试题卷A与答案解析现代检测技术.docx

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试题卷A与答案解析现代检测技术

成绩

西安交通大学考试题

课程现代检测技术

系别考试日期2007年12月08日

专业班号

姓名学号期中期末

一.填空（填在试卷上，共25分，每空1分）

1．测量系统的静态特性是。

2．电阻应变效应是指金属导体在外力作用下发生机械变形时，

的现象。

3．测量误差按性质分为误差、误差和误差。

4．在光照作用下，物体内电子逸出物体表面，在回路中形成光电流的现象称为

效应；在光照作用下，物体导电性能发生改变的现象称为效应。

5．在图像处理中有两种常见的颜色模型，分别是和。

6．现代测试系统基本型结构包括、、数据采集、及输出显示、打印等环节。

7．常用的位移传感器有和。

8．一阶系统的动态参数是，二阶系统的动态参数是

和。

9．光栅的位移放大作用可以用栅距W、主光栅和指示光栅夹角θ以及莫尔条纹间距B表示为。

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10．在工程应用中，常用检测淹没在随机噪声中的周期信号，用

检测两个信号在时移中的相关性。

11．请列举2个超声波传感器可以测量的物理量：

。

12．面积变化型电容传感器的优点是输出与输入成关系，但与极板变化型相比，灵敏度较低，适用于测量。

13．为利用电桥的和差特性，提高系统的灵敏度，应使相邻桥臂上电阻应变极性，相对桥臂上电阻应变极性。

二.选择题（共10分，每题1分）

1.准周期信号的频谱是。

A.离散的B.连续的C.不确定的

2.概率密度函数是域上来描述随机信号的。

A.时间B.空间C.幅值D.频率

3.减小随机误差影响的主要办法是。

A.采取恒温B.改换测量仪器C.增加测量次数

4.电涡流传感器是利用材料的电涡流效应工作的。

A.金属导体B.半导体C.非金属材料

5.压电材料按一定方向放置在交变电场中，其几何尺寸将随之发生变化，这称之为

效应。

A.压电B.压阻C.压磁D.逆压电

6.为消除压电传感器联接电缆分布电容变化对输出灵敏度的影响，可采用。

A.电压放大器B.电荷放大器C.相敏检波器

7.下列传感器中，能量转换型传感器是和。

A.光电式B.应变片C.电容式D.压电式

8.材料适合于作霍尔元件。

A.金属B.半导体C.绝缘体

9.测量熔化的铁水的温度可以使用。

A.水银温度计B.热电偶C.光高温计

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西安交通大学考试题

10.在热电偶工作回路中可以接入测量仪表是遵循。

A.均质回路定律B.中间导体定律C.中间温度定律D.标准电极定律

三.简答题（共35分，每题5分）

1.检测系统的基本任务是什么？

2.根据电容传感器的工作原理说明它的分类以及能够测量哪些物理参量？

3.为什么不能用压电传感器测量变化比较缓慢的信号？

4.简述霍尔传感器的特点及可能的应用场合。

5.为什么要对热电偶冷端温度进行补偿？

简述热电偶冷端温度补偿的各种方法。

6.简述虚拟仪器原理、组成和特点。

7.某饮料生产厂要改进设备，在生产线上加装产品自动计数装置（产品以500毫升塑料瓶装橙汁为例），请问可以选用何种传感器？

并说明工作原理。

四.画图分析题（直接答在试卷上，共10分）

1.

（1）请在图4-1和图4-2中画出下面这个LabVIEW程序输出的波形。

其中输入信号为正弦信号，频率为5Hz，采样频率为100Hz，采样点数为40，信号幅值为1，初始相位为0。

（6分）

（2）如果输入信号频率为4Hz，其他参数不变，FFT变换能否输出该信号谱线，为什么？

（4分）

（此题请直接答在试卷上）

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图4-1

图4-2

共6页第4页

西安交通大学考试题

五.计算题（共20分）

1.用悬臂梁测力，4片应变片的标称阻值为120欧姆，应变片灵敏度系数K=2，

（1）全桥测量如何贴片和组桥（用图说明）？

（2分）

（2）如果悬臂梁应变为0.01，电桥电压E=30伏，全桥输出电压U是多少？

（3分）

2.进行某次动态压力测量时，所采用的压电式力传感器的灵敏度为90.9nC/Mpa，将它与增益为0.005V/nC的电荷放大器相连，而电荷放大器的输出接到一台笔式记录仪上，记录仪的灵敏度为20mm/V。

试计算这个测量系统的总灵敏度。

又当压力变化为3.5Mpa时，记录笔在记录纸上的偏移量是多少？

（4分）

3.某霍尔元件l*b*d=10*3.5*1mm3，沿l方向通以电流I=1.0mA。

在垂直于lb方向施加均匀磁场B=0.3T，传感器的灵敏度系数为22V/AT，试求其输出霍尔电压。

（2分）

4.现有0.5级0~300℃和1.0级0~100℃的两个温度计，要测量80℃的温度，请问采用哪一个温度计好？

为什么？

（2分）

5.对某种样品进行8次检测采样，测得长度值为Xi，如表1所示。

在置信概率为0.99时，试用格罗贝斯准则判断有无粗大误差。

数值表如表2所示。

（7分）

表1：

测量结果

i/次

1

2

3

4

5

6

7

8

Xi

13.6

13.8

13.8

13.4

12.5

13.9

13.5

13.6

表2：

数值表

n

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

0.01

1.16

1.49

1.75

1.91

2.10

2.22

2.32

2.41

2.48

2.55

2.61

0.05

1.15

1.46

1.67

1.82

1.94

2.03

2.11

2.18

2.23

2.29

2.33

共6页第5页

共6页第6页

“现代检测技术”2007A卷试题参考答案

一.填空（共25分，每空1分）

1.输入量和输出量不随时间变化或变化缓慢时，输出与输入之间的关系。

2.其电阻值随着所受机械变形（伸长或缩短）的变化而发生变化的现象。

3.系统；随机；粗大

4.外光电效应；内光电

5.RGB；HSL

6.传感器；信号调理；计算机

7.霍尔传感器；光纤传感器。

（答出两个位移传感器即可）

8.τ或时间常数；ω0或系统无阻尼固有角频率；ζ或为阻尼比

9.

10.自相关函数；互相关函数

11.厚度、无损探伤、计数、距离等

12.线性；较大直线位移或角位移。

13.相反；相同

二.选择题（共10分，每题1分）

1.A；2.C；3.C；4.A；5.D；6.B；7.A、D；8.B；9.C；10.B

三.简答题（共35分，每题5分）

1.获取有用的信息，即借助专门的设备、仪器、设计合理的实验方法与必需的信号分析及数据处理，获得与被测对象有关的信息，最后将结果进行显示或输入到其它信息处理装置、控制系统。

2.根据电容式传感器的工作原理，可分为变间距式、变面积式和变介电常数式，利用极板间距和极板覆盖面积的变化，可以测量直线位移或角位移；通过弹性元件也可以测量力、压力、振动或加速度等；利用介电常数的变化还可以进行一些特殊量的测量，如液位、浓度、厚度、湿度等。

3.压电式传感器只有在负载阻抗无穷大、内部也无漏电时，受力后产生的电压（电荷）才能长期保存下来，否则电路将以某时间常数按指数规律放电。

这对于测量缓变信号极为不利，必将造成测量误差。

（而在动态测量时，电荷量可以不断得到补充，）因此压电式传感器适于动态测量，而不能用来测量变化比较缓慢的信号。

4.霍尔式传感器转换效率较低，受温度影响大，但其结构简单、体积小、坚固、频率响应宽、动态范围（输出电势变化）大、无触点，使用寿命长、可靠性高、易微型化和集成电路化，因此在测量技术、自动控制、电磁测量、计算装置以及现代军事技术等领域中得到广泛应用。

应用：

磁场强度传感器（高斯计）；电流、电压传感器；位移、压力、加速度传感器等。

5.热电偶回路的热电势是两个接点温度的函数，为此，必须使冷端温度保持不变，其输出热电势才是热端温度的单值函数。

在实际测量中，热电偶的两端距离很近，冷端温度易受测量对象和环境温度波动的影响，而难以保持恒定，从而引入测量误差。

补偿方法：

0℃恒温法；补偿导线法；修正法；补偿电桥法等。

6.虚拟仪器是在以通用计算机为核心的硬件平台上，由用户设计定义、具有虚拟面板、其测试功能由软件实现的一种计算机仪器系统。

虚拟仪器的组成要素：

计算机、应用软件、仪器硬件。

虚拟仪器特点：

仪器功能由软件决定；

仪器功能由用户来定义；

用户通过更改软件来提高仪器性能、构造新功能；

虚拟仪器技术更新周期比传统仪器短。

虚拟仪器灵活、开放，可以与计算机同步发展，可与网络及其他周边设备互联。

7.可以选用光电传感器、光纤传感器、超声波传感器等。

四.画图分析题（共10分）

（1）两图各3分

（2）FFT不能输出原信号谱线，因为频谱分辨率为2.5Hz，4Hz的谱线会被挡住，看不到。

（4分）

五.计算题（共20分）

1.

（1）（2分）

（2）（3分）

2.总灵敏度：

（2分）

偏移量：

（2分）

3.

（2分）

4.0.5级的温度计可能产生的最大绝对误差：

300×0.5%=1.5℃

用它测量的相对误差为1.5/80=1.875%

1.0级的温度计可能产生的最大绝对误差：

100×1.0%=1℃

用它测量的相对误差为1/80=1.25%，因此选用后一个温度计测量，相对误差小。

（2分）

5.第一步：

平均值13.51（1分），标准差0.44（1分），g（8,0.01）=2.22，12.5含粗大误差应剔除（2分）；

第二步：

平均值13.66（1分），标准差0.18（1分），g（7,0.01）=2.10，无粗大误差数据。

（1分）；