工程測試技術(shù)試題及答案

1、復(fù)習(xí)總結(jié)一、概念題1 .測試過程中，若所測試的信號不隨時間變化或變化非常緩慢，稱這種測試稱為靜態(tài)測試。如果所測試的信號隨時間周期變化或變化很快，這種測試稱為動態(tài)測比2 .傳感器是把被測量轉(zhuǎn)換成易于變換、傳輸和處理的一種器件或裝置。3 .按構(gòu)成原理分類，電阻應(yīng)變片、熱敏電阻、壓電晶片屬物性型傳感器。4 .按構(gòu)成原理分類，電容傳感器、自感型電感式傳感器屬結(jié)構(gòu)型傳感器。5 .為提高和改善傳感器的技術(shù)性能，可采取以下技術(shù)措施：差動技術(shù)、平均技術(shù)以及補償與修正技術(shù)。6 .傳感器的定度曲線（或標(biāo)定曲線）與擬合直線之間的偏離程度稱為傳感器的線性度。7 .傳感器的靈敏度是指穩(wěn)態(tài)時，輸出變化量與輸入變化量之間的

2、比值。8 .對于一階傳感器系統(tǒng),當(dāng)其時間常數(shù)（或越小,其頻率響應(yīng)特性越好。9 .激波管標(biāo)定系統(tǒng)中，激波管的作用是一種動態(tài)標(biāo)定設(shè)備，能產(chǎn)生階躍壓力信號輸出。10 .金屬電阻應(yīng)變片的規(guī)格一般以面積（或長X寬）和初始阻值表示。11 .用電阻應(yīng)變片測量構(gòu)件的變形，影響電阻應(yīng)變片電阻變化的因素有：應(yīng)變片的靈敏度和初始阻值、被測構(gòu)件的應(yīng)變量、以及應(yīng)變片沿構(gòu)件的粘貼方向。 （因為： R=Ke R, K 為靈敏度，R為應(yīng)變片初始阻值，e被測構(gòu)件的應(yīng)變量）12 .將電阻絲繞成應(yīng)變片后，由于存在橫向效應(yīng)，其靈敏系數(shù)一般會減小。13 .在電橋測量中，由于電橋接法不同， 輸出電壓的靈敏度也不同，全橋接法可以得到最大靈

3、敏度輸出。14 .應(yīng)變片的溫度誤差補償方法通常可分為：橋路補償法、應(yīng)變片自補償法。15 .根據(jù)工作原理，變氣隙型自感式傳感器的靈敏度具有理論上的非線性。16 .電渦流接近開關(guān)結(jié)構(gòu)簡單，根據(jù)其工作原理，不可用來進(jìn)行類似如玻璃瓶、塑料零件以及水的液位的檢測。17 .在差動式自感傳感器中,若采用交流橋路為變換電路，常出現(xiàn)零點殘余電壓現(xiàn)象，該現(xiàn)象使傳感器靈敏度下降,靈敏閾值增大，非線性誤差增大。18 .差動變壓器式位移傳感器是將被測位移量的變化轉(zhuǎn)換成線圈互感系數(shù)的變匕兩個次級線圈要求反向串接。19 .電容傳感器的轉(zhuǎn)換電路包括：交流電橋、變壓器電橋、調(diào)頻電路、運算放大器電路。20 .壓電式傳感器是一種可

4、逆型傳感器，即可將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能。 也可反之實現(xiàn)逆向變換。21 .壓電傳感器中壓電晶片的等效電路，可以看作是一個電荷源與一個電容器的并聯(lián)。22 .壓電傳感器測量電路常接電壓或電荷放大器。其中若傳感器輸出接電荷放大器，則其輸出基本不受連接電纜長度的影響。23 .壓電式傳感器的測量電路中，前置放大器的作用是阻抗變換和信號放大。24 .目前，用壓電陶瓷制作的力傳感器一般不能用于測量靜態(tài)力，而只能用來測量動態(tài)力。25 .熱電偶熱電動勢的形成是由于接觸電動勢和溫差電動勢共同作用的結(jié)果。26 .若組成熱電偶的兩導(dǎo)體材料相同，當(dāng)參比端溫度為20C、工作端溫度為100c時，則其輸出熱電勢為零。27 .熱敏電

5、阻的阻值與溫度之間的關(guān)系稱熱敏電阻的熱電特性。它是熱敏電阻測溫的基礎(chǔ)。28 .熱敏電阻其溫度與阻值之間一般呈非線性關(guān)系,且一般不具有互換性。29 .請寫出你所知的幾種常見光電檢測器件的名稱：光敏電阻、光敏二極管和光敏三極管（還有光電管、光電池、電荷耦合器件CCD等。30 .隔離放大器有變壓器耦合式、光電耦合式和電容耦合式三種,它們都起到隔離 無用信號和放大有用信號的作用。31 .抗干擾是測試系統(tǒng)必須采用的技術(shù)。常用抗干擾技術(shù)包括：隔離技術(shù)、濾波技術(shù)、屏蔽技術(shù)和接地技術(shù)二、簡答題（4小題，合計40分）1 .傳感器的靜態(tài)特性以及描述靜態(tài)特性的主要技術(shù)指標(biāo)2 .傳感器的動態(tài)特性以及描述動態(tài)特性主要技

6、術(shù)指標(biāo)3 .金屬電阻應(yīng)變片半導(dǎo)應(yīng)變片的工作原理有何區(qū)別各有何優(yōu)缺點4 .應(yīng)變片測量時為什么要進(jìn)行溫度補償常用溫補方法有哪些5 .電容式傳感器的變換原理和結(jié)構(gòu)型式舉例說明其應(yīng)用。6 .壓電傳感器的特點及應(yīng)用。7 .熱電偶冷端補償?shù)谋匾猿Ｓ美涠搜a償有幾種方法8 . 壓阻效應(yīng)和壓電效應(yīng)的區(qū)別舉例說明應(yīng)用。9 .虛擬儀表組成與傳統(tǒng)的儀表相比，虛擬儀器優(yōu)點10 .虛擬儀器的主要組成（構(gòu)成）三、計算與分析題（3小題，共36分）例1 一臺精度為級、量程范圍6001200c的溫度傳感器，它最大允許絕對誤差是多少檢驗時某點最大絕對誤差是4C,問此表是否合格A解：根據(jù)精度定義表達(dá)式 A 100%并由題意已知YF

7、.SA = %, Y f. s= （1200-600 ） C,得最多允許誤差 A=A-Yf. s=%X（ 1200-600 ） = 3 C此溫度傳感器最大允許誤差位3 C。檢驗?zāi)滁c的最大絕對誤差為4 C,大于3 C,故此傳感器不合格。例2變間距形平板電容傳感器，當(dāng) d0 1mm時，若要求測量線性度為求：允許間距測量最大變化是多少解：當(dāng)變間距平板型電容傳感器的<<1時，其線性度表達(dá)式為ddl （）100%d0由題意故得0.1% (_d) 100% ,即測量允許變化量d 0.001mm。1例3單組式變面積型平板形線位移電容傳感器，兩極板相互覆蓋的寬度為6mm兩極板的間隙為0.5mm,極

8、板間介質(zhì)為空氣，試求其靜態(tài)靈敏度若極板相對移動2mm求其電容變化量(已知：真空中的介電常數(shù)為e 0=X10T2 F/m)解：單組式變面積型平板線位移電容傳感器，其電容量的計算式為：八 0 rS 0 rbl本題中b=6mm 8 =0.5mm,故靜態(tài)靈敏度為:k dC d(0rbl/ )dl dl0 rb8.85 10 12 1 6 10 330.5 10=x 10 10 ( F/m )極板相對移動 2mm其電容變化量:C k l 1.06 10 10 2 10 3 2.12 10 13(F)例4壓電式壓力傳感器靈敏度 S1= 9 pC / Pa ,將它和一臺靈敏度為 S2= pC的電荷放大器 連

9、接，其后再接入靈敏度為S3=25mm / V的光線示波器，試?yán)L出這個測試系統(tǒng)的框圖，并計算其總靈敏度解：測試系統(tǒng)框圖如下：根據(jù)靈敏度的定義，總靈敏度為:S1S209(pC/Pa) 0.005(V/pC) 25(mm/V) 1.125(mm/Pa)K為pc/MPa ,把它和例5進(jìn)行某次動態(tài)壓力測量時，所采用的壓電式力傳感器的靈敏度K3=10mm/V臺靈敏度&可調(diào)的電荷放大器連接，放大器的輸出又接到一臺靈敏度為的筆式記錄儀上。試:繪出該測試系統(tǒng)的框圖；若當(dāng)壓力變化為時，為使記錄筆在記錄紙上的位移不大于50mm則電荷放大器的靈敏度&應(yīng)調(diào)至多大解：計算方法同例 3相似，省略詳細(xì)解。例6

10、 一應(yīng)變片的電阻 R)=120Q, K=,用作應(yīng)變?yōu)?00d m/m的傳感元件。(1)求4R與 R/R4;(2)若電源電壓Ui=3V,求其惠斯通測量電橋的非平衡輸出電壓U0o例7 以若干阻值R=100?,靈敏度k =2的電阻應(yīng)變片與阻值 R=100硒固定電阻組成電橋, 供橋電壓為10V。當(dāng)工作應(yīng)變?yōu)椋?1X 103時，若要使輸出電壓大于12mV問：可采用何種接橋方式計算當(dāng)輸出阻抗為無窮大時，電橋的輸出電壓值解：當(dāng)靈敏度k =2、阻值R=120硒應(yīng)變片受到工作應(yīng)變?yōu)?？=1 X 103時的電阻改變量為:R k R 2 1 10 3 100 0.2計算當(dāng)輸出阻抗為無窮大時，我們分別以半橋單臂、半橋

11、雙臂和全橋計算電橋的輸出:半橋單臂時：U1R 0 2E 10 0.005(V) 5(mV)4R 4 100半橋雙臂時：U2R 0 2E -0 10 0.010(V) 10(mV)2R 2 100R0 2全橋日U3E 匕 10 0.020(V) 20(mV)R100顯然，只能采用全橋電路；此時全橋電路輸出為20mV.例8有人在使用電阻應(yīng)變儀時，發(fā)現(xiàn)靈敏度不夠，于是試圖在工作電橋上增加電阻應(yīng)變片以提高靈敏度。試問，在下列情況下:半橋雙臂各串聯(lián)一片。半橋雙臂各并聯(lián)一片。是否可提高靈敏度說明為什么例9如果將100a的應(yīng)變片貼在柱形彈性試件上，該試件的截面積S=x 10-4m2,材料彈性模量E=2X 1

12、01lN/m2。若由5X 104N的拉力引起應(yīng)變片電阻變化為1Q,求該應(yīng)變片的靈敏系數(shù)Ko解：試件在拉力F=5X 104N作用下，其橫截面受到的正應(yīng)力(T為:5 104_ _ 40.5 10一92、1 10 (N /m )在此應(yīng)力作用下，相應(yīng)的應(yīng)變e為:1 1092 101110 3在此應(yīng)變下，100 的電阻應(yīng)變片電阻變化為1 ，即:_3R kR k 100 (5 10 ) 1()故可求得應(yīng)變片的靈敏度系數(shù)k為：k 13-2100 (5 10 )例10將一只靈敏度C的熱電偶與電壓表相連，電壓表接線處溫度為 50 Co電壓表上讀數(shù)為60mV求熱電偶熱端溫度。解法1：根據(jù)題意，電壓表上的毫伏數(shù)是由熱端溫度t,冷端溫度為50c產(chǎn)生的，即:E (t , 50) =60mV又因為：E (t, 50) = E (t, 0) - E (50, 0)則：E (t, 0) = E (t, 50) +E (50, 0) =60+50