自动检测习题

填空

1．测量系统锝静态特性是输入量和输出量不随时间变化或变化缓慢时，输出与输入之间的关系。

电阻应变小影是指金属导体在外力作用下发生机械变形时，其电阻值随着所受机械变形(伸长或缩短)的变化而发生变化的现象。

2．测量误差按性质分为系统误差、随机误差和粗大误差。

3．在光照作用下，物体内电子逸出物体表面，在回路中形成光电流的现象称为外光电效应；在光照作用下，物体导电性能发生改变的现象称为内光电效应。

4．现代测试系统基本型结构包括传感器、信号调理、数据采集、计算机及输出显示、打印等环节。

5．请列举2个超声波传感器可以测量的物理量：厚度、无损探伤、计数、距离等。

6．为利用电桥的和差特性，提高系统的灵敏度，应使相对桥臂上电阻应变极性相同，相邻桥臂上电阻应变极性相反。

7．GPS卫星导航系统由3部分组成，分别是空间星座部分、地面支撑系统和用户设备。

8．线性度是指传感器实际特性曲线与拟合直线间的最大偏差与满量程输出的百分比，也称非线性误差，常用的直线拟合方法有理论拟合、最小二乘法拟合和端点连线法拟合等。

9．常用的应变片有金属电阻应变片与半导体应变片两大类，其中灵敏度较高的是半导体应变片，线性度较好的是金属电阻应变片。

10．为了加强居民小区的安全，可以在小区围墙上加装红外图像传感器进行昼夜监控。

简答题（共35分，每题5分）

1.检测系统的基本任务是什么？

获取有用的信息，即借助专门的设备、仪器、设计合理的实验方法与必需的信号分析及数据处理，获得与被测对象有关的信息，最后将结果进行显示或输入到其它信息处理装置、控制系统。

2.根据电容传感器的工作原理说明它的分类以及能够测量哪些物理参量？

根据电容式传感器的工作原理，可分为变间距式、变面积式和变介电常数式，利用极板间距和极板覆盖面积的变化，可以测量直线位移或角位移；通过弹性元件也可以测量力、压力、振动或加速度等；利用介电常数的变化还可以进行一些特殊量的测量，如液位、浓度、厚度、湿度等。

3.为什么不能用压电传感器测量变化比较缓慢的信号？

压电式传感器只有在负载阻抗无穷大、内部也无漏电时，受力后产生的电压（电荷）才能长期保存下来，否则电路将以某时间常数按指数规律放电。这对于测量缓变信号极为不利，必将造成测量误差。（而在动态测量时，电荷量可以不断得到补充，）因此压电式传感器适于动态测量，而不能用来测量变化比较缓慢的信号。

4.简述霍尔传感器的特点及可能的应用场合。

霍尔式传感器转换效率较低，受温度影响大，但其结构简单、体积小、坚固、频率响应宽、动态范围（输出电势变化）大、无触点，使用寿命长、可靠性高、易微型化和集成电路化，因此在测量技术、自动控制、电磁测量、计算装置以及现代军事技术等领域中得到广泛应用。

应用：磁场强度传感器（高斯计）；电流、电压传感器；位移、压力、加速度传感器等。

5.为什么要对热电偶冷端温度进行补偿？简述热电偶冷端温度补偿的各种方法。

热电偶回路的热电势是两个接点温度的函数，为此，必须使冷端温度保持不变，其输出热电势才是热端温度的单值函数。在实际测量中，热电偶的两端距离很近，冷端温度易受测量对象和环境温度波动的影响，而难以保持恒定，从而引入测量误差。

补偿方法：0℃恒温法；补偿导线法；修正法；补偿电桥法等。

6. 简述虚拟仪器原理、组成和特点。

虚拟仪器是在以通用计算机为核心的硬件平台上，由用户设计定义、具有虚拟面板、其测试功能由软

件实现的一种计算机仪器系统。

虚拟仪器的组成要素：计算机、应用软件、仪器硬件。 虚拟仪器特点：

仪器功能由软件决定； 仪器功能由用户来定义；

用户通过更改软件来提高仪器性能、构造新功能； 虚拟仪器技术更新周期比传统仪器短。

虚拟仪器灵活、开放，可以与计算机同步发展，可与网络及其他周边设备互联。 7.

某饮料生产厂要改进设备，在生产线上加装产品自动计数装置（产品以500毫升塑料瓶装橙汁为例），请问可以选用何种传感器？并说明工作原理。 可以选用光电传感器、光纤传感器、超声波传感器等。 8.

请简述可见光、红外光、微波、超声波这几个概念的区别与联系？

要点：可见光、红外光、微波同属电磁波，波长不同，在真空中传播速度为光速，超声波属机械波，传播速度与介质有关，在真空中不能传播；都有折射与反射现象； 9.

什么是光电池的频率特性？什么是光电池的光谱特性？

频率特性指入射光强按照一定频率变化时，光电池灵敏度变化情况；光谱特性指入射光频率（波长）变化时，光电池灵敏度变化情况；

10. 检测技术是实现各种自动控制系统的前提与关键环节，请列举6种日常生活中的检测实例，并分别说

明用什么传感器可以实现

自动门、倒车雷达、数码相机、光控开关、声控开关、红外开关等； 计算题（共 20分）

1. 用悬臂梁测力，4片应变片的标称阻值为120欧姆，应变片灵敏度系数K=2， （1）全桥测量如何贴片和组桥（用图说明）？（2分）

（2）如果悬臂梁应变为0.01，电桥电压E=30伏，全桥输出电压U 是多少？（3分） （1）

（2）（3分）20.01300.6x SR R

U E E V R R

ε?=

==??= 2. 进行某次动态压力测量时，所采用的压电式力传感器的灵敏度为90.9nC/Mpa ，将它与增益为0.005V/nC

的电荷放大器相连，而电荷放大器的输出接到一台笔式记录仪上，记录仪的灵敏度为20mm/V 。试计算这个测量系统的总灵敏度。又当压力变化为3.5Mpa 时，记录笔在记录纸上的偏移量是多少？（4分）

总灵敏度：90.9/*0.005/*20/9.09/S nC Mpa V nC mm V mm Mpa ==（2分） 偏移量：9.09/*3.531.815x mm V V mm ==（2分）

3. 某霍尔元件l*b*d=10*3.5*1mm 3

，沿l 方向通以电流I=1.0mA 。在垂直于lb 方向施加均匀磁场B=0.3T ，

传感器的灵敏度系数为22V/A T ，试求其输出霍尔电压。（2分）

4. 现有0.5级0~300℃和1.0级0~100℃的两个温度计，要测量80℃的温度，请问采用哪一个温度计好？

为什么？（2分）

0.5级的温度计可能产生的最大绝对误差：300×0.5% = 1.5℃ 用它测量的相对误差为1.5/80=1.875%

1.0级的温度计可能产生的最大绝对误差：100×1.0% = 1℃

用它测量的相对误差为1/80=1.25%，因此选用后一个温度计测量，相对误差小。（2分）

5. 对某种样品进行8次检测采样，测得长度值为X i ，如表1所示。在置信概率为0.99时，试用格罗贝斯

准则判断有无粗大误差。(),g n α数值表如表2所示。（7分） 表1：测量结果

表2：(),g n α数值表

第一步：平均值13.51（1分），标准差0.44（1分），g (8, 0.01) = 2.22，12.5含粗大误差应剔除（2分）；

第二步：平均值13.66（1分），标准差0.18（1分），g (7, 0.01) = 2.10，无粗大误差数据。（1分）；