自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)期末檢測(cè)題及答案

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上1-3 用測(cè)量范圍為-50+150kPa的壓力傳感器測(cè)量140kPa壓力時(shí)，傳感器測(cè)得示值為142kPa，求該示值的絕對(duì)誤差、實(shí)際相對(duì)誤差、標(biāo)稱相對(duì)誤差和引用誤差。解：絕對(duì)誤差 kPa實(shí)際相對(duì)誤差 標(biāo)稱相對(duì)誤差 引用誤差 1-4欲測(cè)240V左右的電壓，要求測(cè)量示值相對(duì)誤差的絕對(duì)值不大于0.6%，問：若選用量程為250V電壓表，其精度應(yīng)選哪一級(jí)。若選用量程為500V的電壓表，其精度應(yīng)選哪一級(jí)?解：相對(duì)誤差 =×100%0.6%=×100%,解得=1.44V當(dāng)量程為250V時(shí)，1 =×100%=×100%=0.576%,精度應(yīng)該選0

2、.5級(jí)。當(dāng)量程為500V時(shí)，2 =×100%=×100%=0.288%，精度應(yīng)該選0.2級(jí)。1-6 什么是隨機(jī)誤差？隨機(jī)誤差產(chǎn)生的原因是什么？如何減小隨機(jī)誤差對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響？答：在同一測(cè)量條件下，多次測(cè)量同一被測(cè)量時(shí)，其絕對(duì)值和符號(hào)以不可預(yù)定方式變化著的誤差稱為隨機(jī)誤差。隨機(jī)誤差是由很多不便掌握或暫時(shí)未能掌握的微小因素（測(cè)量裝置方面的因素、環(huán)境方面的因素、人員方面的因素），如電磁場(chǎng)的微變，零件的摩擦、間隙，熱起伏，空氣擾動(dòng)，氣壓及濕度的變化，測(cè)量人員感覺器官的生理變化等，對(duì)測(cè)量值的綜合影響所造成的。對(duì)于測(cè)量列中的某一個(gè)測(cè)得值來說，隨機(jī)誤差的出現(xiàn)具有隨機(jī)性，即誤差的大小和符

3、號(hào)是不能預(yù)知的，但當(dāng)測(cè)量次數(shù)增大，隨機(jī)誤差又具有統(tǒng)計(jì)的規(guī)律性，測(cè)量次數(shù)越多，這種規(guī)律性表現(xiàn)得越明顯。所以一般可以通過增加測(cè)量次數(shù)估計(jì)隨機(jī)誤差可能出現(xiàn)的大小，從而減少隨機(jī)誤差對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響。1-6 什么是系統(tǒng)誤差？系統(tǒng)誤差可分哪幾類？系統(tǒng)誤差有哪些檢驗(yàn)方法？如何減小和消除系統(tǒng)誤差？答：(1)在同一測(cè)量條件下，多次測(cè)量同一量值時(shí)，絕對(duì)值和符號(hào)保持不變，或在條件改變時(shí)，按一定規(guī)律變化的誤差稱為系統(tǒng)誤差。(2)系統(tǒng)誤差可分為恒值（定值）系統(tǒng)誤差和變值系統(tǒng)誤差。誤差的絕對(duì)值和符號(hào)已確定的系統(tǒng)誤差稱為恒值（定值）系統(tǒng)誤差；絕對(duì)值和符號(hào)變化的系統(tǒng)誤差稱為變值系統(tǒng)誤差.(3)實(shí)驗(yàn)對(duì)比法、殘余誤差觀察法、準(zhǔn)則

4、檢查法由于（4）減少和消除的方法. 從產(chǎn)生誤差根源上消除系統(tǒng)誤差；.用修正方法消除系統(tǒng)誤差的影響；. 在測(cè)量系統(tǒng)中采用補(bǔ)償措施；.可用實(shí)時(shí)反饋修正的辦法來消除。1-8 什么是粗大誤差？如何判斷測(cè)量數(shù)據(jù)中存在粗大誤差？答：（1）超出在規(guī)定條件下預(yù)期的誤差稱為粗大誤差，粗大誤差又稱疏忽誤差。（2）在判別某個(gè)測(cè)得值是否含有粗大誤差時(shí)，要特別慎重，應(yīng)作充分的分析和研究，并根據(jù)判別準(zhǔn)則予以確定。通常用來判斷粗大誤差的準(zhǔn)則有：3準(zhǔn)則，肖維勒準(zhǔn)則，格拉布斯準(zhǔn)則。1-16 用光機(jī)檢查鎂合金鑄件內(nèi)部缺陷時(shí)，為了獲得最佳的靈敏度，透視電壓應(yīng)隨透視件的厚度而改變，經(jīng)實(shí)驗(yàn)獲得下列一組數(shù)據(jù)（如下表所示），試求透視電壓隨

5、著厚度變化的經(jīng)驗(yàn)公式。X/mm12131415161820222426Y/kv520550580610650700750800850910用平均值法求取經(jīng)驗(yàn)公式的b0和b時(shí)，將n對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)（xi，yi）分別代入式，并將此測(cè)量方程分成兩組，即 將兩組方程各自相加，得兩個(gè)方程式后，即可解出b0和b。 故所求的經(jīng)驗(yàn)公式為 2-6 已知某傳感器屬于一階環(huán)節(jié)，現(xiàn)用于測(cè)量100Hz的正弦信號(hào)。如幅值誤差限制在5%以內(nèi)，則時(shí)間常數(shù)應(yīng)取多少？若用該傳感器測(cè)量50Hz的正弦信號(hào)，問此時(shí)的幅值誤差和相位差為多少？答：一階傳感器的幅頻特性： )(11)(2+=wtwA幅值誤差控制在±5%以內(nèi)，此時(shí)A（w）

6、0.95當(dāng)f=100Hz，w=2pf=628， )t628(11)(11)(22´+=+=wtwA=0.95 解得00052 s.0=t 當(dāng)f=50Hz時(shí)，w=2pf=314，1+（314×0.00052）1)(1122»0.987=+=wtA（w）幅頻誤差:1-0.987=1.3%相位差為： )(-=Fwarctan（wt）=-9.27°2-7 有一個(gè)二階系統(tǒng)的力傳感器。已知傳感器的固有頻率為800Hz，阻尼比=0.14，問使用該傳感器測(cè)試400Hz的正弦力時(shí)，其幅值比和相位角（）各為多少？若該傳感器的阻尼比改為=0.7，問和（）又將如何變化？答：討論

7、傳感器動(dòng)態(tài)特性時(shí)，常用無量綱幅值比A()。當(dāng)用f0=800Hz、=0.14的傳感器來測(cè)量f=400Hz的信號(hào)時(shí)，A()為31.1)800400(14.04)800400(11)(2)(11)(222220220=´´+-=+-=wwxwwwA同理，若該傳感器的阻尼比改為=0.7，為 3-4擬在等截面的懸臂梁上粘貼四個(gè)完全相同的電阻應(yīng)變片組成差動(dòng)全橋電路，試問：（1）四個(gè)應(yīng)變片應(yīng)怎樣粘貼在懸臂梁上？（2）畫出相應(yīng)的電橋電路圖。 題圖3-4（a）等截面懸臂梁 （b）應(yīng)變片粘貼方式 （c）測(cè)量電路答：如題圖3-4所示等截面懸梁臂，在外力 作用下，懸梁臂產(chǎn)生變形，梁的上表面受到拉應(yīng)

8、變，而梁的下表面受壓應(yīng)變。當(dāng)選用四個(gè)完全相同的電阻應(yīng)變片組成差動(dòng)全橋電路，則應(yīng)變片如題圖3-4所示粘貼。電阻應(yīng)變片所構(gòu)成的差動(dòng)全橋電路接線如圖3-4所示， 、 所受應(yīng)變方向相同， 、 、所受應(yīng)變方向相同，但與 、 所受應(yīng)變方向相反。3-5 圖示為一直流應(yīng)變電橋。圖中E=4V，=，試求：（1） 為金屬應(yīng)變片，其余為外接電阻。當(dāng)?shù)脑隽繛闀r(shí)，電橋輸出電壓 （2） ，都是應(yīng)變片，且批號(hào)相同，感應(yīng)應(yīng)變的極性和大小都相同，其余為外接電阻，電橋輸出電壓（3） 題（2）中，如果與感受應(yīng)變的極性相反，且，電橋輸出電壓答：如題3-5圖所示由于R1，R2均為應(yīng)變片，且批號(hào)相同，所受應(yīng)變大小和方向均相同，則根據(jù)題意，

9、設(shè) 則 3-9.將一個(gè)阻值為120 ?的康銅絲應(yīng)變片粘貼在10#優(yōu)質(zhì)碳素鋼桿表面，軸向受力，該試件的直徑為10 mm，碳素鋼的彈性模量E=200×109Pa，由應(yīng)變片組成一個(gè)單臂應(yīng)變電橋，設(shè)應(yīng)變片允許通過的最大電流為30mA，求當(dāng)碳素鋼桿受到100N的力時(shí)電橋最大可能的輸出開路電壓。截面積A=r²=3.14×0.005²=7.85×10-5m²軸向應(yīng)變=6.4×10-6電橋電源電壓E0=2RImax=7.2V據(jù)銅絲性質(zhì)，可知K,K取2.1，則U0=K=2.4×10-5 V4-2變隙試電感傳感器的輸入特性與哪些因素有

10、關(guān)？怎樣改善其非線性？怎樣提高其靈敏度？答：變隙試電壓傳感器的輸出特性為： 其輸出特性與初始電壓量 ，氣隙厚度 ，氣隙變化量 有關(guān)。當(dāng)選定鐵芯，銜鐵材料及尺寸，確定線圈的匝數(shù)及電氣特性，則 從傳感器的輸出特性可以看出， 與 成非線性關(guān)系，為改善其非線性，通常采用差動(dòng)變隙式電感傳感器，如題圖41所示，輸出特性表達(dá)式為 將上式與單線圈變隙式傳感器相比，若忽略非線性項(xiàng)，其靈敏度提高一倍，若保留一項(xiàng)非線性項(xiàng)，則單線圈式 而差動(dòng)式 由于 <<1，因此，差動(dòng)式的線性度得到明顯改善。4-5差動(dòng)變壓器式傳感器的零點(diǎn)殘余電壓產(chǎn)生的原因是什么？怎樣減小和消除它的影響？答：差動(dòng)電壓器在零位移時(shí)的輸出電壓

11、稱為零點(diǎn)殘余電壓。對(duì)零點(diǎn)殘余電壓進(jìn)行頻譜分析，發(fā)現(xiàn)其頻譜主要由基波和高次諧波組成，基波產(chǎn)生的主要原因是傳感器兩個(gè)次級(jí)繞組的電氣參數(shù)與幾何尺寸不對(duì)稱，高次諧波產(chǎn)生的原因主要是磁性材料磁化曲線的非線性（磁飽和，磁滯）所造成的。消除或減小零點(diǎn)殘余電壓的主要方法有：在設(shè)計(jì)和工藝上，力求做到磁路對(duì)稱，鐵芯材料均勻，要經(jīng)過熱處理以除去機(jī)械應(yīng)力和改善磁性；兩線圍繞制要均勻，力求幾何尺寸與電氣特性保持一致。在電路上進(jìn)行補(bǔ)償，這是一種既簡(jiǎn)單又行之有效的方法。5-3 下圖為電容式液位計(jì)測(cè)量原理圖。請(qǐng)為該測(cè)量裝置設(shè)計(jì)匹配的測(cè)量電路，要求輸出電壓與液位h之間呈線性關(guān)系。解：電容式液位計(jì)的電容值為：，其中?？梢奀與液面

12、高度h呈線性關(guān)系?？梢钥闯觯摻Y(jié)構(gòu)不宜做成差動(dòng)形式，所以不宜采用二極管雙T形交流電橋，也不宜采用脈沖寬度調(diào)制電路。另外要求輸出電壓與液位h之間呈線性關(guān)系，所以不宜采用調(diào)頻電路和運(yùn)算放大器式電路?？梢圆捎铆h(huán)形二極管充放電法，具體電路如圖所示。可將直流電流表改為直流電壓表與負(fù)載電阻R的并聯(lián)，R上的電壓為，則有：V環(huán)形二極管電容測(cè)量電路原理圖R C V 其中，Cx為電容式液位計(jì)的電容值，f為方波的頻率，E=E2-E1為方波的幅值，Cd為平衡電容傳感器初始電容的調(diào)零電容。當(dāng)h=0時(shí)調(diào)節(jié)，則輸出電壓與液位h之間呈線性關(guān)系。5-7 6-5 電荷放大器所要解決的核心問題是什么？試推導(dǎo)其輸入與輸出的關(guān)系。（1

13、）核心問題：傳感器的靈敏度與電纜電容無關(guān)，電纜連接時(shí)對(duì)電荷放大器的影響可忽略不計(jì)。（2）電荷放大器作為壓電傳感器的輸入電路，由反饋電容和高增益運(yùn)算放大器構(gòu)成，由運(yùn)算放大器基本特性可以求出電荷放大器的輸出電壓為u0=-,當(dāng)（1+A）Cf>>Ca+Cc+Ci時(shí)，u0=-。7-4.什么是霍爾效應(yīng)？霍爾電勢(shì)與哪些因素有關(guān)？答：金屬或半導(dǎo)體薄片置于磁場(chǎng)中，當(dāng)有電流通過時(shí)，在垂直于電流和磁場(chǎng)的方向上將產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，這種物理現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)?；魻栯妱?dòng)勢(shì)的大小正比于激勵(lì)電流與磁感應(yīng)強(qiáng)度，且當(dāng)或的方向改變時(shí)，霍爾電動(dòng)勢(shì)的方向也隨著改變，但當(dāng)和的方向同時(shí)改變時(shí)霍爾電動(dòng)勢(shì)極性不變。其靈敏度KH與霍爾系數(shù)R

14、H成正比，而與霍爾片厚度d成反比。7-6 溫度變化對(duì)霍爾元件輸出電勢(shì)有什么影響？如何補(bǔ)償？答：（1）霍爾元件的靈敏系數(shù)是溫度的函數(shù)，關(guān)系式為：，大多數(shù)霍爾元件的溫度系數(shù)是正值，因此，它們的霍爾電勢(shì)也將隨溫度升高而增加T倍。 （2）補(bǔ)償溫度變化對(duì)霍爾電勢(shì)的影響，通常采用一種恒流源補(bǔ)償電路?；舅枷胧牵涸跍囟仍黾拥耐瑫r(shí)，讓激勵(lì)電流相應(yīng)地減小，并能保持乘積不變，也就可以相對(duì)抵消溫度對(duì)靈敏系數(shù)增加的影響，從而抵消對(duì)霍爾電勢(shì)的影響。7-913-2光柵傳感器的組成及工作原理是什么？（1）組成：光源、透鏡、標(biāo)尺光柵、指示光柵、光電接收元件（2）工作原理：根據(jù)光柵的莫爾條紋原理進(jìn)行工作。13-3什么是光柵的莫

15、爾條紋?莫爾條紋是怎樣產(chǎn)生的?它具有什么特點(diǎn)？（1）兩塊柵距相等的光柵疊放在一起，中間留有很小的間隙，并使兩者的珊線之間形成一個(gè)很小的夾角，兩塊光柵的刻線相交，這樣就可以看到在近于垂直珊線方向上出現(xiàn)明暗相間的條紋，這就是莫爾條紋。（2）莫爾條紋是由兩塊和光柵的遮光和透光效應(yīng)形成產(chǎn)生的。（注意，如果題目沒有問題（1），則應(yīng)該回答問題（1），比較詳細(xì)）（3）特點(diǎn)：運(yùn)動(dòng)對(duì)應(yīng)關(guān)系：莫爾條紋的移動(dòng)量和移動(dòng)方向與兩塊光柵相對(duì)的位移量和位移方向有著嚴(yán)格的對(duì)應(yīng)關(guān)系。位移的放大作用：根據(jù)關(guān)系式BH=,當(dāng)光柵移動(dòng)一個(gè)光柵柵距W時(shí)，莫爾條紋也移動(dòng)一個(gè)條紋寬度BH，從式中可知，當(dāng)W一定時(shí)，兩光柵夾角越小，BH越大，這

16、相當(dāng)把柵距W放大了1/倍。誤差的平均效應(yīng)：莫爾條紋由光柵的大量刻線形成，對(duì)條紋的刻線誤差有平均抵消作用，能在很大程度上消除柵距的局部誤差和短周期誤差的影響。13-4 試述光柵傳感器中莫爾條紋的辨向和細(xì)分的原理。(1)辨向原理：光柵傳感器測(cè)位移時(shí)，需要辨別方向。為辨別主光柵移動(dòng)方向，需要兩個(gè)相差的莫爾條紋信號(hào)同時(shí)輸入來辨別方向，且兩莫爾條紋信號(hào)相差90度相位。實(shí)現(xiàn)方法是在相隔B/4條紋間距的位置上安裝兩個(gè)光電元件，當(dāng)莫爾條紋條紋移動(dòng)時(shí)兩個(gè)縫隙的亮度變化規(guī)律完全一樣，相位相差/2，滯后還是超前完全取決于光柵的移動(dòng)方向。(2) 細(xì)分原理：就是在莫爾條紋信號(hào)變化一個(gè)周期內(nèi)，發(fā)出若干個(gè)脈沖，以減小脈沖當(dāng)

17、量，如一個(gè)周期內(nèi)發(fā)出n個(gè)脈沖，即可使測(cè)量精度提高到n倍，而每個(gè)脈沖相當(dāng)于原來柵距的1/n。由于細(xì)分后計(jì)數(shù)脈沖頻率提高到了n倍，因此也稱之為n倍頻。細(xì)分方法有機(jī)械細(xì)分和電子細(xì)分兩類。13-5 碼盤式轉(zhuǎn)角-數(shù)字傳感器的工作原理是什么?其基本組成部分有哪些？（1）、接觸式編碼器由碼盤和電刷組成。工作原理：以一個(gè)四位8421碼制的編碼器的碼盤為例。用四個(gè)同心圓碼道和四個(gè)電刷構(gòu)成；每個(gè)碼道分成若干個(gè)導(dǎo)電和不導(dǎo)電的區(qū)域，將所有導(dǎo)電區(qū)連接到高電位（“1”）；絕緣區(qū)連到低電平（“0”）。四個(gè)電刷沿某一徑向安裝，四位二進(jìn)制碼盤上有四圈碼道，每個(gè)碼道有一個(gè)電刷，電刷經(jīng)電阻接地。當(dāng)碼盤轉(zhuǎn)動(dòng)到某一角度后，電刷就輸出一

18、個(gè)數(shù)碼；碼盤轉(zhuǎn)動(dòng)一周，電刷就輸出16種不同的四位二進(jìn)制數(shù)碼。后續(xù)電路通過判別輸出數(shù)據(jù)就可以知道轉(zhuǎn)到什么角度了。（2）、光電式碼盤主要由安裝在旋轉(zhuǎn)軸上的編碼圓盤（碼盤）、窄縫以及安裝在圓盤兩邊的光源和光敏元件等組成。碼盤由光學(xué)玻璃制成，其上刻有許多同心碼道，每位碼道上都有按一定規(guī)律排列的透光和不透光部分，即亮區(qū)和暗區(qū)。工作原理：當(dāng)光源將光投射在碼盤上時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)碼盤，通過亮區(qū)的光線經(jīng)窄縫后，由光敏元件接收。光敏元件的排列與碼道一一對(duì)應(yīng)，對(duì)應(yīng)于亮區(qū)和暗區(qū)的光敏元件輸出的信號(hào)，前者為“1”，后者為“0”。當(dāng)碼盤旋至不同位臵時(shí)，光敏元件輸出信號(hào)的組合，反映出按一定規(guī)律編碼的數(shù)字量，代表了碼盤軸的角位移大小。（3）、電磁式編碼器主要由磁鼓與磁阻探頭組成。工作原理：電磁式編碼器的碼盤上按照一定的編碼圖形，做成磁化區(qū)（導(dǎo)磁率高）和非磁化區(qū)（導(dǎo)磁率低），采用小型磁環(huán)或微型馬蹄形磁芯作磁頭，磁環(huán)或磁頭緊靠碼盤，但又不與碼盤表面