练习与自测
第1章 检测技术的基本概念
一、单项选择题
1． 某压力仪表厂生产的压力表满度相对误差均控制在0.4%~0.6%，该压力表的精度等级应定为 级，另一家仪器厂需要购买压力表，希望压力表的满度相对误差小于0.9%，应购买 级的压力表。
A. 0 .2 B. 0 .5 C. 1 .0 D. 1.5 解：C,B
2． 某采购员分别在三家商店购买100kg大米、10kg苹果、1kg巧克力，发现均缺少约0.5kg，但该采购员对卖巧克力的商店意见最大，在这个例子中，产生此心理作用的主要因素是 。
A.绝对误差 B.示值相对误差 C.满度相对误差 D.精度等级 解：B
3. 在选购线性仪表时，必须在同一系列的仪表中选择适当的量程。这时必须考虑到应尽量使选购的仪表量程为欲测量的 左右为宜。
A.3倍 B.10倍 C.1.5倍 D.0.75倍 解：C
4. 用万用表交流电压档(频率上限仅为5kHz)测量频率高达500kHz、10V左右的高频电压，发现示值还不到2V，该误差属于 。用该表直流电压档测量5号干电池电压，发现每次示值均为1.8V，该误差属于 。
A.系统误差 B.粗大误差 C.随机误差 D.动态误差 解：D,A
5. 重要场合使用的元器件或仪表，购入后需进行高、低温循环老化试验，其目的是为了 。
A.提高精度 B.加速其衰老 C.测试其各项性能指标 D.提高可靠性 解：D
6.有一温度计，它的测量范围为0～200℃，精度为0.5级，试求： 1）该表可能出现的最大绝对误差为 。
A. 1℃ B. 0.5℃ C. 10℃ D. 200℃
解：A
2）当示值为20℃时的示值相对误差为 B ，100℃时的示值相对误差为 。 A. 1℃ B. 5％ C. 1％ D. 10％ 解：C
7. 欲测240V左右的电压，要求测量示值相对误差的绝对值不大于0.6%，问：若选用量程为250V电压表，其精度应选 级。若选用量程为300V，其精度应选 级，若选用量程为500V的电压表，其精度应选 级。
A. 0.25 B. 0.5 C. 0.2 D.1.0 解：B,C,C
二、判断题
三、简答题
压力传感器测量砝码数据如下，试解释这是一种什么误差，产生这种误差的原因是什么。 N(g) 0 1.0 2 3 4 5 正行程(mv)0 1.5 2 2.5 3 3.5 反行程(mv)0 0.5 1 2 2.5 3.5 迟滞误差；静态误差；传感器本身材料的缺陷造成。
1. 从检测手续看，可以分为哪几种不同的检测方法？各方法的优点和缺点是什么？其应用范围场合？
答：从检测手续看，可以分为直接、间接和联立法
直接法：在使用仪表进行检测时，对仪表不需要经过任何运算，就能直接表示出所需要的结果。优点：简单而迅速。缺点：检测精度不容易达到很高。应用：工程上。
间接法：在使用仪表进行检测时，首先对被测量有确定函数关系的几个量进行检测，然后将检测值带入函数关系式，经过计算得到所需要的结果。
缺点：在检测过程中，手续较多，花费时间较长。优点：检测精度很高。应用：多用于可蹙额实验中的实验室检测。
联立法：在应用仪表进行检测时，若被测的量必须经过求解联立方程组，才能得到较高的检测精度。缺点：操作手续很复杂，花费时间很长。优点：高精度。应用：科学实验及特殊场合。
2.简述接触式检测系统和非接触式检测系统的定义及适用范围。
答：（1）接触式检测法：将仪表的敏感元件与被测量相接触，适用于静态或运动速度缓慢的物质参数检测。
（2）非接触检测仪表的敏感元件不与被测物质进行有机械接触适用于告诉运动或环境恶劣的场合。
3.简述：完整的检测过程。
答：（1）从被测对象中获得代表被测对象中代表其特征的信号； （2）对已获得的信号进行转换盒放大
（3）对已获得的足够大的信号按需要进行变换，使其成为所需要的表现形式并与标量进行比较。 （4）把检测结果以数字或刻度的形式显示，记录或输出。 4. 检测系统由哪几部分组成? 说明各部分的作用。
答：一个完整的检测系统或检测装置通常是由传感器、测量电路和显示记录装置等几部分组成，分别完成信息获取、转换、显示和处理等功能。当然其中还包括电源和传输通道等不可缺少的部分。下图给出了检测系统的组成框图。
指示仪被测量传感器测量电路记录仪电源数据处理仪器 检测系统的组成框图
传感器是把被测量转换成电学量的装置，显然，传感器是检测系统与被测对象直接发生联系的部件，是检测系统最重要的环节，检测系统获取信息的质量往往是由传感器的性能确定的，因为检测系统的其它环节无法添加新的检测信息并且不易消除传感器所引入的误差。
测量电路的作用是将传感器的输出信号转换成易于测量的电压或电流信号。通常传感器输出信号是微弱的，就需要由测量电路加以放大，以满足显示记录装置的要求。根据需要测量电路还能进行阻抗匹配、微分、积分、线性化补偿等信号处理工作。
显示记录装置是检测人员和检测系统联系的主要环节，主要作用是使人们了解被测量的大小或变化的过程。
5. 测量稳压电源输出电压随负载变化的情况时，应当采用何种测量方法? 如何进行?
答：测定稳压电源输出电压随负载电阻变化的情况时，最好采用微差式测量。此时输出电压认可表示为U0，U0=U+△U，其中△U是负载电阻变化所引起的输出电压变化量，相对U来讲为一小量。
如果采用偏差法测量，仪表必须有较大量程以满足U0的要求，因此对△U，这个小量造成的U0的变化就很难测准。测量原理如下图所示：
图中使用了高灵敏度电压表——毫伏表和电位差计，Rr和E分别表示稳压电源的内阻和电动势，凡表示稳压电源的负载，E1、R1和Rw表示电位差计的参数。在测量前调整R1使电位差计工作电流I1为标准值。然后，使稳压电源负载电阻R1为额定值。调整RP的活动触点，使毫伏表指示为零，这相当于事先用零位式测量出额定输出电压U。正式测量开始后，只需增加或减小负载电阻RL的值，负载变动所引起的稳压电源输出电压U0的微小波动值ΔU，即可由毫伏表指示出来。根据U0=U+ΔU，稳压电源输出电压在各种负载下的值都可以准确地测量出来。微差式测量法的优点是反应速度快，测量精度高，特别适合于在线控制参数的测量。
RPRwRmRrRLER1E1 用微差式测量方法测量稳压电源输出电压随负载的变化 8.什么是随机误差？服从正态分布的随机误差有哪些特性？
答：指在相同条件下，多次测量同一量时，其误差的大小和符号以不可预见的方式变化的误差。用精密度表征：精密度是指测量结果的分散程度。
特性：服从正态分布规律的随机误差的特性有：对称性--随机误差可正可负，但绝对值相等的正、负误差出现的机会相等。也就是说f(δ)- δ曲线对称于纵轴。有界性-- 在一定测量条件下，随机误差的绝对值不会超过一定的范围，即绝对值很大的随机误差几乎不出现。抵偿性-- 在相
同条件下，当测量次数n→∞时，全体随机误差的代数和等于零，即
n??lim??i?0i?1n。单峰性-- 绝
对值小的随机误差比绝对值大的随机误差出现的机会多，即前者比后者的概率密度大，在δ=0处随机误差概率密度有最大值。
6、直接测量方法有几种？它们的定义是什么？ 直接测量方法中有零位法、偏差法和微差法。
零位法是指被测量与已知标准量在比较仪器中进行比较，当指零机构平衡（指零）时，确定被 测量就等于已知标准量。
偏差法是指用测量仪表的指针相对于表盘上刻度线的位移来直接表示被测量的大小。
微差法是零位法和偏差法的组合。先将被测量与一个已知标准量进行比较，当然该标准量尽量 接近被测量，这相当于不彻底的零位法。不足部分，也就是被测量与已知标准量之差，再用偏 差法测出。
7、仪表精度有几个指标？ 它们的定义是什么？
精密度、准确度、精确度等级。
精密度：描述测量仪表指示值不一致程度的量。 准确度：描述仪表指示值有规律地偏离真值程度的量。
精确度等级：精密度和准确度的总和称精确度，以测量误差的相对值表示。其等级是仪表在规 定条件下，最大允许误差值相对仪表测量范围的百分数。
传感器的静态特性的技术指标及其定义是什么？
传感器静态特性技术指标有线性度、灵敏度、迟滞和重复性。
线性度：指实际输出 — 输入特性曲线和理论曲线两者之间的偏差与输出满度值之比。 灵敏度：指传感器在稳定标准条件下，输出变化量与与之相对应的输入变化量的比值。 迟滞： 输入量增大行程期间和输入量减小行程期间，输出—输入特性曲线不重合的程度。 重复性：输入量在同一方向〈增加或减少〉做全量程内连续重复测量，所得输出—输入特性曲 线不一致的程度。
弹性元件的弹性特性用什么表示？其定义是什么？
弹性元件的弹性特性是指作用在弹性元件上的外力与相应变形间的关系，通常用刚度或灵敏度表示。 刚度： 弹性元件单位变形下所需要的力，是弹性元件受外力后变形大小的量度。 灵敏度：单位力作用下弹性元件产生的变形。它是弹性元件刚度的倒数。
四、计算题
1.检定一个 1.5 级 100mA 的电流表，发现在 50mA 处绝对误差最大，为 1.4mA ，问该表是否合格？
解：根据题意知精度等级 S=1.5 故该电流表允许的最大绝对误差是： δ=S×Lm =1.5%×100=1.5mA
而该表出现的最大绝对误差为 1.4mA 小于 1.5mA ，所以该电流表合格。
2.某线性位移测量仪，当被测位移由4.5mm变到5.0mm时，位移测量仪的输出电压由3.5V减至2.5V，求该仪器的灵敏度。