山大2008-2009學(xué)年第二學(xué)期現(xiàn)代檢測(cè)技術(shù)A課程試卷含答案

1、 2008-2009 學(xué)年 第 二 學(xué)期題號(hào)一二三四五六七八九十總分總分人得分 得 分閱 卷 人一 、 填空（共50分，每小題2分）檢測(cè)技術(shù)，有時(shí)也稱為測(cè)試技術(shù)，它包含 測(cè)量 和 實(shí)驗(yàn) 兩個(gè)內(nèi)容。 測(cè)量 就是把被測(cè)對(duì)象中的某種信息檢測(cè)出來(lái)并加以度量； 實(shí)驗(yàn) 就是通過(guò)專門的裝置把被測(cè)系統(tǒng)所存在的某種信息激發(fā)出來(lái)并加以測(cè)量。 1960 年紅寶石激光器的問(wèn)世，開創(chuàng)了 激光 技術(shù)的先河。光和物質(zhì)的相互作用有三種不同的基本過(guò)程： 自發(fā)輻射、受激吸收、受激輻射 。產(chǎn)生激光的必要條件是 粒子的反轉(zhuǎn)分布 。激光具有高 方向性 、高 亮度 、高 單色性 和高 相干性 的特點(diǎn)。根據(jù)激光器的工作物質(zhì)可以把激光器分為

2、以下幾類： 固體激光器、氣體激光器、半導(dǎo)體 激光器、液體激光器、化學(xué)激光器等 （要求至少寫出四種以上）。半導(dǎo)體的能帶分為 導(dǎo)帶、禁帶、價(jià)帶 。 當(dāng)光源和光接收器之間存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，發(fā)射光波和接收光波之間會(huì)產(chǎn)生頻率偏移，其大小與光源和光接收器之間相對(duì)速度有關(guān)，這種現(xiàn)象就是光學(xué)多普勒效應(yīng)。PSD的英文全稱為 Position Sensitive Detector，中文全稱為 位置敏感探測(cè)器 ，是一種具有特殊結(jié)構(gòu)的大光敏面的光電二極管，又稱為P-N結(jié)光電傳感器。根據(jù)光纖能傳輸?shù)哪Ｊ綌?shù)目，可將其分為 單模 光纖和 多模 光纖。模式是指 傳輸線橫截面和縱截面的電磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)圖形，即電磁波的分布情況 。根據(jù)光

3、纖纖芯徑向折射率分布不同，光纖可分為 階躍折射率 光纖和 漸變折射率 光纖。根據(jù)光纖纖芯徑向折射率分布不同，光纖可分為階躍折射率光纖和漸變折射率光纖。數(shù)值孔徑是表示光纖集光能力大小的一個(gè)參數(shù)，該參數(shù)決定了光源與光纖之間的耦合效率。根據(jù)光纖的傳感原理，光纖傳感器分為功能型（或稱傳感型）和非功能型（或稱傳光型、結(jié)構(gòu)型）兩類。在流體中放置一個(gè)有對(duì)稱形狀的非流線體時(shí)，在某些條件下在非流線體的下游兩側(cè)就會(huì)交替出現(xiàn)漩渦，兩側(cè)漩渦的旋轉(zhuǎn)方向相反，并輪流的從非流線體上分離出來(lái)，在下游側(cè)形成所謂渦街。光纖微彎傳感器分為亮場(chǎng)微彎傳感器和暗場(chǎng)微彎傳感器。利用法拉第旋光效應(yīng)，由電流所形成的磁場(chǎng)會(huì)引起光纖中線偏振光的偏

4、轉(zhuǎn)，檢測(cè)偏轉(zhuǎn)角的大小，可以得到相應(yīng)的電流數(shù)值。一般人耳能聽到的聲音的頻率范圍在20Hz20kHz之間，超聲波檢測(cè)中常用的工作頻率在0.2520MHz范圍內(nèi)。超聲波的類型主要有：縱波、橫波、表面波、板波、棒中的波等（要求至少寫出四種以上）。在超聲檢測(cè)中超聲波換能器最常用的是壓電換能器和磁致伸縮換能器。常用的超聲探傷方法有透射法、反射法，對(duì)于連續(xù)波還有共振法等，最廣泛使用的是脈沖反射法。超聲波測(cè)液位中，聲速校正方法主要有校正具校正聲速法和固定標(biāo)記校正聲速法兩種。微波具有非金屬、非電量、非接觸、非破壞的四非特點(diǎn)。紅外測(cè)溫主要有亮度測(cè)溫、全輻射測(cè)溫、比色測(cè)溫三種方法。紅外無(wú)損檢測(cè)的特點(diǎn)主要有非接觸檢測(cè)

5、；使用安全，快速省時(shí)；準(zhǔn)確可靠，空間分辨能力強(qiáng)；操作簡(jiǎn)單，容易判讀。粒子本質(zhì)上是氦原子核，粒子本質(zhì)上是電子，射線和射線本質(zhì)上是電磁波。 得 分閱 卷 人二 、 數(shù)值孔徑 是表示光纖集光能力大小的一個(gè)參數(shù)，決定了光源與光纖之間的耦合效率。根據(jù)光纖的傳感原理，光纖傳感器分為 功能 型和 非功能 型兩類。在流體中放置一個(gè)有 對(duì)稱 形狀的非流線體時(shí)，在某些條件下在非流線體的下游兩側(cè)就會(huì)交替出現(xiàn)漩渦，兩側(cè)漩渦的旋轉(zhuǎn)方向 反 ，并輪流的從非流線體上分離出來(lái)，在下游側(cè)形成所謂 渦街 。光纖微彎傳感器分為 亮 場(chǎng)微彎傳感器和 暗 場(chǎng)微彎傳感器。利用 法拉第旋光 效應(yīng)，由電流所形成的磁場(chǎng)會(huì)引起光纖中 線偏振光

6、光的偏轉(zhuǎn)，檢測(cè)偏轉(zhuǎn)角的大小，可以得到相應(yīng)的電流數(shù)值。一般人耳能聽到的聲音的頻率范圍在 20Hz20kHz 之間，超聲波檢測(cè)中常用的工作頻率在 0.2520MHz范圍內(nèi)。超聲波的類型主要有： 縱波、橫波、表面波、板波、棒波 等（要求至少寫出四種以上）。在超聲檢測(cè)中超聲波換能器最常用的是 壓電 換能器和 磁致伸縮 換能器。常用的超聲探傷方法有 透射 法、 反射 法，對(duì)于連續(xù)波還有 共振 法等，最廣泛使用的是 脈沖反射 法。超聲波測(cè)液位中，聲速校正方法主要有 校正具 校正聲速法和固定標(biāo)記校正聲速法兩種。微波具有 非金屬、非電量、非接觸、非破壞 的四非特點(diǎn)。紅外測(cè)溫主要有 亮度測(cè)溫、全輻射測(cè)溫、比色測(cè)

7、溫 三種方法。紅外無(wú)損檢測(cè)的特點(diǎn)主要有 非接觸、安全快速、分辨率高、操作簡(jiǎn)單 。粒子本質(zhì)上是 氦原子核 ，粒子本質(zhì)上是 電子 ，射線和射線本質(zhì)上是 電磁波 。 得 分閱 卷 人四 、 山東大學(xué) 現(xiàn)代檢測(cè)技術(shù)A 課程試卷 控 制 學(xué)院 專業(yè) 級(jí) 學(xué)號(hào) 姓名 密封線第 1 頁(yè) 共 3 頁(yè) 2008-2009 學(xué)年 第 二 學(xué)期 得 分閱 卷 人二 、簡(jiǎn)答題（30分，每小題6分）1、 簡(jiǎn)述微波測(cè)濕的原理。答：水分子是強(qiáng)極性分子，在外電場(chǎng)作用下將產(chǎn)生強(qiáng)的取向極化，與此同時(shí)還將產(chǎn)生位移極化。極化的結(jié)果是將外電場(chǎng)的能量轉(zhuǎn)換成水分子的勢(shì)能，這一勢(shì)能意味著將從外電場(chǎng)獲得的能量?jī)?chǔ)存起來(lái)，可以用復(fù)介電常數(shù)的實(shí)部表

8、示。由于分子運(yùn)動(dòng)有惰性，轉(zhuǎn)向極化運(yùn)動(dòng)相對(duì)于外電場(chǎng)的變化有一時(shí)間上的滯后，這種滯后即前面所說(shuō)的弛豫。弛豫的宏觀效果是使水分子產(chǎn)生損耗，這一損耗可用夏介電常數(shù)的慮部表示。 由于水分于是極性很強(qiáng)的偶極子，在外電場(chǎng)作用下，水的極化程度遠(yuǎn)大于其他物質(zhì)。在微波頻段，不向波長(zhǎng)對(duì)應(yīng)水的介電常數(shù)不同。水的介電常數(shù)比其他電介質(zhì)的介電常數(shù)要大得多。因此，通過(guò)測(cè)量含水物質(zhì)在微波場(chǎng)中的介電常數(shù)，便能間接測(cè)得該物質(zhì)中含水量的多少。由于水的吸收損耗遠(yuǎn)較其他電介質(zhì)大，所以，當(dāng)微波功率通過(guò)物料時(shí)，其衰減量的大小將主要取決于物料中水分含量的多少，這就是衰減法微波測(cè)濕的原理。簡(jiǎn)述紅外氣體分析的原理。答：根據(jù)紅外理論，許多化合物分子

9、在紅外波段都具有一定的吸收帶，吸收帶的強(qiáng)弱及所在的波長(zhǎng)范圍由分子本身的結(jié)構(gòu)決定。只茍當(dāng)物質(zhì)分子本身固有的特定的振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)頻率與紅外光譜中某一波段的頻率相致時(shí)，分子才能吸收這一波段的紅外輻射能量，將吸收到的紅外輻射能轉(zhuǎn)變?yōu)榉肿诱駝?dòng)動(dòng)能和轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能伎分子從較低的能級(jí)躍遷到較高的能級(jí)。實(shí)際上，每一種化合物的分子并不是對(duì)紅外光譜內(nèi)所有波長(zhǎng)的輻射或任意一種波長(zhǎng)的輻射都具有吸收能力，而是有選擇性地吸收某一個(gè)或某一組特定波段內(nèi)的輻射。這個(gè)所謂的波段就是分子的特征吸收帶。氣體分子的特征吸收帶主要分布在l25叩波長(zhǎng)范圍內(nèi)的紅外區(qū)。特征吸收帶對(duì)某一種分子是確定的、標(biāo)準(zhǔn)的，如同“物質(zhì)指紋”。通過(guò)對(duì)特征吸收帶及其吸收光

10、譜的分析，可以鑒定識(shí)別分子的類型這是紅外光諾分析的基本依據(jù)。根據(jù)上述原理制成的紅外光譜分析儀器“紅外分光光度計(jì)”是對(duì)混合物進(jìn)行定性分析、鑒定其中含有哪一種物質(zhì)組分的理想儀器，而且還可以進(jìn)行定量分析，確定各種組分在混合物中的白分含量。 在工業(yè)、醫(yī)學(xué)方面，有時(shí)需要測(cè)定混合氣體中某種已知織分的百分含量，例如電力工業(yè)中，為了提高鍋爐的燃燒效率，常常需要測(cè)定煙氣中co、c02或ob的含量，作為控制燃燒過(guò)程的一個(gè)重要依據(jù)。在這種情況下，只需選擇真正代表混合氣體中待測(cè)組分的一個(gè)持征吸收帶，測(cè)量這個(gè)吸收帶所在的一個(gè)窄波段的紅外輻射的吸收情況，就可以得到待測(cè)組分的含量。簡(jiǎn)述激光多普勒測(cè)速原理。答：利用激光多普勒

11、效應(yīng)測(cè)量流體速度的基本原理可以簡(jiǎn)述如下；當(dāng)激光照射到跟隨流體一起運(yùn)動(dòng)的微粒上時(shí)，激光被運(yùn)動(dòng)著的微粒所散射。和入射光的頻率相比較，散射光的頻率有正比于流體速度的頻率偏移，測(cè)量這個(gè)頻率偏移就可以測(cè)得流體速度。簡(jiǎn)述光纖傳感器的特點(diǎn)。答：主要有以下幾個(gè)方面：電絕緣性好抗電磁干擾能力強(qiáng)防爆性能好，耐腐蝕高靈敏度體積小，重量輕簡(jiǎn)述逆壓電效應(yīng)。答：逆壓電效應(yīng)：將具有逆壓電效應(yīng)的介質(zhì)置于電場(chǎng)內(nèi)，由于電場(chǎng)作用介質(zhì)內(nèi)部正負(fù)電荷中心發(fā)生位置受化，這種位置變化在宏觀上表現(xiàn)為產(chǎn)生了形變，形變與電場(chǎng)強(qiáng)度成正比。如電場(chǎng)反向，則形變也相反：這一現(xiàn)象稱為逆壓電效應(yīng)。利用邊壓電效順能產(chǎn)生超產(chǎn)波。將適當(dāng)?shù)慕蛔冸娦盘?hào)施加到晶體上，晶

12、體將發(fā)生文替的壓縮和拉伸，因而產(chǎn)生振動(dòng)、振動(dòng)頻率與交變電壓的頻率相同，者把晶體梢合到彈性介質(zhì)中。晶體將充當(dāng)一個(gè)超聲源的作用，超聲波將被輻射到那種介質(zhì)中。山東大學(xué) 現(xiàn)代檢測(cè)技術(shù)A 課程試卷 控 制 學(xué)院 專業(yè) 級(jí) 學(xué)號(hào) 姓名 密封線第 2 頁(yè) 共 3 頁(yè) 2008-2009 學(xué)年 第 二 學(xué)期 得 分閱 卷 人三 、證明題（20分，每小題10分）1、 階躍光纖如圖所示，試證明下式成立：，其中：為當(dāng)達(dá)到臨界角時(shí)的入射角，此時(shí)光線在、的界面發(fā)生全反射，分別為各部分的折射率。答：設(shè)纖芯與包層之間的臨界角，根據(jù)光在兩介質(zhì)界萬(wàn)產(chǎn)生全反射的條件，得（*） 光從折射率為的空氣中入射到光纖中，根據(jù)折射定律，有， 令，則 （5分）將式(*)代入上式，得 （5分）N.A稱為數(shù)值孔徑，它是光纖的一個(gè)重要參數(shù)，用來(lái)計(jì)量光纖接收光的特性。2、如圖所示，光源和接收器固定，A