17465 《检测与传感技术》思考题答案

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1、第一章思考题和习题参考答案1—1什么叫传感器？它由哪几部分组成？它们的相互作用及相互关系如何？答：传感器是把被测量转换成电化学量的装置，传感器由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分；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分。由于传感器输出信号一般都很微弱，需要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有辅助电源，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分。1—2什么是传感器的静态特性？它有那些性能指标？分别说明这些指标的含义？答：传感器的静态特性是指被

2、测量的值处于稳定状态时的输入与输出的关系。灵敏度是输入量Dy与引起输入量增量Dy的相应输入量增量Dx之比。传感器的线性度是指传感器的输出与输入之间数量关系的线性程度。迟滞是指传感器在输入量由小到大（正行程）及输入量由大到小（反行程）变化期间其输入输出特性曲线不重合的现象。重复性是指传感器在输入量按同一方向作全量程连续多次变化时，所得特性曲线不一致的程度。漂移是指在输入量不变的情况下，传感器输出量随时间变化，此现象称为漂移。精度是评价系统的优良程度。1—3什么是测量值的绝对误差、相对误差、引用误差？答：绝对误差可定义为测量值与真值之差，实际相对误差的定义式为绝对误差与真值的百分比。引用误差是

3、仪表中通用的一种误差表示方法。它是相对于仪表满量程的一种误差，又称满量程相对误差。1—4什么是测量误差？测量误差有几种表示方法？它们通常适用于什么场合？答：测量误差是测得值减去被测量的真值。有五种表示方法：绝对误差、相对误差、基本误差、引用误差、附加误差。对工程技术及科学研究中，对被测量进行测量时，测量的可靠性至关重要，不同的场合对测量结果的可靠性要求也不同。例如：在量值传递、经济核算、产品检验场合应保证测量结果有足够的准确度。1—5什么是随机误差？产生随机误差的原因是什么？如何减小随机误差对测量结果的影响？答：随机误差是指在同一测量条件下，多次测量被测量时，其绝对值和符号以不可预定方式变

4、化着的误差。随机误差是由很多不便掌握或暂时未能掌握的微小因素，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。1—6什么是系统误差？系统误差可分为哪几类？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，多次测量被测量时，绝对值和符号保持不变，或在条件改变时，按一定规律（如线性、多项式、周期性等函数规律）变化的误差称为系统误差。前者为恒值系统误差，后者为变值系统误差。对于系统误差，首先要查找误差根源，并设法减小和消除，而对于无法消除的恒值系统误差，可以在测量结果中加以修正。1—7什么是粗大误

5、差？如何判断测量数据中存在的粗大误差？答：超出在规定条件下预期的误差称为粗大误差，这类误差的发生是由于测量者疏忽大意，测错、读错或环境条件的突然变化等引起的。1—8什么是间接测量、直接测量和组合测量？答：用按已知标准标定好的测量仪器，对某一未知量直接进行测量，得出未知量的值，这类测量称为直接测量。对几个被测量有确切函数关系的物体物理量进行直接测量，然后通过已知函数关系的公式、曲线或表格，求出该未知量，这类测量称为间接测量。在测量中，使各个未知量以不同的组合形式出现（或改变测量条件来获得这种不同的组合），根据直接测量和间接测量所得到的数据，通过解一组联立方程而求出未知量的数值，这类测量称为组

6、合测量。第二章思考题和习题参考答案2-1什么叫应变效应?利用应变效应解释金属电阻应变片的工作原理。答：导体或半导体材料在外界力的作用下产生机械变形时，其电阻值相应发生变化，这种现象称为“应变效应”。应变式传感器主要用来测量物体的受力，由测量电路求出电阻的变化量，再求出应变，从而求出物体所受的力。2-2试述应变片温度误差的概念、产生原因和补偿办法。答：由于测量现场环境温度的改变而给测量带来的附加误差，称为应变片的温度误差。产生应变片温度误差的主要因素有下述两个方面。（1）电阻温度系数的影响。（2）试件材料和电阻丝材料的线膨胀系数的影响。补偿方法：（1）线路补偿法。（2）应变片的自补偿法。这种

7、温度补偿法是利用自身具有温度补偿作用的应变片（称之为温度自补偿应变片）来补偿的。2-3什么是直流电桥？若按不同的桥臂工作方式分类，可分为哪几种？各自的输出电压如何计算？答：直流电桥是测量小电阻的一种电路，分为单臂电桥、半桥和全桥。半桥输出电压为单臂电桥的2倍，全桥输出电压为半桥的2倍。2-4拟在等截面的悬臂梁上粘贴4个完全相同的电阻应变片，并组成差动全桥电路，试问：①4个应变片应怎样粘贴在悬臂梁上？②画出相应的电桥电路图