第1章检测技术的基本概念圆25 于 A系统误差 B.粗大误差 C.随机误差 D.动态误差 5)重要场合使用的元器件或仪表，购入后需进行高、低温循环老化试验，其目的是为了 A提高准确度 B.加速其衰老 C.测试其各项性能指标 D.提早发现故障，提高可靠性 12各举出两个日常生活中的非电量电测的例子来说明 1)静态测量；2)动态测量：3)直接测量；4)间接测量：5)接触式测量6)非接触式测量 7)在线测量；8)离线测量。 1-3有一温度计，它的测量范围为0-200℃，准确度等级为0.5级，求： 1)该表可能出现的最大绝对误差4：2)当示值分别为20℃、100℃时的示值相对误差Ym和ym 14欲测240V左右的电压，要求测量示值相对误差的绝对值不大于0.6%，请计算后回答：若选用 量程为250V电压表，其准确度S应选模拟仪表中常用的哪一个等级？若选用量程为300V和500V的电压 表，其准确度S又应分别选哪一级？ 1-5已知待测拉力约为70N左右。现有两只测力仪表，一只为0.5级，测量范围为0~500N:另一只 为1.0级，测量范围为0-100N。请分别计算出示值相对误差y,后回答：选用哪一只测力仪表较好？为 什么？ 16用一台3位（俗称3位半）、准确度等级为0.5级（已包含 后一位数据跳动引起的+1误差)的数字式电子温度计，测量汽轮机高压蒸 汽的温度，数字面板上显示出如图1-17所示的数值，求： 1)分辨力△及分辨率：2)可能产生的最大满度相对误差和绝对误差 +H80.6T0 3)被测温度的示值x:4)示值相对误差Y,:5)被测温度：的实际值范围。 (提示：该“三位半”数字表的量程上限为199.9℃，下限为0℃) 图117数字式电子温度计 1-7有一台压力表，测量范围为0-10MP,压力p与仪表输出电压之 面板表示意图 间的关系为 U.=ao+ap+ap 式中，a=1V,a=0.6V/NMPa,a=-0.02V/MPa2。求： 1)该仪表的输出特性方程；2)画出输出特性曲线(x轴、y轴均要标出单位)：3)用求导法计算出 该仪表的灵敏度K的表达式：4)计算=2MPa和=8MPa时的灵敏度K、K为多少？K,≠K说明什 么？5)丽出灵敏度曲线图：6)用作图法求出该仪表的端基线性度。 1-8某自来水厂有一台测量流量的仪表，测量范围为010m'/s,该流量计输人/输出特性如图118 所示，请用作图法求该仪表在1m/s和8m/s时的灵敏度K、K。 20 1 图1-18某流量计的输入输出特性
26■自动检测技术及应用第3版 19指出下列情况哪些属于随机误差，哪些属于系统误差，或两者皆有？ 1)电压表刻度不均匀；2)“米尺”因温度改变而伸缩：3)天平未调水平；4)游标卡尺零点不准： 5)电子秤内部应变梁温度与环境不一致产生温漂：6)加热丝的电阻随温度变化对恒温器温度带来的误 差；7)电压表视差；8)电桥检流计的零点漂移；9)欧姆表的接触电阻：10)电网电压的变化引起恒温 器加热功率变化而带来的误差。 1-10射击弹着点示意图如图1-19所示，请分别说明图a、b、c各包含什么误差。 a b 图119射击弹着点示意图 1-11市售电子秤多以应变片作为传感元件来测量物体的重量，其原理框图如图120所示 物体 G(重) 数码管] 区成成电区度电圆大国咪国 桥路电源 图120电子秤原理框图 各环节的准确度如下：应变梁的蠕变及迟滞误差：0.03%；应变片温漂：0.1%；应变电桥：0.07%： 放大器：0.08%；A-D转换器：0.02%，桥路电源：0.01%。求： 1)分别用绝对值合成法和方均根合成法计算系统可能产生的总的最大满度相对误差。2)你认为哪 个环节引起的误差起主要作用？应采取哪些措施才可以提高该电子称的测量准确度？ 拓展阅读参考资料列表 序号作者 拓展阅读文章题目 序号作者 拓展阅读文章题日 1 施昌意 通用计量术语知识讲座 > 宋家鳌 实验不确定度的几种实际 袋 自动平衡电桥与电子电位 处理方法 差计的比较 刘安平，乔东等 检测和校准实验室能力的 杨陶利 ,射线测厚仪的原理及在中 通用要求 厚板生产线中的应用 9 李慎安 B类不确定度的评定计算 侧量误差 电流互盛器比差、角差 学中心 失健 测量结果的不确定度评定 报告 上海工业自动 工业过程测量和控制用检 化仪表研究所 仪表和显示仪表精确度 11 电子工程网 检测系统的误差合成 等 12 王磊品，吴东 MATLAB曲线拟合的应用 6 施昌度，罗振 不确定度讲座资料 齐微 曲线拟合的MATLAB实现 之，等 和优化度检验
第1章检测技术的基本凝念■27 (续) 序号 作者 拓展阅读文章题目 序号作者 拓展阅读文章题目 14 付维芳 最小二乘法的拟合和应用 顺才，谢 由由子产品其水环境试 MBA智库百科 故障率 17 忠，等 验规程·交变盐雾试脸方法 16 建华，许 甫，等 数字万用表位数的含义
第2章 电阻传感器 电阻传感器种类整多，应用的领城也十分广泛。电阻传成器的基本原理是将各种被则非 电量的变化转换成电阻的变化量，然后通过对电阻变化量的测量，达到非电量电测的目的 本章介绍的电阻传感器有电阻应变片、测温热电阻、气敏电阻、湿敏电阻等。利用电阻传感 器可以测量位移、应变、力、荷重、加速度、压力、力矩、温度、湿度、气体成分及浓度、 磁感应强度等。 2.1电阻应变传感器 早在1856年，人们在轮船上往大海里铺设海底电缆时就发现，电 缆的电阻值由于拉伸而增加，继而对铜丝和铁丝进行拉伸试验，得出 结论：金属丝的电阻与其应变呈某种函数关系。1936年，人们制出了 2.1拓展阅读资料 纸基丝式电阻应变片；1952年制出了箔式应变片；1957年制出了半导体应变片，并利用应 变片制作了各种传感器。用它们可测量力、应力、应变、荷重等物理量 电阻应变传感器(Resistance Strain Transducer)主要由电阻应变片（也称电阻应变十） 及测量转换电路等组成。电阻丝应变片结构示意图如图2-1所示。它是用直径为001一 0.05mm,且具有高电阻率的电阻丝制成的。为了获得高的电阻值，电阻丝排列成栅网状 并粘贴在绝缘基片上，线栅上面粘贴有保护用的 覆盖层，电阻丝两端焊有引出线。图中1称为应变 片的工作基长，b称为应变片基宽。b×1为应变片 的有效使用面积。应变片规格一般是用有效使用 面积以及电阻值来表示，例如“(3×10)mm2, 120n”等。 图21电阻丝应变片结构示意图 用应变片测试应变时，将应变片粘贴在试件 1一引出线2一覆盖层3一基底4一电阻丝 表面。当试件受力变形后，应变片上的电阻丝也 随之变形，从而使应变片电阻值发生变化，通过测量转换电路最终转换成电压或电流的 变化。 2.1.1应变片工作原理 导体或半导体材料在外界力的作用下，会产生机械变形，其电阻值也将随着发生变化， 这种现象称为应变效应。下面以金属丝应变片为例分析这种效应
第2章电阻传感器■L29 设有一长度为L、截面积为A、半径为T、电阻率为的金属单丝，它的电阻值R可表示为 R-PA-P (2-1) 当沿金属丝的长度方向施加均匀拉力（或 压力)时，式(2-1)中的p、r、1都将发生变 化，金属丝的拉伸变形如图2-2所示。 F✉ 对式(21)两边取对数，并求全微分 2(r+Ar) 可得 hR=lp=lp+ll-2wr-lhm 图2-2金属丝的拉伸变形 贤-4-2中出 1一拉伸前2一拉伸后 =4-2g+9 (2-2) 在材料力学中，△/1=6，称为电阻丝的纵向应变，也称轴向应变；△r,=E,(负值)， 称为电阻丝的横向应变，也称径向应变。8，与&，的关系可表示为8，=一u6,式中的4为电 阻丝材料的泊松比，钢的泊松比约为0.3。应变ε的量纲为1。ε通常很小，常用10-6表 示之。例如，当￡为0.000001时，在工程中常表示为1×0或1um/m。在应变测量中，也 常将1um/m称为一个微应变(1ue)。 将8，、E,、4代入式(2-2)可得 0-+u+22e=ka 式中K。—金属单丝的灵敏度。 对金属材料而言，P较小，K主要由纵向应变8，决定。金属材料受力之后所产生的 纵向应变最好不要大于1×10~'(1000με)，否则有可能超过材料的极限强度而产生非线性误 差或导致断裂。 半导体材料的p2比金属材料的(（1+24)）大几十倍。对半导体而言，Kp2,表示 材料的电阻率ρ随拉应变（或压应变）所引起的变化。单晶硅材料在受到应力作用后，电 阻率发生明显变化，这种现象被称为压阻效应。pP除了与所受到的应力。成正比外， 还易受到温度、光照、杂质浓度等影响，使用时应予以补偿。 实验证明，金属电阻应变片或半导体应变片的电阻相对变化量△R/R与材料力学中的纵 向应变￡，的关系在很大范围内是线性的，即 (2-3) 式中K一电阻应变片的灵敏度，略大于K。 对于不同的金属材料，K略微不同，一般为2左右