1、第三章 過程檢測技術1.簡述直接測量法與間接測量法的定義，指出它們的異同及使用場合？答：直接測量法指被測量與單位能直接比較得出比值，或者儀表能直接顯示出被測參數(shù)值的測量方法；間接測量法通過測量與被測量有一定函數(shù)關系的其他物理量，然后根據(jù)函數(shù)關系計算出被測量的數(shù)值，稱為間接測量法。相同之處在于都是對工業(yè)生產(chǎn)中一些物理量的測量，都包含測量三要素。不同之處在于直接測量測量過程簡單方便，應用廣泛；間接測量過程較復雜，只有在誤差較大或缺乏直接測量儀表時才采用。2.測量儀表的主要性能指標有哪些？傳感器的主要特性有哪些？答：測量儀表的主要性能指標有技術，經(jīng)濟及使用三方面的指標，其中技術方面的有：誤差，精度等

2、級，靈敏度，變差，量程，響應時間，漂移等；經(jīng)濟方面的有：使用壽命，功耗，價格等；使用方面的有：操作維修是否方便，運行是否可靠安全，以及抗干擾與防護能的強弱，重量體積的大小，自動化程度的高低等。傳感器的主要特性有：準確性，穩(wěn)定性，靈敏性。3.舉例說明系統(tǒng)誤差，隨機誤差和粗大誤差的含義及減小誤差的方法。答：系統(tǒng)誤差是由于測量工具本身的不準確或安裝調整得不正確，測試人員的分辨能力或固有的讀數(shù)習慣，測量方法的理論根據(jù)有缺陷或采用了近似公式等原因產(chǎn)生的測量值與真值的偏差。系統(tǒng)誤差的絕對值和符號或者保持不變，或者在條件變化時按某一規(guī)律變化。如儀表零位未調整好會引起恒值系統(tǒng)誤差。隨即誤差是由于測量過程中大量

3、彼此獨立的微小因素對被測值的綜合影響而產(chǎn)生的測量值與真值的偏差，其絕對值和符號以不可預料的方式變化。如氣溫的變化。粗大誤差是由于測量操作者的粗心，不正確地操作，實驗條件的突變或實驗狀況未達到預想的要求而匆忙實驗等原因造成的明顯地歪曲測量結果的誤差。減小誤差的方法：系統(tǒng)誤差：應盡量減少或消除系統(tǒng)誤差的來源。首先檢查儀表本身的性能是否符號要求；其次仔細檢查儀器是否處于正常工作條件，如環(huán)境條件及安裝位置等是否符合技術要求，零位是否正確；此外還應檢查測量系統(tǒng)和測量方法本身是否正確。隨即誤差：由于摩擦，間隙，噪聲等都會產(chǎn)生隨機誤差，因此首先從結構，原理上盡量避免采用存在摩擦的可動部分；采用減小噪聲的裝置

4、，并采用抗干擾能力強的測量儀器。對于粗大誤差應端正科學研究態(tài)度，并認真分析數(shù)據(jù)，剔除壞值。4.試述絕對誤差，相對誤差及引用誤差的定義，舉例說明各自的用途。答：絕對誤差儀表指示值與被測變量的真值之間的代數(shù)差，即 ，可表示儀表基本誤差限： 。相對誤差測量的絕對誤差與被測變量的約定真值（實際值）之比，即用 ，可表示儀表的基本誤差限與絕對誤差相比較，相對誤差更能說明測量結果的精確程度，如溫度升測量顯示值為57，時間溫度為60 ，則： =57-60=-3,，若實際為30，測量顯示值為27 ，則 ：=-3， 顯然此時的相對誤差比前者大。引用誤差絕對誤差與儀表的量程之比，用引用誤差表示的儀表基本誤差限為：，

5、如溫度計的量程為100，則其引用誤差，根據(jù)允許引用誤差值的大小可劃分儀表的精度等級。5.檢定一只量程為5A的電流表，結果如下：輸入量/A12345示量/A1.101.983.014.085.02（1） 試求儀表各示值的絕對誤差，實際相對誤差，示值相對誤差和引用誤差。（2） 確定儀表的精度等級。解： 1-1.10 2-1.98 3-3.01 4.-4.08 5-5.02絕對誤差： ；相對誤差： ，示值相對誤差： ，引用誤差：所以數(shù)值計算列表如下：12345X1.101.983.014.085.020.1-0.020.010.080.020.1-0.010.00330.020.0040.091-0

6、.01010.00330.01960.0040.020.0040.0020.040.004儀表的精度等級 ，故該儀表的精度等級為2。6.對某物理量經(jīng)過20次測量，得到如下數(shù)據(jù)：324.08324.03324.02324.11324.14324.07324.11324.14324.19324.23324.18324.03324.01324.12324.08324.16324.12324.06324.21324.14分別用3 準則和肖維耐準則判斷有無粗差，并求該測量的計算平均值 ，標準差 和極限誤差 ，寫出測量結果表達式。解：n=20，平均值 = ，剩余誤差： ，即：-0.03-0.08-0.09

7、00.03-0.0400.030.080.120.07-0.08-0.10.01-0.030.050.01-0.050.10.03標準差 = ，標限誤差（1）3準則：3=0.192， 因此該組數(shù)中無壞值。（2）肖維耐準則：依表3-1可知n=20時，=2.24，故該組數(shù)中無壞值。極限誤差，測量結果： 7.用一溫度計測量某介質溫度，40%的讀數(shù)誤差小于0.5 ，用線性插值法估計該溫度升的標準差，并計算誤差小于0.75 的概率。解：（1）= ， 由此推得0.7時，由已知條件知， 查概率積分表得： 時z=0.5205，得： （2），得： 查表得：時，=0.5646即誤差小于0.75，概率為0.5646

8、8.現(xiàn)有精度等級為1.5A級，2.0B級和2.5C級的三塊儀表，測量范圍分別為，和 ，現(xiàn)需測量500 左右的溫度，要求測量的相對誤差不超過2.5%，選用哪塊表合適？解：根據(jù)測量范圍，選擇B，C兩塊表，A表排除。 B表：q=2%=0.02= 故B表合適。 C表：q=2.5%=0.025= 故C表不合適。 綜上所述選用B表即2.0級，量程 的儀表。9.檢定一臺測量范圍為06mm 的位移測量儀表，結果如下：（1）試畫出上下行程的輸入輸出特性曲線；（2）求該儀表的線性度（以上行曲線為例）；(3) 確定該表的回差（遲滯誤差）解：已知數(shù)據(jù)：位移/mm 0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3

9、.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0上行程示值/mm： 0 0.34 0.69 1.06 1.41 1.77 2.04 2.45 2.81 3.20 3.67 4.07 4.37 下行程示值/mm： 0 0.40 0.77 1.14 1.52 1.90 2.27 2.65 3.02 3.38 3.72 4.06 4.37（1）如圖所示，上下行程曲線（2）（3）10用U型管壓力計（封液為水銀）測溫度管道中水的壓力。壓力計在管道下面1.5M（至肘管端口）處，壓力計同大氣一側肘管內水銀面距口80mm，兩管水銀面高度h=140mm，求水的表壓力（Pa)解：如圖所示：11截面壓力相等，即：= 表

10、壓 11.液體式壓力計有哪些主要類型？試分析其誤差答：液柱式壓力計主要有：U型管壓力計，單管壓力計和微壓力計。以U型管壓力計：誤差產(chǎn)生主要有以下幾方面：a 讀數(shù)誤差，消除視察。b溫度變化產(chǎn)生液體變化，產(chǎn)生測量誤差，故須修正。 c 安裝誤差：當U型管安裝不直時會產(chǎn)生安裝誤差。 d 毛細現(xiàn)象，修正12試述彈簧管壓力計彈簧管結構特點與測壓原理。答：彈簧管壓力計由彈簧管壓力感應元件和放大指示機構兩部分組成，前者是彎成圓弧狀的空心管子，一端固定（作為壓力輸入端）；另一端自由，作為位移輸出端，接放大指示機構。其它是由拉桿，齒輪及指針組成。測壓原理：在彈性范圍內，彈簧管自由端的位移與被測壓力之間近似線性關系

11、，即通過測量自由端的位移，可直接測得相應的被測壓力大小。13. 已知被測壓力在范圍0.71MPa內波動，要求測量的絕對誤差不得超過0.02MPa，試選定彈簧管壓力的量程和精度等級?？晒┻x用的壓力計量程系列為：00.6MPa; 01.0MPa; 01.6MPa; 02.5MPa.故選用01.6MPa精度等級： 故選用精度等級為1級的量程為01.6MPa的儀表。14概述膨脹式溫度計的工作原理與主要特點：答：膨脹式溫度計是利用物體熱脹冷縮的性質來測溫的。主要特點：玻璃液體：結構簡單，使用方便，測量精度高，價格低廉；測量上限和精度受玻璃質量的限制，易碎，不能遠傳。雙金屬；結構緊湊，牢固，可靠；測量精度

12、較低，量程和使用范圍有限。15.1618.用兩只分度號為K的熱電偶測量A區(qū)與B區(qū)的溫差，連接方法如圖379所示。若 （1） ， （2）， 試分別求兩種情況下的示值誤差,并解釋為何與實際溫差不同.解:查熱電偶分度號表:K型熱電偶:20 200 220 500E: 0.798mv 8.137mv 8.937mv 20.640mv(1) E=8.938-0.798=8.140mv反查K熱電偶分度號表: 201-8.177mv內析求得: t=200.075(2) E=20.640-8.137=12.503 反查K分度號表:307-12.498; 308-12.539 內析求得: t=307.12分析原

13、因:低溫度下熱電勢與溫度線性關系較好,高溫時誤差較大。19.用分度號為S的熱電偶與動圈儀表構成的測溫系統(tǒng),冷端補償器的平衡點溫度在20 .圖3-80中,t=1300, t1=80 ,t2=25,t0=30；動圈儀表的機械零位為0,試求：(1)儀表的示值溫度是多少;(2)如何處理可使示值與實際溫度相符;(3)把補償導線改為銅線時,示值變?yōu)槎嗌?解:如圖所示:(1)查S型熱電偶的分度號表:t/ 1300 30 25E/mv 13.155 0.173 0.142由E(t,t0)=E(t,0)-E(t0,0)即 E(1300,30)E(1300,0)-E(30,0)=13.155-0.173=12.9

14、82mv查表,12.982mv時對應的溫度為t=1286,即儀表顯示的溫度為1286 。（2）由于補償電橋是在20時平衡的，因此須將儀表的機械零位預先調到20 處，即可使示值與實際溫度相符。（3）若將補償導線改為銅線，則 ,則E(1300,80)=E(1300,0)-E(80,0)=13.155-0.502=12.653mv查表12.653mv時對應的溫度為t=1258.5,即示值變?yōu)?258.5。20.用分度號為Cu50的熱電阻測得某介質的溫度為84 ，但經(jīng)檢定，該電阻R0=50.4,電阻溫度系數(shù)=4.28×10-3/.試求介質的實際溫度。解：在-50150 的范圍內，銅電阻與溫度

15、是線性關系： 查得他t84時R67.97即： 2122標準節(jié)流裝置有哪幾部分組成，對各部分有哪些要求？答：標準節(jié)流裝置有：節(jié)流元件，取壓裝置和前、后管道三部分組成。標準節(jié)流裝置的設計、加工、安裝和使用都有規(guī)定的技術要求，規(guī)定和數(shù)據(jù)，可參見GB/T 262423試比較節(jié)流裝置與轉子流量計在工作原理與使用特點上的異同點。答：工作原理使用特點節(jié)流裝置利用節(jié)流元件前后的差壓與流速之間的關系，獲得被測流量的大小使用已標準化、系列化，使用范圍：管徑為501000mm，測量范圍1.5100000m3/h，但使用產(chǎn)生的壓力損失大，精度±12%轉子流量計基于力平衡原理，利用錐形管內的轉子把流體的流速轉換成轉子的位移，進而獲得被測流量的大小。