自动检测技术及仪表控制系统课后习题及复习资料
自动检测技术及仪表控制系统复习题(第二版)化学工业出版社
vi M i A
vi 0
• 方差：
2
1 n
n i 1
(M i
2
Ai )
• 标准误差：
1 n
n i 1
(M i
2
Ai )
• 协方差与相关系数：
r(
X
i
,
X
j
)
2
XiX j
xi xj
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**2.2.3测量的准确度与精密度
精密度： 概念：重复测量时，测量结果的分散性 表述：随机误差的标准差。 准确度： 性质：测量结果与真值的接近程度，系 统误差的影响程度 表述：平均值与真值的偏差 。 精确度：( 正确度) 性质：系统误差和随机误差综合影响程 度 表述：不确定度 ( uncertainty )。
1.2.5精确度： 仪表的准确度等级和基本误差
例：用指针式万用 表的10V量程测量 一只1.5V干电池的 电压，示值如图所 示，问：选择该量 程合理吗？
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1.2.5精确度： 仪表的准确度等级和基本误差
用2.5V量程 测量同一只1.5V 干电池的电压， 与上图比较，问 示值相对误差哪 一个大？
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**2.4误差分类
• 系统误差、随机误差、粗大误差、动态误差
系统误差( system error ) ： 性质：有规律，可再现，可以预测 原因：原理误差、方法误差、环境误差、使用误差 处理：理论分析、实验验证→ 修正
粗大误差( abnormal error ) ：
性质：偶然出现，误差很大，异常数据，与有用数据 混在一起
**K热电
偶的分度
表
比较 查出的3个 热电势， 可以看出 热电势是 否线性？
《自动检测与仪表》复习要点
《自动检测与仪表》复习要点1．绪论基本概念：∙任何一个工业控制系统都必然要应用一定的检测技术和相应的仪表单元，它们是控制系统的重要基础。
检测单元完成对各种过程参数的测量，并实现必要的数据处理；仪表单元则是实现各种控制作用的手段和条件，它将检测得到的数据进行运算处理，并通过相应的单元实现对被控变量的调节。
∙典型工业检测仪表控制系统结构图被控（被测）对象：控制系统的核心，工艺参数需要保持在给定数值的生产设备或过程等；检测单元：完成对所有被控（测）变量的测量；变送单元：完成对被测变量信号的转换和传输，其转换结果须符合国际标准的信号制式，即1~5V DC 或4~20mA DC 模拟信号或各种仪表控制系统所需要的数字信号；显示单元：是控制系统的附属单元，它将检测单元测量获得的有关参数，通过适当的方式显示给操作人员，这些显示方式包括曲线、数字和图像等；调节单元：完成控制规律的运算，它将变送器传输来的测量信号与给定值进行比较，并对比较结果进行调节运算，以输出作为控制信号。
常用的常规控制规律包括位式调节、PID 调节等；执行单元：控制系统实施控制策略的执行机构，它负责将调节器的控制输出信号按执行机构的需要产生相应的信号，以驱动执行机构实现对被控变量的调节作用。
∙测量：将被测参数与其相应的测量单位进行比较的过程。
∙测量范围是指“测量仪器的误差处在规定极限内的一组被测量的值”，也就是被测量可按规定的准确度进行测量的范围。
量程是指测量范围的上限值和下限值的代数差。
∙测量误差：绝对误差∆=测量值x-真实值x 0相对误差γ=∆/x 0⨯100%；∙仪表误差： %100m a x ⨯∆=量程δ；（整体上评价仪表测量的好坏） ∙精确度仪表精度等级a （去掉仪表误差的“±”号和“%”）a=0.005，0.02，0.05，0.1，0.2，0.4，0.5，1.0，1.5，2.5，4.0，等仪表精度等级的划分和选择。
∙仪表变差（变差应小于或等于仪表的基本误差）%100%100maxmax⨯∆=⨯-=量程量程反行程测量值正行程测量值变差合格仪表，仪表的变差应小于仪表的允许误差。
自动检测技术及仪表控制系统课后习题及复习资料
1根本知识引论1、测量围、测量上、下限及量程测量围：仪器按照规定的精度进展测量的被测变量的围测量下限：测量围的最小值测量上限：测量围的最大值量程：量程=测量上限值-测量下限值灵敏度：被测参数改变时，经过足够时间仪表指示值到达稳定状态后，仪表输出变化量与引起此变化的输入变化量之比灵敏度YU ∆=∆误差绝对误差：∆maxδ绝对误差 =示值－约定真值相对误差：δ相对误差〔%〕= 绝对误差/约定真值引用误差：maxδ引用误差〔%〕= 绝对误差/量程最大引用误差：最大引用误差〔%〕 = 最大绝对误差/量程允许误差：最大引用误差≤允许误差准确度仪表的准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。
准确度划分为假设干等级，简称精度等级，精度等级的数字越小，精度越高可靠度：衡量仪表能够正常工作并发挥其同能的程度课后习题1.1检测及仪表在控制系统中起什么作用，两者关系如何？检测单元完成对各种参数过程的测量，并实现必要的数据处理；仪表单元则是实现各种控制作用的手段和条件，它将检测得到的数据进展运算处理，并通过相应的单元实现对被控变量的调节。
关系：二者严密相关，相辅相成，是控制系统的重要根底1.2 典型检测仪表控制系统的构造是怎样的，各单元主要起什么作用？被控——检测单元——变送单元——显示单元——操作人员对象——执行单元——调节单元—作用：被控对象：是控制系统的核心检测单元：是控制系统实现控制调节作用的及根底，它完成对所有被控变量的直接测量，也可实现*些参数的间接测量。
变送单元：完成对被测变量信号的转换和传输，其转换结果须符合国际标准的信号制式。
变：将各种参数转变成相应的统一标准信号；送：以供显示或下一步调整控制用。
显示单元：将控制过程中的参数变化被控对象的过渡过程显示和记录下来，供操作人员及时了解控制系统的变化情况。
分为模拟式，数字式，图形式。
调节单元：将来自变送器的测量信号与给定信号相比拟，并对由此产生的偏差进展比例积分微分处理后，输出调节信号控制执行器的动作，以实现对不同被测或被控参数的自动调节。
自动检测技术及仪表控制系统课后习题及复习资料 (2)
=+平均无故障工作时间有效度平均无故障工作时间平均故障修复时间1基本知识引论1、测量范围、测量上、下限及量程测量范围：仪器按照规定的精度进行测量的被测变量的范围测量下限：测量范围的最小值测量上限：测量范围的最大值量程:量程=测量上限值—测量下限值1.２．３灵敏度：被测参数改变时，经过足够时间仪表指示值达到稳定状态后，仪表输出变化量与引起此变化的输入变化量之比 灵敏度Y U∆=∆ 1。
2.4误差绝对误差：∆max δ绝对误差 = 示值-约定真值相对误差:δ相对误差(％)= 绝对误差/约定真值引用误差:max δ引用误差（％)= 绝对误差/量程最大引用误差:最大引用误差（％) = 最大绝对误差/量程允许误差:最大引用误差≤允许误差1.2。
5精确度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。
精确度划分为若干等级，简称精度等级，精度等级的数字越小,精度越高1。
2。
8可靠度：衡量仪表能够正常工作并发挥其同能的程度课后习题1.１检测及仪表在控制系统中起什么作用,两者关系如何?检测单元完成对各种参数过程的测量，并实现必要的数据处理；仪表单元则是实现各种控制作用的手段和条件,它将检测得到的数据进行运算处理，并通过相应的单元实现对被控变量的调节。
关系:二者紧密相关，相辅相成,是控制系统的重要基础１。
2 典型检测仪表控制系统的结构是怎样的，各单元主要起什么作用?被控——检测单元—-变送单元——显示单元——操作人员对象——执行单元-—调节单元—作用:被控对象：是控制系统的核心检测单元:是控制系统实现控制调节作用的及基础，它完成对所有被控变量的直接测量，也可实现某些参数的间接测量。
变送单元：完成对被测变量信号的转换和传输，其转换结果须符合国际标准的信号制式。
变：将各种参数转变成相应的统一标准信号;送:以供显示或下一步调整控制用。
显示单元：将控制过程中的参数变化被控对象的过渡过程显示和记录下来,供操作人员及时了解控制系统的变化情况。
自动检测技术及仪表控制系统第二版复习重点及思考题问题详解
=+平均无故障工作时间有效度平均无故障工作时间平均故障修复时间1基本知识引论1、测量范围、测量上、下限及量程测量范围：仪器按照规定的精度进行测量的被测变量的范围测量下限：测量范围的最小值测量上限：测量范围的最大值量程：量程=测量上限值-测量下限值1.2.3灵敏度：被测参数改变时，经过足够时间仪表指示值达到稳定状态后，仪表输出变化量与引起此变化的输入变化量之比 灵敏度Y U∆=∆ 1.2.4误差绝对误差：∆max δ绝对误差 = 示值－约定真值相对误差：δ相对误差（%）= 绝对误差/约定真值引用误差：max δ引用误差（%）= 绝对误差/量程最大引用误差：最大引用误差（%） = 最大绝对误差/量程允许误差：最大引用误差≤允许误差1.2.5精确度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。
精确度划分为若干等级，简称精度等级，精度等级的数字越小，精度越高1.2.8可靠度：衡量仪表能够正常工作并发挥其同能的程度课后习题1.1检测及仪表在控制系统中起什么作用，两者关系如何？检测单元完成对各种参数过程的测量，并实现必要的数据处理；仪表单元则是实现各种控制作用的手段和条件，它将检测得到的数据进行运算处理，并通过相应的单元实现对被控变量的调节。
关系：二者紧密相关，相辅相成，是控制系统的重要基础1.2 典型检测仪表控制系统的结构是怎样的，各单元主要起什么作用？被控——检测单元——变送单元——显示单元——操作人员对象——执行单元——调节单元—作用：被控对象：是控制系统的核心检测单元：是控制系统实现控制调节作用的及基础，它完成对所有被控变量的直接测量，也可实现某些参数的间接测量。
变送单元：完成对被测变量信号的转换和传输，其转换结果须符合国际标准的信号制式。
变：将各种参数转变成相应的统一标准信号；送：以供显示或下一步调整控制用。
显示单元：将控制过程中的参数变化被控对象的过渡过程显示和记录下来，供操作人员及时了解控制系统的变化情况。
自动控制及仪表复习题举例参考答案
⾃动控制及仪表复习题举例参考答案《⾃动化仪表》复习题参考答案⼀、简答题1.在线成分分析系统为什么要有采样和试样与处理装置？1. 主要⽬的是为了符合分析仪器要求的试样的技术标准，以保证测量的可靠性；2.⽓相⾊谱仪定性分析和定量分析的依据是什么？其基本环节有哪些？2. 定性分析是不同的物质在固定相和流动相所构成的体系即⾊谱柱中具有不同的分配系数，定量分析有多种⽅法，总的来讲是⾊谱波峰的⾼度或⾯积⼤⼩；3.什么是调节器的调节规律？基本控制规律有哪些？分别起什么作⽤？3. 调节规律——指调节器的输⼊信号随输⼊信号（偏差量）变化的规律；P、I、D三作⽤、双位；这样控制既及时，⼜能消除余差，还可超前调节。
4.什么是调节阀的流量特性？常⽤的流量特性有哪⼏种？由阀门的哪个部件造成？4. 调节阀的流量特性是指被控介质流过阀门的相对流量与阀门相对开度之间的关系。
常见的流量特性有：直线型、等百分⽐型、快开型和抛物线型。
主要由阀芯的形状造成。
5.红外线⽓体分析仪定性分析和定量分析的依据是什么？其基本环节有哪些？5. 红外线⽓体分析器定性分析——利⽤不同的⽓体对于不同波长的红外线具有选择性吸收的特性来分析的，定量分析——郎伯-贝尔定律；基本环节：预处理器、分析箱（光源、切光盘、⽓室、光检测器、前置放⼤电路等）、电器箱。
6.热导式⽓体分析仪定性分析和定量分析的依据是什么？对测量有什么要求？6. 定性分析——不同的⽓体有不同的导热系数，定量分析——某⽓体的含量与混合⽓体的导热系数成正⽐；条件：单值函数（混合⽓体中的背景组分导热率必须近似相等，并与被测组分的热导率有明显的差别）。
7.⼯业酸度计的原理是什么？其测量电极和参⽐电极分别选什么？7. 电化学分析法，玻璃电极——测量电极，⽢汞电极——参⽐电极。
8.在什么情况下需要对仪表控制系统进⾏数字化离散处理？8. 如果回路控制系统中，既有连续环节，⼜有离散环节，那就要将连续环节离散化。
自动检测技术及仪表-课后作业
《自动检测技术及仪表》课后作业第一章：绪论1. 实现自动化的目的和方法是什么？2. 自动化的主要内容有哪些？3. 自动化仪表的发展过程中，我国仪表经历了哪几个阶段？4. 自动检测技术的发展趋势是什么？5. 自动检测系统的基本构成是什么？各环节的作用是什么？第二章：检测仪表系统的构成原理1. 检测的基本方法有哪些？其特点是什么？如何确定检测方法。
2. 检测仪表系统的信号选择方法有哪能些？3. 提高仪表检测精度的方法.有哪能些？4. 简述变送器的基本构成及理想输入输出特性，写出其输入输出表达式。
5. 分别简述模拟式变送器、数字式变送器的构成原理，二者的输出信号有何不同？6. 何谓变送器的零点调整、量程调整和零点迁移？它们的作用各是什么？模拟变送器和数字变送器各是如何实现量程调整的。
第三章：测量误差及仪表的性能指标1.测量误差是如何分类的，产生测量误差的主要原因是什么。
2.掌握测量误差的目的是什么。
如何分析和处理测量误差。
3.仪表性能指标的定义；仪表三项性能指标的确定方法；4.附加题：①一台温度变送器当输入信号从100℃变到900℃时，输出信号由4mA上升至20mA，求此台仪表的灵敏度。
②测量80mA的电流信号，要求最大误差小于1.2mA，下列仪表选哪台合适？给出理由。
(a)、1.0级0~200mA ；(b)、1.0级0~100mA ；(c)、1.5级0~100mA。
第四章：过程参数检测技术1.检测过程参数的作用是什么？工业上常见的过程参数主要有哪些？2.过程参数的测量方法有哪些？如何考虑选用测量方法。
3.传感器、变送器的作用各是什么？二者之间有什么关系？4.构成检测系统的仪表在信号传递时，要考虑哪些问题，解决方案有哪些。
5.有一台DDZ-III型两线制差压变送器，已知其量程为20～100kPa，当输入信号为40kPa和70kPa时，变送器的输出信号分别是多少？6.自动检测系统的设计方法和原则。
7.自动化仪表的种类及作用是什么？信号制有哪些？8.常用的国际标准信号制是什么内容？HART通讯协议内容是什么？9.画系统流程图的目的是什么？流程图的表达方式有哪些？4-1温度测量及变送 P56-T3、4、5、6、7P161-T1、2、84-2压力测量及变送 P68-T2、8、10、11、124-3流量测量及变送 P98-T1、5、6、13、154-4物位测量及变送 P103-T3、5、6第五章：现代检测技术（从以下补充可选作业中选择做5题）P217-T3、5、7P233-T4、9、10P239-T1、3、4、5P248-T1、2P263-T1、2P272-T1、3、4、6----------本学期需要完成的作业共计50题。
自动检测课后习题答案
⾃动检测课后习题答案第⼀章检测技术的基本知识思考题答案l.检测系统由哪⼏部分组成? 说明各部分的作⽤。
答：⼀个完整的检测系统或检测装置通常是由传感器、测量电路和显⽰记录装置等⼏部分组成，分别完成信息获取、转换、显⽰和处理等功能。
当然其中还包括电源和传输通道等不可缺少的部分。
下图给出了检测系统的组成框图。
检测系统的组成框图传感器是把被测量转换成电学量的装置，显然，传感器是检测系统与被测对象直接发⽣联系的部件，是检测系统最重要的环节，检测系统获取信息的质量往往是由传感器的性能确定的，因为检测系统的其它环节⽆法添加新的检测信息并且不易消除传感器所引⼊的误差。
测量电路的作⽤是将传感器的输出信号转换成易于测量的电压或电流信号。
通常传感器输出信号是微弱的，就需要由测量电路加以放⼤，以满⾜显⽰记录装置的要求。
根据需要测量电路还能进⾏阻抗匹配、微分、积分、线性化补偿等信号处理⼯作。
显⽰记录装置是检测⼈员和检测系统联系的主要环节，主要作⽤是使⼈们了解被测量的⼤⼩或变化的过程。
2.传感器的型号有⼏部分组成，各部分有何意义?依次为主称（传感器）被测量—转换原理—序号主称——传感器，代号C；被测量——⽤⼀个或两个汉语拼⾳的第⼀个⼤写字母标记。
见附录表2；转换原理——⽤⼀个或两个汉语拼⾳的第⼀个⼤写字母标记。
见附录表3；序号——⽤⼀个阿拉伯数字标记，⼚家⾃定，⽤来表征产品设计特性、性能参数、产品系列等。
若产品性能参数不变，仅在局部有改动或变动时，其序号可在原序号后⾯顺序地加注⼤写字母A、B、C等，（其中I、Q不⽤）。
例：应变式位移传感器：C WY-YB-20；光纤压⼒传感器：C Y-GQ-2。
3.测量稳压电源输出电压随负载变化的情况时，应当采⽤何种测量⽅法? 如何进⾏?答：测定稳压电源输出电压随负载电阻变化的情况时，最好采⽤微差式测量。
此时输出电压认可表⽰为U0，U0=U+△U，其中△U是负载电阻变化所引起的输出电压变化量，相对U 来讲为⼀⼩量。
《自动检测技术及仪表控制系统》课后习题答案
分章节知识点C11．开闭环仪表各有何优缺点？P6-72．检测系统的静/动态特性有哪些？P7-103．一阶系统的计算；4．仪表的误差与等级方面的计算。
C21．检测技术的一般原理P29-302．检测仪表的组成与各部分的作用 P2图1。
1或P97图3。
13．检测仪表的设计方法按结构形式来分主要有四类，即简单直接式变换、差动式变换、参比式变换和平衡（反馈）式变换 P100-108C3对位移、力与压力、振动、转速、温度、物位、流量、成分等常用工程量作测试，按提出的测试要求，设计测试方案，选传感器，分析方法，测试步骤，预期结果。
参习题C4 虚拟仪器的特点。
一简答题1．测量压力的仪表，按其转换原理的不同，可分为几类，各是什么？答：测量压力的仪表，按其转换原理的不同，可分为四大类，分别为：1）液柱式压力计；2）弹簧式压力计；3）电器式压力计；4）活塞式压力计。
2．测量的基本方程式是什么？它说明了什么？答：3．测量物位仪表按其工作原理主要有哪些类型？答：1）直读式物位仪表；2）差压式物位仪表；3）浮子式物位仪表；4）电磁式物位仪表；5）和辐射式物位仪表；6）声波式物位仪表；7）光学式物位仪表。
4．什么是温度？温度能够直接测量吗？答：温度是表征物体冷热程度。
温度不能直接测量，只能供助于冷热不同物体之间的热交换，以及物体的某些物理性质随冷热程度不同变化的特性来加以间接测量。
5．什么是压力式温度计，它是根据什么原理工作的？答：应用压力随温度的变化来测量的仪表叫压力式温度计。
它是根据在密闭系统中的液体。
气体或低沸点液体的饱和蒸汽受热后体积膨胀或压力变化这一原理制作的，并用压力表来测量这种变化，从而测得温度。
6．差压变送器的检测元件为什么要做成膜盒结构，用单膜片行不行？答：因为膜盒组件在使用的差压范围内，具有很好的灵敏度和线性，而当差压超过使用范围时，即单向过载时，膜盒不但不坏，而且也极少有影响；由于膜盒内充有硅油，它除了传递压力之外，还有限尼作用，所以仪表输出平稳；由以上可知单膜片不能耐单向过载，尽管它加工方便，灵敏度高，不宜使用。
(完整版)自动检测技术第一章复习题(附答案)
第一章检测技术的基础知识一、填空题1．传感器一般由、和三部分组成。
（敏感元件；转换元件；转换电路）2．传感器中的敏感元件是指被测量，并输出与被测量的元件。
（直接感受；成确定关系的其它量）3．传感器中转换元件是指感受由输出的、与被测量成确定关系的，然后输出的元件。
（敏感元件；另一种非电量；电量）4、直接测量方法中，又分、和。
（零位法偏差法微差法）5、零位法是指与在比较仪器中进行，让仪器指零机构，从而确定被测量等于。
该方法精度。
（被测量已知标准量比较达到平衡/指零已知标准量较高）6、偏差法是指测量仪表用相对于，直接指出被测量的大小。
该法测量精度一般不高。
（指针、表盘上刻度线位移）7、微差法是和的组合。
先将被测量与一个进行，不足部分再用测出。
（零位法偏差法已知标准量比较偏差法）9、测量仪表的精确度简称，是和的总和，以测量误差的来表示。
（精度精密度准确度相对值）10、显示仪表能够监测到被测量的能力称分辨力。
（最小变化）2．通常用传感器的和来描述传感器输出-输入特性。
（静态特性；动态特性）3．传感器静态特性的主要技术指标包括、、、、和。
（线性度；灵敏度；灵敏度阈；迟滞；重复性）5．传感器线性度是指实际输出-输入特性曲线与理论直线之间的与输出。
（最大偏差；满度值之比）6．传感器灵敏度是指稳态标准条件下，与之比。
线性传感器的灵敏度是个。
（输出变化量；输入变化量；常数）7．传感器迟滞是指传感器输入量增大行程期间和输入量减少行程期间，曲线。
（输入-输出；不重合程度）8．传感器的重复性是指传感器输入量在同一方向（增大或减小）做全程内连续所得输出-输入特性曲线。
（重复测量；不一致程度/重复程度）9．传感器变换的被测量的数值处在状态时，传感器的的关系称传感器的静态特性。
（稳定；输入-输出）二、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%，该压力表的精度等级应定为 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。
检测技术与仪表复习
检测技术与仪表一、 绪论1. 检测仪表控制系统结构图：各单元作用：① 检测单元：实现控制调节作用的基础，它完成对所有被控变量的直接测量， 包括温度、压力、流量、液位、成分等；② 变送单元：将检测的温度、压力等参数转为电信号（U:1-5V 、I:4-20mA ）； ③ 显示单元：控制系统的附属单元；④ 调节单元：完成调节控制规律的运算,调节单元采用的常规控制规律PID 调节 ⑤ 执行单元：实施控制策略的执行机构，有电动、气动、液动等方式。
2. 基本概念：测量范围的最小值和最大值分别称为测量下限和测量上限，简称下限和上限。
下限又趁称为零点； 量程: 测量上限值－测量下限值。
3. 标尺特性曲线：零点的变化称为零点迁移，而量程的变化（斜率）则称为量程迁移。
通过仪表的标尺特性来反映标尺特性：以被测变量值相对于量程的百分数为横坐标记为X ，以仪表指针位移或转角相对于标尺长度的百分数为纵坐标记为Y可得仪表的标尺特性曲线X－Y线段1（OB红）：理想型；（0，100%）线段2（绿）：测量范围（0，75%），标尺特性：零点迁移（K不变）；线段3（黄）：测量范围（0，70%），标尺特性：量程迁移（K变大，更灵敏）；线段4（蓝）：测量范围（0，100%），标尺有效范围（0，71.4%），量程迁移（K变小）4.灵敏度K=（标尺特性为曲线时，K为切线斜率）5.误差：①被测真值（约定真值）：真实的理论值；②绝对误差＝示值－约定真值；③相对误差=绝对误差真值；④引用误差=绝对误差量程；⑤最大引用误差Qmax=最大绝对误差量程，（最大绝对误差指量程内）仪表精度为最大引用误差不带%(精度等级：0.1，0.2，0.5，1.0，1.5，2.5，5.0，数越小精度越高)P10例1-1，1-2，作业题二、误差分析基础1．平n为测量次数，Mi为测量示值；2．准确度：δ=A-A0，（测量值与真值的偏差）n足够大，A0则接近真值3．残差（残余误差）：各测量值与平均值的差：vi=Mi-A，∑vi=04.精密度：即标准差（表示测量值间差异）图一：准高(好像不是很高)、精低；图二：准低、精高；图三：都高Array左图：A为被测量的真值，Aa、Ab为两种测量方法测得数据的平均值，分析得知：曲线1表示准确却不精密（误差小，标准误差大）；曲线2表示精密却不准确（误差大，标准误差小）。
《自动检测技术》习题集及部分参考答案第一章传感器和测量的基本知识
《自动检测技术》习题集及部分参考答案第一章传感器和测量的基本知识《自动检测技术》习题集及部分参考答案第一章传感器和测量的基本知识§1-1 测量的基本概念复习思考题1．测量的定义及其内容是什么？2．直接测量和间接测量的定义是什么？3．直接测量的方法有几种方法？它们各自的定义是什么？4．仪表精度有几个指标？它们各自的定义是什么？（学习指导p1）5．仪表分辨力的定义是什么？作业题1．测量是借助和，通过和，取得被测对象的某个量的大小或符号；或者取得与之间的关系。
（专用技术；设备；实验；计算；一个变量；另一变量）2．测量是将被测量与通过专用的技术和设备进行。
获得被测量对比。
表示测量结果时，必须注明。
（同性质的标准量；比较；标准量倍数；标准量x0的单位）3．直接测量是从事先上读出被测量的大小。
间接测量是利用与之间的函数关系，先测出，再通过相应的函数关系，被测量的数值。
（分度好的表盘；被测量；某种中间量；中间量；计算出）4．直接测量方法中，又分，和。
（零位法；偏差法；微差法）5．零位法是指与在比较仪器中进行，让仪器指零机构，从而确定被测量等于。
该方法精度。
（被测量；已知标准量；比较；达到平衡（指零）；已知标准量；较高）6．偏差法是指测量仪表用相对于，直接指出被测量的大小。
该法测量精度一般不高。
（指针、表盘上刻度线位移）7．微差法是和的组合。
先将被测量与一个进行，不足部分再用测出。
（零位法；偏差法；已知标准量；比较；偏差法）8．测量仪表指示值程度的量称为精密度。
测量仪表指示值有规律地程度的量称为准确度。
（不一致；偏离真值）9．测量仪表的精确度简称，是和的总和，以测量误差的来表示。
（精度；精密度；准确度；相对值）10．显示仪表能够监测到被测量的能力称分辨力。
（最小变化）§1-2 传感器的一般特性复习思考题1．试述传感器的定义及其在检测中的位置。
2．传感器静态特性和动态特性的定义是什么？3．传感器静态特性的技术指标及其各自的定义是什么？作业题1．传感器是与被测对象接触的环节，它将被测量转换成与的的机构。
检测技术与自动化仪表复习资料简答题
检测技术与自动化仪表复习资料简答题检测技术与自动化仪表复习资料简答题-标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII、如何校验一台测量范围为0~200KPA的绝对压力变送器答：校验时，先要了解当时的大气压力，设为Po，然后按以下方法校验；①用真空泵向变送器内抽真空，当真空表的真空度为Po时，变送器输出为4mA;②打开放空截止阀，当真空表的指示为Po-50KPa时，变送器输出为8mA; ③继续打开截止阀，使真空表的读数为Po-100KPa，如果此值<0，则把真空泵换成压力活塞式压力计，此时变送器输出应为12mA;④用活塞式压力计送150KPa-Po和200KPa-Po的压力，此时变送器输出应为16mA和20 mA。
2、对运行中的联锁保护系统进行维修时应注意那些问题？答：（1）、检查、维修联锁系统的元件和主机时，应有两人参加；（2）、维修前必须征得该岗位操作人员的同意，并填写《在线运行仪表工作票》和《联锁保护系统作业票》，履行会签手续；（3）、必须在切断（解除）联锁后再进行维修；（4）、维修后应及时通知操作人员，经操作人员现场核实和复原后方可结束工作。
3、简述启动和停运带隔离液或冷凝液的仪表三阀组步骤答：三阀组的启动步骤：先打开正压阀，然后关闭平衡阀，最后打开负压阀。
三阀组的停运步骤：先关闭负压阀，然后打开平衡阀，最后关闭正压阀。
4、怎样判断现场运行中差压变送器的工作是否正常？答：在现场判断运行中差压变送器的工作是否正常，只要检查变送器的零点和变化趋势既可。
（1）零点检查。
（2）变化趋势检查。
（3）对蒸汽测量表注意冷凝。
（4）带隔离液的仪表注意少排。
（5）必要时，检查导压管路是否睹塞。
5、简述检修后仪表联校的内容答：1、模拟一次仪表输出信号、观察二次仪表变化情况；2、从控制器输出信号，观察执行机构的动作情况；3、带报警的回路要检查报警设定点设置、观察报警情况；4、带联锁的回路要检查联锁设定点设置、观察联锁声屏动作情况；查看现场电磁阀及执行机构动作情况； 5、做好记录。
自动检测与控制仪表习题及答案[4页]
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自动检测与控制仪表习题及答案1．测量误差的分类有几种？答：按误差出现的规律可分为系统误差、随机误差和粗大误差。
2．仪表的准确度等级是如何规定的？请列出常用的一些等级？答：准确度是表征仪表的测量值接近真实值的程度，用仪表的满刻度相对误差（略去百分号）来衡量。
仪表的准确度划分为若干个等级，称准确度等级。
国家统一规定的准确度等级有0.05，0.1，0.25，0.35，0.5，1.0，1.5，2.5，4.0等。
3. 什么是检测装置的静态特性？其主要技术指标有哪些？答:静态特性是指检测系统在被测量处于稳定状态时,输出量与输入量之间的关系特性。
静态特性的主要技术指标有线性度、精度、灵敏度、迟滞、重复性、分辨力、稳定性及可靠性等。
4．什么是仪表的测量范围及上、下限和量程？彼此有什么关系？答：用于测量的仪表都有测量范围．测量范围的最大值和最小值分别称为测量上限和测量下限，量程是测量上限值和测量下限值的差，用于表示测量范围的大小。
已知上、下限可以确定量程，但只给出量程是无法确定上、下限以及测量范围的。
5．什么叫仪表的基本误差、测量误差和附加误差？有何区别？答:测量误差是指仪表的输出值与真实值之间的差异，可以用绝对误差、相对误差和引用误差等来表示。
测量误差按仪表使用的工作条件分类，有基本误差和附加误差。
基本误差是指在规定的标准条件下仪表的测量误差。
当仪表的使用条件偏离规定的工作条件范围，出现的额外误差称附加误差。
6．检测元件在检测系统中有什么作用？答:检测元件是敏感元件和转换元件的总称。
敏感元件是检测仪表和检测系统的关键，决定了被测量的可测范围、测量准确度和仪表的使用条件。
仪表首先要对敏感元件进行很好的选择。
另外，转换元件的设计也非常重要，转换元件将敏感元件的输出转换成其他形式的物理量，以便于信号的传输、处理和显示。
7. 热电阻式检测元件主要分为几种?各适合于什么场合?答: 热电阻式检测元件分为两大类：一是金属热电阻；二是半导体热电阻。
自动检测技术复习题
自动检测技术复习题1.2 典型检测仪表控制系统的结构是怎样的，各单元主要起什么作用？被控对象——检测单元——变送单元——显示单元——调节单元——执行单元——操作人员作用：被控对象：是控制系统的核心检测单元：是控制系统实现控制调节作用的及基础，它完成对所有被控变量的直接测量，也可实现某些参数的间接测量。
变送单元：完成对被测变量信号的转换和传输，其转换结果须符合国际标准的信号制式。
变：将各种参数转变成相应的统一标准信号；送：以供显示或下一步调整控制用。
显示单元：将控制过程中的参数变化被控对象的过渡过程显示和记录下来，供操作人员及时了解控制系统的变化情况。
分为模拟式，数字式，图形式。
调节单元：将来自变送器的测量信号与给定信号相比较，并对由此产生的偏差进行比例积分微分处理后，输出调节信号控制执行器的动作，以实现对不同被测或被控参数的自动调节。
执行单元：是控制系统实施控制策略的执行机构，它负责将调节器的控制输出信号按执行结构的需要产生相应的信号，以驱动执行机构实现被控变量的调节作用。
1.4 什么是仪表的测量范围，上下限和量程？彼此有什么关系？测量范围：是该仪表按规定的精度进行测量的被测变量的范围。
上下限：测量范围的最小值和最大值。
量程：用来表示仪表测量范围的大小。
关系：量程=测量上限值-测量下限值1.5如何才能实现仪表的零点迁移和量程迁移？零点迁移：将线段迁移至零点，量程保持不变量程迁移：零点不变，改变斜率1.6 什么是仪表的灵敏度和分辨率？两者存在什么关系？灵敏度是仪表对被测参数变化的灵敏程度。
分辨率是仪表输出能响应和分辨的最小输入量，又称仪表灵敏限。
关系：分辨率是灵敏度的一种反应，一般说仪器的灵敏度高，则分辨率同样也高。
1-7.仪表的精度是如何确定的？是用允许的最大引用误差去掉百分号后的数字来衡量的5-3 弹性式压力计的测量原理是什么？常用的弹性原理有哪些？答：利用弹性元件的弹性变形特性进行测量；膜片、膜盒、波纹管、弹簧管（1）测压原理：利用弹性元件的形变与压力之间存在着确定的关系而测量压力，即在进行测量时，管内引入被测压力，在压力作用下，弹管使自己内部体积向增大方向形变固使弯曲的管子力趋伸直，结果使弹簧管自由端产生一定大小的位移，这个位移大小与压力有关。
自动检测课后习题答案解析
第一章检测技术的基本知识思考题答案l.检测系统由哪几部分组成? 说明各部分的作用。
答：一个完整的检测系统或检测装置通常是由传感器、测量电路和显示记录装置等几部分组成，分别完成信息获取、转换、显示和处理等功能。
当然其中还包括电源和传输通道等不可缺少的部分。
下图给出了检测系统的组成框图。
检测系统的组成框图传感器是把被测量转换成电学量的装置，显然，传感器是检测系统与被测对象直接发生联系的部件，是检测系统最重要的环节，检测系统获取信息的质量往往是由传感器的性能确定的，因为检测系统的其它环节无法添加新的检测信息并且不易消除传感器所引入的误差。
测量电路的作用是将传感器的输出信号转换成易于测量的电压或电流信号。
通常传感器输出信号是微弱的，就需要由测量电路加以放大，以满足显示记录装置的要求。
根据需要测量电路还能进行阻抗匹配、微分、积分、线性化补偿等信号处理工作。
显示记录装置是检测人员和检测系统联系的主要环节，主要作用是使人们了解被测量的大小或变化的过程。
2.传感器的型号有几部分组成，各部分有何意义?依次为主称（传感器）被测量—转换原理—序号主称——传感器，代号C；被测量——用一个或两个汉语拼音的第一个大写字母标记。
见附录表2；转换原理——用一个或两个汉语拼音的第一个大写字母标记。
见附录表3；序号——用一个阿拉伯数字标记，厂家自定，用来表征产品设计特性、性能参数、产品系列等。
若产品性能参数不变，仅在局部有改动或变动时，其序号可在原序号后面顺序地加注大写字母A、B、C等，（其中I、Q不用）。
例：应变式位移传感器：C WY-YB-20；光纤压力传感器：C Y-GQ-2。
3.测量稳压电源输出电压随负载变化的情况时，应当采用何种测量方法? 如何进行?答：测定稳压电源输出电压随负载电阻变化的情况时，最好采用微差式测量。
此时输出电压认可表示为U0，U0=U+△U，其中△U是负载电阻变化所引起的输出电压变化量，相对U 来讲为一小量。
《自动检测技术及仪表控制系统》期末试卷.docx
一、 填空：（每空1分）1 •显示仪表能够监测到被测量 _________ 的能力称分辨力。
2•热电偶是用 _____________________ 组成 _________ 而成。
当两个结点处于 __________ , 回路中便产生 ____________ 。
4、节流式流量计的测量原理是以 ______________ 定律和 ___________ 定律为基础的。
5 •把两块 ______ 的光栅叠在一起，让他们的刻线之间有 ________ ，这时光栅上会出现若 干条明暗相间带状条纹案，称为 ______ 。
6、 热导式气体分析器是利用混合气体中 __________ 不同的原理进行分析的。
7、 仪表系统模型一般分为 __________ 、 ___________ 、 ___________ 。
8 集散控制系统的核心思想是 _________________ 、 _______________ 。
9、LonWorks 与其它现场总线相连接而构成的典型现场总线中，其中符合 LonWorks 自身规范的现场总线仪表单元通过 ______ 连接到Lon Works 总线网络上，而其他现场 总线通过 ____ 连接到LonWorks 总线网络上。
二、 选择题：（每题2分）1、 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______________ 。
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 、系统误差B 、粗大误差C 、随机误差D 、动态误差2、 用仪表对三个电压进行测量，分别测得 1000V 、100V 、10V ，发现三个电压均存在 1V 的误差，那么，我们认为10V 电压的测量结果较好。
在以上这个例子中，有这个结 论的依据是 __________________ 。
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自动检测技术及仪表控制系统课后习题及复习资料-标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII=+平均无故障工作时间有效度平均无故障工作时间平均故障修复时间1基本知识引论1、测量范围、测量上、下限及量程测量范围：仪器按照规定的精度进行测量的被测变量的范围测量下限：测量范围的最小值测量上限：测量范围的最大值量程：量程=测量上限值-测量下限值1.2.3灵敏度：被测参数改变时，经过足够时间仪表指示值达到稳定状态后，仪表输出变化量与引起此变化的输入变化量之比 灵敏度Y U∆=∆ 1.2.4误差绝对误差：∆max δ绝对误差 = 示值－约定真值相对误差：δ相对误差（%）= 绝对误差/约定真值引用误差：max δ引用误差（%）= 绝对误差/量程最大引用误差：最大引用误差（%） = 最大绝对误差/量程允许误差：最大引用误差≤允许误差1.2.5精确度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。
精确度划分为若干等级，简称精度等级，精度等级的数字越小，精度越高1.2.8可靠度：衡量仪表能够正常工作并发挥其同能的程度课后习题1.1检测及仪表在控制系统中起什么作用，两者关系如何？检测单元完成对各种参数过程的测量，并实现必要的数据处理；仪表单元则是实现各种控制作用的手段和条件，它将检测得到的数据进行运算处理，并通过相应的单元实现对被控变量的调节。
关系：二者紧密相关，相辅相成，是控制系统的重要基础1.2 典型检测仪表控制系统的结构是怎样的，各单元主要起什么作用？被控——检测单元——变送单元——显示单元——操作人员对象——执行单元——调节单元—作用：被控对象：是控制系统的核心检测单元：是控制系统实现控制调节作用的及基础，它完成对所有被控变量的直接测量，也可实现某些参数的间接测量。
变送单元：完成对被测变量信号的转换和传输，其转换结果须符合国际标准的信号制式。
变：将各种参数转变成相应的统一标准信号；送：以供显示或下一步调整控制用。
显示单元：将控制过程中的参数变化被控对象的过渡过程显示和记录下来，供操作人员及时了解控制系统的变化情况。
分为模拟式，数字式，图形式。
调节单元：将来自变送器的测量信号与给定信号相比较，并对由此产生的偏差进行比例积分微分处理后，输出调节信号控制执行器的动作，以实现对不同被测或被控参数的自动调节。
执行单元：是控制系统实施控制策略的执行机构，它负责将调节器的控制输出信号按执行结构的需要产生相应的信号，以驱动执行机构实现被控变量的调节作用。
1.4 什么是仪表的测量范围，上下限和量程彼此有什么关系测量范围：是该仪表按规定的精度进行测量的被测变量的范围。
上下限：测量范围的最小值和最大值。
量程：用来表示仪表测量范围的大小。
关系：量程=测量上限值-测量下限值1.6 什么是仪表的灵敏度和分辨率两者存在什么关系灵敏度是仪表对被测参数变化的灵敏程度。
分辨率是仪表输出能响应和分辨的最小输入量，又称仪表灵敏限。
关系：分辨率是灵敏度的一种反应，一般说仪器的灵敏度高，则分辨率同样也高。
4 温度检测4.1 测温方法及温标4.1.1测温原理及方法原理：通过温度敏感元件与被测对象的热交换，测量相关的物理量，即可确定被测对象的温度。
方法：接触式测温：传热和对流需要较好的热接触由于测量环境特点，对温度敏感元件的结构和性能要求高非接触式测温：热辐射特点：测温响应快，对被测对象干扰小，可测量高温、运动的被测对象。
4.1.2 温标9tF=32+tC5表4-1℃t()=T-273.15k国际温标由定义固定点、内插标准仪器和内插公式三部分组成。
4.2接触式测温4.2.1 热电偶测温1．特点：测温范围宽，性能稳定，有足够的的测量精度，结构简单，动态效应好，输出为电信号，可远传，便于集中监测和自动控制。
2．原理:基于热电效应,即将两种不同的导体或半导体练成闭合回路,当两个接点处的温度不同时、回路中将产生热电势。
3.闭合回路的热电势：温差电势接触电势接触电势的大小取决于两种不同导体的性质和接触点的温度4. T端称为测量端或热端，To端称为参比端或冷端。
热电偶产生热电势的条件：两种不同的导体材料构成回路，两端接点处的温度不同。
（必考）热电势大小只与热电极材料及两端温度有关，与热偶丝的粗细和长短无关。
（必考）热电极材料确定以后，热电势的大小只与温度有关。
5.均质导体定则中间导体定则（中间导体两端温度要相同）中间温度定则 EAB(T,To)=EAB(T,TC)+EAB(TC,To) 热电偶的分度表参比端温度为0℃6.对热电极材料的要求：热电性能稳定，物理化学性能稳定，热电特性呈线性或近似线性，价格便宜掌握S、K型热电偶7.普通型热电偶：热惯性大，对温度变化的响应慢（绝缘管为瓷管）凯装型热电偶：热惯性小，对温度的变化响应快，挠性好，可弯曲，可以安装在狭窄或结构复杂的测量场合。
（绝缘材料为氧化镁或氧化铝粉末，套管材料多为不锈钢）8.热电偶参比端温度的处理：补偿导线法：延长型：化学成分与被补偿的热电偶相同；补偿型：化学成分与被补偿的热电偶不同；参比温度测量计算方法；E（T，0）=E（T，To）+E（To，0）分To等于0 和To不等于0（重点）参比温度恒温法；补偿电桥法4.2.2热电阻测温1.原理：金属导体的热胀冷缩2.优点：可远传、灵敏度高、无需参比温度。
金属热电阻稳定性高、互换性好、精确度高，可以用作基准仪表。
缺点：需要电源激励，有自热现象，影响测量精度。
3.铂热电阻-250℃-650℃，分度号为Pt10（精度高）、Pt100（常用）、Pt1000（灵敏度高）精度高，体积小，测温范围宽，稳定性好，再现性好，但价格贵。
4.铜热电阻-40-150℃，线性好5.热电阻引线方式二线制引线电阻带来的附加误差三线制消除引线电阻影响，提高测量精度四线制用于高精度的温度测量6.热敏电阻正温度系数的热敏电阻：电阻超过一定温度（居里温度）时随温度升高呈阶跃性的增大；负温度系数的热敏电阻：电阻随温度升高哦而减小。
4.3 非接触式测温1.E=εσT4 （全辐射定律）2.辐射测温仪表的组成：光学系统、检测元件、转换电路和信号处理等3.表观温度：亮度温度、辐射温度、比色温度4．4光纤温度传感器1.特点：灵敏度高；电绝缘性好，可适用于强烈电磁干扰、强辐射的恶劣环境；体积小、重量轻、可弯曲；可实现不带电的全光型探头。
2.液晶光纤温度传感器、荧光光纤温度传感器、半导体光纤温度传感器、光纤辐射温度计。
课后习题4.1国际实用温标的作用是什么它主要由哪几部分组成答：作用：由其来统一各国之间的温度计量。
国际温标由定义固定点、内插标准仪器和内插公式4.2热电偶的测温原理和热电偶测温的基本条件是什么？答：原理：基于热点效应即将两种不同的导体或半导体练成闭合回路、当两个接点处的温度不同时、回路中将产生热电势。
基本条件：两种不同的导体材料构成回路、两端接点处的温度不同。
4.3用分度号为S的热电偶测温，其参比端温度为20度，测得热电势E（t，20）=11.30mv，试求被测温度t。
答：因为E(t,20)=E(t,0)+E(0,20)所以E(t,0)=E(t,20)-E(0,20)=E(t,20)+E(20,0)因为E(t,20)=11.30mV E(20,0)=0.113mV所以E(t,0)=11.413mV 即t=115℃4.4用分度号为K的热电偶测温，一直其参比端温度为25度，热端温度为750度，其产生的热电势是多少？答：据题意所知所求电势E（750,25）=E（750,0）-E(25，0)查K型热电偶分度表得E(25，0)= 1.0002mv E（750,0）=31.1082mv 所以，E（750,25）=31.1082-1.0002=30.1080mv4.5在用热电偶测温时为什么要保持参比端温度恒定一般都采用哪些方法答：若参比端温度不能恒定则会给测量带来误差方法：1.补偿导线法：延长型：化学成分与被补偿的热电偶相同；补偿型：化学成分与被补偿的热电偶不同；参比温度测量计算方法；参比温度恒温法；补偿电桥法4.6在热电偶测温电路中采用补偿导线时，应如何接线需要注意哪些问题答：正接正，负接负。
注意的问题：1.型号与极性不能接反2.补偿导线和热电偶相连的两个接点温度要相同，以免造成不必要的误差3.补偿导线要引到温度比较恒定的环境（机械零点补偿）4.不要和强电或其他干扰源，平行走线。
4.7以电桥法测定热电阻的电阻值时，为什么常采用三线制接线方法？答：二线制：传感器电阻变化值与连接导线电阻值共同构成传感器的输出值，由于导线电阻带来的附加误差使实际测量值偏高，用于测量精度要求不高的场合，并且导线的长度不宜过长。
而采用三线制会大大减小引线电阻带来的附加误差，提高精度。
4.8由各种热敏电阻的特性，分析其各适用什么场合？答：正温度系数的热敏电阻：电阻超过一定温度（居里温度）时随温度升高呈阶跃性的增大；适用场合：负温度系数的热敏电阻：电阻随温度升高哦而减小；适用场合：可广泛应用于温度测量、温度补偿、抑制浪涌电流等场合。
4.9分析接触测温方法产生测温误差的原因，在实际应用中有哪些措施克服？答：原因主要包括沿测温元件导热引起的误差和测温元件热辐射所引起的误差等；为了减少误差 ,应注意材料和结构及安装地点的选择 ,并尽可能在测温元件外部加同温屏蔽罩，加强测温传热器与测温物体间的热联系。
4.10辐射测温仪表的基本组成是什么？答：光学系统、检测元件、转换电路和信号处理等部分组成。
4.11辐射测温仪表的表观温度与实际温度有什么关系？答：4.12某单色辐射温度计的有效波长λe=0.9µm，被测物体发射率ελT=0.6，测得亮度温度T L=1100℃，求被测物体实际温度？答：已知普朗克第二常数C2=1.4387×10-2m.k, λe=0.9µm,ελT=0.6, T L=1100℃=1373.5K。
1/TL -1/T=（λ/c2）ln(1/ελT)代入数据得T=1436.55K=1163.05℃4.13光纤温度传感器有什么特点它可以应用于哪些特殊的场合答：特点：灵敏度高；电绝缘性能好，可适用于强烈电磁干扰、强辐射的恶劣环境；体积小、重量轻、可弯曲；可实现不带电的全光型探头等。
适用场合：可适用于强烈电磁干扰、强辐射的恶劣环境5、压力检测5.1压力单位常用单位：帕斯卡、公斤力、毫米水柱（水头）、毫米汞柱1kgf/cm2=0.1Mpa10m水深=1个大气压=1公斤压力5.1.3压力检测的主要方法及分类a、重力平衡方法液柱式压力计负荷式压力计（主要形式为活塞式压力计。
被测压力与加于活塞上的砝码的重量相平衡，将被测压力转换为平衡物的重量来测量。