2009试题(卷)A与答案解析现代检测技术

成绩 学 院 电信学院 考 试 日 期 2009 年 12 月 22 日 专业班号 姓 名 学 号 期中 期末 √ 课 程 现代检测技术 题 号 得 分 一 二 三 四 一、填空（每空1分，共20分，此题答在试卷上） 1. 在电桥电路的连接方式中， 具有最高的灵敏度，其灵敏度为半臂单桥的 倍。 2. 由测量仪器本身结构或原理引起的误差称为 误差。 3. 多次测量求平均值可以减小 误差，但是当测量次数增加到一定值后，误差就趋于稳定，这个测量次数可以根据 公式来确定。 4. 半导体应变片主要是利用半导体材料的 参数会随着应力的变化而变化，从而导致自身阻值发生改变。 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。 6. 光栅传感器的辨向电路有2路输入信号，这两个信号相位相差 。 7. 在GPS卫星定位系统中，地面接收机通过 测量或 测量进行定位，地面接收机至少要接收 颗卫星信号才能准确计算出自身的三维坐标。 8. 热电偶产生热电势有两个条件，一是 ，二是 。制定热电偶分度表的理论基础是 定律，其冷端温度是 。

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9. 常见数字式传感器包括 、 和 。 10. 在光源照明技术中，使用偏振光可以消除 影响；物距WD、放大倍数PMAG和镜头焦距f的关系是 。 二、简答（每题6分，共36分） 1. 请简述可见光、红外光、微波、超声波这几个概念的区别与联系？ 2. 在视觉检测系统中，如果生产线上的被测物尺寸较大（如宽度>0.5m），常采用线阵CCD传感器采集图像，而不用面阵CCD，请简单说明原因。 3. 探地雷达和超声波传感器都可以进行无损探测，在探测地下埋藏物时，请问它们的检测结果一样么？为什么？ 4. 什么是光电池的频率特性？什么是光电池的光谱特性？ 5. 谈谈你对虚拟仪器的理解，虚拟仪器的发展趋势如何？ 6. 检测技术是实现各种自动控制系统的前提与关键环节，请列举6种日常生活中的检测实例，并分别说明用什么传感器可以实现。 三、电路分析题（共14分） 1. 互感型传感器的工作原理是利用电磁感应中的互感现象，将被测量(位移)转换成感应电势的变化。为检测位移的大小和方向，常采用全波差动整流电路，如图1所示。当铁芯在零位以上时，请画出对应的uab、ucd和uO波形示意图。（6分，此题答在试卷上） uabOtucdOtuO 图1 Ot 2. 图2所示电路实现了什么功能？当Tu=20℃时，电桥平衡，当Tu>20℃或Tu<20℃时，

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西安交通大学考试题电路工作情况如何？使用该电路应注意什么问题？（8分） R1EaR2bVRCuTu－BTR3＋A 图2 四、计算题（共30分） 1. 某压电式压力传感器的灵敏度为80 pC / Pa，如果它的电容量为1nF，试确定传感器在输入压力为1.4 Pa时的输出电压。（8分） 2. 某磁电式传感器要求在最大允许幅值误差2%以下工作。若其阻尼系数ζ=0.6，试求ω/ωn的范围。（10分） 3. 在材料为钢的实心圆柱试件上，沿轴线和圆周方向各贴一片电阻为120Ω的金属应变片R1和R2，把这两应变片接入差动电桥，如图3所示。若钢的泊松比 µ=0.285，应变片的灵敏系数K=2，电桥的电源电压Ui=2V，当试件受轴向拉伸时，测得应变片R1的电阻变化值△R=0.48Ω，试求电桥的输出电压U0；若柱体直径d=10mm，材料的弹性模量E=2×10N/m，求其所受拉力大小。（12分） 注：柱式弹性敏感元件的纵向应变为x112F，横向应变为yx，A为横截面积。 AE 图3

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西安交通大学本科生课程考试试题标准答案与评分标准

课程名称： 现代检测技术 课时： 48 考试时间：2009年 12月22

一、填空（每空1分，共20分） 1. 全桥；4倍； 2. 系统； 3. 随机；谢波尔德； 4. 电阻率； 5. 逆压电效应； 6. 90度； 7. 伪距；载波相位；4； 8. 两个电极材料不同；两个结点温度不同；中间温度；0摄氏度 9. 光栅传感器；同步感应器；编码器；容栅传感器（任3个） 10. 镜面反射；f=WD*PMAG； 1+PMAG二、简答题（每题6分，共36分） 1. 要点：可见光、红外光、微波同属电磁波，波长不同，在真空中传播速度为光速，超声波属机械波，传播速度与介质有关，在真空中不能传播；都有折射与反射现象； 2. 测量大尺寸物体时，线阵CCD用扫描方式采集的图片不易产生梯形畸变，单次采集数据量小； 3. 检测结果不一样，超声波对介质密度变化敏感，电磁波（探地雷达）对钢筋等材料敏感。 4. 频率特性指入射光强按照一定频率变化时，光电池灵敏度变化情况；光谱特性指入射光频率（波长）变化时，光电池灵敏度变化情况； 5. 虚拟仪器指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；性能高、扩展性强、开发时间少、集成度高； 6. 自动门、倒车雷达、数码相机、光控开关、声控开关、红外开关等； 三、电路分析题（共14分） 1. （6分）

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2. （8分）热电偶冷端补偿，利用不平衡电桥(又称冷端补偿器)产生不平衡电压来自动补偿热电偶因冷端温度变化而引起的热电势变化。uEABTu,20，EABT,TuuEABT,20，若Tu 超过20℃，Δu与热电偶的热电势方向相同；若低于20℃，Δu与热电偶的热电势方向相反，从而自动的得到补偿。 注意不能将正负极接错，只能在规定的温度范围内使用。 四、计算题 1. （8分） 两步骤各4分。 2. （10分）； 解：由磁电式传感器的幅频特性 A()12212002（3分） 得其幅值动态误差为 122120021100%2%（2分） 则有 0.69或 0.79（3分） n0.285或 nn结论： n0.285（2分）

3. （12分） 算出ε1、ε2、U0各得2分，算出F得6分。