第一章检测技术的基础知识一、填空题1．检测技术是一门以研究自动检测系统中的信息提取、信息转换以及信息处理的理论和技术为主要内容的应用技术学科。

2．一个完整的检测系统或检测装置通常由传感器、测量电路和输出单元及显示装置等部分组成。

3．传感器一般由敏感元件、转换元件和转换电路三部分组成，其中敏感元件是必不可少的。

4．在选用仪表时，最好能使其工作在不小于满刻度值2/3 的区域。

5．准确度表征系统误差的大小程度，精密度表征随机误差的大小程度，而精确度则指准确度和精密度的综合结果。

6．仪表准确度等级是由系统误差中的基本误差决定的，而精密度是由随机误差和系统误差中的附加误差决定的。

7、若已知某直流电压的大致范围，选择测量仪表时，应尽可能选用那些其量程大于被测电压而又小于被测电压1.5倍的电压表。

（因为U≥2/3Umax）二、选择题1．在一个完整的检测系统中，完成信息采集和信息转换主要依靠 A 。

A．传感器 B. 测量电路 C. 输出单元2．构成一个传感受器必不可少的部分是 B 。

A．转换元件B．敏感元件C．转换电路D．嵌入式微处理器3．有四台量程均为0-600℃的测量仪表。

今要测一约为500℃的温度，要求相对误差≤2.5%，选用精度为 D 的最为合理。

A．5.0级B．2.5级C．2.0级D．1.5级4．有四台量程不同，但精度等级均为1.0级的测温仪表。

今欲测250℃的温度，选用量程为 C 的最为合理。

A．0～1000℃B．300～500℃C．0～300℃D．0～500℃5．某采购员分别在三家商店购买100kg大米、10kg苹果、1kg巧克力，发现缺少约0.5kg，但该采购员对卖巧克力的商店意见最大，在这个例子中，产生此心理作用的主要因素是Ｂ。

A．绝对误差B．示值相对误差C．满度相对误差D．精度等级6．在选购线性仪器时，必须在同一系列的仪表中选择适当的量程。

这时必须考虑到应尽量使选购的仪表量程为欲测量的Ｃ左右为宜。

A．3倍B．10倍C．1.5倍D．0.75倍7．用万用表交流电压档（频率上限为5kHz）测量100kHz、10V左右的高频电压，发现示值不到2V，该误差属于 B 。

用该表主流电压档测量5号电池电压，发现每次示值均为1.8V,该误差属于 A 。

A．系统误差B．粗大误差C．随机误差D．动态误差8．重要场合使用的元器件或仪表，购入后需进行高、低温循环老化试验，其目的是为了Ｄ。

A．提高精度B．加速其衰老C．测试其各项性能指标D．提高可靠性能9．电工实验中，采用平衡电桥测量电阻的阻值，是属于 B 测量，而用水银温度计测量水温的微小变化，是属于C 测量。

A．偏位式B．零位式C．微差式三、计算题1．有一温度计，它的测量范围为0~200℃，精度为0.5级，求：1）该仪表可能出现的最大绝对误差。

2）当示值分别为20℃、100℃时的示值相对误差。

2．已知待测拉力约为70N左右。

现有两只仪表，一只为0.5级,测量范围为0~500N；另一只为1.0级，测量范围为0~100N。

问选用哪一只测力仪表较好？为什么？3．有一台测量压力的仪表，测量范围为（0~10）Mpa,压力与仪表输出电压之间的关系为U0=a0+a1p+a2p2,式中a0=1V，a1=0.6V/ Mpa，a2=-0.02V/Mpa2求: 1)该仪表的输出特性方程;2)该仪表的灵敏度表达式;3)用计算法求P1=2Mpa和P2=8Mpa时的灵敏度K1、K2。

第二章电阻传感器一、填空题1．气泡式水平仪结构如下图所示，密封的玻璃内充入导电液体，中间保留一个小气泡。

玻璃管两端各引出一根不锈电极。

在玻璃管中间对称位置的下方引出一个不锈钢公共电极。

试填空。

1）当被测平面全完水平时，气泡应处于玻璃管的中间位置，左右两侧的不锈钢电极与公共电极之间的电阻R1、R2的阻值相同。

如果希望此时电桥的输出电压U0=0，则R1、R2、R3、R4应满足R1 R3= R2 R4的条件。

如果实际使用中，发现仍有微小的输出电压，则应调节RP1，使U0趋向于零。

2）当被测平面向左倾斜（左低右高）时，气泡漂向右边，R1变小，R2变大，电桥失去平衡，增大。

3）U i应采用交流电源（直流/交流），目的是防止产生极化电解。

2．下图是汽车进气管道中使用的热丝式气体流速（流量）仪的结构示意图。

在通有干净且干燥气体、截面积为A的管道中部，安装有一根加热到200℃左右的细铂丝R1 ( R t1 )。

另一根相同长度的细铂丝（R t2）安装在与管道相通、但不受气体流速影响的小室中，请分析填空。

1)当气体流速v＝0时，Rt1的温度与Rt2的温度相等，电桥处于平衡状态。

当气体介质自身的温度发生波动时，Rt1与Rt2同时感受到此波动，电桥仍然处于平衡状态，所以设置Rt2是为了起到温度补偿的作用。

2)当气体介质流动时，将带走Rt1的热量，使Rt1的温度变低，电桥失去平衡，毫伏表的示值与气体流速的大小成一定的函数关系。

图中的RP1 称为调零电位器，RP2称为调满偏电位器。

3)设管道的截面积A=0.01m2,气体流速v=2m/s，则通过该管道的气体的体积流量q V=Av=0.02 m3/s。

4)如果被测汽体含有水气，则测量得到的流量值将偏大（大/小），这是因为水汽的传热系数大，带走的热量多；如果Rt1、Rt2改用铜丝，会产生氧化问题。

3．下图为自动吸排油烟机原理框图，请分析填空。

1)图中气敏电阻是UL-281 类型，被测汽体浓度越高，其电阻值就越小。

2)气敏电阻必须使用加热电源的原因是加速被测气体的化学吸附和电离的过程并烧去气敏电阻表面的污物，通常须将气敏电阻加热到200~300 ℃左右。

因此使用电池为电源、作长期监测仪表使用时，电池的消耗较大(大/小)。

3)当气温升高后，气敏电阻的灵敏度将降低(升高/降低)。

所以必须设置温度补偿电路，使电路的输出不随气温的变化而变化。

4)比较器的参考电压U R越小，检测装置的灵敏度就越高。

若希望灵敏度不要太高，可将RP往右（左/右）调节。

5)该自动吸排油烟机使用无触点的晶闸管而不用继电器来控制排气扇的原因是防止电弧。

6）由于即使在开启排气扇后器敏电阻的阻值也不能立即恢复正常，所以在声光报警电路，还应串接一只控制开关，以消除喇叭（喇叭/LED）继续烦人的报警。

4．热敏电阻按其温度系数可分为负温度系数热敏电阻（NTC）和正温度系数热敏电阻（PTC）两大类。

5．对于电阻应变片，最好和最常用的温度补偿方法是电桥补偿法，其中尤其以双臂工作（或称半桥差动）电桥补偿法最常见。

6．电阻应变片式压力传感器通常用测量电桥作为转换电路。

7．最常见的电阻应变片的基准电阻值为120Ω。

8．金属热电阻主要包括铂、铜和镍电阻等。

半导体热敏电阻主要包括PTC、NTC 和CTR三种类型。

二、选择题1．在下图中，热电阻测量转换电路调试过程的步骤是 A 。

若发现毫伏表的满度值大，应将RP2往 E 调。

A、先调节RP1，然后调节RP2B、先调节RP2，然后调节RP1C、同时调节RP1、RP2D、上E、下F、左G、右2．热电阻测量转换电路采用三线制是为了 D 。

2．热电阻测量转换电路采用三线制是为了 D 。

A．提高测量灵敏度B．减小非线性误差C．提高电磁兼容性D．减小引线电阻的影响3．电子秤中所使用的应变片应选择B 应变片；为提高集成度，测量气体压力应选择D 。

A．金属丝式B．金属箔式C．电阻应变仪D．固态压阻式传感器4．应变测量中，希望灵敏度高、线性好、有温度自补偿功能，应选择C 测量转换电路。

A．单臂半桥B．双臂半桥C．四臂全桥5．在使用测谎仪时，被测试人由于说谎、紧张而手心出汗，可用 D 传感器来检测。

A．应变片B．热敏电阻C．气敏电阻D．湿敏电阻6．MQN气敏电阻可测量C 的TiO2气敏电阻可测量D 的浓度。

A．CO2 B．N2 C．气体打火机车间的有害气体D．锅炉烟道中剩余的氧气7、湿敏电阻用交流电作为激励源是为了B。

A 、提高灵敏度B 防止产生极化、电解作用C 减小交流电桥平衡难度三、计算题1． 有一额定荷重为20000的等截面空心圆柱荷重传感器，其灵敏度为2mV/V ，桥路电压为12V,求：1）在额定荷重时的输出电压U OM2）当承载荷重5000N 时的输出电压3）若在额定荷重时要得到10V 的输出电压，放大器的放大倍数为多少倍？2．铜热电阻的阻值Rt 与温度t 的关系在0~150℃范围内可用下式近似表示：R t ≈R 0（1+αt ）3、已知：0℃时铜热电阻的为50Ω，温度系数约为4.28*10-3/℃，求：1） 当温度为100℃时的电阻值。

2） 查铜热电阻分度表求100℃时的电阻值。

3） 计算法的误差为多少欧姆？4、以阻值0R =120Ω、灵敏度系数k =2.0的电阻丝应变片与阻值同为120Ω的固定电阻组成电桥，供桥电压U =3V ，并设负载电阻为∞。

问当应变量分别为2με和2000με时，单臂电桥和双臂（或称半桥差动）电桥的输出电压各为多少？它们的电压灵敏度有何不同？解：（1）单臂电桥时00O 00011114444k R k R R U U U U k U R R R εεε∆==== 此时的电压灵敏度为U 130.75(V)44k U ===。

当应变为 为12εμε=时， 66O111122103310(V)3V 44U k U εμ--==⨯⨯⨯⨯=⨯= 为22000εμε=时， 63O221122*********(V)3mV 44U k U ε--==⨯⨯⨯⨯=⨯= （2）双臂电桥时 00O 00011112222k R k R R U U U U k U R R R εεε∆==== 电压灵敏度U 13 1.5(V)22k U ===，当应变 为12εμε=时， 66O111122103610(V)6V 22U k U εμ--==⨯⨯⨯⨯=⨯= 为22000εμε=时， 63O221122*********(V)6mV 22U k U ε--==⨯⨯⨯⨯=⨯= 5、采用0R =120Ω、灵敏度系数k =2.0的金属电阻应变片与阻值R =120Ω的固定电阻组成电桥，供桥电压为10V 。

当应变片的应变量为1000με时，若要求电桥输出电压等于10mV ，问应采用何种接桥方式（设输出阻抗为无究大）？解：按题意，对全对称电桥总有OURRUk Uλ==∆而R k Rε∆=，代入上式得OUUkλε=从而解得3O610100.5210001010Uk Uλε--⨯===⨯⨯⨯即U12k U=，这是双臂工作（或半桥差动）电桥的灵敏度，故应采用双臂工作电桥的接桥方式。

四、分析题下图所示功率晶体管保护电路中，Rt使用的是PTC元件，试述其工作原理。

第三章电感传感器一、填空题1．自感式位移传感器是基于电磁感应定律制成的，它能够把被测位移的变化转换成_电感_的变化，实践中常采用_差动_结构。