检测技术复习题

《自动检测技术》习题集及部分参考答案

第一章 传感器和测量的基本知识

§1-1 测量的基本概念

复习思考题

1．测量的定义及其内容是什么？ 2．直接测量和间接测量的定义是什么？

3．直接测量的方法有几种方法？它们各自的定义是什么？ 4．仪表精度有几个指标？它们各自的定义是什么？（学习指导p1） 5．仪表分辨力的定义是什么？ 考试题

1．测量是借助 和 ，通过 和 ，取得被测对象的某个量的大小或符号；或者取得 与 之间的关系。（专用技术；设备；实验；计算；一个变量；另一变量）

2． 测量是将被测量与 通过专用的技术和设备进行 。获得被测量对比 。表示测量结果时，必须注明 。（同性质的标准量；比较；标准量倍数；标准量x0的单位）

3． 直接测量是从事先 上读出被测量的大小。间接测量是利用 与 之间的函数关系，先测出 ，再通过相应的函数关系， 被测量的数值。（分度好的表盘；被测量；某种中间量；中间量；计算出）

4． 直接测量方法中，又分 ， 和 。（零位法；偏差法；微差法） 5． 零位法是指 与 在比较仪器中进行 ，让仪器指零机构 ，从而确定被测量等于 。该方法精度 。（被测量；已知标准量；比较；达到平衡（指零）；已知标准量；较高）

6． 偏差法是指测量仪表用 相对于 ，直接指出被测量的大小。该法测量精度一般不高。（指针、表盘上刻度线位移）

7． 微差法是 和 的组合。先将被测量与一个 进行 ，不足部分再用 测出。（零位法；偏差法；已知标准量；比较；偏差法）

8． 测量仪表指示值 程度的量称为精密度。测量仪表指示值有规律地 程度的量称为准确度。（不一致；偏离真值）

9． 测量仪表的精确度简称 ，是 和 的总和，以测量误差的 来表示。（精度；精密度；准确度；相对值）

10． 显示仪表能够监测到被测量 的能力称分辨力。（最小变化）

§1-2 传感器的一般特性

复习思考题

1．试述传感器的定义及其在检测中的位置。 2．传感器静态特性和动态特性的定义是什么？ 3．传感器静态特性的技术指标及其各自的定义是什么？ 考试题

1．传感器是 与被测对象接触的环节，它将被测量转换成与 的 的机构。它是检测和控制中最关键的部分。（最初；被测量有确定对应关系；电量）

2．通常用传感器的 和 来描述传感器输出-输入特性。（静态特性；动态特性） 3．传感器静态特性的主要技术指标包括 、 、 和 。（线性度；灵敏度；迟滞；重复性）

4．传感器测量动态信号时，其输出反映被测量的 和被测量变化 的能力称动态特性。（大小；波形）

5．传感器线性度是指实际输出-输入特性曲线与理论直线之间的 与输出 。（最大偏差；满度值之比）

6．传感器灵敏度是指稳态标准条件下， 与 之比。线性传感器的灵敏度是个 。（输出变化量；输入变化量；常数）

7．传感器迟滞是指传感器输入量增大行程期间和输入量减少行程期间， 曲线 。（输入-输出；不重合程度）

8．传感器的重复性是指传感器输入量在同一方向（增大或减小）做全程内连续 所得输出-输入特性曲线 。（重复测量；不一致程度）

9．传感器变换的被测量的数值处在 状态时，传感器的 的关系称传感器的静态特性。（稳定；输入-输出）

§1-3 传感器中的弹性敏感元件

复习思考题

1．传感器由那两个部分组成？各自的定义是什么？ 2．机械弹性元件的输入和输出各是什么？

3．弹性元件的弹性特性用什么表示？各自的定义是什么？ 4．弹性元件形式上分那两类？ 考试题

1．传感器一般由 元件和 元件两部分组成。（敏感；传感）

2．传感器中的敏感元件是指 被测量，并输出与被测量 的元件。（直接感受；成确定关系的其它量）

3．传感器中传感元件是指感受由 输出的、与被测量成确定关系的 ，然后输出 的元件。（敏感元件；另一种非电量；电量）

4．传感器的机械弹性敏感元件中，它们输入的是 、 、 和 等各种非电量，它们的输出是弹性元件本身的 ，如 、 和 。（F（力）；P（压力）；M（力矩）；T（温度）；变形；应变；位移；转角）

5．传感器中弹性元件的弹性特性是指作用在弹性元件上的 与相应 之间的关系，通常用 或 表示。（力；变形；刚度；灵敏度）

6．传感器中弹性元件的灵敏度是指在 ，弹性元件产生的 。灵敏度大的弹性元件，表明该元件 。（单位力作用下；变形；软，变形大）

7．传感器中的弹性元件，形式上分为变换 的弹性元件和变换 的弹性元件。（力；压力）

第二章 电阻式传感器及应用

§2-1 热电阻

复习思考题

1．什么叫热电阻效应？试述金属热电阻效应的特点和形成的原因。（p22） 2．阐述热电阻式传感器的概念、功能及分类。（学习指导p3）

3．制造电阻体的材料应具备哪些特点？常用热电阻材料有哪几种？（学习指导p3） 4．WZP和WZC各表示什么含义？它们的标准分度表的温度适用范围与百度电阻比各为多少？此表如何使用？（学习指导p3）

5．用热电阻传感器进行测温时，经常采用哪种测量线路？热电阻与测量线路有几种连接方式？通常采用哪种连接方式？为什么？

6．概述热电阻式流量计的工作原理 考试题

1．物质的 随 变化而变化的物理现象，称为热电阻效应。根据这一效应制成的传感器叫 传感器，简称 。（电阻率；温度；热电阻；热电阻）

2．热电阻按其电阻-温度特性的不同可分为：电阻温度系数为 的 热电阻，一般称 ；电阻温度系数为 的 热电阻，一般称 。（正；金属；热电阻；负；半导体；热敏电阻）

3．工业中大量使用的电阻体材料为 、 和 三种，对它们的共同要求是电阻温度系数 且 、电阻率 、化学及物理性能 和工艺性 。（铂；铜；镍；大；稳定；大；稳定；好）

4．工业和计量部门常用热电阻为 和 。(铂热电阻；铜热电阻) 5．在IPS-68中,规定在 ℃到 ℃温度范围内，以铂热电阻作为 传递从 K到 K温度范围内国际实用温标。（-259.34；630.74；标准仪器；13.81；903.89）

6．铂的纯度越高, 越大。其纯度通常用 W（100）=

R100表示，W（100） R0越大，纯度 。工业热电阻要求W（100）= ，标准热电阻要求W（100）≥ 。（电阻率，百度电阻比；越大；越高；1.387~1.390；1.3925 ）

7．我国定型生产的铂热电阻的符号为 ，其标准分度表规定的使用温度范围为 ，百度电阻比W（100）= 。（WZP；-200~650℃和-200~850℃；1.3580±0.010）

8．目前我国生产两种初始电阻值分别为R0= 欧姆与R0= 欧姆的铂热电阻，它们对应的分度号分别为 与 。（10.00；100.00；Pt10、Pt100）

9．填写铂热、铜热电阻比较表 电阻温度特 性 铂热电阻 铜热电阻

10．我国定型生产的铜热电阻的符号为 ，并标准分度表规定的使用温度范围从 ℃到 ℃，百度电阻比W（100）= 。（WZC；-50~150℃；1.428±0.02）

电阻率ρ 电阻温度系 数 a 高温下的物理化学性能 价 格 常用测温范 围

11．目前我国生产两种初始电阻值分别为R0= 欧姆与R0= 欧姆的铜热电阻，它们对应的分度号分别为 与 。（100.00；50.00；Cu100；Cu50）

12．利用热电阻测温的优点是 、 、 和 。 而它的主要缺点是 、 、 。（精度高；适于测低温；远距离多点集中测量；自动检测；结构复杂；体积较大；测温点的温度较困难）

13．用热电阻测温时，经常使用 为测量电路。热电阻与测量电路的接线方法有 、 和 。 前两种接法用于 测量中，后种接法用于 和 。（直流电桥；二线制；三线制；四线制；工业；标准；实验室）

14．热电阻流量计是根据物理学中的 现象制成的，用它可以测量介质的 或 。（介质内热传导；平均流速；流量）

-3电阻应变片

复习思考题

1．说明电阻应变片的组成、规格及分类。（学习指导p5）

2．什么叫应变效应？利用应变效应解释金属电阻应变片工作原理（学习指导p5） 3．电阻丝的应变灵敏系数K0与应变片的灵敏系数K有何异同？（学习指导p6） 4．什么叫横向效应？应变片敏感栅的结构型式与横向效应有和关系？（学习指导p6） 5．试述应变片温度误差的概念、原因和补偿方法。（学习指导p6）

6．为什么应变式传该器大多采用交流不平衡电桥为测量电路？该电桥为什么又都采用半桥和全桥两种方式？（学习指导p6）

7．采用平膜式弹性元件的应变式压力传该器，测量电路为全桥时，试问：应变片应粘贴在平膜片的何处？应变片应如何连成桥路？（学习指导p2-24）

4．拟在等截面的悬臂梁上粘贴四个完全相同的电阻应变片组成差动全桥电路。试问，（1）四个应变片应怎样粘贴在悬臂梁上？（2）画出相应的电桥电路图。

5．图2-29为一直流应变电桥。（注：把图画上）图中E=4V，R1=R2=R3=R4=120Ω，试求： （1）R1为金属应变片，其余为外接电阻。当R1的增量为ΔR1=1.2Ω时，电桥输出电压U0及非线性误差各为多少？

（2）R1、R2都是应变片，且批号相同，感受应变的极性和大小都相同，其余为外接电阻，问能否进行应变测量？

（3）题（2）中，如果R2与R1感受应变的极性和大小相反，且|ΔR1|=|ΔR2|=1.2Ω，问输出电压U0及非线性失真各为多少？

7．一定电压作用下， 与 的关系称为光敏电阻的光电特性。因为它具有 性，光敏电阻不宜做测量元件。（光适量；光通量；非线）

8．每种光导材料制成的光敏电阻，对入射光的 具有选择性。对不同波长的入射光具有 的灵敏度。（光谱；不同）

9．光敏电阻的频率特性中的频率是指 。（光强度变化的频率）

第七章 电势型传感器及应用

§7—1 热电偶

复习思考题

1．解释热电效应、热电势、接触电势和温差电势？ 2．简述热电偶能够工作的两个条件？ 3．什么叫中间导体定律和标准电极定律？ 4．为什么热电偶中多用合金做热电极？

5．目前常用哪三种结构的热电偶？它们各自的特点是什么？ 6．简述热电偶测温原理？

7简述热电偶冷端处理的几种方式及其各自的特点？ 考试题

1．热电偶是用 组成 而成。当两个 处于 ，回路中便产生 。（两种不同半导体或金属；闭合电路；结点；不同温度时；热电动势）

2．热电势的大小仅与 的性质和 有关。热电势由 和温差电动势两部分组成。（导体材料；接触点温度；接触电动势）

3．热电偶有两个 极。测温时，置于被测温度场中的接点称 ，置于恒定温度场中的接点称 。（热电；热端（或工作端，测量端）；冷端（或参考端，自由端）

4．接触电势是互相利用的两种金属中，由于 不同，引起 产生的。 的金属，因 宏观上带正电； 的金属，因 宏观上带负电。（导体自由电子密度；自由电子扩散；电子浓度大；扩散失去电子；电子浓度小；得到电子）

5．温差电势是由于金属 引起 而形成的。 的一端为正极， 的一端为负极。温差电势一般比接触电势小得多。（两端温度不同；热扩散；温度高；温度低）

6．由A、B导体组成的热电偶，当引入第三导体C时，只要 ，则C导体的接入对回路 无影响，这就是中间导体定律。（中间导体的两端温度相同；总热电动势）

7．如果导体C分别与热电偶两个热电极A、B组成热电偶，且保持三个热电偶 分别相同时，则热电偶A、B的热电势 ，称为 。导体C通常用 制作。（两端温度；等于另外两个热电偶热电动势之差；标准电极定律；铂）

8．标准化热电偶国家已定型批量生产，同一型号的具有良好的 ，有统一的 ，并有与之 记录和显示仪表。（互换性；分度表；配套）

9．热电偶按本身结构形式划分有： 热电偶、 热电偶、 热电偶。（普通；铠装；薄膜）

10．普通热电偶的热电极是 金属丝，两热电极之间 ，为了防止有害介质侵蚀，工业上使用的热电偶一般都配有 。（一端焊接在一起两根；用绝缘管绝缘；保护套管）

11．铠装热电偶是将 、 、 组合在一起，经拉伸加工而成坚实的组合体，该元件做得 、 ，易于 适于狭小地点的温度测量。（热电极；绝缘材料；保护套管；很细；很长；弯曲；狭小地点）

12．薄膜热电偶是用真空蒸镀等工艺将 材料沉积在绝缘基片上形成 而成。它的测量端既 又 ，适于微小面积上的温度测量。（热电极；薄膜；小；薄；微小面积上）

13．热电偶的冷端处理方法有： 、 法、 法、 法。（0恒温；计算修正；电桥补偿；冷端延长）

14．0C恒温法是将热电偶的 埋入 的保温瓶中。该法是一个 较高的方法，但是只适用于 。（冷端；0C冰水混合物；准确度；实验室）

15．计算修正法是热电偶的冷端温度保持在某一温度tn条件下，热端温度为t时，测得热电势是 ，用 先查出E（TN，0），则计算得E（t，0C）= 。再用 查 得被测热端温度t值。（E（t，tN）；分度表；E（tN，0）；E（t，tn）+E（tn，0）；E（t，0）；分度表）

0

0

0

0

16．电桥补偿法是当热电偶冷端温度变化时，对热电偶回路提供一个 ，其大小与 因 引起的变化相等，而 相反，达到自动补偿的目的，从而保证 不变。电桥补偿法是利用 电桥的输出电压，自动地补偿热电偶因 变化而引起 的变化。（附加电动势；回路热电动势；冷端tN变化；方向；热电回路输出；不平衡；冷端温度tN；热电动势）

17．冷端延长法是将 用 延长，将冷端引到 、 的地点去。当用于延长的电极的 与原来电极在低温区段的 时，就不会影响测量结果。当然，冷端延长法既不能使冷端温度 ，对热电偶回路内的热电势也 。（热电极（昂贵的热电极）；热电性能相近的导线（廉价的热电极）；低温；变化小；热电特性；热电特性相同或相近；恒0C；不能起温度补偿）

§7—2 光电池

复习思考题

1．解释光生伏特效应？

2．硒、硅光电池的工作原理是什么？

3．试述哂光电池光谱特性特点、硅光电池光电特性的特点？ 4．简述硅光电池温度特性特点？ 考试题

1． 的半导体表面上或 半导体上， 的现象，称为光生伏特效应。（镀有金属膜；相接触的两种不同类型；受光照射产生电动势）

2．光电池是基于 直接将 转换成 的一种有源器件。（光生伏特效应；光能；电能）

3．硒光电池是半透明的 与 接触的结合体，其分界面形成类似半导体PN结的 。它将光生电子、空穴对进行 ，使 集结电子， 集结空穴而产生 。（金属薄膜；P型硒半导体；阻挡层；漂移；金属薄膜；电动势（电位差））

4．硒光电池的 区段与 相近。它的 波长与 的灵敏度波长也相近。（光谱响应；人眼睛；最大灵敏度；人类正常视觉）

5．硅光电池是在N型硅片上渗入 形成一个 PN结附近 激

0

发出光生电子、空穴对时，由PN结 将光生电子、空穴对进行漂移，使PN结两边半导体产生 。（P型杂质；大面积；光照射PN结区；阻挡层；漂移；电动势）

6．硅光电池的光谱 比硒大。它的光照度与短路电流的关系呈 ，光照度与开路电压的关系有 。使用硅光电池做测量变换元件时，最好使其工作在 。它在温度特性是指 与 随 的特性。（光波长；线性；饱和期；接近短路工作状态；短路电流； 开路电压；温度变化）

§7—3压电石英晶体和压电陶瓷

复习思考题

1．什么叫正、逆压电效应和纵向、横向压电效应？ 2．石英晶体X、Y、Z轴的名称及其特点是什么？ 3．简述压电陶瓷的结构及其特性？

4．比较、一下石英晶体和压电陶瓷各自的特点？ 5．压电元件的等效电路及其特点是什么？ 6．电荷放大器的特点是什么？ 7．压电元件的几种变形方式是什么？ 8．压电片叠在一起的特点及连接方式是什么？ 9．简述压电传感器的特点及应用？ 考试题

1．石英晶体和压电陶瓷多晶体具有 、 效应，利用它们的 效应制成了电势型传感器。（正；逆压电；正压电）

2．石英晶体的右旋直角坐标系统中，Z轴称 ，该方向上 压电效应；X轴称 ， 晶面上的压电效应 ；Y轴称 ，沿Y轴方向上的 。（光轴（中性轴）；没有；电轴；垂直于X轴；最显著；机械轴；受力面上不产生电荷）

3．沿石英晶片X轴加力，在力作用的 上，产生 电荷，承纵向压电效应。石英晶体压电式传感器中主要用 效应。它的特点是晶面上产生的 与 呈正比，而与 和 无关。（两晶面；异性；纵向压电；电荷密度；作用在晶面上压强；

晶片厚度；面积）

4．若沿石英晶体Y轴方向加压力，在 不出现电荷，电荷出现在 上，只是 相反，称横向压电效应。（受力的两个晶面上；沿X轴加压力的两个晶面；电荷符号；横向压电效应）

5．压电陶瓷是一种人工制造的 压电材料,它是由无数细微的单晶组成,他们都有自发形成的 。压电陶瓷又叫 。（多晶；单晶；极化方向；铁电体）

６．极化处理前的压电陶瓷材料对外不显 ，各向 ，不具有 。（极化方向；同性；压电特性）

７．极化处理后的压电陶瓷受到沿 的作用力时，其 随之改变，因而在 的平面上将出现电荷量的 。它的大小与压电陶瓷的 和 的大小成正比。（极化方向；剩余极化强度；垂直于极化方向；变化；压电系数；压力）

８．压电陶瓷的压电系数比石英晶体的 。所以采用压电陶瓷制作的压电是传感器，其 较高。但石英晶体的 性是其他压电材料无法比的。（大得多；灵敏度；稳定）

９．压电元件是一个电压很大的信号源，它可以等效一个 和一个 并联的等效电路。测量中要求与其它配接的放大器具有 和 。（电荷源；电容；高输入阻抗；低输出阻抗）

10．电荷放大器十一个 ，高放大倍数的 ，其输出电压至于压电元件 和 有关，而与配接的 无关。（电容负反馈；运算放大器；产生的电荷；反馈电容；电缆分布电容）

11．压电式传感器中，常把两片 的压电片叠在一起，其并联法是两压电片的 粘贴在一起， 在两边电极， 增加一倍，电容也增加一倍；其串联接法是两压电片的 粘在一起，因而上、下两极板的电荷量与 相同，总容量为 一半，输出电压 。（同型号；负极；正电极；电荷量；正极和负极；单片；单片时；增大一倍）

12．压电式传感器的压电元件，接受力和变形方式有 变形、 变形、 变形和 或 变形。其中应用最普遍的是 。（厚度；长度；面剪切；厚度剪切；厚度变形的压缩式和剪切变形的剪切式）

13．压电式传感器不能测量 被测量，更不能测量 。目前多用于 和动态的力或压力的测量。（频率太低的；静态量；加速度）

§7—4 霍尔元件

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