傳感器原理及工程應(yīng)用第四版(郁有文)課后答案(已修改)
2025-06-30 06:27 本頁面
【正文】 第一章 傳感與檢測技術(shù)的理論基礎(chǔ)1． 什么是測量值的絕對誤差、相對誤差、引用誤差？答：某量值的測得值和真值之差稱為絕對誤差。相對誤差有實(shí)際相對誤差和標(biāo)稱相對誤差兩種表示方法。實(shí)際相對誤差是絕對誤差與被測量的真值之比；標(biāo)稱相對誤差是絕對誤差與測得值之比。引用誤差是儀表中通用的一種誤差表示方法，也用相對誤差表示，它是相對于儀表滿量程的一種誤差。引用誤差是絕對誤差（在儀表中指的是某一刻度點(diǎn)的示值誤差）與儀表的量程之比。2． 什么是測量誤差？測量誤差有幾種表示方法？它們通常應(yīng)用在什么場合？答：測量誤差是測得值與被測量的真值之差。測量誤差可用絕對誤差和相對誤差表示,引用誤差也是相對誤差的一種表示方法。在實(shí)際測量中，有時(shí)要用到修正值，而修正值是與絕對誤差大小相等符號相反的值。在計(jì)算相對誤差時(shí)也必須知道絕對誤差的大小才能計(jì)算。采用絕對誤差難以評定測量精度的高低，而采用相對誤差比較客觀地反映測量精度。引用誤差是儀表中應(yīng)用的一種相對誤差，儀表的精度是用引用誤差表示的。3． 用測量范圍為50～+150kPa的壓力傳感器測量140kPa壓力時(shí)，傳感器測得示值為142kPa，求該示值的絕對誤差、實(shí)際相對誤差、標(biāo)稱相對誤差和引用誤差。解：絕對誤差 kPa實(shí)際相對誤差 標(biāo)稱相對誤差 引用誤差 4． 什么是隨機(jī)誤差？隨機(jī)誤差產(chǎn)生的原因是什么？如何減小隨機(jī)誤差對測量結(jié)果的影響？答：在同一測量條件下，多次測量同一被測量時(shí)，其絕對值和符號以不可預(yù)定方式變化著的誤差稱為隨機(jī)誤差。隨機(jī)誤差是由很多不便掌握或暫時(shí)未能掌握的微小因素（測量裝置方面的因素、環(huán)境方面的因素、人員方面的因素），如電磁場的微變，零件的摩擦、間隙，熱起伏，空氣擾動(dòng)，氣壓及濕度的變化，測量人員感覺器官的生理變化等，對測量值的綜合影響所造成的。對于測量列中的某一個(gè)測得值來說，隨機(jī)誤差的出現(xiàn)具有隨機(jī)性，即誤差的大小和符號是不能預(yù)知的，但當(dāng)測量次數(shù)增大，隨機(jī)誤差又具有統(tǒng)計(jì)的規(guī)律性，測量次數(shù)越多，這種規(guī)律性表現(xiàn)得越明顯。所以一般可以通過增加測量次數(shù)估計(jì)隨機(jī)誤差可能出現(xiàn)的大小，從而減少隨機(jī)誤差對測量結(jié)果的影響。5． 什么是系統(tǒng)誤差？系統(tǒng)誤差可分哪幾類？系統(tǒng)誤差有哪些檢驗(yàn)方法？如何減小和消除系統(tǒng)誤差？答：在同一測量條件下，多次測量同一量值時(shí)，絕對值和符號保持不變，或在條件改變時(shí)，按一定規(guī)律變化的誤差稱為系統(tǒng)誤差。系統(tǒng)誤差可分為恒值（定值）系統(tǒng)誤差和變值系統(tǒng)誤差。誤差的絕對值和符號已確定的系統(tǒng)誤差稱為恒值（定值）系統(tǒng)誤差；絕對值和符號變化的系統(tǒng)誤差稱為變值系統(tǒng)誤差，變值系統(tǒng)誤差又可分為線性系統(tǒng)誤差、周期性系統(tǒng)誤差和復(fù)雜規(guī)律系統(tǒng)誤差等。在測量過程中形成系統(tǒng)誤差的因素是復(fù)雜的，通常人們難于查明所有的系統(tǒng)誤差，發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)誤差必須根據(jù)具體測量過程和測量儀器進(jìn)行全面的仔細(xì)的分析，這是一件困難而又復(fù)雜的工作，目前還沒有能夠適用于發(fā)現(xiàn)各種系統(tǒng)誤差的普遍方法，只是介紹一些發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)誤差的一般方法。如實(shí)驗(yàn)對比法、殘余誤差觀察法，還有準(zhǔn)則檢查法如馬利科夫判據(jù)和阿貝檢驗(yàn)法等。由于系統(tǒng)誤差的復(fù)雜性，所以必須進(jìn)行分析比較，盡可能的找出產(chǎn)生系統(tǒng)誤差的因素，從而減小和消除系統(tǒng)誤差。1. 從產(chǎn)生誤差根源上消除系統(tǒng)誤差；；3. 在測量系統(tǒng)中采用補(bǔ)償措施；，來消除復(fù)雜的變化系統(tǒng)誤差。6． 什么是粗大誤差？如何判斷測量數(shù)據(jù)中存在粗大誤差？答：超出在規(guī)定條件下預(yù)期的誤差稱為粗大誤差，粗大誤差又稱疏忽誤差。此誤差值較大，明顯歪曲測量結(jié)果。在判別某個(gè)測得值是否含有粗大誤差時(shí)，要特別慎重，應(yīng)作充分的分析和研究，并根據(jù)判別準(zhǔn)則予以確定。通常用來判斷粗大誤差的準(zhǔn)則有：3準(zhǔn)則（萊以特準(zhǔn)則）；肖維勒準(zhǔn)則；格拉布斯準(zhǔn)則。7． 什么是直接測量、間接測量和組合測量？答：在使用儀表或傳感器進(jìn)行測量時(shí)，測得值直接與標(biāo)準(zhǔn)量進(jìn)行比較，不需要經(jīng)過任何運(yùn)算，直接得到被測量，這種測量方法稱為直接測量。在使用儀表或傳感器進(jìn)行測量時(shí)，首先對與測量有確定函數(shù)關(guān)系的幾個(gè)量進(jìn)行直接測量，將直接測得值代入函數(shù)關(guān)系式，經(jīng)過計(jì)算得到所需要的結(jié)果，這種測量稱為間接測量。若被測量必須經(jīng)過求解聯(lián)立方程組求得，如：有若干個(gè)被測量y1，y2，…，ym，直接測得值為把被測量與測得值之間的函數(shù)關(guān)系列成方程組，即 （16）方程組中方程的個(gè)數(shù)n要大于被測量y的個(gè)數(shù)m，用最小二乘法求出被測量的數(shù)值，這種測量方法稱為組合測量。8． 標(biāo)準(zhǔn)差有幾種表示形式？如何計(jì)算？分別說明它們的含義。答：標(biāo)準(zhǔn)偏差簡稱標(biāo)準(zhǔn)差，有標(biāo)準(zhǔn)差、標(biāo)準(zhǔn)差的估計(jì)值及算術(shù)平均值的標(biāo)準(zhǔn)差。標(biāo)準(zhǔn)差的計(jì)算公式 ()式中為測得值與被測量的真值之差。標(biāo)準(zhǔn)差的估計(jì)值的計(jì)算公式 式中為殘余誤差，是測得值與算術(shù)平均值之差，該式又稱為貝塞爾公式。算術(shù)平均值的標(biāo)準(zhǔn)差的計(jì)算公式 由于隨機(jī)誤差的存在，等精度測量列中各個(gè)測得值一般皆不相同，它們圍繞著該測量列的算術(shù)平均值有一定的分散，此分散度說明了測量列中單次測得值的不可靠性，標(biāo)準(zhǔn)差是表征同一被測量的n次測量的測得值分散性的參數(shù)，可作為測量列中單次測量不可靠性的評定標(biāo)準(zhǔn)。而被測量的真值為未知，故不能求得標(biāo)準(zhǔn)差，在有限次測量情況下，可用殘余誤差代替真誤差，從而得到標(biāo)準(zhǔn)差的估計(jì)值，標(biāo)準(zhǔn)差的估計(jì)值含義同標(biāo)準(zhǔn)差，也是作為測量列中單次測量不可靠性的評定標(biāo)準(zhǔn)。若在相同條件下對被測量進(jìn)行m組的“多次重復(fù)測量”，每一組測量都有一個(gè)算術(shù)平均值，由于隨機(jī)誤差的存在，各組所得的算術(shù)平均值也不相同，它們圍繞著被測量的真值有一定分散，此分散說明了算術(shù)平均值的不可靠性，算術(shù)平均值的標(biāo)準(zhǔn)差則是表征同一被測量的各個(gè)獨(dú)立測量列算術(shù)平均值分散性的參數(shù)，可作為算術(shù)平均值不可靠性的評定標(biāo)準(zhǔn)。9．什么是測量不確定度？有哪幾種評定方法？答：測量不確定度定義為表征合理賦予被測量之值的分散性，與測量結(jié)果相聯(lián)系的參數(shù)。測量不確定度意味著對測量結(jié)果的可靠性和有效性的懷疑程度或不能肯定的程度。 測量不確定度按其評定方法可分為A類評定和B類評定。10．某節(jié)流元件（孔板）開孔直徑d20尺寸進(jìn)行15次測量，測量數(shù)據(jù)如下（單位：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試檢查其中有無粗大誤差？并寫出其測量結(jié)果。解：按測量順序，將所得結(jié)果列表。測量順序 測得值 Di/mm 按15個(gè)數(shù)據(jù)計(jì)算 按14個(gè)數(shù)據(jù)計(jì)算 123456789101112131415 （） 已剔除 已剔除
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