CH14参数检测含答案传感器与检测技术第2版习题及解答Word格式.docx
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6、什么是直接测量、间接测量和组合测量?
7、什么是测量?
8、测量方法是如何进行分类的?
9、测量系统的结构是什么?
10、测量系统是如何分类的,各有何特点?
11、实现参数检测的一般方法主要有哪些?
12、简述温度量的主要检测方法。
13、简述压力量的主要检测方法。
14、流量一般有哪几种检测方法?
15、物位的检测方法主要有哪几种?
16、气体成分检测的主要方法与原理是什么?
17、简述湿敏传感器的分类及其特点。
18、简述位移量的常见检测方法。
19、简述转速检测的方法及其特点。
20、简述速度检测的常见方法。
21、简述振动检测的常见方法。
22、简述厚度检测的方法。
23、检测技术的发展趋势是什么?
一、选择题
题号
答案
知识点
1
A
参数检测的基本概念
2
D
3
4
C
二、多项选择
AB
CD
确定被检测值
速度式;
容积式;
质量式
过程参数检测
测量
1、答:
力学法、热学法、电学法、声学法、光学法、磁学法、射线法。
知识点:
参数检测的一般方法
2、答:
直读式、浮力式、差压式、电学式、核辐射式、声学式或其它形式。
3、答:
转速检测的主要方法与特点如表A.1所示。
表A.1 转速检测方法及其特点
测量方法
转速仪
测量原理
应用范围(r/min)
特点
模拟法
机械式
离心式
利用质量块的离心力与转速的平方成正比;
利用容器中液体的离心力产生的压力或液面变化
30~24000
中、低速
简单、价格低廉、应用广泛,但准确度较低
粘液式
利用旋转体在粘液中旋转时传递的扭矩变化测速
简单,但易受温度的影响
电气式
发电机式
利用直流或交流发电机的电压与转速成正比关系
~1000
可远距离指示,应用广,易受温度影响
电容式
利用电容充放电回路产生与转速成正比例的电流
中、高速
简单、可远距离指示
电涡流式
利用旋转盘在磁场内使电涡流产生变化测转速
简单、价格低廉,多用于机动车
计数法
齿轮式
钟表式
通过齿轮转动数字轮
通过齿轮转动加入计时器
~10000
简单、价格低廉,与秒表并用
光电式
利用来自旋转体上的光线,使光电管产生电脉冲
30~48000
简单、没有扭矩损失
电磁式
利用磁、电等转换器将转速变化转换成电脉冲
简单、数字传输
同步法
目测式
转动带槽圆盘,目测与旋转体同步的转速
简单、价格低廉
频闪式
闪光式
利用频闪光测旋转体频率
简单、可远距离指示、数字测量
4、答:
检测技术的发展主要表现为四个方面:
测量质量不断提高;
新型测量技术不断涌现;
测量系统的智能化、自动化水平不断提高;
测量系统的网络化。
检测技术的发展
5、答:
根据测量精度要求的不同可分为等精度测量和非等精度测量。
等精度测量:
在同一测量环境下,用相同仪表与测量方法对同一被测量进行多次重复测量。
非等精度测量:
用不同精度的仪表或不同的测量方法,或在环境条件不同(相差很大)时,对同一被测量进行多次重复测量。
6、答:
直接测量:
首先对与被测量有确切函数关系的物理量进行直接测量,然后通过已知的函数关系求出该未知量,即需要将被测量值经过某种函数关系变换才能确定被测量值的测量方法。
间接测量:
测量过程复杂,测量所需时间较长,需要进行计算才能得出最终的测量结果。
组合测量:
在测量中,使各个待求未知量和被测量经不同的组合形式出现,根据直接测量或间接测量所得到的被测量数据,通过解一组联立方程求出未知量的数据的测量方法,即这种测量方法必须经过求解联立方程组才能得出最后结果。
知识点:
测量方法的分类
7、答:
测量就是以确定被检测值为目的的一系列操作,即利用物质的物理的、化学的或生物的特性,对被测对象的信息进行提取、转换以及处理,获得定性或定量结果的过程。
8、答:
1)根据测量方式的不同可分为:
直接测量、间接测量和组合测量
2)根据测量方法的不同可分为:
偏差式测量、零位式测量和微差式测量
3)根据测量精度要求的不同可分为:
等精度测量和非等精度测量
4)根据被测量变化的快慢可分为:
静态测量和动态测量
5)根据测量敏感元件是否与被测介质接触可分为:
接触式测量和非接触式测量
9、答:
测量系统的结构如下图所示。
测量系统
10、答:
根据测量系统是否存在反馈通道,或信号在测量系统中的传递情况,可以将测量系统分为开环测量系统与闭环测量系统两种基本类型。
开环测量系统没有反馈通道,全部信息的变换只沿着一个方向进行。
除非提高各环节的抗干扰能力,否则,开环测量系统很难获得高的测量精度。
闭环测量系统有两个通道:
一个正向通道,一个反馈通道。
对于闭环结构的测量系统,如果正向通道的传递系数足够大,则整个系统的输入、输出关系由反馈环节的特性决定,而正向通道的放大器等环节特性的变化不会影响测量结果。
11、答:
实现参数测量的方法主要包括:
力学法、热学法、电学法、声学法、光学法、磁学法、射线法、生物法。
12、答:
温度测量方法及其使用的传感器
测温原理
温度传感器
接触式测量
体积变化
固体热膨胀
双金属温度计
液体热膨胀
玻璃管液体温度计
气体热膨胀
气体温度计、充气式压力温度计
电阻变化
金属热电阻、半导体热敏电阻
热电效应
热电偶
频率变化
石英晶体温度传感器
光学特性
光纤温度传感器、液晶温度传感器
声学特性
超声波温度传感器
非接触式
热辐射
亮度法
光学温度计、光电亮度温度计
全辐射法
全辐射温度计
比色法
比色温度计
红外法
红外温度传感器
气流变化
射流温度传感器
13、答:
压力测量方法及其使用的传感器
压力计形式
测压范围
/kPa
输出信号
性能特点
液压法
液体静力平衡原理,使被测压力与一定高度的工作液体产生的重力相平衡,利用液柱的高位差来测量压力
U型管
-10~10
水柱高度
实验室低、微压测量
补偿式
-2.5~2.5
旋转刻度
用作微压基准仪器
自动液柱式
-102~102
自动计数
用光、电信号自动跟踪液面,用作压力基准仪器
弹性变形法
弹性元件受力产生变形原理,使受压后产生的位移与被测压力成一定函数关系
弹簧管
-102~106
位移、转角或力
直接安装,就地测量或校验
膜片
-102~103
用于腐蚀性、高粘度介质测量
膜盒
用于微压的测量与控制
波纹管
0~102
用于生产过程低压的测控
负荷法
静力平衡原理
活塞式
0~106
砝码负荷
结构简单,坚实,精确度极高。
广泛用作压力基准器
浮球式
0~104
压电法
将被测压力转换成电阻量、电感量、电容量、频率量等电学量
电阻式
-102~104
电压、电流
结构简单,耐振动性差
电感式
0~105
毫伏、毫安
环境要求低,信号处理灵活
伏、毫安
动态响应快,灵敏度高,易受干扰
压阻式
性能稳定可靠,结构简单
压电式
伏
响应速度极快,限于动态测量
应变式
毫伏
冲击、温湿度影响小,电路复杂
振频式
频率
性能稳定,精度高
霍尔式
灵敏度高,易受外界干扰
14、答:
一般分为三种:
速度式流量检测方法、容积式流量检测方法和质量式流量检测方法。
15、答:
物位测量方法根据可利用的物位传感器分为以下几种:
16、答:
常用气体传感器
大类
子类
工作原理
干式(构成气体传感器的敏感材料为固体)
半导体气敏传感器
利用金属氧化物半导体敏感元件表面吸附有被测气体时,其接触面的导电电子比例会发生改变,使气敏元件的电阻值随被测气体的成分含量的变化而变化
接触燃烧式气体成分传感器
可燃气体燃烧导致铂丝线圈的电阻值发生变化,电阻变化与气体浓度成正比
热导率变化式气体传感器
每种气体都有固定的热导率,混合气体的热导率利用空气作为基准中被测气体进行比较而得到。
热导率变化式气体传感器的测量电路与接触燃烧式气体成分传感器相同
红外线气体成分分析仪
利用许多化合物的分子在红外波段都有吸收带,气体种类不同,吸收带所在的波长和吸收的强弱也各不相同
湿式(敏感材料为电解质溶液)
原电池式
当被测气体通过隔膜扩散到电解液中后,不同气体会在不同固定电压(由原电池提供)作用下发生电解,通过测量电流的大小,即可测得被测气体参数
极谱式
当被测气体通过隔膜扩散到电解液中后,不同气体会在不同固定电压(由外部提供)作用下发生电解,通过测量电流的大小,即可测得被测气体参数
17、答:
湿敏传感器分类
类别
常见类型
水分子亲和型
电解质湿度传感器
响应速度低、可靠性差,不能很好地满足工业生产和日常生活的使用要求。
MOS陶瓷湿度传感器
MOS膜式湿度传感器
高分子湿度传感器
非水分子亲和型
热敏电阻式湿度传感器
响应速度快、灵敏度高,正在得到迅猛发展和越来越广泛的应用。
红外吸收式湿度传感器
微波式湿度传感器
超声波湿度传感器
18、答:
位移测量分为模拟式测量和数字式测量两大类。
模拟式测量常用的传感器有电阻式传感器、电感式传感器、电容式传感器、电涡流式传感器、光电式传感器及光导纤维传感器、超声波传感器、激光及辐射式传感器、薄膜传感器等。
数字式测量主要是指在精密数控装置如数控机床和三坐标测量仪等设备中,将直线位移或角位移转换为数字脉冲信号输出的测量方法。
常用的转换装置有感应同步器、旋转变压器、磁尺、光栅和各种脉冲编码器等。
机械查参数检测
19、答:
转速检测方法及其特点
机械量参数检测
20、答:
1)定义法
2)加速度积分法或位移微分法
3)利用物理参数测量速度
4)多普勒效应测速度
21、答:
常用的振动检测方法为:
1)差动变压器法
2)电涡流法
3)应变片法
4)压电效应法
22、答:
厚度检测属于长度测量,很多情况下可以用测长度或测位移的方法或技术来实现,如直接利用厚度参数来调制传感器的输出信号,这是测绝对厚度,如低频透射式电涡流测厚法、超声波测厚法、微波测厚法、核辐射测厚法等。
另一类测厚方法是相对测厚,采用如极距变化型电容传感器,或利用高频反射式涡流传感器测量金属板厚度的方法。
23、答:
目前,检测技术的发展主要表现为以下四个方向:
(1)测量质量不断提高。
(2)新型测量技术不断涌现。
(3)测量系统的智能化、自动化水平不断提高。
(4)测量系统的网络化。
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