检测与转换技术(复习题)汇编

《检测与转换技术》复习思考题 一、误差理论：

1、 仪表精度的指标有哪些？

检测装置的精度包括精密度、准确度和精确度三个内容。 1．精密度

在相同条件下，对同一个量进行重复测量时，这些测量值之间的相互接近程度即分散程度，它反映了随机误差的大小。 2．准确度

它表承测量仪器指示值对真值的偏离程度，它反映了系统误差的大小。 3．精确度

它是精密度和准确度的综合反映，它反映了系统综合误差的大小，并且常用测量误差的相对值表示。

2、 什么叫随机误差，它与哪个精度指标有关？随机误差的概率分布是什么分布？这种分布具有什么特

性？

随机误差:

在相同条件下多次测量同一量时，误差的大小和符号均按不可确定方式变化，没有确定的变化规律，但随即误差在多次测量的总体上符合统计规律，因此可以通过统计学的方法来研究这些误差并估计其影响。

随机误差与精密度有关。

随机误差在实践中最常见的误差分布是正态分布。 正态分布随机误差有如下性质：

11） 对称性：正负误差出现的机会相同 22） 单峰性：误差为0出现机会最多

33） 有界性：随机误差绝对值不会超过一定限度

44） 抵偿性：相同条件下，测量次数n →∞，正负误差出现的机会相同，误差代数和为0

3、 测量过程的要素有哪些？

测量过程有三要素 1、测量单位 2、测量方法 3、测量仪器

4、 简述传感器的静态特性性能指标及其各自的意义？

静态指标：被测量稳定，变化缓慢（灵敏度，线性度，重复性） 灵敏度：是指传感器在稳态下输出变化与输入变化之比，用K 表示。即K=dy/dx ≈Δy/Δx 式中 x —输入量 y —输出量。 线性度：又称非线性误差，是指传感器实际特性曲线与拟合曲线（有时也称理论直线）之间的最大偏差与传感器满量程范围内的输出之百分比，它可用下式表示，且多取其正直 γL =ΔLmax /(y max -y min ) ×100% 式中ΔLmax —最大非线性误差 y max -y min —输出范围 重复性：概率正态分布 （以下是课本的，以上面课件的三个为重） 分辨率：是指传感器能检出被测信号的最小变化量，是具有量纲的数。 迟滞误差：又称为回差或变差，是指传感器正向特性和反向特性的不一致程度。可用下式表示： γH =ΔHmax /(y max -y min ) ×100% 式中ΔHmax —最大迟滞偏差 y max -y min —输出范围

1)

-(1 0lim 2 1 =+++∞→n n

n δδδ

稳定性：包含稳定度和环境影响量两个方面。

电磁兼容性：是指电子设备在规定的电磁干扰环境中能按照原设计要求而正常工作的能力，而且也不向处于同一环境中的其他设备释放超过允许范围的电磁干扰。

可靠性：是反映传感器和检测系统在规定的条件下，在规定的时间内是否耐用的一种综合性的质量指标。5

测量序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

测量数据31.08 31.13 30.98 30.07 30.93 30.68 30.62 30.93 31.00 31.10 31.11

（见书本例题1—3）P15

二、电阻传感器：

1、什么叫应变电阻效应？什么叫热电阻效应？

当电阻丝在外力作用下发生机械形变时，其电阻值也相应发生变化，这一物理现象就是应变电阻效应。

几乎所有物质的电阻率都随其本身温度的变化而变化，这种现象称为热电阻效应。

2、电阻丝式应变片与半导体应变片在工作原理上有何区别？灵敏系数有何不同？

电阻丝式应变片的工作原理是应变电阻效应，而半导体应变片的工作原理是压阻效应。

（对半导体来说：当某一轴向施加一定应力，电阻率发生变化称为压阻效应，不同类半导体，不同加力方向，压阻效应不一样。）

电阻丝式应变片的灵敏度低，而半导体应变片的灵敏度高。

3、为什么在动态电阻应变仪上除了设有电阻平衡旋钮外，还设有电容平衡旋钮？

答：动态电阻应变仪采用高频交流电给电桥供电，电桥工作在交流状态，电桥的平衡条件为Z1Z3=Z2Z4或|Z1||Z3|=|Z2||Z4|，j1j3=j2j4 由于导线分布、各种寄生电容、电感等的存在，光有电阻平衡是不能实现阻抗模和阻抗角同时达到平衡，只有使用电阻、电容两套平衡装置反复调节才能实现电桥阻抗模和阻抗角同时达到平衡。

4、试绘出热电阻传感器的三线制测量线路图，并简要说明各元件的作用。

R2、R3、R4为猛铜精密电阻，它们的电阻温度系数十分小，因此可以认为是固定电阻。

Rt为热电阻，被安装在测温点上。

由于元件的误差等原因，电桥仍存在微小的不平衡，因此必须在电桥中加入Rw调零电位器。

5、

1、以阻值R=120Ω、灵敏度K=2的电阻丝应变片与限值为120Ω的固定电阻组成电桥．拱桥电压为3V，并假定负载电阻为无穷大，当应变片的应变为2με和2000με时，分别求出单臂、双臂电侨的输出电压，并比较两种情况下的灵敏度。

注：在应变测量中常用微应变με表示，它是无量纲的量。

对比单臂电桥和双臂电桥的计算结果可知，双臂电桥的灵敏度是单臂电桥的两倍。

2、在材料为钢的实心圆柱形试件上，沿轴线和圆周方向各粘贴一片电阻 120 Ω的金属阻应变片，如图所示，把这两片应变片接入差动电桥，已知钢的泊松比μ=0.285，应变片的灵敏系数k0=2，电桥电源电压3V

当试件受轴向拉伸时，测得应变片若R1的电阻变化值ΔR1＝0．48 Ω，试求电桥的输出电压。

6

1011-⨯=με

三、电容传感器：

1、在电容传感器中加入云母片是起什么作用？

增大灵敏度和提高耐压

2、电容传感器的特点和关键问题是什么？

电容传感器的优缺点：

优点：

1、需要的动作能量低

2、可获得较大的相对变化量

3、能在恶劣的环境条件下工作

4、本身发热影响小

5、动态响应快缺点：

1、输出特性为非线性

2、泄漏电容影响较大

影响电容传感器应用的关键问题在于：如何消减泄漏电容给测量带来的影响。传感器的电容量及其变化量一般是小于泄漏电容量，泄漏电容是由支持构件及连接电缆所引起的。这些泄漏电容不仅降低了转换效率，还将引起误差。将处理信号的电子线路安装在非常靠近极板的地方可削弱泄漏电容的影响。