河南城建学院2012—2013学年第二学期期终考（试）《安全检测与监控技术》试题（A卷）答案
供安全工程专业0232121、0234101、0234102班使用2013年5月
一、名词解释（每个3分，共15分）
1. 绝对误差：检测系统的测量值(即示值)X与被测量的真值X0之间的代数差值△x称为检测系统测量值的绝对误差，即△x=X-X0
2. 亮度温度
3. 压电效应：某些电解质，当沿着一定方向对其施力而使它变形时，内部就产生极化现象，同时在它的两个表面上产生符号相反的电荷，当外力去掉后，又重新恢复不带电的状态，这种现象称为压电效应。
4. 平均无故障时间：MTBF(Mean Time Between Failure)指检测系统在正常工作条件下开始连续不间断工作，直至因系统本身发生故障丧失正常工作能力时为止的时间，单位通常为小时或天。
5. 标称值：计量或测量器具上标注的量值，称为标称值。
二、判断题（每题1分，共10分）
1. 系统误差可被设法确定并消除。（×）
2. 马里科夫准则属于判断累进性系统误差的准则。（√）
3. 减小周期性系统误差可采用半周期法。（√）
4. 根据有效数字的化整规则，若舍去部分的数值等于保留部分末位的半个单位，则末位凑成偶数。（√）
5. 一般情况下，仪表精度等级的数字愈小，仪表的精度愈低。（×）
6. 精确度是随机误差大小的标志，精确度高，意味着随机误差小。（√）
8.衡量检测系统可靠性的综合指标是平均无故障实际（×）
10. 液柱式压力计和活塞式压力计是利用重力平衡原理来测量的。（√）
15.频率为1000Hz，声压比阈值声压大40dB的声音响度定为1宋。（√）
16.超声波在固体介质中传播时，除了纵波外，还有横波。纵波的声速大约是横波的一半。（×）
三、填空题（每空0.5分，共10分）
1. 精确性、稳定性、静态输入输出特性
3. 结构型、物性型7.系统误差随机误差粗大误差
12.灵敏度、响应效应、线性范围、稳定性、精确度、测量方式
15.有一温度计，其测量范围为0~200℃，精度为0.5，则该表可能出现的最大绝对误差为（±1℃），当示值为20℃时，相对误差（±5%），100℃时，相对误差（±1%）。
16.将1.4050保留到小数点后第二位为（1.40），将1.235保留到小数点第二位为（1.24），1.4357保留到小数点后第二位为（1.44）。
四、简答题（每题7分，共35分）
1. 传感器的选用指标有哪些？
答：灵敏度、响应特性、线性范围、稳定性、精确度、测量方式。
2. 试简述差动变极矩型电容传感器的原理
3.分析恒浮力式液位计工作原理。
答：过测量漂浮于被测液面上的浮子（浮标）随着液面的变化而上下移动而产生的位
移来检测液位高低，其所受浮力的大小一定。即检测浮子所在位置可知液面高低。
浮子通过滑轮和绳带与平衡重锤连接，绳带的拉力与浮子的重量及浮力相平衡，以维持浮子处于平衡状态而漂在液面上，平衡重锤位置即反映浮子的位置，从而测知液位。
4. 分析电阻应变片式传感器工作原理并进行推导。
上述任何一个参数变换均会引起电阻变化,求导数
金属应变片的电阻R为A
l
R/
⋅
=ρ
ρ
ρ
ρ
d
A
l
dA
A
l
dl
A
dR+
-
=
2
代入A
l
R/
⋅
=ρ
ρ
ρd
R
A
dA
R
l
dl
R
dR+
-
=
1、电阻应变片式传感器工作原理；
ρ
ρd
A
dA
l
dl
R
dR
+
-
=
相对变化：
金属丝：2
r
A⋅
=π
ρ
ρd
r
dr
l
dl
R
dR
+
-
=
2
金属丝体积不变（材料力学）：
με
μ-
=
-
=
l
dl
r
dr
2
dA rdr
π
=
《安全检测与监控技术》试题A卷第1 页共3 页
《安全检测与监控技术》试题A 卷 第 2 页 共 3 页
有：ε
ρερμρρμεε])21[(2d d R dR ++=++=则定义金属丝的灵敏系数：
ρε
ρ
με
d R dR k ++==
)21(灵敏度系数受两个因素影响:
①受力后材料几何尺寸的变化, 即（1+2μ）; ②受力后材料的电阻率发生的变化, 即d ρ/ ρε。
对确定的金属材料，导电率不变：
εεμk R
dR
=+=)21(金属丝应变片：
结论：金属电阻丝的电阻相对变化与轴向应变成正比。
5.分析椭圆齿轮流量计工作原理。
答;椭圆齿轮流量计的测量部分主要由两个相互啮合的椭圆齿轮及其外壳(计量室)所构成，椭圆齿轮在被测介质的压差△p＝pl-p2的作用下，产生作用力矩使其转动。在(a)所示位置时，由于P1＞P2，在P1和P2的作用下所产生的合力矩使轮1产生顺时针方向转动，把轮1和壳体间的半月形容积内的介质排至出口，并带动轮2作逆时针方向转动，这时1为主动轮，2为从动轮，在 (b)上所示为中间位置，1和2均为主动轮；而在（c ）上所示位置，P1和P2作用在1轮上的合力矩为零，作用在2轮上的合力矩使2轮作逆时针方向转动，并把已吸入半月形容积内的介质排至出口，这时2为主动轮，1为从动轮，与 (a)上所示情况刚好相反．如此往复循环，轮1和轮2互相交替地由一个带动另一个转动，将被测介质以半月形容积为单位一次一次地由进口排至出口．显然，图上(a)、(b)、(c)所示，仅仅表示椭圆齿轮转动了1／4周的情况，而其所排出的被测介质为一个半月形容积．所以，椭圆齿轮每转一周所排比的被测介质量为半月形容积的4倍。 四、计算应用题（1题4分，2题5分，3-4每题10分，共29分） 1. A 表，
V
L x 45
.030%5.1max max =⨯=⨯=∆γ
B 表，
V
L x 75
.050%5.1max max =⨯=⨯=∆γ
C 表，
V
L x 50
.050%0.1max max =⨯=⨯=∆γ
D 表，
V
L x 72
.0360%2.0max max =⨯=⨯=∆γ
四者比较，选用A 表进行测量所产生的测量误差通常较小
2.用分度号为Cu50(R 0=50Ω)的铜热电阻测温，测得某介质温度为100℃，若α=4.28*10-3
/℃，求：（1）此时的热电阻值是多少？ （2）检定时发现R 0=51Ω，求由此引起的热电阻值绝对误差和相对误差。
3.有一压电晶体，其面积S=4cm 2
，厚度d=0.5mm ，X 切型纵向石英晶体压电系数d 11=2.31 ×10-12
C/N.求受到压力p=9MPa 作用时产生的电荷q 及输出电压U 0.（已知真空介电常数 ε0=8.85×10-12
F/m,石英晶体相对介电常数εr =4.85）
解：F d s
C
r 113
4
1201043.310
5.010485.41085.8----⨯=⨯⨯⨯⨯⨯==
εε C F d q
x 94612111032.81041091031.2---⨯=⨯⨯⨯⨯⨯==
V C q U 2431043.31032.811
9
0=⨯⨯==
--
4.对于一定质量的气体，当体积一定时压强与温度的关系为线性关系，通过实验测得一组数
据如下：试用最小二乘法拟合直线，并分析该系统的灵敏度和线性度。
解：假设拟合直线为b kt P c +=，根据最小二乘法公式知
2
2)(i i i i i i x x n y x y x n k ∑-∑∑∑-∑=
2
2
2
)()(i i i i i i i x x n y x x y x b ∑-∑∑∑-∑∑=
