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《过程检测技术及仪表》习题参考答案第二章 测量误差与数据处理1-1 测量某物体的质量 8次，测量列为：236.45，236.37，236.51，236.34，236.39，236.48，236.47，236.40（g ），试求测量列的算术平均值和标准偏差。
解：采用表格形式进行运算 i x i v i Vi2 1 236.45 ＋0.011 0.000121 2 236.37 －0.069 0.0047613 236.51 ＋0.071 0.0050414 236.34 －0.099 0.0098015 236.39 －0.049 0.002401 5 236.48 ＋0.041 0.001681 7 236.47 ＋0.031 0.000961 8 236.40－0.00390.001521439.236x =∑v i 2＝0.026288()g 0613.018026288.0v 1n 1s n 1i 2i=-=-=∑=1-2 已知某仪器测量长度的标准偏差为0.005mm ，（l ）若用该仪器对某轴径测量1次，测量值为26.2025mm ，试写出测量结果；（2）若对轴径重复测量10次，测量列为26.2025，26.2028，26.2028，26.2025，26.2026，26.2022，26.2023，26.2025，26.2026，26.2022（mm ），试写出测量结果；（3）若未知该仪器测量的标准偏差值，试写出（2）问的测量结果。
解：（1）取单次测量值为测量结果，mm 202526x m .=已知测量列的标准偏差为测量结果的精密度参数，即0050.==σλ取置信概率p ＝0.9973，按正态分布，置信因子Z ＝3， 测量不确定度 015000503Z U ..±=⨯±=±=±λ 测量结果写为 ()99730p mm015020226U x x m ...=±=±=（2）取测量值的算术平均值为测量结果，mm 202526x .= 测量值算术平均值的标准偏差为测量结果的精密度参数，即001580100050nx ..====σσλ取置信概率p ＝0.9973，按正态分布，置信因子Z ＝3，测量不确定度 004700015803Z U ..±=⨯±=±=±λ测量结果写为 ()99730p mm005020226U x x ...=±=±=（3）采用表格形式进行运算，计算测量值的算术平均值和测量列的标准偏差 i x i v i Vi2 1 26.2025 ＋0.0000 0.00000000 26.2028 ＋0.0003 0.00000009 26.2028 ＋0.0003 0.00000009 26.2025 ＋0.0000 0.00000000 26.2026 ＋0.0001 0.00000001 26.2022 －0.0003 0.00000009 26.2023 －0.0002 0.00000004 26.2025 ＋0.0000 0.00000000 26.2026 ＋0.0001 0.00000001 26.2022－0.00030.000000092025.26x =∑v i 2＝0.00000042测量列的标准偏差 mm 000216.011000000042.0s =-=以算术平均值的标准偏差作为测量结果的精密度参数0000683.010000216.0ns s x ====λ取置信概率p=0.99，自由度γ＝10－1＝9，按t 分布确定置信因子，查表得24983t Z .==α 测量不确定度 mm 0002200000683024983Z U ...±=⨯±=±=±λ 测量结果写为 ()990p mm00020202526x ...=±=1-3 对某压力容器的压力进行九次等精度测量，测量列为：1.47，1.50，l.52，1.48，1.55，1.46，1.49，1.51，1.50（MPa ）。
“检测技术及钻井工程仪表〞一、 填空及选择题〔每题 5 分〕1. 检测仪表的灵敏度指的是〔 〕。
a ：，仪表实测曲线及基准直线间的最大偏差及仪表最大示值之比；b ：，在稳态工作条件下仪表的输出变化及输入变化的比值；c ：%100minmax ⨯-∆=x x g A ，仪表的最大绝对误差及仪表量程之比的百分数。
2. 某工程检测系统由多个环节组成，各环节的静态灵敏度分别为s 1, s 2, s 3。
那么由它们串联组成的检测系统，其总的灵敏度S 为〔 〕。
a ：s 1, s 2, s 3之与；b ：s 1, s 2, s 3之平方与；c ：s 1, s 2, s 3之积。
3. 图1是一张没有完成的从时间域向频率域转换的频域描述概念图，请在图中画出从频率领域观测到的x(t)各频率成分的幅频谱。
4.被检测的信号可以分成两大类：________________与_________________，如果一个周期函数x(t)满足狄里赫利条件，那么可展开表示成：______________________ + _______________________________________之与。
5.一个周期信号可利用傅氏级数分解成无限个谐波分量，但在工程中只能取有限项来近似表示。
工程上提出的“信号频带宽度〞概念通常把频谱中幅值下降到〔〕程度的频率作为信号的频宽？a: 最大幅值的1/20；b: 最大幅值的1/10；c: 最大幅值的1／5。
6.检测装置的灵敏度越高就越小，越差。
7.如果你研制或购置了一台2级精度的压力传感器，当需要进展标定时应选择下述那种压力表〔〕？a.级压力表；b.级压力表；c.2级压力表。
8.在静态测量中，通常希望测量装置的静态特性为线性，线性的好坏用线性度来表示，它是〔〕。
a.仪表的输出变化对输入变化的比值；b.标定曲线及直线的最大偏差B及测量装置满量程输出值A之比值的百分数；c.以其测量的示值相对误差表示。
2008-2009学年第二学期《过程检测技术及仪表》参考答案及评分标准一、简答题（每小题6分，共36分）1、过程检测：研究对生产过程和运动对象实施自动定性检查和定量测量的技术（3分）过程检测的主要内容：为获取生产过程和运动对象的被测变量，一般应该包括一次敏感元件、信号的变换、信号的传输、信号处理、测量电路、显示装置等六个环节的内容。
（3分）2、检测仪表的技术指标：精度（精确度）、变差（回差）、灵敏度、非线性误差、动态误差、鉴别力、分辨力等（给出前4个即可）（2分）检测仪表的技术指标确定方法：1）精度等级，可用最大百分误差来评价；2）变差，用同一被测量值下正反特性间仪表指示值的最大绝对误差与仪表表尺范围之比的百分数表示；3）灵敏度，用仪表在对应单位参数变化时，其指示的稳态位移或转角来计算；4）非线性误差，仪表的实际输出特性值与理论输出值间的最大绝对误差和仪表测量范围之比。
（4分）3、1）开环结构仪表的优点：结构简单，价格较低，适合用于对被测量要求不太高的场合；缺点：精度较低，灵敏度不易做高。
（1分）原因：开环结构仪表的全部信息变换只能沿着一个方向进行，其相对误差等于各环节的误差之和（累积），无法低偿或消除测量中的误差累积，因此精度较低；灵敏度等于各环节灵敏度之积，若其中任一环节受到干扰，都会影响整个仪表的灵敏度。
（2分）2）闭环结构仪表的优点：易获得高精度、高灵敏度；缺点：结构复杂。
（1 分）原因：闭环结构仪表有正向通道和反馈通道，若正向通道的总传递系数足够大，则仪表的特性主要取决于反馈通道特性，主通道各环节性能的改变不会影响仪表的输出特性，只要反馈通道性能参数（相对误差、灵敏度等）取得合适，就可获得高精度和高灵敏度。
（2分）4、国际温标：一种能体现热力学温度、使用方便、易实现的温标，它选择了固定点温度做温标基准，规定了不同范围内的基准仪器，在固定点温度间采用内插公式。
（3分）ITS-90的主要内容：定义了 17个固定点；内插用标准仪器将整个温标分4 个温区；内插标准仪器在n个固定点温度下分度，以便获取相应温度区内插公式中的常数。
A : 0.5B : 1.0C: 1.5D : 2.0S* y/ △ x=(2.5-3.5)V/(5.0-4.5)mm=-2V/mm 04、某长度测量装置，量程为20cm ，测量值与拟合直线间最大偏差为3mm,线性度为(B )。
A : 3/200 B: 1.5% C: 0.67 %D: 3%Ef= △ m/YFS< 100% =3mm/20c^ 100% =1.5%05、某压力表，量程为50〜100kgf/cm 2,校验后发现其最大绝对误差为 0.75kgf/cm 2 ,其精度应该定为(C )级。
最大引用误差 rom=(a m/L) X 100% =(0.75/50 ) X 100% =1.5%06、根据拉依达准则，若某个测量值的剩余误差超过( C ),则认为该测量值是坏值，应予剔除。
A : bB: 2 bC: 3bD ：b /n07、仪表的精度是指( A )。
A :精密度与正确度B:精密度C:正确度D:线性度08、一个测量系统中，测量的准确度由( B )来表征。
A :随机误差B :系统误差C :静态误差D :动态误差 09、一台测量范围为0〜800C的仪表，已知其绝对误差的最大值为 +6C 及-5C,它的精度等级为(A )。
A : 1 级B : 0.5 级C : 1.5 级最大引用误差 rom=( a m/L) x 100 % = (6/800) x 100% =0.75 %10、用0.5级0〜300V 电压表测量100V 电压时，最大相对误差为( A )。
A : 1.5%B: 0.5%C: 0.5VD: 1.5V最大绝对误差 a m=l^ rom=300X 0.5 % =1.5v 最大相对误差 ro=(1.5v/100) x 100% =1.5 %13、某温度测量仪表测量范围为0〜500C ，使用后重新校验，发现最大误差为土6 C,问此表现在应定为几级(B )精度。
A 1.0B 、1.2C 、1.5D 、2.0rom=( a /L) x 100% = (土 6C/500 C) x 100% =1.2 %14、 某线性移位测量仪，当被测位移由4.5mm 变到5.0mm 时，位移测量仪的输出电压由3.5V 减至2.5V,时求该仪器的灵敏度是( C ) V/mmA 1.0B 、-1C 、2D 、-2解：，=△ y/ △ x= (2.5-3.5 ) V/ (5.0-4.5 ) mm=-1V/0.5mm=-2V/mm15、 金属电阻丝的应变灵敏度系数 K0为(D )。
《过程控制与检测技术》综合练习题及答案一、单项选择题1.过程控制是指在生产过程中，运用合适的控制策略，采用（）来代替操作人员的部分或全部直接劳动，使生产过程在不同程度上自动进行，所以过程控制又被称为生产过程自动化。
A.自动化仪表及系统B.数字电路C.模拟电路D.工艺变量答案：A2.过程控制系统是指自动控制系统的被控量是（）、液位、成分、黏度、湿度以及pH值等这样一些过程变量的控制系统。
A.温度B.压力C.流量D.以上全包括答案：D3.过程控制系统有（）特点。
A.被控过程的多样化B.系统由过程检测控制仪表组成C.被控方案十分丰富D.以上全包括答案：D4.过程控制系统包括（）。
A.反馈控制系统B.前馈控制系统C.前馈—反馈控制系统D.以上全包括答案：D5.反馈控制系统是根据系统被控变量与给定值的偏差进行工作的，最后达到消除和减少偏差的目的，（）是控制的依据。
A.被控变量值B.偏差值C.干扰值D.时间答案：B6.前馈控制系统是（）。
A.闭环控制系统B.开环控制系统C.反馈控制系统D.以上都不是答案：B7.两个流量控制系统如下图所示。
哪个系统是前馈控制系统？（）两个流量控制回路示意图A.系统1B.系统2C.系统1和系统2都是D.系统1和系统2都不是答案：A8.过程控制系统的单项性能指标包括（）。
A．衰减比B．超调量、最大动态偏差、静差C．调节时间、振荡频率、上升时间D．以上全包括答案：D9.计算机控制系统，简单地说就是以（）替代了原模拟控制系统的控制器组成的自动控制系统。
A．控制仪表B．数字电路C．模拟电路D．计算机答案：D10.由于计算机处理的是（），而现场的信号都是模拟信号，计算机要替代原模拟调节器必须完成模拟量到数字量的转换（A/D）和数字量到模拟量的转换（D/A）。
A．模拟信号B．数字信号C．信息D．数据答案：B11.仪表的测量值与被测量真实值之差称为（）。
A．绝对误差B．相对误差C．引用误差D．随机误差答案：A12.传感器的（）有多种形式，如电压、电流、频率、脉冲等，输出信号形式由传感器原理确定。
检测技术复习题（课程代码392220）一、单项选择题1.按误差出现的规律分，下列误差不属于系统误差的是（）A电子电路的噪声干扰产生的误差；B仪表本身材料，零件工艺上的缺陷；C测量者不良读数习惯引起的误差；D测试工作中使用仪表的方法不正确；2．下列传感器可以测量温度的是（）A 应变片B AD590C 氯化锂D CCD传感器3. 下列传感器不可以测量振动的是（）A 应变片 B电容传感器C SHT11D 压电传感器4．下列测量最准确的是（）A 65.98±0.02mmB 0.488±0.004mmC 0.0098±0.0012mmD 1.98±0.04mm5．下列哪些指标不属于传感器的静态指标（）A 精度 B灵敏度C阻尼比 D 线性度6．莫尔条纹的移动对被测位移量所起的作用是（）A 调制B 放大C 细分D 降噪7．电涡流式传感器利用涡流效应将检测量的变化转换成线圈的（）A 电阻变化B 电容变化C 涡流变化D 电感变化8．变压器隔离电路中赖以传递信号的途径是（）A.光电耦合B.磁通耦合C.漏电耦合D.电容耦合9．光照射在某些半导体材料表面上时，半导体材料中有些电子和空穴可以从原来不导电的束缚状态变为能导电的自由状态，使半导体的导电率增加，这种现象叫（）A 内光电效应B 外光电现象C 热电效应D 光生伏特效应10．下列不具有压电特性的材料是（）A 石英B 钛酸钡C PVC薄膜D 霍尔片11．一般意义上的传感器包含了敏感元件和（）两个组成部分。
A放大电路 B 数据采集电路C 转换电路D滤波电路12．DS18B20默认的温度分辨率是（）A 0.5℃B 0.25℃C 0.125℃D 0.0625℃13．两片压电元件串联与单片相比，下列说法正确的是（）A串联时输出电压不变，电荷量与单片时相同；B串联时输出电压增加一倍，电荷量与单片时相同；C 串联时电荷量时增加一倍，电容量不变；D串联时电荷量增加一倍，电容量为单片的一半；14．下列哪些指标不属于传感器的静态指标（）A 精度 B灵敏度C频率响应 D 线性度15．热电阻的引线电阻对测量结果有较大影响，采用（）引线方式测量精度最高。
第一章 练习与思考1．什么叫过程检测，它的主要内容有哪些？2．检测仪表的技术指标有哪些？如何确定检测仪表的基本技术指标？ 3．过程检测系统和过程控制系统的区别何在？它们之间相互关系如何？ 4．开环结构仪表和闭环结构仪表各有什么优缺点？为什么？5．开环结构设表的灵敏度1ni i S S ==∏，相对误差1nii δδ==∑。
请考虑图1—4所示闭环结构仪表的灵敏度1fSS （f S 为反馈通道的灵敏度），而相对误差fδδ-（f δ为反馈通道的相对误差），对吗？请证明之。
提示：闭环结构仪表的灵敏度S y x =；闭环结构仪表的相对误差dS S δ=。
6．由孔板节流件、差压变送器、开方器和显示仪表组成的流量检测系统，可能会出现下列情况：（1）各环节精度相差不多；（2）其中某一环节精度较低，而其他环节精度都较高。
问该检测系统总误差如何计算？7．理论上如何确定仪表精度等级？但是实际应用中如何检验仪表精度等级？ 8．用300kPa 标准压力表来校验200kPa 1.5级压力表，问标准压力表应选何级精度？9．对某参数进行了精度测量，其数据列表如下：试求检测过程中可能出现的最大误差？10．求用下列手动平衡电桥测量热电阻x R 的绝对误差和相对误差。
设电源E 和检流计D 引起的误差可忽略不计。
已知：10x R =Ω，2100R =Ω，100N R =Ω，31000R =Ω，各桥臂电阻可能误差为20.1R ∆=Ω，0.01N R ∆=Ω，31R ∆=Ω（如图1—23所示）。
11．某测量仪表中的分压器有五挡。
总电阻R要求能精确地保持11111Ω，且其相对误差小于0.01％，问各电阻的误差如何分配？图中各电阻值如下：110000R=Ω，21000R=Ω，3100R=Ω，410R=Ω，51R=Ω（如图1—24所示）。
12．贮罐内液体质量的检测，常采用测量贮罐内液面高度h，然后乘以贮罐截面积A，再乘以液体密度ρ，就可求得贮罐内液体质量储量，即M hAρ=。
《检测技术》部分习题答案第2章2-1 二阶系统的频率特性受阻尼比ξ的影响较大。
分析表明，ξ越小，系统对输入扰动容易发生超调和振荡，对使用不利。
在ξ=0.6-0.7时，系统在宽广的频率范围内由于幅频特性和相频特性而引起的失真小，系统可以获得较为合适的综合特性。
比如二阶系统在单位阶跃激励下时，如果阻尼比ξ选择在0.6-0.7范围内，则最大超调量不超过10%，且当误差允许在(5-2)%时趋于“稳态”的调整时间也最短。
2-2 频率特性是指测试系统反映出来的输出与输入幅值之比和两者之相位差是输入频率的函数的这样一个特性。
当测试系统的输入为正弦信号时，将该信号的输出与输入之比定义为频响函数。
工作频带是指测试装置的适用频率范围，在该频率范围内，仪器装置的测试结果均能保证达到其它相关的性能指针。
2-3 不失真测试要求测试系统的输出波形和输入波形精确相一致，只是幅值相对增大和时间相对延迟。
而实际的测试系统很难做到无限频带上完全符合不失真测试的条件，即使测取一个理想的三角波，在某一频段范围内，也难以完全理想地实现不失真测试。
三角波呈周期性变化，其测试装置的非线性度必然引起波形的畸变，导致输出失真。
由此只能努力使波形失真限制在一个允许的误差范围内，即做到工程意义上的不失真测量。
2-4 系统的总灵敏度为：90×0.005×20=9mm/Mpa 偏移量为：9×3.5=31.5mm2-5 由 ，得用该装置测量频率为50Hz 的正弦信号时， ，即幅值误差为1.3%相角差为：2-6()[]()()t10t 1000/t 2e 39.0t 40cos 05.0t 40sin 01.0t 4cos 34.0t 4sin 86.0e 39.096.75t 40sin 048.080.21t 4sin 93.0sin et sin )(1A )t (y ---+-+-=+-+-=-++=ϕϕωωττk ()()()()ωτϕωϕωωωωarctan a e t sin a 1)t (y s a s 1s Y 22at 2222-=++++=++=-注：设输入t Asin )t (x ω=2-7 由得输入信号的频率范围是：2-8 环节一的灵敏度为： 1.5/5=0.3 环节二的灵敏度为： 41故串联后的灵敏度为：0.3×41=12.32-9 由测量频率为400Hz 变化的力参量时 : 若装置的阻尼比为0.7，则:2-10第5章5-1 单侧厚度测量利用X射线在被测物体表面反射的强度与被测件的材料有关，且随被测件厚度的增大而增大的原理。
