1、檢測與轉(zhuǎn)換技術(shù)復(fù)習(xí)思考題一、誤差理論：1、 儀表精度的指標(biāo)有哪些？檢測裝置的精度包括精密度、準(zhǔn)確度和精確度三個內(nèi)容。1精密度在相同條件下，對同一個量進行重復(fù)測量時，這些測量值之間的相互接近程度即分散程度，它反映了隨機誤差的大小。 2準(zhǔn)確度它表承測量儀器指示值對真值的偏離程度，它反映了系統(tǒng)誤差的大小。 3精確度它是精密度和準(zhǔn)確度的綜合反映，它反映了系統(tǒng)綜合誤差的大小，并且常用測量誤差的相對值表示。 2、 什么叫隨機誤差，它與哪個精度指標(biāo)有關(guān)？隨機誤差的概率分布是什么分布？這種分布具有什么特性？隨機誤差:在相同條件下多次測量同一量時，誤差的大小和符號均按不可確定方式變化，沒有確定的變化規(guī)律，但隨即

2、誤差在多次測量的總體上符合統(tǒng)計規(guī)律，因此可以通過統(tǒng)計學(xué)的方法來研究這些誤差并估計其影響。隨機誤差與精密度有關(guān)。隨機誤差在實踐中最常見的誤差分布是正態(tài)分布。正態(tài)分布隨機誤差有如下性質(zhì)：11）  對稱性：正負誤差出現(xiàn)的機會相同22）  單峰性：誤差為0出現(xiàn)機會最多33）  有界性：隨機誤差絕對值不會超過一定限度44）  抵償性：相同條件下，測量次數(shù)n，正負誤差出現(xiàn)的機會相同，誤差代數(shù)和為03、 測量過程的要素有哪些？測量過程有三要素1、測量單位2、測量方法3、測量儀器4、 簡述傳感器的靜態(tài)特性性能指標(biāo)及其各自的意義？ 靜態(tài)指標(biāo)：被測量穩(wěn)定，變化緩慢（靈敏度，

3、線性度，重復(fù)性）靈敏度：是指傳感器在穩(wěn)態(tài)下輸出變化與輸入變化之比，用K表示。即K=dy/dxy/x式中 x輸入量 y輸出量。線性度：又稱非線性誤差，是指傳感器實際特性曲線與擬合曲線（有時也稱理論直線）之間的最大偏差與傳感器滿量程范圍內(nèi)的輸出之百分比，它可用下式表示，且多取其正直 L=Lmax/(ymax-ymin) ×100%式中Lmax最大非線性誤差 ymax-ymin輸出范圍重復(fù)性：概率正態(tài)分布 （以下是課本的，以上面課件的三個為重）分辨率：是指傳感器能檢出被測信號的最小變化量，是具有量綱的數(shù)。遲滯誤差：又稱為回差或變差，是指傳感器正向特性和反向特性的不一致程度。可用下式表示：

4、H=Hmax/(ymax-ymin) ×100%式中Hmax最大遲滯偏差 ymax-ymin輸出范圍穩(wěn)定性：包含穩(wěn)定度和環(huán)境影響量兩個方面。電磁兼容性：是指電子設(shè)備在規(guī)定的電磁干擾環(huán)境中能按照原設(shè)計要求而正常工作的能力，而且也不向處于同一環(huán)境中的其他設(shè)備釋放超過允許范圍的電磁干擾。可靠性：是反映傳感器和檢測系統(tǒng)在規(guī)定的條件下，在規(guī)定的時間內(nèi)是否耐用的一種綜合性的質(zhì)量指標(biāo)。5、對某液體測量溫度11次。測量序號與測量數(shù)據(jù)如下表所示：測量序號 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11測量數(shù)據(jù)31.0831.1330.9830.0730.9330.6830.6230.9331.0031

5、.1031.11設(shè)在測量前已消除了系統(tǒng)誤差。試判斷在該測量列中是否會有粗大誤差。并寫出測量結(jié)果的正確表達式。（見書本例題13）P15二、電阻傳感器：1、什么叫應(yīng)變電阻效應(yīng)？什么叫熱電阻效應(yīng)？當(dāng)電阻絲在外力作用下發(fā)生機械形變時，其電阻值也相應(yīng)發(fā)生變化，這一物理現(xiàn)象就是應(yīng)變電阻效應(yīng)。幾乎所有物質(zhì)的電阻率都隨其本身溫度的變化而變化，這種現(xiàn)象稱為熱電阻效應(yīng)。2、電阻絲式應(yīng)變片與半導(dǎo)體應(yīng)變片在工作原理上有何區(qū)別？靈敏系數(shù)有何不同？電阻絲式應(yīng)變片的工作原理是應(yīng)變電阻效應(yīng)，而半導(dǎo)體應(yīng)變片的工作原理是壓阻效應(yīng)。（對半導(dǎo)體來說：當(dāng)某一軸向施加一定應(yīng)力，電阻率發(fā)生變化稱為壓阻效應(yīng)，不同類半導(dǎo)體，不同加力方向，壓阻

6、效應(yīng)不一樣。）電阻絲式應(yīng)變片的靈敏度低，而半導(dǎo)體應(yīng)變片的靈敏度高。3、為什么在動態(tài)電阻應(yīng)變儀上除了設(shè)有電阻平衡旋鈕外，還設(shè)有電容平衡旋鈕？答：動態(tài)電阻應(yīng)變儀采用高頻交流電給電橋供電，電橋工作在交流狀態(tài)，電橋的平衡條件為 Z1Z3=Z2Z4或|Z1|Z3|=|Z2|Z4|，j1j3=j2j4 由于導(dǎo)線分布、各種寄生電容、電感等的存在，光有電阻平衡是不能實現(xiàn)阻抗模和阻抗角同時達到平衡，只有使用電阻、電容兩套平衡裝置反復(fù)調(diào)節(jié)才能實現(xiàn)電橋阻抗模和阻抗角同時達到平衡。4、試?yán)L出熱電阻傳感器的三線制測量線路圖，并簡要說明各元件的作用。R2、R3、R4為猛銅精密電阻，它們的電阻溫度系數(shù)十分小，因此可以認(rèn)為是

7、固定電阻。Rt為熱電阻，被安裝在測溫點上。由于元件的誤差等原因，電橋仍存在微小的不平衡，因此必須在電橋中加入Rw調(diào)零電位器。5、1、以阻值R=120、靈敏度K=2的電阻絲應(yīng)變片與限值為120的固定電阻組成電橋拱橋電壓為3V，并假定負載電阻為無窮大，當(dāng)應(yīng)變片的應(yīng)變?yōu)?和2000時，分別求出單臂、雙臂電僑的輸出電壓，并比較兩種情況下的靈敏度。注：在應(yīng)變測量中常用微應(yīng)變表示，它是無量綱的量。對比單臂電橋和雙臂電橋的計算結(jié)果可知，雙臂電橋的靈敏度是單臂電橋的兩倍。2、在材料為鋼的實心圓柱形試件上，沿軸線和圓周方向各粘貼一片電阻 120 的金屬阻應(yīng)變片，如圖所示，把這兩片應(yīng)變片接入差動電橋，已知鋼的泊松

8、比=0.285，應(yīng)變片的靈敏系數(shù)k0=2，電橋電源電壓3V當(dāng)試件受軸向拉伸時，測得應(yīng)變片若R1的電阻變化值R1048 ，試求電橋的輸出電壓。三、電容傳感器：1、 在電容傳感器中加入云母片是起什么作用？增大靈敏度和提高耐壓2、電容傳感器的特點和關(guān)鍵問題是什么？電容傳感器的優(yōu)缺點：13優(yōu)點：1、需要的動作能量低2、可獲得較大的相對變化量3、能在惡劣的環(huán)境條件下工作4、本身發(fā)熱影響小5、動態(tài)響應(yīng)快缺點：1、輸出特性為非線性2、泄漏電容影響較大影響電容傳感器應(yīng)用的關(guān)鍵問題在于：如何消減泄漏電容給測量帶來的影響。傳感器的電容量及其變化量一般是小于泄漏電容量，泄漏電容是由支持構(gòu)件及連接電纜所引起的。這些泄

9、漏電容不僅降低了轉(zhuǎn)換效率，還將引起誤差。將處理信號的電子線路安裝在非常靠近極板的地方可削弱泄漏電容的影響。2、 簡述下圖所示電路工作原理，分別繪出當(dāng)C1=C2及C1<C2時，UA、UB、UF和UG波形圖。差動脈沖調(diào)寬電路 四、電感傳感器1、氣隙式自感傳感器的靈敏度與哪些因素有關(guān)？采取哪些措施可以提高其靈敏度？答：靈敏度K=-（L0/）K與變量有關(guān)，所以K不為常數(shù)。越小，靈敏度越高。采用變氣隙型差動式自感傳感器，其靈敏度K=-（2L0/）提高了一倍。2、何謂零點殘余電壓？說明該電壓的產(chǎn)生原因及消除方法。答：由于次級反向串聯(lián)，因此鐵心位于中央時，輸出應(yīng)為0，但實際上輸出電壓并不為0，而是零點

10、殘余電壓。原因：1、兩次級線圈不對稱2、鐵磁材料磁飽和（引起輸出電壓有高次諧波）3、勵磁電壓波形中含高次諧波 措施：1、提高對稱性2、相敏整流電路3、采用補償電路（圖） 3、簡要說明自感傳感器帶相敏整流的交流電橋電路的工作原理？(上圖為帶相敏整流的交流電橋電路原理圖)3、 渦流傳感器主要分為哪幾類？答：按照電渦流在導(dǎo)體內(nèi)的貫穿情況，渦流傳感器可分為高頻反射式和低頻透射式五、溫度傳感器1、何謂熱電效應(yīng)？回路中熱電勢恒等于零的充分必要條件有哪些？熱電效應(yīng)所產(chǎn)生的熱電勢由哪幾類電勢構(gòu)成？其大小和極性與什么有關(guān)？答：（一）不同性質(zhì)的兩導(dǎo)體A,B組成如圖所示閉合回路，兩結(jié)點分別處于不同溫度，回路中會產(chǎn)生

11、熱電勢，這種現(xiàn)象稱作熱電效應(yīng)。兩導(dǎo)體的組合稱為熱電偶。（二）回路中熱電勢恒等于零的充分必要條件有:1)熱電偶兩電極材料相同2)熱電偶兩結(jié)點溫度相同（三）熱電偶產(chǎn)生的熱電勢由兩種電勢組成：溫差電勢、接觸電勢（四）溫差電勢是指同一導(dǎo)體或半導(dǎo)體在溫度不同的兩端產(chǎn)生的電勢，此電勢只與導(dǎo)體或半導(dǎo)體的性質(zhì)和兩端的溫度有關(guān)。溫差越大則產(chǎn)生的溫差電勢就越大。導(dǎo)體冷熱兩端溫度對換，則所產(chǎn)生溫差電勢的極性相反。 接觸電勢是指兩種不同的導(dǎo)體或半導(dǎo)體在接觸處產(chǎn)生的電勢，此電勢大小和極性與兩種導(dǎo)體或半導(dǎo)體的性質(zhì)及在接觸點的溫度有關(guān)。2、熱電偶為何要進行冷端溫度補償？補償方法有哪幾種？ 答：由于工業(yè)上使用的熱電偶其冷端溫

12、度通常并不是0，因此測量得到的熱電勢如不經(jīng)過修正就輸出顯示，則會帶來測量誤差。測量得到的熱電勢必須通過修正，即冷端溫度補償，才能使被測溫度與熱電勢的關(guān)系符合分度表中熱電偶靜態(tài)特性關(guān)系，以使被測溫度能真實的反映到儀表上來。補償方法：（一）、補償導(dǎo)線（冷端延長線）（二）、冷端溫度校正法（計算修正法）（三）、冰浴法 將冷端置于0的冰水中（四）、熱電偶補償法 加裝補償熱電偶，補償熱電偶材料可以與測量熱電偶相同，也可以是補償導(dǎo)線。（五）、儀表機械零點調(diào)整法 一般儀表在未工作時指針指在零位（機械零點）（六）、補償電橋法 利用不平衡電橋產(chǎn)生的電動勢來補償因冷端溫度變化而引起的熱電動勢變化。3、用鎳鉻-鎳硅熱

13、電偶測量爐溫，而冷端溫度為65，若此時其儀表示值為600，則實際溫度為665，對不對？為什么？答：正確。K型熱電偶，在01000范圍內(nèi)，校正系數(shù)K1，由近似計算校正公式可算得實際溫度為665注意：若是S型熱電偶，在8001300范圍內(nèi)，其校正系數(shù)K=0.55六、磁電傳感器1、 磁電傳感器分為哪幾類，如果不外加電路，它們主要是測量速度量的傳感器，如果想利用磁電傳感器來測量位移和加速度可外加什么電路？磁電傳感器按結(jié)構(gòu)不同分為動圈式與磁阻式速度量經(jīng)積分之后得到位移量，速度量經(jīng)微分之后得到加速度量，所以實際測量中也用來測位移和加速度。S=1，積分，測位移S=2，比例，測速度S=3，微分，測加速度2、

14、說明課本139頁的兩種傳感器是哪一類磁電傳感器，并簡述它們的工作原理(139頁是壓電傳感器，不知道老師用哪本書的- -) 以下是課件的兩個圖，也就這兩種。磁電式速度傳感器工作原理圖1動圈式圖1工作原理: 在永久磁鐵產(chǎn)生的恒定磁場內(nèi)，放置一個可動線圈，當(dāng)線圈在磁場中作直線運動或旋轉(zhuǎn)運動時，所產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢e為 ：這類傳感器的基本形式是速度傳感器，能直接測量線速度或角速度 。圖2磁阻式圖2工作原理: 測量齒輪由導(dǎo)磁材料制成，安裝在被測旋轉(zhuǎn)體上，隨之一起轉(zhuǎn)動，每轉(zhuǎn)過一個齒，傳感器磁路磁阻變化一次，線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的變化頻率(r/s)等于測量齒輪上齒輪的齒數(shù)N和轉(zhuǎn)速的n(r/min)乘積。七、光

15、電傳感器1、 什么叫光電效應(yīng)，分為幾類？光敏電阻利用的是哪一類光電效應(yīng)？答：當(dāng)采用光照射某一物體時，該物體就受到一連串能量為hf的光子所轟擊，其內(nèi)部電子獲得能量并釋放出來的現(xiàn)象，便稱為光電效應(yīng)。 分為：1、外光電效應(yīng) 在光照作用下，物體內(nèi)的電子逸出物體表面向外發(fā)射的現(xiàn)象稱為外光電效應(yīng)。2、內(nèi)光電效應(yīng) 當(dāng)光照射在物體上時，使物體電導(dǎo)率發(fā)生變化，或產(chǎn)生光生電動勢的效應(yīng)叫內(nèi)光電效應(yīng)。光敏電阻利用的是內(nèi)光電效應(yīng)。2、 光電傳感器的主要特性有哪些？簡述它們的含義答：1）伏安特性 伏安特性是指位定光通量照射下，光敏電阻的電壓與光電流之間的關(guān)系。2）光照特性 描述光電流I和光照強度之間的關(guān)系。3）光譜特性 每種半導(dǎo)體材料的內(nèi)光電效應(yīng)對人射光的光譜都具有選擇作用，即每種光敏電阻對不同波長的入射光有不同響應(yīng)靈敏度，而且對應(yīng)最大靈敏度的光波長也不相同。4）響應(yīng)時間和頻率特性 光敏電阻的光電流跟光照之間有一個滯后時間，用時間常數(shù)來描述（即停止光照光電流下降至63%的時間）。5）溫度特性 隨著溫度上升將引起光敏電阻的暗電阻