检测仪器及仪表1-9答案

作业1

1、典型检测仪表控制系统的结构是怎样的？绘出它的体统框图。各单元的作用分别是什么？

•被控（被测）对象是控制系统的核心，它可以是单输入单输出对象，也可以是多输入多输出。

•检测单元是控制系统实现控制调节作用的基础，它完成对所有被测变量的直接或间接测量。

•变送单元完成对被测变量信号的转换和传输。

•调节单元完成调节控制规律的运算。

•执行单元是实现控制的执行机构，接收控制信号驱动执行机构调节被控变量

•显示单元是控制系统的附属单元。

2、如何才能实现仪表的零点迁移和量程迁移？

通过调正仪表的调零机构来完成。

通过调正仪表的放大机构来调正特性曲线的斜率。

3、什么是仪表的灵敏度和分辨率？两者存在什么关系？

灵敏度——在稳定状态下，仪表的输出增量对输入增量的比值。

仪表分辨率——又称仪表灵敏限、灵敏阈。它表示引起输出值变化的最小输入量变化值。灵敏度高，则分辨率高。

4、仪表的精度是如何确定的？

仪表的精确度：通常是允许的最大引用误差去掉百分号和±号后的数字来衡量的。不是实际测量中出现的。

精度等级：按仪表工业规定将精确度划分为若干个等级，称为精度等级。

5、自动化控制系统的四个阶段？

常规仪表控制系统、直接数字控制系、分布式控制系、现场总线控制系统系统

作业2

2-1一个温度测量范围为-100~400℃，0.5级精度的温度计，其允许的绝对误差和基本误差各是多少？

最大绝对误差=[400-(-100)]×0.5%=2.5℃

基本误差：-0.5%~0.5%

2-2 间接检测量Z由彼此独立的、无相关的两个检测量X1、X2决定，Z=X1/X2。σ1、σ2、σz分别为XI、X2和Z的标准误差。

求用σ1/X1和σ2/X2来表示σz/Z 的关系式。

211X X Z =∂∂，22

1

2X X X Z -=∂∂ ∴22222121212222212122111σσσσσ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎪⎭

⎫ ⎝⎛+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=X X X X X X X Z 则222211/⎪⎪⎭

⎫ ⎝⎛+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=X X Z Z σσσ

作业3

1.下列10个测量值中的粗大误差可疑值243是否应该剔除？如果要剔除，求剔除前后的平均值和标准偏差。

{160，171，243，192，153，186，163，189，195，178} ① 33.1769

178195189163186153192171160=++++++++=X ②96.129

|33.176178||33.176160|1||=-+⋅⋅⋅+-=-=∑n v i η ③④ 84.51467.6633.176243=>=-=ηv

所以可疑值243应该剔除。 剔除前， 183=X ，22.242==∑n v

i σ 剔除后， 33.176=X ， 41.142

==∑n v

i σ

2.传感器的作用?对它的要求有哪些？

完成信号的检测与转换

准确性、稳定性、灵敏性、经济性、耐腐蚀性、低能耗等。

3.按反应形式分类，传感器可分为哪几类？

能动型和被动型

4.随机误差的统计性质 。

对称性、单峰性、抵偿性、有界性。

5.已知 ，求加权平均值和加权标准偏差。

取p 1=36, p 2=9, p 3=4

3,3;2,2;1,1332211======σσσX X X 4:9:369

1:41:111:1:1::232221321===σσσp p p

05.1349424991493622222223

2

222212'=⨯⎪⎭

⎫ ⎝⎛+⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛+⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=∑∑∑σσσσ p p p p p p X

作业4

1、简述双金属片式温度计的工作原理。为什么双金属片常做成螺旋管状？

它的感温元件是用两片线膨胀系数不同的金属片叠焊在一起而成的。双金属受热后，由于两金属的膨胀长度不同而产生弯曲。温度越高产生的线膨胀长度差也就越大，因而引起的弯曲角度就越大。

增加双金属片的长度，提高灵敏度。

2、建立现代化温标所必须具备的三个条件。

固定温度点、测温仪器、温标方程（内插公式）

3、什么是经验温标？它的局限性和任意性指的是什么？

由特定的测温质和测温量所确定的温标。

经验温标是借助于一些物质的物理量与温度的关系，用实验方法得到的经验公式来确定温度值的标尺，因此具有局限性和任意性。

局限性：当被测温度在冰点和沸点之外时，就无法进行标定了。

任意性：经验温标选择的测温质是水银，它的纯度不同，其膨胀性质也不同。

作业5

1、铂铑10-铂热电偶测量1100℃的炉温。热电偶工作的环境温度为44℃，所配用的仪表在环境为25℃的控制室里。若热电偶与仪表的连接分别用补偿导线和普通铜导线，两者所测结果各为多少？误差又各为多少？

查S 型热电偶分度表知E (40,0)=0.235mV ，E (50,0)=0.299mV ，

E (1100,0)=10.745mV

得E (44,0)=0.2606 mV

E (20,0)=0.133mV ，E (30,0)=0.173mV ，

得E (25,0)=[ E (20,0)+ E (30,0)]/2=0.153mV

（1）采用补偿导线连接时：

E (1100,25)= E (1100,0)- E (25,0)=10.592mV

据此再查上述分度表知，对应的温度为t =1086.4℃。

测量误差：△t =1086.4-1100=-13.6℃。

（2）采用铜导线连接时：

E (1100,44)= E (1100,0)- E (44,0)=10.4844mV

据此再查上述分度表知，对应的温度为t =1077.2℃。

测量误差：△t =1077.2-1100=-22.8℃。

35.149364392361=++⨯+⨯+⨯

=