现代检测技术及仪表习题解答

现测课后习题答案第1章1. 直接的直接的 间接的间接的2. 测量对象测量对象 测量方法测量方法 测量设备测量设备3. 直接测量直接测量 间接测量间接测量 组合测量组合测量 直读测量法直读测量法 比较测量法比较测量法 时域测量时域测量 频域测量频域测量 数据域测量数据域测量4. 维持单位的统一，保证量值准确地传递维持单位的统一，保证量值准确地传递 基准量具基准量具 标准量具标准量具 工作用量具工作用量具5. 接触电阻接触电阻 引线电阻引线电阻6. 在对测量对象的性质、特点、测量条件（环境）认真分析、全面了解的前提下，根据对测量结果的准确度要求选择恰当的测量方法（方式）和测量设备，进而拟定出测量过程及测量步骤。

度要求选择恰当的测量方法（方式）和测量设备，进而拟定出测量过程及测量步骤。

7. 米(m) 秒(s) 千克(kg) 安培(A) 8. 准备准备 测量测量 数据处理数据处理9. 标准电池标准电池 标准电阻标准电阻 标准电感标准电感 标准电容标准电容第2章填空题1. 系统系统 随机随机 粗大粗大 系统系统2. 有界性有界性 单峰性单峰性 对称性对称性 抵偿性抵偿性3. 置信区间置信区间 置信概率置信概率4. 最大引用最大引用 0.6% 5. 0.5×10-1 [100.1[100.1ΩΩ，100.3100.3ΩΩ] 6. ±7.9670×10-4 ±0.04% 7. 测量列的算术平均值测量列的算术平均值8. 测量装置的误差不影响测量结果，但测量装置必须有一定的稳定性和灵敏度测量装置的误差不影响测量结果，但测量装置必须有一定的稳定性和灵敏度 9. ±6Ω10. [79.78V ，79.88V] 计算题 2. 解: (1)该电阻的平均值计算如下：128.504nii xx n===å该电阻的标准差计算如下：该电阻的标准差计算如下：21ˆ0.0331n i in n s ===-å(2)用拉依达准则有，测量值28.40属于粗大误差，剔除，重新计算有以下结果：属于粗大误差，剔除，重新计算有以下结果：28.511ˆ0.018x s ¢=¢=用格罗布斯准则，置信概率取0.99时有，n=15，a=0.01，查表得，查表得0(,) 2.70g n a =所以，所以，0ˆ(,) 2.700.0330.09g n a s =´=可以看出测量值28.40为粗大误差，剔除，重新计算值如上所示。

第6章6-1答：有三条码道。

码盘上最外圈码道上只有一条透光的狭缝，它作为码盘的基准位置，所产生的脉冲将给计数系统提供一个初始的零位(清零)信号；中间一圈码道称为增量码道，最内一圈码道称为辨向码道。

这两圈码道都等角距地分布着m 个透光与不透光的扇形区，但彼此错开半个扇形区即90°/m 。

所以增量码道产生的增量脉冲与辨向码道产生的辨向脉冲在时间上相差四分之一个周期，即相位上相差90°。

增量码道产生的增量脉冲的个数用于确定码盘的转动角度，辨向脉冲与增量脉冲的相位关系用于确定码盘的转动方向。

6-2答：因为主光栅沿栅线垂直方向(即x 轴方向)移动一个光栅栅距W ，莫尔条纹沿y 轴正好移动一个条纹间距H （H>>W ），光电元件的输出电压变化一个周期，光栅辩向电路产生一个脉冲计数，采用电子细分技术后，主光栅移动一个光栅栅距W ，细分电路将产生m 个计数脉冲，光栅的分辨率即一个脉冲计数代表的位移就从W 变成W/m 。

光栅的栅距一般为0.01～0.1mm ，电子细分数在12～60甚至更多，因此光栅传感器能测量很微小的位移。

光栅传感器中有两个相距四分之一莫尔条纹间距的光电元件，这两个光电元件的输出信号u 1和u 2的相位差正好等于π/2。

当位移反方向时，正向位移时原来相位超前的那个光电元件的输出信号的相位，就从相对超前变为相对迟后，这就会使相关的辨向电路控制计数器从脉冲加计数变成脉冲减计数，因此计数器的计数结果反映位移正负两抵后的净位移。

6-3答：长光栅所允许的移动速度V 受光敏二极管响应时间τ的限制τ≥VW 故s m s m WV /2010501063=⨯=≤--τ 6-4解：六位循环码码盘测量角位移的最小分辨率为： rad 098.06.523606===α。

码盘半径应为： mm mm lR 1.0098.001.0===α 循环码101101的二进制码为110110，十进制数为54；循环码110100的二进制码为100111，十进制数为39。

补充习题参考答案1、 有一个电容测微仪，两极板介质为空气，其圆形极板半径r = 4 mm ，工作初始间隙δ=0.2 mm ，已知 ε0=8.58×10-12F/m ，ε=1，问：1）、工作时，如果传感器与工件的间隙变化量Δδ=1μm 时，电容变化量是多少？2）、如果测量电路的灵敏度S 1=100mV/pF ，读数仪表的灵敏度S 2=5格/mV ，在Δδ=1μm 时，读数仪表的指示值变化多少格？解：1）、ΔC=εε0A ×Δδ/-δ2=1×8.58×10-12（F/m ）×3.14×（0.004）2（m 2）×1×10-6（m ）=-4.94×10-3pF2）、S=ΔC ×S 1×S 2=-4.94×10-3(pF) ×100（mv/pF ）×5(格/mv)=-2.47格≈-2.5格2、 应变片的计算：已知试件尺寸如图，试件材料为45#钢，Ｅ＝２.0×10＋7N/cm 2，应变片电阻R=120Ω，K=2.0，康铜电阻丝的电阻温度系数α=-50×10-6/℃，温度线膨胀系数β2=15×10-6/℃，45#钢的温度线膨胀系数β1=11×10-6/℃。

求：（1）、不考虑温度的影响，当P=10吨时，求电阻应变片的电阻相对变化量ΔR/R 和绝对变化量ΔＲ。

（２）、当Ｐ＝０，环境温度在-２０℃变到+２０℃时，求电阻应变片的相对变化量ΔR/R 和绝对变化量ΔＲ。

解：（1)拉伸变形 A E A P εδ== 得EAP=ε 所以005.012100.210100.263=⨯⨯⨯⨯⨯===∆EA KP K R R ε R ∆=0.005×120=0.6 Ω (2)当p ＝0，t ∆＝20-（-20）＝40 ℃时Ω-=⨯⨯-⨯+⨯-⨯∆⨯-+=∆--2784.040]10)1511(0.21050[120t)]([6621＝ββαK R R31032.21202784.0-⨯-=-=∆R R 3、 脱粒机滚筒轴上，沿与轴线方向成45º方向贴一应变片，在工作时应变片的阻值从120Ω增加到120.006Ω，试问滚筒轴所承受的工作扭矩是多少？已知轴的直径为40mm ，Ｅ＝２.1×10＋６kg/cm 2，μ＝０.３，应变片又ΔR/R=k ε→ε=ΔR/R*k=0.006/120×2.0=25×10-6所以M k=ㄧ2.1×10-6(kg/cm 2) ×25×10-6/(1+0.3)ㄧ×3.14×(4 cm)3/16 =507.2kg.cm=5.072kg.m=50.72N.m4、 如图所示，在左端固定的悬臂梁的右端部，沿X-X 轴，Y-Y 轴，Z-Z 轴分别作用有P x 、P y 、P z 三个力，且P x 、5、 已知条件如图，试件为４５号钢，Ｅ＝２.０×10＋7N/cm 2，应变片的电阻为Ｒ1＝Ｒ2＝１２０欧，Ｋ＝２.0, 由.２８１Ω，ΔＲ2＝-０.２８１Ω的电阻变化，求Ｐ＝？⎩⨯⨯=WE M ε其中W 是抗弯截面系数，矩形截面的W ＝bh 2/6又μεεε117021120281.01=⨯=⨯∆=∆K R R K R R ＝即 则NLh b E P 01.492064.06.110117010262662≈⨯⨯⨯⨯⨯=⨯⨯⨯=-ε6、 如图所示，弹性元件为钢材，Ｅ＝２.０×10＋5N/mm 2， 贴片处的断面积为400mm 2，泊松比μ＝０.３，Ｒ1＝Ｒ2＝Ｒ3＝Ｒ4＝１２０欧，Ｋ＝２.０，力Ｐ＝50000N ，求电桥的输出电压ＵBD ＝?解：弹性元件拉伸变形A E A P εδ== 得μεε62510625)(400)/(100.2)(50006224=⨯=⨯⨯==-+mm mm kg kg EAP根据布片、接桥规则（如图所示）：mVU K U BD 875.4610625)3.01(0.221)1(26=⨯⨯⨯+⨯⨯=+=-εμ１7、 图示为圆轴销，其端部受有一力P ，轴上贴有两应变片R 1=R 2=120Ω，K=2.0，两片之间的距离L=100mm ，圆轴直径d=20 mm ，E=２.０×10＋5N/mm 2,若测得半桥的指示应变为2000με 。

检测技术及仪表习题答案在现代科技高度发达的时代，检测技术及仪表在各行各业中扮演着重要的角色。

无论是医疗领域中的疾病检测，还是工业领域中的质量控制，检测技术及仪表都起到了至关重要的作用。

本文将从不同领域的检测技术及仪表入手，探讨其应用和作用。

首先，我们来看医疗领域中的检测技术及仪表。

在医疗诊断中，各种检测技术及仪表被广泛应用于疾病的早期诊断和治疗过程中。

例如，血液检测仪器可以通过分析血液中的各种指标，如血红蛋白、血糖、血脂等，来评估患者的健康状况。

此外，影像学检测设备，如X射线机、CT机等，能够帮助医生准确诊断疾病，并指导后续的治疗方案。

这些检测技术及仪表的应用不仅提高了医疗诊断的准确性和效率，也为疾病的早期发现和治疗提供了有力的支持。

其次，我们来看工业领域中的检测技术及仪表。

在工业生产中，质量控制是一个至关重要的环节。

各种检测技术及仪表被广泛应用于工业生产线上，以确保产品的质量符合标准。

例如，光谱仪可以用于检测材料的成分和结构，从而判断其质量是否合格。

此外，测量仪器，如温度计、压力计等，可以用于监测生产过程中的各种参数，以确保产品的稳定性和一致性。

这些检测技术及仪表的应用，不仅提高了产品的质量，也降低了生产成本，提高了生产效率。

除了医疗和工业领域，检测技术及仪表还在环境保护、食品安全等领域发挥着重要作用。

例如，空气质量检测仪器可以监测空气中的各种污染物，帮助环保部门及时采取措施减少污染物的排放。

食品安全检测仪器可以检测食品中的有害物质，确保食品的安全和卫生。

这些检测技术及仪表的应用，保护了人们的健康和环境的可持续发展。

然而，尽管检测技术及仪表在各个领域中发挥着重要作用，但仍然存在一些挑战和问题。

首先，检测技术及仪表的精度和准确性需要不断提高，以满足日益复杂和多样化的需求。

其次，检测技术及仪表的成本也是一个问题，对于一些发展中国家和中小型企业来说，高昂的设备费用可能成为限制因素。

此外，检测技术及仪表的标准化和认证也需要进一步完善，以确保其可靠性和可比性。

第 4章１、 为什么线绕式电位器容易实现各种非线性特性而且分辨力比非线绕式电位器低? 答: 线绕式电位器的电阻器是由电阻系数很高的极细的绝缘导线, 整齐地绕在一个绝缘 骨架上制成的。

在电阻器与电刷相接触的部分, 导线表面的绝缘层被去掉并抛光, 使两者在 相对滑动过程中保持可靠地接触和导电。

电刷滑过一匝线圈, 电阻就增加或减小一匝线圈的 电阻值。

因此电位器的电阻随电刷位移呈阶梯状变化。

只要按精确设计绝缘骨架尺寸按一定 规律变化, 如图４－1-2(b)所示, 就可使位移－电阻特性呈现所需要的非线性曲线形状。

由 ４－1-2(a)可见, 只有当电刷的位移大于相邻两匝线圈的间距时, 线绕式电位器的电阻才会 变化一个台阶。

而非线绕式电位器电刷是在电阻膜上滑动, 电阻呈连续变化, 因此线绕式电 位器分辨力比非线绕式电位器低。

２、 电阻应变片的灵敏系数比应变电阻材料本身的灵敏系数小吗?为什么?答: 应变片的灵敏系数k 是指应变片的阻值相对变化与试件表面上安装应变片区域的轴向应 变之比称为, 而应变电阻材料的应变灵敏系数k 0是指应变电阻材料的阻值的相对变化与应变 电阻材料的应变之比。

实验表明: k ＜k , 究其原因除了黏结层传递应变有损失外, 另一重要原因是存在横向效应的缘故。

应变片的敏感栅一般由多条轴向纵栅和圆弧横栅组成。

当试件承受单向应力时, 其表面 处于平面应变状态, 即轴向拉伸εx 和横向收缩εy 。

粘贴在试件表面的应变片, 其纵栅承 受εx 电阻增加, 而横栅承受εy 电阻却减小。

由于存在这种横向效应, 从而引起总的电阻 变化为⊗RR = k x ∑x + k y ∑ y = k x (1+〈H )∑x ,按照定义, 应变片的灵敏系数为k = ⊗R / R = k (1+〈H ),∑ x x∑ y k y 因〈 = ∑ x < 0, 横向效应系数 H = k x> 0, 故k < k x < k 0。

现代检测技术基础试题——答案姓名：侯鹏庆学号：1201259专业：检测技术与自动化装置TEL：139********E-mail：2008hpq@一、阐述仪器线性度的概念，说明有哪些直线拟合方法。

阐述回程差、灵敏度和分辨力的概念。

答:线性度指检测系统输入输出曲线与理想直线的偏离程度，即非线性误差。

直线拟合方法有最小二乘法、端点连线法、最佳直线法。

回程误差指检测系统在正行程和反行程的输入输出曲线不重合的程度。

分辨力指能够检测出的被测量的最小变化量，表征测量系统的分辨能力。

灵敏度指测量系统在稳态下输出量的增量与输入量的增量之比，即K=△Y/△X。

二、仪表的精确度等级是怎样规定的？写出计算公式。

某测温仪表的测温范围为0--600℃，准确度等级为2.5级；另一测温仪表的测温范围为0--1200℃，准确度等级为1.5级。

现欲测量温度为500℃的设备温度，问选哪种测温仪表会更好？计算说明为什么？答:精确度(精度)等级规定,仪器在规定条件下,其允许的最大绝对误差值△A与满量程输出Y F.S之比的百分数,用A表示，即:A=△A/Y F.S×100%。

表示测量结果的可靠程度。

第一台仪表的最大相对误差为（2.5%×600℃）/500℃=3%，第二台仪表的最大相对误差为（1.5%×1200℃）/500℃=3.6%，二者量程都满足测量要求，所以选第一种仪表。

三、（1）假设你开发一台称重仪，在实验室完成了传感器、放大电路和单片机系统的设计制作，但是没有条件施加标准砝码或标准力对传感器和你的系统进行实际标定，你只有一块可用来测量电压和电流的表(或万用表),在这种条件下你应该首先对仪器的那些指标进行测定?从误差的角度出发,你对你使用的表有何要求?（2）设传感器误差为0.1%；测量放大电路误差为0.03%；系统采用的A/D转换器为10位，试分析仪器最后能达到的最好精度等级是多少？答:（1）通过万用表可以首先对称重仪的零点漂移、重复性、再现性、回程误差几个指标进行测定。

智慧树知到《现代检测技术》章节测试答案智慧树知到《现代检测技术》章节测试答案第一章1、用以标定的仪器，直接的测量出某一待测未知量的量值称为（）。

A:间接测量B:直接测量C:接触式测量D:动态测量正确答案：直接测量2、下列哪项不是闭环控制型现代测试系统的优点（）。

A:实时数据采集B:实时判断决策C:远距离传输D:实时控制正确答案：远距离传输3、下列属于测量过程的是（）。

A:被测对象B:测试方法C:数值和计量单位D:测量误差正确答案：被测对象,测试方法,数值和计量单位,测量误差4、水银温度计测量体温属于直接式测量。

A:对B:错正确答案：对5、测试技术与传感技术被称为信息技术系统的（）。

A:感官B:神经C:大脑正确答案：感官第二章1、下列非线性补偿方法中属于软件补偿的是（）。

A:拟合法B:开环式C:差动式D:闭环式正确答案：拟合法2、A类标准不确定度是用非统计方法得到的不确定度。

A:对B:错正确答案：错3、真值在实际测量中是可以确切获知的。

A:对B:错正确答案：错4、相对误差是绝对误差与测量仪表量程之比。

A:对B:错正确答案：错5、将63.73501四舍五入，保留两位小数为（）。

A:63.73 B:63.74C:63.00D:64.00正确答案：63.74第三章1、直流电桥可以测量电容的变化。

A:对B:错正确答案：B2、全桥接法的灵敏度是半桥双臂接法的几倍（）。

A:1 B:2C:4D:8正确答案：B3、半导体式应变片比金属丝式应变片的灵敏度高。

A:对B:错正确答案：A4、丝式应变片采用栅状结构是为了获得大的电阻变化量。

A:对B:错正确答案：A5、下列哪项不是半导体应变片的优点（）。

A:灵敏度高B:体积小C:温度稳定性能好D:易于集成化正确答案：C第四章1、下列哪项是电容式传感器的缺点（）。

A:电缆分布电容影响大B:精度低C:灵敏度低D:结构复杂正确答案：A2、电容式传感器灵敏度最高的是（）。

A:极距变化型B:面积变化型C:介质变化型D:不确定正确答案：A3、电涡流传感器是利用（）材料的电涡流效应工作的。

《现代检测技术及仪表》习题解答第1章１、为什么说仪器仪表是信息的源头技术。

答：当今世界正在从工业化时代进入信息化时代。

信息技术由测量技术、计算机技术、通讯技术三部分组成。

测量技术则是关键和基础。

仪器的功能在于用物理、化学或生物的方法，获取被检测对象运动或变化的信息。

仪器是一种信息的工具，起着不可或缺的信息源的作用。

仪器是信息时代的信息获取——处理——传输的链条中的源头技术。

如果没有仪器，就不能获取生产、科学、环境、社会等领域中全方位的信息，进入信息时代将是不可能的。

钱学森院士对新技术革命的论述中说：“新技术革命的关键技术是信息技术。

”。

现在提到信息技术通常想到的只是计算机技术和通讯技术，而关键的基础性的测量技术却往往被人们忽视了。

从上所述可以看出仪器技术是信息的源头技术。

仪器工业是信息工业的重要组成部分。

２、非电量电测法有哪些优越性。

答：1）便于采用电子技术，用放大和衰减的办法灵活地改变测量仪器的灵敏度，从而大大扩展仪器的测量幅值范围(量程)。

2）电子测量仪器具有极小的惯性，既能测量缓慢变化的量，也可测量快速变化的量，因此采用电测技术将具有很宽的测量频率范围(频带)。

3）把非电量变成电信号后，便于远距离传送和控制，这样就可实现远距离的自动测量。

4）把非电量转换为数字电信号，不仅能实现测量结果的数字显示，而且更重要的是能与计算机技术相结合，便于用计算机对测量数据进行处理，实现测量的微机化和智能化。

３、各类仪器仪表有哪些共性。

答：从“硬件”方面来看，如果把常见的各类仪器仪表“化整为零”地解剖开来，我们会发现它们内部组成模块大多是相同的。

从“软件”方面来看，如果把各个模块“化零为整”地组装起来，我们会发现它们的整机原理、总体设计思想、主要的软件算法也是大体相近的。

这就是说，常见的各类仪器仪表尽管用途、名称型号、性能各不相同，但它们有很多的共性，而且共性和个性相比，共性是主要的，它们共同的理论基础和技术基础实质就是“检测技术”。

第5章1、图5-1-1(a)磁电式传感器与图4-3-1(a)自感式传感器有哪些异同?为什么后者可测量静位移或距离而前者却不能?答：相同点：都有线圈和活动衔铁。

不同点：图5-1-1(a)磁电式传感器的线圈是绕在永久磁钢上，图4-3-1(a)自感式传感器的线圈是绕在不带磁性的铁心上。

自感式传感器的线圈的自感取决于活动衔铁与铁心的距离，磁电式传感器线圈的感应电压取决于活动衔铁的运动速度。

当衔铁不动时，气隙磁阻不变化，线圈磁通不变化，线圈就没有感应电压，因此后者可测量静位移或距离而前者却不能。

2、为什么磁电感应式传感器又叫做速度传感器?怎样用它测量运动位移和加速度? 答：根据电磁感应定律，磁电感应式传感器的线圈感应电压与线圈磁通对时间的导数成正比，而实现磁通变化有两种方式：活动衔铁相对磁铁振动或转动，线圈相对磁铁振动或转动。

这两种方式产生的感应电压都与振动或转动的速度成正比，因此磁电感应式传感器又叫做速度传感器。

由图５－１－３可见，在磁电感应式传感器后面接积分电路可以测量位移，后面接微分电路可以测量加速度。

因为位移是速度的积分，而加速度是速度的微分。

3、磁电感应式传感器有哪几种类型?它们有什么相同点?有什么不同点?答：磁电感应式传感器有两种类型结构：变磁通式和恒磁通式。

相同点：都有线圈、磁铁、活动衔铁。

不同点：变磁通式是线圈和永久磁铁(俗称磁钢)均固定不动，与被测物体连接而运动的部分是利用导磁材料制成的动铁心(衔铁)，它的运动使气隙和磁路磁阻变化引起磁通变化，而在线圈中产生感应电势，因此变磁通式结构又称变磁阻式结构。

在恒磁通式结构中，工作气隙中的磁通恒定，感应电势是由于永久磁铁与线圈之间有相对运动——线圈切割磁力线而产生的。

这类结构有两种：一种是线圈不动，磁铁运动，称为动铁式，另一种是磁铁不动，线圈运动，称为动圈式。

4、用压电式传感器能测量静态和变化极缓慢的信号吗?为什么?答：不能。

因(5-2-25)和(5-2-28)式中ω都不能为零，所以不论采用电压放大还是电荷放大，压电式传感器都不能测量频率太低的被测量，特别是不能测量静态参数(即ω=0)，因此压电传感器多用来测量加速度和动态力或压力。

习题和思考题参考答案第一章1. 试举例说明某种检测仪器在过去一百年里的变迁以及未来的发展趋势。

2. 举例说明现代检测技术在某个行业的应用。

3. 检测技术和基础科学创新具有什么关系？试举一例说明两者之间的依赖关系。

4. 检测系统由哪几个部分组成？各部分的功能是什么？答：检测系统由传感器、信号采集处理电路、显示/输出单元组成。

传感器把被测量转化成模拟或数字电信号。

信号采集处理电路对传感器输出信号进行处理，如果是模拟信号则通过信号调理电路进行滤波、转换、放大然后通过模数转换器件转换成数字信号，如果是数字信号则可以直接读入寄存器或微处理器，然后在微处理器里进行数字信号处理。

显示/输出单元用以显示或输出检测系统的测量结果。

5. 自动化系统里一定包含检测装置吗？检测装置对自动化系统具有什么作用？答：自动化系统不一定包含检测装置，比如一些开环控制系统，定时控制系统就不需要检测装置。

检测装置一般用来直接或间接检测自动控制系统的输出量，然后反馈给控制器对受控量进行调整。

6. 智能化系统里是否一定包含检测装置？检测装置的作用是什么？答：智能化系统都包含了检测装置，因为智能化控制需要根据检测装置的反馈才能进行智能控制。

检测装置用来感知被控对象或所处环境的各种变量，控制器根据这些变量的大小对物理对象进行智能控制。

7. 现代检测技术具有哪些发展趋势？答：集成化、智能化、网络化、拓展并创新面向极端环境/极限测量任务的新型检测技术和方法。

第二章1.检测系统的静态特性指标有哪些？答：检测系统的静态特性指标主要有量程、灵敏度、线性度、迟滞误差、重复误差、精度等级等。

2.什么是不失真测量？不失真测量对检测系统的频率特性有什么要求？答：不失真测量是指检测系统的输出信号与输入信号波形一致，虽有时间上的延迟但没有任何波形差异。

要做到不失真测量，在输入信号的频率范围内，检测系统的幅频特性应该为常数，相频特性为一条直线。

3.有一压力传感器，测量压力范围为0 ~100 k Pa，输出电压范围为0 ~1000mV, 实测某压力值，传感器输出电压为512mV，标准传感器的输出电压为510 mV。

强化练习1．常用的测频方法有哪些，各有什么特点？2．通用电子计数器主要由哪几部分组成？画出其组成框图。

3．用图2－2所示通用计数器测量被测信号频率f x，已知标准频率f c=1 MHz，准确度为2×10-7，采用m=103分频，若f x=10kHz，试分别计算测频与测周时的最大相对误差△f x／f x。

4．已知中界频率为f0，待测频率为f x，试分析说明在何种条件下应采取直接测频法测量f x，何种条件下应采取测周法测量f x。

5．直流电压的测量方法有哪些？6．交流电压的测量方案有哪些？7．用全波整流均值电压表分别测量正弦波、三角波和方波，若电压表指示值均为10V，问3种波形被测电压的有效值各为多少？8．为什么不能用单电桥测量低值电阻？试分析双电桥为什么适用于测量低值电阻。

9．电流的测量方案有哪些？10．交流电桥的桥臂阻抗必须按什么原则匹配才能使电桥平衡？如果三个桥臂都是电阻，则第四个桥臂应是怎样的阻抗，交流电桥才能平衡？参考答案1．答：频率测量方法可分为计数法和模拟法两类。

计数法测量精度高、操作简便，可直接显示数字，便于与微机结合实现测量过程自动化，应用最为广泛；模拟法因为简单经济，在有些场合仍有应用。

2．答：组成如下：3．答：4．答：从提高测量精度考虑，当被测频率f x高于中界频率即晶振标准频率f c时，应采用直接测频法测量频率，当被测频率f x低于中界频率即晶振标准频率f c时应采用测周法测量频率。

5．答：（1）普通直流电压表普通直流电压通常由动圈式高灵敏度直流电流表串联适当的电阻构成。

（2）直流电子电压表直流电子电压表通常是在磁电式表头前加装跟随器（以提高输入阻抗）和直流放大器（以提高测量灵敏度）构成，当需要测量高直流电压时，输入端接入由高阻值电阻构成的分压电路。

（3）直流数字电压表将直流电子电压表中磁电式表头用A／D转换器及与之相连的数字显示器代替，即构成直流数字电压表。

6．答：测量交流电压的方法很多，依据的原理也不同，其中最主要的是利用交流／直流（AC ／DC）转换电路将交流电压转换成直流电压，然后再接到直流电压表上进行测量。

《现代检测技术及仪表》思考题与习题参考答案第1章绪论1-1 测控仪表在控制系统中起什么作用？答：检测仪表完成对各种过程参数的测量，并实现必要的数据处理；控制仪表是实现各种作用的手段和条件，它将检测得到的数据进行运算处理，实现对被控变量的调节。

1-2 典型测控系统由哪些环节构成？答：一个典型的测控仪表系统所包含的自动控制装置有测量变送器（检测仪表）、控制器和执行器，另外还有被控对象。

1-3 典型测控系统中各环节的作用是什么？答：（1）测量变送器（检测仪表）测量被控变量并将其转化为标准、统一的输出信号。

（2）控制器接受变送器送来的信号，与希望值相比较得出偏差，并按某种运算规律算出结果，然后将此结果用标准、统一的信号发送出去。

（3）执行器自动地根据控制器送来的信号值来改变阀门的开启度。

第2章检测方法及技术2-1 简述参数检测过程。

答：一般来说，检测的过程就是用敏感元件将被测参数的信息转换成另一种形式的信息，通过显示或其他形式被人们所认识。

2-2 根据敏感元件的不同，参数检测的方法一般可分为哪些？答：根据敏感元件的不同，参数检测的方法一般可分为：光学法利用光的发射、透射、折射和反射定律或性质，用光强度（常常是光波波长的函数）等光学参数来表示被测量的大小，通过光电元件接收光信号。

辐射式温度计、红外式气体成分分析仪是应用光学方法进行温度和气体成分检测的例子。

力学法也称机械法，它一般是利用敏感元件把被测变量转换成机械位移、变形等。

例如利用弹性元件可以把压力或力转换为弹性元件的位移。

热学法根据被测介质的热物理量（参数）的差异以及热平衡原理进行参数的检测。

例如热线风速仪是根据流体流速的大小与热线在流体中被带走的热量有关这一原理制成的，从而只要测出为保证热线温度恒定需提供的热量（加热电流量）或测出热线的温度（假定热线的供电电流恒定）就可获得流体的流速。

电学法一般是利用敏感元件把被测变量转换成电压、电阻、电容等电学量。

第二章课后习题作业2.1 为什么一般测量均会存在误差？解：由于检测系统不可能绝对精确，测量原理的局限，测量算法得不尽完善，环境因素和外界干扰的存在以与测量过程可能会影响被测对象的原有状态等因素，也使得测量结果不能准确的反映被测量的真值而存在一定误差。

2.2 什么叫系统误差？什么叫随机误差？它们产生的原因有哪些？解：在一样的条件下，多次重复测量同一被测参量时，其测量误差的大小和符号保持不变或在条件改变时，误差按某一确定的规律变化，这种测量误差称为系统误差。

产生系统误差的原因：测量所用工具本身性能不完善或安装布置调整不当；在测量过程中因湿度、气压、电磁干扰等环境条件发生变化；测量方法不完善或测量所依据的理论本省不完善。

在一样条件下多次重复测量同一被测参量时，测量误差的大小与符号的大小均无规律变化，这类误差称为随机误差。

产生随机误差的原因：由于检测仪器或测量过程中某些未知无法控制的随机因素综合作用的结果。

2.3 什么叫绝对误差？什么叫相对误差？什么叫引用误差？解：绝对误差是检测系统的测量值X 与被测量的真值X 0之间的代数差值△x 。

0X -X x =△相对误差是检测系统测量值的绝对误差与被测量的真值的比值δ。

%100X x⨯=△δ 引用误差是检测系统测量值的绝对误差Δx 与系统量程L 之比值γ。

%100Lx⨯=△γ 2.4 工业仪表常用的精度等级是如何定义的？精度等级与测量误差是什么关系？解：工业检测仪器常以最大引用误差作为判断精度等级的尺度，最大引用误差去掉百分号和百分号后的数字表示精度等级。

2.5被测电压围是0～5V ，现有（满量程）20V 、0.5级和150V 、0.1级两只电压表，应选用那只电表进行测量？解：两种电压表测量所产生的最大绝对误差分别是： |ΔX 1max |=|γ1max | * L 1=0.5% * 20=0.1V |ΔX 2max |=|γ2max | * L 2=0.1% * 150=0.15V 所以|ΔX 1MAX |<|ΔX 2mac | 故选用20、0.5级电压表。

第一讲：1、传感器是一种将特定的被测信号按照一定的规律转换为可用输出信号的装置，它主要由敏感元件和转换元件组成。

2、根本型现代检测系统一般包括传感器、信号处理、数据采集、计算机、输出显示等五局部。

3、传感器技术开展趋势及重点研究开发主要表达在高精确度、小型化、集成化、多功能化、智能化等方面。

4、检测技术的开展主要表达在①不断拓展测量范围，努力提高检测精度和可靠性②传感器逐渐向集成化、组合式、数字化方向开展③重视非接触式检测技术研究④检测系统智能化等方面。

5、一个完整的检测过程包括信息数据采集、信号处理、信号传输、信号记录、信号显示等方面。

6、现代检测系统的根本结构大致可分为智能仪器、个人仪器和自动测试系统等三类。

7、传感器按能量关系可分为能量变换型和能量控制型两类。

8、传感器按输出量可分为模拟式和数字式两类。

9、智能传感器一般具有①自校零、自标定、自矫正②自动补偿③自动采集数据。

并对数据进行预处理④自动进行检测、自选量程、自寻故障⑤数据存储、记忆与信息处理功能⑥双向通讯、标准化数字输出或符号输出等功能。

第二讲：1．仪表的精度等级是指仪表的〔〕A．绝对误差B．最大误差 C．相对误差 D．最大引用误差2.属于传感器动态特性指标的是( )A.重复性B.线性度C.灵敏度D.固有频率3.按照分类，阈值指标属于( )A.灵敏度B.静态指标C.过载能力D.量程4.与价格成反比的指标是( )A.可靠性B.经济性C.精度D.灵敏度5.属于传感器静态指标的是( )A.固有频率B.临界频率C.阻尼比D.重复性6. 属于传感器动态特性指标的是( )A.量程B.过冲量C.稳定性D.线性度7.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.灵敏度越高8.传感器的灵敏度越高，表示传感器( )A.线性度越好B.能感知的输入变化量越小C.重复性越好D.迟滞越小9.传感器的标定是在明确传感器的输入与输出关系的前提下，利用某种( )对传感器进行标定。