自动化运控习题答案汇总
第一次作业
2-1试分析有制动电流通路的不可逆PWM 变化器-直流电动机系统进行制动时，两个VT 是如何工作的
解：在制动状态时，由于要先减小控制电压，使得1g U 的正脉冲变窄，负脉冲变宽，从而使平均电枢电降低。但是由于机电惯性，转速和反电动势来不及变化，造成E>d U 的局面，很快电流d i 反向，2VD 截止，在on
t t 正，故2VT 导通，反向电流沿回路d -i 沿回路4经1VD 续流，向电源回馈能量。与此同时，1VD 两端压降钳住1VT ，使它不能导通。在整个制动过程中，2VT 和1VD 轮流导通，而1VT 始终是关断的。 2-4 直流电动机为PN=74kW,UN=220V ，IN=378A ，nN=1430r/min ，Ra=Ω。相控整流器内阻Rrec=Ω。采用降压调速。当生产机械要求s=20%时，求系统的调速范围。如果s=30%时，则系统的调速范围又为多少 解：()(2203780.023)14300.1478N N a N Ce U I R n V rpm =-=-?= 378(0.0230.022)0.1478115N n I R rpm ?==?+= [(1)]14300.2[115(10.2)] 3.1N D n S n s =?-=??-= [(1)]14300.3[115(10.3)] 5.33N D n S n s =?-=??-= 某龙门刨床工作台采用V-M 调速系统。已知直流电动机 60,220,305,1000min N N N N P kW U V I A n r ====，主电路总电阻R=Ω,Ce=min/r, 求： （1）当电流连续时，在额定负载下的转速降落 N n ?为多少 （2）开环系统机械特性连续段在额定转速时的静差率N S 多少 （3）若要满足D=20,s ≤5%的要求，额定负载下的转速降落 N n ?又为多少 解：(1)3050.180.2274.5/min N N n I R Ce r ?=?=?= (2) 0274.5(1000274.5)21.5%N N S n n =?=+= (3) [(1)]10000.05[200.95] 2.63/min N n n S D s r ?=-=??= 第二次作业： 2-9 有一V-M 调速系统：电动机参数P N =, U N =220V, I N =12.5A, n N =1500 r/min ，电枢电阻R a =Ω，电枢回路电抗器电阻RL=Ω，整流装置内阻R rec =Ω,触发整流环节的放大倍数K s =35。要求系统满足调速范围D=20，静差率S<=10%。 （1）计算开环系统的静态速降Δn op 和调速要求所允许的闭环静态速降Δn cl 。 （2）采用转速负反馈组成闭环系统，试画出系统的原理图和静态结构图。 （3）调整该系统参数，使当U n *=15V 时，I d =I N ，n=n N ，则转速负反馈系数 α应该是多少 （4）计算放大器所需的放大倍数。 解：（1） ()()/22012.5 1.5/1500201.25/15000.134min/N N a e e n U I R C C V r =-??=-?== ()//12.5 3.3/0.134307.836/min N N e op N e n U I R C n I R C r ∑∑=-???=?=?= ()()/1150010%/20*90%8.33/min N N n n s D s r ?=-=?=（） 所以，min /33.8r n cl =? （2） （3）闭环系统的开环放大系数： ()/1307.836/8.33135.955op cl K n n =??-=-= 由静态特性方程： ()()()()[] ()()[]K C R I K KU K C R I U K K n e d n e d n s p +-+=+-=**1/1/1/α ()()()150035.95515/135.95512.5 3.3/0.134135.955α??=??+?-?+???? r V min/0096.0=?α （4）由) 1(*K C U K K K e n s p +=得: *35.955*0.134 14.34*35*0.0096 e p s K C K K α= == 也可以用粗略算法： n U U n n α=≈*，01.01500 15 *===n U n α /p e s K KC K α=，()35.9550.134/350.0113.76p K =??= 2-12 有一个晶闸-电动机调速系统，已知：电动机：kW P N 8.2=，V U N 220=， A I N 6.15=，1500=N n r/min ，a R =Ω，整流装置内阻rec R =1Ω, 电枢回路电抗器电 阻L R =Ω， 触发整流环节的放大倍数35=s K 。 (1)系统开环工作时，试计算调速范围30=D 时的静差率s 值。 (2)当30=D ，%10=s 时，计算系统允许的稳态速降。 (3)如组成转速负反馈有静差调速系统，要求30=D ，%10=s ， 在V U n 10* =时N d I I =，N n n =，计算转速负反馈系数α和放大器放大系数p K 。 解： ()r V C e min/1311.01500/5.16.15220=?-= （1） 开环系统的稳态速降： min /98.392131.0/3.36.15/r Ce R I n N op =?=∑?=? 由N N N n S n S D ?-?= n 得： 静差率：%7.88%10098 .39230150098 .39230n ≈??+?=?+?= N N N n D n D s （2）系统允许的稳态速降： min /56.5min /） 1.01（301 .01500)1(s n r r s D n N N ≈-??=-= ? （3）闭环系统的开环放大系数： 68.691)56.5/98.392(1)/(=-=-??=cl op n n K 由闭环系数静态特性方程知： ()() K C I R K C U K K n e d e n s p +- +=∑11* e s p C K K K /α= () K C I R K U K e d n +- +?=∴∑11n *α 带入相关参数，解得： r v min/00654.0?=α 88.3900654 .0351311 .063.69p ≈??== αKs KCe K 有一个闭环系统，其控制对象的传递函数为) 102.0(10 )1()(1+= += s s Ts s K s W obj ，要求校正为典型Ⅱ型系统，在阶跃输入下系统超调量σ％≤30％（按线性系统考虑）。试决定调节器结构，并选择其参数。 解：应选择PI 调节器，1 (1)(1)(),()(1) PI PI PI K s K s K W s W s s s s Ts ττττ++==+校正后系统的开环传递函数 ，对照典型Ⅱ型系统1/, h or83-4%PI K K K hT ττσ==,选＝7（考虑裕量的话选8）， 查表， %=29.8（27.2%） ，满足设计要求。 这样7*0.02=0.14s or=8*0.020.16hT s τ===（）， 2222 22 11171 204.122*7*0.02 81 or =175.782*8*0.02/204.1*0.12/10 2.86or /175.78*0.16/10 2.81PI PI h K h T K K K K K K ττ++= ==+=======（）， （） 有一转速、电流双闭环调速系统,主电路采用三相桥式整流电路。已知电动机参数为：P N =500kW ，U N =750V ，I N =760A ，n N =375 r/min ，电动势系数C e =·min/r, 电枢回路总电阻R=Ω,允许电流过载倍数λ=,触发整流环节的放大倍数K s =75,电磁时间常数l T =,机电时间常数m T =,电流反馈滤波时间常数i T 0=,转速反馈滤波时间常数n T 0=。设调节器输入输出电压U nm *=U im *= U nm =10V,调节器输入电阻R 0=40k Ω。 设计指标:稳态无静差，电流超调量i σ≤5%，空载起动到额定转速时的转速超调量n σ≤10%。电流调节器已按典型I 型系统设计,并取参数KT=。 （1）选择转速调节器结构,并计算其参数。 （2）计算电流环的截止频率ci ω和转速环的截止频率cn ω，并考虑它们是否合理 解：（1） * *100.00877/1.5*760 10 0.0267min/375 im dm nm N U V A I U V r n βα==== == 电流调节器已按典型I 型系统设计如下： 确定时间常数：)0.00176)0.002)0.00367S oi i a T s b T s c T s ∑=== 电流调节器结构确定：因为σ%≤5%，可按典型I 型系统设计，选用PI 调节器， W ACR (s)=K i (τi s+1)/τi s ， T l /T ∑i ==<10 电流调节器参数确定：τi =T l =， K I T ∑i = ， K I = T ∑i = s -1 /136.240.0310.14/750.008770.899i I I s K K T R K β==???= 校验等效条件：ωci =K I = s -1 11/21/211/21/21)1/31/30.00167199.6)(1/)3(1/0.1120.031)50.9)1/3(1/)1/3(1/0.001670.002)182.39s ci m l ci s oi ci a T s b T T s c T T s ωωω---=?=>=?=<=?=> 可见满足近似等效条件。 电流调节器的实现：选R 0=40K ，则 00.8994035.96i i R K R =?=?= 取36K 33 000/0.031/36100.864/40.002/40100.2i i i i i C T R F C T R f μμ==?===??= 速度调节器设计 确定时间常数： a) 电流环等效时间常数1/K I ：因为K I T ∑i = 则1/K I =2T ∑i =2*= b) b)T on = c) c)T ∑n =1/K I +T on =+= 速度调节器结构确定： 按照无静差的要求，应选用PI 调节器， W ASR (s)=K n (τn s+1)/τn s 速度调节器参数确定： τn =hT ∑n ，选h=5，则τn =hT ∑n =, K N =(h+1)/（2h 2T 2∑n ）=6/2*25*= s -2 K n =(h+1)βC e T m /（2h αRT ∑n ）= 6***2*5***= 校验等效条件：ωcn =K N /ω1=K N τn =* = s -2 a) 1/3(K I /T ∑i )1/2=1/31/2=>ωcn b) 1/3(K I /T on )1/2=1/31/2=>ωcn 可见满足近似等效条件。 速度调节器的实现：选R 0=40K ，则 R n =K n *R 0=*40=420K 由此 C n =τn /R n =420*103=μF 取μF C 0n =4T 0n /R 0=4*40*103=2μF 2) 电流环的截止频率是：ωci =K I = s -1 速度环的截止频率是： ωcn = s -2 从电流环和速度环的截止频率可以看出，电流环比速度环要快，在保证每个环都稳定的情况下，再求系统的快速性，充分体现了多环控制系统的设计特点。 第五次作业： 4-4 分析配合控制的有环流可逆系统反向起动和制动的过程，画出个参变量的动态波形，并说明在每个阶中ASR和ACR各起什么作用，VF和VR各处于什么状态 答：反向起动过程：加阶跃信号后，速度调节器迅速饱和限幅输出，电枢回路电流由零快速增加，在很短的时间达到并超过最大值，电流环在最大给定值下闭环调节，电动机恒电流反向加速，达到速度给定且略有超调后，速度调节器退出饱和状态，在速度环的调节下，电枢电流减小但电流减至负载电流后，反向起动过程结束。反向制动过程包括了：本组逆变—它组整流—它组逆变—减速、停下。 转速调节器ASR控制转速，设置双向输出限幅电，以限制最大起制动电流；电流调节器ACR 控制电流，设置双向输出限幅电路，以限制最小控制角αmin 与最小逆变角βmin 。正组晶闸管VF，由GTF 控制触发，正转时，VF 整流；反转时，VF 逆变。反组晶闸管VR，由GTR 控制触发，反转时，VR 整流；正转时，VR 逆变。 4-5 逻辑控制无环流可逆系统消除环流的出发点是什么 答：当可逆系统中一组晶闸管工作时，（不论是整流工作还是逆变工作）用逻辑关系控制使另一组处于完全封锁的状态，就可彻底断开环流的通路，确保两组晶闸管不同时工作。 第六次作业： 5-1 一台三相笼型异步电动机的铭牌数据为：额定电压N =380U v ，额定转速 N n =960r/min ，额定频率N f =50Hz ，定子绕组为Y 型联接。由实验测得定子电 阻s R =Ω，定子漏感ls L =，定子绕组产生气隙主磁通的等效电感m L =，转子电阻`R r =Ω，转子漏感`L lr =，转子参数已折算到定子侧，忽略铁心损耗。 （1） 画出异步电机T 形等效电路和简化等效电路 （2） 额定运行时的转差率N S ，定子额定电流1N I 和额定电磁转矩。 （3） 定子电压和频率均为额定值时，理想空载时的励磁电流0I 。 （4） 定子电压和频率均为额定值时，临界转差率m S 和临界转矩m T ，画出异 步电动机的机械特性。 解：（1 ） （2）N n =960r/min ，N 1P 60f 60x50 n = ==1000r min n 3 （/） 1N 1n n 1000-960 S = ==0.04n 1000 - 由异步电动机T 形等效电路可得：s 1ls 11R +j L C =1+ 1.023j Lm ωω≈ 可得转子相电流幅值： `s r `2 2`2r s 1 11U I R R +C ()ls lr N L C L S ω= ++（） 15.97()A == 15.974202.7() g r E I V === 01202.7 I 2.482()1000.26 g m E A L ωπ= = ≈? 11I g N m E L ω= = =16.62A = （） `p `2 m e r m 13n P T ==I 91.37() r N R S N m ωω=? (3) 0I 2.633() A = = ≈（4 ） `m S 0.122 = = = 2 22 `2112 2 2 2 32[()] 33220200[0.350.35(100)(0.0060.007)] 155.83() em s s ls lr n U T R R L L N m ωωππ=+++??= ?++?+=? 恒压频比下的异步电动机的机械特性： 5-8两电平PWM 逆变器主回路，采用双极性调制时，用“1”表示上桥臂开通，“0”表示上桥臂关断，共有几种开关状态，写出其开关函数。根据开关状态写出其电压空间矢量表达式，画出空间电压矢量图。 解：两电平PWM 逆变器主回路： ~ 2 d U 2 d U A C B ' O 采用双极性调制时，忽略死区时间影响，用“1”表示上桥臂开通，“0”表示下桥臂开通，逆变器输出端电压： 120 2 d x x d x U S u U S ?=??=? ?-=?? (21)2d x x U u S = -， 以直流电源中点'O 为参考点 2() j j A B C u u e u e =++γγs u 空间电压矢量图： 1 u 6 5 u 第七次作业： 6．1 按磁动势等效、功率相等的原则，三相坐标系变换到两相静止坐标系的变换矩阵为 ?????? ??? ?? ?- - -=2323021211322 /3C 现有三相正弦对称电流s()A m i I co t ω=，2s()3B m i I co t πω=- ，2cos()3 C m i I t π ω=+，求变换后两相静止坐标系中的电流αs i 和βs i ，分析两相电流的基本特征与三相电流的关系。 解：两相静止坐标系中的电流 111 112222 00222230020A A B C s B s C B C A B C i i i i i i i i i i i αβ????----???????==?????????--??????? ???= ? ??? 其中，0A B C i i i ++= 2222()()()()33332333 s()0 02 2 22s()s()]0333cos()2 []223s()2 [A s m s B C m j t j t j t j t m j co t i i i co t co t t e e e e co t e e αβππππ ωωωωπωππωωωω---+-+-??? ????????==???? ??--+???????????=?++? -?? = -2223332233 ] 223s() 2)23s()s()2 2sin()sin()sin()3j j j j t j t m j t j t j j m m e e e e co t e e e e co t co t t t πππ ωωππ ωωωωωπωω----???????-?+?? ? ? ????=-?? -??????????== ????? ??? 位差2 π。 6．2 两相静止坐标系到两相旋转坐标系的变换阵为 ?? ? ???-=????cos sin sin cos 2/2r s C 将上题中的两相静止坐标系中的电流αs i 和βs i 变换到两相旋转坐标系中的电流 sd i 和sq i ，坐标系旋转速度 1ω? =dt d 。分析当ωω=1时，sd i 和sq i 的基本特征，电流矢量幅值2 2sq sd s i i i +=与三相电流幅值m I 的关系，其中ω是三相电源角频率。 解：两相静止坐标系中的电流 s()sin()s m s i co t i t αβωω????=???????? 两相旋转坐标系中的电流 cos sin cos sin s()sin cos sin cos sin()cos s()sin sin()cos()cos sin()sin s()sin()sd s m sq s m m i i co t i i t co t t t t co t t αβ????ω????ω?ω?ωω??ω?ωω???????????==??????????--? ?????????+-????==????--???? 当 1ω? =dt d 时，1t ?ω=，两相旋转坐标系中的电流 cos()sin()0sd m m sq i t i t ω?ω?? -?????==?????-???? ???? 电流矢量幅值 s sd m i i == 第八次作业（解法有待商榷）： 6．4笼型异步电动机铭牌数据为：额定功率kW P N 3=，额定电压V U N 380=，额定电流 A I N 9.6=，额定转速min /1400r n N =，额定频率Hz f N 50=，定子绕组Y 联接。由实验 测得定子电阻Ω=1.85s R ，转子电阻Ω=2.658r R ，定子自感H L s 0.294=，转子自感 H L r 0.2898=，定、转子互感H L m 0.2838=，转子参数已折合到定子侧，系统的转动惯 量2 m 0.1284kg J ?=，电机稳定运行在额定工作状态，试求：转子磁链r ψ和按转子磁链定向的定子电流两个分量sm i 、st i 。 解：由异步电动机稳态模型得额定转差率 11150014001 150015 N N n n s n --= == 额定转差 11002/15 sN N N N s s f rad s π ωωπ=== 电流矢量幅值 6.9 s m i A === 由按转子磁链定向的动态模型得 1 m r r sm r r m st s r r L d i dt T T L i T y y w y =-+ = 稳定运行时，0 r d dt y =，故 r m sm L i y=， 1000.2898 2.2835 15 2.658 s r r st s r sm sm sm m T i T i i i L w y p w ===? 2.493 6.9 s sm i i ==== 解得 4.79A sm i== 2.2835 2.2835 4.79=10.937A st sm i i ==? 转子磁链 0.2838 4.79=1.359Wb r m sm L i y==? 6-6电动机参数同习题6-4。电动机稳定运行在额定工作状态，求定子磁链s ψ和按定子磁链 定向的定子电流两个分量 sd i、 sq i，并与习题6-4的结果进行对比。 解：按定子磁链定向时：0,,0 sq sd s sd d dt ψ ψψψ === 所以dq坐标系中整理后的状态方程为： 211101()+1()+p m p sq s L r s s sd sd s sq s sq sd s r r s sd s sd sq s r s r s sq sq s r r s s sq sd s s r s n L n d i T dt JL J d R i u dt R i u di R L R L u i i dt L T L L L di u R L R L i i dt L L L L ωψψ ωψψωωσσσωψωωσσσ??=-???=-+?? =--+?? +?=-+-?? +?=----?? 稳定运行时：0,0,0sq s sd di d di dt dt dt ψ=== 代入参数可得： 11000570.6866282.81153010009119.7282.8115977130sd s sd sq s sq s s sd sq sd s sq sq sd s u R i u R i i i i i i i ωψ πψπψψ=??=+?? ?=-++? ?=---++?? 联立解得： 3.629sd s i ψ=， 3.655sq s i ψ= 11.95A = 所以 2.23s wb ψ= 8.42sd i A ≈、8.48sq i A ≈ 由此推出：按定子磁链定向得到的定子电流两个分量相差不大，而且定子磁链也约等于转子 磁链。 1、已知一等强度梁测力系统， R x 为电阻应变片，应变片灵敏系数 K=2，未 受应变时，R ＜ = 100 ?。当试件受力 F 时，应变片承受平均应变 ￡ = 1000卩m/m , 求： (1) 应变片电阻变化量 ？ R ＜和电阻相对变化量？ R x /R x 。 (2) 将电阻应变片 R ＜置于单臂测量电桥，电桥电源电压为直流 3V, 求电桥输出电压及电桥非线性误差。 (3) 若要使电桥电压灵敏度分别为单臂工作时的两倍和四倍，应采取 解: (1) RX K R X R X K R X 2 1000 100 0.2() 化时，电桥输出电压为 U O (3)要使电桥电压灵敏度为单臂工作时的 2倍，则应该在等强度梁的正反面对应贴上两 个相同的应变片，一个受拉应变，一个受压应变，接入电桥相邻桥臂，形成半桥差动电桥, 且取其他桥臂电阻也为 Rx 。 1 R X 此时，U o — E - 0.003(V)，r L 0 2 R X 要使电桥电压灵敏度为单臂工作时的 4倍，则应该在等强度梁的正反面对应贴上四个相 同的应变片，2个受拉应变，2个受压应变，形成全桥差动电桥。 2、有一个以空气为介质的变面积型平板电容传感器(见下图) 。其中 a=16mm,b=24mm,两极板间距为4mm 。一块极板分别沿长度和宽度方向在原始位置 上平移了 5mm ，求： R X R X 0.2 100 0.2% (2)将电阻应变片 Rx 置于单臂测量电桥，取其他桥臂电阻也为 Rx 。当Rx 有？ Rx 的变 R X R X U O (云r i )E 3 (100 0.2 丄) 200 0.2 2 0.0015(V) 非线性误差: r L R X /2R X 1 R X /2R X 100% 0.1% 此时，U o R X R X 0.006(V)，r L 0 1． 属于传感器动态特性指标的是（D ） A 重复性 B 线性度 C 灵敏度 D 固有频率 2 误差分类，下列不属于的是（B ） A 系统误差 B 绝对误差 C 随机误差 D 粗大误差 3、非线性度是表示校准（B ）的程度。 A 、接近真值 B 、偏离拟合直线 C 、正反行程不重合 D 、重复性 4、传感器的组成成分中，直接感受被侧物理量的是（B ） A 、转换元件 B 、敏感元件 C 、转换电路 D 、放大电路 5、传感器的灵敏度高，表示该传感器（C ） A 工作频率宽 B 线性范围宽 C 单位输入量引起的输出量大 D 允许输入量大 6 下列不属于按传感器的工作原理进行分类的传感器是（B ） A 应变式传感器 B 化学型传感器 C 压电式传感器 D 热电式传感器 7 传感器主要完成两个方面的功能：检测和（D ） A 测量 B 感知 C 信号调节 D 转换 8 回程误差表明的是在（C ）期间输出输入特性曲线不重合的程度 A 多次测量 B 同次测量 C 正反行程 D 不同测量 9、仪表的精度等级是用仪表的（C ）来表示的。 A 相对误差 B 绝对误差 C 引用误差 D 粗大误差 二、判断 1.在同一测量条件下，多次测量被测量时，绝对值和符号保持不变，或在改变条件时，按 一定规律变化的误差称为系统误差。（√） 2 系统误差可消除，那么随机误差也可消除。 （×） 3 对于具体的测量，精密度高的准确度不一定高，准确度高的精密度不一定高，所以精确度 高的准确度不一定高 （×） 4 平均值就是真值。（×） 5 在n 次等精度测量中，算术平均值的标准差为单次测量的1/n 。（×） 6.线性度就是非线性误差.（×） 7.传感器由被测量，敏感元件，转换元件，信号调理转换电路，输出电源组成.（√） 8.传感器的被测量一定就是非电量（×） 9.测量不确定度是随机误差与系统误差的综合。（√） 10传感器（或测试仪表）在第一次使用前和长时间使用后需要进行标定工作，是为了确定 传感器静态特性指标和动态特性参数（√） 二、简答题：（50分） 1、什么是传感器动态特性和静态特性，简述在什么频域条件下只研究静态特性就能够满足 通常的需要，而在什么频域条件下一般要研究传感器的动态特性？ 答：传感器的动态特性是指当输入量随时间变化时传感器的输入—输出特性。静态特性是指 当输入量为常量或变化极慢时传感器输入—输出特性。在时域条件下只研究静态特性就能够 满足通常的需要，而在频域条件下一般要研究传感器的动态特性。 2、绘图并说明在使用传感器进行测量时，相对真值、测量值、测量误差、传感器输入、输 出特性的概念以及它们之间的关系。 答：框图如下： 测量值是通过直接或间接通过仪表测量出来的数值。 测量误差是指测量结果的测量值与被测量的真实值之间的差值。 当测量误差很小时，可以忽略，此时测量值可称为相对真值。 输入 输出 相对真值 测量误差 测量值 第一次作业 2-1试分析有制动电流通路的不可逆PWM 变化器-直流电动机系统进行制动时，两个VT 是如何工作的 解：在制动状态时，由于要先减小控制电压，使得1g U 的正脉冲变窄，负脉冲变宽，从而使平均电枢电降低。但是由于机电惯性，转速和反电动势来不及变化，造成E>d U 的局面，很快电流d i 反向，2VD 截止，在on t t 《检测与转换技术》试卷 一、单项选择题（每题3分，共30分） 1、1、以下哪一种情况可能产生随机误差 A 测量人员的粗心大意 B 检测装置的指示刻度不准 C 许多因素微小变化的总和 D 传感器的不稳定 2、2、下列四个选项中，关于相对误差特征正确的是 A 大小与所取单位有关 B 量纲与被测量有关 C 不能反映误差的大小和方向 D 能反映测量工作的精细程度 3、3、某量程为1000Kg的秤，相对误差是1%，则测量10Kg重物的绝对误差是 A 1Kg B 10％ C D 10Kg 4、下列传感器的应用中哪个适合高频反射式涡流传感器 A 金属材料内部缺陷的检测B金属工件表面光洁度的测定 C 金属材料厚度测量 D 金属材料内部杂质的检测 5、下列温度传感器中，测量温度范围较大的是 A 热电偶 B 铜热电阻 C 半导体热敏电阻 D 铂热电阻 6、下列哪一种传感器的输入输出特性是非线性的 A 变面积式电容传感器B变极距式电容传感器 C 变介质式电容传感器D螺管式自感传感器 7.下列温度测量中哪一种热惯性小，适合温度的快速测量 A 用热电偶测量温度 B 用温度计测量温度 C 用铜热电阻测量温度 D 用铂热电阻测量温度 8、用下哪一种检测方法的灵敏度高 A 采用差动电桥 B 采用电流源供电 C 采用有源电路 D 采用双差电桥 9、以下哪种方法不适合消除或减小系统误差 A 代替方法 B 交换方法 C 采用温度补偿方法 D 采用频率电压转换电路 10、影响检测系统稳定性的因素有 A 使用寿命 B 标定测值的变化 C 反应时间 D 分辨率 二、创新思考问题（每题10分，共20分） 1. 设计一种肺活量测量装置，并简述原理。（试考虑2种以上的传感器） 2. 检测液位一般可以采用哪几种方法（试考虑2种以上方法） 三、某全对称电桥接有阻值为100Ω、灵敏度为2的电阻应变片，若电桥工作电压为6伏，应变片承受2000×10－6的微应变力，试求：（15分） 1、单臂电桥的开路输出电压U0的大小 2、单臂电桥的非线性误差δf的大小 3、要进一步减小非线性误差，应采取什么措施 四、对容器中一溶液的浓度共测量15次，结果为： ，，，，，，，， ，，，，，，% 试判断并剔除异常值。（15分） 五、试用所学的传感器知识设计一家庭防盗报警装置。（画出示意图并说明工作原理）（20分） 传感器原理考试试题 1、有一温度计，它的量程范围为0--200℃，精度等级为0.5级。该表可能出现的最大误差为__±1℃______，当测量100℃时的示值相对误差为_±%1_______。 2、传感器由___敏感元件___ 转换元件_、______测量电路_三部分组成 3、热电偶的回路电势由_接触电势、温差电势_两部分组成，热电偶产生回路电势的两个必要条件是_即热电偶必须用两种不同的热电极构成；热电偶的两接点必须具有不同的温度。。 4、电容式传感器有变面积型、变极板间距型、变介电常数型三种。 5．传感器的输入输出特性指标可分为_静态量_和____动态量_两大类，线性度和灵敏度是传感器的__静态_量_______指标，而频率响应特性是传感器的__动态量_指标。 6、传感器静态特性指标包括__线性度、__灵敏度、______重复性_______及迟滞现象。 7、金属应变片在金属丝拉伸极限内电阻的相对变化与_____应变____成正比。 8、当被测参数A、d或ε发生变化时，电容量C也随之变化，因此，电容式传感器可分为变面积型_、_变极距型_和_变介质型三种。 9、纵向压电效应与横向压电效应受拉力时产生电荷与拉力间关系分别为 F y。 和q y=?d11a b 10、外光电效应器件包括光电管和光电倍增管。 1、何为传感器的动态特性？动态特性主要的技术指标有哪些？ （1）动态特性是指传感器对随时间变化的输入量的响应特性； （2）动态指标：对一阶传感器：时间常数；对二阶传感器：固有频率、阻尼比。 2、传感器的线性度如何确定？拟合直线有几种方法？ 传感器标定曲线与拟合直线的最大偏差与满量程输出值的百分比叫传感器的线性度；。 四种方法：理论拟合，端基连线拟合、过零旋转拟合、最小二乘法拟合。 3、应变片进行测量时为什么要进行温度补偿？常用的温度补偿方法有哪些？ （1）金属的电阻本身具有热效应，从而使其产生附加的热应变； （2）基底材料、应变片、粘接剂、盖板等都存在随温度增加而长度应变的线膨胀效应，若它们各自的线膨胀系数不同，就会引起附加的由线膨胀引起的应变；常用的温度补偿法有单丝自补偿，双丝组合式自补偿和电路补偿法。 4、分布和寄生电容对电容传感器有什么影响？一般采取哪些措施可以减小其影响？ 寄生电容器不稳定，导致传感器特性不稳定，可采用静电屏蔽减小其影响，分布电容和传感器电容并联，使传感器发生相对变化量大为降低，导致传感器灵敏度下降，用静电屏蔽和电缆驱动技术可以消除分布电容的影响。 5、热电偶测温时为什么要进行冷端补偿？冷端补偿的方法有哪些？ 答：热电偶热电势的大小是热端温度和冷端的函数差，为保证输出热电势是被测温度的单值函数，必须使冷端温度保持恒定；热电偶分度表给出的热电势是以冷端温度0℃为依据，否则会产生误差。因此，常采用一些措施来消除冷锻温度变化所产生的影响，如冷端恒温法、冷端温度校正法、补偿导线法、补偿电桥法。 三、计算题 1、下图为圆形实芯铜试件，四个应变片粘贴方向为R1、R4 轴向粘贴，R 2、R3 圆周向粘贴，应变片的初始值R1=R2=R3=R4=100Ω，灵敏系数k=2，铜试件的箔 松系数μ= 0.285，不考虑应变片电阻率的变化，当试件受拉时测得R1 的变化Δ R1 = 0.2Ω。如电桥供压U = 2V，试写出ΔR2、ΔR3、ΔR4 输出U0（15分） 一、填空题(20分) 1.传感器由（敏感元件，转换元件，基本转换电路）三部分组成。 2.在选购线性仪表时，必须考虑应尽量使选购的仪表量程为欲测量的（1.5 ） 倍左右为宜。 3.灵敏度的物理意义是（达到稳定工作状态时输出变化量与引起此变化的输入变化量之比。） 4. 精确度是指（测量结果中各种误差的综合，表示测量结果与被测量的真值之间的一致程度。） 5．为了测得比栅距W更小的位移量，光栅传感器要采用（细分）技术。 6.热电阻主要是利用电阻随温度升高而（增大）这一特性来测量温度的。 7.传感器静态特性主要有（线性度，迟滞，重复性，灵敏度）性能指标来描述。 8.电容传感器有三种基本类型，即(变极距型电容传感器、变面积型电容传感器, 变介电常数型电容传感器) 型。 9.压电材料在使用中一般是两片以上在,以电荷作为输出的地方一般是把压电元件（并联）起来，而当以电压作为输出的时候则一般是把压电元件（串联)起来 10.压电式传感器的工作原理是：某些物质在外界机械力作用下，其内部产生机械压力，从而引起极化现象，这种现象称为（顺压电效应）。相反，某些物质在外界磁场的作用下会产生机械变形，这种现象称为（逆压电效应）。 11. 压力传感器有三种基本类型，即（电容式，电感式，霍尔式）型. 12.抑制干扰的基本原则有（消除干扰源，远离干扰源，防止干扰窜入）. 二、选择题（30分,每题3分）1、下列( )不能用做加速度检测传感器。D.热电偶 2、将超声波（机械振动波）转换成电信号是利用压电材料的( ).C．压电效应 3、下列被测物理量适合于使用红外传感器进行测量的是（）. C．温度 4、属于传感器动态特性指标的是（）.D．固有频率 5、对压电式加速度传感器，希望其固有频率( ).C.尽量高些 6、信号传输过程中，产生干扰的原因是( )C.干扰的耦合通道 7、在以下几种传感器当中( )属于自发电型传感器.C、热电偶 8、莫尔条纹光栅传感器的输出是( ).A.数字脉冲式 9、半导体应变片具有( )等优点.A.灵敏度高 10、将电阻应变片贴在( )上，就可以分别做成测力、位移、加速度等参数的传感器. C.弹性元件 11、半导体热敏电阻率随着温度上升，电阻率( ).B.迅速下降 12、在热电偶测温回路中经常使用补偿导线的最主要的目的是( ). C、将热电偶冷端延长到远离高温区的地方 13、在以下几种传感器当中( ABD 随便选一个)不属于自发电型传感器. A、电容式 B、电阻式 C、热电偶 D、电感式 14、( )的数值越大,热电偶的输出热电势就越大.D、热端和冷端的温差 15、热电阻测量转换电路采用三线制是为了( B、减小引线电阻的影响). 16、下列( )不能用做加速度检测传感器.B.压电式 三、简答题（30分） 1.传感器的定义和组成框图？画出自动控制系统原理框图并指明传感器在系统中的位置和 .计算机控制系统是由哪级部分组成的各部分作用硬件组成：微控制器或微处理器、ROM、RAM、外部设备、网络通信接口、实时时钟、电源。软件组成：系统软件和应用软件。作用：硬件中有A/D 称为模拟数字转换器，它包括采样保持和量化，其输出为数字形式，何时采样由计算机控制。 D/A称为数字模拟转换器，它是将数字信号转换成模拟信号形成控制量。应用软件根据要解决的问题而编写的各种程序，系统软件包括 操作系统，开发系统。 .为适应控制现场的工作环境，对工业控制机有何要求 （1）适应性（2）可靠性（3）实时性（4）扩展性 结构：（1）基于通用计算机的结构（2）基于嵌入式系统的结构 . PCI总线，CPCI总线，PC/104总线以及RS232,RS422,RS485有何特点，电平特性，适用场合 .何谓IO接口在计算机控制系统中为什么要有IO接口 （1）解决主机CPU和外围设备之间的时序配合和通信联络问题 （2）解决CPU和外围设备之间的数据格式转换和匹配问题 （3）解决CPU的负载能力和外围设备端口的选择问题 .计算机与外围设备交互信息有哪几种控制方式各有何优缺点 （1）并行通信。优点：传送速度快、信息率高。缺点：传输线多，成本高（2）串行通信。全双工方式RS-422 ,RS-232。半双工方式RS-485 （3）同步通信。要求收发双方具有同频同相的同步时钟信号，每帧信息开始加特定的同步字符，不允许有间隙 （4）异步通信。开始位，停止位，发送的字符间允许有间隙 .模拟输入通道中为何要加采样保持器，采样保持器的组成及要求是什么（1）用采样保持电路使得在A/D转换期间保持输入模拟信号不变 （2）孔径时间：AD转换器完成一次模拟量到数字量转换所需要的时间。 孔径误差：在孔径时间ta/d内，由于输入信号x(t)的变化所引起的误差称为孔径误差δ。 以ta/d＝10μs的10位ADC芯片为例： 为保证不低于%的转换精度 的主要性能指标有哪些10V8位的ADC转换精度如何计算 (1). 接口特性(2). 量程(3). 分辨率(4). 误差和精度(5). 转换速率(6). A/D转换的方法 一个8位A/D转换器，孔径时间为100。如果要求转换误差在A/D转换精度（%）内，求允许转换的正弦波模拟信号的最大频率是多少 f=(2*pi*100*10^(-6)*100)= 请分别画出D/A转换器的单极性和双极性电压输出电路，并分别推出输出电压与输入数字量之间的关系式。 微机p328 什么是数字PID位置控制算法和增量型控制算法试比较它们的优缺点。 已知模拟调节器的传递函数为： ，试写出相应数字控制器的位置型和增量型控制算法，设采样周期T= 《传感器及应用技术》期末考试试题（C套）答案 1、填空题（每空1分，共30分）： 1、现代信息技术的三大支柱是指：传感器技术、通信技术、计算机技术 2、国家标准(GB7665-87)对传感器(Transducer/Sensor)的定义：能够感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置。 3、传感器由敏感元件、传感元件、测量转换电路和辅助电源三部分组成。 4、现代科学技术使人类社会进入了信息时代，来自自然界的物质信息都需要通过传感器进行采集才能获取。 5、测量结果与被测量的约定真值之间的差别就称为误差。 6、对测量结果评价的三个概念（１）精密度、（２）准确度、（３）精确度 7、对传感器的输出量与输入量之间对应关系的描述－－称为传感器的特性。 8、电阻应变式传感器的工作原理是将电阻应变片粘贴到各种弹性敏感元件上，使物理量的变化变成应变片的应力、应变变化，从而变成电阻值变化。 9、热电阻温度计是利用金属导体或半导体材料的电阻率随温度而变化的特性进行温度测量。 10、电感式传感器是利用电磁感应原理，将被测非电量的变化转换成线圈的电感变化的一种传感器。 11、压电传感器是一种典型的自发电式传感器。它以某些电介质的压电效应为基础，在外力作用下，在电介质的表面产生电荷，从而实现非电量的电测转换。 12、热电偶产生的热电势一般由⑴接触电势和⑵温差电势组成。 13光电式传感器是利用光敏元件将光信号转换为电流信号的装置。 14、霍尔传感器是利用霍尔效应原理制成的传感器，主要用来测量磁场的大小。 15、电容式传感器有变面积式、变间隙式和变介质式三种。 16、当输入端加电流I，并在元件平面法线方向加磁感强度为B的磁场，那么在垂直于电流和磁场方向上将产生电动势，这种现象就是霍尔效应。 测试与传感器技术试题(1) 一、判断题(判断下列各题，正确的在题干后面的括号内打A“√”，错误的打B“×”。每小 题2分，共10分) 1.X-Y记录仪可记录任何频率的信号。( B ) 2.分析周期信号的频谱的工具是傅立叶级数。( A ) 3.阻抗变换器的作用是将传感器的高输出阻抗变为低阻抗输出。( A ) 4.瞬态信号的频谱一定是连续的。( A ) 5.系统的不失真测试条件要求测试系统的幅频特性和相频特性均保持恒定。( B ) 二、单项选择题(在每小题的四个备选答案中选出一个正确答案，并将其号码填在题干的括号 内。每小题2分，共10分) 1.信号x(t)=sin(2t+1)+cos(t/3)是( A ) A.周期信号 B.非周期信号 C.瞬态信号 D.随机信号 *2.用共振法确定系统的固有频率时，在有阻尼条件下，( )频率与系统固有频率一致。 A.加速度共振 B.速度共振 C.位移共振 D.自由振动 3.压电式加速度计与测振仪之间可以串接的是( A ) A.电荷放大器 B.A/D转换器 C.相敏检波器 D.滤波器 4.温度误差的线路补偿法是利用电桥( C )实现的。 A.相邻桥臂同变输入电压相加 B.相邻桥臂差变输入电压相减 C.相对桥臂同变输入电压相加 D.相对桥臂差变输入电压相加 5.差动变压器式位移传感器中线圈之间的互感M( B ) A.始终保持不变 B.随被测位移的变化而变化 C.不随被测位移的变化而变化 D.随线圈电流的变化而变化 三、填空题(每空1分，共30分) 1.若位移信号x(t)=Acos(ωt+ψ),则其速度信号的振幅为___AW_____，加速度信号的振幅为 ______AW2__。 2.利用数字频率计测量振动频率时，一般对低频信号测________，高频信号测________。 3.信号的频谱函数可表示为__幅值______频谱和___相位_____频谱。 4.用共振法确定系统的固有频率时，由于测量的振动参数不同，存在着________共振频率， ________共振频率，________共振频率。 5.高频情况下，多采用___压电式____测力传感器来测量激振力，而且在实验前需对测力系统 进行____标定____。 6.当压电式加速度计固定在试件上而承受振动时，质量块产生一可变力作用在压电晶片上， 由于___压电_____效应，在压电晶片两表面上就有___电荷_____产生。 7.阻抗头由两部分组成，一部分是___力_____传感器，一部分是_加速度_______传感器。它 是用来测量驱动点__阻抗______的。 8.阻容式积分电路中，输出电压从_电容C_______两端取出，RC称为__积分______时间常数， RC值越大，积分结果越__准确______，但输出信号___越小_____。 9.光线示波器的关键部件是________，通过它，可将按一定规律变化的________信号，转换 成按同样规律变化的________摆动信号，从而记录测量结果。 10.热电偶的热电势由________和________两部分组成。 @@@11.测试装置所能检测到的输入信号的最小变化量称为_分辨率_______。 12.具有质量为M，刚度为K的振动体的固有频率为________。 《计算机控制系统》作业参考答案 作业一 第一章 1.1什么是计算机控制系统？画出典型计算机控制系统的方框图。 答：计算机控制系统又称数字控制系统,是指计算机参与控制的自动控制系统,既:用算机代替模拟控 制装置,对被控对象进行调节和控制. 控制系统中的计算机是由硬件和软件两部分组成的.硬件部分: 计算机控制系统的硬件主要是由主机、外部设备、过程输入输出设备组成; 软件部分: 软件是各种程序的统称，通常分为系统软件和应用软件。 1.2.计算机控制系统有哪几种典型的类型？各有什么特点。 答：计算机控制系统系统一般可分为四种类型： ①数据处理、操作指导控制系统；计算机对被控对象不起直接控制作用,计算机对传感器产生的参数巡回检测、处理、分析、记录和越限报警，由此可以预报控制对象的运行趋势。 ②直接数字控制系统；一台计算机可以代替多台模拟调节器的功能，除了能实现PID 调节规律外, 还能实现多回路串级控制、前馈控制、纯滞后补偿控制、多变量解藕控制，以及自适应、自学习,最优控制等复杂的控制。 ③监督计算机控制系统；它是由两级计算机控制系统：第一级DDC 计算机, 完成直接数字控制功能；第二级SCC 计算机根据生产过程提供的数据和数学模型进行必要的运算，给DDC 计算机提供最佳给定值和最优控制量等。 ④分布式计算机控制系统。以微处理机为核心的基本控制单元，经高速数据通道与上一级监督计算机和CRT 操作站相连。 1.3.计算机控制系统与连续控制系统主要区别是什么？计算机控制系统有哪些优点？ 答：计算机控制系统与连续控制系统主要区别：计算机控制系统又称数字控制系统,是指计算机参与 控制的自动控制系统,既:用计算机代替模拟控制装置,对被控对象进行调节和控制。 与采用模拟调节器组成的控制系统相比较，计算机控制系统具有以下的优点： (1)控制规律灵活，可以在线修改。(2)可以实现复杂的控制规律，提高系统的性能指标. (3)抗干扰能力强，稳定性好。 (4)可以得到比较高的控制精度。 (5)能同时控制多个回路，一机多用，性能价格比高。 (6)便于实现控制、管理与通信相结合，提高工厂企业生产的自动化程度. (7)促进制造系统向着自动化、集成化、智能化发展。 图1.3-2 典型的数字控制系统 给定 《传感器与检测技术》课程复习题库 第一章 传感器的基本概念 （P1-16) 1、什么叫传感器？它由哪几部分组成？它们的作用及相互关系如何？P1—2（P16习题1） 答：传感器是指那些对被测对象的某一确定的信息具有感受（或响应）与检测功能，并使之按照一定规律转换成与之对应的有用输出信号的元器件或装置。 传感器由敏感元件、转换元件和其他辅助部件组成。 敏感元件是指传感器中能直接感受（或响应）与被检出被测对象的待测信息（非电量）的部分；转换元件是指传感器中能将敏感元件所感受（或响应）出的信息直接转换成电信号的部分；信号调节电路是能把转换元件输出的电信号转换为便于显示、记录、处理和控制的有用电信号的电路；辅助电路通常包括电源，即交、直流供电系统。但并不是所有的传感器都必须包括敏感元件和转换元件，如果敏感元件直接输出的是电量，它就同时兼为转换元件。 加附图1-1。 2、什么叫做传感的静态特性？（笔记） 答：传感的静态特性是传感器在静态信号的作用下所表现出来的特性。主要体现在如下几个方面： （1）线性度。就是指传感器的输出量与输入量之间的实际关系曲线偏离直线的程度。 （2）灵敏度。是指传感器在稳态下输出增量与输入增量的比值。 （3）重复性。表示传感器在输入量按同一方向作全量程多次测试时，所得其输出特性曲线不一致性的程度。 （4）迟滞现象。表明传感器在正向行程和反向行程期间，输出输入特性曲线不重合的程度。 （5）分辨率。是在规定测量范围内所能检测输入量的最小变化量。 （6）稳定性。 （7）漂移。是指在外界的干扰下，输出量发生与输入量无关的、不需要的变化。 3、什么叫传感器的动态特性？（笔记） 传感器在动态信号的作用下所表现出来的特性。 4、传感器的静态特性有哪些性能指标？它们各自公式是什么？(P10-12、P16习题3） 答：线性度：%100max ??±=ES Y E 灵敏度：x y S n ??= 重复性：%100max ??±=Es x Y E 迟滞现象：%100max ??=FS m Y E 分辨率：传感器的分辨率是在规定测量范围内所能检测输入量的最小变化量min x ?，有时也用该值相对满量程输入值的百分数??? ? ????%100min FS X x 表示。 以及稳定性和漂移。 5、传感器数学模型的一般描述方法有哪些？（P16习题5） 答：传感器数学模型可分为静态和动态数学模型。其中，传感器静态数学模型一般多用多项式来描述，而动态数学模型通常采用微分方程和传递函数等来描述。 2010-2011 填空题(每空 1.5 分，共30分) 2011-2012 1.按传感机理分，传感器可以分为和两类。 2.自源型传感器又称传感器，其敏感元件具有能直接从被测对象吸取能量并转换成 电量的效应。 3.传感器的动态特性是反映传感器对于随的的响应特性。 4.光纤传感器可以分成2大类型，分别为光纤传感器和 光纤传感器。 5.变磁阻式传感器是利用磁路磁阻变化引起传感器线圈的变化来检测非电量的机 电转换装置。 6.电容式传感器可以分为变极距型、和三种。 7．压电效应可分为和，压电式传感器是一种典型的双向无源传感器,在使用中一般是两片以上，在以电荷作为输出的地方一般是把压电元件起来，而当以电压作为输出的时候则一般是把压电元件起来。 8. 热电阻传感器可以分为金属热电阻式和两大类，前者简称热电阻，后者简称。 9.光电器件的灵敏度可用光照特性来表征，它反映了光电器件与 之间的关系。光敏二极管在电路中工作可处于两种状态，即状态和状态。 单项选择题(每题2分，共20 分) 1、一阶传感器的动态特征参数是它的（）。 B、灵敏度S C、时间常数 D、温漂 A、固有频率 n 2、传感器能感知的输入变化量越小，表示传感器的（）。 A、线性度越好 B、迟滞越小 C、重复性越好 D、分辨力越高 3、压电传感器使用（）测量电路时,输出电压几乎不受联接电缆长度变化的影响。 A、调制放大器 B、电荷放大器 C、电压放大器 4、半导体NTC热敏电阻随着温度的升高，其电阻率（）。 A、上升 B、迅速下降 C、保持不变 5、（）的基本工作原理是基于压阻效应。 A、金属应变片 B、压敏电阻 C、光敏电阻 D、半导体应变片 6、光电管是利用（）效应制成的器件。 A、内光电 B、光伏 C、外光电 D、压阻 7、对于磁电式惯性振动传感器，为了使弹簧的变形量近似等于被测体的振幅，应该满足以下条件 A、弹性系数较小的弹簧和质量较大的质量块 B、弹性系数较大的弹簧和质量较小的质量块 C、弹性系数较大的弹簧和质量较大的质量块 D、弹簧的弹性系数和质量块的质量可以任意选取 8、光纤的集光性能可用（）表示。 A、功率损耗 B、有效折射率 C、色散 D、数值孔径 9、将应变片粘贴在不同的弹性元件上，可以实现对（）物理参数的测量。 A、位移 B、力 C、无损探伤 D、面积测量 10. 若进行旋转齿轮的转速测量，宜选用（）传感器。 A、热电式 B、电容式 C、压电式 D、磁电式 简答题(共15 分) 1.简述压电效应产生的原理，什么是纵向压电效应和横向压电效应？(7分) 2 什么叫莫尔条纹?为什么利用莫尔条纹现象可以测微小位移？(8分) 《传感器与检测技术》试题 一、填空:(２0分) 1,测量系统得静态特性指标主要有线性度、迟滞、重复性、分辨力、稳定性、温度稳定性、各种抗干扰稳定性等。(２分) 2、霍尔元件灵敏度得物理意义就是表示在单位磁感应强度相单位控制电流时得霍尔电势大小。 3、光电传感器得理论基础就是光电效应。通常把光线照射到物体表面后产生得光电效应分为三类。第一类就是利用在光线作用下光电子逸出物体表面得外光电效应,这类元件有光电管、光电倍增管;第二类就是利用在光线作用下使材料内部电阻率改变得内光电效应，这类元件有光敏电阻;第三类就是利用在光线作用下使物体内部产生一定方向电动势得光生伏特效应,这类元件有光电池、光电仪表。 4、热电偶所产生得热电势就是两种导体得接触电势与单一导体得温差电势组成得,其表达式为Eab（T,To）=。在热电偶温度补偿中补偿导线法(即冷端延长线法)就是在连接导线与热电偶之间,接入延长线，它得作用就是将热电偶得参考端移至离热源较远并且环境温度较稳定得地方,以减小冷端温度变化得影响。 5、压磁式传感器得工作原理就是：某些铁磁物质在外界机械力作用下,其内部产生机械压力,从而引起极化现象，这种现象称为正压电效应。相反,某些铁磁物质在外界磁场得作用下会产生机械变形,这种现象称为负压电效应。(2分) 6、变气隙式自感传感器,当街铁移动靠近铁芯时，铁芯上得线圈电感量(①增加②减小③不变)(2分) 7、仪表得精度等级就是用仪表得(①相对误差②绝对误差③引用误差)来表示得(２分) 8、电容传感器得输入被测量与输出被测量间得关系,除(①变面积型②变极距型③变介电常数型)外就是线性得。(2分） 9、电位器传器得(线性)，假定电位器全长为Xｍaｘ, 其总电阻为Rｍａx,它得滑臂间得阻值可以用Rx = （① Xmax/ｘ Rｍａx,②ｘ／Xmａx Ｒｍａx,③ Xmaｘ/XＲmaｘ④Ｘ/Xma ｘＲｍaｘ)来计算，其中电阻灵敏度Rr=（① 2p(b+h)/At, ② 2ｐAt／b+ｈ，③2A(b+b)/pt，④ 2Ａtp(ｂ＋ｈ）) 1、变面积式自感传感器,当衔铁移动使磁路中空气缝隙得面积增大时,铁心上线圈得电感量(①增大，②减小，③不变)。 ２、在平行极板电容传感器得输入被测量与输出电容值之间得关系中,(①变面积型，②变极距型，③变介电常数型）就是线性得关系。 ３、在变压器式传感器中,原方与副方互感Ｍ得大小与原方线圈得匝数成（①正比,②反比,③不成比例),与副方线圈得匝数成(①正比,②反比,③不成比例)，与回路中磁阻成(①正比,②反比，③不成比例)。 4、传感器就是能感受规定得被测量并按照一定规律转换成可用输出信号得器件或装置,传感器通常由直接响应于被测量得敏感元件与产生可用信号输出得转换元件以及相应得信号调节转换电路组成。 ５、热电偶所产生得热电热就是由两种导体得接触电热与单一导体得温差电热组成。 ２、电阻应变片式传感器按制造材料可分为①_金属＿材料与②__＿_半导体__体材料。它们在受到外力作用时电阻发生变化,其中①得电阻变化主要就是由 _电阻应变效应形成得,而②得电阻变化主要就是由温度效应造成得。半导体材料传感器得灵敏度较大。 3、在变压器式传感器中，原方与副方互感M得大小与绕组匝数成正比,与穿过线圈得磁通＿成正比,与磁回路中磁阻成反比，而单个空气隙磁阻得大小可用公式 _＿表示。 1、热电偶所产生得热电势就是由两种导体得接触电势与单一导体得温差电势组成得,其表达式为E ab(T,T o)=。在热电偶温度补偿中，补偿导线法(即冷端延长线法)就是在连接导线与热电偶之间，接入延长线它得作用就是将热电偶得参考端移至离热源较远并且环境温度较稳 计算机控制系统是由哪级部分组成的？各部分作用 硬件组成：微控制器或微处理器、ROM RAM外部设备、网络通信接口、实时时 钟、电源。软件组成：系统软件和应用软件。作用：硬件中有A/D 称为模拟数字转换器，它包括采样保持和量化，其输出为数字形式，何时采样由计算机控制。 D/A 称为数字模拟转换器，它是将数字信号转换成模拟信号形成控制量。应用软件根据要解决的问题而编写的各种程序，系统软件包括 操作系统，开发系统。 . 为适应控制现场的工作环境，对工业控制机有何要求？ （1）适应性（2）可靠性（3）实时性（4）扩展性 结构：（1）基于通用计算机的结构（2）基于嵌入式系统的结构 .PCI总线，CPCI总线，PC/104总线以及RS232,RS422,RS485有何特点，电平特性，适用场合？ . 何谓IO 接口？在计算机控制系统中为什么要有IO 接口？ （1）解决主机CPU和外围设备之间的时序配合和通信联络问题 （2）解决CPU和外围设备之间的数据格式转换和匹配问题 （3）解决CPU的负载能力和外围设备端口的选择问题 . 计算机与外围设备交互信息有哪几种控制方式？各有何优缺点？ （1）并行通信。优点：传送速度快、信息率高。缺点：传输线多，成本高 （2）串行通信。全双工方式RS-422 ,RS-232 。半双工方式RS-485 （3）同步通信。要求收发双方具有同频同相的同步时钟信号，每帧信息开始加特定的同步字符，不允许有间隙 4）异步通信。开始位，停止位，发送的字符间允许有间隙 .模拟输入通道中为何要加采样保持器，采样保持器的组成及要求是什么? (1)用采样保持电路使得在A/D转换期间保持输入模拟信号不变 (2)孔径时间：AD转换器完成一次模拟量到数字量转换所需要的时间。 孔径误差：在孔径时间ta/d内，由于输入信号x(t)的变化所引起的误差称为孔径误差3。 以ta/d = 10 口s的10位ADC芯片为例： 为保证不低于％勺转换精度 的主要性能指标有哪些？10V8位的ADC转换精度如何计算？ (1).接口特性(2).量程(3).分辨率(4).误差和精度(5).转换速率(6). A/D 转换的方法 一个8位A/D转换器，孔径时间为100，。如果要求转换误差在A/D转换精度(% 内，求允许转换的正弦波模拟信号的最大频率是多少？ f=(2*pi*100*10A(-6)*100)= 请分别画出D/A转换器的单极性和双极性电压输出电路，并分别推出输出电压与输入数字量之间的关系式。 微机p328 什么是数字PID位置控制算法和增量型控制算法？试比较它们的优缺点。 已知模拟调节器的传递函数为： EG、1 + 0 085v，试写出相应数字控制器的位置型和增量型控制算法，设采 样周期T= 数字控制器的模拟化设计步骤是什么? 第二步：正确地选择米样周期 第三部分安全技术理论知识 单选题一、 1．按《煤矿安全规程》规定，矿井安全监控设备必须定期进行调试、校正，每月至少（A）次。甲烷传感器、便携式甲烷检测报警仪寄采用载体催化元件的甲烷检测设备，每（A）天必须使用校准气样和空气样调校1次。每（）天必须对甲烷超限断电功能进行测试。A．1，7，7B．2，7，10C．1，10，7D．1，7，10 2．必须每天检查矿井安全监控设备及电缆是否正常。使用便携式甲烷检测报警仪或便携式光学甲烷检测仪与甲烷传感器进行对照，并将记录和检查结果报监测值班员；当两者读数误差大于允许误差时，先以读数较大者为依据，采取安全措施并必须在（D）内对2种设备调校完毕。 A．14hB．48hC．2hD．8h 3．矿井安全监控系统配制甲烷校准气样的相对误差必须小于（C）。制备所用的原料气应选用浓度不低于（C）的高纯度甲烷气体。A．10%，99.9%B．10%，90% C．5%，99.9%D．5%，90% 4．采煤工作面甲烷传感器报警浓度、断电浓度、复电浓度分别是（A）。A．≥1.0%CH，≥1.5%CH，＜1.0%CH 444B．≥1.5%CH，≥1.5%CH，＜1.0%CH 444C．≥0.5%CH，≥1.0%CH，＜0.5%CH 444D．≥1.5%CH，≥2.0%CH，＜1.5%CH 4445．采煤工作面回风巷甲烷传感器报警浓度、断电浓度、复 电浓度分别是（B）。 A．≥1.0%CH，≥1.5%CH，＜1.0%CH 444B．≥1.0%CH，≥1.0%CH，＜1.0%CH 444C．≥1.0%CH，≥1.5%CH，＜1.5%CH 444D．≥1.5%CH，≥2.0%CH，＜1.5%CH 4446．专用排瓦斯巷甲烷传感器报警浓度、断电浓度、复电浓度分别是（C）。 A．≥1.0%CH，≥1.5%CH，＜1.0%CH 444B．≥1.5%CH，≥1.5%CH，＜1.5%CH 444C．≥2.5%CH，≥2.5%CH，＜2.5%CH 444D．≥1.5%CH，≥2.0%CH，＜1.5%CH 4447．煤与瓦斯突出矿井采煤工作面进风巷，甲烷传感器报警浓度、断电浓度、。）D复电浓度分别是（． A．≥2.0%CH，≥2.5%CH，＜2.0%CH 444B．≥1.5%CH，≥1.5%CH，＜1.5%CH 444C．≥1.0%CH，≥1.5%CH，＜1.0%CH 444D．≥0.5%CH，≥0.5%CH，＜0.5%CH 4448．采用串联通风的被串采煤工作面进风巷，甲烷传感器报警浓度、断电浓度、复电浓度分别是（A）。 A．≥0.5%CH，≥0.5%CH，＜0.5%CH 444B．≥1.5%CH，≥1.5%CH，＜1.5%CH 444C．≥1.0%CH，≥1.5%CH，＜1.0%CH 444D．≥1.5%CH，≥2.0%CH，＜1.5%CH 4449．采煤机的甲烷传感器报警浓度、断电浓度、复电浓度（A）。A．≥1.0%CH，≥1.5%CH，＜1.0%CH 444B．≥1.5%CH，≥1.5%CH，＜1.5%CH 444C．≥0.5%CH，≥1.0%CH，＜0.5%CH 444D．≥1.5%CH，≥2.0%CH，＜1.5%CH 44410．煤巷、半煤岩巷和有瓦斯涌出的岩巷掘进工作面，甲烷传感器报警浓度、断电浓度、复电浓度分别是（A）。 A．≥1.0%CH，≥1.5%CH，＜1.0%CH 444B．≥1.5%CH，≥1.5%CH，＜1.5%CH 444C．≥0.5%CH，≥1.0%CH，＜0.5%CH 444D．≥1.5%CH，≥2.0%CH，＜ 传感器原理及其应用习题 第1章传感器的一般特性 一、选择、填空题 1、衡量传感器静态特性的重要指标是_灵敏度______、__线性度_____、____迟滞___、___重复性_____ 等。 2、通常传感器由＿＿敏感元件＿＿、＿＿转换元件＿＿＿＿、＿转换电路＿＿＿＿三部分组成，是能把外界＿非电量＿转换成＿＿＿电量＿＿＿的器件和装置。 3、传感器的＿＿标定＿＿＿是通过实验建立传感器起输入量与输出量之间的关系，并确定不同使用条件下的误差关系。 4、测量过程中存在着测量误差，按性质可被分为粗大、系统和随机误差三类，其中随机误差可以通过对多次测量结果求平均的方法来减小它对测量结果的影响。 5、一阶传感器的时间常数τ越__________, 其响应速度越慢;二阶传感器的固有频率ω0越_________, 其工作频带越宽。 6、按所依据的基准直线的不同，传感器的线性度可分为、、、。 7、非线性电位器包括和两种。 8、通常意义上的传感器包含了敏感元件和（ C ）两个组成部分。 A. 放大电路 B. 数据采集电路 C. 转换元件 D. 滤波元件 9、若将计算机比喻成人的大脑，那么传感器则可以比喻为(B )。 A．眼睛 B. 感觉器官 C. 手 D. 皮肤 10、属于传感器静态特性指标的是（D ） A.固有频率 B.临界频率 C.阻尼比 D.重复性 11、衡量传感器静态特性的指标不包括（ C ）。 A. 线性度 B. 灵敏度 C. 频域响应 D. 重复性 12、下列对传感器动态特性的描述正确的是（） A 一阶传感器的时间常数τ越大, 其响应速度越快 B 二阶传感器的固有频率ω0越小, 其工作频带越宽 C 一阶传感器的时间常数τ越小, 其响应速度越快。 D 二阶传感器的固有频率ω0越小, 其响应速度越快。 二、计算分析题 1、什么是传感器？由几部分组成？试画出传感器组成方块图。 2、传感器的静态性能指标有哪一些，试解释各性能指标的含义。 作业3、传感器的动态性能指标有哪一些，试解释各性能指标的含义 第2章电阻应变式传感器 一、填空题 1、金属丝在外力作用下发生机械形变时它的电阻值将发生变化，这种现象称__应变_____效应；半导体或固体受到作用力后_电阻率______要发生变化，这种现象称__压阻_____效应。直线的电阻丝绕成敏感栅后长度相同但应变不同，圆弧部分使灵敏度下降了，这种现象称为____横向___效应。 2、产生应变片温度误差的主要因素有＿电阻温度系数的影响、＿试验材料和电阻丝材料的线性膨胀系数的影响＿。 3、应变片温度补偿的措施有＿＿＿电桥补偿法＿、＿应变片的自补偿法、＿、。 4. 在电桥测量中，由于电桥接法不同，输出电压的灵敏度也不同，_全桥__接法可以得到最大灵敏度输出。 5. 半导体应变片工作原理是基于压阻效应，它的灵敏系数比金属应变片的灵敏系数大十倍传感器试题和答案解析
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