现代检测技术及应用-习题和思考题答案.pdfVIP

习题和思考题参考答案

第一章

1.试举例说明某种检测仪器在过去一百年里的变迁以及未来的发展趋势。

2.举例说明现代检测技术在某个行业的应用。

3.检测技术和基础科学创新具有什么关系？试举一例说明两者之间的依赖关系。

4.检测系统由哪几个部分组成？各部分的功能是什么？

答：检测系统由传感器、信号采集处理电路、显示/输出单元组成。传感器把被测量转

化成模拟或数字电信号。信号采集处理电路对传感器输出信号进行处理，如果是模拟信号则

通过信号调理电路进行滤波、转换、放大然后通过模数转换器件转换成数字信号，如果是数

字信号则可以直接读入寄存器或微处理器，然后在微处理器里进行数字信号处理。显示/输

出单元用以显示或输出检测系统的测量结果。

5.自动化系统里一定包含检测装置吗？检测装置对自动化系统具有什么作用？

答：自动化系统不一定包含检测装置，比如一些开环控制系统，定时控制系统就不需要

检测装置。检测装置一般用来直接或间接检测自动控制系统的输出量，然后反馈给控制器对

受控量进行调整。

6.智能化系统里是否一定包含检测装置？检测装置的作用是什么？

答：智能化系统都包含了检测装置，因为智能化控制需要根据检测装置的反馈才能进行

智能控制。检测装置用来感知被控对象或所处环境的各种变量，控制器根据这些变量的大小

对物理对象进行智能控制。

7.现代检测技术具有哪些发展趋势？

答：集成化、智能化、网络化、拓展并创新面向极端环境/极限测量任务的新型检测技

术和方法。

第二章

1.检测系统的静态特性指标有哪些？

答：检测系统的静态特性指标主要有量程、灵敏度、线性度、迟滞误差、重复误差、

精度等级等。

2.什么是不失真测量？不失真测量对检测系统的频率特性有什么要求？

答：不失真测量是指检测系统的输出信号与输入信号波形一致，虽有时间上的延迟但

没有任何波形差异。要做到不失真测量，在输入信号的频率范围内，检测系统的幅频

特性应该为常数，相频特性为一条直线。

3.有一压力传感器，测量压力范围为0~100kPa，输出电压范围为0~1000mV,实测某

压力值，传感器输出电压为512mV，标准传感器的输出电压为510mV。假设此点测量

误差最大。

（1）非线性误差。

（2）若重复10次测量，最大误差为3mV，求重复性误差。

（3）若正反行程各10次测量，正反行程间最大误差为4mV，求迟滞误差。

（4）设传感器为线性传感器，求灵敏度。

答：（1）非线性误差=（512-510）/1000=0.2%;

（2）0.3%

（3）0.4%

（4）k=1000/100=10mV/kPa

4.简述检测系统的动态特性含义、描述方法及标定方法。

答：传感器或检测系统的动态特性是指其对动态变化的输入信号的响应能力，可以通

过检测系统的输入输出微分方程、检测系统的输入输出传递函数、或者频率响应函数

来描述。检测系统的动态特性可以通过阶跃信号的时域响应输出曲线分析获得，也可

以通过频域实验得到不同频率正弦输入下的幅频特性（Bode图）进行分析获得。

5.某压力传感器的校验数据如下表所示，试求其最小二乘线性度，并计算迟滞和重复性

误差。

答：最小二乘拟合直线方程是：y=0.000967x-2.561,x的单位是帕斯卡，y的单位是

mV.非线性误差（线性度）是0.06%，迟滞误差是0.14%，重复性误差是0.22%。

6.已知一个二阶检测系统的固有频率为1kHz，阻尼比为0.5，用它来测量频率为500Hz的

振动，幅度测量误差至少是多少？用它来测量800Hz的振动，幅度测量误差又是多少？

k

答：二阶系统的幅频特性为|H(jω)|=

��1−�ω�2�^2+(2ξω)^2

ω0ω0

已知ω=1000Hz,ξ=0.5,当测量信号为500Hz时，幅频放大倍数为