自动检测技术（第二版王化祥）复习题答案

自动检测技术（第二版王化祥）复习题 答案 八年级地理上册填图题岩土工程勘察试题省略号的作用及举例应急救援安全知识车间5s试题及答案 检测仪表复习题 第一章: 1、检测的概念是什么, , 检测是指在各类生产、科研、试验及服务等各个领域为及时获得被测、被控对象的有关 信息而实时或非实时地对一些参量进行定性检查和定量测量。 2、 检测系统的静态特性和动态特性分别是什么, 静态特性:即输入量和输出量不随时间变化或变化缓慢时，输出与输入之间的关系，可用代数方程表示 动态特性:即输入量和输出量随时间迅速变化时，输出与输入的关系，可用微分方程表示 3、 什么是线性度,列出线性拟合常用的方法。 理想的测量系统，其静态特性曲线是一条直线，但是实际测量系统的输入输出曲线往往不是直线。线性度就是反映测量系统实际输出、输入关系曲线与据此拟合的理想直线 y(x)=a0+a1x 的偏离程度。通常用最大非线性引用误差来表示: Y,max,,，100%L YF.S式中 ——线性度; ,L ——校准曲线与拟合直线之间的最大偏差; ,Ymax Y ——以拟合直线方程计算得到的满量程输出值。 FS. 常用的拟合直线方法包括:端基法，最小二乘法等等，对应的线性度也称之为端基线性度，最小二乘线性度。 4、 测量仪表的范围及量程有何区别, 量程是最大值减去最小值，是一个定值; 范围是在最小值和最大值之间变化，是一个数据段 5、 仪表的相对误差与引用误差的定义是什么, 相对误差:检测系统测量值的绝对误差?x与被测参量真值X0的比值，称为检测系统测量(示 ,x值)的相对误差r，常用百分数表示，即 r,，100%Δx ——绝对误差，χ0——约定真值 x0 用相对误差通常比用绝对误差更能说明不同测量的精确程度，一般来说相对误差值小，其测量精度就高。 引用误差:测系统测量值的绝对误差?x与系统量程L之比值，称为检测系统测量值的引用 x,x,x误差δ。引用误差δ通常仍以百分数表示 0,,，100%,，100%δmax——最大引用误差L——仪表量程 标尺上限值,标尺下限值L最大引用(相对百分)误差是检测系统基本误差的主要形式，故也常称为检测系统的基本误差。它是检测系统的最主要质量指标，能很好地表征检测系统的测量精度。 6、如何根据相对误差合理选择仪表, 用1μm测长仪测量0.01m长的工件，其绝对误差0.0006m，但用来测量1m长的工件，其绝对误差为0.0105m。 ,,64rl,,,，,，/0.610/0.010.6101前者的相对误差为 ,,65rl,,,，,，/10.510/11.1102后者的相对误差为 用绝对误差不便于比较不同量值、不同单位、不同物理量等的准确度。 用相对误差通常比用绝对误差更能说明不同测量的精确程度，一般来说相对误差值小，其测量精度就高。 7、如何确定仪表的精度等级, 小结:在确定一个仪表的精度等级时，要求仪表的允许误差应该大于或等于仪表校验时所得到的最大引用误差;而根据工艺要求来选择仪表的精度等级时，仪表的允许误差应该小于或等于工艺上所允许的最大引用误差。 例2:某台测温仪表的工作范围为0~500?，工艺要求测温时测量误差不超过?4?，试问如何选择仪表的精度等级才能满足要求, 4,,,，100%,,0.8% 解 根据工艺要求，仪表的最大引用误差为 max500,0应选择0.5级的仪表才能满足要求 例1:有两台测温仪表，它们的测温范围分别为0~100?和100~300?，校验表时得到它们的最大绝对误差均为2?，试确定这两台仪表的精度等级。 解 这两台仪表的最大引用误差分别为 2,,，100%,2%1 100,0 2,,，100%,1%2 300,100 一台仪表的精度等级为2.5级，而另一台仪表的精度等级为1级。 8、 迟滞是什么,与仪表的精度关系如何, 迟滞是指在相同工作条件下作测量范围时，在同一次校准中对应同一输入量的正行程和反行程其输出间的最大偏差。其数值用最大偏差或最大偏差的一半与满量程输出值的百分比表示 ,H max,,，100%H YF.S 在多次重复测量时,应以正、反程输出量平均值间的最大迟滞差值来计算。 迟滞误差通常是由于弹性元件、磁性元件以及摩擦、间隙等原因所产生，一般需通过具体实测才能确定。其值越小，仪表的重复性和稳定性越好。应当注意，仪表的迟滞误差不能超过仪表引用误差，否则应当检修。 ?δmax ,H 例3:有一只测温范围为0,600?的测温仪表，用 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 温度计校验该表时，校验点选为300?，当温度从0,300?变化时，示值为295?，当由600,300?变化时，示值为305?，问若该测温仪表精度为1.5级是否满足要求, 解:据已知条件，δmax,1.5%, 305,295 ,,，100%,1.67%H 600,0 ? > δmax ? 此仪表不满足要求 9、 什么是仪表的灵敏度、灵敏限以及分辨率 ,y,,灵敏度:灵敏度是指测量系统在静态测量时，输出量的增量与输入量的增量之比: Klim,,,,x,0x,,,灵敏限:灵敏阈又叫失灵区、死区、钝感区、阈值等。它指检测系统在量程零点(或起始点)处能引起输出量发生可视性变化的最小输入量。(规定:仪表的灵敏阈数值不大于仪表允许误差绝对值的一半。) 分辨力:能引起输出量发生变化时输入量的最小变化量称为检测系统的分辨力。它反映了数字仪表能够检测到的被测参数中最小变化的能力。 10 、一阶检测系统的动态特性如何表达, 不论是电学、力学或热工测量系统，其一阶系统的运动微分方程最终都可化成如下通式表示: Ysk ，， Hs,,，，上述一阶系统的传递函数表达式为: Xss1,，，，, ----时间常数 dyt，，,，,ytkxt，，，， dxt，， K----静态灵敏度 第二章 测量误差及数据处理 1、 根据误差的性质将其分为几类, 系统误差:测量误差不变或按规律变化 随机误差:测量误差的大小与符号均无规律变化 粗大误差:显然与事实不相符的误差 2、 什么叫做系统误差、随机误差、粗大误差, 3、 随机误差具有什么样的分布特征, 随机误差是由没有规律的大量微小因素共同作 用所产生的结果，因而不易掌握，难以消除。 但其概率分布通常服从一定的统计规律。 4、 系统误差有什么特点,分为哪几类, 测量误差具有规律性，其产生原因一般可通过实验和分析研究确定与消除。 (1)恒差系统误差,(2) 变差系统误差:线性变化的系统误差，周期变化的系统误差 ，复 杂规律变化的系统误差 5、 减少或消除系统误差可采用那些方法, 针对产生系统误差的主要原因采取对应措施 采用修正方法减小恒差系统误差 采用交叉读数法减小线性系统误差 采用半周期法减小周期性系统误差 6、 粗大误差可采用何种方法判别, 拉伊达(又译为莱因达)准则，格拉布斯(Grubbs)准则 7、 什么是拉伊达准则, 拉伊达准则是依据对于服从正态分布的等精度测量，其某次测量误差|?X | 大于3σ的可 能性仅为0.27%。因此，把测量误差大于标准误差σ(或其估计值)3倍都作为测量坏值予 舍弃。 剔除坏值后，剩余测量数据还应继续计算3σ和各|?X | ，按3σ原则继续计算、 判断和剔除其它坏值，直至不再有符合3σ原则的坏值为止。 8、 压力的定义及表示方法,表压力、真空度、大气压力之间有什么关系, 压力是垂直而均匀地作用在单位面积上的力，即物理学中常称的压强。 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 上，习惯把压强 称为压力。由此定义，压力可表示为 p,FS 式中 p—压力; F—垂直作用力;S—受力面积。 压力的表示方式: , 绝对压力(Pa) :物体所受的实际压力。 , 表压力(P) : 高于大气压的绝对压力与大气压力P0之差，即 PPP,,a0 , 真空度(Ph): 大气压与低于大气压的绝对压力之差，有时也称负压，即 PPP,,ha0 表压 大气压力 负压力 绝对压力 绝对零压力 各种压力表示法的关系 9、 弹性式压力计的测压原理以及常用的弹性元件有哪些, 弹性式压力检测是用弹性元件作为压力敏感元件把压力转换成弹性元件位移的一种检测方法。弹性压力计的基本构成如图所示。 P变换放大弹性元件指示机构 机构 调整机构 弹性压力计组成框图 常用的弹性元件:弹簧管，波纹管，膜片，膜盒 10、 保证弹性式压力计测压精度的条件是什么, 1.A不变，X较小 弹簧管:2,3mm，膜片:0.2~0.3mm 2.复杂结构,尽量采用闭环负反馈,且放大倍数足够大。 ?y=K ( X – Xf ) Xf = β y, 当 K ? 而 y是有限值 ? (X – Xf) 0，即X?Xf，则X, β y ，变换得 y, 1/βX 11、 弹簧管压力计的测压原理, 当开口端通入被测压力后, 非圆横截面在压力p作用下将趋向圆形, 并使弹簧管有伸直的趋势而产生力矩, 其结果使弹簧管的自由端产生位移, 同时改变中心角。 12、 什么是霍尔效应、应变效应、压阻效应、压电效应。 霍尔效应:把一块霍尔元件置于均匀磁场中，并使霍尔片与磁感应强度B的方向垂直，在沿着霍尔片的左右两个纵向端面上通入恒定的控制电流I，则会在霍尔片的两个横向端面之间形成电位差VH，此电位差称为霍尔电势。 应变效应:导体在产生机械变形时，电阻要发生变化，即当它拉伸时，电阻值要增大;受到 ,dRddL压缩时，电阻值减小。这种现象就是所谓的应变效应。 ,，(12)，, RL, 压阻效应:单晶硅材料在受到应力作用后，其电阻率发生明显变化，这种现象被称为压阻效 ,dRd应。电阻相对变化量: ，，,，1，2,, R, 压电效应:某些电介质沿着某一个方向受力而发生机械变形(压缩或伸长)时，其内部将发生极化现象，而在其某些表面上会产生电荷。当外力去掉后，它又会重新回到不带电的状态，此现象称为“压电效应”。 13、 应变效应与压阻效应的相同点与不同点是什么, 14、 应变筒式压力计为什么要接成电桥的形式, 原理: 在被测压力的作用下，圆筒发生应变，通过粘贴在弹性筒表面的电阻应变片把应变转换成电压输出， 15、 压力表的选用原则及选用步骤分别是什么, 压力仪表的选用要在满足工艺要求的前提下，本着节约的原则进行合理选用。 包括三个步骤:a 仪表的量程选择;b 仪表的精度选择;c 仪表类型选择。 第三章 温度测量 1、温标是什么,其发展经历了几个阶段,其中国际实用温标规定了哪些内容, 目前尚难以直接测量物体内部的分子动能，为了保证温度量值的准确和利于传递，需要建立一个衡量温度的统一标准尺度，即温标。 经验温标，热力学温标，绝对气体温标，国际实用温标和国际温标 温标经历了一个逐渐发展，不断修改和完善的渐进过程 国际实用温标和国际温标 IPTS一90温标 重申国际实用温标单位仍为K; 热力学温度(T)与摄氏温度(t)之间的换算关系: T = t + 273.15; 2、 热电效应的定义。回路中的热电势由哪两部分组成, 热电效应:P111 包括接触电势，温差电势 3、 热电偶测温回路定律及证明、应用。 4、 常用的标准化热电偶的名称、分度号以及主要特点, a. 铂铑10一铂热电偶(分度号:S) 由直径为0.5mm以下的铂铑合金丝(铂90,，铑10,)和纯铂丝制成。属贵金属热电偶。 , 具有较高的复制精度，且测量准确度较高，可用于精密温度测量。 , S型热电偶在氧化性或中性介质中具有较高的物理化学稳定性，在1300?以下范围 内可长时间使用。 , 主要缺点: , 金属材料的价格昂贵; , 热电势小，而且热电特性曲线非线性较大; , 在高温时易受还原性气体所发出的蒸气和金属蒸气的侵害而变质，失去测量准确度。 b. 铂铑30一铂铑6热电偶(B型) , 具有S型热电偶的各种特点。 , 两个热电极都是铂铑合金，提高了抗污染能力，其长期使用温度可达1600?。 主要缺点: 热电势很小(在所有标准化热电偶中热电势为最小)，当t?50?，热电势小于3μV，因此在测量高温时基本可不考虑自由端的温度补偿。 c. 镍铬一镍硅热电偶(K型) 使用十分广泛的贱金属热电偶，热电丝直径一般为1.2,2.5mm。 , 热电极材料具有较好的高温抗氧化性，可在氧化性或中性介质中长时间地测量 900?以下的温度。 , K型热电偶具有复现性好，产生的热电势大，而且线性好，价格便宜等优点; , 测量精度偏低，但完全能满足一般工业测量要求。 , 主要缺点: , 不宜用于还原性介质中，热电极会很快受到腐蚀，在还原性介质中应用，只能用于 测量500?以下的温度。 d. 镍铬一铜镍合金热电偶(E型) (镍铬一康铜热电偶) , 热电势大，在所有标准化热电偶中为最大，可测量微小变化的温度。 , 对于高湿度气体的腐蚀不甚灵敏，宜在我国南方地区使用或湿度环境较高的纺织工 业中使用。 缺点:负极(铜镍合金)难于加工，热电均匀性比较差，不能用于还原性介质中。 e.铜—康铜热电偶，分度号T 热电偶的热电势略高于镍铬-镍硅热电偶，约为43μV/?。复现性好，稳定性好，精度高，价格便宜。缺点是铜易氧化，广泛用于20K,473K的低温实验室测量中。 f.铁—康铜热电偶，分度号J 灵敏度高，约为53μV/?，线性度好，价格便宜，可在800?以下的还原介质中使用。主要缺点是铁极易氧化，采用发蓝处理后可提高抗锈蚀能力。 5、 热电偶冷端温度处理的方法有哪几种, 冰点法，热电势修正法，冷端补偿法，补偿导线法 6、 热电偶串联及并联的连线方法及各自特点是什么,(P122) 热电偶并联:正极与正极相连，负极与负极相连，用来测平均温度 热电偶串联:首尾相接， 7、 热电阻的测温原理是什么, 金属导体或半导体的电阻值随温度变化。 电阻值的变化 ? 电信号 ? 测温 8、 常用的金属热电阻有哪几种,分度号有什么, 铂热电阻;Pt100,Pt10 铜热电阻:Cu100，Cu10 9、 热电阻为什么要采用三线制的连线方法,(P133) 10、辐射式温度计测温的理论依据是什么, 辐射测温的两个物理基础:普朗克(Ptanck)热辐射定律，斯蒂潘一玻耳兹曼(Stefan—Boltzmann)定律 1)普朗克(Ptanck)热辐射定律 绝对黑体的光谱辐射亮度L(λ,T)与其波长λ、热力学温度T的关系: , 2)斯蒂潘一玻耳兹曼(Stefan—Boltzmann)定律 绝对黑体总的辐出度或亮度与其热力学温度的四次方成 正比: 11、 光学高温计是如何进行工作的,(P148) 红色单色光，0.66土0.01μm 的单一波长 物体光谱辐射亮度Lλ , 标准光源光谱辐射亮度 ? 比较 ? 温度 12、 什么是亮度温度、辐射温度、比色温度, 亮度温度:定义:在波长为λ、温度为T时，某物体的辐射亮度L 与温度为TL的绝对黑体的亮度L0λ相等，则称TL为这个物体 在波长为λ时的亮度温度。 辐射温度: 比色温度定义:绝对黑体辐射的两个波长λ1和λ2的亮度 比等于被测辐射体在相应波长下的亮度比时，绝对黑体的温 度就称为被测辐射体的比色温度。 13、 热电偶测温的计算。 用镍铬—镍硅K型热电偶测量炉温，当冷端温度T1=30?时，测得热电势E(T,T1)=39.17mv，求实际炉温。 解答:由T1=30? 查分度表得E(30,0)=1.2mv，根据中间温度定律得: E(T,0)=E(T,30)+E(30,0)= 39.17+1.2 = 40.37(mv) 则查表得炉温T=976?。 ,例,:用K型热电偶测炉温，测得参比端温度t1,38?，测得测量端和冷端间的热电动势E(t,38),29.90mV，求实际炉温。 ,解,:由K型分度表查得E(38,0),1.53 mV， 则 E(t,0),E(t,t1)+ E(t1,0) ,29.90 +1.53 =31.43 mV 查K型分度表，31.43 mV ? 755? 讨论: 若参比端不作修正 则 E(t,38 ),29.90 mV 查K型分度表, 29.90 mV ? 718? 755?, 718? ,37? 相对误差 ? 5% 第四章 流量测量 1、 瞬时流量和累积流量的定义是什么, 瞬时流量:单位时间内流体(气体、液体或固体颗粒等)流经管道或设备某处横截面的数量)。 累积流量:在一段时间内流过管道横截面的流体总量 2、 如何分类流量测量仪表,(P166) 容积式流量计，速度流量计，差压式流量计，质量流量计 3、椭圆齿轮式流量计工作原理是什么,有什么特点, 椭圆齿轮每旋转一周，流量计将排出4个半月形(测量室)体积的流体(4V) 累积流量: Q = 4NV N:转数 单位时间内的流量: qV = 4nv n:转速 4、浮子式流量计的科学命名是什么,和差压式流量计工作原理有何区别,适用于何种场合的流量测量, 恒压降变截面流量计，区别:节流元件前后差压不变，面积变化 5、标准节流装置有哪些,标准孔板的取压方式有哪几种, 装置:标准孔板，标准喷嘴和文丘里管 取压方式:理论取压、角接取压、法兰取压、径距取压、损失取压 6、电磁流量计的测量原理是什么,为什么采用交流磁场而不采用直流磁场, 法拉第电磁感应定律，导体作切割磁力线运动时会感应电势。 7、电磁流量计使用中出现的干扰有哪些,怎样克服,(P199) 正交干扰: 同相干扰: 16、 电磁流量计适用于何种流量测量, 适用于含有颗粒、悬浮物等流体，以及腐蚀性介质; 流量测量范围大，测量精度为0.5-1.5级; 对直管段要求不高; 电磁流量计的输出与流量呈线性关系。 反应迅速，可以测量脉动流量。 17、 涡轮流量计测量原理是什么,适用于何种流量的测量, 原理:在—定范围内，涡轮的转速与流体的平均流速成正比。 适用:测量精度要求高、流量变化快的场合，还用作标定其他流量的标准仪表。 18、 涡街流量计的测量原理是什么, 在流动的流体中放置一根非流线型柱形体(如三角柱、圆 柱等)，称之为漩涡发生体。当流体沿漩涡发生体绕流时，会在漩涡发生体下游产生如图所示不对称但有规律的交替漩涡列，这就是所谓的卡门涡街。 19、 涡街流量计中如何检测漩涡发生频率,举出两种方法, 流体在下侧产生漩涡，下侧压力 > 上侧压力 流体在上侧产生漩涡，上侧压力 > 下侧压力 圆柱体涡街检测器原理图:交替压力变化 ， 流体脉动流动 ， 电阻丝交替冷却 ， 阻值改变 ， 脉冲信号 三角柱体涡街检测器原理图 : 交替压力变化 ， 流体脉动流动 ， 电阻交替冷却 ， 阻值改变 ， 桥路电压改变 13、科氏力式质量流量计的测量原理是什么,(P230) 流体在振动管中流动 ， 科里奥利力 ， 质量流量成正比 14、间接式质量流量测量有哪几种方法，分别是什么, 三种:节流式流量计与密度计的组合;体积流量计与密度计的组合;体积流量计与体积流量计的组合。 第五章 物位测量 1、 物位测量的目的是什么, 确定容器(设备)中介质的储存量，保证生产过程物料供应和平衡; 检测工艺设备中介质物位，为工业控制提供必要的依据数据，保证生产过程的正常运行; 检测料罐储量，为经济核算提供必要的数据; 检测储罐液位，保证设备安全。 2、 物位测量可采用哪些方法 直读式，静压式，浮力式，机械式，电气式，声学式，射线式，光学式 3、浮力法测液位分为哪两类,有何区别,每一类分别举出一到两种仪表 利用漂浮于液面上的浮子，或者部分浸没于液体中的物质的浮力随液位而变化来检测液位 前者称为恒浮力法，后者称变浮力法， 恒浮式液位计:主要包括浮标式、浮球式、浮顶式和翻板式等。 变浮力式液位计: 主要指浮(沉)筒式液位计 应用于液位检测。 3、 浮筒式液位计的测量原理是什么, 检测原理:力平衡原理 分析:受力: 浮筒重力(mg)、 弹性力(Cx0)平衡关系 mg = Cx0 C:弹簧的刚度; x0:弹簧由于浮筒重力而产生的位移 A5、压力式液位计的测量原理是什么, 一.检测原理 H 将物位变化转换为静压变化 A:实际液面， B B:零液位， 静压法液位测量原理 H:液柱高度， 根据流体静力学原理，A、B两点的压力差为: ,,,,pppHg,BA pA、pB:A点、B点的静压。 若被测对象为敞口容器，则pA为大气压p0，上式变为 ,,,,pppHg,B0?p:B点的表压力(敞口容器) 6、 压力式液位计在什么情况下需要进行正、负迁移,正负迁移的实质是什么,如何 判断正负迁移, 由于安装和介质特性引入了附加静压，零液位时变送器感受非零输入，仪表输出非零。 , 量程迁移作用:使变送器在只受附加静压(静压差)作用时输出为“零”。 ? 量程迁移的种类: ? 无迁移: 无附加静压差 ? 正迁移: 附加静压力作用于变送器的正压室(正压室受压大于负压室)。 ? 负迁移: 附加静压力作用于变送器的负压室(负压室受压大于正压室)。 7、电容式液位计的测量原理是什么,检测电容的方法有哪些, 电容式液位计利用液位高低变化影响电容器电容量大小的原理进行测量。 改变。 导电液体的液位测量，非导电体液位测量，电桥充放电测量 8、 超声波式物位计的测量原理分别是什么, 利用声波的界面反射特性，通过计测传播时间获得物位信号 测量时由置于容器底部的超声波探头向液面与气体的分界面发射超声波，经过时间t后，便 可接收到从界面反射回来的回波信号。描述式: 1Hvt,V----超声波在液体中的传播速度 2 H ----从探头至界面的距离(被测介质物位高度) T ----超声波从探头发射至液面反射回来的时间