传感器课后习题答案

《传感器课后习题答案》由会员分享，可在线阅读，更多相关《传感器课后习题答案（29页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、第一章 传感与检测技术的理论基础1 什么是测 量值的绝对误 差、相对误差 、引用误差？答：某量 值的测得值和 真值之差称为 绝对误差。 相对误差 有实际相对误 差和标称相对 误差两种表示 方法 。 实际相对 误差是绝对误 差与被测量的真 值之比；标称 相对误差是绝 对误差与测得 值之比。 引用误差 是仪表中通用 的一种误差表 示方法 ， 也用相对 误差表示 ， 它是相对 于仪表满量程的一种 误差 。 引用误差 是绝对误差 （ 在仪表中 指的是某一刻 度点的示值误 差 ） 与仪表的 量程之比。2 什么是测 量误差？测量 误差有几种表 示方法？它们 通常应用在什 么场合？答：测量 误差是测得值 与

2、被测量的真 值之差。测量误差 可用绝对误差 和相对误差表 示 ,引用误差 也是相对误差 的一种表示方 法。在实际测 量中，有时要 用到修正值， 而修正值是与 绝对误差大小 相等符号相反 的值 。 在计算相对 误差时也必须 知道绝对误差 的大小才能计 算。 采用绝对 误差难以评定 测量精度的高 低，而采用相 对误差比较客 观地反映测量 精度。引用误差 是仪表中应用 的一种相对误 差，仪表的精 度是用引用误 差表示的。3 用 测 量 范 围 为 -50 +150kPa的 压 力 传 感 器 测 量 140kPa压 力 时 ， 传 感 器 测 得 示 值 为142kPa，求该示 值的绝对误差 、实际

3、相对误 差、标称相对 误差和引用误 差。解：绝对 误差 2140142 = kPa实际相对 误差 %43.1%100140140142 =标称相对 误差 %41.1%100142140142 =引用误差 %1%10050150 140142 = ）（4 什 么 是 随 机 误 差 ？ 随 机 误 差 产 生 的 原 因 是 什 么 ？ 如 何 减 小 随 机 误 差 对 测 量 结 果 的 影响？答 ： 在同一测 量条件下 ， 多次测量 同一被测量时 ， 其绝对值 和符号以不可 预定方式变化 着的误差称为 随机误差。 随机误差 是由很多不便 掌握或暂时未 能掌握的微小 因素 （ 测量装置 方面

4、的因素 、 环境方面的因素 、人员方面的 因素 ） ，如电磁 场的微变，零 件的摩擦、间 隙，热起伏， 空气扰动，气压及湿 度的变化，测 量人员感觉器 官的生理变化 等，对测量值 的综合影响所 造成的。对于测量 列中的某一个 测得值来说 ， 随机误差 的出现具有随 机性 ， 即误差的 大小和符号是不能预 知的 ， 但当测量 次数增大 ， 随机误差 又具有统计的 规律性 ， 测量次数 越多 ， 这种规律性表现 得越明显 。 所以一般 可以通过增加 测量次数估计 随机误差可能 出现的大小 ， 从而减少随机误 差对测量结果 的影响。 5 什 么 是系 统 误差 ？ 系 统误 差 可分 哪 几 类？

5、系 统误 差 有 哪些 检 验方 法 ？ 如何 减 小和 消 除系统误差 ？答： 在同一测 量条件下，多 次测量同一量 值时，绝对值 和符号保持不 变，或在条件 改变时 ，按一定规 律变化的误差 称为系统误差 。 系统误差 可分为恒值 （ 定值 ） 系统误差 和变值系统误 差 。 误差的 绝对值和 符号已确定的系统误差 称为 恒值（定 值）系统误差 ； 绝对值和 符号变化的系 统误差称为 变值系统 误差 ， 变值系统误 差又可分为线 性系统误差、 周期性系统误 差和复杂规律 系统误差等。在测量过 程中形成系统 误差的因素是 复杂的 ， 通常人们 难于查明所有 的系统误差 ， 发现系统误差 必须

6、根据具体 测量过程和测 量仪器进行全 面的仔细的分 析 ， 这是一件 困难而又复杂的工作 ， 目前还没 有能够适用于 发现各种系统 误差的普遍方 法 ， 只是介绍 一些发现系统 误差的一般方 法 。 如实验对 比法 、 残余误差 观察法 ， 还有准则 检查法如马利 科夫判据和阿 贝检验法等。 由于系统 误差的复杂性 ，所以必须进 行分析比较， 尽可能的找出 产生系统误差 的因素 ，从而减小 和消除系统误 差。 1.从产生误 差根源上消除 系统误差； 2.用修正方 法消除系统误差的影响 ； 3.在测量系 统中采用补偿 措施； 4.可用实时 反馈修正的办 法，来消除复 杂的变化系统误 差。 6 什

7、么是粗 大误差？如何 判断测量数据 中存在粗大误 差？答 ： 超出在规 定条件下预期 的误差称为粗 大误差 ， 粗大误差 又称疏忽误差 。 此误差值 较大，明显 歪曲测量结果 。在判别某 个测得值是否 含有粗大误差 时 ， 要特别慎 重 ， 应作充分 的分析和研究 ， 并根据判别 准则 予以 确定。 通常 用来 判断粗 大误 差的 准则有 ： 3准则 （莱 以特 准则 ） ；肖 维勒 准则；格拉 布斯准则。 7 什么是直 接测量、间接 测量和组合测 量？答 ： 在使用仪 表或传感器进 行测量时 ， 测得值直 接与标准量进 行比较 ， 不需要经 过任何运算 ，直接得到 被测量，这种 测量方法称为

8、 直接测量。在 使用 仪表 或传 感 器进 行测 量时 ， 首先 对与 测量 有 确定 函数 关系 的 几个 量进 行直 接 测量，将直 接测得值代入 函数关系式， 经过计算得到 所需要的结果 ，这种测量称 为间接测量 。若被测量 必须经过求解 联立方程组求 得 ， 如 ： 有若干个 被测量 y1， y2， ， ， ym ， 直接测得值为 ,x,x,x n21 把被测量 与测得值之间 的函数关系列 成方程组，即=)y,y,y(fx)y,y,y(fx )y,y,y(fxm21nnm2122m2111 （ 1-6）方程组中 方程的个数 n要大于被 测量 y的个数 m， 用最小二 乘法求出被测 量的

9、数值 ， 这种测量方法称 为组合测量。 8 标准差有 几种表示形式 ？如何计算？ 分别说明它们 的含义。答：标准 偏差简称标准 差，有标准差 、标准差 的估计值 s及算术平 均值的标准差 x。标准差 的计算公 式 = n n22221 + nni i= 1 2 ( n )式中 i为测得值 与被测量的真 值之差。标准差的 估计值 s的计算公 式 112= =nvni is式中 iv为残余误 差，是测得值 与算术平均值 之差，该式又 称为贝塞尔公 式。算术平均 值的标准差 x的计算公 式 nsx =由于随机 误差的存在 ， 等精度测 量列中各个测 得值一般皆不 相同 ， 它们围绕 着该测量列的算术

10、平 均值有一定的 分散 ， 此分散度 说明了测量列 中单次测得值 的不可靠性 ， 标准差 是表征同一 被测量的 n次测量的 测得值分散性 的参数 ， 可作为测 量列中单次测 量不可靠性的 评定标准。 而被 测量 的真 值为未 知， 故不 能求得 标准 差 ，在 有限 次测 量情况 下， 可用 残余误 差代替真误 差 ， 从而得到 标准差的估计 值 s， 标准差的 估计值 s含义同标 准差 ， 也是作为测量列中 单次测量不可 靠性的评定标 准。若在相同 条件下对被测 量进行 m组的 “ 多次重复 测量 ” ，每一组 测量都有一个 算术平均值 ， 由于随机 误差的存在 ， 各组所得 的算术平均值

11、也不相同 ， 它们围绕 着被测量的真 值有一定分散， 此分散说明了 算术平均值的 不可靠性，算 术平均值的标 准差 x则是表征 同一被测量的各个 独立测量列算 术平均值分散 性的参数，可 作为算术平均 值不可靠性的 评定标准。9什么是 测量不确定度 ？有哪几种评 定方法？答： 测量不确 定度定义为表 征合理赋予被 测量之值的分 散性，与测量 结果相联系的 参数 。 测量不确定 度意味着对测 量结果的可靠 性和有效性的 怀疑程度或不 能肯定的程度 。测量不确 定度按其评定 方法可分为 A类评定和 B类评定。10某节流 元件（孔板） 开孔直径 d20尺寸进行 15次测量， 测量数据如下 （单位：

12、mm） ：120 42 120 43 120 40 120 42 120 43 120 39 120 30 12040 120 43 120 41 120 43 120 42 120 39 120 39 120 40试检查其 中有无粗大误 差？并写出其 测量结果。 解：按测 量顺序，将所 得结果列表。测量顺序 测得值 Di/mm按 15个数据计 算 按 14个数据计 算15ddv ii = 42 10iv 14ddv ii = 42 10iv123456789101112131415120.42120.43120.40120.42120.43120.39120.30120.40120.4312

13、0.41120.43120.42120.39120.39120.400.0160.026-0.0040.0160.026-0.014（ -0.104）-0.0040.0260.0060.0260.016-0.014-0.014-0.0042.566.760.162.566.761.96108.160.166.760.366.762.561.961.960.160.0090.019-0.0110.0090.019-0.021(已剔除 )-0.0110.019-0.0010.0190.009-0.021-0.021-0.0110.813.611.210.813.614.41(已剔除 )1.213.

14、610.013.610.814.414.411.21411.12014404.12015141151=i ii idddd 01496.0151 2 =i iv033.011501496.0 = =141 2 003374.0i iv016.0114003374.0 =1、判断有 无粗大误差（ 1）按 3准则从表中数 据可知，第 7个测得值 可疑。104.07 =v ； 3=3 0.033=0.09937 v故可判断 d7=120.30mm含有粗大 误差，应予剔 除。剔除后按 14个数据计 算（见表中右 方 ） 。3=3 0.016=0.048所有 14个 iv 值均小于 3，故已无 需剔除的

15、坏值 。（ 2）按肖维 勒准则以 n=15查肖维勒 准则中的 Zc值（见教 材表 1-3） ，得 Zc=2.13。Zc=2.13 0.033=0.07C ,从上式中 可得到流体流 速 tLc =22当已知管 道截面面积为 s时，其流 体在管道内的 流量为tsLcsQ = 22只要测量 出超声波在顺 流和逆流传播 时间差，即可 测量出流量 Q。5 若 已 知 超 声 波 传 感 器 垂 直 安 装 在 被 测 介 质 底 部 ， 超 声 波 在 被 测 介 质 中 的 传 播 速 度 为1460m /s ，测得时 间间隔为 28 s，试求出 物位高度。解 ： 已知超声 波在被测介质 中的传播速度

16、 C 1460m /s 。 所测得时 间间隔为 28 s 则液 位H为：mm smtcH 4420 1028/14602121 6= = 第九章 半导体传感器1 简述气敏 元件的工作原 理。答 ： 气敏传感 器是用来检测 气体类别 、 浓度和成 分的 ， 是利用待 测气体与半导 体气敏传感器表面 接触，产生电 导率等物理性 质变化来检测 气体的。2 为什么多 数气敏元件都 附有加热器？答 ： 气敏传感 器是暴露在各 种成分的气体 中使用的 ， 由于检测 现场存在大量 粉尘和油雾 ，它们会附 着在敏感元件 表面 ， 使传感器 的性能变差 。 使用加热 器可以烧掉附 着在表面的尘埃 、 油雾等 ， 加速气体 的吸附