《最新《传感器原理及工程应用》第四课后答案》由会员分享，可在线阅读，更多相关《最新《传感器原理及工程应用》第四课后答案（51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
2、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、实际相对误差、标称相对误差和引 用误差。解：绝对误差 kPa实际相对误差标称相对误差引用误差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
3、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
4、影响。5 什么是系统误差？系统误差可分哪几类？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
5、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
6、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y, y,，y,直接测得值为把
7、被测量1 2 m与测得值之间的函数关系列成方程组,即（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 值及算术平均值的标准差。标准差的计算公式 () 式中为测得值与被测量的真值之差。 标准差的估计值的计算公式 式中为残余误差，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的计算公式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平均值有 一定的分散，此分散度说明了测量列
8、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，标准差的估计值含义同标准差， 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
9、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d尺寸进行15次20测量，测量数据如下（单位：mm）：120.42 120.43120.40120.42120.43120. 39120. 30120. 40120.43 120.41120.43120.42120.39120.39120.40试检查其中有无粗大误差？并写出其测量结果。解
10、：按测量顺序，将所得结果列表。测量测得值按15个数据计算按14个数据 计算顺序D /mm681012131415（）已剔 除已剔 除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。；3=3X =故可判断d=含有粗大误差，应予剔除。剔除后按147个数据计算（见表中右方）。3=3X=所有1 4个值均小于3 ，故已无需剔除的坏值。 （2）按肖维勒准则以n=15查肖维勒准则中的Z值（见教材表1-3 ）,c得Z二。CZ=X=c故d应剔除，再按n=14查表1-3得Z二。7cZ =X =c所有值均小于Z,故已无坏值。c（3）按格拉布斯准则以n=15取置信概率P二，查格拉布斯准则中的G值
11、a（见传感器原理及工程应用教材表1-4）,得G二。G=X=故d应剔除，再按n=14取置信概率P二，查表1-4得 7aG=。G=X=所有值均小于G,故已无坏值。2、测量结果故最后测量结果可表示为P=%a第一组C=X108 m/s1=X108 m/s第二组C=X108 m/s2=X108 m/s第三组C=X108 m/s3=X108 m/s第四组C=X108 m/s=X108 m/s11.对光速进行测量,得到四组测量结果如下：4求光速的加权算术平均值及其标准差解：其权为故加权算术平均值为加权算术平均值的标准差12用电位差计测量电势信号E （如图所示），已知：xI =4mA, I =2mA, R=5
12、Q, R =10Q,R =10Q,r =5Q,1 2 1 2 p p电路中电阻R、R、的定值系统误差分别为AR = + Q,1 2 p 1AR=+Q,Ar= +Q。设检流计G、上支路电流I和2 p 1下支路电流I的误差忽略不计；求消除系统误差后的2E的大小。x测量电势E的电位差计原理线路图x解：根据电位差计的测量原理，当电位差计的输出电势U与被测电势E等时，系统平衡，检流计指零，此 ab x时有当r=5Q系统平衡时，被测电势p由于R、R、r （R的一部分）存在误差，所以在检测 12pp的过程中也将随之产生系统误差，根据题意系统误差是用绝对误差表示，因此测量E时引起的系统误差为x计算结果说明，R
13、、R、r的系统误差对被测电势12pE的综合影响使得E值20mv大于实际值，故消除系统 xx误差的影响后，被测电势应为13测量某电路的电流I二，电压U二，标准差分别为二，=，求所耗功率及其标准差。解.功率 P=UI=X =0标准差14交流电路的电抗数值方程为，当角频率=5Hz，测得电抗 为Q； 11=Hz,测得电抗为Q； 22=Hz,测得电抗为Q, 33试用最小二乘法求L、C的值。解：令误差方程：正规方程：解得 L=由此 L=C=15用光机检查镁合金铸件内部缺陷时,为了获得最佳的灵敏度,透视电压应随透视件的厚度而改变,经实验获得下列一组数据（如下表所示），试求透视电压随着厚度变化的经验公式。X/
14、mm12131415161820222426Y/k52555861657075808591v0000000000解：作X, y散点图，属一兀线性回归。回归方程为:方法一：用平均值法求取经验公式的b和b时，将n对测0量数据（x，y ）分别代入式，并将此测量方程分成两i i组，即将两组方程各自相加，得两个方程式后，即可解出 b0 和 b。故所求的经验公式为方法二： 应用最小二乘法求取经验公式的 b 和 b 时，应使各0测量数据点与回归直线的偏差平方和为最小，见教材 图 1-10。误差方程组为1-46)正规方程： 得所求的经验公式为第二章传感器概述2-1 什么叫传感器？它由哪几部分组成？它们的 作用及相互关系如何？ 答：传感器是能感受规定的被测量并按照一定的 规律转换成可用输出信号的器件或装置。通常传感器有敏感元件和转换元件组成。其中， 敏感元件是指传感器中能直接感受或响应被测量的 部份；转换元件是指传感器中能将敏感元件感受或响 应的被测量转换成适于传输或测量的电信号部份。由 于传感器输出信号一般都很微弱，需要有信号调理与 转换电路，进行放大、运算调制等，此外信号调理转 换电路以及传感器的工作必须要有辅助的电源，因此 信号调理转换电路以及所需的电源都应作为传感器 组成的一部份。2-2 什么是传感器的静态特性？它有哪些性能指标？分别说明这些性能指
