1、1第1章傳感器與檢測技術(shù)基礎(chǔ)傳感器與檢測技術(shù)基礎(chǔ)思考題答案思考題答案l.l.檢測系統(tǒng)由哪幾部分組成檢測系統(tǒng)由哪幾部分組成說明各部分的作用。說明各部分的作用。答：一個完整的檢測系統(tǒng)或檢測裝置通常是由傳感器、測量電路和顯示記錄裝置等幾部分組成，分別完成信息獲取、轉(zhuǎn)換、顯示和處理等功能。當(dāng)然其中還包括電源和傳輸通道等不可缺少的部分。下圖給出了檢測系統(tǒng)的組成框圖。被測量傳感器測量電路電源指示儀記錄儀數(shù)據(jù)處理儀器檢測系統(tǒng)的組成框圖檢測系統(tǒng)的組成框

2、圖傳感器是把被測量轉(zhuǎn)換成電學(xué)量的裝置，顯然，傳感器是檢測系統(tǒng)與被測對象直接發(fā)生聯(lián)系的部件，是檢測系統(tǒng)最重要的環(huán)節(jié)，檢測系統(tǒng)獲取信息的質(zhì)量往往是由傳感器的性能確定的，因為檢測系統(tǒng)的其它環(huán)節(jié)無法添加新的檢測信息并且不易消除傳感器所引入的誤差。測量電路的作用是將傳感器的輸出信號轉(zhuǎn)換成易于測量的電壓或電流信號。通常傳感器輸出信號是微弱的，就需要由測量電路加以放大，以滿足顯示記錄裝置的要求。根據(jù)需要測量電路還能進行阻抗匹配、微分、積分、線性化補償

3、等信號處理工作。顯示記錄裝置是檢測人員和檢測系統(tǒng)聯(lián)系的主要環(huán)節(jié)，主要作用是使人們了解被測量的大小或變化的過程。2.2.傳感器的型號有幾部分組成，各部分有何意義傳感器的型號有幾部分組成，各部分有何意義依次為主稱（傳感器）被測量—轉(zhuǎn)換原理—序號主稱——傳感器，代號C；被測量——用一個或兩個漢語拼音的第一個大寫字母標(biāo)記。見附錄表2；轉(zhuǎn)換原理——用一個或兩個漢語拼音的第一個大寫字母標(biāo)記。見附錄表3；序號——用一個阿拉伯?dāng)?shù)字標(biāo)記，廠家自定，用來表

4、征產(chǎn)品設(shè)計特性、性能參數(shù)、產(chǎn)品系列等。若產(chǎn)品性能參數(shù)不變，僅在局部有改動或變動時，其序號可在原序號后面順序地加注大寫字母A、B、C等，（其中I、Q不用）。例：應(yīng)變式位移傳感器：CWYYB20；光纖壓力傳感器：CYGQ2。3.3.測量穩(wěn)壓電源輸出電壓隨負(fù)載變化的情況時，應(yīng)當(dāng)采用何種測量方法測量穩(wěn)壓電源輸出電壓隨負(fù)載變化的情況時，應(yīng)當(dāng)采用何種測量方法如何進行如何進行答：測定穩(wěn)壓電源輸出電壓隨負(fù)載電阻變化的情況時，最好采用微差式測量。此時輸出

5、電壓認(rèn)可表示為U0，U0=U△U，其中△U是負(fù)載電阻變化所引起的輸出電壓變化量，相對U來講為一小量。如果采用偏差法測量，儀表必須有較大量程以滿足U0的要求，因此對△U，這個小量造成的U0的變化就很難測準(zhǔn)。測量原理如下圖所示：圖中使用了高靈敏度電壓表——毫伏表和電位差計，Rr和E分別表示穩(wěn)壓電源的內(nèi)阻和電動勢，凡表示穩(wěn)壓電源的負(fù)載，E1、R1和Rw表示電位差計的參數(shù)。在測量前調(diào)整R1使電位差計工作電流I1為標(biāo)準(zhǔn)值。然后，使穩(wěn)壓電源負(fù)載電阻

6、R1為額定值。調(diào)整RP的活動觸點，使毫伏表指示為零，這相當(dāng)于事先用零位式測量出額定輸出電壓U。正式測量開始后，只需增加或減小負(fù)載電阻RL的值，負(fù)載變動所引起的穩(wěn)壓電源輸出電壓U0的微小波動值ΔU，即可由毫伏表指示出來。根據(jù)U0=UΔU，穩(wěn)壓電源輸出電壓在各種負(fù)載下的值都可以準(zhǔn)確地測量出來。微差式測量法的優(yōu)點是反應(yīng)速度快，測量精度高，特別適合于在線控制參數(shù)的測量。3即。單峰性絕對值小的隨機誤差比絕對值大的隨機誤差出現(xiàn)的機會多，即前者比后者

7、的概率密度大，0lim1?????niin?在δ=0處隨機誤差概率密度有最大值。9.9.等精度測量某電阻等精度測量某電阻10次，得到的測量列如下：次，得到的測量列如下：R1＝167.95ΩR2＝167.45ΩR3＝167.60ΩR4＝167.60ΩR5＝167.87ΩR6＝167.88ΩR7＝168.00ΩR8＝167.850ΩR9＝167.82ΩR10＝167.61Ω(1)(1)求10次測量的算術(shù)平均值次測量的算術(shù)平均值，測量的標(biāo)準(zhǔn)誤

8、差，測量的標(biāo)準(zhǔn)誤差σ和算術(shù)平均值的標(biāo)準(zhǔn)誤差和算術(shù)平均值的標(biāo)準(zhǔn)誤差s。R(2)(2)若置信概率取若置信概率取99.7％，寫出被測電阻的真值和極限值。％，寫出被測電阻的真值和極限值。解：(1)求10次測量的算術(shù)平均值，測量的標(biāo)準(zhǔn)誤差σ和算術(shù)平均值的標(biāo)準(zhǔn)誤差s。R?????????????????763.1671061.16782.16785.16700.16888.16787.16760.16760.16745.16795.16710101

9、21inRRRR?????????????????????????1824.0)153.0057.0087.0237.0108.0107.0163.02313.0187.0(919111)(11?22222222210121212iiniiniivvnxxn????0577.0101824.0ns?(2)若置信概率取99.7％，被測電阻的真值為：??????)173.0763.167(3763.1670sR極限值為：??????)547

10、.0763.167(3763.167?mR10.10.試分析電壓輸出型直流電橋的輸入與輸出關(guān)系。試分析電壓輸出型直流電橋的輸入與輸出關(guān)系。答：如圖所示，電橋各臂的電阻分別為R1、R2、R3、R4。U為電橋的直流電源電壓。當(dāng)四臂電阻R1=R2=R3=R4=R時，稱為等臂電橋；當(dāng)R1=R2=RR3=R4=R’(R≠R’)時，稱為輸出對稱電橋；當(dāng)R1=R4=R，R2=R3=R’(R≠R’)時，稱為電源對稱電橋。R1R2R3R4U0UABCD直