信号检测与转换技术 课后题
《检测与转换技术》实验二 应变片单臂特性实验
示范实验举例实验一应变片单臂特性实验一、实验目的：了解电阻应变片的工作原理与应用并掌握应变片测量电路。
二、基本原理：电阻应变式传感器是在弹性元件上通过特定工艺粘贴电阻应变片来组成。
一种利用电阻材料的应变效应将工程结构件的内部变形转换为电阻变化的传感器，此类传感器主要是通过一定的机械装置将被测量转化成弹性元件的变形，然后由电阻应变片将变形转换成电阻的变化，再通过测量电路将电阻的变化转换成电压或电流变化信号输出。
可用于能转化成变形的各种非电物理量的检测，如力、压力、加速度、力矩、重量等，在机械加工、计量、建筑测量等行业应用十分广泛。
1、应变片的电阻应变效应所谓电阻应变效应是指具有规则外形的金属导体或半导体材料在外力作用下产生应变而其电阻值也会产生相应地改变，这一物理现象称为“电阻应变效应”。
以圆柱形导体为例：设其长为：L、半径为r、材料的电阻率为ρ时，根据电阻的定义式得（1—1）当导体因某种原因产生应变时，其长度L、截面积A和电阻率ρ的变化为dL、dA、dρ相应的电阻变化为dR。
对式（1—1）全微分得电阻变化率 dR/R为：（1—2）式中：dL/L为导体的轴向应变量εL; dr/r为导体的横向应变量εr由材料力学得：εL= - μεr (1—3)式中：μ为材料的泊松比，大多数金属材料的泊松比为0.3～0.5左右；负号表示两者的变化方向相反。
将式（1—3）代入式（1—2）得：（1—4）式（1—4）说明电阻应变效应主要取决于它的几何应变（几何效应）和本身特有的导电性能（压阻效应）。
2、应变灵敏度它是指电阻应变片在单位应变作用下所产生的电阻的相对变化量。
(1)、金属导体的应变灵敏度K：主要取决于其几何效应；可取（1—5）其灵敏度系数为：K=金属导体在受到应变作用时将产生电阻的变化，拉伸时电阻增大，压缩时电阻减小，且与其轴向应变成正比。
金属导体的电阻应变灵敏度一般在2左右。
(2)、半导体的应变灵敏度：主要取决于其压阻效应；dR/R<≈dρ⁄ρ。
检测与转换第四版徐科军课后习题答案
1.3.正态分布的随机误差有哪些特点？答：对称性，单峰性，有界性，补偿性。
1.5.为什么在使用各种指针式仪表时,总希望指针偏转在全量程的2/3以上范围内使用?答:选用仪表时要考虑被测量的大小越接近仪表上限越好,为了充分利用仪表的准确度,选用仪表前要对被测量有所了解,其被测量的值应大于其测量上限的2/3。
1.9什么是传感器的静态特性？它有哪些性能指标？答：传感器的静态特性是指输入被测量不随时间变化，或随时间变化的很缓慢时，传感器的输出与输入关系。
线性度，灵敏度，迟滞，重复性，精度，零点漂移，温度漂移。
2.6.什么是直流电桥?若按桥臂工作方式不同,可分为哪几种?各自的输出电压如何计算?答:直流电桥:电桥电路的工作电源 E 为直流电源,则该电桥称为直流电桥。
分为单臂电桥，半桥差动，全桥差动。
3.9为什么电容式传感器易受干扰？如何减小干扰？答：输出阻抗高，负载能力差。
电容式传感器的容量受其电极的几何尺寸等限制，一般为几十到几百皮法，使传感器输出阻抗很高。
措施：屏蔽和接地；增加初始电容值，降低容抗；导线间距离要远，线要尽可能短；尽可能一点接地，避免多点接地。
设计要点：①减小环境温度，湿度等变化所产生的误差，保证绝缘材料的绝缘性能②消除和减小边缘效应③消除和减小寄生电容影响，防止和减小外界干扰④尽可能采用差动式电容传感器。
3.13电涡流传感器有何特点？答：电涡流式传感器具有测量范围大，灵敏度高，结构简单，抗干扰能力强和可以非接触测量等特点。
可用于位移测量，振幅测量，厚度测量，转速测量，涡流探伤。
3.14.利用电涡流传感器测量板材厚度的原理是什么?答:原理:当金属板得厚度变化时,将使传感器探头与金属板间的距离改变,从而引起输出电压的变化。
通常在被测板的上、下方各装一个传感器探头,其间距离为D,而它们与板的上、下表面分别相距x1和x2,这样板厚t=D-(x1+x2), ,当两个传感器在工作在工作时分别测得x1和x2,转换成电压值后相加。
自动检测与转换技术课后作业参考答案
第一章作业答案2-3何谓真空度？某点的真空度为0.4×105Pa ，其绝对压力和相对压力分别是多少？ 答：绝对压力比大气压小的那部分数值为真空度。
绝对压力=大气压力—真空度=0.6×105Pa 相对压力=—真空度=—0.4×105Pa2-5在图2-12中，液压缸直径150D mm =，活塞直径100d mm =，负载50000F N =。
若不计油液自重及活塞或缸体重量，求a) 、b)两种情况下的液压缸内部的油液压力。
解：a)列活塞受力平衡式：柱pA F =，则MPa d F A F p 66221037.6101004500004⨯=⨯⨯===-ππ柱b) 列缸体受力平衡式：缸环pA pA F =+，则MPa d F A F p 66221037.6101004500004A -⨯=⨯⨯===-ππ环缸2-6如图2-13所示的液压装置中，已知120d mm =，250d mm =，180D mm =，2130D mm =，130/min q L =。
求1υ、2υ和2q 各是多少？解：s m A qv /106.0)2080(4601030223111=-⨯⨯⨯==-π在大小缸活塞之间，根据连续性方程可知：22221144D v D v ππ= 则有：s m v /04.0106.013080222=⨯=s m d D v q /105.410)50130(404.0)(434622222222--⨯=⨯-⨯⨯=-⨯⨯=ππ第三章作业答案3-9 图3-20中，若不计管路压力损失，试确定如图所示各工况下，泵的工作压力p （压力表的读数）各为多少？（已知图c 中节流阀的压差为Δp ）答：0=p ；AFp =；p p ∆=；0=p 3-11 某液压泵的工作压力为5MPa ，转速为1450r/min ，排量为40mL/r ，容积效率为0.93，总效率为0.88，求泵的实际输出功率和驱动该泵所用电动机的功率。
检测与转换技术-第11章 设计自动测试系统的几个问题
反馈式温度补偿的关键问题有二： （1）如何将测试系统输出零点α 0（T）、灵敏α1（T）通过A 0、 A 1、B 0、B 1测量出来，并且变换成电压信号U
f a 0、U f a 1。
(2)如何用K 0、K 1输出，通过D 0、D 1产生控制作用，自动改
变α 0（T）、α1（T），以达到自动补偿环境温度T对α 0（T）和α1 （T）的影响。
所谓屏蔽，就是用一个个金属罩将信号源或测量电路包起来，使信号 不受外界电磁信号的干扰。 如果信号接地或接大地，屏蔽也就接地或接大地，如果信号不接地或 大地，则屏蔽接地或接大地便毫无意义。 若屏蔽线连接传感器、测量电路和显示器时沿槽路、管道、板壁、机 架等处有较长的敷设线段，被称作大地（槽路、管道、机架、板壁）的电 位是不同的。这些地电位差通过电容流过电流，沿着①－②－③－①或① －③－④－⑤－①回路，电流并未经过信号线，而只在屏蔽层内流通，从
二、温度补偿原理
（一）并联式温度补偿原理 并联式温度补偿原理就是人为地附加一个温度补偿环节，该补偿环 节与被补偿自动测试系统 (或组成环节) 并联，目的是使被补偿后的自动 测试系统静特性基本上不随环境温度变化。
（二）反馈式温度补偿原理
反馈式温度补偿是利用反馈原理，通过自动调整过程，保持自动测 试系统的零点和灵敏度不随环节的温度而变化。
第十一章 设计自动测试系统的几个问题
第一节 传感器的选择 第二节 非线性特性线性化 第三节 温度补偿技术 第四节 智能化技术 第五节 可靠性问题 第六节 抗干扰技术
第一节 传感器的选择
一、对传感器的要求
1．技术指标要求 （1）静态特性要求。线性度及测量范围、灵敏度、分辨率、精确度和重复性等。 （2）动态特性要求。快速性和稳定性等。
19春地大《检测与信号处理技术》在线作业二
(单选题)1: 哪些属于超声波流量计的主要优点()。
A: 均为线性特性B: 可以实现非接触测量C: 精度很高标准解答:(单选题)2: 哪些不是电磁流量计的优点()。
A: 响应速度快B: 应用范围广C: 动态范围不受限制D: 以上全对标准解答:(单选题)3: 不属于负温度系数热敏电阻NTC的优点的是()。
A: 温度系数高B: 连接导线的阻值几乎对测温没有影响C: 非线性严重，需线性化处理标准解答:(单选题)4: 哪些属于常用的容积式流量计()。
A: 活塞式流量计B: 刮板式流量计C: 腰轮流量计D: 以上全对标准解答:(单选题)5: 哪些属于电阻应变片的结构()。
A: 敏感栅B: 基底C: 覆盖层D: 以上全对标准解答:(单选题)6: 热电偶测温时要进行冷端温度补偿，有哪些补偿方法()。
A: 计算修正法B: 冷端补偿器法C: 冷端的延伸D: 以上全对标准解答:(单选题)7: 关于模拟法的特点描述错误的()。
A: 简单B: 经济C: 目前在有些场合仍然被采用D: 它是目前最好的测量频率的方法标准解答:(单选题)8: 哪些不属于靶式流量计的特点()。
A: 结构复杂B: 结构简单C: 安装维护方便D: 不易堵塞标准解答:(单选题)9: 不符合热电阻测温的特点的有()。
A: 测量必须借助外加电源B: 测量时，将电流加入热电阻，通过测量电阻两端的电压，推导出电阻值C: 感温部分是很小的焊点，所以一般测量的是某点的温度D: 感温部分的尺寸比较大，一般测出的是该空间的平均温度。
标准解答:(单选题)10: 非接触式测温仪表特点描述错误的是()。
A: 检测部分与被测对象不直接接触B: 不破坏原有温场C: 便于对运动物体测量D: 容易破坏原有温场标准解答:(单选题)11: 差压式流量计特点描述不准确的是()。
A: 测量方法复杂B: 工作可靠C: 适应性强D: 使用寿命长标准解答:(单选题)12: 哪些不属于转子流量计的优点()。
测试技术与信号处理(第三版)课后习题详解
测试技术与信号处理习题解答第一章 信号的分类与描述1-1 求周期方波（见图1-4）的傅里叶级数（复指数函数形式），划出|c n |–ω和φn –ω图，并与表1-1对比。
解答：在一个周期的表达式为00 (0)2() (0)2T A t x t T A t ⎧--≤<⎪⎪=⎨⎪≤<⎪⎩积分区间取（-T/2，T/2）00000002202002111()d =d +d =(cos -1) (=0, 1, 2, 3, )T T jn tjn tjn t T T n c x t et Aet Ae tT T T Ajn n n ωωωππ-----=-±±±⎰⎰⎰所以复指数函数形式的傅里叶级数为001()(1cos )jn tjn tnn n Ax t c ejn en ∞∞=-∞=-∞==--∑∑ωωππ，=0, 1, 2, 3, n ±±±。
(1cos ) (=0, 1, 2, 3, )0nI nR A c n n n c ⎧=--⎪±±±⎨⎪=⎩ππ21,3,,(1cos )00,2,4,6,n An A c n n n n ⎧=±±±⎪==-=⎨⎪=±±±⎩πππ1,3,5,2arctan 1,3,5,200,2,4,6,nI n nR πn c πφn c n ⎧-=+++⎪⎪⎪===---⎨⎪=±±±⎪⎪⎩图1-4 周期方波信号波形图没有偶次谐波。
其频谱图如下图所示。
1-2 求正弦信号0()sin x t x ωt =的绝对均值x μ和均方根值rms x 。
解答：00002200000224211()d sin d sin d cos TTT Tx x x x x μx t t x ωt t ωt t ωt T T T T ωT ωπ====-==⎰⎰⎰rmsx ==== 1-3 求指数函数()(0,0)atx t Ae a t -=>≥的频谱。
检测与转换技术课后习题和例题解答
检测与转换技术课后习题和例题解答检测与转换技术课后习题和例题解答第1章 传感器技术基础传感器技术基础 练习题（共练习题（共2页）页）一、填空题（每空3分，共60分，11至12不计分，课后完成）不计分，课后完成）1、传感器是一种以一定的、传感器是一种以一定的 精确度精确度 把被测量转换为与之有确定对应关系的、便于应用的另一种量的便于应用的另一种量的 测量装置测量装置2、传感器由两部分组成：、传感器由两部分组成： 敏感软件敏感软件 以及以及 转换软件转换软件3、传感器的作用是： 信息的收集信息的收集 、 信息数据的转换信息数据的转换 以及以及 控制信息的采集制信息的采集 。
4、传感器按输出信号可分为、传感器按输出信号可分为 开关开关 式、模拟式以及式、模拟式以及 数字数字 式5、输出变化量与输入变化量的、输出变化量与输入变化量的 比值比值 称为灵敏度。
如图：称为灵敏度。
如图： 虚 线的灵敏度高。
敏度高。
6、传感器的输入输出特性曲线接近于、传感器的输入输出特性曲线接近于 直线的长度直线的长度 称为线性度。
如图：称为线性度。
如图： 虚 线的灵敏度线的灵敏度低。
低。
7、传感器正反行程、传感器正反行程 的不一致程度的不一致程度 称为迟滞。
如图，称为迟滞。
如图， 虚 线的迟滞大。
大。
8、多次重复测试的曲线的、多次重复测试的曲线的 重合的程度重合的程度 称为重复性。
如图，称为重复性。
如图， 虚 线的重复性较差。
重复性较差。
9、指被测量为稳定值时传感器输入与输出的关系称为传感器的、指被测量为稳定值时传感器输入与输出的关系称为传感器的 静态静态静态 特性。
特性。
指被测量为动态值时传感器输入与输出的关系称为传感器的指被测量为动态值时传感器输入与输出的关系称为传感器的 动态动态动态 特性。
特性。
特性。
10、分析动态特性的两种方法是、分析动态特性的两种方法是 阶跃响应阶跃响应 法和法和 频率响应频率响应 法V I V O 迟滞曲线迟滞曲线 V IV O 重复性曲线重复性曲线V I V O 线性度曲线线性度曲线 V I V O 灵敏度曲线灵敏度曲线的正弦信号输与频率之为阶跃函数时随时间二、简答题（每题20分，共20分）分）什么是传感器，其定义具体应包含哪些方面？什么是传感器，其定义具体应包含哪些方面？分）三、计算题（每题20分，共20分）如图，设曲线Y2和Y3的交点为A，在0≤X≤Ax区间内，（1）作两曲线Y2及Y3的端点连线拟合直线Y。
《检测与转换技术》试卷A含答案
《检测与转换技术》试卷A一、选择题（本题共12题，每格2分，共24分）1.概率密度函数提供了随机信号( )的信息。
A.沿频率轴分布B.沿幅值域分布C.沿时域分布D.沿尺度分布2.非周期信号的频谱是( )A.连续的B.离散的C.基频的整数倍D.脉冲函数3.半导体应变片具有( )等优点。
A.灵敏度高B.温度稳定性好C.可靠性高D.接口电路复杂4.常用于测量大位移的传感器有( )A.感应同步器B.应变电阻式C.霍尔式D.涡流式5.结构型传感器是依靠传感器( )的变化实现信号变换的。
A.材料物理特性B.体积大小C.结构参数D.电阻值6.阻抗头是测量振动系统( )的拾振器。
A.振动位移B.振动加速度C.激振力D.激振力及其响应7．下列被测物理量适合于使用红外传感器进行测量的是（）A．压力 B．力矩 C．温度 D．厚度8．按照工作原理分类，固体图象式传感器属于（）A．光电式传感器 B．电容式传感器 C．压电式传感器 D．磁电式传感器9．利用相邻双臂桥检测的应变式传感器，为使其灵敏度高、非线性误差小（）A．两个桥臂都应当用大电阻值工作应变片B．两个桥臂都应当用两个工作应变片串联C．两个桥臂应当分别用应变量变化相反的工作应变片D．两个桥臂应当分别用应变量变化相同的工作应变片10．固体半导体摄像元件CCD是一种（）A．PN结光电二极管电路 B．PNP 型晶体管集成电路C．MOS型晶体管开关集成电路 D．NPN型晶体管集成电路11．在采用限定最大偏差法进行数字滤波时，若限定偏差△Y≤0.01，本次采样值为0.315，上次采样值为0.301，则本次采样值Yn应选为（）A．0.301 B．0.303 C．0.308 D．0.31512.对压电式加速度传感器，希望其固有频率( )A.接近零B.尽量低些C.尽量高些D.任意二、填空题（本题共12题，每格1分，共12分）1.动态标定的目的，是检验测试传感器的指标。
2.传感器的频率响应特性，必须在所测信号频率范围内，保持条件。
检测与转换技术习题集答案
检测与转换技术习题第1章绪论、检测与转换技术的理论基础一、单项选择题1．一块量程为800℃，2.5级测温仪表，现要测量500℃的温度,其相对误差为【 B 】A．20℃ B．4％ C．1.6％ D．3.2％2．某温度仪的相对误差是1%，测量800℃炉温时，绝对误差是【 D 】A．0.08℃ B．8％ C．0.8℃ D．8℃3．漂移是指在输入量不变的情况下，传感器输出量随（）变化【 D 】A．温度 B．电压 C．电流 D．时间4．下列四个选项中，关于相对误差特征正确的是【 D 】A．大小与所取单位有关 B．量纲与被测量有关C．不能反映误差的大小和方向 D．能反映测量工作的精细程度5．下面哪一种情况可能会产生随机误差【 D 】A．测量人员的粗心大意 B．检测装置的指示刻度不准C．许多因素的微小变化之和 D．传感器的不稳定6．某量程为1000Kg的秤，相对误差是1%，则测量10Kg重物的绝对误差是【 C 】A 1KgB 10％C 0.1KgD 10Kg7. 属于传感器动态特性指标的是【 D 】A．重复性 B．线性度 C．灵敏度 D．固有频率8. 下列技术指标中，描述传感器静态特性的是【 C 】A．阶跃特性 B. 频率特性 C. 线性度 D. 时间常数9．精确度是反映检测系统误差和( )误差的综合评定指标。
【 D 】A．静态 B．动态 C．附加 D．随机10. 在选择压力表量程时，必须考虑到留有充分的余量。
一般在被测压力较稳定的情况下，最大压力值不应超过压力仪表满量程的【 C 】 A．1/3 B．2/ 3 C．3/4 D．满量程11．下面不是系统误差产生的主要原因的是【 B 】A．检测装置指示刻度不准 B．测量人员粗心大意C．测量原理方法不当 D．测试环境的变化二、多项选择题1．下列哪几项属于随机误差的特性【ABCE 】A．有界性 B．单峰C．对称性 D．替代性E．抵偿性三、填空题1．运算⨯-∆=δmin max max L y y L 100%是计算传感器 的公式。
信号检测与转换技术 课后题
第1章信号检测与转换技术概述思考题1.自动检测与转换系统的基本组成是什么？检测是指通过各种科学的手段和方法获得客观事物的量值；转换则是通过各种技术手段把客观事物的大小转换成人们能够识别、存贮和传输的量值。
一个典型的检测与转换系统基本组成如下：2.简述心电信号检测系统的基本组成及各部分功能。
3.简述工业检测技术涉及的主要物理量有哪些？工业检测技术涉及主要内容包括：热工量：温度、压力（压强）、压差、真空度、流量、流速、物位、液位等。
机械量：直线位移、角位移、速度、加速度、转速、应变、力矩、振动、噪声、质量（重量）等。
几何量：长度、厚度、角度、直径、间距、形状、粗糙度、硬度、材料缺陷等。
物体的性质和成分量：空气的湿度（绝对、相对）；气体的化学成分、浓度；液体的粘度、浊度、透明度；物体的颜色等。
状态量：工作机械的运动状态（启停等）、生产设备的异常状态（超温、过载、泄漏、变形、磨损、堵塞、断裂等）。
电工量：电压、电流、电功率、电阻、电感、电容、频率、磁场强度、磁通密度等。
4.检测仪表和检测系统的技术性能有哪些？有什么含义？如何测量或计算？5.测量误差来源有那些？按误差出现的规律，测量误差分哪几类？系统误差：简称系差，是按某种已知的函数规律变化而产生的误差。
随机误差：简称随差，又称偶然误差，它是由未知变化规律产生的误差，具有随机变量的一切特点，在一定条件下服从统计规律，因此经过多次测量后，对其总和可以用统计规律来描述，可以从理论上估计对测量结果的影响。
粗大误差：是指在一定的条件下测量结果显著地偏离其实际值时所对应的误差，简称粗差。
6.传感器的基本组成是什么？简述各部分主要功能。
敏感元件（弹簧管、波纹管、膜盒、膜片）能直接感受被测量，并将被测非电量信号按一定对应关系转换为易于转换为电信号的另一种非电量的元件。
传感元件（电位器）能将敏感元件输出的非电信号或直接将被测非电量信号转换成电量信号的元件。
转换电路将传感元件输出的电量信号转换为便于显示、处理、传输的有用电信号的电路。
信号与系统第二版课后答案 (3)
信号与系统第二版课后答案第一章简介1.1 信号与系统的定义1.1.1 信号的定义信号是对某一现象或信息的描述，可以是物理量、采样值、传感器输出等。
根据信号的不同特性，可以将其分为连续信号和离散信号。
1.1.2 系统的定义系统是对信号加工与处理过程的描述。
系统可以是硬件电路、算法或计算机软件。
根据系统对信号的作用方式，可以将其分为线性系统和非线性系统。
1.2 信号的分类1.2.1 连续信号与离散信号连续信号是在时间上连续变化的信号，可以用数学函数进行描述。
离散信号则是在时间上呈现离散变化的信号，通常通过采样离散化得到。
1.2.2 有限信号与无限信号有限信号是在有限时间内存在的信号，其持续时间有限。
无限信号则是在无限时间内存在的信号，持续时间可以是无限的。
1.3 系统的分类1.3.1 线性系统与非线性系统线性系统满足线性叠加原理，即将输入信号与线性系统的响应相加所得到的输出信号仍然是系统的响应。
非线性系统则不满足线性叠加原理。
1.3.2 因果系统与非因果系统因果系统的输出只与当前和过去的输入有关，不受未来输入的影响。
非因果系统的输出则可能与未来的输入有关。
第二章离散信号与系统2.1 离散信号的表示与性质2.1.1 离散信号的表示离散信号可以通过序列来表示，其中序列是一组按照一定顺序排列的数字。
离散信号可以是有限序列或无限序列。
2.1.2 离散信号的性质离散信号的性质包括幅度、相位、频率、周期性等。
这些性质可以通过变换来描述和分析离散信号。
2.2 离散系统的表示与性质2.2.1 离散系统的表示离散系统可以通过差分方程来表示，其中差分方程描述了输入和输出之间的关系。
离散系统也可以通过单位脉冲响应来描述，单位脉冲响应是当输入为单位脉冲序列时系统的输出。
2.2.2 离散系统的性质离散系统的性质包括稳定性、因果性、线性性等。
这些性质对系统的行为和性能有重要影响。
2.3 离散系统的频域分析2.3.1 傅立叶变换傅立叶变换是一种将信号从时域转换到频域的方法，可以将信号表示为频率的函数。
检测与转换技术课后部分习题参考答案
《检测与转换技术》课后部分习题参考答案2.4解：利用最小二乘法进行拟合，得拟合直线方程为y=7.984x+0.548灵敏度S=7.984 uε/N线性度γL=(12.065/400)×100%=3.02%滞后量γH=[(252-228)/400]×100%=6%附：参考程序（采用Labview 8.6编程，不要求掌握）1、前面板图2、程序框图3.10解：1）单臂Uo=U/4*S*ε=2mV Su= U/4=1V2）差动半桥Uo=U/2*S*ε=4mV Su= U/2=2V3）差动全桥Uo=U*S*ε=8mV Su= U=4V3.11解：γ=( S*ε/2)×100%=1%∴S=203.12解：ε=F/AE=10-3ΔR=S*ε*R=2×120×10-3Ω=0.24Ω3.13解：ΔR1=ΔR4=S*ε1*R=2×120×1/105Ω=2.29ΩΔR2=ΔR3=-2.29ΩUo=USε=76mV3.14(1)差动全桥如图：(2)=1.3mV3.15解：（1）贴片图和接桥电路如下（2）ε1=ε3=uF/AE=4.77×10-5ε2=ε4=－F/AE=－1.59×10-4ΔR1/ R1=ΔR3/ R3= S*ε1=9.54×10-5 ΩΔR2/ R2=ΔR4/ R4= S*ε2=－3.18×10- 4 Ω（3）=1.24mV（4）可以补偿温度的影响，具体原因见书上48页电桥补偿法，在此不再赘述。
4.9解：S=C0/δ0=εA/(δ0)2=(8.85*10-12*8*10-4)/(10-3)2 F/m=7.08nF/m4.10解：差动：S=2C0/δ0=40pF/mmγ=(Δδ/δ0)2×100%=4%单板：S=C0/δ0=20pF/mmγ=(Δδ/δ0)×100%=20%4.11解：∵γ=(Δδ/δ0)×100%=0.1%∴Δδ=0.001δ0=1um4.12解：C0=εA0/δ0=50×0.03×0.02/0.01 uF=3uFC1=εA1/δ0=50×0.03×(0.02-0.01)/0.01 uF=1.5uF∴ΔC = C0-C1=1.5uF4.13解：1、无云母时，初始电容C0=86.8 pF极板间距减小Δδ时，C1=99.2 pF，ΔC1/ C0=14.29%极板间距增大Δδ时，C2=77.2 pF，ΔC2/ C0=11.06%2、有云母时，初始电容C0=151 pF极板间距减小Δδ时，C1=195 pF，ΔC1/ C0=29.14%极板间距增大Δδ时，C2=125 pF，ΔC2/ C0=17.22%5.11解：定义电压方向上正下负，电流方向自上而下为正。
自动检测与转换技术 课后习题
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。
可参考汽车速度的测量原理
与车轮联动
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) =0.06 n πD(km/h) 。
2020/4/24
7
判定数字仪表位数（续）
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3 3/4位表。
用普通的3 ½ 位DMM测量220V或380V工频电
压时，量程必须选择700V AC档；相比之下，使用 3 3/4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。
分别过1m3/s和 7m3/s点作切线，得到 以Δx 和Δy为边的三角 形，利用下式得到灵 敏度K 。
K dy y dx x
q/（m3/s）
1
7
作图法求灵敏度的过程（续）
y
检测与转换技术考试题
检测与转换技术考试题1. 概述检测与转换技术是一种广泛应用于各个领域的技术，通过对输入信号的检测和转换，将信号转化为人们可以理解和处理的形式。
本文将从不同角度考察相关知识，并提供与之相关的考试题目。
请考生认真阅读并准备答题。
2. 选择题1) 下列哪项不属于检测与转换技术的主要应用领域：a) 无线通信b) 物联网c) 医学诊断d) 机械制造2) 以下哪个设备不属于常见的检测与转换技术设备：a) 传感器b) 执行器c) 放大器d) 激光器3) 以下哪种信号不是通过检测与转换技术进行处理的：a) 模拟信号b) 数字信号c) 脉冲信号d) 平面信号3. 填空题1) 检测与转换技术主要包括信号的_________和_________两个过程。
2) 传感器通过将待测量信号转化为_________形式，实现信号的检测与采集。
3) _________是将检测与转换技术应用于物理量、化学量等领域中的一种实例。
4) 数字信号是一种_________信号，采用了离散的数值表示。
5) _________是检测与转换技术中用于将信号转化为其他形式的关键设备之一。
4. 简答题1) 请简述检测与转换技术在无线通信领域的应用，并举例说明。
2) 传感器是检测与转换技术的核心设备，请简要介绍传感器的工作原理。
3) 数字信号相比模拟信号具有哪些优点？请至少列举三个。
4) 请简要解释执行器在检测与转换技术中的作用，并提供一个实际应用案例。
5. 论述题1) 请阐述检测与转换技术的未来发展趋势，并对其应用前景进行展望。
检测技术与信号处理
答题： A. B. C. D.（已提交）
7.(单选题)单晶半导体材料在某一轴向受到外力作用时，其（）发生变化的现象称为压阻效应。
（A）电压（B）电阻
（C）电流（D）电阻率
答题： A. B. C. D.（已提交）
8.(单选题)应变片不能作为测量( )的传感器。
（A）温度（B）力
（A）静态特性（B）动态特性
（C）负载特性（D）抗干扰特性
答题： A. B. C. D.（已提交）
4.(单选题)线性误差是指测量装置校准曲线与（）的最大偏差。
（A）中值线（B）拟合校准曲线
（C）真值（D）规定直线
答题： A. B. C. D.（已提交）
5.(单选题)（）主要用来描述测量装置对被测量变化的反应能力。
10.(单选题)在基本放大电路中国，输入阻抗高的是( )。
（A）反相放大器（B）差分放大器
（C）运算放大器（D）同相放大器
答题： A. B. C. D.（已提交）
11.(单选题)理想滤波因数 应为（）。
（A）等于1（B）大于1
（C）小于1（D）1～5
答题： A. B. C. D.（已提交）
第六章数据的显示、记录与存储
2.(单选题)测试系统由两个环节串联而成，且环节的传递函数分别为H1（s），H2（s），则该系统总的传递函数为（）。
（A）H1（s）＋H2（s）（B）H1（s）？H2（s）
（C）H1（s）－H2（s）（D）H1（s）/H2（s）
答题： A. B. C. D.（已提交）
3.(单选题)（）一般不用于考查静态测量的测量装置。
（A）1～2（B）3～4
（C）4～5（D）5～6
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第1章信号检测与转换技术概述思考题1.自动检测与转换系统的基本组成是什么？检测是指通过各种科学的手段和方法获得客观事物的量值；转换则是通过各种技术手段把客观事物的大小转换成人们能够识别、存贮和传输的量值。
一个典型的检测与转换系统基本组成如下：2.简述心电信号检测系统的基本组成及各部分功能。
3.简述工业检测技术涉及的主要物理量有哪些？工业检测技术涉及主要内容包括：热工量：温度、压力（压强）、压差、真空度、流量、流速、物位、液位等。
机械量：直线位移、角位移、速度、加速度、转速、应变、力矩、振动、噪声、质量（重量）等。
几何量：长度、厚度、角度、直径、间距、形状、粗糙度、硬度、材料缺陷等。
物体的性质和成分量：空气的湿度（绝对、相对）；气体的化学成分、浓度；液体的粘度、浊度、透明度；物体的颜色等。
状态量：工作机械的运动状态（启停等）、生产设备的异常状态（超温、过载、泄漏、变形、磨损、堵塞、断裂等）。
电工量：电压、电流、电功率、电阻、电感、电容、频率、磁场强度、磁通密度等。
4.检测仪表和检测系统的技术性能有哪些？有什么含义？如何测量或计算？5.测量误差来源有那些？按误差出现的规律，测量误差分哪几类？系统误差：简称系差，是按某种已知的函数规律变化而产生的误差。
随机误差：简称随差，又称偶然误差，它是由未知变化规律产生的误差，具有随机变量的一切特点，在一定条件下服从统计规律，因此经过多次测量后，对其总和可以用统计规律来描述，可以从理论上估计对测量结果的影响。
粗大误差：是指在一定的条件下测量结果显著地偏离其实际值时所对应的误差，简称粗差。
6.传感器的基本组成是什么？简述各部分主要功能。
敏感元件（弹簧管、波纹管、膜盒、膜片）能直接感受被测量，并将被测非电量信号按一定对应关系转换为易于转换为电信号的另一种非电量的元件。
传感元件（电位器）能将敏感元件输出的非电信号或直接将被测非电量信号转换成电量信号的元件。
转换电路将传感元件输出的电量信号转换为便于显示、处理、传输的有用电信号的电路。
7.对某量进行多次重复的等精度测量，测量次数为10次，在不考虑系统误差和粗大误差的情况下，测量结果如下，试求标准误差和极限误差，并写出测量结果表达式。
123.95, 123.45, 123.60, 123.60, 123.87, 123.88, 123.00, 123.85, 123.82, 123.60。
x=；8.已知一组测量数据：1,2,3,4,5500.6,442.4,428.6,370.1,343.1y=。
求其最小二乘线性度。
要求：用C语言或Matlab语言编程求取，给出程序代码和运行结果。
第2章电阻式传感器思考题1.什么是电阻式传感器？电阻应变效应做成的传感器可以测量哪些物理量？电阻式传感器是把位移、力、压力、加速度、扭矩等非电物理量转换为电阻值变化的传感器。
主要包括电阻应变式传感器、热电阻传感器、电位器式传感器和各种半导体电阻传感器等。
电阻应变式传感器是以电阻应变片做为传感元件的电阻式传感器。
电阻应变式传感器由弹性敏感元件、电阻应变片、补偿电阻和外壳组成。
弹性敏感元件受到所测量的力而产生变形，并使附着其上的电阻应变片一起变形。
2.解释应变效应、压阻效应。
试说明金属应变片与半导体应变片的相同和不同之处。
应变效应：导体或半导体材料在外界力的作用下，会产生机械变形，其电阻值也将随着发生变化。
压阻效应：一块半导体材料的某一轴向受到一定作用力时，电阻率发生变化。
3.一应变片的电阻0120R=Ω， 2.05S=，用作应变为0.005的传感元件。
求R∆与/R R∆；若电源电压E=3V,求测量电桥的非平衡输出电压U。
4.电阻应变传感器在单臂电桥测量转换电路在测量时由于温度变化产生误差的过程。
电阻应变式传感器进行温度补偿的方法是什么？5. 有一吊车的拉力传感器如题图所示，电阻应变片贴在1R ，2R ，3R ，4R 等截面轴上，已知四个电阻的标称阻值为120Ω，桥路电压2V ，物重m 引起1234,,,R R R R 变化增量为1.2Ω。
请画出应变片电桥电路，计算出测得的输出电压和电桥输出灵敏度，3R ，4R 起什么作用？第3章 电抗式和霍尔传感器思考题1. 电容式传感器的类型有哪些？可以测量那些物理量？有哪些优点和缺点？2. 电容式传感器的转换电路有哪些？3. 已知平板电容传感器极板间介质为空气，极板面积24S cm =，间隙00.1d mm =。
求：传感器的初始电容值；若由于装配关系，使传感器极板一侧间隙0d ，而另一侧间隙为00.01d mm +，此时传感器的电容值。
4. 如题图3.2所示为一开关式全波相敏检波滤波电路，输入已调波()m x t 和载波()y t 如题图3.3所示，画出()o x t ，()x t 的波形。
题图3.2 题图3.35. 霍尔传感器的物理基础是什么？霍尔传感器由哪几部分组成？霍尔传感器有哪些用途？霍尔元件的结构很简单，由霍尔片、引线和壳体组成。
霍尔片是一个半导体四端薄片，几何形状为长方形，在薄片的相对两侧对称地焊上两对电极引出线，其中一对为控制电流端，另外一对为霍尔电势输出端。
霍尔片一般用非磁性金属、陶瓷或环氧树脂封装。
电磁测量：测量恒定的或交变的磁感应强度、有用功率、无功功率、相位、电能等参数；自动检测系统：多用于位移、压力的测量。
6.霍尔集成电路有哪几种？思考题1.什么是光电效应?光电效应的种类有哪些？光电效应分为光电子发射效应、光电导效应和光生伏特效应。
2.常用的光电元件种类有哪些？给出它们的电路符号和典型应用电路。
3.光敏电阻有哪些重要特性，在工业应用中是如何发挥这些特性的？光敏电阻主要用于各种光电控制系统，如光电自动开关门户，航标灯、路灯和其他照明系统的自动亮灭，自动给水和自动停水装置，机械上的自动保护装置，照相机自动曝光装置，光电计数器，烟雾报警器，光电跟踪系统等方面。
4.光电传感器控制电路如题图4.1所示，试分析电路工作原理：(1) GP-IS01是什么器件，内部由哪两种器件组成？(2) 当用物体遮挡光路时，发光二极管LED有什么变化？(3) 1R是什么电阻，起什么作用？如果D V最大额定电流为60mA，1R应该如何选择？题图4.1思考题1. 光纤传感器的性能有何特殊之处？主要有哪些应用？光纤传感器与常规传感器相比，最大优点是对电磁干扰的高度防卫，而且可以制成小型紧凑的器件，具有多路复用的能力等，在灵敏度、动态范围、可靠性等方面也具有明显的优势。
光纤传感器可测量位移、速度、加速度、液位、应变、压力、流量、振动、温度、电流、电压、磁场等物理量。
2. 光纤传感器有哪两种类型？光纤传感器调制方法有哪些？sin()t ωϕ=+ΕA①强度调制型(intensity modulated )； ②偏振调制型(polarization modulated )； ③频率调制型(frequency modulated )； ④ 相位调制型(phase modulated )。
3. 在光纤中，要使光纤的入射光在光纤纤芯内全反射，需满足什么条件？写出推导过程。
4. 光纤损耗是如何产生的?它对光纤传感器有哪些影响?光纤在传播时，由于材料的吸收、散射和弯曲处的辐射损耗影响，不可避免的要有损耗，用衰耗系数a 表示，其定义为：每公里光纤对光功率信号的衰减值，可表示为：10lg (/)i oP a dB km P = 式中，i P ：输入光功率值（单位：W ）；o P ：输出光功率值（单位：W ）。
如果某光纤的衰耗系数3/a dB km =，则0.3/102i o P P ==，意味着，经过一公里的光纤传输后，其光功率信号减少了一半。
5.求光纤11.46N=，2 1.45N=时的NA值；如果外部的01N=，求光纤的临界入射角。
第6章 信号放大技术思考题1. 常见的噪声干扰有哪几种?如何防护？(1) 机械干扰(2) 湿度及化学干扰 (3) 热干扰(4) 固有噪声干扰 (5) 电、磁噪声干扰2. 屏蔽有几种形式?各起什么作用?屏蔽可以分为下列三类：静电屏蔽（electrostatic shielding, ），电磁屏蔽（electromagnetic shielding ），磁屏蔽（magnetic shielding ）。
3. 接地有几种形式?各起什么作用?4. 测量放大器的特点是什么？什么条件下使用它？仪用放大器是一种精密的差动电压增益器件。
它的特点是：高输入阻抗，低偏置电流，低失调和低漂移，高共模抑制比，平衡的差动输入和单端输出。
它特别适合在比较恶劣的环境下作精密测量用，它的主要用途是作传感器的信号放大，或用作迭加有共模信号的差模小信号的前置放大。
5. 隔离放大器有什么隔离措施？隔离的目的是什么？如果要求输入电路与输出电路和电源之间实现电流或电阻的隔离或者当共模电压很高的时候，则应采用隔离放大器。
铁芯 解调器调制器A 1A 2oU 1i U 2i U 铁芯载波调制放大器U out光电耦合器构成的隔离放大器6. 试计算以下放大电路的放大倍数。
U oU 2100R K=o101R K=题图6.1a 题图6.1b分别求出题图6.1a 的21oU U U -、题图6.1b 的o gU U7. 什么是共模抑制比？题图6.2中，已知电桥电源电压V=5V ，R=100Ω，x R 为100Ω应变片，其灵敏度系数为2，应变为0.005，测量放大器AD612共模抑制比为120dB ，试计算测量放大器AD612的输出电压o U .题图6.2第7章 信号滤波技术思考题1. 要对信号作以下处理，使之分别满足下列要求，试选择合适的滤波电路(低通、高通、带通、带阻) ① 信号频率为1kHz 至2kHz 为所需信号 ② 抑制50 Hz 电源干扰。
③ 低于5kHz 为所需信号。
④ 高于200 kHz 信号为所需信号。
2. 画出理想的低通、高通、带通和带阻滤波器的幅频特性。
3. 试求出题图7.1a 、7.1b 所示电路的传递函数，指出它们为什么类型的滤波电路。
iU iU 1R 2R 1C 3R oU 1R 2R 1C 3R oU(a) (b)4. 设二阶压控高通滤波器和一阶高通滤波器的如图7.2a 、7.2b所示，它们的通带增益和特性频率都相同，若Aup=2，f0=10 kHz ，试分别计算两图的100kHzuf A = 和100Hzuf A = 。
R RCC 1R fR iU oU AAQ=8Q=3Q=1Q=0.8Q=0.5fiU CR1R fR oU AA f阻带通带(a) (b)题图7.2第8章信号转换技术思考题1.试设计一窗口比较器，使输入信号在-4V～+3V之间输出高电平，若输入信号超过这一信号时输出低电平，要求画出电路图。