20xx年電大傳感器與檢測技術(shù)期末考試試題與答案小抄參考(已修改)
2025-10-25 11:31 本頁面
【正文】 專業(yè)好文檔 1 第一章 傳感器基礎(chǔ) ? 說明各部分的作用。 答：一個完整的檢測系統(tǒng)或檢測裝置通常是由傳感器、測量電路和顯示記錄裝置等幾部分組成，分別完成信息獲取、轉(zhuǎn)換、顯示和處理等功能。當(dāng)然其中還包括電源和傳輸通道等不可缺少的部分。下圖給出了檢測系統(tǒng)的組成框圖。 被測量傳感器測量電路電源指示儀記錄儀數(shù)據(jù)處理儀器 檢測系統(tǒng)的組成框圖 傳感器是把被測量轉(zhuǎn)換成電學(xué)量的裝置，顯然，傳感器是檢測系統(tǒng)與被測對象直接發(fā)生聯(lián)系的部件，是檢測系統(tǒng)最重要的環(huán)節(jié)，檢測系統(tǒng)獲取信息的質(zhì)量往往是由傳感器的性能 確定的，因為檢測系統(tǒng)的其它環(huán)節(jié)無法添加新的檢測信息并且不易消除傳感器所引入的誤差。 測量電路的作用是將傳感器的輸出信號轉(zhuǎn)換成易于測量的電壓或電流信號。通常傳感器輸出信號是微弱的，就需要由測量電路加以放大，以滿足顯示記錄裝置的要求。根據(jù)需要測量電路還能進行阻抗匹配、微分、積分、線性化補償?shù)刃盘柼幚砉ぷ鳌? 顯示記錄裝置是檢測人員和檢測系統(tǒng)聯(lián)系的主要環(huán)節(jié)，主要作用是使人們了解被測量的大小或變化的過程。 ，各部分有何意義 ? 依次為主稱（傳感器） 被測量 — 轉(zhuǎn)換原理 — 序號 主稱 —— 傳感器，代 號 C； 被測量 —— 用一個或兩個漢語拼音的第一個大寫字母標記。見附錄表 2； 轉(zhuǎn)換原理 —— 用一個或兩個漢語拼音的第一個大寫字母標記。見附錄表 3； 序號 —— 用一個阿拉伯?dāng)?shù)字標記，廠家自定，用來表征產(chǎn)品設(shè)計特性、性能參數(shù)、產(chǎn)品系列等。若產(chǎn)品性能參數(shù)不變，僅在局部有改動或變動時，其序號可在原序號后面順序地加注大寫字母 A、 B、 C 等，（其中 I、 Q 不用） 。 例：應(yīng)變式位移傳感器： C WYYB20；光纖壓力傳感器： C YGQ2。 ，應(yīng)當(dāng)采用何種測量方法 ? 如何進行 ? 答：測 定穩(wěn)壓電源輸出電壓隨負載電阻變化的情況時，最好采用微差式測量。此時輸出電壓認可表示為 U0，U0=U+△ U，其中 △ U 是負載電阻變化所引起的輸出電壓變化量，相對 U 來講為一小量。如果采用偏差法測量，儀表必須有較大量程以滿足 U0 的要求，因此對△ U，這個小量造成的 U0 的變化就很難測準。測量原理如下圖所示： 圖中使用了高靈敏度電壓表 —— 毫伏表和電位差計， Rr 和 E 分別表示穩(wěn)壓電源的內(nèi)阻和電動勢，凡表示穩(wěn)壓電源的負載， E R1和 Rw 表示電位差計的參數(shù)。在測量前調(diào)整 R1使電位差計工作電流 I1為標準值。然后，使穩(wěn)壓電源負載電 阻 R1為額定值。調(diào)整 RP 的活動觸點，使毫伏表指示為零，這相當(dāng)于事先用零位式測量出額定輸出電壓 U。正式測量開始后，只需增加或減小負載電阻 RL 的值，負載變動所引起的穩(wěn)壓電源輸出電壓 U0 的微小波動值 ΔU，即可由毫伏表指示出來。根據(jù) U0=U+ΔU，穩(wěn)壓電源輸出電壓在各種負載下的值都可以準確地測量出來。微差式測量法的優(yōu)點是反應(yīng)速度快，測量精度高，特別適合于在線控制參數(shù)的測量。 專業(yè)好文檔 2 E E 1R 1RPRwR mR LR r 用微差式測量方法測量穩(wěn)壓電源輸出電壓隨負載的變化 ，當(dāng)被測 位移由 變到 時，位移測量儀的輸出電壓由 減至 ，求該儀器的靈敏度。 解：該儀器的靈敏度為 ?????S mV/mm ，各自的靈敏度如下： 鉑電阻溫度傳感器： /℃ 電橋： 放大器： 100(放大倍數(shù) ) 筆式記錄儀： 求： (1)測溫系統(tǒng)的總靈敏度； (2)記錄儀筆尖位移 4cm 時，所 對應(yīng)的溫度變化值。 解：（ 1）測溫系統(tǒng)的總靈敏度為 ?????S cm/℃ （ 2）記錄儀筆尖位移 4cm 時，所對應(yīng)的溫度變化值為 4 ??t ℃ ，量程均為 0~800℃ ，精度等級分別為 、 級，現(xiàn)要測量 500℃ 的溫度，要求相對誤差不超過 ％ ，選那臺儀表合理 ? 解： 20℃ ，測量 500℃時的相對誤差為 4％； 16℃ ，測量 500℃時的相對誤差為 ％； 12℃ ，測量 500℃時的相對誤差為 ％。因此，應(yīng)該選用 級的測溫儀器。 ?正確度和精密度的含義是什么 ? 它們各反映何種誤差 ? 答： 系統(tǒng)誤差是指在相同的條件下，多次重復(fù)測量同一量時，誤差的大小和符號保持不變，或按照一定的規(guī)律變化的誤差。隨機誤差則是指在相同條件下，多次測量同一量時，其誤差的大小和符號以不可預(yù)見的方式變化的誤差。正確度是指測量結(jié)果與理論真值的一致程度，它反映了系統(tǒng)誤差的大小，精密度是指測量結(jié)果的分散程度，它反映了隨機誤差的大 小。 ? 答：服從正態(tài)分布規(guī)律的隨機誤差的特性有： 對稱性 隨機誤差可正可負，但絕對值相等的正、負誤差出現(xiàn)的機會相等。也就是說 f(δ) δ曲線對稱于縱軸。有界性 在一定測量條件下，隨機誤差的絕對值不會超過一定的范圍，即絕對值很大的隨機誤差幾乎不出現(xiàn)。抵償性 在相同條件下，當(dāng)測量次數(shù) n→∞時，全體隨機誤差的代數(shù)和等于零，即 0lim1 ?????ni in ?。單峰性 絕對值小的隨機誤差比絕對值大的隨機誤差出專業(yè)好文檔 3 現(xiàn)的機會多，即前者比后者的概率密度大，在 δ=0 處隨機誤差概率密度有最大值。 10 次，得到的測量列如下： R1＝ R2＝ R3＝ R4＝ R5＝ R6＝ R7＝ R8＝ R9＝ R10＝ (1)求 10 次測量的算術(shù)平均值 R ，測量的標準誤差 σ 和算術(shù)平均值的標準誤差 s。 (2)若置信概率取 ％ ，寫出被測電阻的真值和極限值。 解： (1)求 10 次測量的算術(shù)平均值 R ，測量的標準誤差 σ和算術(shù)平均值的標準誤差 s。 ??????????????? ??101010121inRRRR ??????????????????? ??????)(919111)(11?22222222210121212iiniinii vvnxxn???? 0 5 7 8 2 ? (2)若置信概率取 ％ ，被測電阻的真值為： ?????? )( sR 極限值為： ?????? )( ?mR 。 答： 如 圖所示，電橋各臂的電阻分別為 R R R R4。 U 為電橋的直流電源電壓。當(dāng)四臂電阻R1=R2=R3=R4=R 時，稱為等臂電橋；當(dāng) R1=R2=R,R3=R4=R’(R≠ R’)時，稱為輸出對稱電橋；當(dāng) R1=R4=R， R2=R3 =R’(R≠R’)時，稱為電源對稱電橋。 R 1 R 2R 3R 4U0UABCD 直流電橋電路 當(dāng)電橋輸出端接有放大器時，由于放大器的輸入阻抗很高，所以可以認為電橋的負載電阻為無窮大，這時電橋以電壓的形式輸出。輸出電壓即為電橋輸出端的開路電壓，其表達式為 專業(yè)好文檔 4 URRRR RRRRU o ))((43214231 3?? ?? (1) 設(shè)電橋為單臂工作狀態(tài)，即 R1為應(yīng)變片，其余橋臂均為固定電阻。當(dāng) R1感受被測量產(chǎn)生電阻增量 ΔR1時，由初始平衡條件 R1R3=R2R4得3421 RRRR ? ，代入式 （ 1） ，則電橋由于 ΔR1產(chǎn)生不平衡引起的輸出電壓為 URRRR RRURRR RU )()()( 1 1221 211221 20 ?????? (2) 對于輸出對稱電橋，此時 R1=R2=R,R3=R4=R’，當(dāng) R1臂的電阻產(chǎn)生變化 ΔR1=ΔR，根據(jù) （ 2） 可得到輸出電壓為 )(4)()( 20 RRURRRR RRUU ????? (3) 對于電源對稱電橋， R1=R4=R,R2=R3
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