自动检测技术及应用

自动检测技术及应用

一、填空

1、光电效应大致可分为三类：（外光电效应）、（内光电效应）、（光生伏特效应）。 2、压电式传感器不能用于测量（静态、频率低）的，用来动态力测量。 3、霍尔元件是由（半导体）材料组成。

4、电涡流的二种条件（1、存在交变磁场 2、导电体处于交变磁场中）。

5、电涡流大小与导体厚度、距离有一定联系……改变（电阻率）表面温度、材料；改变（线圈和导体间的距离）——位移、振动。

6、金属的薄线，磁场垂直于……产生电动势，（霍尔效应）传感器。 7、指标分为（动态）和（静态），动态指标——频率、响应，静态指标——线性度、灵敏度。 8、有一种传感器……（压电效应）……（测量力）。 9、（电阻应变片式）传感器。

10、热电偶中间导体定律，只要第三温度一样大（热电势）。 11、A、BD导体热电偶，导体C只要（两端温度一样）。 二、选择题

1、测试系统的第一个环节……转换成人们熟悉的型号——敏感元件 2、霍尔特斯拉测量——磁场

3、对于港口吊车吊臂深度——超声波

4、热电偶测量中采用补偿导线——选C、温度补偿作用 5、轿车的保护气囊——电容式加速度 6、螺线管螺管式属于——自感 7、超声波转成电信号——压电效应 8、欲探测金属——选最大、最小 9、光敏二极管在处于——反向偏量 三、简答题

1、什么是传感器？画出组成框图？介绍各环节功能？

答：传感器是一种以测量为目的，以一定的精确度把被测量转换为与之有确定对应关系，以便于处理和应用的某种物理的测量装置。

被测量 电量

敏感元件 转换元件 转换电路 敏感元件：它是直接感受被测量并输出与被测量构成有确定关系，更易于转换为某一物理量的元器件。转换元件：敏感元件的输出就是它的输入，它把输入转换成电路参数量。转换电路：上述电路参数接入转换电路，便可转换成电量输出。 2、简要说明电容式传感器的原理？

答：由物理学可知，由两平行板组成的平行板电容器，如果不考虑边缘效应，其电容量为： 其中C= ΣΑ/d ——两极板间介质的介电常数， Σ=Σ0Σr 。A——两极板相互对应的面积，单位为m平方；d——两极板间的距离，单位为m。由式可知，在Σ、 A 、D 三个参量中，改变其中任意一个量均可使电容量 改变，也就是说电容量 C是Σ、 A 、D的函数，这就是电容式传感器的工作原理。

3、用涡流传感器测量金属板厚度需不需要恒温？为什么？

答：需要，因为用涡流测量金属板厚度产生的电涡流只能在金属中产生，金属板厚度产生的涡流强，感应磁场对于探头的磁场是一种抑制作用，金属板厚度与电阻有关，金属板薄电阻大产生的电涡流弱，金属板厚电阻小产生的电涡流强。

4、简述超声波液位计的原理？ 答：是由换能器发出高频超声波脉冲遇到被测介质表面被反射回来，部分反射回波被同一换能器接收，转换成电信号，超声波脉冲以声波速度传播，从发射到接收超声波脉冲所需时间间隔与换能器到被测介质表面距离成正比，由于发射的超声波脉冲有一定的宽度，使得距离换能器较近的小段区域内的发射波与发射波重迭，无法识别不能测量其距离值。

参考试卷

1. 工业检测仪表精度等级常以 D 作为判断仪表精度等级的尺度。

A. 引用误差 B.允许误差 C.相对误差 D.最大引用误差 2、 检测系统的测量不确定度愈小，表明测量 C A.结果与真值愈接近 B.精度愈高 C.测量结果的离散程度越小

3、 应变式压力测量中，为提高灵敏度，全桥测量电路要求 B A. 相邻桥臂的应变片同时受拉应力或压应力

B. 相对桥臂的应变片同时受拉应力或压应力C. 无特定要求 4、在流量检测仪表中，不需要直管段的体积流量计是 B A.差压式流量计 B.容积式流量计 C.速度式流量计 5、电磁流量计适用于 A 流体。 A.导电 B.各种导电与不导电 C.不导电

1、 自动检测系统通常由哪几个部分组成？其中对传感器的一般要求是什么？ 答：自动检测系统通常由以下几个部分组成：传感器、信号调理、数据采集、信号处理、信号显示、信号输出、输入设备、稳压电源。

传感器作为检测系统的信号源，其性能的好坏将直接影响检测系统的精度和其他指标，是检测系统中十分重要的环节，其中对传感器的一般要求为：

（1）、精确性 （2）、稳定性 （3）、灵敏度 （4）、其他

2、随机误差、系统误差、粗大误差产生的原因是什么？对测量结果的影响有什么不同？ 答： 误差种类 产生原因 对测量结果影响 随机误差的变化通常难以预测，因此无法通过实验方法确定、修正和消除，但可通过多次测量比较发现随机误差服从的统计规律。这样，就可以用数理统计方法，对其分布范围做出估计，得到随机误差影响的不确定度。 主要由于检测仪器或测量随机误差 过程中某些未知或无法控制的随机因素综合作用的结果。

测量所用的工具（仪器、量具等）本身性能不完善或安装、布置、调整不当而产生的系统误差 误差；因测量方法不完善、或者测量所依据的理论本身不完善；操作人员视读方式不当造成的读数误差等。 系统误差产生的原因和变化规律一般可通过实验和分析查出，因此，测量结果中系统误差可被设法确定并校正消除。 粗大误差一般由外界重大 正常的测量数据应是剔除了粗大误粗大误差 干扰或仪器不正确的操作等引差的数据，所以通常测量结果中不包含起。 由粗大误差引起的测量误差。 4、下图1为同心圆柱式电容器,图2为单电极电容液位计示意图。请结合示图详细说明对该单极电容器的液位测量原理，已经如何提高灵敏度？

图1 同心圆柱电容器 图2 单电极电容液位计 1-内电极； 2-外电极 1-内电极； 2-绝缘套

答：

容器内没有液体时，内电极与容器壁组成电容器，绝缘套和空气作介电层；

页面高度为H时，有液体部分由内电极与导电液体构成电容器，绝缘套作介电层。此时整个电容相当于有液体部分和无液体部分两个电容并联。 有液体部分电容为：C1?2??H ln(D/d)'2??0(L?H)无液体部分电容为：C2? ln(D0/d)'2??0(L?H)2??H总电容为：C?C1?C2? ?ln(D/d)ln(D0/d)'式中，?0,?为空气与绝缘套组成的介电层的介电常数以及绝缘套的介电常数

（F/m）

'2??0L液位为零时的电容：C0? ln(D0/d)

'?2???2??0?因此液位为H时电容变化量为：Cx?C?C0???H ln(D/d)ln(D/d)0??'若D0??d，且?0??，则Cx?2??H， ln(D/d)由此可以认为电容变化量与液位高度成正比，即：只要求出电容变化量就可得出此刻液位H

2??ln(D/d),式中S即为液位计的灵敏度。可以看出，D与d越接近，即若令绝缘套越薄，灵敏度越高。 S?二、填空题

1．光敏电阻是一种利用 内光电效应（光导效应） 制成的光电元件。它具有精度高、体积小、性能稳定、价格低等特点，所以被广泛应用在自动化技术中作为 开关式光电信号 传感元件。

2．根据内光电效应制成的光电元器件有 光敏二极管 、 光敏三极管 、 光敏晶体管和 半导光

敏电阻 等等.

3．灵敏度是传感器在稳态下 输出量增量⊿y 与 引起输出量增量 的 相应输入量增量⊿x之比 。

5．根据外光电效应制成的光电元器件有 真空光电管 、 充气光电管 、光电摄像管。

6．传感器标定时，标准器应有足够的精度，其允许的基本误差不应超过被校传感器允许基本误差的 1/3~1/10 ，并具有计量部门周期检定的合格证书。

7．负温度系数的热敏电阻根据其温度特性又分为 测量温度 和 突变型 两类，其中 可用于用于温度补偿， 突变型 用于温度开关控制。AD590集成温度传感器为 测量温度 传感器，其灵敏度为1uA/K，在25℃时其输出电流大小为 2.982V 。常用的热电阻型号有 铜电阻 和 铂电阻 。

8. 热电偶传感器是一种能将温度转换为 电势 的装置, 它属于 自发电型 传感器：测量时可以不需外加电源，可直接驱动动圈式仪表；测温范围广：下限可达-270?C ，上限可达2300?C以上。 11 . 欲测量15000C左右钢水的温度，要求测量精度比较高，应选择的 热电偶 传感器。测量CPU散热片温度应选用 薄片 热电偶；测量锅炉烟气温度应选用 普通型 热电偶；测量十米深岩石钻孔温度应选用 铠装 热电偶。

12．将开关型霍尔IC制作成具有施密特特性是为了 增加灵敏度 _ ___ ，其回差（迟滞）越大，它的 抗机械振动干扰 能力就越强。

14．光敏二极管在测光电路中应处于 反偏 偏置状态，而光电池通常处于 正偏 偏置状态。 15．接近开关的主要特性有 额定动作距离 、 工作距离 、 动作滞差 、 重复定位精度 、 动作频率等。 16．光栅中采用sin和cos两套光电元件是为了 辩向 。

17．当主光栅与指示光栅的夹角为?（rad）、主光栅与指示光栅相对移动一个栅距时，莫尔条纹移动 一个莫尔条纹间距L 。

18. 20分度的游标卡尺则可以精确到 0.05mm 。. 19. 测量超过30m的位移量应选用 磁栅 传感器。

20. 有一只2048p/r增量式角编码器，光敏元件在30秒内连续输出了204800个脉冲。则该编码器转轴的转速为 200r/min 。

21.公式EH=KHIBcos? 中的角? 是指 _ 磁力线与霍尔薄片的垂线之间的夹角 ___ 。