工程测试试卷

材研1503 吴斌学号 22652085204039

南京工业大学现代工程测试技术练习题

一、填充题（24%）

１、测量变化的压力时，为了减少误差，提高精度，希望测压传感器的时间常数＿减小＿＿＿＿。

２、随机误差和系统误差的本质区别是系统误差是测量系统的精度误差，是固定的不变的，随机误差是由于其他原因偶热发生的误差。是随机的，偶然的。

３、通常主要误差来源有仪表误差、使用误差、人身误差、环境误差等。

４、y=92784.2389±0.00594243 时 y 有_ 13 ____位有效数字.

５、任何测试装置的精度主要以＿＿＿＿准确度＿＿＿和＿＿＿＿＿精密度＿＿表征，相对应的误差为＿＿＿系统误差＿＿＿＿和＿＿随机误差＿＿＿＿＿。

６、光电效应主要有外光电效应、内光电效应和光生伏特效应三类，与之相对应的光电器件为光电管、光电倍增管、光敏电阻、光电池、光敏二极管、光敏三极管等。

７、根据电容传感器的原理,通过改它的几何尺寸，＿介质性质＿＿或＿＿介质数量＿＿＿，可将被测量转变为电容值的变化。因此电容传感器可分为＿极矩变化型＿＿＿＿＿＿、＿＿面积变化型＿＿＿＿＿、和＿＿＿介质变化型＿＿＿三类。

８、用五孔探针测量三维流场时转动刻度盘使P4 =P5 是为了___使气流速度矢量位于1、2、3孔平面内，这样可以根据探针转过的角度得到α角______。

9、测量气体温度，当气流速度超过0.2马赫时，必须考虑动温的影响。

二、是非题（正确√，错误×）8%

１、一般情况下测量装置的准确度越高，其测量范围越大。（×）

２、对观测数据进行线性回归时，X、Y之间的关系是函数关系（√）

３、数据采集系统中SHA的孔径时间就是模数转换器的转换时间。（×）

４、测量１1个数据，计算得ｘ＝36.4965，ｓ＝0.0215，查表得置信系数ｋ＝2.201，结果表示为：

36.49±0.01。（√）

５、一个10位二进制的AD转换器的分辨率优于0.10%。（√）

６、量程1000kPa的压力表，最大误差在20kPa处，误差为-4.66 kPa的压力表达到了0.5级表

的要求。 （ × ） 7、测量气体温度时，若气速为51m/s ，需要考虑动温的影响 （ × ） 8、光伏电池利用内光电效应的原理工作。 （ √ ）

三、多项选择（正确的填入＿＿＿，如ａ，ｂ，ｃ）（10 %）

1、现有金属应变和半导体应变的称重传感器，＿ad ＿＿＿＿＿。

ａ、金属应变的可称大重量； ｂ、半导体应变的可称大重量； ｃ、同量程时半导体应变的频率响应差； ｄ、同量程时半导体应变的输出大。

2、在数据采集系统的输入信号中，含有大于采样频率ｆc 的频率分量，若没有滤波器。 acd ａ、可以采集到高于ｆc/2的频率信息； ｂ、可以采集到低于ｆc/2的频率信息；

ｃ、可以采集到高于ｆc 的频率信息； d 、频率高于ｆc/2的频率分量会给系统带来额外误差。

３、在标准条件下测试所得到得数据用下述那些误差公式计算基本误差＿abcd ＿＿＿＿＿＿ ａ、最大满度相对误差； ｂ、最大实际相对误差； ｃ、最大标称相对误差；

ｄ、最大额定相对误差； ｅ、最大标准误差。

四、有电阻Ｒ１＝１5Ｋ，Ｒ２＝３0Ｋ，相对误差分别为1.5％和1％。试求：１）串联后的总误差; 2）串联后的总误差要求小于1 ％，选各电阻精度； 3）并联后的总误差. （14%）

1）串联时

r 串1530

=(

1.5%1%)1%15301530

±?+?=±++ ΔR 串=45×1%=0.45K 总电阻：45±1%

2）ΔXmax ≤ΔR 串×1%=45×1%=0.45 精度等级=max ·100%0.45?100

=14545

X Δ≤

3）并联时

解得r 并=±1.33% R 并=10k ΔR 并=±1.33%×10K=±0.133K

五、测定某温度，已知理论标准偏差1.3℃，若给定α=0.01，要求置信限不大于0.45℃，问需测几次？若给定置信限0.23℃，在上面的测量次数下求其可靠性。(10% )

{}

m 1=0.99X P X CS α-=-≤

C=2.58

0.450.1742.58X S =

=℃

/ 1.3/

0.1747.47

n=56

X S S == 0.23

1.3220.174

C =

= {}

m X P X CS -=≤0.82

六、对某物理量做了6次等精度测量，结果分别为24.5，25.1，24.8，25.3，25.7，24.9。对测试结果做等精度测量数据处理。（13%）（K(0.05,6)=3.04，λ(0.05,6)=1.82 .并参见上表）（14%）

1）将测量结果按先后顺序列出表格 2）求出算数平均值

X

X =

n

i

i=1

n

X

∑=25.05

3）算出相应的残差 4）经计算随机误差

1

0n

i

i V

==∑

5)计算标准误差 S =

=0.418

根据拉依达准则 3S=1.254 与各Vi 相比 系统无坏值

格拉布准则 n=6 α=0.05，查表得λ（α，n ）=λ（0.05,6）=1.82，S ·λ=0.76076 大于各Vi 没有超限

6）检查系统误差

阿贝-赫梅准则 A=|∑ViVi+1|=0.0375 22(0.418)==0.391＞A ，无周期性系误差

7）求算术均值的标准误差

0.187

X S =

== 8）求置信系数、置信限

对于平均值一般置信概率取0.95 查表 n-1=5 Kt=2.5706 置信限 KtSx=2.5706*0.187=0.4807022=0.481 9) 写出测量物理量的表达式 Y=t x X K S ±=25.05±0.48

七、简述接触法气体温度测量时辐射对测量造成的影响及解决途径。（10% ） 设与测温元件换热的周围物体的一个温度为T w 的等效壁面，在气体不参与辐射换热的情况下，达到稳态时：

441

()f w t t T T h

εσ-=-

在T w ＜1/2T 时，可近似用T 4代替（T 4-T 4 w ）。当T w =1/2T 时，这种近似代替的误差并为 1/16（约0.06）。若辐射误差占总误差的0.15，则这种代替引起的误差为0.15×0.06=0.9。

被测气体的温度不高时，辐射误差可以忽略不计。当被测气体的温度达到300左右时，就需要考虑辐射引起的误差。当被测气体的温度达到600℃以上时，则必须采取措施减少热电偶装置和周围物体的换热，否则有可能出现大的误差。

为了减少辐射误差，可采取下列措施：

(1)热电偶装置和周围壁面间加装加热罩。装遮热罩后，热电偶仅与遮热罩进行辐射交换，而遮热罩的温度比壁面温度提高很多，故热电偶的辐射误差将减小很多。

(2)高温气体和热电偶装置间的对流换热系数h 愈大，辐射换热相对愈小，因此热电偶装置应该放置在气流流过较大的地方，或用抽气热电偶来提高气流和热电偶的对流换热系数。

(3)减小热电偶装置表面的发射率。对于带护套的热电偶装置，应采用外壁光滑的套管，使用中也需要经常保持光洁，耐热合金钢的发射率比陶瓷管小的多。在条件许可时应该优先选用抛光的耐热合金钢套管，或者直接把裸露的铂铑－铂热电偶放在高温气流中测量。铂铑，铂两种材料在1500℃左右时的发射率仅为0.2～0.3，而陶瓷管一般为0.8～0.9，因此，前者的误差要小的多。

(4)采用专用测温装置，如组装热电偶，抽气热电偶以及音速热电偶装置。此外，尽可能使用裸丝热电偶以减小辐射增加与气流的热交换，通过上面的公式进行补偿也可以解决部分问题。

八、什么是基本误差，如何根据基本误差选择测量仪表。（10%）

测量仪表的基本误差标志指示值与被测量真实值之间可能的最大差别，一般用相对百分误差表示，即max

max min

·100%A X A A δ?=

- A max 为仪表标尺的上限值，A min 为仪表标尺的下限值，A max -A min

表示仪表的量程，?X max 为测量仪表的指示值与被测量真值之间的最大绝对误差，由于真值无法求得，而以标准仪表的指示值近似作为被测量真值。即为测量仪表与标准仪表之间的最大绝对误差。一般情况下，测量值小于量程上限值，但测量值的最大绝对误差仍然是该仪表的最大绝对误差。因此，测量值越接近于量程上限值的最大相对误差越小，反之则最大相对误差越大。所以，选用测量仪表时应尽量能使被测值在仪表量程的2/3附近。仪表的基本误差是一定温度，电压等环境条件下，通过与标准仪表相比较而确定的。如果仪表的使用条件与规定条件不同，测量结果的误差就可能超过基本误差，超出的这部分误差称为附加误差，使用时应该注意。