《电气测试技术》课程习题

电气测试技术课程习题 一、填空题 1、测试技术包括 测量 和 试验 两方面.凡需要考察事物的状态、 变化和特征等,并要对它进行 定量 的描述时,都离不开测试 工作。 2、按是否直接测定被测量的原则分类，测试方法分 直接 测量 法和 间接 测量法。 3、按测量时是否与被测对象接触的原则分类，测试方法分 接触 式 测量法和 非接触式测量法。 4、按测量时是否随时间的原则分类，测试方法分 静态 测量法 和 动态 测量法。 5、测量误差一般按其性质分类分为 系统 误差、随机 误差和 粗大 误差。 6、传感器是测试系统的第一环节,将被测系统或测试过程中需要 观测的信息转化为人们熟悉的各种信号。 7、传感器的基本功能是 检测 信号和信号 转换。 8、传感器的组成按定义一般由 敏感 元件、变换 元件、信号调 理电路 三部分组成。 9、传感器按信号变换特征分类；可分为 结构型 传感器和 物理 型 传感器。 10、结构型传感器是依据传感器的 结构参数变化 而实现信号变 换的。 11、物理型传感器在实现变换过程中传感器的结构参数基本不变， 而仅依靠传感器中原件内部的 物理 和 化学 性质变化实现 传感器功能。 12、按测量原理分类一般包括 电阻式、电感式和电容式三种基 本形式，以及由此而派生出来的其他形式传感器。 13、按传感器的能量转换情况分类可分为能量控制型和能量转换 型传感器。 14、传感器所能测量的最大被测量的数值称为测量上限，最小的 被测量值称为测量下限，用它们来表示测量区间称测量范围。 15、在采用直线拟合线性化时输出输入的校正曲线与其拟合直线 之间的最大偏差称为 非线性误差 或 线性度，常用相对误差 表示。 16、传感器输出的变化量 Y 与引起此变化量 X 之比称为 静态 灵敏度（或简答什么是灵敏度） 17、静态误差（精度）是指传感器在其全量程内任一点的 输出 值 与 理论输出值 的偏差程度。 18、传感器的 动态特性 是指传感器对随时间变化的输入量的响 应特性。 19、引用误差是指测量的绝对误差与 仪器的满量程 之比。 20、传感器的标定是指在明确传感器的输出与输入关系的前提下， 利用 某种标准器具对传感器进行标度。 21、标定的基本方法是指利用 标准仪器 产生已知的非电量作为 输入量输入到待标定的传感器中，然后将传感器的 输出量 与输入标准量作比较，获得一系列标准数据或曲线（也可是 传感器的标定的含义） 。 22、频域内传感器不失真检测的条件是幅频特性是常数以及相频 特性是线性关系。 23、电阻应变片一般是由 敏感栅、基底、覆盖层、引线 和 粘 合剂 构成。 24、沿应变比轴向的应度 x必然引起应变片电阻的相对变化， 而垂直于应变片轴向应变 y也会引起其电阻的相对变化，这 种现象称为 横向效应。这种现象的产生和影响与应变片结构 有关，为了减小由此产生的测量误差，现在一般多采用 箔式 应变片。 25、为了消除应变片的温度误差，可采用的温度补偿措施包括 自补偿法、桥路 补偿法和热敏电阻 补偿法。 26、应变片绝缘电阻是指已粘贴的应变片的 引线 与 被测试件 之间的电阻值。 27、应变片的选择一般包括 类型 的选择、 材料 的选择、阻值 的选择和 尺寸 的选择。 28、压阻器件本身受到温度影响后，要产生 零点温度漂移 和 灵敏度漂移 ，因此，必须采用 温度补偿 措施。 29、零点温度漂移是指电桥转换电路中 4 个电阻值不同及它们的 温度系数 不一致而造成的，一般用 串并联电阻法 来补偿。 30、压阻器件的灵敏度温度漂移是由 压阻系数 随温度变化而引 起的，补偿灵敏度漂移，可采用在电源回路中串联 二极管 的方法，因为它的温度特性为负值。 31、利用导电材料的 电阻率 随本身温度而变化的 温度电阻效 应 制成的传感器称为热电阻式传感器。 32、电位计传感器也称为 变阻器 式传感器，其工作原理是通过 改变电位计触头位置实现将 位移 转化为 电阻 的变化。 二、简答题 1、什么是测试? 与计量有何区别? 2、画出测试系统的组成框图，并说明各组成部分的作用（P6） 。 3、何谓测量误差？通常测量误差是如何分类表示的？ 4、为什么选用电测仪表时,不仅要考虑它的精度,而且要考虑其 量程?用量程为 150V、0.5 级的电压表和量程为 30V、1.5 级 的电压表测量 25V 的电压，请问选用哪一个电压表测量合适？ （P19 页第 3 题） 5、传感器是由哪几部分组成的？各部分的作用是什么？P83-84 6、传感器的定义是什么？ 答：传感器是一种以一定的精确度把被测量转化为与之有确定 对应关系的，便于应用的另一种量的测量装置。 7、什么是传感器的静特性？主要技术指标有哪些？ 答：传感器的静特性是指传感器在输入量的各个值处于稳定状 态时输出与输入关系，即当出入量是常量或变化极慢时，输出 与输入关系。 衡量传感器静特性的主要技术指标有线性度、测量范围和量程、 重复性、迟滞灵敏度、精度、分辨率、稳定性和漂移等。 8、精密度的定义是什么? 答:精密度是指传感器输出值的分散性,即对某一稳定的被测量,由 同一测量者,用同一传感器,在相当短的时间内,连续重复测量 多次,其测量结果的分散程度。 9、简述对传感器弹性敏感元件材料的基本要求是什么？（P88 下） 对弹性敏感元件的基本要求有： （1）弹性极限和强度高； （2）弹性滞后和弹性后效小； （3）弹性模量的温度系数要小且稳定； （4）线膨胀系数要小且稳定； （5）具有良好的机械加工和热处理性能； （6）具有高的抗氧化性、耐腐蚀性、绝缘等性能。 10、简述电阻应变式传感器的工作原理。 （P103 页第一段） 答: 电阻应变式传感器由弹性敏感元件和电阻应变片组成。 当弹性敏感元件受到被测量作用时，将产生位移、应力和应 变，则粘贴在弹性敏感元件上的电阻应变片将应变转换成电 阻的变化。这样，通过测量电阻应变片的电阻值变化，从而 确定被测量的大小。 11、金属导体应变片与半导体应变片在工作原理上有何区别？ 答：对于金属应变片，电阻值的变化是主要由机械变形而产 生的电阻应变效应，电阻率几乎不变化； 而对半导体应变片，电阻值的变化主要是由电阻材料受到载 荷作用产生应力时电阻率发生变化引起的。 12、电阻应变片产生温度误差的原因有哪些，怎样消除误差？ （P114P115） （1） 、敏感栅的电阻值随温度的变化而改变，即电阻温度效应； （2） 、敏感栅和试件线膨胀系数不同而产生的电阻变化。 详见 P114P115 13、什么是电阻应变片的横向效应？（P106 中间） 答：将直的电阻丝绕成栅状以后，即使在长度相同，应变状 态也相同的条件下，由于栅状电阻丝的横向绕制部分感受被 测点的横向应变，因此电阻丝总的电阻变化将会受到横向变 形的影响，这种现象称为应变片的横向效应。 14、什么是压阻效应？（P105） 答：d 是电阻丝受到应力作用而引起电阻率的变化，即 压阻效应。 三、计算题 1、对某量进行了 15 次重复测量，测量的数据为：20.42, 20.43, 20.40, 20.43, 20.42, 20.43, 20.39, 20.30, 20.40, 20.43, 20.42, 20.41, 20.39, 20.39, 20.40。是判定数据 中是否存在粗大误差（P=99%） 。 （P15 页例 1-1） 2、两金属应变片 R1和 R2阻值均为 120，灵敏度系数 K=2，两 应变片一片受拉另一片受压，应变均为 1000 ， 两者接入 直流电桥组成半桥双臂工作电桥，电源电压 U=5V；求（1） R 和 RR;(2)电桥的输出电压。 43U0 第九章到第十一章 1，只要线圈磁通量发生变化，就有感应电动势产生，其实现方法主要有 线圈与磁场发生相对运动，磁路中磁阻变化，恒定磁场中线圈面积变化。 当传感器结构参数确定后，感应电动势 e 与线圈相对磁场的运动速度 v 或 w 成正比，所以，可用磁电式传感器测量线速度和角速度，对测得的速度 进行积分或微分可求出位移和加速度。 2，磁电式传感器直接从被测物体吸收机械能并转换成电信号输出，且输 出功率大，性能稳定，它的工作不需要电源，调理电路简单，由于磁电式 传感器通常具有较高的灵敏度，所以一般不需要高增益放大器，适用于振 动转速,扭矩的测量。 3，霍尔电势 UH=RHIB/d，其中 RH 是霍尔系数 ，I 是控制电流， B 是磁场 强度，d 是 半导体薄片厚度 。 4，霍尔电势的大小正比于控制电流 I 和磁场强度 B 5，霍尔传感器的灵敏度 KH 表示在单位磁感应强度和单位控制电流时输 出霍尔电势大小。一般要求越大越好，原件厚度 d 越薄 KH 越大，所以霍 尔元件的厚度都很薄，当霍尔传感器的几何尺寸确定后，霍尔电势大小只 和控制电流 I 和磁感应强度 B 有关，因此霍尔传感器可用来探测磁场和电 流，由此可测压力和振动。 6，霍尔元件结构简单，由霍尔片，四根引线和壳体组成 7，对霍尔元件可采用恒流驱动, 恒压驱动电路简单，但性能较差，随磁感 应强度增加，线性变坏。仅用于精度要求不太高的场合。恒流驱动线性高， 精度高，收温度影响小。 8，霍尔元件对温度变化很敏感，霍尔元件的性能参数输入电阻，输出电 阻，霍尔电势，都会随温度而变化，从而带来测量误差。为减小温度的影 响，除选用温度系数小的原件或采用恒温措施外，还可用适当方法补偿。 简答题 1， 什么事霍尔元件?(P168) 为什么半导体材料适合做霍尔元件 （P171 ） 2， 什么是磁阻效应？（P179） 3， 霍尔元件产生不等位电势的主要原因有哪些？如何进行补偿？ （P172173） 1,在光线作用下，物体内的电子逸出物体表面，向外发射的现象叫外光电 效应。在光线作用下，电子吸收光子能量从键合状态过渡到自由状态，引 起物体电阻率的变化，这种现象称为光电导效应。在光的作用下能够使物 体内部产生一定方向的电动势的现象称光生伏特效应 2，光敏元件的两端加一定的偏置电压后，在某种光源的特定照度下产生 或增加的电流称光电流。光敏元件在无光照时两端加电压后产生的电流叫 暗电流。 3， 光敏电阻是利用光电导效应制成的。无光照时光敏电阻的阻值很大， 当它受到一定波长范围的光照时，其阻值很小。 4， 光纤的分类很多，按折射率分布情况分为阶跃型和渐近型。按传输 模式多少可分为单模和多模光纤