青岛理工现代检测技术与仪表部分答案

第1章

1、为什么说仪器仪表是信息的源头技术？答：钱学森院士对新技术革命的论述中说：“新技术革命的关键技术是信息技术。信息技术由测量技术、计算机技术、通讯技术三部分组成。测量技术则是关键和基础”。如果没有仪器仪表作为测量的工具，就不能获取生产、科学、环境、社会等领域中全方位的信息，进入信息时代将是不可能的。因此可以说，仪器技术是信息的源头技术。仪器工业是信息工业的重要组成部分。

2、非电量电测法有哪些优越性？

答：同非电的方法相比，电测法具有无可比拟的优越性：

(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，从而大大扩展仪器的测量幅值范围(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，因此采用电测技术将具有很宽的测量频率范围(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。

3、各类仪器仪表有哪些共性？

答：各类仪器仪表都是人类获取信息的手段和工具。尽管各种仪器仪表的型号、原理和用途不同，但都由三大必要的部分组成：信息获取部分、信息处理部分、信息显示部分。从“硬件”方面来看，如果把常见的各类仪器仪表“化整为零”地解剖开来，我们会发现它们内部组成模块大多是相同的。从“软件”方面来看，如果把各个模块“化零为整”地组装起来，我们会发现它们的整机原理、总体设计思想、主要的软件算法也是大体相近的。这就是说，常见的各类仪器仪表尽管用途、名称型号、性能各不相同，但它们有很多的共性，而且共性和个性相比，共性是主要的，它们共同的理论基础和技术基础实质就是“检测技术”。常见的各类仪器仪表只不过是作为其“共同基础”的“检测技术”与各个具体应用领域的“特殊要求”相结合的产物。

4、什么叫传感器？什么叫敏感器？二者有何异同？

答：“能把外界非电信息转换成电信号输出的器件或装置”或“能把非电量转换成电量的器件或装置”叫做传感器。能把被测非电量转换为传感器能够接受和转换的非电量(即可用非电量)的装置或器件，叫做敏感器。如果把传感器称为变换器，那么敏感器则可称作预变换器。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。

5、常见检测仪表有哪几种类型？画出其框图，简述其工作原理。

答：目前，国内常规（常用）的检测仪表与系统按照终端部分的不同，可分为以下三种类型：1、普通模拟式检测仪表

基本上由模拟传感器、模拟测量电路、和模拟显示器三部分组成，如题1-5图1所示。

2、普通数字式检测仪表

基本上由模拟传感器、模拟测量电路、和数字显示器三部分组成，如题1-5图2所示。

按照显示数字产生的方式，普通数字式检测仪表又可分为模数转换式和脉冲计数式两种类型。

3、微机化检测仪表

其简化框图题1-5图3所示。微机化检测仪表通常为多路数据采集系统，能巡回检测多个测量点或多种被测参数的静态量或动态量。每个测量对象都通过一路传感器和测量通道与微机相连，测量通道由模拟测量电路（又称信号调理电路）和数字测量电路（又称数据采集电路）组成。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信号调理和数据采集，转换成数字信号，送入微机进行必要的处理后，由显示器显示出来，并由记录器记录下来。在某些对生产过程进行监测的场合，如果被测参数超过规定的限度时，微机还将及时地起动报警器发出报警信号。

第2章

1、某位移传感器，在输入位移量变化1㎜时，输出电压变化有300mV,求其灵敏度？ 解：灵敏度为mm mV mm

mV S /3001300==。

2、某监测系统有传感器放大器及记录仪组成，各环节的灵敏度分别为S 1=0.2mV/C, S 2=2.0V/ mV ,S 3=50㎜/V,求该系统的总灵敏度。 解：（1）测温系统的总灵敏度为

18.02.010002.045.0=⨯⨯⨯=S cm/℃

第三章 1、检定一只精度为0.1级100mA 的电流表，发现最大误差在50mA 处为1.4mA ，试问这只表是否合格？ 答：根据公式Qmax=△X/L ×100%计算，此电流表最大的引用误差为

Q max=1.4/50×100%=0.028%＜0.1%

故这只表合格。 2、被测电量实际值约为21.7V ，现有4种电压表：1.5级，量程为0～30V 的A 表；1.5级，量程为0～30V 的B 表；1.0级，量程为0～50V 的C 表；0.2级，量程为0～360V 的D 表。问选用那种规格的电压表进行测量产生的误差较小？ 答：根据公式︱△Xmax ︱=G%×L 计算，用四种表进行测量可能产生的最大绝对误差分别为：

A 表︱△Xmax ︱=G%×L=1.5%×30V=0.45V ；

B 表︱△Xmax ︱=G%×L=1.5%×50V=0.75V ；

C 表︱△Xmax ︱=G%×L=1.0%×50V=0.50V ；

D 表︱△Xmax ︱=G%×L=0.2%×50V=0.72V ； 四者比较可见，选用A 表进行测量所产生的误差较小。 第四章

1、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性绕式电位器低？ 答：线绕式电位器的电阻器是由电阻系数很高的极细的绝缘导线，整齐地绕在一个绝缘骨架上制成的。在电阻器与电刷相接触的部分，导线表面的绝缘层被去掉并抛光，使两者在相对滑动过程中保持可靠地接触和导电。电刷滑过一匝线圈，电阻就增加或减小一匝线圈的电阻值。因此电位器的电阻随电刷位移呈阶梯状变化。只要精确设计绝缘骨架尺寸按一定规律变化，如图4-1-2(b)所示，就可使位移－电阻特性呈现所需要的非线性曲线形状。由4－1-2(a)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。

2、电阻应变片的灵敏度系数比应变电阻材料本身的灵敏度系数小吗？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，而应变电阻材料的应变灵敏系数k 0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 ＜k 0，究其原因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。

应变片的敏感栅通常由多条轴向纵栅和圆弧横栅组成。当试件承受单向应力时，其表面处于平面应变状态，即轴向拉伸εx 和横向收缩εy 。粘贴在试件表面的应变片，其纵栅承受εx 电阻增加，而横栅承受εy 电阻却减小。由于存在这种横向效应，从而引起总的电阻变化为

(1)x x y y x x R

k k k H R

εεαε∆=+=+， 按照定义，应变片的灵敏系数为

)1(/H k R R k x x

αε+=∆=，

因0<=x y εεα，横向效应系数0>=x

y k k

H ，

故0k k k x <<。

4、热电阻与热敏电阻的电阻—温度特性有

什么不同？ 答：采用金属材料制作的电阻式温度传感器称为金属热电阻，简称热电阻。一般说来， 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。因此金属热电阻的电阻温度系数为正值。

采用半导体材料制作的电阻式温度传感器称为半导体热敏电阻，简称热敏电阻。按其电阻—温度特性，可分为三类：(1)负温度系数热敏电阻(NTC)；(2)正温度系数热敏电阻(PTC)；(3)临界温度系数热敏电阻(CTC)。因为在温度测量中使用最多的是NTC 型热敏电阻，所以，

通常所说的热敏电阻一般指负温度系数热敏电阻。