检测技术试题库及参考答案

检测技术试题库及参考答案内容摘要：

述电阻应变片温度误差产生的原因及补偿方法 简述形成莫尔条文的光学原理，说明莫尔条文有何重要特性。 涡流存在的条件。 怎样利用涡流效应进行位移测量。 试比较纵向压电效应与横向压电效应工作原理的异同。 什么是传感器。 传感器在测控系统中起什么作用。 工业用热电偶测 温，为何要对热电偶进行冷端温度补偿。 任举一种冷端补偿方法，并简要说明补偿原理。 1 利用 电 涡流式传感器测量物体位移。 试问：如果被测物体是塑料材料制成，此时位移测量是否可行。 为什么。 1什么是霍尔效应，并写出霍尔电势与电流强度和磁感应强度的关系。 1简述正压电效应、逆压电效应及其物理机理。 1试简述光栅测量原理，并写出原理式。 如果要提高传感器的分辨力，应采用何种技术 简述题 参考答案 相同点 ：都是将被测力转换为应变片的电阻变化。 不同点 ：金属应变片是利用电阻应变效应，在外力的作用下发生机械变形，其 电阻值发生变化。 半导体应变片是利用压阻效应，受到作用力后其电阻率发生变化。 半导体应变片的灵敏系数远大于电阻丝应变片的灵敏系数。 霍尔元件是采用半导体材料制成的 , 因此它们的许多参数都具有较大的温度系数。 当温度变化时 , 霍尔元件的载流子浓度、迁移率、电阻率及霍尔系数都将发生变化 ,致使霍尔电动势变化，产生温度误差。 补偿方法：（ 1） 采用恒流源供电和输入回路并联电阻 （ 2）合理选取负载电阻的阻值 （ 3）采用恒压源和输入回路串联电阻 （ 4）采用温度补偿元件 (如热敏电阻、电阻丝等 )（ 5）霍尔元件不等位电势采用桥路 温度补偿 热电效应，将两种不同材料的导体或半导体串接成一个闭合回路，两个接点置于不同温度场，会产生电动势。 冷端温度恒定，工作端置于被测温度场，由测得热电势可确定被测体温度。 中间导体定律，在热电偶回路中接入仪表或导线，只要两接点温度相同，不影响热电势的大小。 差动变压器在零位移时的输出电压称为 零点残余电压 ， 它的存 在使传感器的输出特性不过零点，造成实际特性与理论特性不完全一致。 零点残余电压产生原因：两电感线圈的等效参数不对称。 产生原因：（ 1）应变片电阻丝有电阻温度系数。 温度变化造成应变片阻 值变化。 （ 2）应变片电阻丝的线膨胀系数与试件的线膨胀系数不同，温度变化时，造成有附加电阻。 补偿方法： 方法 1：应变片自补偿。 选用温度系数小的应变片，温度变化时，造成电阻变化小。 方法 2：桥路补偿。 用与工作片特性一样的补偿片，将它们接于电桥相临两臂，并置于同一温度场，温度变化时，工作片与补偿片阻值变化相同值。 对电桥输出无影响。 方法 3：接成半桥或全桥电路，可实现温度补偿。 当指示光栅和标尺光栅的刻线相交一个微小的夹角时 , 光源照射光栅尺，两光栅的栅线透光部分与透光部分叠加，光线透过 透光部分形成亮带，而两光栅透光部分分别与另一光栅不透光部分叠加，互相遮挡，光线透不过形成暗带。 这种由于光栅重叠形成的光学图案成为“莫尔条纹 ”。 重要特性：运动对应关系、位移放大关系、误差平均效应。 涡流存在的条件：①存在交变磁场②导电体处于交变磁场中。 涡流传感器测量的基本原理是当传感器的线圈与被测体之间的距离发生变化时，将引起线圈的等效阻抗变化， 电涡流影响时的等效阻抗 Z 的函数关系式为 在通电电流和被测材料确定的情况下，阻抗 Z 成为位移 X 的单值函数，由 Z 可知 X，因此实现位移测量。 ( , , , )Z f x   相同点：两种压电效应均为双向压电效应。 加动态力后均在垂直于电轴表面上产生电荷。 不同点：纵向压电效应与横向压电效应所产生的电荷极性相反。 纵向压电效应产生的电荷与压电片的几何尺寸无关，而横向压电效应产生的电荷与压电片的几何尺寸有关。 能将被测量按一定 规律转换为可用信号（一般指电量）的器件或装置是传感器。 传感器作为测控系统的前哨，是获取外界信息的主要手段和途径。 它作为测控系统的电五官，负责信息的提取、转换和处理。 它的提取转换精度直接影响测控系统的测控精度。 热电偶的热电势既与工作 端温度有关，又与冷端温度有关，冷端温度变化，会对热电势产生影响，造成测量误差。 所以要对热电偶冷端温度进行补偿。 可采用补偿导线法，用与热电偶热电特性基本一致的补偿导线将冷端连出，引到新的冷端，保持新冷端温度不变，即可实现冷端温度补偿。 亦可采用补偿电桥，将铜热电阻接于电桥电路中，铜热电阻与热电偶冷端置于同一温度场，室温时，电桥输出为 0，冷端温度变化时，热电偶热电势的变化值与电桥不平衡输出大小基本相等，符号相反，串联回路输出不受影响。 达到补偿目的。 1不行。 因为电涡流只能在铁磁性材料上产生。 1半导体薄片置于磁场中，当它的电流方向与磁场方向不一致时，半导体薄片上平行于电流和磁场方向的两个面之间上产生电动势，此此现象为霍尔效应。 霍尔电动势与电流强度和磁场强度成正比，与载流体厚度成反比。 BIKU HH  1一些电介质的一定方向上施加机械力作用而产生变形时，会引起它们内部正负电荷中心相对转移而产生电的极化，此为正压电效应。 若对电介质施加电场作用时，同样会引起电介质内部正、负电荷中心的相对位移而导致电介质产生变形，此为逆压电效应。 1当指示光栅相对于标 尺光栅移动时，每移过一个栅距，屏幕上移过一个莫尔条纹。 莫尔条纹对光栅栅距具有放大作用，用光电元件计移过莫尔条纹数目，即可实现测量位移。 原理式为 X=N W。 采用电子细分技术。 三、计算分析题 下 图为压电传感器电压放大器电路原理图。 若压电元件上受到的正弦力为mf F Sinwt ， 电阻为 /( ) c i c iR R R R R，电容为 icC C C。 （ 1）说明前置放大器的作用 （ 2）已推导出放大 器输入端电压幅值为 说明为何电压输出型压电传感器不宜测静态力。 （ 3）说明压电传感器与前置放大器之间连接导线为何不宜随意更换长度。 2 2 2 1 ( )mim a c idF RU R C C C   推 导差动电容传感器的变压器电桥的输出空载电压表达式。 下 图 用石英晶体加速度计及电荷放大器测量机器的振动，已知加速度计灵敏度为5PC/g，电荷放大器灵敏度为 50mv/PC 当机器达到最大加速度值时相应的输出电压幅值为 2V，试求该机器的振动加速度。 单组式变面积型平板形线位移电容传感器，两极板相互覆盖的宽度为 4mm。 两极板的间隙为 ，极板间介 质为空气，试求其静态灵敏度。 若极板相对移动 2mm，求其电容变化量。 已知 10  （ 1）与简单变间隙电容传感器相比，差动变间隙电容传感器有何优点。 （ 2）若差动电容传感器动极板与定极板之间的起始距离为 d0，动极板向上移动△ d。 试用台劳公式推导电容值的相对变化量。 （ 3）若采用差动变间隙电容传感器，动极板上移，上极板间间隙减小  ，下极板间间隙增大  ，推导传感器 灵敏度。 下图为半波电压输出型差动整流电路。 （ 1） 试说明电路的作用。 （ 2）简述衔铁上移时电路的辨向原理。 霍尔元件 l 、 b、 d 尺寸分别为 ，沿 l 方向通以电流 I＝ ，。