现代检测技术基础试题-答案

现代检测技术基础试题——答案

姓名：侯鹏庆学号：1201259专业：检测技术与自动化装置TEL：139********E-mail：2008hpq@

一、阐述仪器线性度的概念，说明有哪些直线拟合方法。阐述回程差、灵敏度和分辨力的概念。

答:

线性度指检测系统输入输出曲线与理想直线的偏离程度，即非线性误差。

直线拟合方法有最小二乘法、端点连线法、最佳直线法。

回程误差指检测系统在正行程和反行程的输入输出曲线不重合的程度。

分辨力指能够检测出的被测量的最小变化量，表征测量系统的分辨能力。灵敏度指测量系统在稳态下输出量的增量与输入量的增量之比，即K=△Y/△X。

二、仪表的精确度等级是怎样规定的？写出计算公式。某测温仪表的测温范围为0--600℃，准确度等级为2.5级；另一测温仪表的测温范围为0--1200℃，准确度等级为1.5级。现欲测量温度为500℃的设备温度，问选哪种测温仪表会更好？计算说明为什么？

答:

精确度(精度)等级规定,仪器在规定条件下,其允许的最大绝对误差值△A与满量程输出Y F.S之比的百分数,用A表示，即:A=△A/Y F.S×100%。表示测量结果的可靠程度。

第一台仪表的最大相对误差为（2.5%×600℃）/500℃=3%，第二台仪表的最大相对误差为（1.5%×1200℃）/500℃=3.6%，二者量程都满足测量要求，所以选第一种仪表。

三、（1）假设你开发一台称重仪，在实验室完成了传感器、放大电路和单片机系统的设计制作，但是没有条件施加标准砝码或标准力对传感器和你的系统进行实际标定，你只有一块可用来测量电压和电流的表(或万用表),在这种条件下你应该首先对仪器的那些指标进行测定?从误差的角度出发,你对你使用的表有何要求?

（2）设传感器误差为0.1%；测量放大电路误差为0.03%；系统采用的A/D转换器为10位，试分析仪器最后能达到的最好精度等级是多少？

答:

（1）通过万用表可以首先对称重仪的零点漂移、重复性、再现性、回程误差几个指标进行测定。

零点漂移的测定：称重仪上不加任何重量，用万用表测量其输出值。如果输出值为零，说明该称重仪没有零点漂移现象，输出值越大，零点漂移现象越严重。

重复性的测定：本称重仪重复性的标定，可用普通砝码（如果没有砝码，可用大小、重量合适的任何物体所代替）和万用表来完成。找一个大小合适的砝码，重复多次放上再取下，由万用表读出每次的输出数值，在95%概率水平内测量结果的最大差值即可用来判定该称重仪的重复性。注意，测量过程中要注意称重仪的量程，所加砝码不能超出量程范围。

再现性的测定：找一组砝码，标好记号，依次放在称重仪上，然后逆顺序依次取下，记录每次放上砝码后万用表的读数以及取下砝码后万用表的读数，绘出输入-输出曲线，按照这种方法，测得多组测量曲线。用上升曲线和下降曲线间的最大偏差判定该称重仪的再现性。

回程误差的测定：找一组砝码，标好记号，依次放在称重仪上，然后逆顺序依次取下，记录每次放上砝码后万用表的读数以及取下砝码后万用表的读数，绘出输入-输出曲线，上升和下降曲线不重合的程度即为回程误差，称其最大差值为回差。

（2）从误差角度看，对使用的仪表有以下几点要求：

线性度好，分辨力尤其是阈值（在系统输入零点附近的分辨力）高，灵敏度高，精确度高，零点漂移小，重复性好，回程误差小以及再现性好，稳定度好，测量范围合适（测量估算值在仪表整个量程的1/3至2/3为最佳），动态特性要好，输出能跟随输入变化做出快速变化。

（3）根据误差合成方法：

e1=0.1%e2=0.03%,e3=1/(210-1)=0.0975%

=0.143%，精度等级为0.2级。

三、画图并说明光电池的下列特性：

答:

（1）开路电压、短路电流与光照度的关系：

开路电压输出：非线性(电压——光强)，灵敏度高

短路电流输出：线性好(电流——光强)，灵敏度低

在开关测量时应该开路电压输出，在现行检测时应该用短路电流输出。

（2）输出电流与负载电阻及光照度的关系：

负载R L的增大线性范围也越来越小。在要求输出电流与光照度成线性关系时，负载电阻在条件许可的情况下越小越好，并限制在适当的光照范围内使用。

四、画图并说明光电二极管与放大器的电流放大连接法、电压放大连接法和阻抗变换连接法。说明各连接法适用于哪些测量情况。

答：

（1）电流放大型：

输出信号与输入光通量成正比，输入阻抗低而响应速度较高并且放大器噪声较低，所以信噪比提高。这些优点使其广泛应用于弱光信号的检测中。

（2）电压放大型：

适用于对线性度要求不太高和灵敏度要求较高的光信号检测中。

（3）阻抗变换型：

电路的时间特性较差，但用在信号带宽没有特殊要求的缓变光信号检测中，可以得到很高的功率放大倍数。此外，用场效应管代替双极性晶体管作前置级，其偏置电流很小，因此适用于光功率很小的场合。

五、（1）怎样测试光敏电阻的好坏？（2）比较光敏电阻、光电池、光电二极管、CCD的异同点。（3）说明选择光电检测器时应注意哪些问题。

答：

（1）测试光敏电阻好坏的办法：

用一黑纸片将光敏电阻的透光窗口遮住，此时万用表的指针基本保持不动，阻值接近无穷大。此值越大说明光敏电阻性能越好。若此值很小或接近为零，说明光敏电阻已烧穿损坏，不能再继续使用。

将一光源对准光敏电阻的透光窗口，此时万用表的指针应有较大幅度的摆动，阻值明显减些此值越小说明光敏电阻性能越好。若此值很大甚至无穷大，表明光敏电阻内部开路损坏，也不能再继续使用。

将光敏电阻透光窗口对准入射光线，用小黑纸片在光敏电阻的遮光窗上部晃动，使其间断受光，此时万用表指针应随黑纸片的晃动而左右摆动。如果万用表指针始终停在某一位置不随纸片晃动而摆动，说明光敏电阻的光敏材料已经损坏。

（2)光敏电阻、光电池、光电二极管、CCD的异同点：

相同点：四种光电检测元件从本质上看都是基于光电效应，在检测系统中起到光电转换的作用。

不同点：光敏电阻是基于内光电效应，光电池和光电二极管是基于外光电效应，CCD是基于电荷耦合。此外各器件的特性参数也有差异：动态性能(即频率响应)，光电二极管最好；光电特性(线性)：光电二极管和光电池较好；灵敏度，光敏电阻较高；长期稳定性，光电二极管和光电池最好。具体的：