自动检测技术_马西秦_第三版_习题答案

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。
压电效应：当作用力方向改变时，电荷的极性也随着变化，这种现象称为压电效应。
压电材料：石英晶体（很大的机械强度和稳定的机械性能）压电陶瓷（效应明显，稳定性差）
压电传感器前置放大器作用：把传感器的高阻抗输出变为低阻抗输出；把微弱信号进行放大
压电传感器的应用：压电式力传感器，压电式压力传感器，压电式加速度传感器
电涡流式传感器是一种建立在涡流效应原理上的传感器，分为高频反射式和低频透射式。
电涡流传感器的灵敏度受那些因素影响？优点是什么？
主要受到被测体大小、电导率、磁导率、几何形状,线圈的几何参数,激励电流频率以及线圈到被测导体间的距离等因素影响。优点：电涡流式传感器结构简单、频率响应宽、灵敏度高、测量范围大、抗干扰能力强，特别是有非接触测量的优点，因此在工业生产和科学技术的各个领域中得到了广泛的应用。
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。
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。
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?
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。
热电偶的冷端补偿:1.冷端恒温法2.补偿导线法3计算修正法4.电桥补偿法。
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?
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。
压电式传感器测量电路的作用是什么?其核心是解决什么问题?
压电传感器的特点:内阻抗很高，输出的信号微弱，要求测量电路的前级输入端要有足够高的阻抗，这样才能防止电荷迅速泄露而使测量误差减小。
什么叫做热电动势、接触电动势和温差电动势？分析热电偶测温的误差因素，并说明减小误差的方法。
热电动势：两种不同材料的导体（或半导体）A、B串接成一个闭合回路，并使两个结点处于不同的温度下，那么回路中就会存在热电势。因而有电流产生相应的热电势称为温差电势或塞贝克电势，通称热电势。接触电动势：接触电势是由两种不同导体的自由电子，其密度不同而在接触处形成的热电势。它的大小取决于两导体的性质及接触点的温度，而与导体的形状和尺寸无关。
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。
△R/R=K0ͼ（K0金属电阻丝的应变灵敏度系数）
什么是系统误差和随机误差?正确度和精密度的含义是什么?它们各反映何种误差?
系统误差是指在相同的条件下，多次重复测量同一量时，误差的大小和符号保持不变，或按照一定的规律变化的误差。随机误差则是指在相同条件下，多次测量同一量时，其误差的大小和符号以不可预见的方式变化的误差。正确度是指测量结果与理论真值的一致程度，它反映了系统误差的大小，精密度是指测量结果的分散程度，它反映了随机误差的大小。
常用的半导体光电元件有哪些?它们的电路符号如何?常用的半导体光电元件有光敏二极管、光敏三极管和光电池三种。
光电传感器由哪些部分组成?被测量可以影响光电传感器的哪些部分?
答：光电传感器通常由光源、光学通路和光电元件三部分组成。
什么是霍尔效应？
在置于磁场的导体或半导体中通入电流，若电流与磁场垂直，则在与磁场和电流都垂直的方向上会出现一个电势差，这种现象就是霍尔效应，产生的电势差称为霍尔电压。
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。
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。
①引入更正值法②替换法③差值法④正负误差相消法⑤选择最佳测量方案
正态分布：1对称性2有界性3单峰性4抵偿性。
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?
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。
直流测量电桥和交流测量电桥有什么区别?
霍尔灵敏度与霍尔元件厚度成反比。
什么是霍尔元件的温度特性？如何进行补偿？
压电式传感器测量电路的作用是将压电晶体产生的电荷转换为电压信号输出，其核心是要解决微弱信号的转换与放大，得到足够强的输出信号。
光电效应：高于某特定频率的电磁波的照射下，某些物质内部的电子会被光子激发而形成电流。
暗电阻：光敏电阻在室温和全暗条件下测得的稳定电阻值，此时流过的电流称为暗电流
亮电阻：光敏电阻在室温和一定光照条件下测得的稳定电阻值，此时流过的电流称为亮电流
为什么说变间隙型电容传感器特性是非线性的?采取什么措施可改善其非线性特性?
影响差动变压器输出线性度和灵敏度的因素是什么？
传感器几何尺寸、线圈电气参数的对称性、磁性材料的残余应力、测量电路零点残余电动势等。
减少零点残余电动势的方法：
尽可能保证传感器几何尺寸、线圈电气参数和磁路的对称；选用合适的测量电路；采用补偿线路。
热电偶三定律:a中间导体定律 b中间温度定律 c参考电极定律误差因素：参考端温度受周围环境的影响措施：a 恒温法b计算修正法（冷端温度修正法）c仪表机械零点调整法d热电偶补偿法e电桥补偿法f冷端延长线法
简述热电偶的几个重要定律，并分别说明它们的实用价值。
一是匀质导体定律：如果热电偶回路中的两个热电极材料相同，无论两接点的温度如何，热电动势为零。根据这个定律，可以检验两个热电极材料成分是否相同，也可以检查热电极材料的均匀性。二是中间导体定律：在热电偶回路中接入第三种导体，只要第三种导体的两接点温度相同，则回路中总的热电动势不变。它使我们可以方便地在回路中直接接入各种类型的显示仪表或调节器，也可以将热电偶的两端不焊接而直接插入液态金属中或直接焊在金属表面进行温度测量。三是标准电极定律：如果两种导体分别与第三种导体组成的热电偶所产生的热电动势已知，则由这两种导体组成的热电偶所产生的热电动势也就已知。只要测得各种金属与纯铂组成的热电偶的热电动势，则各种金属之间相互组合而成的热电偶的热电动势可直接计算出来。四是中间温度定律：热电偶在两接点温度t、t0时的热电动势等于该热电偶在接点温度为t、tn和tn、t0时的相应热电动势的代数和。中间温度定律为补偿导线的使用提供了理论依据。
金属材料：几何尺寸的改变影响K0值得大小
半导体材料：电阻率相对变化决定K0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=ͼA/d
光电流：亮电流与暗电流之差。
光电池工作原理
硅光电池的工作原理基于光生伏特效应，在一块N型硅片上用扩散的方利用内光电效应工作的光电元件。在光线的作用下其阻值往往比较小，这种现象称为光导效应，因此，光敏电阻又称光导管。
光纤维传感器的优点
为什么导体材料和绝缘体材料均不宜做成霍尔元件？
因为导体材料的μ虽然很大，但ρ很小，故不宜做成元件，而绝缘材料的ρ虽然很大，但μ很小，故也不宜做成元件。
为什么霍尔元件一般采用N型半导体材料？
因为在N型半导体材料中，电子的迁移率比空穴的大，且μn>μp，所以霍尔元件一般采用N型半导体材料。
霍尔灵敏度与霍尔元件厚度之间有什么关系？
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
1.绝缘性能好，耐腐蚀，传输光信号不受电磁干扰影响，环境适应能力强。
2.监测灵敏度高精度好，便如远距离测量
3.光纤细可挠曲，方便灵活。
光电效应有哪几种?与之对应的光电元件各有哪些?光电效应有外光电效应、内光电效应和光生伏特效应三种。基于外光电效应的光电元件有光电管、光电倍增管等；基于内光电效应的光电元件有光敏电阻、光敏晶体管等；基于光生伏特效应的光电元件有光电池等。
温差电动势：是在同一根导体中，由于两端温度不同而产生的一种电势。
热电偶测温原理：热电偶的测温原理基于物理的“热电效应”。所谓热电效应，就是当不同材料的导体组成一个闭合回路时，若两个结点的温度不同，那么在回路中将会产生电动势的现象。两点间的温差越大，产生的电动势就越大。引入适当的测量电路测量电动势的大小，就可测得温度的大小。