第二章测量误差与数据处理。
1、测量数据中包含哪三种误差?它们各自的含义是什么?
系统误差:对同一被测量进行多次重复测量时(等精度测量),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。
随机误差:对同一被测量进行多次重复测量时(等精度测量),绝对值和符号不可预知的随
机变化,但就误差的总体而言,具有一定的统计规律性的误差称为随机误差。
粗大误差:明显偏离测量结果的误差称为粗大误差,又称疏忽误差。这类误差是由于测量者。
疏忽大意或环境条件的突然变化产生的。对于粗大误差,首先应设法判断是否存在,然后将其剔除。
2、对某轴直径d的尺寸进行了15次测量,测得数据如下(单位mm):120.42, 120.
43, 120.40, 120.42, 120.
43, 120.39, 120.30, 120.
40,120.43, 120.41, 120.
43, 120.42, 120.39,120.
39,120.40。试用格罗布斯准则判断上述数据是否含有粗大误差,并写出测量结果。
解:1)求算术平均值。
2)求单次测量值的标准差估计值。
3)按格罗布斯准则判别是否存在粗大误差(查书p61 表3-2)
经检查,存在故剔除120.30mm。
4)重新求解上述各值,得:
经检查所有的故无粗大误差。
5)按照马利科夫准则,判断有无系统误差。
因n=14,故,m值较小,故可判断测量列中无系统误差。
6)求算术平均值的标准差的估计值。
7)p=0.95 时,查t分布表,v=n-1=14-1=13,查表得tα=2.16,最后的测量结果:
3、一台精度等级为0.5,量程范围为600~1200℃的温度传感器,其最大允许绝对误差是多少?检验时某点最大绝对误差是3.5 ℃,问此表是否合格?
解:即此传感器的最大允许绝对误差为3℃,检验时某点最大绝对误差是3.5 ℃,大于3 ℃,则此传感器不合格?
第三章信号分析与处理。
对余弦信号分别推导出傅里叶级数的。
1、三角函数展开式的幅频谱和相频谱;
2、复指数展开式并画出其实频谱和虚频谱图以及幅频谱、相频谱。
解:2、余弦信号的傅里叶级数复指数展开式为。
在-w0处,cnr=1/2 cni=0
在w0处, cnr=1/2 cni=0
1、三角函数展开式的幅频谱和相频谱。
第四章测试系统的特性分析。
1、某玻璃水银温度计的微分方程为。
式中为水银柱的高度(m); 为被测温度(℃)
求:该温度计的时间常数和静态灵敏度k?
解:该玻璃水银温度计为一阶微分方程,其基本形式为:
则该温度计的时间常数 =a1/a0=4/2=2s
静态灵敏度k=b0/a0=2×10-3/2=10-3 m/℃
2、某测量系统的动态微分方程为。
式中 y为输出电压(v);x为输入压力(pa)。
求:该系统的时间常数和静态灵敏度k?
解:该测量系统为一阶微分方程,其基本形式为:
则该系统的时间常数 =a1/a0=30/3=10s
静态灵敏度k=b0/a0=1.5×10-5/3=5×10-6 v/pa
第五章电阻应变式传感器。
如果将100欧姆的电阻应变片粘贴在弹性试件上,若试件受力的横截面积s=0.5×10-4m2,弹性模量e=2×1011n/m2,若有f=50kn的拉力引起应变电阻的变化为1欧姆,求该应变片的灵敏系数k?
解:应变片的电阻相对变化量为:
第六章电容式传感器。
1、有一变极距型电容传感器,两极板的重合面积为8cm2,两极板间的距离为1mm,已知空气的相对介电常数为1.00,真空的相对介电常数ε=8.85×10-12f/m,试计算该传感器的位移灵敏度。
解:对于变极距性电容传感器的灵敏度。
2、一电容测微仪,其传感器的圆形极板半径r=4mm,工作初始间隙δ =0.3mm,问:
1)工作时,如果传感器与工作的间隙变化量δδ 1m时,电容变化量是多少?
2)如果测量电路的灵敏度s1=100mv/pf,读数仪表的灵敏度s2=5格/mv,在δδ 1m时,读数仪表的指示值变化多少格?
解:(1)2)s1×s2×δc=100×5×0.005=2.5格。
3、有一变极距型平板电容传感器,当d0=1mm时,若要求系统的相对非线性误差为0.1%,求允许的极板间距最大变化量?
解:当变极距型平板电容传感器的时,系统的相对非线性误差。
第七章电感传感器习题答案。
1. 为什么电感式传感器一般都采用差动形式?
解:差动式结构,除了可以改善非线性,提高灵敏度外,对电源电压、频率的波动及温度变化等外界影响也有补偿作用。
2. 变压器式交流电桥的平衡条件是什么?
解:要满足电桥平衡条件,即传感器的铁芯处于中间位置时,有:z1=z2,此时,3. 电涡流传感器除了能测量位移外,还能测量哪些非电量?
解:还可以对振动、转速、距离、厚度等参数进行非接触式测量。
第八章热电式传感器。
1. 形成热电势的两个必要条件?
两种导体的材料不同;接点处的温度不同。
2、说明热电偶测温的原理及热电偶的基本定律。
解:热电偶是一种将温度变化转换为电量变化的装置,它利用传感元件的电磁参数随温度变化的特征来达到测量的目的。通常将被测温度转换为敏感元件的电阻、磁导或电势等的变化,通过适当的测量电路,就可由电压电流这些电参数的变化来表达所测温度的变化。
热电偶的基本定律包括以下三种定律:
1)均质导体定律:两种均质金属组成的热电偶,其热电势大小只与热电极材料和两端温度有关,与热电极的几何尺寸及热电极长度上的温度分布无关。
2)中间导体定律:在热电偶测温回路内接入第三种导体, 只要其两端温度相同, 则对回路的总热电势没有影响。
如果导体c热电极作为参考电极,并已知标准电极与任意导体配对时的热电势,那么在相同接点温度(t,t0)下,任意两导体a、b组成的热电偶,其电势可由下式求得。
3)中间温度定律:在热电偶回路中,两接点温度为t,t0时的热电势,等于该热电偶在接点t、ta和ta、t0时的热电势之和,即。
3、已知在其特定条件下材料a与铂配对的热电势,材料b与铂配对的热电势,试求出此条件下材料a与材料b配对后的热电势。
解:根据热电偶基本定律中的中间导体定律可知,当接点温度为t,t0时,用导体a,b组成的热电偶的热电动势等于ac热电偶和cb热电偶的热电动势的代数和,即:
4、用分度号为cu50的热电阻测温,测得其阻值为64.98欧姆,若电阻温度系数。
a=4.28×10-3/℃,求此时的被测温度?
解: 5、将一支灵敏度k=0.08mv/℃的热电偶与电压表相连,电压表接线端处的温度为50 ℃,此时电压表上读数为60mv,求热电偶热端的温度?
解:由题意知e(t,50)=60mv,根据中间温度定律e(t,0)=e(t,50)+e(50,0)=60+50×0.08=64mv,则热电偶热端的温度t=64/0.08=800℃
第九章压电式传感器。
1.简述正、逆压电效应。
解:机械能转变成电能的现象称为正压电效应;
在电介质极化方向施加电场,电介质就在一定方向上产生机械变形,外电场撤离,机械变形也随之消失,称为逆压电效应,或电致伸缩效应。
2、压电式传感器的前置放大器两个作用?
1)把压电式传感器的微弱信号放大;
2)把传感器的高阻抗输出变换为低阻抗输出。
3、能否用压电传感器测量静态压力?为什么?
解:不可以。
当作用于压电元件的力为静态力时,前置放大器的输入电压等于零,因为电荷会通过前置放大器的输入电阻(理想情况下,前置放大器的输入阻抗才为无限大)和传感器本身的漏电阻漏掉,所以压电传感器不能用于静态力测量。
4、用石英晶体加速度计测量机器的振动,已知加速度计的灵敏度k1=2.5pc/g(g=9.8m/s2,为重力加速度),电荷放大器的灵敏度为k2=80mv/pc,当机器达到最大加速度时,相应的输出电压幅值为4v,求机器的振动加速度a=?
解:系统的总灵敏度k=k1×k2=2.5×80=200mv/g,系统总灵敏度还可表示为。
第一十章常见参量的测量。
1、 一个21码道的循环码盘,其最小分辨角度a=?如果一个a角对应圆弧的长度l=0.001mm,求码盘的直径d?
解:,码盘直径d=2r=2l/a=2×0.001×10-3/2.99×10-6=0.669m=669mm
2、 某感应同步器采用鉴相型测量电路来计算被测的机械位移。当定尺绕组节距w=0.5mm,激励电压为5sin500t(v)和5cos500t(v)时,如果定尺上的感应电动势为2.
5×10-2sin(500t-π/5)(v),求此时机械位移的大小?
解:此时对应的机械空间角变化。
传感器作业答案
第二章测量误差与数据处理。1 测量数据中包含哪三种误差?它们各自的含义是什么?系统误差 对同一被测量进行多次重复测量时 等精度测量 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。随机误差 对同一被测量进行多次重复测量时 等精度测量 绝对值和符号不可预知的随 机变化,但就误...
传感器作业答案
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