检测技术及仪表作业题及参考答案071010

1、检测技术及仪表作业题及参考答案071010东北农业大学网络教育学院检测技术及仪表作业题作业题（一）1. 什么是自动检测系统？请画出基本结构框图。 自动检测系统是自动测量，自动计量、自动保护、 自动诊断自动信号等诸多系统的总称。基本框图：被检测量|T敏感元件|电子电路I输出单元2. 什么是电量传感器？什么是电参数传感器。将非电量转变委电量信号如电压等的传感器为电量传 感器。如热电耦、磁电传感器、光电传感器、压电传 感器等。将被测量转换为电参数的传感器为电参数传感器。如电阻、电容、电感传感器等。3. 什么是等精度测量？在同一条件下进行的一系列测量称为等精度测量。4. 什么是测量误差？用器具测量时，

2、测量值与实际值之差为。5. 什么时系统误差？什么是测量的准确度？ 按已知函数规律变化的误差为。 它有恒定系差和变值系差之分，系差越小，测量的准确度越咼。6. 什么是随机误差？什么是测量精度？由很多复杂因素的微小变化引起的偶然误差称为，随机误差越小，测量精度越高。7. 么是测量的精确度？测量精确度是衡量测量过程中系统误差和随机误差大 小的一个技术指标，当二者都很小时，贝U称测量精度 高。&什么是静态误差，什么是动态误差？被测量随时间基本不变或变化缓慢的附加误差为静态 误差，测量值随时间变化很快的过程中所产生的附加 误差为动态误差。9.什么是电阻应变传感器，它分为几类？将被测量的力(压力、

3、荷重，扭力)通过它所产生的金 属变形转换成电阻变化的敏感元件为、分为电阻丝 应变片和半导体应变片两种。10差动自感传感器有何特点？从理论上清除了起始时的零位输出；灵敏度提高线性度得到改善可以进行温度补偿，减弱或消除温度，电源及外界干扰 引起得影响。11.请说出测量的随机误差有那些统计特点？(1) 集中性：大量重复测量使所得的数值均集中分布在其平均值附近，离越近的值出现的机会越 多，而离越远的值出现的机会越少，称为分布中心XUn y式中n为测量次数；Xi为第i次测量值。（2）对称性：当n足够大时，符号相反，绝 对值相等的误差出现的机会（或称概率）大致相等（3）有限性：绝对值很大的误差出现的机会极

4、 少。（4）抵偿性：当n T8时，随机误差的平均 值的极限为零作业题二1.热电偶属于什么类型的传感器，它的基本测温原 理是什么？属于电能量传感器，它是基于热电效应进行测温度的热电效应是指两种不同的导体或半导体材料 A,B连接 成闭合回路。当两端的温度不同时，则该回路就会 产生热电动势2 试述如何应用导线补偿法测量热电偶的回路电势？其理论依据是什么？将热电偶的冷端用导线引出，接到测量仪表上，同时应保证两导线的材料相同，以热电偶的连接点的温度相同， 与仪表的连接点的温度相同，理论依据是热电偶的中间 定律。3 磁电式传感器的工作原理是什么？请画出其测量加速度的原理图，并说明测量的理论依据磁通发电动据

5、是磁微分后是发电机工作原理，即绕组中 生变化，则在绕组中产生感应 势。测量电路如下图，测量依 电传感器输出与速度成正比经 输出即为加速度4 什么是压电效应，影响极化电荷的因素有那些？ 对某些介质，当沿着一定方向对它施加压力时，内部产 生极化现象，同时在它的两个表面便产生符号相反的极 化电荷，当外加力去掉后又重新恢复到不带电的状态， 这种现象称为压电效应。极化电荷与压电材料和力的大小及方向有关。5.举例说明压电传感的应用实例，并画图说明其工作原 理，教材 p145，F516。F 156 什么是霍尔效应？霍尔元件的电磁特性是怎样 的？在金属或半导体薄片上，若在他的两端通过控制电流I，并在薄片垂直方

6、向上施以磁场 B，则在I和B的 方向上将产生一个大小与控制电流和 B成正比的电 动势。这种现象称为霍尔效应。1. U-I特性：当磁场与环境一定时，U-I曲线是线性 的2. U-B曲线：当B< 0.5韦伯/m2时，U-B曲线成线性。否则为非线 性。6请说出可以测量位移的传感器有哪些？并说出它们的个 自特点，电阻应变片磁电传感器压电传感器电感传感器电容传感器涡流传感器等，只要求说出三种就可以，作业三1.下图是压缩式压电加速度传感器的结构图,测量时2压电片1獎雀3质嵐块通过机座底部的螺孔将传感器 与试件刚性的固定在一起，试说 明其工作原理.答：答：对某些介质，当沿着一定方向对它施加压力时，内部

7、产生极化现象。同时在 它的两个表面上，便产生符号相反的电荷。当外力去掉 后又重新恢复到不带电状态，这种现象称为压电效应。测量时通过基座底部的螺孔将传感器于预试件刚性 地固定在一起，传感器受与试件相同频率的振动。由于 弹簧的刚度很大，因此质量块就有一正比于加速度的交 变力作用在压电片上。由于压电效应，在压电片2两个表面上就有电荷产生。传感器的输出电荷（或电压）与 作用力成正比，即与加速度成正比。2-设计一个能反应差动电容器可动电极位移方向的测量电路，并说明其工作原理E州23叫分）充 为低 电， 输入 端为 平，答：答：如图所示（10 当Q为高电位时，C,经& 电，Uf上升，而C2因为Q

8、电平，将经VD2快速放 Ug下降，Uoab因Q是反相 端为低电平，正向输入 高电平，而输出为高电U°AB=U当UF Ui时，G翻转，有正脉冲输出，Q为低电平，Q为 高电平，Uf快速下降，Ug快速上升，此时Uoab为低电平,Uoab =-U,由图可见，在初始时，d“d2=d0，则Uo=O.当可动电极上移时，使C>Q Uoab的平均值为正，反之为 负，这样根据Uoab的极性就可判断可动电极的移动方向， 根据Uoab的绝对值就可判断电极移动的大小3.请设计一个通过改变介电常数的液位计结构示意图，并说明其测量液位的工作原理（要求在数学上加以证 明）.答：如右图所示，液位器为一个空心圆柱

9、形电容器，其内外圆柱间的电容为:In式中R外电极内半径，r内电极外半径，I圆柱长度，£极间介质介电系数。在液面没有进入电极间时，电极间完全由空气作为介质，电容量为:当液面进入电极间高度为T时，两极间电容为:2 ； 0I2 . 2（I J） -.R7R _I n rInr2：l2（；0 - ）2二；1=-RTRInr或表示为:Cx25（I Ti） . 2二；Ii,R . R I nInIn令A 2二；olR ， ln 一r2二（；-1Rr则Cx = A Bl1电荐液血计除屣图 I*即Cx与li成正比，4什么是光电效应，请说出光电传感器有那些基本特性答：物体吸收光子能量（w = h h:

10、普朗克常数，：光 子频率）后，产生的电效应称为光电效应。a. 伏安特性b. 光照特性c. 光谱特性d. 光敏电阻的频率特性1e. 光谱温度特性作业四1.电偶的测温原理是什么？人们用 mV表接入热 电偶回路测量回路电动势，怎样才能保证m塢的串入 不影响回路电动势，其原理是什么？答：热电偶是根据热电效应来测温的。热电效应是指由 两种不同的导体或半导体材料构成的回路，如果他们的 接触点位于不同的温度中，则在回路中将有热电动势产 生。只要保证 mV表两端的温度相同就不会带来误。理 论根据是热电偶的中间定律：只要第三种材料两端的温 度相同，则第三种材料的引入不会影响热电偶的热电动 势。常用方法是冰浴法。

11、2 请说出磁电传感器的工作原理，磁电传感器可以进 行那些测量（说出4种）？下图为一磁电式转速传感器，轴承醸埜式转速传感器其中定子和转子都是由铁磁材料构成的，请说出测量轴 转速的工作原理。答：发电机工作原理，即线圈内磁通变化导致线圈感应 电动势变化。可以测量位移，速度、加速度、转速，角 角速度等将传感器轴与被测物轴相连接，当被测物带动转子一起 转动时，当转子与定子的齿齿相对时，磁路磁阻最小， 线圈磁通最大，当齿槽相对时，磁阻最大，磁通最小， 这样随着转子的转动，磁通就周期性地变化，从而在线 圈中感应出近似正弦的电动势信号。3 .计一个能反应差动传感器中间衔铁位移方向的检测 电路，并说明工作原理。

12、答：工作原理：当衔铁位于中间位置时，Z=Z2.Uo = O,若衔 铁上移，则Z1>Z2,当U为上正下负时， U1<U2uo_U2 o,U0的极性为下正上负。直流电压表的 指示为负；当U为下正上负时，R2上的压降小于R1上 的压降，压降的指示方向与图中的标定方向相反，U0仍 为下正上负，电压表仍反指，（电压表的极性为上正下负。当衔铁下移时，Z1<Z2,结果与上面相反，不再赘述。VD,1.请画出应用电阻应变片粘贴在柱形弹性元件上 构成的测量拉力的传感器示意图，并说明各电阻应 变片的作用及画出测量电路，输出电压表达式。答：图中，RR为工作应变片，F2 F4为温度补偿应变片，圆柱体为弹性元件（应变值；=m = fa.e.输出电压为U° = k（1i）U 2式中 F被测力，NE弹性模量,N/m2 a柱形截面积，m图7-12柱形弹性元件