《现代检测技术及仪表》第2版习题解答(孙传友编)第6章
《自动检测技术及应用(第2版)》梁(1-12章练习思考题答案)
第一章检测技术的基本概念思考题与习题答案1.单项选择题1）某压力仪表厂生产的压力表满度相对误差均控制在0.4%~0.6%，该压力表的准确度等级应定为____C____级，另一家仪器厂需要购买压力表，希望压力表的满度相对误差小于0.9%，应购买____B____级的压力表。
A. 0 .2B. 0 .5C. 1 .0D. 1.52）某采购员分别在三家商店购买100kg大米、10kg苹果、1kg巧克力，发现均缺少约0.5kg，但该采购员对卖巧克力的商店意见最大，在这个例子中，产生此心理作用的主要因素是____B____。
A.绝对误差B.示值相对误差C.满度相对误差D.准确度等级3）在选购线性仪表时，必须在同一系列的仪表中选择适当的量程。
这时必须考虑到应尽量使选购的仪表量程为欲测量的____C____左右为宜。
A.3倍B.10倍C.1.5倍D.0.75倍4）用万用表交流电压档(频率上限仅为5kHz)测量频率高达500kHz、10V左右的高频电压，发现示值还不到2V，该误差属于____D____。
用该表直流电压档测量5号干电池电压，发现每次示值均为1.8V，该误差属于____A____。
A.系统误差B.粗大误差C.随机误差D.动态误差5）重要场合使用的元器件或仪表，购入后需进行高、低温循环老化试验，其目的是为了____D____。
A.提高准确度B.加速其衰老C.测试其各项性能指标D.提高可靠性2.各举出两个非电量电测的例子来说明1）静态测量；2）动态测量；3）直接测量；4）间接测量；5）接触式测量；6）非接触式测量；7）在线测量；8）离线测量。
3.有一温度计，它的测量范围为0～200℃，准确度为0.5级，试求：1）该表可能出现的最大绝对误差为____A____。
A. 1℃B. 0.5℃C. 10℃D. 200℃2）当示值为20℃时的示值相对误差为____B____，100℃时的示值相对误差为____C____。
现代测试技术课后答案
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。
《现代检测技术及仪表》孙传友高教电子教案第1章
第１章绪论1.1检测技术及仪表的地位与作用1.1.1检测仪表的地位与作用一、检测仪表检测――对研究对象进行测量和试验，取得定量信息和定性信息的过程。
检测仪表――专门用于“测试”或“检测”的仪表。
二、地位与作用：１、科学研究的手段诺贝尔物理和化学奖中有1/4是属于测试方法和仪器创新。
２、促进生产的主流环节３、国民经济的“倍增器”４、军事上的战斗力５、现代生活的好帮手６、信息产业的源头1.1.2 检测技术是仪器仪表的技术基础一、非电量的电测法――把非电量转换为电量来测量优越性：１）便于扩展测量的幅值范围(量程)２）便于扩宽的测量的频率范围(频带)３）便于实现远距离的自动测量4) 便于与计算机技术相结合, 实现测量的智能化和网络化二、现代检测技术的组成：电量测量技术、传感器技术非电量电测技术。
三、仪器仪表的理论基础和技术基础――实质就是“检测技术”。
“检测技术”＋“应用要求”＝仪器仪表1.2 传感器概述1.2.1传感器的基本概念一、传感器的定义国家标准定义――“能感受（或响应）规定的被测量并按照一定规律转换成可用信号输出的器件或装置。
”（当今电信号最易于处理和便于传输）通常定义――“能把外界非电信息转换成电信号输出的器件或装置”或“能把非电量转换成电量的器件或装置”。
二、敏感器的定义――把被测非电量转换为可用非电量的器件或装置X=即被测非电量X正是传感器所能接受和转换的非电量(即可用非电１、当Z量)Z时，可直接用传感器将被测非电量X转换成电量Y。
X≠即被测非电量X不是传感器所能接受和转换的非电量(即可用非电２、当Z量)Z时，就需要在传感器前面增加一个敏感器，把被测非电量X转换为该传感器能够接受和转换的非电量(即可用非电量)Z。
若敏感器的转换关系为 )(x z φ=传感器的转换关系为 )(z y ϕ=则组成的复合传感器的转换关系为 [])()(x f x y ==φϕ1.2.2传感器的分类和命名法一、传感器的类型二、传感器的分类方法：按照被测的非电量分类，按照输出量的性质分类。
《测试系统原理与设计》(孙传友编著)——习题答案(个人整理)
7.模拟输出通道有哪几种基本结构？各有何特点？ 答：模拟输出通道主要由输出数据寄存器、D/A转换器和调理电路三部分组成。
微机化测控系统的模拟信号输出通道的基本结构按信号输出路数来分，有单通道输出和 多通道输出两大类。多通道输出有以下三种：
一、数据保持分时转换结构 特点：每个通道配置一个输入寄存器和一个 D/A 转换器， 微机将数据 Dij 分时选通至第 i 路输入寄存器，第 i 路 D/A 立即对 Dij 进行 数模转换。 缺点：各通道输出的模拟信号存在时间偏斜，因此不适合于要求多参量同步控制执 行机构的系统。
答：若被测模拟信号为恒定或变化缓慢的信号，则可直接进行A/D转换，被测信号不随时间 变化，被测信号不随通道间变化可以采用如图（a）的采集电路结构。
5.多路测试系统在什么情况下会出现串音干扰？怎样减少和消除？ 答：在多通道数字测试系统中，MUX常被用作多选一开关或多路采样开关。每当某一道开 关接通时，其它各道开关全都是关断的。理想情况下，负载上只应出现被接通的那一道信号， 其它被关断的各路信号都不应出现在负载上。然而实际情况并非如此，其它被关断的信号也 会出现在负载上，对本来是惟一被接通的信号形成干扰，这种干扰称为道间串音干扰，简称 串音。 为减小串音干扰，应采取如下措施： ①减小 Ri,为此前级应采用电压跟随器； ②选用 Ron 极小、Roff 极大的开关管；
8.常用的数字滤波算法有哪些？说明各种滤波算法的特点和使用场合。 答：一、限幅滤波：由于测控系统中存在随机脉冲干扰，或由于变声器不可靠而将尖脉
x = y × k + x0
(4-1-2)
1、“零位误差”x0――输入y为零时的输出
2、“灵敏度误差”――指实际灵敏度k与标称灵敏度k0的偏差，即
《现代检测技术及仪表》习题解答
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。
《现代检测技术及仪表》第1～3章习题解答
《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”。
现代检测技术第二版课后习题
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及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：在相同的条件下，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：①测量所用工具本身性能不完善或安装布置调整不当；②在测量过程中因湿度、气压、电磁干扰等环境条件发生变化；③测量方法不完善或测量所依据的理论本省不完善。
在相同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被测电压范围是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。
现代仪器分析第二版答案.
第4章原子吸收光谱法P601．影响原子吸收谱线宽度的因素有哪些？其中最主要的因素是什么？答：影响原子吸收谱线宽度的因素有自然宽度ΔfN、多普勒变宽和压力变宽。
其中最主要的是多普勒变宽和洛伦兹变宽。
3．原子吸收光谱法，采用极大吸收进行定量的条件和依据是什么？答：原子吸收光谱法，采用极大吸收进行定量的条件：①光源发射线的半宽度应小于吸收线半宽度；②通过原子蒸气的发射线中心频率恰好与吸收线的中心频率ν0相重合。
定量的依据：A=Kc4．原子吸收光谱仪主要由哪几部分组成？各有何作用？答：原子吸收光谱仪主要由光源、原子化器、分光系统、检测系统四大部分组成。
光源的作用：发射待测元素的特征谱线。
原子化器的作用：将试样中的待测元素转化为气态的能吸收特征光的基态原子。
分光系统的作用：把待测元素的分析线与干扰线分开，使检测系统只能接收分析线。
检测系统的作用：把单色器分出的光信号转换为电信号，经放大器放大后以透射比或吸光度的形式显示出来。
5．使用空心阴极灯应注意些什么？如何预防光电倍增管的疲劳？答：使用空心阴极灯应注意：使用前须预热；选择适当的灯电流。
预防光电倍增管的疲劳的方法：避免长时间进行连续光照。
6．与火焰原子化器相比，石墨炉原子化器有哪些优缺点？答：与火焰原子化器相比，石墨炉原子化器的优点有：原子化效率高，气相中基态原子浓度比火焰原子化器高数百倍，且基态原子在光路中的停留时间更长，因而灵敏度高得多。
缺点：操作条件不易控制，背景吸收较大，重现性、准确性均不如火焰原子化器，且设备复杂，费用较高。
7．光谱干扰有哪些，如何消除？答：原子吸收光谱法的干扰按其性质主要分为物理干扰、化学干扰、电离干扰和光谱干扰四类。
消除方法：物理干扰的消除方法：配制与待测溶液组成相似的标准溶液或采用标准加入法，使试液与标准溶液的物理干扰相一致。
化学干扰的消除方法：加入释放剂或保护剂。
电离干扰的消除方法：加入一定量的比待测元素更容易电离的其它元素（即消电离剂），以达到抑制电离的目的。
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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≥V
W 故s m s m W
V /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 098.06.52
3606===
α。
码盘半径应为： mm mm l
R 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。
码盘实际转过的角度为：
846.515)3954(=⨯=⋅-=αθ。
6-5 答：莫尔条纹宽度为mm mm W
H 73.522.0sin 210202sin 23=⨯==- β 因为标尺光栅每移动一个栅距W ，莫尔条纹就移动一个条纹宽度H 的距离,所以当标尺光栅移动100微米时，莫尔条纹移动的距离为
mm mm 65.281010010
2073.566=⨯⨯⨯-- 6-6
答：
相邻正弦绕组与余弦绕组的间距为(n/2+1/4)W 。
相邻正弦绕组和正弦绕组，相邻余弦绕组与余弦绕组的间距都为n 倍节距W 。
6-7
答：
感应同步器测量系统对位移的分辨率m W /是由节距W 和细分数m 决定的，因此要提高位移分辨率，就要选用节距W 小的感应同步器和增大细分数m 。
6-8
答：
感应同步器设置正弦绕组与余弦绕组是为了能在测量位移大小的同时还能判别位移的方向。
6-9试分析环境温度变化，对振弦式传感器灵敏度的影响。
解： 在温度变化时，振弦的有效长度也随之变化：
)1(0t l l t α+=
式中t 和α分别为温度和温度膨胀系数，0l 为温度C t
0=时的弦长。
由于振弦的截面积很小，可认为当温度变比时其截面积A 不变。
振弦的应力σ=F/A 代人教材上公式（5-3-3）得振弦的振荡频率可表示为
ml A f σ21=
取振弦式传感器灵敏度σd df k =
，则由上式可得 σ
ασσ1)1(411410⨯+=⨯==t ml A ml A d df k 由上式可见，温度增加，振弦灵敏度降低。
6-10
答：振弦、振筒两种频率式传感器的共同的特点是都由振动体、激振器、拾振器和放大振荡电路组成一个反馈振荡系统，作为振动体的振弦、振筒都是用具有导磁性的恒弹性合金制成，当激振器使振动体振动时，磁路的磁阻交替变化，在拾振器中产生感应电压，感应电压的变化频率等于振动体振动频率。
它们共同的工作原理是，被测非电量如力、压力、密度等使振动体振动频率即拾振器感应电压的频率改变，因此测量拾振器感应电压的频率就可测出被测非电量。