檢測習(xí)題編輯

1、1-4已知某差壓變送器，其理想特性為(U為輸出，x為位移)，U=8x (mV) 它的實(shí)測數(shù)據(jù)如表1-3所示 表1-3 差壓變送量實(shí)測數(shù)據(jù)求：（1）最大絕對(duì)誤差，最大相對(duì)誤差，并指出其測量點(diǎn)； （2）若指示儀表量程為50mV，指出儀表精度等級(jí)。解：設(shè)為測量數(shù)據(jù)的真值，滿足U0=8x (mV)，絕對(duì)誤差U=U-U0，相對(duì)誤差 ，計(jì)算結(jié)果如下表最大絕對(duì)誤差在x=4mm處，U=-0.4mV。最大相對(duì)誤差在x=2mm處， 。在x=0mm處，因被測量真值為0，相對(duì)誤差沒有意義。UMAX=50mV，最大引用誤差 ，儀表精度等級(jí)為1.0級(jí)。1-5檢定2.5級(jí)的量程為100V的電壓表，發(fā)現(xiàn)50V刻度點(diǎn)的示值誤差

2、2V為最大誤差，問該電壓表是否合格？解： 該電壓表合格。1-6對(duì)某量進(jìn)行10次測量，測得數(shù)據(jù)為14.7，15.0，15.2，14.8，15.5，14.6，14.9，14.8，15.1，15.0，試判斷該測量列中是否存在系統(tǒng)誤差。解：測量數(shù)據(jù)及計(jì)算結(jié)果如下表所示。用馬利科夫準(zhǔn)則判斷，因n為偶數(shù)，取 ，求M所以測量中必然有累進(jìn)性系統(tǒng)誤差存在。用阿卑赫梅特準(zhǔn)則判斷，得再用表中的數(shù)據(jù)求出均方根誤差的平方值顯然故測量列中又含有周期性系統(tǒng)誤差。1-7對(duì)某量進(jìn)行15 次測量，測得數(shù)據(jù)為28.53，28.52，28.50，28.52，28.53，28.53，28.50，28.49，28.49，28.51，28

3、.53，28.52，28.49，28.40，28.50 ，若這些測得值已消除系統(tǒng)誤差，試判斷該測量列中是否含有粗大誤差的測量值。解：測量數(shù)據(jù)及計(jì)算結(jié)果如下表所示。在置信概率為0.99時(shí)，可用格羅布斯準(zhǔn)則判斷有無粗大誤差。因?yàn)椴楸砜傻糜忠驗(yàn)?故第14個(gè)測量數(shù)據(jù)為粗大誤差。應(yīng)當(dāng)指出，粗大誤差的剔除是一個(gè)反復(fù)的過程，即當(dāng)剔除一個(gè)粗差后，應(yīng)重新計(jì)算平均值和標(biāo)準(zhǔn)差，再進(jìn)行檢驗(yàn)。反復(fù)進(jìn)行，直到粗差被全部剔除為止。1-9若測量10V左右的電壓，手頭上有兩塊電壓表，其中一塊量程為150V，0.5級(jí)；另一塊是15V，2.5級(jí)。問選那一塊電壓表測量更準(zhǔn)確？解：采用150V 0.5級(jí)電壓表測量10V電壓，相對(duì)誤差為

4、：采用15V 2.5級(jí)電壓表測量10V電壓，相對(duì)誤差為：因此采用15V 2.5級(jí)電壓表測量更準(zhǔn)確。1-10檢定一只3mA、2.5級(jí)電流表的滿度相對(duì)誤差。問選用哪只最適合?（1）10mA、1.5級(jí)；（2）10mA、0.2級(jí)；（3）15mA、0.2級(jí)； （4）100mA、0.1級(jí)。解：（1）10mA、1.5級(jí)：（2）10mA、0.2級(jí)：（3）15mA、0.2級(jí)：（4）100mA、0.1級(jí)：第二只和第三只皆滿足要求，第二只精度更高，效果更好，應(yīng)選擇第二只電流表。2-1測量某電路的電流 I=22.5mA，電壓 U=12.6V ，測量的標(biāo)準(zhǔn)差分別為求所耗功率P=UI 及其標(biāo)準(zhǔn)差 。解：2-2按公式V=r

5、2h求圓柱體體積，若已知r約為2cm，h約為20 cm，要使體積的相對(duì)誤差等于1%，試問r和h的測量誤差應(yīng)為多少？解：取 則2-5用伏安法測量某電阻R，所用電流表為0.5級(jí)，量限010A，電流表指示值為0.5A。 所用電壓表為1.0級(jí)，量程05V，電壓表指示值為2.5V。求對(duì)R的測量結(jié)果及測量結(jié)果的最大可能相對(duì)誤差。解： 4-1用7位電子計(jì)數(shù)器測量的信號(hào)頻率。當(dāng)閘門時(shí)間置于1s、0.1s、10ms時(shí)，試分別計(jì)算由于誤差而引起的測頻誤差？解：當(dāng)時(shí)，當(dāng)時(shí)，當(dāng)時(shí)，4-2某電子計(jì)數(shù)器晶振頻率誤差為，若需利用該計(jì)數(shù)器將10MHz晶振校準(zhǔn)到，問閘門時(shí)間應(yīng)選為多少方能滿足要求？解： ， ，由于 所以 閘門時(shí)

6、間應(yīng)大于1.01秒。4-7有一臺(tái)瞬時(shí)值數(shù)字相位計(jì)，已知（為被測信號(hào)周期，為時(shí)標(biāo)信號(hào)周期），試計(jì)算由于誤差而產(chǎn)生的最大相位誤差。解： 6-6用鎳鉻一鎳硅熱電偶測量爐溫，如果熱電偶在工作時(shí)的冷端溫度為30ºC，測得的熱電勢指示值為33.34mV，求被測爐溫的實(shí)際值?解：已知：查鎳鉻一鎳硅熱電偶分度表可知：故得：再一次查分度表：，被測爐溫的實(shí)際值： 6-7用分度號(hào)為Cu50的銅熱電阻測溫，測得Rt=71.02 ，若解：由 得6-8用分度號(hào)為的熱電阻測得某介質(zhì)溫度為84ºC，但檢定時(shí)發(fā)現(xiàn)該電阻的，若電阻溫度系數(shù)為。求由此引起的絕對(duì)誤差和相對(duì)誤差。 解：， 實(shí)際溫度 絕對(duì)誤差： 相對(duì)

7、誤差：6-9用分度號(hào)為鉑電阻測溫，但錯(cuò)用了銅電阻的分度表，查得溫度為140ºC，求實(shí)際的被測溫度?解：因?yàn)椋海?所以：，7-5應(yīng)變片式壓力計(jì)采用什么測壓元件？說明為什么應(yīng)變片測量應(yīng)變時(shí)要進(jìn)行溫度補(bǔ)償及補(bǔ)償方法。答：應(yīng)變片式壓力計(jì)采用電阻應(yīng)變片測壓元件，其結(jié)構(gòu)如下圖所示，由敏感柵（金屬絲或箔）、基底、覆蓋層、粘合劑、引出線組成。敏感柵是轉(zhuǎn)換元件，它把感受到的應(yīng)變轉(zhuǎn)換為電阻變化；基底用來將彈性體表面應(yīng)變準(zhǔn)確地傳送到敏感柵上，并起到敏感柵與彈性體之間的絕緣作用；覆蓋層起著保護(hù)敏感柵的作用；粘合劑是把敏感柵與基底粘貼在一起；引出線是用于連接測量導(dǎo)線。電阻應(yīng)變片壓力傳感器是靠電阻值來度量應(yīng)變和

8、壓力的，所以必須考慮電阻絲的溫度效應(yīng)。雖然用作電阻絲材料的銅、康銅溫度系數(shù)很小（大約在），但與所測應(yīng)變電阻的變化比較，仍屬同一量級(jí)。如不補(bǔ)償，會(huì)引起很大誤差。補(bǔ)償電路如圖7-8所示，在測量用應(yīng)變片相鄰橋臂上接一個(gè)完全相同的應(yīng)變片稱補(bǔ)償片，并把它們放在相同的溫度場內(nèi)，當(dāng)溫度變化使測量片電阻變化時(shí)，補(bǔ)償片電阻也發(fā)生同樣變化，用補(bǔ)償片溫度效應(yīng)來抵消測量片溫度效應(yīng)。輸出信號(hào)也就不受溫度影響。 （a）半電橋 （b）全電橋 圖7-8 應(yīng)變片連接電路圖7-8（a）為半橋連接，為測量片，貼在傳感器彈性元件表面上，為補(bǔ)償片，它貼在不受應(yīng)變作用元件上，并放在彈性元件附近，、為配接精密電阻，通常取、，在未測應(yīng)變時(shí)，

9、電路呈平衡狀態(tài)，即，輸出電壓為零。由于溫度變化，電阻變?yōu)闀r(shí)，電阻變?yōu)?，由于與溫度效應(yīng)相同，即，所以溫度變化后電路仍呈平衡，此時(shí)輸出電壓為零。當(dāng)有應(yīng)變時(shí)，將打破橋路平衡，產(chǎn)生輸出電壓，但其溫度效應(yīng)依然得到補(bǔ)償。故輸出只反應(yīng)純應(yīng)變值（即壓力值）。在傳感器中，實(shí)際采用多個(gè)電阻絲片，一般把四個(gè)測量應(yīng)變片，兩片貼在正應(yīng)變區(qū)，并將其接在電橋兩個(gè)相對(duì)的臂上；另兩個(gè)貼在負(fù)應(yīng)變區(qū)，接在另兩個(gè)相對(duì)臂上，如圖7-8（b）所示，以使一個(gè)應(yīng)變片的電阻溫度效應(yīng)為另一個(gè)相鄰應(yīng)變片所抵消。這樣的電路不但補(bǔ)償了溫度效應(yīng)，而且可以得到較大輸出信號(hào)，這種補(bǔ)償電路稱全橋連接。7-7為測量一懸臂粱的應(yīng)變，一個(gè)電阻為、靈敏度系數(shù)為2的電

10、阻應(yīng)變片被帖在懸臂梁上，該應(yīng)變片與其它電阻接成惠斯登電橋如圖7-11。如果設(shè)檢流計(jì)的電阻是，靈敏度是，求：（1）如果應(yīng)變片感受到的應(yīng)變?yōu)?.1，檢流計(jì)的指針偏轉(zhuǎn)多少毫米?（2）假設(shè)電阻應(yīng)變片的溫度系數(shù)為，在不感受任何應(yīng)變的條件下，室溫增加10ºC，此時(shí)應(yīng)變片的電阻是多少?溫度造成的電阻變化折合成應(yīng)變是多少?（3）提出減小溫度影響的方法。7-11 應(yīng)變測量解：已知應(yīng)變片電阻，靈敏度系數(shù)，檢流計(jì)電阻，檢流計(jì)靈敏度，電源電壓（1）如果應(yīng)變片感受到的應(yīng)變應(yīng)變片電阻變化 檢流計(jì)兩端電壓 通過檢流計(jì)電流 檢流計(jì)的指針偏轉(zhuǎn)（2）假設(shè)電阻應(yīng)變片的溫度系數(shù)，室溫增加應(yīng)變片電阻增量 應(yīng)變片電阻 溫度造成

11、的電阻變化折合成的應(yīng)變 （3）將1K電阻換成補(bǔ)償片。8-3用節(jié)流裝置測量流量，配接一差壓變送器，設(shè)其測量范圍為010000Pa，對(duì)應(yīng)輸出信號(hào)為420mA，相應(yīng)的流量為0320m3/h。求輸出信號(hào)為16mA時(shí)，差壓是多少？相應(yīng)的流量是多少？解：體積流量與差壓的關(guān)系為 差壓與輸出電流的關(guān)系為 由測量范圍010000Pa，對(duì)應(yīng)輸出電流420mA可得 則 所以 由測量范圍010000Pa，對(duì)應(yīng)流量0320m3/h 可得 所以 輸出信號(hào) 差壓 流量 8-4原來測量水的差壓式流量計(jì)、現(xiàn)在用來測量相同測量范圍的油的流量，讀數(shù)是否正確？為什么？答：不正確。因?yàn)閴翰钆c流體流量的關(guān)系中包含密度一項(xiàng)。9-2差壓式液

12、位計(jì)的工作原理是什么？當(dāng)測量有壓容器的液位時(shí)，差壓計(jì)的負(fù)壓室為什么一定要與容器的氣相相連接？答：差壓式液位計(jì)如圖所示，差壓計(jì)一端與容器底部用法蘭直接接通，而另一端通過引壓管與液面上部空間（氣體）連通。為了避免引壓管中由于液柱高度不恒定而影響測量精度，在引壓管上端放平衡容器，且充以被測液體，使其保證固定的液柱高度。設(shè)容器上部空間的壓力為，則有，差壓 式中 上引壓管至差壓計(jì)的距離，為恒定值；差壓計(jì)安裝距離底部的距離；液面高度。當(dāng)測量有壓容器的液位時(shí)，差壓計(jì)的負(fù)壓室與容器的氣相相連接是為了消除被測液面上部介質(zhì)壓力對(duì)差壓計(jì)的影響。 圖 9-2 差壓式液位計(jì)9-3有兩種密度分別為、的液體，在容器中，它們

13、的界面經(jīng)常變化，試考慮能否利用差壓變送器來連續(xù)測量其界面？測量界面時(shí)要注意什么問題？答：當(dāng)兩種液體在容器中的總液位不變時(shí)，可以用差壓式液位計(jì)測量界位的變化。當(dāng)兩種液體的密度相差較大時(shí)，測量精度較高，當(dāng)兩種介質(zhì)的密度相差較小時(shí)，測量精度較低。10-1 在不平衡電橋設(shè)計(jì)時(shí)要注意哪些問題？答：（1）在工作點(diǎn)處將電橋調(diào)平。（2）提高電橋的靈敏度，一種方法是提高供橋電源電壓，但供橋電壓過高，會(huì)使工作電橋電阻發(fā)熱。另一種方法是使四臂電橋電阻相等。（3）在單臂電橋和雙臂電橋（同相電橋）中，會(huì)產(chǎn)生非線性誤差。10-2 請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)單臂工作的電橋，其中敏感元件的電阻變化范圍為，電阻的允許耗散功率為。要求電橋的輸出

14、電壓與電阻的變化量之間的非線性誤差小于，同時(shí)使電橋的輸出電壓盡可能高。求橋臂上各電阻值、電源電壓，并給出電橋的輸出電壓范圍。解：； 取，在時(shí)，最大取10-3 上題中，若要求電橋有最大的輸出電壓，則又如何設(shè)計(jì)該電橋，并求出相應(yīng)的電橋輸出電壓。解：若要求電橋有最大輸出電壓，需滿足，取，在時(shí)，最大，取10-4 儀表放大器與一般放大器相比，具有哪些優(yōu)點(diǎn)？應(yīng)用在那些場合？答：儀表放大器與一般的通用放大器相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）輸入阻抗高；（2）抗共模干擾能力強(qiáng)（即共模抑制比大）；（3）失調(diào)電壓與失調(diào)電壓漂移低、噪聲低、閉環(huán)增益穩(wěn)定性好；（4）增益可變，既可由內(nèi)部預(yù)置，也可由用戶通過引腳內(nèi)部設(shè)置或者通過與

15、輸入信號(hào)隔離的外部增益電阻設(shè)置。主要應(yīng)用于對(duì)電橋的輸出電壓和傳感器檢測的電壓（幅值較小，共模電壓較大）信號(hào)的放大上。11-3在下列情況下，應(yīng)分別采用那種類型（低通、高通、帶通、帶阻）的濾波電路？（1）抑制50Hz交流電源干擾；帶阻濾波器（2）處理具有1Hz固定頻率的有用信號(hào)；帶通濾波器（3）從輸入信號(hào)中取出低于2Hz的信號(hào)；低通濾波器（4）抑制頻率為100Hz以上的高頻干擾。低通濾波器12-1 應(yīng)該怎樣遠(yuǎn)距離傳輸模擬電壓信號(hào)而又不損失精度？答：將模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)（420mA），進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳輸，然后再將電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬電壓信號(hào)。將模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成頻率信號(hào)，進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳輸，然后再

16、將頻率信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬電壓信號(hào)。12-2 AD594與AD593有什么不同之處，各適用于那些場合？解：AD694 輸入電壓02V，010V，需外加電源。傳感器輸出信號(hào)須放大后接入AD694。AD693 輸入電壓30mV或60mV，不許外加電源，可直接由環(huán)路供電。可直接與傳感器連接。12-3 K型熱電偶測量溫度為0400ºC，已知環(huán)境溫度為25ºC，設(shè)計(jì)AD693與K型熱電偶的測量電路，將0400ºC的溫度轉(zhuǎn)化為420mA電流輸出。解：查K型熱電偶分度表可得K型熱電偶溫度為400ºC，輸出電壓為16.395mV，因此AD693輸入范圍是16.395mV，在管

17、腳P1與管腳6.2V之間加一電阻查熱電偶的冷端補(bǔ)償表，環(huán)境溫度為25ºC時(shí)，檢驗(yàn)：分辨出被測參數(shù)量值所歸屬的某一范圍帶，以此來判別被測參數(shù)是否合格或現(xiàn)象是否存在。（定性）測量：把被測未知量與同性質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)量進(jìn)行比較，確定被測量對(duì)標(biāo)準(zhǔn)量的倍數(shù)，并用數(shù)字表示這個(gè)倍數(shù)的過程。（定量）測量直接測量和間接測量傳感器：將非電量轉(zhuǎn)換為與之有確定對(duì)應(yīng)關(guān)系的電量輸出的器件或裝置，它本質(zhì)上是非電量系統(tǒng)與電量系統(tǒng)之間的接口。敏感器：把被測非電量轉(zhuǎn)換為可用非電量的器件或裝置。特點(diǎn)：敏感器把被測量轉(zhuǎn)換為可用非電量； 傳感器把被測非電量轉(zhuǎn)換為電量。檢測系統(tǒng)是由傳感器、信號(hào)調(diào)理器和輸出環(huán)節(jié)三部分組成測量誤差的定義：

18、測量結(jié)果與真值的差異。不存在沒有誤差的測量結(jié)果，也不存在沒有精度要求的測量系統(tǒng)。測量誤差：隨機(jī)誤差、系統(tǒng)誤差和粗大誤差。1.絕對(duì)誤差：測量值（示值）與被測量真值之間的差值。2.相對(duì)誤差：絕對(duì)誤差與真值的比值，用百分?jǐn)?shù)表示。3.引用誤差（或滿度相對(duì)誤差）：為了評(píng)價(jià)測量儀表準(zhǔn)確度等級(jí)而引入 絕對(duì)誤差與測量儀表的量程之比，用百分?jǐn)?shù)表示。4.容許誤差：測量儀器在使用條件下可能產(chǎn)生的最大誤差范圍。1按誤差出現(xiàn)的規(guī)律分類（1）系統(tǒng)誤差 準(zhǔn)確度 誤差變化規(guī)律服從某一確定規(guī)律的誤差。（2）隨機(jī)誤差 偶然誤差 精密度 表現(xiàn)了測量結(jié)果的分散性 服從大數(shù)統(tǒng)計(jì)規(guī)律的誤差。（3）粗大誤差 在一定的條件下測量結(jié)果顯著地偏

19、離其實(shí)際值時(shí)所對(duì)應(yīng)的誤差。 2按誤差來源分類（1）儀器誤差：由于儀器本身及其附件的電氣、機(jī)械等特性不完善造成的誤差。（2）環(huán)境誤差（影響誤差）：由于各種環(huán)境因素與要求的條件不一致所造成的誤差。（3）理論誤差與方法誤差：由于測量時(shí)所依據(jù)的理論不嚴(yán)密或使用了不適當(dāng)?shù)暮喕媒乒浇浦涤?jì)算測量結(jié)果所引起的誤差。（4）人員誤差：由于測量者受分辨能力、視覺疲勞、反應(yīng)速度等生理因素的影響，以及固有習(xí)慣和精神上的因素而產(chǎn)生的一時(shí)疏忽等心理因素的影響而引起的誤差。3按被測量隨時(shí)間變化的速度分類（1）靜態(tài)誤差：在測量過程中，被測量隨時(shí)間變化緩慢或基本不變時(shí)的測量誤差。（2）動(dòng)態(tài)誤差：在被測量隨時(shí)間變化很快的過程中測量所產(chǎn)生的附加誤差。動(dòng)態(tài)誤差是由于測量系統(tǒng)（或儀表）的各種慣性對(duì)輸入信號(hào)變化響應(yīng)上的滯后、或者輸入信號(hào)中不同頻率成分通過測量系統(tǒng)時(shí)，受到不同程度的衰減或延遲所造成的誤差。4按使用條件分類（1）基本誤差：測量系統(tǒng)在規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)條件下使用時(shí)所產(chǎn)生的誤差。如電源電壓220V±5%，溫度20±5ºC，濕度小于80%，電源頻率50Hz等。（2）附加誤差：當(dāng)使用條件偏