自动检测技术与应用课后习题答案(有大题)

自动检测技术与应用课后习题答案(有大题)第一页，共63页。7题：1、

2、(略)3、

4、K1=0.6-0.04×2=0.52；K2=0.6-0.04×8=0.288题：(略)。11题：参考例题1-4。9题：1、系统；2、系统；3、系统；4、系统；5、系统+随机；

6、系统；7、随机；8、系统；9、系统+随机；10、随机。10题：1、系统误差；2、随机误差；3、粗大误差。第二页，共63页。偏差特别大弹着点接近正态分布弹着点均偏向右上侧10题：下图是射击弹着点示意图，请你分别说出图a、b、c各是什么原因造成的，应如何克服？第三页，共63页。关于数字表显示位及位数的概念介绍

数字多用表（DigitalMultimeter,简称DMM）的显示位数目前一般为3位～8½位（即8½位，以下同）。具体地说，有3位、3½位、32/3位、33/4位、4½位、43/4位、5½位、6½位、7½位、8½位等。最近国外还推出83/4位、10½位等规格，使数字测量向更高精确度冲刺。数字表位数的提高涉及稳定性、抗干扰等诸多技术问题，A/D转换器只是其中的一个环节，能否真正达到额定的精确度，还必须掌握正确的使用方法。第四页，共63页。判定数字仪表位数的两条原则1、能显示0~9所有数字的“位”是“整位”；

2、分数位的判定：在最大显示值中，以最高位所能显示的数值作为分子，用满量程的最高位作为分母。例如:当某一数字表最大显示值为±1999（不考虑小数点），满量程计数值为±2000时，则它共有3个整位。最高位只能显示1，满量程最高位为2，所以它是3½位表。第五页，共63页。

如，一台数字表最大值为2999，满量程为3000，则它是32/3位表；右下图所示的温度数字表最大值为399，满量程为400，则它是23/4位表。

再如，一台如右图的数字电压表，其最大显示值为399.9V，最高位只能显示0、1、2、3这四个数字（有时0不予显示），所以它是33/4位表。

用普通的3½位DMM测量220V或380V工频电压时，量程必须选择700VAC档；相比之下，使用33/4位的DMM只需选择400V-AC档，准确度优于700V-AC档，既不欠量程也不超量程，分辨力也提高了许多。第六页，共63页。2题:（讲解）。一、选择题：

1、B、D、A2、C3、A、F4、A、B5、A、D6、B7、C8、D第二章作业5题：1、铂热电阻。

2、-200～960℃3、100Ω。

4、84.27Ω、115.40Ω。

5、单臂电桥：UO=0.1925V

分压电路：UO=0.1787V

误差：∆UO=0.0138V4题：1、查表知：α=0.00385。

2、Rt=100(1+0.00385×50)=119.25Ω。

3、查表知：Rt(50)=119.40Ω。

4、∆R=0.15Ω；(0.15/119.40)×100%=0.126%。3题:条件不足—差动全桥？差动半桥？(讲解)。第七页，共63页。6题：1、中间位置、相等、或、RP；

2、右边、变大、变小。

3、交流电源、防止引起极化。9题：1、相等、平衡、平衡、温度补偿。

2、变小、不平衡、调节零点、限幅、左边。

3、0.02。

4、偏小、气化带走热量、氧化/腐蚀。

5、PTC热敏电阻。

6、（略）。7题:(课堂讲解)。8题：1、可知：P=160mW；输出电压增加。

2、0～24V3、

4、可知：Rx=3000Ω；UO=12V。第八页，共63页。11题：1、还原型、越大；

2、加速吸附/电离、200-300℃、大；

3、降低；

4、升高、右边；

5、污染/腐蚀等；

6、扬声器。10题：(略)。12题：1、B=4000、T0=25℃、R0=1MΩ；

T1=-30℃、T2=100℃。

代入上式可求：R-30=20.9MΩR100=67.2KΩ13题：(略)。14题：(略)。第九页，共63页。吊钩秤外形桥路的邻边电阻受力状态必须相反2、有一测量吊车起吊物质量的拉力传感器（吊钩秤），R1、R2、R3、R4贴在等截面轴上，组成全桥，桥路电源为直流6V。请画出测量转换电路。第十页，共63页。FR1R2R33、有一额定荷重为20KN的等截面空心圆柱式荷重传感器，其灵敏度KF为2mV/V，桥路电压Ｕi为12V，求……第十一页，共63页。荷重传感器演示第十二页，共63页。气泡式水平仪的结构及外形气泡气泡

不锈钢电极之间应采用交流（例如50Hz）供电。若使用直流，会使水分子电离，性能变坏。6、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……第十三页，共63页。利用热丝测量气体流速（流量）内置铂金热丝风第十四页，共63页。利用热丝测量气体流速（流量）

内置加热到上百度的铂金丝

做试验时，可用拇指式小型灯泡中的钨丝代替铂金丝。风铂金丝接入惠斯登电桥第十五页，共63页。11、自动吸排油烟机

可燃性气敏传感器不间断地测量厨房中煤气或油烟的浓度。输出电压与设定值比较，若超标，就令晶闸管启动吸排油烟机。煤气或油烟被吸入

图2-35为自动吸排油烟机原理框图，请……第十六页，共63页。13、酒后驾车测试仪

酒后驾车易出事故，但判定驾驶员是否喝酒过量带有较大的主观因素。请你利用学过的知识，设计一台便携式、交通警使用的酒后驾车测试仪……第十七页，共63页。酒后驾车测试仪的试制

酒后驾车测试仪散件呼气管第十八页，共63页。2题:（课堂讲解）。一、选择题：

1、A、C2、B3、B4、C5、D6、D第三章作业4题：1、

2、(讲解)。

3、4mA、20mA、12mA。

4、250Ω。

5、输出电压过高。

6、(略)。

7、62.5KP8、电源坏了；变送器损坏；……。

9、(略)10、(见后）。3题:1、U0=50mV图(b)可知δ=5mm；δ=5mm图(a)可知∆P=50KP。

2、由图可知，线性范围为±60KP第十九页，共63页。5题：磁滞、右移、变小、变小；变大、变大、幅值、相反、左移、同相。6题：1、都是利用法拉第电磁感应定律实现转速测量；

a)利用的是自感电动势、b)利用的是感应电动势。

2、不需要激励电源，有永久磁铁提供磁路磁场。

3、(略）

4、(略）7题：增大、向上、增大、减小、增大、减小、负值、变慢。8题:（略）。9题:（略）。第二十页，共63页。4、元器件及仪表连线有一台两线制压力变送器，量程范围为0-1MPa，对应的输出电流为4-20mA。请将下图中的各元器件及仪表正确地连接起来。接地Uo第二十一页，共63页。向日葵生长量（高度）的测量仪器

9、请构思一个测量向日葵生长量（高度）的测量仪器。画出向日葵、两只导向滑轮、细线及固定点、差动变压器、衔铁、测量转换电路、指针式毫伏表等元器件，应使读者能看清它们之间的安装关系，并简要说明测试装置的工作原理……1、由于植物生长是缓慢的，因此采用能测量微位移的差动变压器式位移传感器是较合适的。

2、观察向日葵的生长姿态，再考虑质量块(衔铁)、导向轮、细绳及与差动变压器的相对位置及传动过程是该装置的关键。

3、由于向日葵的生长是单方向的，因此测量转换电路的信号输出可以采用直流电压表指示。

4、指针式毫伏表可将向日葵的生长量转换成指针的摆动幅度，仪表刻度可预先用卡尺标定。

5、若进一步深化研究本题，可考虑将差动变压器的输出经转换电路和接口电路输入到计算机处理系统。计算机定时采集向日葵生长量的信息，经运算，在屏幕上显示或打印向日葵的生长趋势的曲线，则该测量装置就更完善和先进了。有关计算机测控方面的知识请读者参阅有关资料。第二十二页，共63页。向日葵生长量（高度）的测量演示差动变压器衔铁承受的重力第二十三页，共63页。第四章作业一、选择题：

1、D.A2、C3、B4、C.B5、D.A6、A7、B.C2题：电源电压经过整流器转换成直流电，又经高频电力转换装置使直流电变为超过音频的高频交流电。将高频交流电加在扁平空心螺旋状的感应加热线圈上，由此产生高频交变磁场，其磁力线穿透灶台的微晶玻璃台板而作用于金属锅，金属锅体因电磁感应产生强大的涡流效应。涡流克服锅体内阻流动时完成电能向热能的转换，所产生的热量就是烹调的热源。3题：1、不导电

2、距离小、电涡流大、等效电感小、输出频率大。4题：1、1.6mm2、T=20ms，f=50Hz3、多次谐波的合成

4、2.5mm6题：1、10mm2、5mm3、T=6.25mS；f=160Hz4、x=5sin(wt)mm第二十四页，共63页。3题：电焊条药皮测量药皮

圆弧形电涡流探头压在电焊条的药皮表面，药皮厚度不够时，电涡流增大。4题：电涡流式测振探头安装距离l电路电路轴向窜动电涡流式探头

为了得到较好的线性度与最大的测量范围，测振探头与被测金属的安装距离l为线性范围的1/2。第二十五页，共63页。7题：防身器材构思一个多功能警棍，希望能够实现：①产生强烈眩光；②产生30kV(3万伏)左右的高压；③能在50mm距离内探测出犯罪嫌疑人是否携带枪支或刀具。请画出该警棍的外形图……电击高压发生器第二十六页，共63页。8.汽车、自行车速度及里程的测量出租车计价器外形电动助动车仪表盘外形工业或汽车中经常需要测量运动部件的转速、直线速度及累计行程等参数。现以大家都较熟悉的自行车的车速及累计公里数测量为例……与车轮联动可参考汽车速度的测量原理第二十七页，共63页。自行车速度、里程测量仪表设计注意事项

1、观察自行车的结构可知，车速及公里数与车轮的直径及转速成正比，因此应将注意力集中到自行车的前、后轮上。设车轮的直径为D(m)，则周长l=πD，车轮转动的圈数即为自行车行驶距离的基本参数。若转动圈数为N，则累计路程L=Nl=NπD

；若每分钟转动的圈数为n(n=N/t圈/分钟)则车速v=60nl/1000(km/h)=0.06n

πD(km/h)。

2、车轮的钢丝辐条是等间隔排列的，应能给我们带来启示。设辐条数为p，每产生p个脉冲，就意味车轮转了一圈。对传感器测得的辐条数脉冲进行计数，可得到累计数Np

，则车轮转过的圈数N=Np/p

。我们也可以对气门芯从传感器面前掠过的次数进行计数，从而也可以得到里程，计算公式请自行推导。

3、传感器可选用电涡流或干簧管、霍尔等传感器。在学习了本书第四章、第八章、第十章和第十一章后，读者可以考虑多种设计思路。第二十八页，共63页。传感器在自行车测速及里程测量中的应用非接触传感器的安装位置显示器的安装位置第二十九页，共63页。第五章作业一、选择题：

1、C2、B3、B4、B5、D6、A7、B8、B9、A2题：1、变介电常数

2、绝缘体

3、1/32×100%、h2/32米、增加不锈钢环的数量

4、可得：X=26线3题：1、并联、LC振荡电路、、最小

2、变大、降低

3、变小、高电平、变亮

4、5V、4V、吸合

5、恒流、电流驱动、限流/分压、保护、V2管

6、人体接近程度、非接触时测量、安全防护、防盗报警第三十页，共63页。6题：提示：绝缘薄膜上下两侧的极板构成变介电常数的电容器。电容量与绝缘薄膜的厚度成正比。4题：1、(课堂介绍……)2、变介电常数磁粉制动器励磁信号电动机张力信号张力传感器张力传感器信号处理器厚度信号上下极板拉力5题：1、可求：RLman=500Ω

2、可求：UO(250Ω)=5V

3、可求：Rox=350Ω4、可求：R'Lmin=380Ω7题、8题：(略)第三十一页，共63页。一、选择题：

1、C、D2、D、C、B3、C4、B、A5、A、C2题：1、Uo=3×70×10=2100mV2、电荷放大器灵敏度求Cf=100PF3题：1、、可得Qmax

=10000PC2、、可得F

=40sin(wt)N4题：1、20HZ、交变磁场、衔铁(振动板)、被测溶液

2、阻力大、振幅小、加速度小、惯性力小、Q/UO小

3、温度高时粘度变小第六章作业第三十二页，共63页。

液体的粘性越大，对振动板的阻力就越大，振动板的振幅就越小，所以它的振动加速度就越小，因此质量块对压电片所施加的惯性力也就越小，压电片的输出电荷量Q或电压uo也越小，压电片的输出电压反映了液体的粘度。5题：1、、可求：V=115.2km/h2、、车距=3.4m左右

3、载重与输出波形的幅值成正比；车速与A、B两相邻波形距离成反比。6题、7题、8题：(略)4题、粘度计的工作原理第三十三页，共63页。5题、公路智能交通监测

两根高分子压电电缆相距2m，平行埋设于柏油公路的路面下约5cm，如下图所示。它可以用来测量车速及汽车的载重量，并根据存储在计算机内部的档案数据，判定汽车的车型。第三十四页，共63页。一、选择题：

1、D2、CE3、A4、AB5、A6、BADE7、DB8、ABD9、ACBDC10、A11、BA12、B13、B14、D2题：1、、S=0.785㎡

2、、V=10m/s3、、Qv=7.85㎡/s4、、Qm=7.065T/s5、、Q总=25434T（注意：单位换算）3题：1、、L=3.54m（V=5.9KM/S）4题：略第七章作业第三十五页，共63页。倒车声纳雷达示意图障碍物5题：汽车倒车防碰装置（回波反射法）防汽车追尾雷达距离（0.3m）五彩圆弧倒车雷达显示器第三十六页，共63页。6题：超声波遥控开门超声波接收器

请根据学过的知识，设计一套装在汽车上和大门上的超声波遥控开车库大门的装置。希望该装置能识别控制者的身份密码【一串32位二进制编码，包括4位引导码、24位二进制码以及4位结束码，类似于电视遥控器发出的编码信号】。并能有选择地放大超声信号，而排除汽车发动机及其它杂声的干扰（采用选频放大器）。要求：……第三十七页，共63页。1、首先理解上一页倒车防撞原理图，将超声波发生器安装到车头位置。

2、用超声波的“发射”和“停止”来分别表示二进制编码的“1”和“0”。在发射端使用40kHz中频调制，在接收端，使用40kHz选频放大器解调，就可避开发动机及其他与40kHz有很大区别的杂声干扰。

3、接收器将接收到的超声波转换为一串二进制码与内存的密码相比较，若匹配成功，则输出控制信号，使卷帘门的电动机旋转，卷帘门上升。

4、若使用的二进制编码有4位，则密码就有16种；二进制编码有16位，则密码就有65536种，以此类推。

超声波遥控开门的设计提示：第三十八页，共63页。雷达测速头7题：超声波测距（测速）仪【汽车雷达测速】第三十九页，共63页。“导盲犬”正在为盲人引路

请构思盲人防撞导路棒或“导盲犬”，并说明其工作原理……提示：应考虑检测道路的平整性、前方的障碍物、报警方式等。8题：超声波为盲人提供服务第四十页，共63页。第八章作业一、选择题：

1、C2、A3、B4、C5、C6、A7、CC8、B9、B10、C11、DA12、D2题：图8-8选线型；而图8-9~图8-12选用开关型。3题：1、0.023T、低电平、0.007T、接近开关、限位开关等。4题：1、磁感应强度越强、霍尔电动势越高、线性成正

2、信号隔离作用

3、检测直流（静态）磁场

4、200Ω5、从夹线口第四十一页，共63页。磁力线

提示：载流导线被夹持在电流传感器的铁芯中，导线上的电流越大，产生的磁感应强度B也越大，霍尔元件产生的霍尔电势与被测导线中的电流成正比。直流和交流电流均可产生霍尔电势，所以霍尔电流传感器有取代电流互感器的趋势。4、请分析霍尔式电流传感器的结构及原理……第四十二页，共63页。6题：霍尔式液位控制器设计提示1、首先要了解玻璃连通器的原理，在此基础上，对储液罐液位的测量就转换为对连通器中液位的测量。

2、确定霍尔IC是开关型的还是线性的。霍尔IC须有磁性元件才能产生霍尔电势，为此，在连通器内设置一磁性浮子，在玻璃外壁相应高度设置霍尔IC。

3、当水泵将液体泵入储液罐后，连通器内的液位也相应上升，当磁性浮子与霍尔IC持平时，霍尔IC的输出突变，表示液位已达到设定高度。该信号经控制电路使水泵停止运转。

4、在连通器外壁平行设置一标尺杆，霍尔IC可在标尺杆上移动并固定，这样就可以控制不同的液位高度了。

5、本装置只能控制液位的状态量，请读者考虑如何对液位进行远程监控和数字显示。第四十三页，共63页。第九章作业一、选择题：

1、A2、C.C3、C4、5、6、7、C8、C9、C.A2题：1-1、钢水是金属，热电偶依靠钢水组成回路，所以不必焊在一起。

1-2、不行，塑料不是导体，热电偶不能构成回路，无热电势输出。

2-1、测温热电极A、B长度相等、下端对齐；两热电极平行插入且插入深度相等(tA=tB)；延长导线及仪表端温度要相等(t1=t2、t3=t4)。

2-2、利用热电偶的中间导体定律、中间温度定律。

3、测温热电极A、B的测温端应尽量靠近(tAx=tBx)；热电极A、B的冷端尽量远离钢板，或恒温处理。第四十四页，共63页。3题：U实=U测+U修

K型：t0=40℃，查表：U修=E(40℃,0℃)=1.612mV，则：U实=29.186+1.612=30.798mV

查表知：t实=740℃4题：1、Ux=U测+U修

K型：t3=20℃，查表：U修=0.798mV，

Ux=39.314+0.798=40.798mV

查表知：tx≈985℃2、Ux’=37.702+0.798=38.500mV

查表知：tx’≈930℃3、利用了中间材料定理；tx≥tx’，热电偶回路应尽量使用补偿导线。第四十五页，共63页。5题、6题、7题、8题：（略）

1、可将右图的铂铑10-铂快速测温热偶丝插入钢水中测量钢水温度，时间不应超过5秒，否则测温热偶丝上端的夹具将会熔化。

2、热偶丝依靠钢水组成回路，所以不必焊在一起。这种方法利用了热电偶的中间导体定律。2题：钢水快速测温方法第四十六页，共63页。第十章作业一、选择题：

1、C.A.B2、B.C3、B.C4、B.A5、C6、A7、C.E8、D9、B.A10、C11、12、B2题：1、截止、零、零、高电平、5V、4.3mA、50mA、吸合状态。

2、大于、3V、低电平、释放状态。

3、大于、0.3mA、3000lx。

4、不变。

5、小于、2000lx、高电平、吸合状态、000lx、抗干扰。

6、变大、下、灵敏度。

7、限流、功率放大、保护作用、V1管、保护二极管。第四十七页，共63页。6题：1、I=(5.0-1.2)/510=7.5mA。

2、f=3001/10=300Hz

3、N=300/60=5r/s、n=60f/N1=300r/min。

4、、。

5、50圈6度。

6、7、8、9、10、11、12、13、14题：(略)。3题：参考第二题提示：(省掉施密特反相器，适当配置负载电阻RL、限流电阻R2和放大三极管V1的放大倍数)。4题：参考P233页—光电池应用电路和例题10-3。提示：(适当配置反馈电阻Rf1、Rf2(R22+RP)和限流电阻R21)。第四十八页，共63页。激光扫描器发出激光并被条形码反射

超市收银台用激光扫描器检测商品的条形码、检测复印机走纸故障(两张重叠，变厚，透光性变差)、洗手间红外反射式干手机分别是利用光电传感器检测原理中的……

5题、光电传感器检测原理分类第四十九页，共63页。干手机的原理及使用干手机发出红外光，并被手所反射，从而启动热风装置第五十页，共63页。11题、冲床使用中的安全保护装置

冲床工作时，工人稍不留神就有可能被冲掉手指头。请选用两种以上的传感器来同时探测工人的手是否处于危险区域（冲头下方）……危险区域第五十一页，共63页。1、首先了解冲头的工作区域，可将安全区域设定为前后、左右四个范围，只要操作者的手伸入这个区域，则冲头不动作。

2、应采用非接触式的测量方式探测是否有手的存在，光电开关是较好的选择。

3、比较各种光电开关检测的特性，选择最佳方案，本例中采用遮断式光电传感器较合适。

4、在前后、左右各设一对遮断式光电开关，其输出为“或”的关系，只要有一对传感器输出为“有效”即停车，保证安全保护动作。

5、冲头的启动有两个开关，设在左、右手的两侧，两个开关按下，冲头才能落下。思考一下，这两个开关是什么逻辑关系。

6、更周到的安全保护是在冲床周围设置光电安全隔离栅或光幕。设计提示及注意事项第五十二页，共63页。12题、数字式自来水表机械计数器六叶塑料薄片

请你在课后打开家中的自来水表，观察其结构及工作过程。然后考虑如何利用学到的光电测量转速的原理，在自来水表玻璃外面安装若干电子元器件，改造成数字式自来水累积流量测量显示器。光电传感器计数、显示器第五十三页，共63页。水表改造提示1、家用机械旋翼式水表多采用叶轮式流量传感器。水流动时的冲击力使叶轮转动，通过减速齿轮及机械计数器可读取用水的累积流量；另一种水表没有计数器，只能从4根旋转的指针直接读数，读数可从千位、百位、十位和个位合并获得。

2、叶轮每转一圈(可从玻璃下方的塑料薄片判断)，表示用水0.0001m3，可利用传感器测量塑料薄片的旋转圈数来获得用水量。在不改变水表水密封的前提下，可在玻璃罩上表面设置反射式光电开关。

3、叶轮带动一只供观察用的六齿塑料薄片，光电开关就安装在它的上方。叶轮每转一圈，产生6个反射脉冲。经6分频电路产生一个计数脉冲，以0.0001m3累积。数字显示器最低位为0.1m3

，可显示99999m3或更多的位数。

4、本设计还应考虑“断电数据保存”功能，以防累积数丢失。

5、可进一步推广到煤气表的用气量数字显示，请读者思考。第五十四页，共63页。工业用水表的改造第五十五页，共63页。第十一章作业一、选择题：

1、C2、C3、D.C4、B.E5、C

6、D7、A8、C9、B10、C.D11、C12、A13、B.A14、B.E15、B.C

16、D2题：1、0.01mm、2.5um、

2、0.0314rad、0.318mm。3题：1、0.1度。

2、0.1度。

3、0.025度。

4、25度。第五十六页，共63页。5题：1、应变式……、踏板。

2、0.2圈。

3、1024个脉冲。

4、0.5M、0.1M、