测试技术复习题

1、关于测量误差的分类方法有很多种，按照误差性质分，测量误差可分为？并各举一例或者只说明其本身具有的性质。

①系统误差，本身具有的性质：误差的数值固定或按一定规律变化，有规律性，可以通过实验的方法或引入修正值得方法计算修正，也可以重新调整测量仪表的有关部件予以消除。 ②随机误差，本身具有的性质：不可能被修正，多数随机误差都服从正态分布规律。 ③粗大误差，如测错、读错、记错、外界过电压尖峰干扰等造成的误差 2、请简述传感器的定义及组成

定义：传感器是借助检测元件将一种形式的信号转换成另一种形式的信号的装置。 组成：敏感元件、传感元件、测量转换电路。 3、请写出传感器静态特性的一些常用指标。

灵敏度、非线性度、回程误差、分辨力、稳定性、漂移 4、请简述电容接近开关与电涡流接近开关的主要区别

电容接近开关可以对非导体有感知，而电涡流接近开关不可以。 5、电容传感器的电容理想公式为？有哪些结构形式？ 理想公式：

d

A

d

A

C r o εεε=

=

结构形式：变面积式电容传感器、变极距式电容传感器、变介电常数式传感器 7、压电材料主要有哪些？

石英、压电陶瓷、高分子压电材料

8、请简述压电效应与逆压电效应，并分析如下图所示，该种分子晶格(正六边形)的材料在受如图所示的作用力时有可能发生压电效应么？请说明原因。

+

+

+

---

T

T

压电效应：某些电介质在沿一定方向上受到外力的作用而变形时，内部会产生极化现象，同时在其表面上产生电荷，当外力去掉后，又重新回到不带电的状态，这种现象称为压电效应。 逆压电效应：反之，在电介质的极化方向上施加交变电场或电压，它会产生机械振动，当去掉外加电场时，电介质变形随之消失，这种现象称为逆压电效应。

发生了压电效应。因为在外力作用下，正电荷的中心在a 点的左边，而负电荷的中心在a 点的右侧，正负电荷中心不重合，所以发生了压电效应。 9、请简述趋肤效应

当导体中有交流电或者交变电磁场时，导体内部的电流分布不均匀，电流集中在导体的“皮肤”部分，也就是说电流集中在导体外表的薄层，越靠近导体表面，电流密度越大，导线内部实际上电流较小。结果使导体的电阻增加，使它的损耗功率也增加。这一现象称为趋肤效应

二、简答及计算题

1.请简述电阻应变效应； 金属导体的应变效应，即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)的变化而发生变化象。

2.根据电阻值计算式：2

R=l

r

ρ

π推导出电阻应变片灵敏度计算式（电阻值变化率与轴向应变ε之间的关系）（要求写出推导过程，需要添加的字母请自己添加，必须指明其自身含义）；

3．简述金属材料与半导体材料电阻应变片的灵敏度有何特点。 对于不同的金属材料，电阻应变片的灵敏度略微不同，一般为2左右。而对半导体材料而言，由于其感受到应变时，电阻率ρ会产生很大的变化，所以灵敏度比金属材料大几十倍。

3、超声波检测是无损检测领域一个非常重要的分支，请简述超声波无损检测的基本原理、以及其与电涡流无损检测、X 射线无损检测的区别。

原理:声源产生超声波进入试件； 超声波在试件中传播并与试件材料以及其中的缺陷相互作

用，使其传播方向或特征被改变； 根据接收的超声波的特征，评估试件是否存在缺陷。 区别:既可检测材料表面的缺陷，又可检测内部几米深的缺陷，这是X 射线所不能达到的深

度。

5、热电偶工作的原理是依据热电效应，如图所示，此热电偶在回路中产生的热电动势包含有哪几部分？

T

A

B

T0

A导体的温差电动势，B导体的温差电动势，A与B导体在温度为T时的接触电动势，A 与B导体在温度为To时的接触电动势

6、请分析霍尔反馈式电流传感器的工作原理，它与直接式测量相比有什么优点？

当Hall元件检测到磁场的时候，输出一个电压，从而驱动副绕组产生一个相反方向的磁场。如果放大器的增益K为无穷大，无论I1为何值，穿过Hall元件的磁场几乎为零。因此有关

系：

优点：线性好

可工作在更大的区间

精度高

动态特性好

8、为什么压电传感器不能测量静态量？压电传感器的频率上限和下限主要是由什么决定的？

如果施加在晶片上的外力不变，积聚在极板上的电荷无内部泄漏，外电路负载无穷大，那么在外力作用期间，电荷量将始终保持不变。但实际中，负载不可能无穷大，电荷无法保持不变，并且测量静态量时，变化小，漏电量大，因此不宜测量静态量。

压电传感器的频率上限由传感器本身的固有频率限制，一般应为固有频率的三分之一以下。压电传感器的频率下限主要是受到泄漏电阻（传感器本身与放大器输入电阻）的影响。

9、在使用热释电传感器时为什么会使用菲涅尔透镜？菲涅尔透镜经常会采用不同的n值组合，如图所示，假设在此整套系统的视场范围圆弧长度5m，有一人沿着圆周方向以2.5m/s

的速度快速走动，如果采用不同的n值组合（分别为

11,8,5），所测得的信号有何区别（不

考虑测量转换电路的影响）。

10、推导差动放大器的原理

因为,若得

11、推导电荷放大器的原理

12、推导仪用放大器原理

13、下图是压电式加速度传感器的典型频率响应曲线，请简述为什么频率可用区间不是全频段？在实际测试时如何实现此可用区间？

14、热敏电阻是一种新型的半导体测温元件，可分为负温度系数热敏电阻（NTC ）、正温度系数热敏电阻（PTC ）两大类。请简述PTC 热敏电阻的特性及其应用

当温度达到设定值时，电阻值急剧上升，电流减小

15、如下图所示直流电桥，U 为输入，o U 为输出，

（1）请推导其平衡条件，并简述交流电桥的平衡条件。

（2）请画出半桥单臂、半桥双臂、全桥工作方式的电路示意图。

所以平衡条件为：

1

1112

ab R U I R U

R R ==+4

2434

ad R U I R U

R R ==+132414

12341234(

)()()

o ab ad R R R R R R U U U U U R R R R R R R R -=-=-=++++4

231R R R R

=