统在宽广的频率范围内由于幅频特性和相频特性而引起的失真小，系统可以获得较为合适的综合特性。比如二阶系统在单位阶跃激励下时，如果阻尼比ξ选择在0.6-0.7范围内，则最大超调量不超过10%，且当误差允许在（5-2）%时趋于“稳态”的调整时间也最短。 2-2 频率特性是指测试系统反映出来的输出与输入幅值之比和两者之相位差是输入频率的函数的这样一个特性。当测试系统的输入为正弦信号时，将该信号的输出与输入之比定义为频响函数。工作频带是指测试装置的适用频率范围，在该频率范围内，仪器装置的测试结果均能保证达到其它相关的性能指针。 2-3 不失真测试要求测试系统的输出波形和输入波形精确相一致，只是幅值相对增大和时间相对延迟。而实际的测试系统很难做到无限频带上完全符合不失真测试的条件，即使测取一个理想的三角波，在某一频段范围内，也难以完全理想地实现不失真测试。三角波呈周期性变化，其测试装置的非线性度必然引起波形的畸变，导致输出失真。由此只能努力使波形失真限制在一个允许的误差范围内，即做到工程意义上的不失真测量。 2-4 系统的总灵敏度为：90×0.005×20=9mm/Mpa 偏移量为：9×3.5=31.5mm 2-5 由，得 用该装置测量频率为50Hz的正弦信号时， ，即幅值误差为1.3% 相角差为： 2-6 由，得： 2-7 由 输入信号的频率范围是： 2-8 环节一的灵敏度为： 1.5/5=0.3 环节二的灵敏度为：41 故串联后的灵敏度为：0.3×41=12.3 2-9 由 测量频率为400Hz变化的力参量时: 若装置的阻尼比为0.7，则: 2-10 由，得： 又：由，得： 频率响应函数为： 绪论 本课介绍非电量的检测。 三、自动检测系统的组成 （1）系统框图：将系统中的主要功能或电路的名称画在方框内，按信号的流程，将几个方框用箭头联系起来，有时还可以在箭头上方标出信号的名称。在产品说明书、科技论文中，利用框图可以较简明、清晰地说明系统的构成及工作原理。 对具体的检测系统或传感器而言，必须将框图中的各项内容赋以具体的内容。 图0-1 自动检测系统原理框图 图0-6 人体信息接受过程框图与自动检测系统框图比较 通过PPT，介绍方框图的画法： 1．洗衣机；2．家用或中央空调；3．电饭煲；4．电冰箱5．电视机的框图举例。 （2）传感器（Transducer）指一个能将被测的非电量变换成电量的器件（演示教具，发散性课堂讨论）。 （3）信号调理电路信号调理电路包括放大（或衰减）电路、滤波电路、隔离电路等。其中的放大电路的作用是把传感器输出的电量变成具有一定驱动和传输能力的电压、电流或频率信号等，以推动后级的显示器、数据处理装置及执行机构。 （4）显示器目前常用的显示器有四类：模拟显示、数字显示、图象显示及记录仪等。模拟量是指连续变化量。模拟显示是利用指针对标尺的相对位置来表示读数的，常见的有毫伏表、微安表、模拟光柱等。 数字显示目前多采用发光二极管（LED）和液晶（LCD）等，以数字的形式来显示读数。前者亮度高、耐震动、可适应较宽的温度范围；后者耗电省、集成度高。目前还研制出了带背光板的LCD，便于在夜间观看LCD的内容。 图像显示是用CRT或点阵LCD来显示读数或被测参数的变化曲线、图表或彩色图等 第一章检测技术的基本概念 引用误差所不超过2.5％。 表1-1 仪表的准确度等级和基本误差 准确度等 0.1 0.2 0.5 1.0 1.5 2.5 5.0 级 基本误差±0.1% ±0.2% ±0.5% ±1.0% ±1.5% ±2.5% ±5.0% 例题： 1. 已知被测电压的准确值为220V，请观察并计算图1-4所示的电压表上的准确度等级S、满度值A m、最大绝对误差Δm、示值A x、与220V正确值的误差Δ、示值相对误差γx以及引用误差γm。 2. 示值相对误差有没有可能小于引用误差？在仪表绝对误差不变的情况下，被测电压降为22V，示值相对误差γx将变大了？还是变小了？ 解： 1. 从图1-4可知，准确度等级S＝5.0级，满度值A m＝300V。 最大绝对误差Δm＝300V×5.0÷100＝15V，示值A x＝230V。 用更高级别的检验仪表测得被测电压（220V）与示值值的误差Δ＝10V，示值相对误差γx＝4.3%。 引用误差γm＝（10/300）×100%＝3.3%，小于出厂时所标定的5.0%。 2. 若绝对误差?仍为10V，当示值A x为22V，示值相对误差 γx＝（10/22）×100%=45% 。与测量220V时相比，示值相对误差大多啦 西安理工研究生考试 传 感 器 与 智 能 检 测 技 术 课 后 习 题 1、对于实际的测量数据，应该如何选取判别准则去除粗大误差？ 答：首先，粗大误差是指明显超出规定条件下的预期值的误差。去除粗大误差的准则主要有拉依达准则、格拉布准则、t检验准则三种方法。准则选取的判别主要看测量数据的多少。 对于拉依达准则，测量次数n尽可能多时，常选用此准则。当n过小时，会把正常值当成异常值，这是此准则的缺陷。 格拉布准则，观测次数在30—50时常选取此准则。 t检验准则，适用于观察次数较少的情况下。 2、系统误差有哪些类型？如何判别和修正？ 答：系统误差是在相同的条件下，对同一物理量进行多次测量，如果误差按照一定规律出现的误革。 系统误差可分为：定值系统误差和变值系统误差。 变值系统误差乂可以分为：线性系统误差、周期性系统误差、复杂规律变化的系统误差。判定与修正： 对于系统误差的判定方法主要有： 1、对于定值系统误差一?般用实验对比检验法。改变产生系统误差的条件，在不同条件下进行测量，对结果进行比较找出恒定系统误差。 2、对于变值系统误差：a、观察法：通过观察测量数据的各个残差大小和符号的变化规律来判断有无变值系统误差。这些判断准则实质上是检验误差的分布是否偏离正态分布。 b、残差统计法：常用的有马利科夫准则（和检验），阿贝-赫梅特准则（序差检验法）等。 c、组间数据检验正态检验法 修正方法： 1.消除系统误差产生的根源 2.引入更正值法 3.采用特殊测量方法消除系统误差。主要的测量方法有：1）标准量替代法2）交换法3）对称测量法4）半周期偶数测量法 4.实时反馈修正 5.在测量结果中进行修正 3、从理论上讲随机误差是永远存在的，当测量次数越多时，测量值的算术平均值越接近真值。因此，我们在设计自动检测系统时，计算机可以尽可能大量采集数据，例如每次采样数万个数据计算其平均值，这样做的结果合理否？ 答：这种做法不合理。随机误差的数字特征符合正态分布。当次数n增大时，测量精度相应提高。但测量次数达到一定数Id后，算术平均值的标准差下降很慢。对于提高精度基本可忽略影响了。因此要提高测量结果的精度，不能单靠无限的增加测量次数，而需要采用适当的测量方法、选择仪器的精度及确定适当的次数等几方面共同考虑来使测量结果尽可能的接近真值。 4、以热电阻温度传感器为例，分析传感器时间常数对动态误差的影响。并说明热电阻传感器的哪些参数对有影响？ 答：1、对于热电阻温度传感器来说，传感器常数对于温度动态影响如式子t2=t x-T （dtJdt）所示，7■决定了动态误差的波动幅度。了的大小决定了随着时间变化 自动检测与转换技术教学大纲 课程名称：自动检测与转换技术学时：48学时 课程性质：专业基础课学分：3 教材：《自动检测与转换技术》电子工业出版社 一、课程的性质、地位和任务 自动检测与转换技术是普通中等职业教育机电技术应用、电气运行与控制、数控技术应用、汽车电子技术应用等专业的专业课程。中职学生通过本课程的学习，可以获得误差概念、传感器、自动检测工程应用及抗干扰技术等方面的基本知识和基本技能。 本大纲涉及到的误差理论是为测量各种物理量打好理论基础；传感器部分主要涉及各种非电量的测量，也涉及某些电量的测量，但主要是弥补电工知识中未讲到的新技术和新方法；工程项目应用实例是为学生提供部分真实案例；自动检测的综合应用是培养学生的综合应用能力；抗干扰技术是为学生提供测控系统在恶劣环境中工作的行之有效的方法和经验。 由于传感器技术发展较快，本大纲删去了陈旧、过时的传感器内容；考虑到普通中等职业教育的的性质，压缩了理论推导和复杂的计算，突出了工程应用，并增加了新技术、新工艺、新材料、新方法，使学生毕业后能更快地适应工作岗位要求并具有分析问题、解决问题的能力。 二、课程内容和基本要求 本课程分为检测基本概念、传感器原理及应用和自动检测技术综合应用等几部分。（带“*”的内容需根据专业方向而做删减） 第1章检测技术的基础知识 1.1 测量的基本概念 1.2 测量误差及其分类* 1.3 测量误差的分析与处理* 1.4 传感器及其基本特性 第2章电阻式传感器 2.1 弹性敏感元件 2.2 电位式传感器 2.3 电阻应变式传感器 2.4 电阻应变式传感器的应用 2.5 压阻式传感器 第3章变磁阻式传感器 3.1 自感式传感器* 3.2 变压器式传感器* 3.3 电涡流传感器 3.4 变磁阻式传感器的应用 第4章电容式传感器 4.1 电容式传感器工作原理 4.2 测量电路 * 4.3 实际中存在的问题及其解决办法* 4.4 电容式传感器的应用 第5章热电偶传感器 5.1 热电偶工作原理 5.2 热电偶的材料、结构及种类 5.3 热电偶的冷端补偿* 5.4 热电偶测温线路* 5.5 热电阻* 第6章光电式传感器 6.1 光电效应及光电器件 6.2 红外传感器 6.3 光电式传感器应用举例 6.4 光电开关和光电断续器 第7章霍尔传感器 7.1 霍尔元件工作原理 7.2 霍尔元件的基本结构和主要特性参数7.3 霍尔元件的测量电路及补偿* 7.4 霍尔集成电路 * 1.1简述测量仪器的组成与各组成部分的作用 答：感受件、中间件和效用件。感受件直接与被测对象发生联系，感知被测参数的变化，同时对外界发出相应的信号；中间件将传感器的输出信号经处理后传给效用件，放大、变换、运算；效用件的功能是将被测信号显示出来。 1.2测量仪器的主要性能指标及各项指标的含义是什么 答：精确度、恒定度、灵敏度、灵敏度阻滞、指示滞后时间等。精确度表示测量结果与真值一致的程度；恒定度为仪器多次重复测量时，指示值的稳定程度；灵敏度以仪器指针的线位移或角位移与引起这些位移的被测量的变化值之间的比例表示；灵敏度阻滞又称感量，是足以引起仪器指针从静止到做微小移动的被测量的变化值；指示滞后时间为从被测参数发生改变到仪器指示出该变化值所需时间，或称时滞。 2.3试述常用的一、二阶测量仪器的传递函数及它的实例 答：一阶测量仪器如热电偶；二阶测量仪器如测振仪。 2.4试述测量系统的动态响应的含义、研究方法及评价指标。 答：测量系统的动态响应是用来评价系统正确传递和显示输入信号的指标。研究方法是对系统输入简单的瞬变信号研究动态特性或输入不同频率的正弦信号研究频率响应。评价指标为时间常数τ（一阶）、稳定时间t s和最大过冲量A d（二阶）等。 2.6试说明二阶测量系统通常取阻尼比ξ=0.6~0.8范围的原因 答：二阶测量系统在ξ=0.6~0.8时可使系统具有较好的稳定性，而且此时提高系统的固有频率ωn会使响应速率变得更快。 3.1测量误差有哪几类？各类误差的主要特点是什么？ 答：系统误差、随机误差和过失误差。系统误差是规律性的，影响程度由确定的因素引起的，在测量结果中可以被修正；随机误差是由许多未知的或微小因素综合影响的结果，出现与否和影响程度难以确定，无法在测量中加以控制和排除，但随着测量次数的增加，其算术平均值逐渐接近零；过失误差是一种显然与事实不符的误差。 3.2试述系统误差产生的原因及消除方法 答：仪器误差，安装误差，环境误差，方法误差，操作误差(人为误差)，动态误差。消除方法：交换抵消法，替代消除法，预检法等。 3.3随机误差正态分布曲线有何特点? 答：单峰性、对称性、有限性、抵偿性。 4.1什么是电阻式传感器？它主要分成哪几种？ 答：电阻式传感器将物理量的变化转换为敏感元件电阻值的变化，再经相应电路处理之后转换为电信号输出。分为金属应变式、半导体压阻式、电位计式、气敏式、湿敏式。 4.2用应变片进行测量时为什么要进行温度补偿？常用的温度补偿方法有哪几种？ 答：在实际使用中，除了应变会导致应变片电阻变化之外，温度变化也会使应变片电阻发生误差，故需要采取温度补偿措施消除由于温度变化引起的误差。常用的温度补偿方法有桥路补偿和应变片自补偿两种。 4.4什么是电感式传感器？简述电感式传感器的工作原理 答：电感式传感器建立在电磁感应的基础上，是利用线圈自感或互感的变化，把被测物理量转换为线圈电感量变化的传感器。 4.5什么是电容式传感器？它的变换原理如何 答：电容式传感器是把物理量转换为电容量变化的传感器，对于电容器，改变ε ，ｄ和Ａ都会 ｒ 影响到电容量Ｃ，电容式传感器根据这一定律变换信号。 4.8说明磁电传感器的基本工作原理，它有哪几种结构形式？在使用中各用于测量什么物理量？ 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。检测和转换技术试题,习题集与答案解析
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