2023试卷A及答案-现代检测技术.docx

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1、西安交通大学考试题成绩课程现代检测技术学 院 电信学院考试日期 2023 年11月28日专业班号 姓 名学号期中 期末 一、名词解释（每题2分，共10分）1 .测试系统的灵敏度2 .压电效应3 .热电偶冷端补偿4 .电阻应变效应5 .虚拟仪器二、填空（每空1分,共30分）1 .一阶系统的时间常数不表征系统的 特性，一阶系统的截止频率表示为;二阶系统的动态参数是阻尼比。和，通常 时，响应速度快，动态误差小，系统的输出能够以较快的速度到达给定的误差范围。2 .线性度是指,也称非线 性误差，常用的直线拟合方法有理论拟合、和 等。3 .常用的应变片有 与 两大类，其中灵敏度较高的是,线性度较好的是.为

2、了加强居民小区的平安，可以在小区围墙上加装 传感器进行昼夜监控。4 .可以进行转速测量的传感器包括、和;可以进行金属工件厚度测量的传感器包括、和。5 .在图像测量中，为了确定工件的角点，常采用 方法，它的原理是_0.光电管、光电倍增管是利用 效应工作的，光电池是利用 效应工作的，光敏电阻是利用 效应工作的。6 .极距变化型的电容式传感器常采用差动结构，目的是 以及 o.为利用电桥的和差特性，提高系统的灵敏度，应使 桥臂上电阻应变极性相同，桥臂上电阻应变极性相反。7 . GPS卫星导航系统由3局部组成，分别是、和三、简答（每题5分，共25分）1 .根本型现代检测系统包括哪些环节？2 .什么是霍尔

3、效应？为什么半导体材料适合于作霍尔元件？3 .请从CCD的原理解释图像亮度与曝光时间的关系。4 .如果对1mm左右的微位移量进行检测，请问可以选用什么传感器？列举2种方案，并 解释其工作原理。5 .探底雷达可以完成哪些检测任务？在对混凝土构件进行探测时与超声波传感器有何异 同？四、计算题（共20分）1.有一悬臂梁，在其中部.上、下两面各贴两片应变片，组成全桥，如题图1所示。1）请给出由这四个电阻构成全桥电路的示意图。（3分）2）假设该梁悬臂端受一向下力尸= 1N,长L=0.25i,宽W = 0.06/，厚，=0.003皿，E = 70x109Pa, x = 0.5L,应变片灵敏度系数S = 2

4、.l ,应变片空载电阻 = 12OQ ；西安交通大学考试题试求此时这四个应变片的电阻值（注：6（ j）尸。口分）x WE123）假设电源电压Ui=3V,求测最电桥的非平衡输出电压Uo。（2分）L .1& R& t由图12.用加速度计和电荷放大器测量振动，假设传感器的灵敏度为7pC/g,电荷放大器的灵敏 度为100mV/pC,试确定输入3g加速度时系统的输出电压。13分）.某磁电式传感器可作为二阶系统处理，系统的阻尼比为0.65,固有频率为200Hz,当要求测量幅值误差在10%以内，请问该系统可以测量的信号频率范围是多少？ （5分）.表I为E型热电偶的分度表，测量电路如图2所示，数字电压表的读数

5、为1.54mV,热电偶与电压表用补偿导线连接，请问被测温度Tx是多少，给出计算过程。（4分）表1 E型热电偶分度表（分度号：E,单位：mV）电压表温度 （）热电动势（mV）012345678900.0000.0590.1180.1760.2350.2950.3540.4130.4720.532100.5910.6510.7110.7700.8300.8900.9501.0111.0711.131201.1921.2521.3131.3731.4341.4951.5561.6171.6781.739301.8011.8621.9241.9852.0472.1092.1712.2332.2952.

6、357402.4192.4822.5442.0572.6692.7322.7952.8582.9212.984五、综合分析(15分)在电子秤实验中，跌码质量与直流全桥电路的输出电压如表2所示，假设数据中不含 系统误差与粗大误差，输入审:满量程为200g,试分析该系统的以下静态特性：零位、输 出满量程、线性度、灵敏度、重复性误差。表2：电子秤实验数据电压 (V)祛码(g)20406080100120140160180200第1组0.0210.0390.0580.0790.0970.1170.1370.1570.1770.197第2组0.0190.0390.0590.0790.0990.1190.

7、1390.1590.1790.199第3组0.0340.0520.0710.0900.1080.1260.1450.1630.1820.200注：直线拟合用端点连线拟合法。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：2023年11月28日一、名词解释每题2分，共10分1 .测试系统的灵敏度一一传感器输出变化量与输入变化量之比2 .压电效应一一某些材料（如石英）当沿着一定方向施加力变形，由于材料分子不具备中心对称性, 其内部产生极化现象，同时在它的两个外表上产生符号相反的电荷，当外力去掉后，重新恢复到不带 电状态，此现象称为正压电效应。逆压电效应

8、是指当压电材料沿一定方向受到电场作用时，相应的在 一定的晶轴方向将产生机械变形或机械应力，又称电致伸缩效应。3 .热电偶冷端补偿一一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。补偿方法：恒温法；补 偿导线法：修正法；补偿电桥法等。4 .电阻应变效应一一金属导体在外力作用下发生机械变形时，其电阻值随着所受机械变形（伸长或 缩短）的变化而发生变化的现象。5 .虚拟仪器一一在以通用计算机为核心的硬件平台上，由用户设计定义、具

9、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。二、填空每空1分，共30分1 .输出随输入变化快慢的动态特性；1八；无阻尼固有角频率（固有频率）；0.60.8 （0.7）；2 .系统输入输出特性与拟合直线的不一致程度；最小二乘拟合；端点连线拟合；3 .金属电阻应变片；半导体应变片；半导体应变片；金属电阻应变片；4 .红外图像（红外摄像仪）；5 .霍尔传感器、光电传感器、电涡流传感器、电感式、电容式（答3种）；电容式、电感式、电涡 流式、超声波式、霍尔式、光纤式等（3种）6 . Harris角点法；定义个矩形窗，使窗口在图像内滑动，当窗口处于平滑区域：无论窗口如何 移动，图像强度均无显著

10、变化。边缘区域：沿着边缘方向灰度值无明显变化。角点区域：无论超 哪个方向移动，均会产生灰度值的剧烈变化。通过这种方法可以确定角点。7 .外光电；光生伏特；内光电；8 .提高灵敏度；改善非线性度；9 .相对;相邻;10 .空间星座局部；地面支撑系统；用户设备；三、简答题每题5分，共25分1 .根本型现代检测系统包括传感器、信号调理、数据采集、计算机及输出显示、打印等环节。2 .置于磁场中的载流导体，当它的电流方向与磁场方向不一致时，载流导体上平行电流和磁场方向上 的两个面之间产生电动势，这种现象称为霍尔效应。半导体具有高的电阻率和载流子的迁移率.当光照射到硅片上时，在光子作用下产生电子-空穴对，

11、自由电子会被势阱收集，电子数主要取决 于光照强度和收集（积分）时间的长短。曝光时间越长，光生电子数越多，图像就越亮。3 .测量1mm的位移可以采用电容、电感、光栅、光纤、容栅等多种传感器，任选两种。4 .探底雷达可以用于建筑结构、道路桥梁、地质勘探、市政管线以及考古刑侦等方面。雷达对钢筋敏 感程度远大于超声波。因此雷达图像可较好地反映混凝土内部钢筋的存在和位置，并且还可以根 据反射波的强弱显示钢筋的锈蚀情况。超声波和雷达均可反映混凝土内部的结构缺陷，但对于不 密实的混凝土内部区域，超声波以相对低速区可较好地显示出来，但雷达效果往往不明显。四、计算题（1） 3分；3分；2分：解：（1）全桥电路如

12、图所示：6(1-0.5) x 0.25解：系统总的灵敏度S = Si x S2 =xlOO7%c = 7oow/g则输出电压 u = 3gx7OO7,= 2100(/?/K) = 2.1(r)xl = 1.984x10 0.06 x 70 x 109 x 0.003-A/? = SRsx-5 =0.005。对于 RI, R4 ,/. R =R + AR = 120.005。对于 R2、R3 ,幺 yO, A/? VO 2 = A-A2? = 119.9950(3) U0= UR!R = 3 x 0.005/120 = 0.125mV13 分）；3.二阶系统动态幅值误差表达式为:将A（3）=l.

13、l和=0.65代入幅频特性公式，方程无实数解。（2分）将 A( 3 )=0.9 和 C =0.65 代入幅频特性公式，得=0.815, (2 分)啰=0.815x200= 163Hz可用频率范围是0l63Hz。（1分）(4 分)E(7x,20) = 1.54/zVE(7k,0) = E(7x,20) + E(20, 0) = 1.54 + 1.192 = 2.732mVE(45,0) = 2.732/nV/. Tx = 45五、综合分析（15分）电压 （V）硅码（g）20406080100120140160180200第1组0.0210.0390.0580.0790.0970.1170.137

14、0.1570.1770.197第2组0.0190.0390.0590.0790.0990.1190.1390.1590.1790.199第3组0.0340.0520.0710.0900.1080.1260.1450.1630.1820.200平均值0.0250.0430.0630.0830.1010.1210.1400.1600.1790.199拟合值0.0250.0440.0640.0830.1020.1220.1410.1600.1800.1993组数 据最大 差值0.0150.0140.0130.0110.0110.0090.0080.0060.0050.003端点拟合直线：k=（0.199-0.025）/（200-20）=9.67*lOV/g, b=200*k-0.199=0.0056V零位：0.0056V输出满量程：0.l99-0.0056=0.1934V线性度：拟合值与测量平均值最大差值为0.001V,线性度为0.001/0.1934*100%=0.52%灵敏度：即 k=9.67*10V/g重复性：三组数据间最大差值为0.015V, 0.015/0.1934* 100%=7.76%（零位、输出满量程、线性度、灵敏度、重生性误差每个参数3分。）