自动检测技术及其应用课后答案
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5、若进一步深化研究本题，可考虑将差动变压器的输出经转换电路和接 口电路输入到计算机处理系统。计算机定时采集向日葵生长量的信息，经运 算，在屏幕上显示或打印向日葵的生长趋势的曲线，则该测量装置就更完善 和先进了。有关计算机测控方面的知识请读者参阅有关资料。
向日葵生长量（高度）的测量演示
差动变压器 衔铁承受的重力
2、5mm 4、x=5sin(wt)mm
3题：电焊条药皮测量
圆弧形 电涡流探头 压在电焊条 的药皮表面， 药皮厚度不 够时，电涡 流增大。
药皮
4题：电涡流式测振探头 电涡流式探头
安装 距
离l
电
电
路
路
为了得到较好
的线性度与最大的 测量范围，测振探 头与被测金属的安 装距离l为线性范围 的1/2。
各种振动波形演示
2、由图可知，线性范围为±60KP
y(mA) 20
4题：1、 y 4 16x
2、(讲解)。
3、4mA、20mA、12mA。
4
4、250Ω。
5、输出电压过高。
0
6、(略)。
7、62.5KP
8、电源坏了；变送器损坏；……。
9、(略)
10、(见后）。
1.0 p(MP)
5题：磁滞、右移、变小、变小； 变大、变大、幅值、相反、左移、同相。
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。
例如:当某一数字表最大显示值为 ±1999（不考虑小数点），满量程计数 值为±2000时，则它共有3个整位。最高 位只能显示1，满量程最高位为2，所以 它是3½位表。
14题：(略)。
2、有一测量吊车起吊物质量的拉力传感器（吊钩 秤），R1、R2、R3、R4贴在等截面轴上，组成全桥，桥 路电源为直流6V。请画出测量转换电路。
吊钩秤外形
桥路的邻边电阻受力状态必须相反
3、有一额定荷重为20KN的等截面空心圆柱式荷重
传感器，其灵敏度KF为2mV/V，桥路电压Ｕi为12V，
R1 R2
R4 R3
、RP；
2、右边、变大、变小。 3、交流电源、防止引起极化。
7题: (课堂讲解)。
8题：1、 P U 2 可知：P=160mW；输出电压增加。
R
2、 0～24V
3、UO
Ei
x l
4、
Rx
10103
x l
可知：Rx=3000Ω；UO=12V。
9题：1、 相等、平衡、平衡、温度补偿。 2、 变小、不平衡、调节零点、限幅、左边。 3、 0.02。 4、偏小、气化带走热量、氧化/腐蚀。 5、PTC热敏电阻。 6、（略）。
7题：防身器材
构思一个多功能警棍，希望能够实现：①产生强 烈眩光；②产生30kV（3万伏）左右的高压；③能在 50mm距离内探测出犯罪嫌疑人是否携带枪支或刀具。 请画出该警棍的外形图……
各种防身器材
电击高压发生器
8.汽车、自行车速度及里程的测量
工业或汽车中经常需要测量运动部件的 转速、直线速度及累计行程等参数。现以大 家都较熟悉的自行车的车速及累计公里数测 量为例……
如，一台数字表最大值为2999 ，满量程为3000， 则它是32/3位表；右下图所示的温度数字表最大值为 399，满量程为400，则它是23/4位表。
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33/4位表。
用普通的3½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33/4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。
求……
F
R1
R3
R2
荷重传感器演示
气泡式水平仪的结构及外形
6、密封的玻璃内充入导电液体，中间保留一个小 气泡。玻璃管两端各引出一根不锈钢电极。在玻璃管中 间对称位置的下方引出一个不锈钢公共电极。请……
气泡
气泡
不锈钢电极之间应采用交流（例如50Hz）供电。 若使用直流，会使水分子电离，性能变坏。
利用热丝测量气体流速（流量）
第二章作业
一、选择题： 1、B、D、A 5、A、D
2、C 6、B
3、A、F 7、C
4、A、B 8、D
2题:（讲解）。
3题: 条件不足—差动全桥？差动半桥？(讲解)。
4题：1、查表知：α=0.00385。 2、Rt=100(1+0.00385×50)=119.25Ω。 3、查表知：Rt(50)=119.40Ω。 4、∆R=0.15 Ω；(0.15/119.40)×100%=0.126%。
出租车计价器外形 电动助动车仪表盘外形
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) 。
10题：(略)。
11题：1、还原型、越大； 2、加速吸附/电离、200-300℃、大； 3、降低； 4、升高、右边； 5、污染/腐蚀等； 6、扬声器。
12题：1、
B( 1 1 ) B=4000、T0=25℃、R0=1MΩ；
RT R0e T0 T T1=-30℃、T2=100℃。
Leabharlann Baidu
代入上式可求：R-30=20.9MΩ R100=67.2KΩ 13题：(略)。
7题：1、 y 1 0.6x 0.02 x2 2、(略)
3、 s y x 0.6 0.04 x
4、K1=0.6-0.04×2=0.52；K2=0.6-0.04×8=0.28
8题：(略)。 9题：1、系统；2、系统；3、系统；4、系统；5、系统+随机；
6、系统；7、随机；8、系统；9、系统+随机；10、随机。
5题：1、铂热电阻。 2、-200～960℃ 3、100Ω。 4、84.27Ω、115.40Ω。
5、
U0
E 4
(
R1 R1
R2 R2
R3 R3
R4 R4
)
单臂电桥：UO=0.1925V 分压电路：UO=0.1787V
误差：∆ UO=0.0138V
6题：1、中间位置、相等、R1 R3 R2 R4 或
第一章作业
一、选择题： 1、B，A
2题：(略)
2、B
3、C
4、B，A
5、D
3题：1、200×0.5%=±1℃。 2、1/20×100%=±5%；1/100×100%=±1%。
4题：1、(240×0.6%)/250=0.576%，下近0.5级，应选择0.5级。 2、(240×0.6%)/300=0.480%，下近0.5级，应选择0.2级； (240×0.6%)/500=0.288%，下近0.5级，应选择0.2级。
13、酒后驾车测试仪
酒后驾车易出事故，但判定驾驶员是否喝酒过量带 有较大的主观因素。请你利用学过的知识，设计一台便 携式、交通警使用的酒后驾车测试仪 ……
酒后驾车测试仪的试制
呼气管
酒后驾车测试仪散件
第三章作业
一、选择题： 1、A、C 2、B
2题:（课堂讲解）。
3、B
4、C
5、D
6、D
3题: 1、U0=50mV图(b)可知δ=5mm；δ=5mm图(a)可知∆P=50KP。
2.车轮的钢丝辐条是等间隔排列的，应能给我们带来启示。 设辐条数为p，每产生p个脉冲，就意味车轮转了一圈。对传感 器测得的辐条数脉冲进行计数，可得到累计数Np ，则车轮转过 的圈数N=Np/ p 。我们也可以对气门芯从传感器面前掠过的次 数进行计数，从而也可以得到里程，计算公式请自行推导。
3.传感器可选用电涡流或干簧管、霍尔等传感器。在学习了 本书第四章、第八章、第十章和第十一章后，读者可以考虑多 种设计思路。
10题：1、系统误差； 2、随机误差； 3、粗大误差。
11题：参考例题1-4。
10题：下图是射击弹着点示意图，请你分别说出图 a、b、c各是什么原因造成的，应如何克服？
偏差特别大
弹着点接近 正态分布
弹着点均偏 向右上侧
关于数字表显示位及位数的概念介绍
数字多用表（Digital Multimeter,简称DMM）的显 示位数目前一般为3位～8½位（即8½位，以下同）。具 体地说，有3位、3½位、32/3位、33/4位、4½位、43/4位、 5½位、6½位、7½位、8½位等。最近国外还推出83/4位、 10½位等规格，使数字测量向更高精确度冲刺。数字表 位数的提高涉及稳定性、抗干扰等诸多技术问题，A/D 转换器只是其中的一个环节，能否真正达到额定的精确 度，还必须掌握正确的使用方法。
流为4-20mA。请将下图中的各元器件及仪表正确地连接起来。
Uo 接地
向日葵生长量（高度）的测量仪器
9、请构思一个测量向日葵生长量（高度）的测量仪器。画出 向日葵、两只导向滑轮、细线及固定点、差动变压器、衔铁、测 量转换电路、指针式毫伏表等元器件，应使读者能看清它们之间 的安装关系，并简要说明测试装置的工作原理……
风
内置铂金热丝
利用热丝测量气体流速（流量）
铂金丝接入惠斯登电桥
风
做试验时，可用拇指式小 型灯泡中的钨丝代替铂金丝。
内置加热到上 百度的铂金丝
11、自动吸排油烟机
图2-35为自动吸排油烟机原理框图，请 ……
煤气或油烟被吸入 可燃性气敏传感器不间断地测量厨房中煤气或油烟 的浓度。输出电压与设定值比较，若超标，就令晶闸管 启动吸排油烟机。
传感器在自行车测速及里程测量中的应用
显示器的安装位置
干簧管
N
磁铁
非接触传感器的安装位置
5题：1、0.5级，0～500N量程相对误差： (500×0.5%)/70=3.57% 1.0级，0～100N量程相对误差： (100×1.0%)/70=1.43% 选1.0级，量程范围为0-100N的较好。
6题：1、0.1℃；(0.1/199.9)×100%=0.05%； 2、199.9×0.5%=1.0℃；(1.0/199.9)×100%=0.5%； 3、180.6 ℃； 4、(1.0/180.6)×100%=0.55%； 5、179.6℃～181.6℃。
6题：1、都是利用法拉第电磁感应定律实现转速测量；
a)利用的是自感电动势、b)利用的是感应电动势。n 60 f
2、不需要激励电源，有永久磁铁提供磁路磁场。
z
3、(略） 4、(略）
7题：增大、向上、增大、减小、增大、减小、负值、变慢。
8题:（略）。 9题:（略）。
4、元器件及仪表连线 有一台两线制压力变送器，量程范围为0-1MPa，对应的输出电
一、选择题： 1、D.A 2、C
2题：
第四章作业
3、B 4、C.B 5、D.A 6、A
7、B.C
3题：1、不导电 2、距离小、电涡流大、等效电感小、输出频率大。
4题：1、1.6mm 2、T=20ms，f=50Hz 3、多次谐波的合成 4、2.5mm
6题：1、10mm 3、T=6.25mS；f=160Hz
1、由于植物生长是缓慢的，因此采用能测量微位移的差动变压器式位移 传感器是较合适的。
2、观察向日葵的生长姿态，再考虑质量块(衔铁)、导向轮、细绳及与差 动变压器的相对位置及传动过程是该装置的关键。
3、由于向日葵的生长是单方向的，因此测量转换电路的信号输出可以采 用直流电压表指示。
4、指针式毫伏表可将向日葵的生长量转换成指针的摆动幅度，仪表刻度 可预先用卡尺标定。
向日葵生长量（高度）的测量演示
差动变压器 衔铁承受的重力
2、5mm 4、x=5sin(wt)mm
3题：电焊条药皮测量
圆弧形 电涡流探头 压在电焊条 的药皮表面， 药皮厚度不 够时，电涡 流增大。
药皮
4题：电涡流式测振探头 电涡流式探头
安装 距
离l
电
电
路
路
为了得到较好
的线性度与最大的 测量范围，测振探 头与被测金属的安 装距离l为线性范围 的1/2。
各种振动波形演示
2、由图可知，线性范围为±60KP
y(mA) 20
4题：1、 y 4 16x
2、(讲解)。
3、4mA、20mA、12mA。
4
4、250Ω。
5、输出电压过高。
0
6、(略)。
7、62.5KP
8、电源坏了；变送器损坏；……。
9、(略)
10、(见后）。
1.0 p(MP)
5题：磁滞、右移、变小、变小； 变大、变大、幅值、相反、左移、同相。
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。
例如:当某一数字表最大显示值为 ±1999（不考虑小数点），满量程计数 值为±2000时，则它共有3个整位。最高 位只能显示1，满量程最高位为2，所以 它是3½位表。
14题：(略)。
2、有一测量吊车起吊物质量的拉力传感器（吊钩 秤），R1、R2、R3、R4贴在等截面轴上，组成全桥，桥 路电源为直流6V。请画出测量转换电路。
吊钩秤外形
桥路的邻边电阻受力状态必须相反
3、有一额定荷重为20KN的等截面空心圆柱式荷重
传感器，其灵敏度KF为2mV/V，桥路电压Ｕi为12V，
R1 R2
R4 R3
、RP；
2、右边、变大、变小。 3、交流电源、防止引起极化。
7题: (课堂讲解)。
8题：1、 P U 2 可知：P=160mW；输出电压增加。
R
2、 0～24V
3、UO
Ei
x l
4、
Rx
10103
x l
可知：Rx=3000Ω；UO=12V。
9题：1、 相等、平衡、平衡、温度补偿。 2、 变小、不平衡、调节零点、限幅、左边。 3、 0.02。 4、偏小、气化带走热量、氧化/腐蚀。 5、PTC热敏电阻。 6、（略）。
7题：防身器材
构思一个多功能警棍，希望能够实现：①产生强 烈眩光；②产生30kV（3万伏）左右的高压；③能在 50mm距离内探测出犯罪嫌疑人是否携带枪支或刀具。 请画出该警棍的外形图……
各种防身器材
电击高压发生器
8.汽车、自行车速度及里程的测量
工业或汽车中经常需要测量运动部件的 转速、直线速度及累计行程等参数。现以大 家都较熟悉的自行车的车速及累计公里数测 量为例……
如，一台数字表最大值为2999 ，满量程为3000， 则它是32/3位表；右下图所示的温度数字表最大值为 399，满量程为400，则它是23/4位表。
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33/4位表。
用普通的3½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33/4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。
求……
F
R1
R3
R2
荷重传感器演示
气泡式水平仪的结构及外形
6、密封的玻璃内充入导电液体，中间保留一个小 气泡。玻璃管两端各引出一根不锈钢电极。在玻璃管中 间对称位置的下方引出一个不锈钢公共电极。请……
气泡
气泡
不锈钢电极之间应采用交流（例如50Hz）供电。 若使用直流，会使水分子电离，性能变坏。
利用热丝测量气体流速（流量）
第二章作业
一、选择题： 1、B、D、A 5、A、D
2、C 6、B
3、A、F 7、C
4、A、B 8、D
2题:（讲解）。
3题: 条件不足—差动全桥？差动半桥？(讲解)。
4题：1、查表知：α=0.00385。 2、Rt=100(1+0.00385×50)=119.25Ω。 3、查表知：Rt(50)=119.40Ω。 4、∆R=0.15 Ω；(0.15/119.40)×100%=0.126%。
出租车计价器外形 电动助动车仪表盘外形
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) 。
10题：(略)。
11题：1、还原型、越大； 2、加速吸附/电离、200-300℃、大； 3、降低； 4、升高、右边； 5、污染/腐蚀等； 6、扬声器。
12题：1、
B( 1 1 ) B=4000、T0=25℃、R0=1MΩ；
RT R0e T0 T T1=-30℃、T2=100℃。
Leabharlann Baidu
代入上式可求：R-30=20.9MΩ R100=67.2KΩ 13题：(略)。
7题：1、 y 1 0.6x 0.02 x2 2、(略)
3、 s y x 0.6 0.04 x
4、K1=0.6-0.04×2=0.52；K2=0.6-0.04×8=0.28
8题：(略)。 9题：1、系统；2、系统；3、系统；4、系统；5、系统+随机；
6、系统；7、随机；8、系统；9、系统+随机；10、随机。
5题：1、铂热电阻。 2、-200～960℃ 3、100Ω。 4、84.27Ω、115.40Ω。
5、
U0
E 4
(
R1 R1
R2 R2
R3 R3
R4 R4
)
单臂电桥：UO=0.1925V 分压电路：UO=0.1787V
误差：∆ UO=0.0138V
6题：1、中间位置、相等、R1 R3 R2 R4 或
第一章作业
一、选择题： 1、B，A
2题：(略)
2、B
3、C
4、B，A
5、D
3题：1、200×0.5%=±1℃。 2、1/20×100%=±5%；1/100×100%=±1%。
4题：1、(240×0.6%)/250=0.576%，下近0.5级，应选择0.5级。 2、(240×0.6%)/300=0.480%，下近0.5级，应选择0.2级； (240×0.6%)/500=0.288%，下近0.5级，应选择0.2级。
13、酒后驾车测试仪
酒后驾车易出事故，但判定驾驶员是否喝酒过量带 有较大的主观因素。请你利用学过的知识，设计一台便 携式、交通警使用的酒后驾车测试仪 ……
酒后驾车测试仪的试制
呼气管
酒后驾车测试仪散件
第三章作业
一、选择题： 1、A、C 2、B
2题:（课堂讲解）。
3、B
4、C
5、D
6、D
3题: 1、U0=50mV图(b)可知δ=5mm；δ=5mm图(a)可知∆P=50KP。
2.车轮的钢丝辐条是等间隔排列的，应能给我们带来启示。 设辐条数为p，每产生p个脉冲，就意味车轮转了一圈。对传感 器测得的辐条数脉冲进行计数，可得到累计数Np ，则车轮转过 的圈数N=Np/ p 。我们也可以对气门芯从传感器面前掠过的次 数进行计数，从而也可以得到里程，计算公式请自行推导。
3.传感器可选用电涡流或干簧管、霍尔等传感器。在学习了 本书第四章、第八章、第十章和第十一章后，读者可以考虑多 种设计思路。
10题：1、系统误差； 2、随机误差； 3、粗大误差。
11题：参考例题1-4。
10题：下图是射击弹着点示意图，请你分别说出图 a、b、c各是什么原因造成的，应如何克服？
偏差特别大
弹着点接近 正态分布
弹着点均偏 向右上侧
关于数字表显示位及位数的概念介绍
数字多用表（Digital Multimeter,简称DMM）的显 示位数目前一般为3位～8½位（即8½位，以下同）。具 体地说，有3位、3½位、32/3位、33/4位、4½位、43/4位、 5½位、6½位、7½位、8½位等。最近国外还推出83/4位、 10½位等规格，使数字测量向更高精确度冲刺。数字表 位数的提高涉及稳定性、抗干扰等诸多技术问题，A/D 转换器只是其中的一个环节，能否真正达到额定的精确 度，还必须掌握正确的使用方法。
流为4-20mA。请将下图中的各元器件及仪表正确地连接起来。
Uo 接地
向日葵生长量（高度）的测量仪器
9、请构思一个测量向日葵生长量（高度）的测量仪器。画出 向日葵、两只导向滑轮、细线及固定点、差动变压器、衔铁、测 量转换电路、指针式毫伏表等元器件，应使读者能看清它们之间 的安装关系，并简要说明测试装置的工作原理……
风
内置铂金热丝
利用热丝测量气体流速（流量）
铂金丝接入惠斯登电桥
风
做试验时，可用拇指式小 型灯泡中的钨丝代替铂金丝。
内置加热到上 百度的铂金丝
11、自动吸排油烟机
图2-35为自动吸排油烟机原理框图，请 ……
煤气或油烟被吸入 可燃性气敏传感器不间断地测量厨房中煤气或油烟 的浓度。输出电压与设定值比较，若超标，就令晶闸管 启动吸排油烟机。
传感器在自行车测速及里程测量中的应用
显示器的安装位置
干簧管
N
磁铁
非接触传感器的安装位置
5题：1、0.5级，0～500N量程相对误差： (500×0.5%)/70=3.57% 1.0级，0～100N量程相对误差： (100×1.0%)/70=1.43% 选1.0级，量程范围为0-100N的较好。
6题：1、0.1℃；(0.1/199.9)×100%=0.05%； 2、199.9×0.5%=1.0℃；(1.0/199.9)×100%=0.5%； 3、180.6 ℃； 4、(1.0/180.6)×100%=0.55%； 5、179.6℃～181.6℃。
6题：1、都是利用法拉第电磁感应定律实现转速测量；
a)利用的是自感电动势、b)利用的是感应电动势。n 60 f
2、不需要激励电源，有永久磁铁提供磁路磁场。
z
3、(略） 4、(略）
7题：增大、向上、增大、减小、增大、减小、负值、变慢。
8题:（略）。 9题:（略）。
4、元器件及仪表连线 有一台两线制压力变送器，量程范围为0-1MPa，对应的输出电
一、选择题： 1、D.A 2、C
2题：
第四章作业
3、B 4、C.B 5、D.A 6、A
7、B.C
3题：1、不导电 2、距离小、电涡流大、等效电感小、输出频率大。
4题：1、1.6mm 2、T=20ms，f=50Hz 3、多次谐波的合成 4、2.5mm
6题：1、10mm 3、T=6.25mS；f=160Hz
1、由于植物生长是缓慢的，因此采用能测量微位移的差动变压器式位移 传感器是较合适的。
2、观察向日葵的生长姿态，再考虑质量块(衔铁)、导向轮、细绳及与差 动变压器的相对位置及传动过程是该装置的关键。
3、由于向日葵的生长是单方向的，因此测量转换电路的信号输出可以采 用直流电压表指示。
4、指针式毫伏表可将向日葵的生长量转换成指针的摆动幅度，仪表刻度 可预先用卡尺标定。