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ca88传感器与检测技术陈杰课后习题答案

发布日期:2020-11-21 03:12

  传感器与检测技术陈杰课后习题答案_理学_高等教育_教育专区。传感器与检测技术陈杰课后 习题答案 第1章 1.1 ? 解: 1.2 ? 解: ?返 ?上 ?下 ?图 第1章 1.3 ? 解: ? 带入数据得: ?返 ?上 ?

  传感器与检测技术陈杰课后 习题答案 第1章 1.1 ? 解: 1.2 ? 解: ?返 ?上 ?下 ?图 第1章 1.3 ? 解: ? 带入数据得: ?返 ?上 ?下 ?图 第1章 1.3 ? 拟合直线,线% ?返 ?上 ?下 ?图 第1章 1.4 ? 解:设温差为R,测此温度传感器受幅度为R的阶跃响 应为(动态方程不考虑初态) ?返 ?上 ?下 ?图 第1章 1.5 ? 解:此题与炉温实验的测飞升曲线 ? 解: ?返 ?上 ?下 ?图 第1章 1.7 ? 解: ? 所求幅值误差为1.109,相位滞后 ?返 ?上 ?下 ?图 第1章 1.8 ? 答:静特性是当输入量为常数或变化极慢时,传感 器的输入输出特性,其主要指标有线性度、迟滞、 重复性、分辨力、稳定性、温度稳定性、各种抗干 扰稳定性。 1.9 ? 答:传感器的静特性由静特性曲线反映出来,静特 性曲线 ? 答:人们根据传感器的静特性来选择合适的传感器 。 ?返 ?上 ?下 ?图 第1章 1.11 ? 解: ①理论线性度: ? ②端点线性度: ? 由两端点做拟和直线 ? 中间四点与拟合直线 ? 所以, ?返 ?上 ?下 ?图 第1章 1.11 ? ③最小二乘线性度: ? 所以, ?返 ?上 ?下 ?图 第1章 1.11 ?返 ?上 ?下 ?图 第1章 1.12 ? 解: ?返 ?上 ?下 ?图 第1章 1.13 ? 解:质量块(质量m),弹簧(刚度c),阻尼器(阻尼系数 b) ? 根据达朗贝尔原理: ?返 ?上 ?下 ?图 第2章 2.1 ? 解: 2.2 ? 证: ? 略去 的第二项,即可得 ?返 ?上 ?下 ?图 第2章 2.3 ? 答:①金属电阻应变片由四部分组成:敏感栅、基 底、盖层、粘结剂、引线。分为金属丝式和箔式。 ? ②其主要特性参数:灵敏系数、横向效应、机 械滞后、零漂及蠕变、温度效应、应变极限、疲劳 寿命、绝缘电阻、最大工作电流、动态响应特性。 2.4 ? 答: ?返 ?上 ?下 ?图 第2章 2.5 ? 解: ?返 ?上 ?下 ?图 第2章 2.5 ?返 ?上 ?下 ?图 第2章 2.5 ? 满量程时: ?返 ?上 ?下 ?图 第2章 2.6 ? 解: ?返 ?上 ?下 ?图 第2章 2.6 2.7 略 ?返 ?上 ?下 ?图 第2章 2.8 ? 解: ?返 ?上 ?下 ?图 第2章 2.9 ? 答: ?返 ?上 ?下 ?图 第2章 2.10 ? 解: ?返 ?上 ?下 ?图 第2章 2.11 ? 解: ?返 ?上 ?下 ?图 第3章 3.1 ? 答:①种类:自感式、涡流式、差动式、变压式、 压磁式、感应同步器 ? ②原理:自感、互感、涡流、压磁 3.2 ? 答: ? 差动式灵敏度: ?返 ?上 ?下 ?图 第3章 3.2 ? 单极式传感器灵敏度: ? 比较后可见灵敏度提高一倍,非线 ? 答:相敏检测电路原理是通过鉴别相位来辨别位移 的方向,即差分变压器输出的调幅波经相敏检波后 ,便能输出既反映位移大小,又反映位移极性的测 量信号。经过相敏检波电路,正位移输出正电压, 负位移输出负电压,电压值的大小表明位移的大小 ,电压的正负表明位移的方向。 ?返 ?上 ?下 ?图 第3章 3.4 ? 答:①原因是改变了空气隙长度 ? ②改善方法是让初始空气隙距离尽量小,同时 灵敏度的非线性也将增加,这样的话最好使用差动 式传感器, ? 其灵敏度增加非线性减少。 ?返 ?上 ?下 ?图 第3章 3.5 ? 解: ?返 ?上 ?下 ?图 第3章 3.5 ?返 ?上 ?下 ?图 第3章 3.6 ? 解:设 ? 重写表格如下: ? 最小二乘法做直线拟和: ?返 ?上 ?下 ?图 第3章 3.6 ? 工作特性方程: ?返 ?上 ?下 ?图 第3章 3.7 ? 答:应用场合有低频透射涡流测厚仪,探伤,描述 转轴运动轨迹轨迹仪。 3.8 ? 答:①压磁效应:某些铁磁物质在外界机械力的作 用下,其内部产生机械应力,从而引起磁导率的改 变的现象。只有在一定条件下压磁效应才有单位特 性,但不是线性关系。 ? ②应变效应:导体产生机械变形时,它的电阻 值相应发生变化。在电阻丝拉伸比例极限内,电阻 的相对变化与应变成正比。 ?返 ?上 ?下 ?图 第4章 4.1 ? 解:差动式电容传感器的灵敏度: ? 单极式电容传感器: ? 可见差动式电容传感器的灵敏度比单极式提高一倍 ,而且非线性也大为减小。 ?返 ?上 ?下 ?图 第4章 4.2 ? 答:原理:由物理学知,两个平行金属极板组成的 电容器。如果不考虑其边缘效应,其电容为C=εS/D 式中ε为两个极板间介质的介电常数,S为两个极板 对有效面积,D为两个极板间的距离。由此式知,改 变电容C的方法有三: ? 其一为改变介质的介电常数;其二为改变形成 电容的有效面积;其三为改变各极板间的距离,而 得到的电参数的输出为电容值的增量 这就组成了 电容式传感器。 ? ?返 ?上 ?下 ?图 第4章 4.2 ? 类型:变极距型电容传感器、变面积型电容传 感器、变介电常数型电容传感器。 ? 电容传感器可用来测量直线位移、角位移、振 动振幅。尤其适合测温、高频振动振幅、精密轴系 回转精度、加速度等机械量。还可用来测量压力、 差压力、液位、料面、粮食中的水分含量、非金属 材料的涂层、油膜厚度、测量电介质的湿度、密度 、厚度等 ? ?返 ?上 ?下 ?图 第4章 4.3 ? 答:可选用差分式电容压力传感器,通过测量筒内 水的重力,来控制注水数量。或者选用应变片式液 径传感器。 4.4 ? 答:①优点:a温度稳定性好 ? b结构简单、适应性强 ? c动响应好 ? ②缺点:a可以实现非接触测量,具有平均效应 ? b输出阻抗高、负载能力差 ? c寄生电容影响大 ?返 ?上 ?下 ?图 第4章 4.4 ? ③输出特性非线性: ? 电容传感器作为频响宽、应用广、非接触测量 的一种传感器,在位移、压力、厚度、物位、湿度 、振动、转速、流量及成分分析的测量等方面得到 了广泛的应用。 ? 使用时要注意保护绝缘材料的的绝缘性能;消 除和减小边缘效应;消除和减小寄生电容的影响; 防止和减小外界的干扰。 4.5 ? 解: ?返 ?上 ?下 ?图 第4章 4.6 略 4.7 ? 答:工作原理:假设传感器处于初始状态,即 ? 且A点为高电平,即Ua=U; 而B点为低电平,即Ub=0 ? 差分脉冲调宽型电路的特点就在于它的线性变换特 性。 ?返 ?上 ?下 ?图 第5章 5.1 ? 答:磁电式传感器是通过磁电作用将被测量转换为 电信号的一种传感器。 ? 电感式传感器是利用线圈自感或互感的变化来 测量的一种装置。 ? 磁电式传感器具有频响宽、动态范围大的特点 。而电感式传感器存在交流零位信号,不宜于高频 动态信号检测;其响应速度较慢,也不宜做快速动 态测量。 ? 磁电式传感器测量的物理参数有:磁场、电流 、位移、压力、振动、转速。 ?返 ?上 ?下 ?图 第5章 5.2 ? 答:霍尔组件可测量磁场、电流、位移、压力、振 动、转速等。 ? 霍尔组件的不等位电势是霍尔组件在额定控制 电流作用下,在无外加磁场时,两输出电极之间的 空载电势,可用输出的电压表示。 ? 温度补偿方法: ? a分流电阻法: ? 适用于恒流源供给控制电流的情况。 ? b电桥补偿法 ?返 ?上 ?下 ?图 第5章 5.3 ? 答:一块长为l、宽为d的半导体薄片置于磁感应强 度为磁场(磁场方向垂直于薄片)中,当有电流I流 过时,在垂直于电流和磁场的方向上将产生电动势 Uh。这种现象称为霍尔效应。霍尔组件多用N型半导 体材料,且比较薄。 ? 霍尔式传感器转换效率较低,受温度影响大, 但其结构简单、体积小、坚固、频率响应宽、动态 范围(输出电势变化)大、无触点,使用寿命长、 可靠性高、易微型化和集成电路化,因此在测量技 术、自动控制、电磁测量、计算装置以及现代军事 技术等领域中得到广泛应用。 ?返 ?上 ?下 ?图 第6章 6.1 ? 答:某些电介质在沿一定的方向受到外力的作用变 形时,由于内部电极化现象同时在两个表面上产生 符号相反的电荷,当外力去掉后,恢复到不带电的 状态;而当作用力方向改变时,电荷的极性随着改 变。晶体受力所产生的电荷量与外力的大小成正比 。这种现象称为正压电效应。反之,如对晶体施加 一定变电场,晶体本身将产生机械变形,外电场撤 离,变形也随之消失,称为逆压电效应。 ? 压电材料有:石英晶体、一系列单晶硅、多晶 陶瓷、有机高分子聚合材料 ?返 ?上 ?下 ?图 第6章 6.1 ? 结构和应用特点: ? 在压电式传感器中,为了提高灵敏度,往往采 用多片压电芯片构成一个压电组件。其中最常用的 是两片结构;根据两片压电芯片的连接关系,可分 为串联和并联连接,常用的是并联连接,可以增大 输出电荷,提高灵敏度。 ? 使用时,两片压电芯片上必须有一定的预紧力 ,以保证压电组件在工作中始终受到压力作用,同 时可消除两片压电芯片因接触不良而引起的非线性 误差,保证输出信号与输入作用力间的线性关系 ?返 ?上 ?下 ?图 第6章 6.1 ? 因此需要测量电路具有无限大的输入阻抗。但 实际上这是不可能的,所以压电传感器不宜作静态 测量,只能在其上加交变力,电荷才能不断得到补 充,并给测量电路一定的电流。故压电传感器只能 作动态测量。 6.2 ? 答:如作用在压电组件上的力是静态力,则电荷会 泄露,无法进行测量。所以压电传感器通常都用来 测量动态或瞬态参量。 ?返 ?上 ?下 ?图 第6章 6.3 ? 答:石英晶体整个晶体是中性的,受外力作用而变 形时,没有体积变形压电效应,但它具有良好的厚 度变形和长度变形压电效应。压电陶瓷是一种多晶 铁电体。原始的压电陶瓷材料并不具有压电性,必 须在一定温度下做极化处理,才能使其呈现出压电 性。所谓极化,就是以强电场使“电畴”规则排列, 而电畴在极化电场除去后基本保持不变,留下了很 强的剩余极化。 ? 当极化后的铁电体受到外力作用时,其剩余极 化强度将随之发生变化,从而使一定表面分别产生 正负电荷。 ?返 ?上 ?下 ?图 第6章 6.3 ? 在极化方向上压电效应最明显。铁电体的参数 也会随时间发生变化—老化,铁电体老化将使压电 效应减弱。 6.4 ? 答:基本考虑点是如何更好的改变传感器的频率特 性,以使传感器能用于更广泛的领域。 6.5 略 ?返 ?上 ?下 ?图 第7章 7.1 ? 答:当用光照射物体时,物体受到一连串具有能量 的光子的轰击,于是物体材料中的电子吸收光子能 量而发生相应的电效应(如电阻率变化、发射电子 或产生电动势等)。这种现象称为光电效应。 7.2 ? 答:①吸收性损耗:吸收损耗与组成光纤的材料的 中子受激和分子共振有关,当光的频率与分子的振 动频率接近或相等时,会发生共振,并大量吸收光 能量,引起能量损耗。 ? ②散射性损耗:是由于材料密度的微观变化、 成 ?返 ?上 ?下 ?图 第7章 7.2 ? 分起伏,以及在制造过程中产生的结构上的不均 匀性或缺陷引起。一部分光就会散射到各个方向去 ,不能传输到终点,从而造成散射性损耗。 ? ③辐射性损耗:当光纤受到具有一定曲率半径 的弯曲时,就会产生辐射磁粒。 ? a弯曲半径比光纤直径大很多的弯曲 ? b微弯曲:当把光纤组合成光缆时,可能使光纤 的轴线产生随机性的微曲。 ?返 ?上 ?下 ?图 第7章 7.3 ? 答:光导纤维工作的基础是光的全内反射,当射入 的光线的入射角大于纤维包层间的临界角时,就会 在光纤的接口上产生全内反射,并在光纤内部以后 的角度反复逐次反射,直至传递到另一端面。 ? 优点: ? a具有优良的传旋光性能,传导损耗小 ? b频带宽,可进行超高速测量,灵敏度和线性度 好 ? c能在恶劣的环境下工作,能进行远距离信号的 传送 ?返 ?上 ?下 ?图 第7章 7.3 ? 功能型光纤传感器其光纤不仅作为光传播的波 导,而且具有测量的功能。它可以利用外界物理因 素改变光纤中光的强度、相位、偏振态或波长,从 而对外界因素进行测量和数据传输。 ?返 ?上 ?下 ?图 第7章 7.4 ? 答:CCD是一种半导体器件,在N型或P型硅衬底上生 长一层很薄的SiO2,再在SiO2薄层上依次序沉积金 属电极,这种规则排列的MOS电容数组再加上两端的 输入及输出二极管就构成了CCD芯片 ? CCD可以把光信号转换成电脉冲信号。每一个脉 冲只反映一个光敏元的受光情况,脉冲幅度的高低 反映该光敏元受光的强弱,输出脉冲的顺序可以反 映光敏元的位置,这就起到图像传感器的作用。 ?返 ?上 ?下 ?图 第8章 8.1 ? 答:热电阻传感器分为以下几种类型: ? ①铂电阻传感器:特点是精度高、稳定性好、 性能可靠。主要作为标准电阻温度计使用,也常被 用在工业测量中。此外,还被广泛地应用于温度的 基准、标准的传递,是目前测温复现性最好的一种 。 ? ②铜电阻传感器:价钱较铂金属便宜。在测温 范围比较小的情况下,有很好的稳定性。温度系数 比较大,电阻值与温度之间接近线性关系。材料容 易提纯,价格便宜。不足之处是测量精度较铂电阻 稍低、电阻率小。 ?返 ?上 ?下 ?图 第8章 8.1 ? ③铁电阻和镍电阻:铁和镍两种金属的电阻温 度系数较高、电阻率较大,故可作成体积小、灵敏 度高的电阻温度计,其缺点是容易氧化,化学稳定 性差,不易提纯,复制性差,而且电阻值与温度的 线性关系差。目前应用不多 ?返 ?上 ?下 ?图 第8章 8.2 ? 答:①热电动势:两种不同材料的导体(或半导体 )A、B串接成一个闭合回路,并使两个结点处于不 同的温度下,那么回路中就会存在热电势。有电流 产生相应的热电势称为温差电势或塞贝克电势,通 称热电势。 ? ②接触电动势:接触电势是由两种不同导体的 自由电子,其密度不同而在接触处形成的热电势。 它的大小取决于两导体的性质及接触点的温度,而 与导体的形状和尺寸无关。 ? ③温差电动势:是在同一根导体中,由于两端 温度不同而产生的一种电势。 ? ?返 ?上 ?下 ?图 第8章 8.2 ? ④热电偶测温原理:热电偶的测温原理基于物理 的热电效应。所谓热电效应,就是当不同材料的导 体组成一个闭合回路时,若两个结点的温度不同,那 么在回路中将会产生电动势的现象。 ? 两点间的温差越大,产生的电动势就越大。引入 适当的测量电路测量电动势的大小,就可测得温度的 大小。 ? ⑤热电偶三定律: ? a 中间导体定律: ? 热电偶测温时,若在回路中插入中间导体,只要 中间导体两端的温度相同,则对热电偶回路总的热电 势不产生影响。在用热电偶测温时,连接导线及显示 一起等均可看成中间导体。 ?返 ?上 ?下 ?图 第8章 8.2 ? b 中间温度定律: ? 任何两种均匀材料组成的热电偶,热端为T,冷 端为T 时的热电势等于该热电偶热端为T冷端为Tn时 的热电势与同一热电偶热端为Tn,冷端为T0 时热电 势的代数和。 ? 应用:对热电偶冷端不为0度时,可用中间温度 定律加以修正。热电偶的长度不够时,可根据中间 温度定律选用适当的补偿线路。 ? c参考电极定律: ? 如果A、B两种导体(热电极)分别与第三种导 体C ?返 ?上 ?下 ?图 第8章 8.2 ? (参考电极)组成的热电偶在结点温度为(T,T0 )时分别为 和 ,那么受相同温度 下,又A、B两热电极配对后的热电势为 ? 实用价值:可大大简化热电偶的选配工作。在 实际工作中,只要获得有关热电极与标准铂电极配 对的热电势,那么由这两种热电极配对组成热电偶 的热电势便可由上式求得,而不需逐个进行测定。 ? ⑥误差因素:参考端温度受周围环境的影响 ? ?返 ?上 ?下 ?图 第8章 8.2 ? 减小误差的措施有: ? a 0oC恒温法 ? b 计算修正法(冷端温度修正法) ? c 仪表机械零点调整法 ? d 热电偶补偿法 ? e 电桥补偿法 ? f 冷端延长线 ?返 ?上 ?下 ?图 第8章 8.4 ? 答:电阻温度计利用电阻随温度变化的特性来测量 温度。热电偶温度计是根据热电效应原理设计而成 的。前者将温度转换为电阻值的大小,后者将温度 转换为电势大小。 ? 相同点:都是测温传感器,精度及性能都与传 感器材料特性有关。 ?返 ?上 ?下 ?图 第8章 8.5 ? 答:在不平衡电桥中,检流计改称为电流计, 其作用而不是检查有无电流而是测量电流的大小。 可见,不平衡电桥和平衡电桥的测量原理有原则上 的 ? 区别。利用电桥除可精确测量电阻外,还可测量 一些非电学量。例如,为了测量温度变化,只需用 一种热敏组件把它转化为电阻的变化,然后用电 桥测量。不平衡电桥往往用于测量非电学量,此外 还可用于自动控制和远距离联动机构中。 ?返 ?上 ?下 ?图 第8章 8.6 ? 答:伏安特性表征热敏电阻在恒温介质下流过的电 流I与其上电压降U之间的关系。当电流很小时不足 以引起自身发热,阻值保持恒定,电压降与电流间 符合欧姆定律。当电流IIs时,随着电流增加,功 耗增 ? 大,产生自热,阻值随电流增加而减小,电压降 增加速度逐渐减慢,因而出现非线性的正阻区ab。 电流增大到Is时,电压降达到最大值Um。此后,电 流继续增大时,自热更为强烈,由于热敏电阻的电 阻温度系数大,阻值随电流增加而减小的速度大于 电压降增加的速度,于是就出现负阻区bc段。 ? ?返 ?上 ?下 ?图 第8章 8.6 ? 研究伏安特性,有助于正确选择热敏电阻的 工作状态。对于测温、控温和温度补偿,应工作于 伏安特性的线性区,这样就可以忽略自热的影响, 使电阻值仅取决于被测温度。对于利用热敏电阻的 耗散 ? 原理工作的场合,例如测量风速、流量、真空等 ,则应工作于伏安特性的负阻区。 8.7 略 8.8 略 ?返 ?上 ?下 ?图 第9章 9.1 ? 答:核辐射传感器是基于射线通过物质时产生的电 离作用,或利用射线能使某些物质产生荧光,再配 以光电组件,将光信号转变为电信号的传感器。 9.2 ? 答:核辐射传感器可以实现气体成分、材料厚度、 物质密度、物位、材料内伤等的测量。但是要注意 放射性辐射的防护。 9.3 ? 答:可用来检测厚度、液位、物位、转速、材料密 度、重量、气体压力、流速、温度及湿度等参数。 ?返 ?上 ?下 ?图 第9章 9.4 ? 答:尽量减小辐射强度,也要考虑辐射类型和性质 。在实际工作中要采取多种方式来减少射线的照射 强度和照射时间,如采用屏蔽层,利用辅助工具, 或是增加与辐射源的距离等各种措施。 ?返 ?上 ?下 ?图 第10章 10.1 ? 答:智能传感器集信息采集,信息的记忆、辨别、 存储、处理于一体,是一种将普通传感器与微处理 器一体化,兼有检测和信息处理功能的新型传感器 ,具有一定的自适应能力。 10.2 ? 答:①功能分为: ? a 自补偿功能:如非线性、温度误差响应时间 等的补偿 ? b 自诊断功能:如在接通电源时自检 ?返 ?上 ?下 ?图 第10章 10.2 ? c 微处理器和基本传感器之间具有双向通信功 能,构成一死循环工作系统 ? d 信息存储和记忆功能 ? e 数字量输出和显示 ? ②优点有: ? a 精度高,可通过软件来修正非线性,补偿温 度等系统误差,还可补偿随机误差,从而使精度大 为提高。 ? b 有一定的可编程自动化能力。包括指令和数 据存储、自动调零、自检等。 ?返 ?上 ?下 ?图 第10章 10.2 ? c 功能广。智能传感器可以有多种形式输出, 通过串口、并口、面板数字控制数或CRT显示,并配 打印机保存资料。 ? d 功能价格比大。在相同精度条件下,多功能 智能传感器比单功能普通传感器性能价格比大。 10.3 ? 答:三条途径:非集成化实现、集成化实现和混合 实现。 ?返 ?上 ?下 ?图 第10章 10.4 ? 答:包括以下内容: ? ①资料收集:汇集所需要的信息 ? ②资料转换:把信息转换成适用于微处理器使 用的方式 ? ③资料分组:按有关信息进行有效的分组 ? ④资料组织:整理资料或用其它方法安排资料 ,以便进行处理和误差修正 ? ⑤资料计算:进行各种算术和逻辑运算,以便 得到进一步的信息 ?返 ?上 ?下 ?图 第10章 10.4 ? ⑥资料存储:保存原始资料和计算结果,供以 后使用 ? ⑦资料搜索:按要求提供有用格式的信息,然 后将结果按用户要求输出。 ?返 ?上 ?下 ?图 第10章 10.5 ? 答:①线性参数的标度变换,其变换公式为: ? ②非线性参数的标度变换,公式为: ? ③多项式变换法 ?返 ?上 ?下 ?图 第10章 10.6 ? 答:线性温度特性补偿方法: ? ①温度特性曲线拟合法 ? ②温度特性查表法 ? 非线性温度特性补偿方法:一般采用分段线性 插值法(列表法) ?返 ?上 ?下 ?图 第10章 10.7 ? 答:硬件设计: ? ①正确选择微处理器:常用单片机作为智能传 感器的中央处理器。 ? ②除了中央处理器CPU外,还必须引入输入输出 的各种功能要求。故它又可看成一个微处理器小系 统,广泛采用键盘、LED显示器、打印、串并口输出 等,一起构成了人机对话的工具。 ?返 ?上 ?下 ?图 第11章 11.1 ? 答:条件:没有加速度、振动、冲击(除非这些参 数本身就是被测物理量)及环境温度一般为室温 (20±5℃)相对湿度 不大于85%,大气压力为7Kpa的 情况。 11.2 ? 答:对传感器进行标定,是根据试验资料确定传感 器的各项性能指针,实际上也是确定传感器的测量 精度,所以在标定传感器时,所用的测量仪器的精 度至少要比被标定传感器的精度高一个等级。 ?返 ?上 ?下 ?图 第11章 11.3 ? 答:标定方法:首先是创造一个静态标准条件,其 次是选择与被标定传感器的精度要求相适应的一定 等级的标定用仪器设备。然后开始对传感器进行静 态特性标定。 11.4 ? 答:传感器的动态标定主要是研究传感器的动态响 应,而与动态响应有关的参数,一阶传感器为时间 常数 ? 二阶传感器为固有频率 。ca88, 和阻尼比 两个参数 ?返 ?上 ?下 ?图 第11章 11.5 ? 答:绝对标定法:振动计量基准是采用激光光波长 度作为振幅量值的绝对基准。 ? 比较标定法:将被标的传感器和标准传感器相 比较。是一种最常用的方法。 ? ?返 ?上 ?下 ?图 第12章 12.1 ? 答:传感器的可靠性是指传感器在规定条件、规定 时间,完成规定功能的能力。 12.2 ? 答:失效分析的方法: ? ①失效模式、效应及危害度分析 ? ②工艺过程FMMEA及质量反馈分析 ? ③失效树分析方法 ?返 ?上 ?下 ?图 第12章 12.3 ? 答:可靠性设计程序: ? ①建立系统可靠性模型 ? ②可靠性分配 ? ③可靠性分析 ? ④可靠性预测 ? ⑤可靠性设计评审 ? ⑥试制品的可靠性试验 ? ⑦最终的改进设计 ?返 ?上 ?下 ?图 第12章 12.3 ? 可靠性设计原则: ? ①尽量简单、组件少、结构简单 ? ②工艺简单 ? ③使用简单 ? ④维修简单 ? ⑤技术上成熟 ? ⑥选用合乎标准的原材料和组件 ? ⑦采用保守的设计方案 ?返 ?上 ?下 ?图 第12章 12.4 ? 答:产品丧失完成规定功能能力所有状态及事件的 总和叫失效。 ? 失效的分类: ? ①按失效发生场合分:试验失效、现场失效 ? ②按失效的程度分:完全失效、局部失效 ? ③按失效前功能或参数变化的性质分:突然失 效、退化失效 ? ④按失效排除的性质分:稳定性失效、间歇失 效 ? ⑤按失效的外部表现分:明显失效、隐蔽失效 ?返 ?上 ?下 ?图 第12章 12.4 ? ⑥按失效发生的原因分:设计上的失效、工艺 上的失效、使用上的失效 ? ⑦按失效的起源分:自然失效、人为失效 ? ⑧按与其它失效的关系分:独立失效、从属失 效 ? ⑨按失效浴盆曲线上不同阶段分:早期失效、 偶然失效、耗损失效等 ?返 ?上 ?下 ?图 第13章 13.1 ? 答:测量原理是指用什么样的原理去测量被测量。 ? 测量方法: ? ①按测量手段分类:直接测量、间接测量和联 立测量 ? ②按测量方式分类:偏差式测量、零位式测量 和微差式测量。 ?返 ?上 ?下 ?图 第13章 13.2 ? 答:当我们对同一物理量进行多次重复测量时,如 果误差按照一定的规律性出现,则把这种误差称为 系统误差。 ? 系统误差出现的原因有: ? ①工具误差:指由于测量仪表或仪表组成组件 本身不完善所引起的误差。 ? ②方法误差:指由于对测量方法研究不够而引 起的误差。 ? ③定义误差:是由于对被测量的定义不够明确 而形成的误差。 ? ④理论误差:是由于测量理论本身不够完善而 只能进行近似的测量所引起的误差。 ?返 ?上 ?下 ?图 第13章 13.2 ? ⑤环境误差:是由于测量仪表工作的环境(温 度、气压、湿度等)不是仪表校验时的标准状态, 而是随时间在变化,从而引起的误差。 ? ⑥安装误差:是由于测量仪表的安装或放置不 正确所引起的误差。 ? ⑦个人误差:是指由于测量者本人不良习惯或 操作不熟练所引起的误差。 ? 减小系统误差的方法: ? ①引入更正值法:若通过对测量仪表的校准, 知道了仪表的更正值,则将测量结果的指示值加上 更 ?返 ?上 ?下 ?图 第13章 13.2 ? 正值,就可得到被测量的实际值。 ? ②替换法:是用可调的标准量具代替被测量接 入测量仪表,然后调整标准量具,使测量仪表的指 针与被测量接入时相同,则此时的标准量具的数值 即等于被测量。 ③差值法:是将标准量与被测量相减,然后测量 二者的差值。 ? ④正负误差相消法:是当测量仪表内部存在着 固定方向的误差因素时,可以改变被测量的极性, 作两次测量,然后取二者的平均值以消除固定方向 的 ?返 ?上 ?下 ?图 第13章 13.2 ? 误差因素。 ? ⑤选择最佳测量方案:是指总误差为最小的测 量方案,而多数情况下是指选择合适的函数形式及 在函数形式确定之后,选择合适的测量点。 13.3 略 13.4 ? 解:检测仪表示值绝对误差δ与仪表量程L之比值, 称之为仪表示值的引用误差,最大引用误差去掉百 分号即为仪表精度。显然此仪表的最大引用误差为 : ? 故不合格 ?返 ?上 ?下 ?图 第13章 13.5 ? 解: ? 150V表的最大误差为: ? 15V表的最大误差为: ? 故选择15V表误差较小 ?返 ?上 ?下 ?图 第13章 13.6 ? 解:毫伏表示值的绝对误差为 ? 测6V电压时示值的相对误差为: ? 测20V电压时示值的相对误差为: ?返 ?上 ?下 ?图 第13章 13.7 ? 解:引用误差: ? 可能产生的示值相对误差: ?返 ?上 ?下 ?图 第13章 13.8 ? 解:①仪表本身精度造成的相对误差: ? 5V档: ? 25V档: ? ②由于仪表内阻对被测电路的影响引起的相对误 差: ? 5V档: ? 25V档: ?返 ?上 ?下 ?图 第13章 13.8 ? ③综合最大相对误差: ? 5V档: ? 25V档: ? ④仪表的精度和仪器的内阻都会在测量时产生系 统误差。 ?返 ?上 ?下 ?图 第14章 14.1 ? 答:传感器信息融合又称资料融合,它是对多种信 息的获取、表示及其内在联系进行综合处理和优化 的技术,传感器信息融合技术从多信息的视角进行 处理及综合,得到各种信息的内在联系和规律,从 而剔除无用的和错误的信息,保留正确的和有用的 成分,最终实现信息的优化。 ?返 ?上 ?下 ?图 第14章 14.2 ? 答:传感器信息融合技术分为以下四类: ? ①组合:是由组合成平行或互补方式的多个传 感器的多组资料来获得输出的一种处理方法。 ? ②综合:是信息优化处理中的一种获得明确信 息的有效方法。 ? ③融合:是将传感器资料组之间进行相关或将 传感器资料与系统内部的知识模型进行相关,而产 生信息的一个新的表达的处理方法。 ? ④相关:通过相关来进行处理,以便获悉传感 器资料组之间的关系,从而得到正确信息,剔除无 用和错误的信息。 ?返 ?上 ?下 ?图 第14章 14.3 ? 答:传感器信息融合有以下方法: ? ①嵌入约束法:其最基本的方法有Bayes估计和 卡尔曼滤波 ? ②证据组合法:包括概率统计方法和dempster- Shafer证据推理 ? ③人工神经网络法 ?返 ?上 ?下 ?图