傳感器與智能檢測技術(shù)課后習(xí)題答案(共5頁)_第1頁
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文檔簡介

1、西安理工研究生考試(kosh)傳感器與智能檢測技術(shù)課后習(xí)題對于實(shí)際(shj)的測量數(shù)據(jù),應(yīng)該如何選取判別準(zhǔn)則去除粗大誤差?答:首先,粗大誤差是指明顯超出規(guī)定條件下的預(yù)期(yq)值的誤差。去除粗大誤差的準(zhǔn)則主要有拉依達(dá)準(zhǔn)則、格拉布準(zhǔn)則、t檢驗(yàn)(jinyn)準(zhǔn)則三種方法。準(zhǔn)則選取的判別主要看測量數(shù)據(jù)的多少。對于拉依達(dá)準(zhǔn)則,測量次數(shù)n盡可能多時,常選用此準(zhǔn)則。當(dāng)n過小時,會把正常值當(dāng)成異常(ychng)值,這是此準(zhǔn)則的缺陷。格拉布準(zhǔn)則,觀測次數(shù)在3050時常選取此準(zhǔn)則。t檢驗(yàn)準(zhǔn)則,適用于觀察次數(shù)較少的情況下。系統(tǒng)誤差有哪些類型?如何判別和修正?答:系統(tǒng)誤差是在相同的條件下,對同一物理量進(jìn)行多次測量,

2、如果誤差按照一定規(guī)律出現(xiàn)的誤差。系統(tǒng)誤差可分為:定值系統(tǒng)誤差和變值系統(tǒng)誤差。變值系統(tǒng)誤差又可以分為:線性系統(tǒng)誤差、周期性系統(tǒng)誤差、復(fù)雜規(guī)律變化的系統(tǒng)誤差。判定與修正:對于系統(tǒng)誤差的判定方法主要有:對于定值系統(tǒng)誤差一般用實(shí)驗(yàn)對比檢驗(yàn)法。改變產(chǎn)生系統(tǒng)誤差的條件,在不同條件下進(jìn)行測量,對結(jié)果進(jìn)行比較找出恒定系統(tǒng)誤差。對于變值系統(tǒng)誤差:a、觀察法:通過觀察測量數(shù)據(jù)的各個殘差大小和符號的變化規(guī)律來判斷有無變值系統(tǒng)誤差。這些判斷準(zhǔn)則實(shí)質(zhì)上是檢驗(yàn)誤差的分布是否偏離正態(tài)分布。b、殘差統(tǒng)計法:常用的有馬利科夫準(zhǔn)則(和檢驗(yàn)),阿貝-赫梅特準(zhǔn)則(序差檢驗(yàn)法)等。c、組間數(shù)據(jù)檢驗(yàn)正態(tài)檢驗(yàn)法修正方法:1. 消除系統(tǒng)誤差

3、產(chǎn)生的根源引入更正值法采用特殊測量方法消除系統(tǒng)誤差。主要的測量方法有:1) 標(biāo)準(zhǔn)量替代法2) 交換法3)對稱測量法4)半周期偶數(shù)測量法 實(shí)時反饋修正在測量結(jié)果中進(jìn)行修正從理論上講隨機(jī)誤差是永遠(yuǎn)存在的,當(dāng)測量次數(shù)越多時,測量值的算術(shù)平均值越接近真值。因此,我們在設(shè)計自動檢測系統(tǒng)時,計算機(jī)可以盡可能大量采集數(shù)據(jù),例如每次采樣數(shù)萬個數(shù)據(jù)計算其平均值,這樣做的結(jié)果合理否?答:這種做法不合理。隨機(jī)誤差的數(shù)字特征符合正態(tài)分布。當(dāng)次數(shù)n增大時,測量精度相應(yīng)提高。但測量次數(shù)達(dá)到一定數(shù)目后,算術(shù)平均值的標(biāo)準(zhǔn)差下降很慢。對于提高精度基本可忽略影響了。因此要提高測量結(jié)果的精度,不能單靠無限的增加測量次數(shù),而需要采用

4、適當(dāng)?shù)臏y量方法、選擇儀器的精度及確定適當(dāng)?shù)拇螖?shù)等幾方面共同考慮來使測量結(jié)果盡可能的接近真值。以熱電阻溫度傳感器為例,分析傳感器時間常數(shù)對動態(tài)誤差的影響。并說明熱電阻傳感器的哪些參數(shù)對有影響?答:1、對于熱電阻溫度傳感器來說,傳感器常數(shù)對于溫度動態(tài)影響如式子所示,決定了動態(tài)誤差的波動幅度。的大小決定了隨著時間變化誤差的大小。因此時間常數(shù)決定了動態(tài)誤差的大小。2、熱電阻傳感器對時間常數(shù)的影響,我們由上問可以知道對時間常數(shù)的影響就是對測量動態(tài)誤差的影響即對結(jié)果影響。因素主要有:a 、電阻(dinz)材料條件,電阻材料影響電阻溫度系數(shù)、電阻率、物理和化學(xué)性能等。這些條件都影響著時間常數(shù),即對動態(tài)誤差有

5、一定(ydng)的影響。因此選取標(biāo)準(zhǔn)電阻溫度系數(shù)越大越穩(wěn)定,電阻率要大,溫度系數(shù)保持單值最好是常數(shù),金屬物理化學(xué)性能穩(wěn)定。b 、熱電阻的引線對測量結(jié)果有較大(jio d)的影響。二線制中引線電阻對測量影響大, 用于測溫精度要求不高場合。三線制可以減小熱電阻與測量儀表之間連接導(dǎo)線的電阻因環(huán)境溫度變化所引起的測量誤差。四線制可以完全消除引線電阻對測量的影響, 用于高精度溫度檢測。在設(shè)計壓力的應(yīng)變式傳感器時,由于應(yīng)變信號非常微弱,為了提高檢測靈敏度,減小溫度漂移的影響,設(shè)計檢測系統(tǒng)時應(yīng)考慮哪些方面的問題。答:壓力的應(yīng)變式傳感器的應(yīng)變片主要有金屬應(yīng)變片和半導(dǎo)體應(yīng)變片。(1)金屬材料的應(yīng)變電阻以結(jié)構(gòu)尺寸

6、變化為主;主要可以分為1、金屬絲式應(yīng)變片,制造簡單但易產(chǎn)生橫向效應(yīng)誤差。2、金屬箔式應(yīng)變片,可擾性好散熱壽命都比較好但電阻值的分散性大。3、金屬薄膜應(yīng)變片,應(yīng)變靈敏度系數(shù)大,但溫度穩(wěn)定性差。半導(dǎo)體材料的應(yīng)變電阻主要基于壓阻效應(yīng)。突出優(yōu)點(diǎn)就是靈敏度高。但溫度系數(shù)大,應(yīng)變時非線性比較嚴(yán)重。根據(jù)設(shè)計要求,由于應(yīng)變信號非常微弱,為了提高檢測靈敏度及減小溫度漂移的影響。我們可以選用金屬薄膜應(yīng)變片或者半導(dǎo)體應(yīng)變片的傳感器。這兩者的檢測靈敏度較高。針對其溫度產(chǎn)生的誤差影響。我們給與一定的溫度補(bǔ)償來消除其溫度誤差,主要可以采用的溫度補(bǔ)償方法有:1)電橋補(bǔ)償和2)應(yīng)變片自補(bǔ)償,這兩種方法來消除誤差。電橋補(bǔ)償是最

7、常用的且效果較好的線路補(bǔ)償方法。通過對應(yīng)變片的選擇和溫度的補(bǔ)償共同,來完成設(shè)計的要求。熱電阻在應(yīng)用過程中,有哪些引線方式?對這些引線方式的特點(diǎn)進(jìn)行分析。答:熱電阻在應(yīng)用過程中為了減小或消除引出線電阻的影響,常采用二線制、三限制、四限制的引線方法。(1)二線制中引線電阻對測量影響大, 用于測溫精度要求不高場合。(2)三線制可以減小熱電阻與測量儀表之間連接導(dǎo)線的電阻因環(huán)境溫度變化所引起的測量誤差。測量精度高于二線制,在工業(yè)溫度檢測中應(yīng)用較廣。(3)四線制可以完全消除引線電阻對測量的影響, 用于高精度溫度檢測。簡述科里奧利質(zhì)量流量計的工作原理和特點(diǎn)。答:科里奧利質(zhì)量流量計工作原理:是利用流體在直線運(yùn)

8、動的同時處于一旋轉(zhuǎn)系中,產(chǎn)生與質(zhì)量流量成正比的科里奧利力原理制成的一種直接式質(zhì)量流量計。特點(diǎn):科里奧利質(zhì)量流量計是一種直接式的質(zhì)量流量計,具有許多其他流量計無可比擬的優(yōu)點(diǎn)。優(yōu)點(diǎn):(1) 可直接測量質(zhì)量流量,有很高的測量精確度。 (2) 可測量流體范圍廣泛,包括高粘度液的各種液體、含有固形物的漿液、含有微量氣體的液體、有足夠密度的中高壓氣體。 (3) 測量管的振動幅度(fd)小,可視作非活動件,測量管路內(nèi)無阻礙件和活動件。 (4) 不受介質(zhì)流速分布(fnb)的影響,因而無上下游直管段要求。 (5) 測量值對流體粘度(zhn d)不敏感,流體密度變化對測量值的影響微小。 (6) 可做多參數(shù)測量,如

9、同期測量密度。缺點(diǎn):(1) 零點(diǎn)不穩(wěn)定形成零點(diǎn)漂移,影響其精確度的進(jìn)一步提高,使得許多型號儀表只得采用將總誤差分為基本誤差和零點(diǎn)穩(wěn)定度兩部分。(2) 不能用于測量低密度介質(zhì)和低壓氣體;液體中含氣量超過某一限制會顯著影響測量值。(3) 對外界振動干擾較為敏感,為防止管道振動影響,大部分型號的流量傳感器安裝固定要求較高。(4) 不能用于較大管徑,目前尚局限于150(或200)mm 以下。(5) 測量管內(nèi)壁磨損腐蝕或沉積結(jié)垢會影響測量精確度,尤其對薄壁管測量管的科里奧利質(zhì)量流量計更為顯著。(6) 與同規(guī)格的其他種類的傳感器相比,重量和體積較大,價格昂貴。自己寫的缺點(diǎn):對震動較為敏感,故對傳感器的抗震

10、、抗擾要求比較高,運(yùn)行中由于兩根測量管的平衡破壞而引起零點(diǎn)漂移;不適用于低密度介質(zhì)和低壓氣體,不適用于大管道,測量管內(nèi)壁磨損、腐蝕和結(jié)垢,影響測量精度較大。電渦流式傳感器測量位移與其它位移傳感器比較,其主要優(yōu)點(diǎn)是什么?渦流傳感器能否測量大位移量?為什么?答:主要優(yōu)點(diǎn):能實(shí)現(xiàn)非接觸測量、結(jié)構(gòu)簡單、動態(tài)特性好、對溫度敏感、不怕油等介質(zhì)污染等等。渦流 HYPERLINK /selloffer/k-%B4%AB%B8%D0%C6%F7_n-y.html t /doc/_blank 傳感器不能測量大位移量,因?yàn)闇u流傳感器只有當(dāng)測量范圍較小時,才能保證一定的線性度。什么是霍爾元件的溫度特性?如何進(jìn)行補(bǔ)償?

11、答:霍爾元件的溫度特性是指元件的內(nèi)阻及輸出與溫度之間的關(guān)系。與一般半導(dǎo)體一樣,由于電阻率、遷移率以及載流子濃度隨溫度變化,所以霍爾元件的內(nèi)阻、輸出電壓等參數(shù)也將隨溫度而變化?;魻栐囟?HYPERLINK /wiki/k-%B2%B9%B3%A5_n-y.html t /doc/_blank 補(bǔ)償?shù)姆椒ㄖ饕校豪幂斎牖芈返拇?lián)電阻進(jìn)行補(bǔ)償和利用輸出回路的負(fù)載進(jìn)行補(bǔ)償兩種。光電效應(yīng)可分為哪三種類型,簡單說明其原理并分別列出以之為基礎(chǔ)的光電傳感器。答:1、光電子發(fā)射效應(yīng)(外光電效應(yīng)):當(dāng)物質(zhì)受到光照射時,電子得到了足夠的光能會從物質(zhì)表面上放射出來的現(xiàn)象,稱為光電子發(fā)射。普通光電管和光電倍增管就

12、是利用這種原理制成的。光電導(dǎo)效應(yīng)(內(nèi)外光電效應(yīng)):當(dāng)物質(zhì)受到光的照射時,載流子的濃度增加, 電導(dǎo)率增大的現(xiàn)象,稱為光電導(dǎo)效應(yīng)。光敏電阻就是利用這種效應(yīng)制成的。光生伏特效應(yīng)(內(nèi)外光電效應(yīng)): 當(dāng)物質(zhì)(wzh)受到光的照射時,兩種材料的界面上產(chǎn)生電動勢的效應(yīng),稱為光生伏特效應(yīng)。光電池就是利用(lyng)這種效應(yīng)制成的。熱電偶產(chǎn)生(chnshng)的熱電動勢由哪幾種電動勢組成?答:熱電偶是基于熱點(diǎn)效應(yīng)原理,兩種不同材料的導(dǎo)體(半導(dǎo)體)緊密結(jié)合,組成的一個閉合回路,由于溫差,該回路就產(chǎn)生了電動勢。熱電偶產(chǎn)生的熱電勢與兩電極的材料和兩電極的溫度有關(guān)。即熱電偶的熱電動勢有接觸電動勢和溫差電動勢了兩部分構(gòu)成。(1)對于單一導(dǎo)體的溫差電勢,一根勻質(zhì)金屬導(dǎo)體兩端溫度不同,導(dǎo)體內(nèi)部產(chǎn)生電動勢。(2)兩種導(dǎo)體的接觸電勢差,兩種金屬A、B接觸,由于導(dǎo)體內(nèi)自電

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