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自动检测技术(复习题)


一、填空题: 1.某采购员分别在 2 个商店购买了 100kg 大米、 1kg 巧克力, 发现均缺少 0.5kg,

但采购员对卖巧克力的商店意见最大,产生此心理作用的原因 是 。

2.有一只温度计,测量范围是 0~200°C,精度等级为 0.5 级,该表可能出现的 最大绝对误差是 是 。 误差,电桥检流计的零点漂 ,示值为 100°C 时可能出现的最大示值相对误差

3.天平未调水平,测量结果可能会出现 移会引起测量结果的 误差。

4.拟合直线的方法有多种,选择拟合直线的主要出发点是获得最小的非线性误 差,常用的方法有 、 等。 (NTC) 、 (PTC)

5.热敏电阻按其温度系数可以分为 两大类。 6.使用气敏电阻传感器可以把某种气体的 量,再转换为 。

等参数转换为电阻变化

7.自感传感器或差动变压器采用检波电路最重要的目的 是 。 (增大/

8.当电涡流线圈靠近非磁性材料(铜)后,线圈的等效电感 减小),调频转换电路输出频率 9.常用的光电元件有___ _____、__ (增大/减小)。 _____、____
_____和__

_____。
______,相对压

10.根据不同的测量条件,压力可以分为___ 力又可以分为___ 11. 调制的目的主要是 _____和差压。

, ,用 。 ______,

常以一个高频正弦信号或脉冲信号作为载体,这个载体称为 来改变载波信号的某一参数(如幅值、频率、相位)的信号称为 12.交流电桥的平衡条件是相对桥臂阻抗幅值积相等和__ 至少有 个可调元件,需要反复多次调整才能找出真正平衡位置。 和

13.测量方法根据测量时是否与被测对象接触,可以分为 14.当测量值的残差满足



时,则认为对应的测量值 xi 含有粗大误

差,应予以剔除。 15.装配式热电偶一般由 绝缘瓷珠等部分组成。 16.光电效应可分为 敏二极管的工作原理是基于 、 。 。 霍尔集成电路 、 三种。光 、 、 、 和

17.霍尔电动势的大小与输入电流和磁感应强度成 分为 和线性型两大类。

18.莫尔条纹移动一个间距 BH ,光栅尺相对移动一个栅距 W,光栅尺夹角为 θ, 它们之间的关系是 19. 旋 转 编 码 器 可 以 用 于 来代替二进制码。 20.油压活塞式压力计结构简单,精度高,重复性好,可以测量正负压力,故通 常用来作 ,提供压力标准信号,进行精密测压。 。 的测量,为了消除误差,常用

21.光电开关中的红外发射器一般采用功率较大的发光二极管,接收器可采用光 敏二极管、 或 。 ,从已经调制的信号 。 定为 0 度, 纯水的 定

22.调制的目的主要是 中提取反映被测量值的测量信号叫 23.摄氏温标是把标准大气压下纯水的 为 100 度的一种温标。 在 符号为 。

之间分成 100 等分, 每一分为一摄氏度,

24.检测是利用各种物理、化学效应,选择合适的方法与装置,将生产、科研、 生活等各方面的有关 量结果的过程。 信息 测量 、信号处理电路、显示器、数据处 通过检查与 的方法赋予定性或定

25.自动检测系统包括以下部分: 理装置、执行机构。传感器 26.根据被测量是否随 27.

变化,测量可分为静态测量和动态测量。时间

是指在一定条件下被测量客观存在的实际值。真值 误差,也称过失误差,主要是由于测量人

28.明显偏离真值的误差称为

员的粗心大意及电子仪器受到突然而强大的干扰所引起。粗大

29.正态分布有以下特性:集中性、 30.迟滞是指传感器正向特性和反向特性的

性、有界性。对称 程度。不一致

31.用应变片测试应变时,应将应变片粘贴在试件表面,当试件受力变形后,应 变片上的电阻丝也变形,从而使应变片 电路最终转换成电压或电流变化。电阻值 测量转换 发生变化,通过

32. 热 电 阻 传 感 器 主 要 用 于 测 量 温 度 以 及 与 温 度 有 关 的 参 量 。 它 是 利 用 随温度升高而增大这一特性来测量温度的。电阻未饱和 33.电感传感器是利用线圈 种装置。自感或互感 34.当金属导体置于变化的磁场中时,导体表面会有感应电流产生。电流的流线 在金属体内自行闭合,这种由 为 。电磁感应 电涡流 度,减小 性,常把电容传感器 原理产生的旋涡状感应电流称 饱和

系数的变化来实现非电量检测的一

35.为了提高电容式传感器的 做成差动形式。灵敏 非线

36.某些电介质在沿一定方向上受到外力的作用而变形时,内部会产生 现象,同时在其表面上产生电荷,当外力去掉后,又重新回到不带电的状 态,这种现象称为 。极化 压电效应

38.金属或半导体薄片置于磁场中, 磁场方向垂直于薄片, 当有电流流过薄片时, 在垂直于电流和磁场的方向上将产生 为 。 量、 机械 量、几何 ,这种现象称

39.工业检测中被测量可以分为 6 个类型:

量、物体的性质和成分量、状态量和电工量。热工

40.测量是借助专门的技术和仪表设备,采用一定的方法取得某一客观事物 数据资料的实践过程。传感定量 41.对几个与被测量有确定函数关系的量进行直接测量,将测量值带入函数关系 式,经过计算求得被测量,这种方法称为 42.引用误差 (满度相对误差) 用测量仪表的 , 的百分比表示。真值绝对误差 43 在重复性条件下,对同一被测量进行无限多次测量所得结果的平均值与被测 测量。时间接 与仪器满度值 Am

量的真值之差称为 44.传感器是一种以

误差。粗系统 为目的,以一定的精度把被测量转换为与之有

确定关系的、便于处理的另一种物理量的测量器件。对测量 45.反映传感器和检测系统在规定的条件下,在规定的时间内能否耐用的一种综 合性的质量指标,我们称之为 性。不一可靠 半桥、全桥,它们的

46.应变电桥有三种工作方式:单臂半桥、 灵敏度依次 。电双臂阻升高

47、 半导体材料的电阻率随磁场强度的增强而变大,这种现象称为 应。未磁阻 48.在差动变压器中,两个二次绕组应该采用 动输出形式。 反向串联 49 电容传感器有三种类型, 分别是变面积式、 变 50.压力又分为绝对压力、 空为起点的压力。灵差压敏 和 表压非 式、 变



的接法,才能构成差

式。

三种类型。其中绝对压力是以真

51.流体在单位时间内通过某一截面的体积数或质量数称为 从产生机理上来讲,压电效应是由于在外力作用下 的。 正负电荷 52.、温度是表征物体 内部大量分子的 53.热电动势分为接触电势和

。 流量 15、 中心分离造成

的物理量,从微观角度来看,温度标志着物质 的剧烈程度。 冷热程度 无规则运动 2218、

两部分。接触电势是由于两种不同金 现象造成。

属内自由电子密度不同,在它们的接触处存在自由电子 54、 光敏晶体管的 之间的关系。光

特性是指入射光波长与光敏晶体管的相对灵敏度

55.在选用仪表时应兼顾_________ 和________ ,通常希望示值落在仪表满度 值的_________以上。 56.某压力表准确度为 2.5 级,量程为 0-1.5MPa。可能出现的最大满度相对误 差为 为 。 ____输出的标准变送器。 (0~ 。 测 试 结 果 为 0.70MPa 时 , 可 能 出 现 的 最 大 示 值 相 对 误 差

57. 希望将信号传送到 1km 之外, 应选用具有__

10mA/4~20mA) 58. 电阻传感器的基本原理是将各种被测非电量的变化转换成 化 59. 当电涡流线圈靠近非磁性导体(铜)板材后,线圈的等效电感 L


的变

60. 用霍尔元件测量齿数 z=60 的齿轮的转速,测得 f=400Hz,则该齿轮的转速 n 等于______r/min。 61.电子卡尺的分辨率可达 0.01mm,行程可达 200mm,它的内部所采用的电容传 感器型式是______。 62. 压力传感器显示的压力为“ 测量 与 压” 。当医生测量血压时,实际上就是 压力传感器。 为基础。正常人的体温 。 ,一段 。 。

之差。计量领域多使用 的物理量,温度概念是以 ,热力学温度约为

63. 温度是表征

为 37℃,此时的华氏温度约为

64. 单位时间内通过管道某一截面的体积数或质量数称为流体的 时间范围内通过管道某一截面的体积数或质量数的总和称为流体的 65. 光电效应通常分为三种类型:___________, 和

66.位置测量是指 __________和_____________的精密测量。电 67. 在选购线性仪表时, 必须在同一系列的仪表中选择适当的量程。这时必须考 虑到应尽量使选购的仪表量程为欲测量的_________倍左右为宜。 68.某压力表准确度为 2.5 级,量程为 0-1.5MPa。可能出现的最大满度相对误 差为 ,可能出现的最大绝对误差为 。

69.用万用表交流电压档 (频率上限为 5kHz) 测量 100kHz、 10V 左右的高频电压, 发现示值不到 2V,该误差属于________。用该表直流电压档测量 5 号干电池电 压,发现每次示值均为 1.8V,该误差属于_________。 70.传感器由 、 、 或 三部分组成。 的变化来实现非电量电测的

71. 电感传感器是利用线圈 一种装置。 72. 电涡流传感器的最大特点是 种传感器。

,它是检测技术中用途十分广泛的一

73.电容传感器将被测物理量的变化转换为

的变化。

74. 压电传感器是一种 础。 75. 角编码器有两种基本类型:

式传感器。 以某些电介质的

效应为基





76 . 根 据 滤 波 器 的 不 同 选 频 范 围 滤 波 器 可 分 为 ___________, __________, __________,_____________四种滤波器。 77.一般将控制高频振荡信号的缓变信号(低频信号)称为 变信号的高频振荡信号称为 信号;载送缓

;经过调制后的高频振荡信号称为已调制

波。当被控制参量分别为高频振荡信号的幅值、频率和相位时,则其调制后的波 形分别称为 二、选择题: 1.( )数值越大,热电偶输出的热电动势就大。 B.热端、 冷端温度 C.热端、冷端温差 D.热电极的电导 、 和 。

A.热端直径 率

2.欲精密测量光的照度,光电池应配接( A.电压放大器 B.A/D 转换器

) D.I/U 转换器 ) 。

C.电荷放大器

3.某直线光栅每毫米刻线数为 50, 采用 4 细分技术, 则光栅的分辨力为 ( A.5μm B. 50μm C. 4μm D. 20μm )。

4.将超声波(机械振动波)转换为电信号是利用压电材料的( A.应变效应 应 5.自感传感器采用差动结构是为了( A.增加线圈阻抗 力 6.电桥测量电路的作用是把传感器的参数变化转为( A.电阻 B.电容 C.电压(电流) ) 。 C.流量 D.位移 )的输出。 D.电荷 B.提高灵敏度 ) 。 C.降低成本 B.涡流效应 C.压电效应

D.逆压电效

D.增加线圈对衔铁的吸引

7.电阻应变片能测量的被测量为( A.力 8. ( B.温度

) 的输出是一系列脉冲, 一般需要一个零位基准才能完成角位移测量。 B.绝对式编码器

A.增量式编码器

C.直线编码器 9.(

D.光电编码器

) 温度传感器是由两片具有不同线膨胀系数的热敏金属紧固结合

在一起而成双金属片构成的,为了提高灵敏度,双金属片常常做成螺旋型。 A.固体膨胀式 B.气体膨胀式 B.液体膨胀式 ) 。 C.铂电阻 D ) 。 C.压电晶体 ) 。 C.B D.E D.霍尔元件 D.锰电阻

10.在金属热电阻中,具有线性特性的是( A.铜电阻 B.镍电阻

11、以下元件中,属于四端元件的是( A.热电偶 B.光敏晶体管

12、铂铑 30-铂铑 6 热电偶的分度号为( C A.S B.K

13、如果需要精确测量光的照度,光电池应配接( A ) 。 A.I/U 转换器 B.电荷放大器 C.A/D 转换器 D.电压放大器

14、有一只 1024P/r 增量式角编码器,光敏元件在 30 秒内连续输出了 102400 个 脉冲,则该编码器转轴的转速为( D) 。 A、102400r/min B、204800r/min C、1024r/min B ) 。 D、计算 tanθ D、200r/min

15、光栅中采用 sin 和 cos 两套光电元件是为了( A、提高信号强度 B、实现辨向

C、提高抗干扰能力

16、为了监视生产过程,或在生产流水线上监测产品质量的测量称为 ( C ) 。 A.离线测量 B.远程测量 C.在线测量 D.取样测量

17、传感器能检出被测信号的最小变化量称作 ( A ) 。 A.分辨力 B.分辨率 C.精度 D.精密度

18、相对湿度是空气的绝对湿度与同( 值。 A.海拔 B.温度

B )下的饱和状态空气绝对湿度的比

C.湿度

D. 压力

19、在电介质的极化方向上施加交变电场或电压,它会产生机械振动,当去掉外 加电场时,电介质变形随之消失,这种现象称为( C ) 。 A、压电效应 B、电场效应 C、逆压电效应 D、 电磁感应

20、一束频率为 3MHz 的超声波 (纵波) 在钢板中传递时, 它的声速约为 5.9km/s, 波长约为( D ) 。

A、5.9m

B、340m

C、5.9mm

D、2mm

21.属于四端元件的()。 A.UGN3501 B.压电晶片 C.霍尔元件 D. 光敏电阻 )。

22.在热电偶回路中经常使用补偿导线的最主要的目的是( A.补偿热电偶冷端热电动势的损失 C.将热电偶冷端延长到远离高温区的地方 23. 数字式位置传感器不能用于( A.机床刀具的位移 C.振动加速度 24.人造卫星的光电池板利用了( A.光电效应 B.光化学效应

B.起冷端温度补偿作用 D.提高灵敏度

)的测量。

B.机械手的旋转角度 D.机床的位置控制 )。 C.光热效应 D.压电效应。 )接法,可

25. 在电子打火机和煤气灶点火装置中,多片压电片采用( 使输出电压达上万伏,从而产生电火花。 A.串联 B.并联 C.既串联又并联

D.既不串联又不并联 )

26.应变测量中,希望灵敏度高、线性好、有温度自补偿功能,应选择( 测量转换电路。 A.单臂半桥 B.双臂半桥 C.四臂全桥 D. 电荷 )。 B.提高灵敏度,减小温漂

27.螺线管式自感传感器采用差动结构是为了( A.加长线圈的长度从而增加线性范围 C.降低成本 28. 电涡流接近开关可以利用电涡流原理检测出( A.人体 B.水 C.金属零件

D.增加线圈对衔铁的吸引力 )的靠近程度。

D.塑料零件。 )来控制。 C.差动变压器 D.电容式加速度传

29. 轿车的保护气囊可用( A.气敏传感器 感器。

B.湿敏传感器

30. 使用压电陶瓷制作的力或压力传感器可测量( A.人的体重 C.车刀在切削时感受到的切削力的变化量

)。 B.车刀的压紧力 D.自来水管中的水的压力

三、简答题: 1. 画图说明霍尔转速表的检测原理。 2.说明 2 种热电偶冷端温度补偿方法及其适用的场合。 3.简要说明光敏三极管光控继电器电路的工作原理?二极管 VD 的作用是什么?

4.已知载波信号和调制信号,画出调幅波型。

5.画图说明电磁流量计的工作原理?适合哪类流体的测量? 6.为什么在热电偶测温电路中要使用补偿导线? 7.说明电容传感器在汽车中的应用。 8.试说明图示差动变压器测量电路的工作原理。

9.在实验室测量金属熔点与在车间测量炉温所采用的热电偶冷端温度补偿方法 有何不同,为什么? 10.说明超声波流量计的工作原理?适合哪类流体的测量?

11、传感器由哪三个部分组成?每个部分作用是什么? 12、请问接近开关主要有哪五个性能指标? 13、 在超声波流量计中除了使用时差法之外,常用的另外一种方法是什么?它和 时差法相比有什么优点? 14、如图所示为节流式流量计的示意图。请问 图中的部件 3、6、9、10 的名称和作用分别是 什么? 15、为什么热电偶传感器需要进行冷端补偿? 常用的冷端补偿方法有哪些? 16、请问什么叫做零位式测量?请给出解释, 并举出一个例子。 17.请问什么叫做误差合成?常用的两种误差合 成方法的名称是什么? 18、热电阻传感器是基于什么原理?用于哪些参量的测量?分为哪两类? 19、 什么叫做光电效应?它可以分为哪三种类型? 20、 计量光栅分为哪两大类?计量光栅的由哪三个部分组成? 21. 画出自动检测技术系统原理框图。简要说明其组成。 22. 已知载波信号和已调制波信号,画出调制信号波型。

23. 说明 2 种热电偶冷端温度补偿方法及其适用的场合。

24. 应变片 R 1 、 R 2 、 R 3 、 R 4 粘贴在悬臂梁上,R 1 R 3 在悬臂 梁左 侧,

R 2R 4 在悬臂梁右侧,悬臂梁的自由端安装一质量块,水平

仪放置于被测平面上。分析回答该水平仪的工作原理。(1)当被测平面完 全水平时, 悬臂梁左右两侧的电阻的阻值如何?如果希望此时电桥的输出电 压 Uo=0,则 R1、R2、R3、R4 应满足什么条件?(2)当被测平面向左倾斜 (左低右高)时,悬臂梁左右两侧的电阻受到什么应变?电桥如何?输出电 压有何变化? 答:3 为节流孔板,作为截止阀,作用是将差压计连入管路或

从管路上断开。 (1 25、某光电继电器电路如图所示,请分析回答。( 1)当无光照时, VD1 是 导通还是截止?设 V 1 的 U be =0.7V , b =100 ,继电器 K 的线圈直流 电阻为 100 W ,若 K 的额定工作电流为 45mA ,则 K 必定处于什么状态? (2) 若光照增强, 从图 b 可以看出, 史密特反相器翻转的条件是什么?此时 U o 跳变为什么电平?K 处于 什么状态?(3)史密特反相器在电路中的作用是 什么?(4)若希望在光照度很小的情况下 K 动作, R L 应如何变化?此时应 将 RP 如何调节?(5)图中的 VD 2 起什么作用?

答: 热电偶的热电势分度表是以冷端为零度制作的,但通常测量时仪表是处 于室温下,由于冷端不为零度,造成热电势减小,给测量带来误差。故必须进行 冷端补偿。 分) (2 。常用的冷端补偿方法有冷端恒温法,计算修正法,机械仪表 零点调整法,电桥补偿法等。 (至少 3 种方法,一种方法 1 分,最多 3 分) 答:调 制 :缓变信号变成高频交变信号的过程 。
a) 电路 b)74HC14 的输入/输出特性 光电继电器

调制波:缓变信号称为调制信号。 高频交变信号称为载波。 : 已调波:经过被测信号调制后的载波称为已调波 。

26.霍尔式电流传感器的工作原理如图所示。回答问题:(1)说明电流、磁感应 强度、霍尔元件产生的霍尔电势之间的关系。(2)说明霍尔式电流传感器的输 出电压与被测导线中的电流的关系(3)霍尔式电流传感器的作用(4)如何将被 测导线放入铁心中。

a )外形图 b )内部结构

霍尔式电流传感器 27. 给出温标的概念。给出摄氏温标、华氏温标和热力学温标的定义。 28. 依据被测物、 光源、 光电元件之间的关系, 画图说明光电传感器的 4 种类型。 29.汽车进气管道中使用的热丝式气体流速(流量)仪的结构如图所示。在通有 干净且干燥气体、截面积为 A 的管道中部,安装有一根加热到 200°C 左右的细 铂丝 R1。另一根相同长度的细铂丝安装在与管道相通、但不受气体流速影响的 小室中,请分析回答:(1)当气体流速 n=0 时,R1 的温度与 R2 的温度如何? 电桥处于什么状态?当气体介质自身的温度发生波动时,R1 与 R2 同时感受到此 波动,电桥仍然处于什么状态?设置 R 2 是为了起到什么作用?(2)当气体介 质流动时, 将带走 R1 的热量, R1 的温度如何变化?电桥怎么样?毫伏表的示 使 值与气体流速的大小成一定的函数关系。图中的 RP1 称为什么电位器?RP2 称为 什么电位器?欲使毫伏表的读数增大,应将 RP2 如何调节?(3)设管道的截面积 A=0.01m 2 , 气 体 流 速 n =2m/s , 则 通 过 该 管 道 的 气 体 的 体 积 流 量 qV = An=_______m3/S。

热丝式气体流速(流量)仪原理图 1—进气管 2—铂丝 3—支架 4—与管道相通的小室(连通管道未画出) R2 —与 R1 相同的铂丝

30. 人体感应式接近开关原理如图所示。 请分析回答问题: (1) 空间分布电容 C x 由什么构成? V 1 、 L 1 、 C 0 、 C x 等元件构成了什么电路?其频率 f 为多少 ?(2)当人手未靠近金属板时, C x 的值如何?( 最大 / 最小), 检测系统处于什么状态?当人手靠近金属板时,金属板对地分布电容 C x 如何 变化?高频变压器 T 的二次侧的输出频率 f 如何变化?(变高 / 低)。(3) 当 f 低于 f 0 时, VL 是亮还是暗?中间继电器 KA 变为什么状态(吸合 / 释 放)?(4)IC 2 在此电路的作用?VD 起什么作用?(5)通过以上分析可知, 该接近开关主要用于检测什么?它的最大优点是什么?

人体感应式接近开关原理图

fL fR f0 fH f 鉴频器的输入/输出特性曲线图

四、计算综合类题: 1、一透射式 3600 线/圈的圆光栅,采用 4 细分技术,求: 1)角节距为多少度? 2)分辨力为多少度? 3)该圆光栅每产生一个脉冲,主光栅旋转了多少度? 4)若测得主光栅旋转时产生减脉冲 100 个,加脉冲 200 个,则主光栅的角位移 为多少度? 2.有一额定荷重传感器为 20*103N 的等截面空心圆柱式荷重传感器,其灵敏度 K 为 2mV/V,桥路电压 Ui 为 12V,求: 1)在额定荷重时的输出电压 Uom; 2)当承载 5*103 N 时的输出电压 Uo; 3)若在额定荷重时要得到 10V 的输出电压,放大器的放大倍数应为多少? 3.用压电加速度计及电荷放大器测量振动加速度,若传感器的灵敏度为 70pC/g (g 为重力加速度)电荷放大器灵敏度为 10mV/ Pc, , 试确定输入 3g 加速度时 (平 均值) ,电荷放大器的输出电压 Uo(平均值,不考虑正负号) ,并计算此时电荷 放大器的反馈电容 Cf 。

2. 使用输入与输出成线性关系的差压变送器与节流孔板配合测量液体流量,流 量测量范围为 0~50m3/h,相应的差压变送器输出 4~20mA,,当差压变送器输出 为 5mA 时相应的流量值为多少? 3.用镍铬-镍硅(K)热电偶测量某炉温的测量系统如图所示,已知:冷端温度固

定在 0℃,t0=25℃,若 t=200℃,求输入仪表的电势值应为多少?后来发现由于工 作上的疏忽把补偿导线 A‘和 B‘相互接错了,问:输入仪表的电势值为多少?
A‘ 00C t。 B‘ mv 镍铬-镍硅热电偶分度表,分度号:K (参比端温度 00C) 工作端温度/0C 0 25 A t B 200 250 260 热电动势/mv 0.000 1.200 8.400 10.151 10.560

1、现有一计量光栅,其标尺光栅长度 x 为 100mm,刻线数 N=50 线/mm, 采用 4 倍频法进行细分,光栅刻线夹角θ 为 0.01 弧度,求栅距 W、莫尔条纹间 距 L 和光栅的分辨力△。要求写出计算公式并计算,不能只给出计算结果。 2、用 K 分度热电偶测量某设备的温度,测得的热电势为 22mV,冷端(室 温)的温度为 28℃,求设备的温度(精确到 0.1℃) 。如果改用 E 分度热电偶来 测温时,在相同条件下,E 分度热电偶测得的热电势为多少(精确到 0.01mV)? 3、有一台两线制压力变送器,量程范围为 0~1MPa,对应输出电流为 4~ 20mA。 ①写出输出电流 I 与压力 P 的关系式。(2 分) ②画出压力与输出电流间的输入/输出特性曲线。 分) (2 ③求出当 P 为 0.2Mpa、0.6MPa 和 0.9MPa 时变送器的输出电流。 分) (2 ④在信号传输终端需要将电流信号转换为 1~5V 电压,求负载电阻 RL 的阻 值。 分) (2 ⑤如果测得变送器的输出电流为 15mA,求此时的压力 P。 ( 1、下图为超声波流量测量。已知管道直径 D 为 0.6m,α 角为 30°,流体 密度 ρ 为 0.8t/m3。现测得频率差为 6Hz,请计算: ①管道横截面积 A ;②流体流速 v ;③流体体 积流量 qV ;④流体质量流量 qm ;⑤流体在 半小时内的质量累积流量 Q。结果保留 2 位小 数。

2、某厂的一温度检测系统,用 K 分度热电偶测量某设备的温度。热电偶冷端温 度为 45℃;热电偶冷端用 K 分度补偿导线延长到控制室,控制室室温为 22℃。控制室内补偿导线两端测得热电势为 22.5mv,但发现由于接线人员的疏 忽,将补偿导线的极性接反了。问此时设备温度(即热电偶热端温度)是多少摄 氏度? 计算结果精确到 0.1℃, 3、有一孔板流量测量系统,由流量孔板、差压变送器、配电器、开方器、 显示仪表构成。流量范围为 0~2T/h,差压范围为 0~300kPa。孔板前后输出的 差压送入差压变送器,配电器为差压变送器供电,并接受差压变送器输出的 4~ 20mA 电流信号,隔离后送入开方器,经过开方器开方之后输出 4~20mA 电流 信号,送入数字显示仪表进行显示。 ① 现在数字显示仪表上的读数为 1.8T/h,试求出此时的差压信号、差 压变送器输出电流、配电器输出电流、开方器输出电流各是多少? ② 现在用万用表测得配电器输出电流为 13.8mA, 试求出此时的差压信 号、差压变送器输出电流、开方器输出电流、数字显示仪表读数各是多少? 计算结果保留一位小数,要求写出计算公式。 ( 1. 用一台 3 位(俗称 3 位半)、精度为 0.5 级(已包含最后一位的 + 1 误差)的数字式电子温度计,测量汽轮机高压蒸汽的温度,数字面板上显示 出如图所示的数值。假设其最后一位即为分辨力,求该仪表的:(1)分辨 力、分辨率 (2)可能产生的最大满度相对误差和绝对误差。 (3)被测温 度的示值。 (4)示值相对误差。 (5)被测温度实际值的上下限。 (提示:该三位半数字表的量程上限为 199.9 ℃ ,下限为 0 ℃ )

102.

压电式单向脉动力传感器测量一正弦变化的力, 压电元件用两片压电

陶瓷并联,压电常数为 200×10-12 C/N ,电荷放大器的反馈电容 Cf =2000pF ,测得输出电压 u o =5sin w t ( V )。求: (1)该压电传感 器产生的总电荷 Q (峰值)为多少 pC ?(2)此时作用在其上的正弦脉动 力(瞬时值)为多少?

3.利用分段电容传感器测量液位的原理如图所示。 玻璃连通器 3 的外圆壁上 等间隔地套着 N 个不锈钢圆环 , 显示器采用 101 线 LED 光柱(第一线常 亮,作为电源指示)。回答问题:(1)该方法采用了电容传感器中变极距、 变面积、变介电常数三种原理中的哪一种? (2)被测液体应该是导电液体 还是绝缘体? (3)分别写出该液位计的分辨率( % )及分辨力(几分之 一 米 )的计算公式,并说明如何提高此类液位计的分辨率。 (4)设当液体上 升到第个 N 不锈钢圆环的高度时 ,101 线 LED 光柱全亮。若 N =32 ,则当 液体上升到第八个不锈钢圆环的高度时,共有多少线 LED 亮?

光柱显示编码式液位计原理示意图
1 储液罐 2 液面 3 玻璃连通器 4 钢质直角接头 5 不锈钢圆环 6 101 段 LED 光柱解:

1. 用镍铬-镍硅(K)热电偶测温度。已知冷端温度 t0 为 40℃,用高准确 度毫伏表测得此时的电动势为 29.286mV。求被测点温度。 2. 有一台两线制压力变送器,量程范围为 0-1MPa ,对应的输出电流为 4- 20mA 。求: (1)压力 p 与输出电流 I 的关系表达式(输入 / 输出方程)。 (2)当 p 为 0.5MPa 时变送器的输出电流。如果测得变送器的输出电流为 5mA ,求此时的压力为多少 Pa 。(3)如果希望在信号传输终端将电流信号转 换为 1-5V 电压,求负载电阻 R
L

的阻值。 (4)画出该两线制压力变送器的

接线电路图(电源电压为 24V ),并将图中的各元器件及仪表正确地连接起来。

二线制仪表的连接图

3. 有一增量式光电编码器,其参数为 1024p/r ,采用四细分技术,编码器与 丝杠同轴连接,丝杠螺距 t =2mm ,如图所示。当丝杠从图中所示的基准位置 开始旋转,在 0.5s 时间里,光电编码器后续的细分电路共产生了 4×51456 个脉冲。请计算: (1)丝杠共转过的角度(多少圈多少度); (2) 丝杠的 平均转速 n (r/min) (3) 螺母从图中所示的基准位置移动了多少距离; 4) ( 螺母移动的平均速度 v 为 多少 m/s ;(5)细分之前的分辨力为多少度,而 细分之后的分辨力为多少度。

1 光电角编码器 2 连轴器 3 导轨 4 轴承 5 滚珠丝杠 6 工 作台 7 螺母(和工作台连在一起) 8 电动机 光电编码器与丝杠的连接图

五、应用设计题: (共 10 分) 1.试设计一个光电式浊度计,要求: 1)画出光路(包括参比通道)和电路简图; 2) 简要说明工作过程。
2. 试设计一个测量汽车转速的检测系统,要求完成以下内容:

1)选择合适的传感器,说明传感器的安装位置。 2)画出测量系统结构原理图,并说明各部分的作用。
3. 干簧管是由一对用磁性材料制造的弹性舌簧组成,舌簧密封于充有惰性气体

的玻璃管中, 舌簧端面互叠但留有一条细小间隙。 舌簧端面触点镀有一层贵金属,

如铑或钌,使开关具有稳定的特性和极长的使用寿命。 由永久磁铁或通电线圈所产生的磁场施加于开关上时, 使干簧管两个舌簧磁 化, 使一个舌簧在触点位置上生成 N 极, 另一个舌簧的触点位置上生成 S 极, (如 下图所示) 。若生成的磁场吸引力克服了舌簧的弹性产生的阻力,舌簧被吸引力 作用接触导通,即电路闭合。一旦磁场力消除,舌簧因弹力作用又重新分开,即 电路断开。

请利用干簧管作为传感器设计一个自行车里程表。要求具有以下功能:①自 行车行驶瞬时速度显示(单位:km/h) ;②车轮瞬时转速显示(单位:rpm) ;③ 自行车行驶总里程 S 显示(单位:km) ;④自行车运行总里程 S 清零功能;⑤最 大运行速度记录、显示及清零功能; 请描述系统的硬件构成,以及每个部分的的功能。 分) (2 描述实现上述五个功能的方法。 分) (5 如果自行车车轮直径是 26 英寸,请写出瞬时运行速度 v(单位为 km/h)、车 轮瞬时转速 n(单位为 rpm) 、总里程 S(单位为 km)的表达式。 分 (3 4.轧钢生产中,钢板厚度是一个非常重要的参数,故在轧钢厂中需要对钢板厚度 进行精确检测,并加以控制。 请用电涡流传感器设计一钢板厚度检测系统, 绘制出原理框图, 说明其工作原理。
5.试设计一个金属工件的定位与计数装置,要求:

1)画出电涡流探头线圈及转换电路原理框图; 2) 简要说明工作过程。5 分) 6.试设计一个红外辐射温度计,要求: 1)画出原理框图; 2)简要说明工作过程。 前叉上的干簧管、安装在自行车车把上的仪表。磁钢随车轮转动而转动,每 转动一圈,靠近干由脉冲频率和车轮周长计算得


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