17 检测与信号处理技术复习题及答案.docx

第1页：模拟试卷一 题目与名词解释答案

一、名词解释

1、引用误差2、动态误差3、精确度4、分辨率5、迟滞二、简答题：1、误差按其出现规律可分为几种，它们与准确度和精密度有什么关系？2、原来测量水的差压式流量计、现在用来测量相同测量范围的油的流量，读数是否正确？为什么？3、应该怎样远距离传输模拟电压信号而又不损失精度？

三、计算题

1、按公式V=πr2h求圆柱体体积，若已知r约为2cm，h约为20cm，要使体积的相对误差等于1%，试问r和h的测量误差应为多少？2、对某量进行10次测量，测得数据为14.7，15.0，15.2，14.8，15.5，14.6，14.9，14.8，15.1，15.0，试判断该测量列中是否存在系统误差。3、用镍铬一镍硅热电偶测量炉温，如果热电偶在工作时的冷端温度为30ºC，测得的热电势指示值为33.34mV，求被测炉温的实际值?

1、引用误差

绝对误差与测量仪表的量程之比，用百分数

表示2、动态误差

在被测量随时间变化很快的过程中测量所产生的附加误差

3、精确度

它是准确度与精密度两者的总和，即测量仪表给出接近于被测量真值的能力，准确度高和精密度高是精确度高的必要条件

4、分辨率

仪表能够检测到被测量最小变化的本领。一般模拟式仪表的分辨率规定为最小刻度分格值的一半；数字式仪表的分辨率为最后一位的一个字

5、迟滞

迟滞特性表明仪表在正（输入量增大）反（输入量减小）行程期间输入——输出曲线不重合的程度。二、简答题1、误差按其出现规律可分为几种，它们与准确度和精密度有什么关系？答：误差按出现规律可分为三种，即系统误差、随机误差和粗大误差

第2页：模拟试卷一 简答与计算题答案

系统误差是指误差变化规律服从某一确定规律的误差。系统误差反映测量结果的准确度。系统误差越大，准确度越低，系统误差越小，准确度越高，2随机误差是指服从大数统计规律的误差。随机误差表现了测量结果的分散性，通常用精密度表征随机误差的大小。随机误差越大，精密度越低，随机误差越小，精密度越高，即表明测量的重复性越好。3粗大误差是指在一定的条件下测量结果显著地偏离其实际值时所对应的误差，从性质上来看，粗差并不是单独的类别，它本身既可能具有系统误差的性质，也可能具有随机误差的性质，只不过在一定测量条件下其绝对值特别大而已。2、原来测量水的差压式流量计、现在用来测量相同测量范围的油的流量，读数是否正确？为什么？答：不正确。因为压差与流体流量的关系中包含密度一项。3、应该怎样远距离传输模拟电压信号而又不损失精度？答：将模拟电压信号转换成标准电流信号（4~20mA），进行远距离传输，然后再将电流信号转换成模拟电压信号。将模拟电压信号转换成频率信号，进行远距离传输，然后再将频率信号转换成模拟电压信号。三、计算题：1、按公式求圆柱体体积，若已知约为2cm，约为20cm，要使体积的相对误差等于1%，试问和的测量误差应为多少？解：取则2、对某量进行10次测量，测得数据为14.7，15.0，15.2，14.8，15.5，14.6，14.9，14.8，15.1，15.0，试判断该测量列中是否存在系统误差。解：测量数据及计算结果如下表所示。

第3页：模拟试卷一 测量数据表

模拟试卷一第2题：对某量进行10次等精度测量，平均值14.96，各测量值的残差、残差平方与相邻残差乘积如下。

残差平方和为0.6240，相邻残差乘积之和为−0.3056；马利科夫准则求得 M＝0.8，阿卑—赫梅特准则判据 A＝0.3056，故测量列中既有累进性系统误差又含周期性系统误差。

说明：上表按源文件中的测量数据与残差逐项还原，与课件原表一致。

第4页：模拟试卷二 题目与名词解释答案

显然故测量列中又含有周期性系统误差。3、用镍铬一镍硅热电偶测量炉温，如果热电偶在工作时的冷端温度为30ºC，测得的热电势指示值为33.34mV，求被测炉温的实际值?解：

已知

，查镍铬一镍硅

热电偶分度表可知

故得：再一次查分度表：，被测炉温的实际值：

一、名词解释

1、容许误差2、附加误差3、、精密度4、灵敏限5、

重复性二、简答题

1、常用的减少系统误差的方法有哪些？2、试比较热电偶测温与热电阻测温有什么不同。3、仪表放大器与一般放大器相比，具有哪些优点？应用在哪些场合？

三、计算题

1、已测定两个电阻：，，试求两个电阻串联及并联时的总电阻及其相对误差。2、对某量进行15次测量，测得数据为28.53，28.52，28.50，28.52，28.53，28.53，28.50，28.49，28.49，28.51，28.53，28.52，28.49，28.40，28.50，若这些测得值已消除系统误差，试判断该测量列中是否含有粗大误差的测量值。3、用分度号为的铜热电阻测温，测得此时的被测温度。，若，求模拟试卷二答案：

第5页：模拟试卷二 简答题答案

1、容许误差

测量仪器在使用条件下可能产生的最大误差范围，它是衡量仪器的重要指标，测量仪器的准确度、稳定度等指标皆可用容许误差来表征

2、附加误差

当使用条件偏离规定的标准条件时，除基本误差外还会产生的误差，

3、、精密度

对某一稳定的被测量在相同的规定的工作条件下，由同一测量者，用同一仪表在相当短的时间内连续重复测量多次，其测量结果的不一致程度，不一致程度愈小，说明测量仪表越精密，精密度反映测量结果中随机误差的影响程度

4、灵敏限

当仪表的输入量相当缓慢地从零开始逐渐增加，仪表的示值发生可察觉的极微小变化，此时对应的输入量的最小变化值称为灵敏限，它的单位与被测量单位相同

5、重复性

表示仪表在输入量按同一方向作全量程连续多次变动时，所有特性曲线不一致的程度。特性曲线一致，重复性好，误差也小

二、简答题

1、常用的减少系统误差的方法有哪些？解：引入修正值法、零位式测量法、替换法（替代法、代替法）和对照法（交换法）。2、试比较热电偶测温与热电阻测温有什么不同。答：（1）同样温度之下，热电阻输出信号较大，易于测量。以0～100ºC为例，如用K热电偶，输出为4.095mV；用S热电偶更小，只有0.643mV。但用铂热电阻，如0ºC时为，则100ºC时为，电阻增加量为；如用铜热电阻，电阻增加量可达。测量毫伏级的电动势，显然不如测几十欧的电阻增量容易。2热电阻对温度的响应是阻值的增量，必须借助桥式电路或其它措施。将起始阻值减掉才能得到反映被测温度的电阻增量。通常起始阻值是对应于时的阻值。热电偶对温度的响应是全部热电动势，对参比温度而言不需要减起始值，因为起始值为零。3热电阻的测量必须借助外加电源，测量时，将电流加入热电阻，通过测量电阻两端的电压，推导出电阻值。热电偶只要热端、冷端温度不等，就会产生电动势，它是不需电源的发电式传感器

第6页：模拟试卷二 计算题与放大器优点

热电阻感温部分的尺寸较大，通常约几十毫米长，它测出的是该空间的平均温度。热电偶的热端是很小的焊点，它测出的是该点的温度。5同类材料制成的热电阻不如热电偶测温上限高。由于热电阻必须用细导线绕在绝缘支架上构成，支架材质在高温下的物性限制了测温范围。例如铂组成的热电偶可测1600℃，而铂热电阻却只能工作在1000ºC以下（通常只到650ºC）。但在低温领域热电阻可用到－250ºC。热电偶一般用在0ºC以上。3、仪表放大器与一般放大器相比，具有哪些优点？应用在哪些场合？答：仪表放大器与一般的通用放大器

相比具有以下优点

（1）输入阻抗高；（2）抗共模干扰能力强（即共模抑制比大）；（3）失调电压与失调电压漂移低、噪声低、闭环增益稳定性好；（4）增益可变，既可由内部预置，也可由用户通过引脚内部设置或者通过与输入信号隔离的外部增益电阻设置。主要应用于对电桥的输出电压和传感器检测的电压（幅值较小，共模电压较大）信号的放大上

三、计算题

1、已测定两个电阻：，，试求两个电阻串联及并联时的总电阻及其相对误差。解：

第7页：模拟试卷二 15次测量数据表

模拟试卷二第2题：对某量进行15次等精度测量，平均值28.504，各测量值的残差与残差平方如下。

残差平方和为0.014284，标准差估计值0.032；n＝15、α＝0.01 时 g0＝2.70，临界值0.0864，第14个数据的残差0.104大于临界值，故为粗大误差。

说明：上表数值按源文件中的测量数据与残差逐项还原，与课件原表一致。

第8页：模拟试卷三 题目与名词解释答案

因为n=15，α=1−0.99=0.01，查表可得g0(n,α)=g0(15,0.01)=2.70所以g0(n,α)σˆ=2.70×0.032=0.0864又因为vimax=v14=0.104>g0(n,α)σˆ故第14个测量数据为粗大误差。应当指出，粗大误差的剔除是一个反复的过程，即当剔除一个粗差后，应重新计算平均值和标准差，再进行检验。反复进行，直到粗差被全部剔除为止。t−33、用分度号为Cu50的铜热电阻测温，测得R=71.02Ω，若α=4.28×10°C，求此时的被测温度。解：由Rt=R0(1+αt)71.02−1−1得t=R0=50=98.22(°C)α4.28×10−

一、名词解释

1、相对误差2、静态误差3、准确度4、灵敏度5、

线性度二、简答题

1、请指出下列误差属于哪类误差（系统误差、随机误差、粗大误差）1用一块普通万用表测量同一电压，重复测量15次后所得结果的误差。2观测者抄写记录时错写了数据造成的误差。3在流量测量中，流体温度、压力偏离设计值造成的流量误差。2、中间导体定律和标准电极定律的实用价值是什么？3、在不平衡电桥设计时要注意哪些问题？

三、计算题

1、测量某电路的电流I=22.5mA，电压U=12.6V，测量的标准差分别为σI=0.5mA，σU=0.1V，求所耗功率P=UI及其标准差σP

第9页：模拟试卷三 简答题答案

2、欲用电子计数器测量fx=2000Hz的频率，采用测频（选用闸门时间1s）和测周期（选用100μs时标信号）两种方法，试计算由ΔN=±1误差而引起的测频误差。3、用节流装置测量流量，配接一差压变送器，设其测量范围为0～10000Pa，对应输出信号为4～20mA，相应的流量为0～320m3/h。求输出信号为16mA时，差压是多少？相应的流量是多少？

1、相对误差

绝对误差与真值的比值，通常用百分数表示

2、静态误差

测量过程中，被测量随时间变化缓慢或基本不变时的测量误差

3、准确度

说明仪表的指示值有规律地偏离被测量真值的程度，准确度反映了测量结果中系统误差的影响程度

4、灵敏度

它表征仪表在稳态下输出增量对输入增量的比值。它是静态特性曲线上相应点的斜率

5、线性度

仪表的静态输入——输出校准（标定）曲线与其理论拟合直线之间的偏差

二、简答题

1、请指出下列误差属于哪类误差（系统误差、随机误差、粗大误差）1用一块普通万用表测量同一电压，重复测量15次后所得结果的误差。2观测者抄写记录时错写了数据造成的误差。3在流量测量中，流体温度、压力偏离设计值造成的流量误差。答：（1）随机误差（2）粗大误差（3）系统误差2、中间导体定律和标准电极定律的实用价值是什么？答：1中间导体定律由导体A、B组成的热电偶，当引入第三导体C时，只要保持第三导体两端温度相同，接入导体后回路总电动势不变。根据中间导体定律，我们可以在回路中引入各种仪表和连接导线，只要保证两结点温度一致，就可以对热电动势进行测量，而不影响热电偶的输出。2标准电极定律如果两种导体A、B分别与第三种导体C组成热电偶产生的热电动势已知，则由这两

第10页：模拟试卷三 计算题解答

个导体A、B组成热电偶产生的热电

动势可由下式计算

EAB(T,T0)=EAC(T,T0)−EBC(T,T0)(6.6)这里采用的电极称为标准热电极，在实际应用中，一般标准热电极材料为纯铂。这是因为铂易得纯态，物理化学性质稳定，熔点较高。由于采用了标准电极，大大方便了热电偶的选配工作，只要知道了一些材料与标准热电极相配的热电动势，就可以用上述定律求出任何两种材料配成热电偶的热电动势。3、在不平衡电桥设计时要注意哪些问题？答：（1）在工作点处将电桥调平。（2）提高电桥的灵敏度，一种方法是提高供桥电源电压，但供桥电压过高，会使工作电桥电阻发热。另一种方法是使四臂电桥电阻相等。（3）在单臂电桥和双臂电桥（同相电桥）中，会产生非线性误差

三、计算题

1、测量某电路的电流I=22.5mA，电压U=12.6V，测量的标准差分别为σI=0.5mA，σU=0.1V，求所耗功率P=UI及其标准差σP。解：P=UI=12.6V×22.5mA=0.2835W22(IΣσU)+(UΣσI)∂P∂P22σP=σ+σ=UI∂U∂I(22.5×0.1)2+(12.6×0.5)2mW=6.69mW=2、欲用电子计数器测量fx=2000Hz的频率，采用测频（选用闸门时间1s）和测周期（选用100μs时标信号）两种方法，试计算由ΔN=±1误差而引起的测频误差

11f解

采用测频法：γ=±xd=±=±5×10−4fΣT2000×1T0xxT采用测周期法：γ=±T0=±TΣf=±100×10−6×2000=±0.23、用节流装置测量流量，配接一差压变送器，设其测量范围为0～10000Pa，对应输出信号为4～20mA，相应的流量为0～320m3/h。求输出信号为16mA时，差压是多少？相应的流量是多少？解：体积流量与差压的关系为qV=kΔP

第11页：模拟试卷三 差压与流量换算

差压与输出电流的关系为ΔP=k1ΣI+k2由测量范围0～10000Pa，对应输出电流4～20mA可得0=4k1+k2k1=625则10000=20k1+k2k2=−2500所以ΔP=625I−2500由测量范围0～10000Pa，对应流量0～320m3/h可得qV320ΔP10000Vk===3.2所以q=3.2ΔP输出信号I=16mA差压ΔP=625×16−2500=7500(Pa)V流量q=3.27500=277m3h