检测复习题答案

现代检测技术基础试题

2010年11月

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:仪器线性度指检测系统输入输出曲线与理想直线的偏离程度，亦称非线性误差。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，亦称空程误差、滞后。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。

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: 在工业实际中,为了表示测量结果的可靠程度, 引入了精确度(精度)等级规定, 用A表示，A值是指仪器在规定条件下, 其允许的最大绝对误差值△A与满量程输出YF.S之比的百分数, 即:,因而选第一种仪表。

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？

（P5-7）

答: A．可以对该称重仪的重复性、回程误差和零点漂移进行测定；

①零点漂移：输入为零时，输出偏离零值的变化。产生这种现象的原因是晶体三极管的参数受温度的影响、电源电压的波动以及运算放大器前后级的电位配合问题等。在多数放大器中，前级的零点漂移影响最大，级数越多和放大倍数越大，零点漂移越严重。解决措施是采用差动电路。

本称重仪零点漂移的标定只用万用表就可完成。称重仪上不加任何重量，用万用表测量其输出值。如果输出值为零，说明该称重仪没有零点漂移现象，输出值越大，零点漂移现象越严重。

②重复性：在同一工作条件下，同一方向连续多次对同一输入值进行测量所得到的多个输出值之间互相不一致的程度。重复性是检测系统最基本的技术指标，是其他各项指标的前提和保证。对于称重仪来说，如果同一测量值，在不同时刻放上去测得的结果不一样或相差很大，显然不合要求。

对重复性的标定中，其输入值不需要是标准数值，只要多次重复测量的输入值相同即可。本称重仪重复性的标定，可用普通砝码（如果没有砝码，可用大小、重量合适的任何物体所代替）和万用表来完成。找一个大小合适的砝码，重复多次放上再取下，由万用表读出每次的输出数值，在95%概率水平内测量结果的最大差值即可用来判定该称重仪的重复性。注意，测量过程中要注意称重仪的量程，所加砝码不能超出量程范围。

③回程误差：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，亦称空程误差、滞后。仪表检测所得到的实际上升曲线和实际下降曲线出现不重合的情况，从而使仪表的特性曲线形成环状，称为“滞环”。上升曲线和下降曲线之间最大的差值，称为回差(也称为变差、来回变差)。产生原因是仪表内部的某些元件具有储能效应，例如弹性变形、磁滞现象等。对于称重仪，如果要测量出一定重量的物体，当物体重量超出要求值时，需要往回减少物体，这时由于回程误差的存在，就会引起很大的误差，显然不合乎要求。

回程误差的标定，其输入值不需要是标准数值，找一组砝码，标好记号，依次放在称重仪上，然后逆顺序依次取下，记录每次放上砝码后万用表的读数以及取下砝码后万用表的读数，绘出输入-输出曲线，上升和下降曲线不重合的程度即为回程误差，称其最大差值为回差。

④再现性：仪表实际上升曲线和实际下降曲线之间离散程度的表示，常取两种曲线之间离散程度最大点的值来表示。称重仪如果存在再现性，同样重量的物体就可能会因为放取的方式或时间不一样而测得不同的结果。

再现性的标定，其输入值不需要是标准数值，找一组砝码，标好记号，依次放在称重仪上，然后逆顺序依次取下，记录每次放

上砝码后万用表的读数以及取下砝码后万用表的读数，绘出输入-输出曲线，按照这种方法，测得多组测量曲线。用上升曲线和

下降曲线间的最大偏差判定该称重仪的再现性。

B ．从误差角度看，对使用的仪表有以下几点要求：

①线性度：检测系统输入输出曲线与理想直线的偏离程度亦称非线性误差。

表达式为：%100..max ⨯∆±=S F L y L e 。 其中m ax L ∆为输出值与理想直线的最大偏差值；为

..S F y 理论满量程输出值 ②分辨力：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。（不一定在输入零点附近）。希望所用仪表分辨率越

小越好。

注意：1、分辨力 --- 是绝对数值，如 0.01mm ，0.1g ，10ms ，……

2、分辨率 --- 是相对数值：能检测的最小被测量的变换量相对于 满量程的百分数，如： 0.1%, 0.02%

3、阈值 --- 在系统输入零点附近的分辨力

③灵敏度：测量系统在稳态下输出量的增量与输入量的增量之比。线性检测系统，灵敏度为常数；非线性检测系统，灵敏度为

变数。灵敏度系数为：

x y K ∆∆=/希望所用仪表在较小的输入量变化的情况下即能引起较大的输出变化，即具有较高的灵

敏度。 ④精确度：反映测量结果的优良程度. 通常精确度用测量误差的相对值表示.。精确度高，则精密度和正确度均高。仪表的精确

度通常是用允许的最大引用误差去掉百分号后的数字来衡量。按仪表工业规定，仪表的精确度化分成若干等级，简称精度等级，

如0.1级、 0.2级、0.5级、1.0级、1.5级、2.0级等。等级的数字越小，精度越高。希望所用仪表的测量结果分散程度以及

偏离真值大小的程度越小越好，即精确度高。

⑤可靠度：表征仪表可靠性的尺度。衡量仪表能够正常工作并发挥其功能的程度。希望所用的仪表平均无故障工作时间最短，

而平均故障修复时间最短，即可靠度高。

⑥除了这些外，还包括A 中所涉及的几种指标。希望所用仪表零点漂移小，重复性好，回程误差小以及再现性好，稳定度好，

受外界电场及磁场、空气湿度等环境因素干扰小，测量范围合适（测量估算值在仪表整个量程的1/3至2/3为最佳），动态特性

要好，输出能跟随输入变化做出快速变化。

（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？

仪表的精确度通常是用允许的最大引用误差去掉百分号后的数字来衡量。

e1=0.1% e2=0.03%, e3=1/(210

-1)=0.0975% A=

222123e e e ++=0.143% 精度等级为0.2级

三、画图并说明光电池的下列特性：

（1） 开路电压、短路电流与光照度的关系；

答:开路电压输出：非线性(电压---光强)，灵敏度高

短路电流输出：线性好(电流---光强) ，灵敏度低