自动检测技术

检测技术就是人们为了对被测对象所包含的信息进行定性的了解和定量的掌握所采取的一系列技术措施。1.检测系统由哪几部分组成?说明各部分的作用。答：一个完整的检测系统或检测装置通常是由传感器、测量电路和显示记录装置等几部分组成，分别完成信息获取、转换、显示和处理等功能。当然其中还包括电源和传输通道等不可缺少的部分。下图给出了检测系统的组成框图传感器是把被测量转换成电学量的装置；测量电路的作用是将传感器的输出信号转换成易于测量的电压或电流信号；显示记录装置是检测人员和检测系统联系的主要环节，主要作用是使人们了解被测量的大小或变化的过程。2.测量方法？答：按测量手续：直接测量，间接测量。按获得测量值：偏差式测量，零位式测量，微差式测量。3.什么是系统误差和随机误差?误差分为随机误差，系统误差，粗大误差答：系统误差是指在相同的条件下，多次重复测量同一量时，误差的大小和符号保持不变，或按照一定的规律变化的误差。随机误差则是指在相同条件下，多次测量同一量时，其误差的大小和符号以不可预见的方式变化的误差。计算所产生的误差称为粗大误差4.某线性位移测量仪，当被测位移由4.5mm变到5.0mm时，位移测量仪的输出电压由3.5V减至2.5V，求该仪器的灵敏度。解：该仪器的灵敏度为S=（2.5-3.5）/（5.0-4.5）=-2.5mv/mm5.某测温系统由以下四个环节组成，各自的灵敏度如下：铂电阻温度传感器：0.45Ω/℃电桥：0.02V/Ω；放大器：100(放大倍数)；笔式记录仪：0.2cm/V。求：(1)测温系统的总灵敏度；(2)记录仪笔尖位移4cm时，所对应的温度变化值。解：（1）测温系统的总灵敏度为S=0.45*0.02*100*0.2=0.18cm/℃（2）记录仪笔尖位移4cm时，所对应的温度变化值为T=4/0.18=22.22℃6.金属电阻应变片与半导体材料的电阻应变效应有什么不同?答：金属电阻的应变效应主要是由于其几何形状的变化而产生的，半导体材料的应变效应则主要取决于材料的电阻率随应变所引起的变化产生的。7.电阻应变效应：导体或半导体材料在外力作用下产生机械变形时，其电阻值也相应发生变化的物理现象称为电阻应变效应。8.应变片的粘贴步骤：1.应变片的检查与选择；2.试件的表面处理3.底层处理；4.贴片；5.固话；6.粘贴质量检查；7.引线焊接与组桥连线。9.影响差动变压器输出线性度和灵敏度的主要因素是什么？答：影响差动变压器输出线性度和灵敏度的主要因素是：传感器几何尺寸、线圈电气参数的对称性、磁性材料的残余应力、测量电路零点残余电动势等10.减小零点残余电动势方法？（1）尽可能保证传感器几何尺寸、线圈电器参数和磁路的对称。（2）选用合适的测量电路。（3）采用补偿电路减小零点残余电动势。11.电涡流传感器是利用涡流效应，将非电量转化为阻抗的变化而进行测量的。12.为什么说压电式传感器只适用于动态测量而不能用于静态测量?答：因为压电式传感器是将被子测量转换成压电晶体的电荷量，可等效成一定的电容，如被测量为静态时，很难将电荷转换成一定的电压信号输出，故只能用于动态测量。13.一压电式传感器的灵敏度K1＝10pC／MPa，连接灵敏度K2=0.008V／pC的电荷放大器，所用的笔式记录仪的灵敏度K3=25mm／V，当压力变化Δp=8MPa时，记录笔在记录纸上的偏移为多少?解：记录笔在记录纸上的偏移为S=10×0.008×25×8=16/mm14.压电效应：当对压电材料施以物理压力时，材料体内之电偶极矩会因压缩而变短，此时压电材料为抵抗这变化会在材料相对的表面上产生等量正负电荷，以保持原状。这种由于形变而产生电极化的现象称为“正压电效应”。正压电效应实质上是机械能转化为电能的过程。当在压电材料表面施加电场（电压），因电场作用时电偶极矩会被拉长，压电材料为抵抗变化，会沿电场方向伸长。这种通过电场作用而产生机械形变的过程称为“逆压电效应”。逆压电效应实质上是电能转化为机械能的过程。15.选电压材料答：1）具有较大的压电常数，2）压电元件的机械强度高，刚度大、并具有较高的固有振动频率3）具有高的电阻率和较大的介电常数。3）具有较高的局里点。4）压电材料的压电特性不随时间蜕变，有较好的时间稳定性。16.磁电式传感器具有结构简单、工作稳定、输出电压灵敏度高等优点，在转速测量、振动、速度测量中的到了广泛的应用。17.什么是金属导体的热电效应?试说明热电偶的测温原理。答：热电效应就是两种不同的导体或半导体A和B组成一个回路，其两端相互连接时，只要两结点处的温度不同，回路中就会产生一个电动势，该电动势的方向和大小与导体的材料及两接点的温度有关。热电偶测温就是利用这种热电效应进行的，将热电偶的热端插入被测物，冷端接进仪表，就能测量温度。18.用镍铬-镍硅(K)热电偶测量温度，已知冷端温度为40℃，用高精度毫伏表测得这时的热电动势为29.188mV，求被测点的温度。解：由镍铬-镍硅热电偶分度表查出E(40，0)=1.638mV，计算E(t,0)=（29.188+1.638）mv=30.826mv再通过分度表查出其实际温度为t=700+（30.826-29.129）*100/（33.275-290129）=740.9℃19.已知铂铑10-铂(S)热电偶的冷端温度t0＝25℃，现测得热电动势E(t，t0)＝11.712mV，求热端温度是多少度?解：由铂铑10-铂热电偶分度表查出E(25，0)=0.161mV，计算出得E(t,0)=）911.712+0.161）mv=11.873mv通过分度表查出其对应的实际温度t=1200+（11.873-11.851）*100/（13.159-11.851）=1216.8℃20.热电偶的冷端补偿答、冷端恒温法、补偿导线法、计算修正法、电桥补偿法、采用PN结温度传感器作冷端补偿、采用集成温度传感器作冷端补偿。20A.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。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。21.光电效应有哪几种？答：光电效应有外光电效应、内光电效应和光生伏特效应三种外光电效应：在光线作用下能使电子逸出物体表面的现象。基于外光电效应的光电元件有光电管、光电倍增管等内光电效应：在光线作用下能使物体的电阻率改变的现象。基于内光电效应的光电元件有光敏电阻、光敏晶体管等。光生伏特效应：在光线作用下，物体产生一定方向电动势的现象。基于光生伏特效应的光电元件有光电池等。22.什么是霍尔效应？答：在置于磁场的导体或半导体中通入电流，若电流与磁场垂直，则在与磁场和电流都垂直的方向上会出现一个电势差，这种现象就是霍尔效应，是由科学家爱德文·霍尔在1879年发现的。产生的电势差称为霍尔电压。23.容栅传感器是在变面积型电容传感器的基础上发展起来的一种新型传感器，是利用电容的电耦合方式将位移量转变成为电信号的一种传感器。24.感应同步器是一种根据电磁感应原理，利用两个平面型电路绕组，其互感随位置而变化的原理工作的位移传感器。25.超声波分为纵波、横波、表面波。27.．超声波发生器种类及其工作原理是什么?它们各自特点是什么?答：超声波发生器有压电式超声波发生器和磁致伸缩超声波发生器两种。压电式超声波发生器就是利用压电晶体的电致伸缩现象制成的。常用的压电材料为石英晶体、压电陶瓷锆钛酸铅等。在压电材料切片上施加交变电压，使它产生电致伸缩振动，而产生超声波。磁致伸缩超声波发生器把铁磁材料置于交变磁场中，使它产生机械尺寸的交替变化，即机械振动，从而产生超声波。磁致伸缩超声波发生器是用厚度为0.1～0.4mm的镍片叠加而成的，片间绝缘以减少涡流电流损失。其结构形状有矩形、窗形等，28.超声波检测和探伤1）超声波探伤(1.穿透法探伤2.反射法探伤)2）超声波测量厚度3）超声波测量液位。填空题1.可以进行位移测量的传感器有：光纤传感器、差动变压器、电阻传感器。2、可以完成温度测量的有：热电偶、热敏电阻、热释电3、半导体式传感器是：磁敏、霍尔元件、气敏传感器、压阻传感器4、光电传感器有：光电耦合器、色敏传感器、光纤传感器、光电二极管5、用于磁场测量的传感器：霍尔器件、磁敏晶体管6、进行振动（或加速度）测量的传感器：磁电传感器、压电传感器7、利用物体反射进行非电量检测的传感器：超声波传感器、红外传感器、8电阻应变片由敏感栅、基片、覆盖层和引线等部分组成。9、热敏电阻可分为负温度系数热敏电阻和正温度系数热敏电阻型两大类。10、在热电阻温度测量系统中，热电阻的外引线有两线制、三线制、四线制11、热电偶中热电势的大小仅与热电极材料的性质、两端点温度有关，而与热电极尺寸、形状及温度分布无关。