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传感器原理及工程应用第四版答案

发布日期:2020-07-04 19:39

  传感器原理及工程应用第四版答案_销售/营销_经管营销_专业资料。传感器原理及工程应用第四版答案 【篇一:传感器原理及工程应用 第三版答案--郁有文、 西安电子科技大学出版】 系如何? 【答】 1、传感器是能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出 信号的器件

  传感器原理及工程应用第四版答案 【篇一:传感器原理及工程应用 第三版答案--郁有文、 西安电子科技大学出版】 系如何? 【答】 1、传感器是能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出 信号的器件或装置。 2、传感器由:敏感元件、转换元件、信号调理 与转换电路和辅助的电源组成。 3、它们的作用是: (1)敏感元件:是指传感器中能直接感受或响应被测量的部分; (2)转换元件:是指传感器中能将敏感元件感受或响应的被测量转 换成适于传输或测量的电信号部分; (3)信号调理与转换电路:由 于传感器输出信号一般都很微弱,需要有信号调理与转换电路,进 行放大、运算调制等; (4)辅助的电源:此外信号调理转换电路以及传感器的工作必须有 辅助的电源。 4、最简单的传感器由一个敏感元件(兼转换元件)组成,它感受被测 量时直接输出电量,如热电偶。有些传感器由敏感元件和转换元件 组成,没有转换电路,如压电式加速度传感器,其中质量块 m 是敏 感元件,压电片(块)是转换元件。有些传感器,转换元件不只一 个,要经过若干次转换。 2-2 什么是传感器的静态特性?它有哪些 性能指标?分别说明这些性能指标的含义。【答】 1、传感器的静态特性是指被测量的值处于稳定状态时的输出与输入 的关系。也即当输入量为常量,或变化极慢时,这一关系就称为静 态特性。 2、静态特性性能指标包括:线性度、灵敏度、迟滞、重复性和漂移 等。 3、性能指标: ?y s? (3)迟滞:传感器在输入量由小到大(正行程)及输入量由大到小 (反行程)变化期间其输入输出特性 ?lmax ?l?? ?h? ?hmax ?100%yfs ?r?? (2~3)? ?100%y 或 ?r?? ?rmax ?100%yfs ?? yt?y20 ?t 2-3 什么是传感器的动态特性?它有哪几种分析方法?它们各有哪 些性能指标? 【答】 1、动态特性指传感器对随时间变化的输入量的响应特性。 2、研究动态特性的方法有两种:时域法和频域法。在时域内研究动 态特性采用瞬态响应法。输入的时间函数为阶跃函数、脉冲函数、 斜坡函数,工程上常输入标准信号为阶跃函数;在频域内研究动态 特性采用频率响应法,输入的标准函数为正弦函数。 3、性能指标是: (1)传感器的时域动态性能指标 ? 衰减比 d:衰减振荡的二阶传感器输出响应曲线第一个峰值与第 二个峰值之比。 (2)频率响应特性指标 频率范围; ? 相位误差:在工作频带范围内,传感器的实际输出与所希望的无 失真输出间的相位差值,即为相位 误差; 2-4 某压力传感器测试数据如表 2-1 所示,计算非线性误差(线性 度)、迟滞、重复性误差和总精度。 表 2-1 压力传感器校准数据 【解】1、端点平移法线)端点直线拟合 求出各个校准点正、反程 6 个输出电压的算术平均值。由两个端点 的数据,可知端点直线mv,斜率为: k? ?y14.45?2.70 ??171.5?10?6mv/pa ?x0.1?0 14.45 -2.70 图 2-1 端点直线)端点平移直线拟合 端点平移直线拟合是将端点直线平移,让平移后的最大正误差与最 大负误差的绝对值相等,即让截距改变为: b/?b? ?ymin??ymax?0.12?0 2??2.70?2 ??2.76mv 端点平移直线方程即为: y=kx+b/ 。 按照端点平移直线方程重新求实际输出电压平均值与理论值的误差, 有: ?y//i??yi?b?b??yi??b =0.06mv。结果填入表中。 端点平移直线法线性度(非线性误差)为 ??y/max0.06l?y?100%?14.45 ?100%?0.42% fs14.45 14.39 0-2.70-2.76 图 2-2 端点平移直线 求线、重复性 ?? ?(y i?1 n i ?y)2 ? n?1 ?r? ??max yfs ?100%? 2?0.041 ?100%?0.57% 14.45 表 2-3 求重复数据 3、迟滞性 表 2-4 求迟滞数据 求出各校准点正行程和反行程输出电压平均值,在表 2-3 中给出。各 校准点正行程和反行程输出电压平均值的差值也在表 2-3 中给出。可 知最大差值为 0.10mv。 ?h? 4、总精度 ?hmax0.10 ?100%??100%?0.69% yfs14.45 按照均方根合成法计算总精度: 22 ?s?l2??r??h?0.00422?0.00572?0.00692?0.0099?0.99% 2-5 当被测介质温度为 t1,测温传感器示值温度为 t2 时,有下列方 程式成立:t1?t2??0 dt2 。当被测 d? 介质温度从 25℃突然变化到 300℃时,测温传感器的时间常 数?0?120s,试确定经过 350s 后的动态误 【篇二:《传感器原理及工程应用》 ( 郁有文) 课后答案】 s=txt1. 什么是测量值的绝对误差、相对误 差、引用误差? 答:某量值的测得值和真值之差称为绝对误差。 相对误差有实际相对误差和标称相对误差两种表示方法。实际相对 误差是绝对误差与被测量的真值之比;标称相对误差是绝对误差与 测得值之比。 引用误差是仪表中通用的一种误差表示方法,也用相对误差表示, 它是相对于仪表满量程的一种误差。引用误差是绝对误差(在仪表 中指的是某一刻度点的示值误差)与仪表的量程之比。 2. 什么是测量误差?测量误差有几种 表示方法?它们通常应用在什么场合? 答:测量误差是测得值与被测量的真值之差。 测量误差可用绝对误差和相对误差表示,引用误差也是相对误差的一 种表示方法。 在实际测量中,有时要用到修正值,而修正值是与绝对误差大小相 等符号相反的值。在计算相对误差时也必须知道绝对误差的大小才 能计算。 采用绝对误差难以评定测量精度的高 低,而采用相对误差比较客观地反映测量精度。 引用误差是仪表中应用的一种相对误差,仪表的精度是用引用误差 表示的。 3. 用测量范围为-50~+150kpa 的压力 传感器测量 140kpa 压力时,传感器测得示值为 142kpa,求该示值 的绝对误差、实际相对误差、标称相对误差和引用误差。 解:绝对误差??14?214?02kpa 实际相对误差 标称相对误差 引用误差 ??142?140?100%?1.43%140142?140?100%?1.41%142????142 ?140?100%?1%150?(?50) 4. 什么是随机误差?随机误差产生的 原因是什么?如何减小随机误差对测量结果的影响? 答:在同一测量条件下,多次测量同一被测量时,其绝对值和符号 以不可预定方式变化着的误差称为随机误差。 随机误差是由很多不便掌握或暂时未能掌握的微小因素(测量装置 方面的因素、环境方面的因素、人员方面的因素),如电磁场的微 变,零件的摩擦、间隙,热起伏,空气扰动,气压及湿度的变化, 测量人员感觉器官的生理变化等,对测量值的综合影响所造成的。 对于测量列中的某一个测得值来说,随机误差的出现具有随机性, 即误差的 大小和符号是不能预知的,但当测量次数增大,随机误差又具有统 计的规律性,测量次数越多,这种规律性表现得越明显。所以一般 可以通过增加测量次数估计随机误差可能出现的大小,从而减少随 机误差对测量结果的影响。 5. 什么是系统误差?系统误差可分哪 几类?系统误差有哪些检验方法?如何减小和消除系统误差? 答:在同一测量条件下,多次测量同一量值时,绝对值和符号保持 不变,或在条件改变时,按一定规律变化的误差称为系统误差。 系统误差可分为恒值(定值)系统误差和变值系统误差。误差的绝 对值和符 【篇三:传感器原理及工程应用习题参考答案】 s=txt第 1 章 传感与检测技术的理论基础(p26) 1-3 用测量范围为-50~150kpa 的压力传感器测量 140kpa 的压 力时,传感器测得示值为 142kpa,求该示值的绝对误差、实际相对 误差、标称相对误差和引用误差。 解: 已知: 线 对某节流元件(孔板)开孔直径 d20 的尺寸进行了 15 次测 量,测量数据如下(单位:mm): 120.42 120.43 120.40 120.42 120.43 120.39 120.30 120.40 120.43 120.41 120.43 120.42 120.39 120.39 120.40 试用格拉布斯准则判断上述数据是否含有粗大误差,并写出其测量 结果。 解: 对测量数据列表如下: 测量值 x=142kpa 测量上限=150kpa 测量下限=-50kpa ?l?x== 21402142 ?1.43% ?1.41% ∴ 绝对误差 实际相对误差 标称相对误差 引用误差 ?= ? 测量上限-测量下限 = 2150-(-50) ?1% 当 n=15 时,若取置信概率 p=0.95,查表可得格拉布斯系数 g= 2.41。 则 g?d20?2.41?0.0327?0.0788(mm)?v7??0.104, 所以 d7 为粗大误差数据,应当剔除。然后重新计算平均值和标准偏 差。 当 n=14 时,若取置信概率 p=0.95,查表可得格拉布斯系数 g=2.37。 则 g?d20?2.37?0.0161?0.0382(mm)?vi,所以其他 14 个测量值中 没有坏值。 计算算术平均值的标准偏差 ?d3?d ? 20 ?? 0.0161?0.0043(mm) ?3?0.0043?0.013(mm) 20 所以,测量结果为:d20?(120.411?0.013)(mm) 1-14 (p?99.73%) 交流电路的电抗数值方程为 x??l? 1 ?c 当角频率?1?5hz,测得电抗 x1 为 0.8?; 当角频率?2?2hz,ag亚洲集团,测得 电抗 x2 为 0.2?; 当角频率?3?1hz,测得电抗 x3 为?0.3?。 试用 最小二乘法求电感 l、电容 c 的值。 解法 1: ???l? 1 1c ?c ,设 x?l,y??,则: 0.8?5x? 151 ?y? ?? 0.2?2x?y? 2? ?0.3?x?y? ?? ??5? 所以,系数矩阵为 a??2 ??1??? 1? 5??1?, ?2?1??? ?x??y? ?0.8? ?? 直接测得值矩阵为 l?0.2, ?????0.3?? ??最小二乘法的最佳估计值矩阵为 x???(a?a)a?l。 ?1 ? ?5? 其中,a?a?? ?1??5 303 31.29 2 12 ???51??????2??1??1???1? 5?? 1??30 ??2??3?1??? 3? ? 1.29? a?a??30?1.29?3?3?29.0?0 ?1 所以,(a?a)? ?a11?a?a?a121a21?1?1.29???a22?29.7??3?3?? 30? ??5?a?l?? ?1??5 2 12 ?x??y? ? 1??0.8?????4.1???0.2???? ?0.04????0.3???1?? ? ?1.29?29.7??31 ?3??30? ??所以 x??? ?4.1??0.182? =?? ?? ?0.455????0.04? 所以, l?x?0.182h c?? 1y?? 1?0.455 ?2.2(f) 解法 2: ???l? 1 ?c ,设 x?l,y?? 1c ,则: 151?y? 0.8?5x? ?? 0.2?2x?y? 2? ?0.3?x?y? ????5 a12??? a22??2??a32???1 ??? 1? 5??1?, 2??1??? ?a11 ? 所以,系数矩阵为 a?a21 ???a31 则,由(1-39)式决定的正规方程为 ???a1a1?x??a1a2?y??a1l? ? ???a2a1?x??a2a2?y??a2l? 其中, ?a1a1??a11a11?a21a21?a31a31?52?22?12 ?a1a2??a11a12?a21a22?a31a32 ?5? 15?2? ?30 12 ?1?1?3 ?a2a1??a12a11?a22a21?a32a31?3 ?a2a2??a12a12?a22a22?a32a32 ?1??1?2 ???????1?1.29 ?5??2? 2 2 ? ?a1l??a11l1?a21l2?a31l3 ?a2l??a12l1?a22l2?a32l3 30x?3y?4.1 ?5?0.8?2?0.2?1?(?0.3)?4.1 ?15?0.8? 12 ?0.2?1?(?0.3)??0.04 所以,? ?3x?1.29y??0.04 所以,? ?x?0.18?y??0.455 所以, l?x?0.182h c?? 1y ?2.2f 第 2 章 传感器概述(p38) 2-5 当被测介质温度为 t1,测温传感器示值温度为 t2 时,有下列 方程式成立: t1?t2??0 dt2d? 。 当被测介质温度从 25℃突然变化到 300℃时,测温传感器的时间常 数?0=120s,试确定经过 300s 后的动态误差。 已知:t1?t2??0 dt2d? ,t1?? ?25?300 (t?0)(t?0) ,?0?120s 求:t=350s 时,t1?t2?? 解: 类似地,该测温传感器的瞬态响应函数可表示为: t2(?)?25?(300?25)?(1?e ?350? )?285.15(c)。 当??350s 时,t2?25?(300?25)?(1?e ??0 )。 ? 所以,动态误差 t1?t2?300?285.15?14.85(c)。 解: 一阶传感器的幅频特性为: a???? 1???? ? 2 若用此传感器测量 f?50hz 的信号,其幅值误差为: 1-a????1- 1???? =1- 1 +?2??50hz?0.00052s? 2 ? 2 ?1?0.987?1.3% 相位误差为: ??????arctg??? ???9.28?